[實(shí)用新型]一種錐形光纖倒像器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820320945.5
• 申請(qǐng)日: 2018-03-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207924187U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何相平;駱志財(cái);楊攀;王斌;李建杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州宏晟光電科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G02B6/04
• 分類號(hào): G02B6/04;G02B6/06
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 譚英強(qiáng)

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種錐形光纖倒像器，包括光纖縮放部分和光纖倒像扭轉(zhuǎn)部分，所述光纖縮放部分和光纖倒像扭轉(zhuǎn)部分一體成型，所述光纖縮放部分對(duì)輸入的光線進(jìn)行準(zhǔn)直，使得準(zhǔn)直后的光線以小于光纖倒像扭轉(zhuǎn)部分的孔徑角的角度入射到光纖倒像扭轉(zhuǎn)部分。本實(shí)用新型通過(guò)由光纖縮放部分和光纖倒像扭轉(zhuǎn)部分組成的結(jié)構(gòu)同時(shí)實(shí)現(xiàn)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(guò)光纖縮放部分對(duì)輸入的光線準(zhǔn)直作用來(lái)解決了光線在現(xiàn)有光纖倒像器中部的泄漏問(wèn)題，提升了產(chǎn)品的對(duì)比度、透過(guò)率和分辨率。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于光纖傳像元件領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及光纖傳像元件領(lǐng)域，尤其是一種錐形光纖倒像器。

背景技術(shù)

光纖傳像元件是一種由大量的光學(xué)纖維按一定規(guī)則排列熔合而成的光學(xué)元件，能把圖像從一個(gè)端面按既定的規(guī)則傳遞到另一個(gè)端面。光纖面板、光纖倒像器、纖維光錐、光纖傳像束等系列產(chǎn)品是光纖傳像元件的典型代表。這些產(chǎn)品在微光夜視、醫(yī)療、顯示、探測(cè)、生物識(shí)別等領(lǐng)域中均有廣泛的應(yīng)用。

如圖1所示，光纖倒像器2是在光纖面板1的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)再次加熱扭轉(zhuǎn)制作而成的，該產(chǎn)品能將傳遞的圖像倒轉(zhuǎn)180度輸出。光纖倒像器2的內(nèi)部光纖結(jié)構(gòu)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(yōu)點(diǎn)，在微光夜視像增強(qiáng)器中，通常采用光纖倒像器來(lái)解決前端成像系統(tǒng)的圖像倒立問(wèn)題，如圖3所示，其中，5為微通道板，6為光學(xué)纖維面板，7為熒光屏。如圖3所示，光纖倒像器2將增強(qiáng)后的圖像倒轉(zhuǎn)180°無(wú)失真地傳遞到輸出端，以符合人們的觀察習(xí)慣。

纖維光錐是在光纖面板的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)再次加熱拉伸制作而成的，該產(chǎn)品能將傳遞的圖像按一定比例縮放輸出。纖維光錐的內(nèi)部光纖結(jié)構(gòu)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(tǒng)相比，采用纖維光錐的光學(xué)系統(tǒng)具有體積小、無(wú)失真、耦合效率高等優(yōu)點(diǎn)，通常應(yīng)用在需要對(duì)圖像進(jìn)行縮放耦合的場(chǎng)合，例如應(yīng)用于數(shù)字化微光像增強(qiáng)器。在數(shù)字化微光像增強(qiáng)器中纖維光錐的作用是將增強(qiáng)后的圖像縮放耦合到CCD圖像傳感器中。

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

現(xiàn)有光纖倒像器的制作方法是：將制作好的坯棒中段進(jìn)行再次加熱，然后繞其中心軸線扭轉(zhuǎn)180°，再經(jīng)過(guò)光學(xué)冷加工而成。采用該技術(shù)制作的光纖倒像器除中心處的光纖外，其余光纖均在扭轉(zhuǎn)過(guò)程中被拉伸成雙錐形光纖，拉伸程度與其回轉(zhuǎn)半徑成正比。也就是說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)的光纖倒像器就是由無(wú)數(shù)根繞軸心扭轉(zhuǎn)的，錐度隨半徑規(guī)律變化的雙錐形光纖構(gòu)成的。

錐形光纖存在大端數(shù)值孔徑小，小端數(shù)值孔徑大的規(guī)律，且其大小滿足d₁sinθ₁＝d₂sinθ₂的關(guān)系，如圖5所示。而光纖倒像器的光纖理論數(shù)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(zhuǎn)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(jiàn)，從熒光屏發(fā)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(dāng)傳輸?shù)街睆街饾u變小的錐形區(qū)時(shí)，由于孔徑角變小，其無(wú)法滿足全反射條件而將從側(cè)面射出，從而成為光纖間的串?dāng)_光，降低了產(chǎn)品的對(duì)比度，如圖6所示。

光纖倒像器的顯微結(jié)構(gòu)是由纖芯11、纖皮8和雜光吸收玻璃9三種材料復(fù)合而成的，如圖7所示。現(xiàn)有技術(shù)一般采用增加雜光吸收玻璃的數(shù)量或增強(qiáng)其吸收效果的辦法來(lái)提升產(chǎn)品的對(duì)比度。但這種方法同時(shí)會(huì)帶來(lái)產(chǎn)品整體透過(guò)率降低、中心與邊緣透過(guò)率差加大、邊緣分辨率下降等缺陷，對(duì)比度、透過(guò)率和分辨率這三項(xiàng)指標(biāo)要求難以兼顧。

實(shí)用新型內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于：提供一種對(duì)比度高、透過(guò)率高和分辨率高的錐形光纖倒像器。