[發明專利]光纖線陣數碼元、器件及其成像方法

無效

• 申請號: 200810219509.X
• 申請日: 2008-11-28
• 公開（公告）號: CN101414033A
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發明（設計）人: 馬國欣;薛永祺;向鵬
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42;G02B6/06;H04N5/225
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 李衛東

技術領域

本發明涉及光纖傳像和數碼成像技術領域，具體涉及光纖線陣數碼元、器件及其成像方法。

背景技術

陣列焦平面器件，如CCD和CMOS數碼成像器件在數碼相機/攝像、圖像掃描、航空航天遙感及跟蹤定位等領域得到廣泛應用，焦平面成像器件的尺寸、空間分辨率、時間分辨率、信噪比等是其最重要的應用參數。傳像光纖是將光纖單絲按序排列，實現圖像傳輸的一種光學元件，已在夜視器件、醫學/工業內窺鏡、特殊光學系統中得到有效應用。

對于一些大視場線陣掃描光學系統而言，需要更大尺寸更高分辨率的線陣數碼器件，當像元數目較大(如大于10000像素)時，直接采用高像素大尺寸的線陣光電器件，造價會很高，同時采用已有技術和方法來實現也有較大困難。因此發展新型組合式結構對于獲得高像素的線陣數碼器件就十分必要。

傳像光纖元件與陣列焦平面器件結合使用，可構成許多新的光纖數碼系統：2002年A.R.Faruqi(Nuclear?Instruments?&?Methods?in?PhsicalResearch，2002，477(1-3)：137-142)提出使用2×2個傳像光纖錐和2×2個面陣CCD探測器組合成一個大焦平面光纖數碼元件的方案，其在擴大視場之同時分辨率也得到了有效的提高；2004年中國科學院上海技術物理研究所提出利用光纖變換元件將線排列的光纖轉化為面陣排列的光纖，然后使用一個面陣光電器件接收，實現大線視場及高像素要求的方案(P200410089452.8)；2006年華南理工大學提出了一種利用半球透鏡、傳像光纖板與線陣CCD組合的大視場一維數碼定位鏡頭(P200620058503.5)，可在±45°范圍內用于電子白板的平面定位。2005年日本CANON?KK(KANO)公開了一種用于數碼攝像/投影的球型透鏡結構(申請號JP2005338341-A，NEGISHI?M，“Wide?angle?lens?apparatus?forcamera，has?image?surface?converter?having?optical?fibres?havinglongitudinal?direction?corresponding?to?center?of?ball?lens”)，其系統使用了帶有凹球面的傳像光纖錐校正像面場曲，使系統軸外和軸上點的成像質量得到保證；已有技術是通過利用傳像光纖板與數碼器件及光學鏡頭的組合獲得大的視場和良好的像質。

在以往的傳像光纖板與光電陣列器件組合應用中，傳像光纖板的作用還往往是用于校正光學系統的場曲像差。上述第一種光纖數碼結構和技術采用2×2個完全相同的光纖錐實現大尺寸焦平面器件，其應用于面陣擴展是有效的(其他技術多用于改善像質)，但這種方法在具體實施時對傳像光纖錐的一致性及拼接精度要求很高，一般用于凝視面成像光學系統，做法是通過多個傳像光纖錐和多個面陣數碼器件組合成大尺寸的焦平面器件，但高精度的傳像光纖錐制作是十分困難，造成其一致性很難得到保證且造價極高，當該結構用作大尺寸的一維焦平面線陣器件時也并不適用。第二種方法利用光纖轉換元件實現了利用面陣數碼器件實現大尺寸線陣數碼器件，但在具體實現中，面陣器件與面陣光纖的準確對接要求高，耦合時易產生較大的背景雜光，傳像光纖排列也比較復雜，由于轉換光纖長度的差異會造成像面亮度的不均勻。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種制作、耦合更為簡潔、一致性好且便于安裝的光纖線陣數碼元件。

發明的另一目的在于提供一種采用上述光纖線陣數碼元件的大尺寸光纖線陣數碼器件，該大尺寸光纖線陣數碼器件高像素、大尺寸、低成本且易于實現。

本發明的再一目的在于提供上述大尺寸光纖線陣數碼器件的成像方法。

本發明的目的通過下述技術方實現：光纖線陣數碼元件包括1個傳像光纖元件和1個線陣光電器件，其中，傳像光纖元件中的傳像光纖按序排列，傳像光纖元件接收端的端面可以是平面，也可以是曲面；傳像光纖元件輸出端的端面可以直接與線陣光電器件的光敏面密接耦合，也可以通過透鏡與線陣光電器件的光敏面耦合。

所述傳像光纖元件中的傳像光纖按序排列可以是單絲線陣排列，也可以是復絲陣列排列。

本光纖線陣數碼元件還包括用于固定傳像光纖元件的固定元件，該固定元件能保證傳像光纖元件的空間位置不變，該固定元件由樹脂、塑膠、陶瓷或玻璃等材料制成。