專利名稱：一種采用光纖變維器的長線陣探測器拼接方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新的探測器拼接方法，特別涉及一種采用光纖變維器和面陣探測器獲取長線陣探測器的方法。
背景技術(shù)：
目前獲取長線陣探測器的方法主要有兩種光學(xué)拼接和機(jī)械拼接，而無論機(jī)械拼接還是光學(xué)拼接，技術(shù)難度都非常大。光學(xué)拼接方法最典型的儀器是法國SPOT衛(wèi)星上的HRV，受拼接棱鏡體積的限制，光學(xué)拼接很難做到很長，相互之間配準(zhǔn)的技術(shù)難度也非常大；機(jī)械拼接雖然可以做到很長，但各片探測器之間彼此互相搭接，處理復(fù)雜，機(jī)械定位精度要求極高，一般只能由探測器生產(chǎn)廠家來完成。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述背景技術(shù)中機(jī)械拼接方法和光學(xué)棱鏡拼接方法中配準(zhǔn)精度和定位精度要求高，難于獲得超長線陣探測器的問題，本發(fā)明的目的是提出一種利用光纖變維器和面陣探測器獲得長線陣探測器的新方法。
本發(fā)明利用光纖變維器和面陣探測器獲得長線陣探測器的方法原理圖見附圖1。根據(jù)應(yīng)用的長線陣探測器需求出發(fā)確定面陣探測器的像元大小和光纖的直徑，然后根據(jù)所要獲得的長線陣探測器的長度適當(dāng)選擇單根光纖的長度，選擇光纖直徑、光纖芯直徑、包層厚度、光纖圓度、透過率等參數(shù)性能一致的光纖；并將各根光纖有序地排列在一起制成光纖變維器，各根光纖一端緊密排列成一排，作為光信號輸入端，光纖變維器的面陣輸出端排列成矩形或方形，使面陣探測器每一行對應(yīng)光纖變維器的長線陣端的一部分，光纖變維器的面陣輸出端的排列方式與面陣探測器信號輸出格式相匹配；光纖變維器的面陣輸出端經(jīng)過耦合光學(xué)系統(tǒng)成像在面陣探測器上，耦合光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑與光纖的數(shù)值孔徑一致，并且將耦合光學(xué)系統(tǒng)的各個表面、以及光纖的輸入、輸出端鍍制增透膜；面陣探測器要安裝在具有三維平移、三維轉(zhuǎn)動的六維可調(diào)平臺上，調(diào)整光纖變維器與面陣探測器的空間配準(zhǔn)，使面陣探測器的每個像元與光纖變維器的面陣輸出端光纖束一一對應(yīng)，面陣探測器的輸出信號通過數(shù)據(jù)處理軟件再展開為一維數(shù)據(jù)，這樣就可以獲得觀測目標(biāo)的一維圖像，則完成長線陣探測器的拼接。
本發(fā)明中的光纖拼接長線陣探測器系統(tǒng)主要由三部分組成光纖變維器、耦合光學(xué)系統(tǒng)和面陣探測器系統(tǒng)，光纖變維器由多根光纖組成，多根光纖的一端排成一排，作為光纖變維器的光輻射信號輸入端；多根光纖的另一端有序地排成矩形或方形，作為光纖變維器的光信號輸出端；光纖變維器的輸出端位于耦合光學(xué)系統(tǒng)的物面，耦合光學(xué)系統(tǒng)的輸出端放置面陣探測器，耦合光學(xué)系統(tǒng)將光纖變維器的輸出成像在面陣探測器上，面陣探測器的輸出信號通過數(shù)據(jù)處理技術(shù)還原為一維圖像信號，從而獲得目標(biāo)的一維圖像。
發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明方法利用光纖變維器將面陣探測器按行展開，再有序地排成一行，獲得一個像元數(shù)極多的長線陣探測器，克服了探測器機(jī)械拼接方法和光學(xué)棱鏡拼接方法中配準(zhǔn)精度和定位精度要求高，難于獲得超長線陣探測器的問題。本發(fā)明提出的長線陣探測器光纖拼接的技術(shù)方法，可以方便地獲得一個像元數(shù)極多的長線陣探測器，簡單易行且組合隨意，既可以單片、多片面陣探測器組合，也可以按單行、多行排列，從理論上來講，采用多片面陣探測器可以獲得任意長度的線陣探測器，乃至無限長。由于光纖長線陣端可以按任意形狀排列，可以排成S型、C型和弧形等，這就為校正光學(xué)系統(tǒng)像差提供了方便，實際光學(xué)系統(tǒng)由于像差的存在，像面有時會出現(xiàn)一定的彎曲或變形等情況，按像面的彎曲形狀排列光纖可以很好地校正光學(xué)系統(tǒng)的場曲等像差，這是其它探測器拼接方法難以做到的。本發(fā)明提出的長線陣探測器光纖拼接方法只用一片面陣探測器就可以實現(xiàn)，且實現(xiàn)容易，大大降低了長線陣探測器的研制成本。


