[發明專利]一種新型分塊式平面光電成像系統

在審

• 申請號: 202110030260.3
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112859211A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 劉春雨;胡薈靈;張玉鑫;馮欽評;劉帥
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B3/00
• 分類號: G02B3/00;H04N5/225
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 張偉

本發明涉及一種新型分塊式平面光電成像系統，該系統包括微透鏡陣列，所述微透鏡陣列采用由偶數個微透鏡緊密排列組成的干涉臂和由奇數個微透鏡緊密排列組成的干涉臂依次交替均勻排列設計，并且任意相鄰的兩個干涉臂的長度差為單個微透鏡的直徑，每一個干涉臂的基線配對方式采取首尾相接的配對方法。本發明采用奇偶交替干涉臂均勻排列設計以及首尾相接的配對方法，可以得到完整的連續整數采樣，在保持最長基線不變的條件下，系統分辨率一致時，高、低頻采樣率幾乎同時增加了一倍；且當微透鏡個數為奇數時，存在獨立的微透鏡對應著零頻率采樣，因此本發明能夠同時解決空間采樣不均和缺乏零頻率的問題，對提高分塊式平面光電成像系統具有重要作用。

技術領域

本發明涉及干涉成像技術領域，特別是涉及一種新型分塊式平面光電成像系統。

背景技術

分塊式平面光電成像系統又稱“SPIDER”，在2012由加州戴維斯分校和洛克馬丁先進技術中心研究人員提出采用PIC技術將干涉陣列微縮在一個芯片上，迄今芯片PIC已經發展到第三代，材料由硅基二氧化硅波導到氮化硅波導，版圖尺寸減小，總的功耗降低，輸出波導數增加，成像譜段擴展，更加貼近實際應用，但此前洛克希德·馬丁公司發布的首批“蜘蛛”微透鏡干涉成像系統原型樣機生成的干涉成像照片來看，由于該技術仍處于研發階段，圖像分辨率尚低。盡管三代PIC為提高圖像成質量在基線匹配方面都做了不同的改進，如第二代SPIDER Zoom Program在第一代基礎上提出一種同時具備高分辨率小視場(0.12mrad)和低分辨率大視場(0.35mrad)方案，19個高分辨率PIC由16個微透鏡組成8組基線，4個低分辨率PIC由8個微透鏡組成4組基線；以及第三代在第二代基礎上保持透鏡數和成像譜段不變，減小最長基線增加口徑空間利用率，但還是存在采樣不均和缺乏零頻率等問題。

傳統的基線匹配方法講究對稱形式，假定單個干涉臂上微透鏡的數量為N，基線配對采取首尾相接的方法，則匹配的方式為(1，N)，(2，N-1)，(3，N-2)……，當N為奇數，基線長度B_i＝[2,4,6,8……(N-1)]B_min，空間頻率當微透鏡兩兩緊密排列時，B_min＝d，則為基頻，其中d為單個微透鏡直徑，λ為波長，z為物距，則空間采樣頻率為f_i＝[2,4,6,8……(N-1)]f_min。由于采樣距離是離散的，相應的采樣頻譜也為一系列離散的同心圓環，只包含偶次頻率，缺乏中心零頻率采樣和奇次頻率采樣(f_i＝[1,3,5,7……(N-1)]f_min)；同樣當N為偶數時缺乏偶次頻率采樣(f_i＝[2,4,6,8……(N-1)]f_min)。無論當微透鏡個數為奇數、偶數都存在采樣不完整和缺乏中心零頻率等問題，其中中心零頻率包含圖像平均亮度信息，而采樣不均將會導致圖像信息丟失，兩者都會使成像質量差。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種新型分塊式平面光電成像系統，其解決了現有的分塊式平面光電成像系統，因干涉臂長度相等，基線配對方式單一，導致系統采樣不均以及缺乏零頻率，而造成圖像質量差的問題。

為解決以上問題，本發明提供了如下技術方案：

一種新型分塊式平面光電成像系統，包括微透鏡陣列，所述微透鏡陣列采用由偶數個微透鏡緊密排列組成的干涉臂和由奇數個微透鏡緊密排列組成的干涉臂依次交替均勻排列設計，并且任意相鄰的兩個干涉臂的長度差為單個微透鏡的直徑，每一個干涉臂的基線配對方式采取首尾相接的配對方法。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

(1)本發明提出的新型分塊式平面光電成像系統，相對于增加干涉臂、干涉臂上微透鏡數量和波導數量，來獲得更多的頻率信息，帶來的成本、制造和裝調的難度，更適合用來提升圖像質量；

(2)本發明提出的新型分塊式平面光電成像系統，在保持最長基線不變，系統的分辨率一致時，高、低頻采樣率幾乎同時增加了一倍；