[發明專利]凝視型高分辨率三維成像探測器

無效

• 申請號: 200610105383.4
• 申請日: 2006-12-31
• 公開（公告）號: CN101210969A
• 公開（公告）日: 2008-07-02
• 發明（設計）人: 朱少嵐;趙衛;楊延龍;李東堅
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S7/481;H01L31/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司
• 代理人: 商宇科

技術領域

本發明涉及光電探測器件技術，尤其是一種凝視型高分辨率三維成像探測器。

背景技術

激光三維成像技術是以激光束對目標進行照射，探測目標激光回波信號，以獲得目標三維圖像信息的一種主動光學探測技術。由于激光的波長比微波短好幾個數量級，因此其與微波雷達相比，激光三維成像技術具有以下優點：具有極高的角分辨率、距離分辨率和速度分辨率；抗電磁干擾能力強；隱蔽性好等。與被動光學探測技術相比，激光三維成像技術則具有以下優點：是一種主動探測技術，可全天候工作，不受自然光照條件和目標輻射特性的限制；可穿透云層、植被和偽裝網對隱蔽目標進行三維成像；可獲得強度、速度、距離等信息，信息量大，對目標識別能力強等。基于激光三維成像技術以上的特點，激光三維成像技術已成為光學探測技術中主要應用的技術手段。但是激光三維成像技術由于受到目前探測器件的限制，大多數激光三維成像雷達均采用掃描成像工作體制，即利用激光束對目標進行二維掃描，探測照射在目標各部分激光光斑的回波信號，獲得該點的輻射強度和距離信息，從而構成目標的三維圖像，因此，其不可避免地存在以下缺點：

1、由于采用了掃描部件，激光雷達的角分辨率受到掃描機構的精度限制，削弱了光學成像高空間、角分辨率的優勢。

2、由于目標三維圖像是由目標不同部分在不同時刻的回波信號所構成，需要許多激光脈沖嚴格按照時間序列精確排列才能組合成一幀完整的三維圖像，導致成像速度慢，平臺/目標的運動和大氣效應可引起三維圖像抖動和撕裂，使圖像處理復雜化、不利于觀測運動目標，特別是高速運動目標。

3、采用機械運動部件，降低了系統的可靠性，增加系統重量和功耗，使其應用受到了一定的限制，特別是在航空、航天方面的應用受到了嚴重的制約。

非掃描方式的凝視型激光三維成像技術利用焦平面光電探測器陣列實現高幀頻的三維成像，代表著激光主動成像技術的一個重要發展方向。這種技術只需一個激光脈沖就可獲得一幀完整的三維圖像，瞬間成像，避免相對運動造成的圖像失真，成像質量好，且幀頻高(可達kHz以上)；系統無需運動部件，結構緊湊。但是，由于受限于國內目前的技術工藝和器件水平，國內目前只能研制出將單元探測器排陣封裝的光電探測器陣列器件，這種器件具有以下不足：

1、集成度不高，陣列規模小。

2、像元尺寸大，像元之間間隔寬，造成角分辨率低。

3、單元探測器之間容易互相干擾，且響應速度慢。

因此，這種器件難以滿足高精度的凝視激光三維成像要求。

發明內容

本發明為解決背景技術中存在的上述技術問題，而提供一種將光纖傳像束與許多個單元光電探測器相結合，具有高角分辨率、快速響應的凝視型高分辨率三維成像探測器。

本發明的技術解決方案是：本發明為一種凝視型高分辨率三維成像探測器，其特殊之處在于：該探測器包括由光纖構成的光纖傳像束和光電探測器，光纖傳像束中的光纖一端捆束在一起，其端面構成成像面，另一端與光電探測器耦合。

上述光纖為兩個或兩個以上，與光纖耦合光電探測器對應為兩個或兩個以上。

上述成像面為正方形、矩形、圓形、三角形或梯形。

上述光電探測器為PIN光電探測器、雪崩光電探測器及光敏二極管等。

本發明根據成像要求將光纖傳像束的一個端面做成所需要的形狀，作為成像面置于光學接收系統的焦平面，光纖傳像束另一端的每一根光纖都可以自由拉伸，并且每一根光纖末端均與單元光電探測器耦合連接，將傳像束成像面的光信號傳送至與之耦合連接的光電探測器。因此，本發明具有以下優點：

1、本發明具有很大的靈活性，可以組成具有不同成像面的探測器，也可以組成具有不同像元數量的探測器，可以自由選擇不同的光纖和光電探測器種類組成不同參數的凝視型光電探測器。

2、本發明的像元尺寸大小由光纖纖芯直徑的大小決定，而不是由光電探測器光敏面的大小決定。因此，其像元尺寸可以達到很小，如幾個微米，這是光電探測器的光敏面難以達到的尺寸，可以達到很高角分辨率。

3、本發明可避免單元探測器之間的串擾，可選用高速響應的光電探測器組陣，提高探測器的時間分辨能力。

附圖說明

圖1為本發明實施例的結構示意圖。

具體實施方式