圖1是本發(fā)明用光纖變維器的長線陣探測器拼接方法原理圖也是摘要附圖
具體實施例方式下面參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行說明。
在下面的說明中，出于清楚說明的目的，將不再對眾所周知的功能或結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明，因為非必要的詳細(xì)說明會掩蓋本發(fā)明的重點。并且在整個描述過程中，用相同的附圖標(biāo)記表示相同或者詳細(xì)的組成部分。
光纖拼接長線陣探測器系統(tǒng)主要由三部分組成(見圖1)光纖變維器1、耦合光學(xué)系統(tǒng)2和面陣探測器3，光纖變維器1由多根光纖組成，一端排成一排，作為多根光纖的光輻射信號光纖變維器輸入端4，多根光纖的另一端有序地排成矩形或方形，作為多根光纖的光信號光纖變維器輸出端5，耦合光學(xué)系統(tǒng)2的作用是將光纖變維器輸出端5成像在面陣探測器3上，且像元嚴(yán)格配準(zhǔn)，面陣探測器的輸出信號通過數(shù)據(jù)處理技術(shù)在還原為一維圖像信號，從而獲得目標(biāo)的一維圖像。
根據(jù)應(yīng)用的長線陣探測器需求出發(fā)確定面陣探測器的像元大小和光纖的直徑，必須考慮當(dāng)前技術(shù)工藝所能達(dá)到的探測器和光纖工藝水平，然后根據(jù)所要獲得的線陣探測器的長度適當(dāng)選擇單根光纖的長度，為了避免彎曲損耗，一般要求光纖的長度是光纖變維器長線陣端長度的3-5倍，每根光纖要經(jīng)過精密的檢測，檢測的內(nèi)容包括光纖直徑、光纖芯直徑、包層厚度、光纖圓度、透過率等，盡量使每根光纖的性能參數(shù)保持一致。
光纖變維器長線陣端可以采用V型槽的方法，也可以采用其他機(jī)械機(jī)構(gòu)使各根光纖緊密排列成一排，在光纖變維器的面陣輸出端，光纖要有序排列，每一行對應(yīng)長線陣端的一部分，面陣輸出端的排列方式要考慮面陣探測器信號輸出格式的影響，盡量減小面陣探測器電荷耦合效率對圖像質(zhì)量的影響；光纖變維器面陣輸出端經(jīng)過耦合光學(xué)系統(tǒng)成像在面陣探測器上，為了降低能量損失，耦合光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑必須與光纖的數(shù)值孔徑一致，并且在光學(xué)系統(tǒng)的各個表面，以及光纖的輸入輸出端鍍增透膜，為了獲得較好的圖像質(zhì)量，耦合光學(xué)系統(tǒng)的分辨率要足夠高，這對耦合光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計、加工和裝調(diào)提出了較高的要求；一般情況下要求探測器的每個像元與光纖變維器的面陣輸出端光纖束一一對應(yīng)，因此面陣探測器要安裝在一個具有六維(三維平移、三維轉(zhuǎn)動)可調(diào)平臺上，這樣可以方便地調(diào)整光纖變維器與面陣探測器的空間配準(zhǔn)。面陣探測器的輸出信號通過數(shù)據(jù)處理軟件再展開為一維數(shù)據(jù)，這樣就可以獲得觀測目標(biāo)的一維圖像，整個拼接系統(tǒng)就可以看作一個長線陣探測器。
光纖拼接的長線陣系統(tǒng)經(jīng)過多項參數(shù)測試才能確定系統(tǒng)的性能，測試的參數(shù)包括分辨力，透過率，光譜響應(yīng)范圍、MTF等。
