[實用新型]一種像增強器

有效

• 申請號: 201820320863.0
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN208093509U
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 何相平;駱志財;楊攀;王斌;李建杰
• 申請（專利權）人: 廣州宏晟光電科技股份有限公司
• 主分類號: H01J31/50
• 分類號: H01J31/50
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 譚英強

本實用新型公開了一種像增強器，包括熒光屏，所述熒光屏的輸出端耦合有錐形光纖倒像器，所述錐形光纖倒像器包括光纖縮放部分和光纖倒像扭轉部分，所述光纖縮放部分輸出的光線以小于光纖倒像扭轉部分的孔徑角的角度入射到光纖倒像扭轉部分。本實用新型熒光屏的輸出端耦合有錐形光纖倒像器，通過由光纖縮放部分和光纖倒像扭轉部分組成的錐形光纖倒像器同時實現了比例縮放和倒像的功能，將比例縮放功能和倒像功能合二為一，通過光纖縮放部分對輸入的光線準直作用使得準直后的光線以小于光纖倒像扭轉部分的孔徑角的角度入射到光纖倒像扭轉部分，解決了光線的泄漏問題，提升了產品的對比度。本實用新型可廣泛應用于光纖傳像元件領域。

技術領域

本實用新型涉及光纖傳像元件領域，尤其是一種像增強器。

背景技術

光纖傳像元件是一種由大量的光學纖維按一定規則排列熔合而成的光學元件，能把圖像從一個端面按既定的規則傳遞到另一個端面。光纖面板、光纖倒像器、纖維光錐、光纖傳像束等系列產品是光纖傳像元件的典型代表。這些產品在微光夜視、醫療、顯示、探測、生物識別等領域中均有廣泛的應用。

如圖1所示，光纖倒像器2是在光纖面板1的基礎上，經過再次加熱扭轉制作而成的，該產品能將傳遞的圖像倒轉180度輸出。光纖倒像器2的內部光纖結構如圖2所示，包括外圍光纖3和中心光纖4。由于光纖倒像器具有體積小、重量輕等優點，在微光夜視像增強器中，通常采用光纖倒像器來解決前端成像系統的圖像倒立問題，如圖3所示，其中，5為微通道板，6為光學纖維面板，7為熒光屏。如圖3所示，光纖倒像器2將增強后的圖像倒轉180°無失真地傳遞到輸出端，以符合人們的觀察習慣。

纖維光錐是在光纖面板的基礎上，經過再次加熱拉伸制作而成的，該產品能將傳遞的圖像按一定比例縮放輸出。纖維光錐的內部光纖結構如圖4所示，包括外圍光纖3和中心光纖4。與透鏡圖像縮放系統相比，采用纖維光錐的光學系統具有體積小、無失真、耦合效率高等優點，通常應用在需要對圖像進行縮放耦合的場合，例如應用于數字化微光像增強器。在數字化微光像增強器中纖維光錐的作用是將增強后的圖像縮放耦合到CCD圖像傳感器中。

微光夜視像增強器輸出圖像的對比度、分辨率、畸變等技術指標與光纖倒像器的性能密切相關，故光纖倒像器是微光夜視儀的關鍵元件之一。為了進一步提升微光夜視像增強器的性能，人們對光纖倒像器的對比度、分辨率和透過率均提出了更高的要求，其中對高對比度的提升需求最為迫切。

現有光纖倒像器的制作方法是：將制作好的坯棒中段進行再次加熱，然后繞其中心軸線扭轉180°，再經過光學冷加工而成。采用該技術制作的光纖倒像器除中心處的光纖外，其余光纖均在扭轉過程中被拉伸成雙錐形光纖，拉伸程度與其回轉半徑成正比。也就是說，現有技術的光纖倒像器就是由無數根繞軸心扭轉的，錐度隨半徑規律變化的雙錐形光纖構成的。

錐形光纖存在大端數值孔徑小，小端數值孔徑大的規律，且其大小滿足d₁sinθ₁＝d₂sinθ₂的關系，如圖5所示。而光纖倒像器的光纖理論數值孔徑通常大于等于1，則θ₂約等于90°。以直徑16mm處為例，扭轉后的雙錐形光纖最小處直徑通常只有兩端直徑的1/3，可算出大端的孔徑角θ₁只有19.47°。可見，從熒光屏發出的漫射光中的大部分均已超出該孔徑角，這部分光線輸入到光纖倒像器的雙錐形光纖中，當傳輸到直徑逐漸變小的錐形區時，由于孔徑角變小，其無法滿足全反射條件而將從側面射出，從而成為光纖間的串擾光，降低了產品的對比度，如圖6所示。

光纖倒像器的顯微結構是由纖芯11、纖皮8和雜光吸收玻璃9三種材料復合而成的，如圖7所示。現有技術一般采用增加雜光吸收玻璃的數量或增強其吸收效果的辦法來提升產品的對比度。但這種方法同時會帶來產品整體透過率降低、中心與邊緣透過率差加大、邊緣分辨率下降等缺陷，對比度、透過率和分辨率這三項指標要求難以兼顧。