[發(fā)明專利]一種線面轉(zhuǎn)換光纖傳像束線列陣端輔助排列方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910053937.4
• 申請日: 2009-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN101581813A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鋼;方中華;潘鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號(hào): G02B6/04
• 分類號(hào): G02B6/04
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 郭 英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖傳像束制作工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種線面轉(zhuǎn)換光纖傳像束線列陣端輔助排列方法。

背景技術(shù)

線列陣探測器是掃描成像系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，超長線列陣可以擴(kuò)大掃描范圍，提高系統(tǒng)分辨率。6000元以上超長線列陣探測器目前受限于工藝無法做到，采用異型光纖傳像束構(gòu)成的光電成像系統(tǒng)可以解決這個(gè)問題(專利號(hào)：200410089452.8，“推帚式超高分辨率紅外焦平面?zhèn)飨袷儞Q光電成像系統(tǒng)”)。該光電系統(tǒng)的示意圖如圖1所示，主要原理就是利用特殊排列的光纖傳像束(即一端為線列陣排列，另外一端為面陣排列，如圖1所示)將線目標(biāo)轉(zhuǎn)換成為面目標(biāo)，面目標(biāo)成像于面陣探測器之后再經(jīng)過相關(guān)的圖像處理算法恢復(fù)出線目標(biāo)。光纖傳像束是實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其制作質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到目標(biāo)圖像恢復(fù)質(zhì)量的優(yōu)劣，一根排列不好的光纖傳像束可能直接導(dǎo)致目標(biāo)圖像不能恢復(fù)。而目前國內(nèi)制作這種特殊排列光纖傳像束工藝水平還不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化精密排列，只能通過人工操作。這時(shí)，光纖傳像束的排列質(zhì)量就很難量化控制，可能某一次排列可以排列好，但大多數(shù)時(shí)候排列出來后效果并不好。為了敘述方便，我們先對光纖傳像束進(jìn)行介紹并對其各部分進(jìn)行定義。我們所討論的光纖傳像束是一端呈線列陣排列，另一端呈面陣排列的特殊排列光纖束。線列陣端稱為光纖束入瞳，面陣端稱為光纖束出瞳。光纖束入瞳排列如圖2所示，它是由K級(jí)子光纖線列陣分級(jí)錯(cuò)位呈品字型排列而成，上面各級(jí)子光纖線列陣稱為光纖束入瞳第x奇級(jí)，簡稱入瞳奇級(jí)或奇級(jí)，其中x代表是第幾個(gè)奇級(jí)。下面各級(jí)子光纖線列陣稱為光纖束入瞳第y偶級(jí)，簡稱入瞳偶級(jí)或偶級(jí)，其中y代表是第幾個(gè)偶級(jí)。光纖束入瞳奇級(jí)或偶級(jí)均由m層光纖，每層n根光纖，以緊密六角型形式疊加而成(見圖2中的局部放大圖)。每一層稱為光纖束入瞳第x奇級(jí)/y偶級(jí)第z子層(其中z為范圍在1～m中的值)。光纖傳像束入瞳與出瞳排列好后分別裝入相應(yīng)的金屬配件中，以起到固定和保護(hù)作用。分別稱為光纖束入瞳配件和光纖束出瞳配件。下面再對光纖傳像束在制作過程中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行描述并進(jìn)行定義。在人工排列光纖傳像束出，容易出現(xiàn)級(jí)間重疊不均，端翹，散片，級(jí)斷裂，級(jí)間未重疊等情況。其中，級(jí)間重疊不均是指光纖束入瞳奇級(jí)和偶級(jí)之間重疊部分長度相差過大，如圖3(a)所示，光纖束入瞳第1奇級(jí)與第1偶級(jí)之間重疊部分為A，入瞳第2奇級(jí)與第1偶級(jí)重疊部分為B，兩者之間相差過大，這種現(xiàn)象稱為級(jí)間重疊不均。當(dāng)出現(xiàn)級(jí)間重疊不均現(xiàn)象時(shí)，一方面重疊過大部分浪費(fèi)了光纖像元數(shù)，另一方面線目標(biāo)恢復(fù)起來算法將更復(fù)雜。如圖3(b)所示，在排列光纖束的時(shí)候，會(huì)因?yàn)楣饫w束奇級(jí)或偶級(jí)受力不均而引起奇級(jí)一端出現(xiàn)翹起，使得與相應(yīng)的偶級(jí)重疊部分間距過大，這種現(xiàn)象稱為端翹。出現(xiàn)這種情況時(shí)，光纖傳像束入瞳奇級(jí)各級(jí)間或偶級(jí)各級(jí)之間并不在同一條直線上，這就可能引起所恢復(fù)的線目標(biāo)出現(xiàn)變形，影響成像質(zhì)量。如圖3(c)所示，光纖束入瞳某一奇級(jí)最后一個(gè)或幾個(gè)子層因在排列過程中受力過大導(dǎo)致該子層脫離其它子層，這種現(xiàn)象稱為散片。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，光纖束入瞳與出瞳光纖之間的對應(yīng)關(guān)系被打亂，進(jìn)而導(dǎo)致無法定位光纖坐標(biāo)位置，所以幾乎不可能恢復(fù)出線目標(biāo)圖像。如圖3(d)所示，光纖束入瞳中某一級(jí)可能光纖制作者操作時(shí)用力不當(dāng)造成該級(jí)一些子層直接發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象稱為級(jí)斷裂。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，同樣會(huì)造成光纖束入瞳和出瞳光纖對錯(cuò)關(guān)系錯(cuò)亂，以至于很難恢復(fù)出線目標(biāo)圖像。如圖3(e)所示，奇級(jí)和偶級(jí)之間沒有重疊，這種現(xiàn)象稱為經(jīng)間未重疊。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，會(huì)使得恢復(fù)出的線目標(biāo)圖像不完整。為了在對系統(tǒng)信噪比影響不大的情況下提高系統(tǒng)圖像處理速度，減少處理的數(shù)據(jù)量，我們可以通過減少光纖傳像束入瞳奇級(jí)和偶級(jí)中子層的數(shù)量來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)子層數(shù)少的時(shí)候，由于光纖束入瞳高度方向上更薄，使得制作光纖束時(shí)更難以控制，上述的級(jí)間重疊不均，端翹，散片，級(jí)斷裂，級(jí)間未重疊等情況更容易發(fā)生。所以，如何在現(xiàn)有的光纖傳像束制作工藝基礎(chǔ)上制作出滿足系統(tǒng)要求的光纖束將是實(shí)現(xiàn)超長線列陣探測器獲取系統(tǒng)的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種線面轉(zhuǎn)換光纖傳像束線列陣端光纖輔助排列的方法來避免在光纖束制作過程中線列陣端級(jí)間重疊不均，端翹，散片，級(jí)斷裂，級(jí)間未重疊等情況的發(fā)生，以保證目標(biāo)經(jīng)光纖傳像束后能通過相關(guān)圖像處理算法恢復(fù)出原始圖像。