可以理解對上述實施例的改變和修改對于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來說是清楚和預(yù)料之中的。因此，應(yīng)當(dāng)將上面的詳細(xì)說明看作例子而不是限制，可以理解下面的權(quán)利要求，包括所有等同物應(yīng)當(dāng)確定了本發(fā)明的實質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求
1.一種采用光纖變維器的長線陣探測器拼接方法，其特征在于根據(jù)應(yīng)用的長線陣探測器需求出發(fā)確定面陣探測器的像元大小和光纖的直徑，然后根據(jù)所要獲得的長線陣探測器的長度適當(dāng)選擇單根光纖的長度，選擇光纖直徑、光纖芯直徑、包層厚度、光纖圓度、透過率等參數(shù)性能一致的光纖；并將各根光纖有序地排列在一起制成光纖變維器，各根光纖一端緊密排列成一排，作為光信號輸入端，光纖變維器的面陣輸出端排列成矩形或方形，使面陣探測器每一行對應(yīng)光纖變維器的長線陣端的一部分，光纖變維器的面陣輸出端的排列方式與面陣探測器信號輸出格式相匹配；光纖變維器的面陣輸出端經(jīng)過耦合光學(xué)系統(tǒng)成像在面陣探測器上，耦合光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑與光纖的數(shù)值孔徑一致，并且將耦合光學(xué)系統(tǒng)的各個表面、以及光纖的輸入、輸出端鍍制增透膜；面陣探測器要安裝在具有三維平移、三維轉(zhuǎn)動的六維可調(diào)平臺上，調(diào)整光纖變維器與面陣探測器的空間配準(zhǔn)，使面陣探測器的每個像元與光纖變維器的面陣輸出端光纖束一一對應(yīng)，面陣探測器的輸出信號通過數(shù)據(jù)處理軟件再展開為一維數(shù)據(jù)，這樣就可以獲得觀測目標(biāo)的一維圖像，則完成長線陣探測器的拼接。
2.一種采用光纖變維器的長線陣探測器拼接裝置，其特征在于光纖變維器(1)、耦合光學(xué)系統(tǒng)(2)和面陣探測器系統(tǒng)(3)，光纖變維器(1)由多根光纖組成，多根光纖的一端排成一排，作為光纖變維器光輻射的信號輸入端(4)；多根光纖的另一端有序地排成矩形或方形，作為光纖變維器的光信號輸出端(5)；光纖變維器(1)的輸出端位于耦合光學(xué)系統(tǒng)(2)的物面，耦合光學(xué)系統(tǒng)(2)的像面放置面陣探測器(3)，耦合光學(xué)系統(tǒng)(2)將光纖變維器(1)的輸出成像在面陣探測器(3)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及用光纖變維器和面陣探測器獲取長線陣探測器的方法及裝置。光纖變維器將面陣探測器按行展開，光纖變維器的光纖數(shù)量由所需線陣探測器像元數(shù)決定，多根光纖緊密排成一排，作光信號輸入端，另一端排列成矩形或方形，放置在耦合光學(xué)系統(tǒng)的物面，經(jīng)耦合光學(xué)系統(tǒng)成像在面陣探測器上，面陣探測器的像元與面陣輸出端光纖束對應(yīng)，面陣探測器的輸出信號通過數(shù)據(jù)處理再展開為一維數(shù)據(jù)，獲得被測目標(biāo)的一維圖像，完成長線陣探測器的拼接。裝置包括光纖變維器1、耦合光學(xué)系統(tǒng)2、面陣探測器3、輸入端4、輸出端5，用光纖變維器將面陣探測器按行展開，再有序地排成一行，獲得一個像元數(shù)極多的長線陣探測器，配準(zhǔn)精度和定位精度要求低，研制成本低。
文檔編號G01S7/481GK1693919SQ200510016818
公開日2005年11月9日 申請日期2005年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月26日
發(fā)明者鄭玉權(quán) 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所