專利名稱：凝視型高分辨率三維成像探測器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及光電探測器件技術，尤其是一種凝視型高分辨率三維成 像探測器。
技術背景激光三維成像技術是以激光束對目標進行照射，探測目標激光回波信 號，以獲得目標三維圖像信息的一種主動光學探測技術。由于激光的波長比 微波短好幾個數(shù)量級，因此其與微波雷達相比，激光三維成像技術具有以下優(yōu)點具有極高的角分辨率、距離分辨率和速度分辨率；抗電磁干擾能力強; 隱蔽性好等。與被動光學探測技術相比，激光三維成像技術則具有以下優(yōu)點-是一種主動探測技術，可全天候工作，不受自然光照條件和目標輻射特性的 限制；可穿透云層、植被和偽裝網(wǎng)對隱蔽目標進行三維成像；可獲得強度、 速度、距離等信息，信息量大，對目標識別能力強等?；诩す馊S成像技 術以上的特點，激光三維成像技術已成為光學探測技術中主要應用的技術手 段。但是激光三維成像技術由于受到目前探測器件的限制，大多數(shù)激光三維 成像雷達均采用掃描成像工作體制，即利用激光束對目標進行二維掃描，探 測照射在目標各部分激光光斑的回波信號，獲得該點的輻射強度和距離信 息，從而構成目標的三維圖像，因此，其不可避免地存在以下缺點1、 由于采用了掃描部件，激光雷達的角分辨率受到掃描機構的精度限 制，削弱了光學成像高空間、角分辨率的優(yōu)勢。2、 由于目標三維圖像是由目標不同部分在不同時刻的回波信號所構成， 需要許多激光脈沖嚴格按照時間序列精確排列才能組合成一幀完整的三維 圖像，導致成像速度慢，平臺/目標的運動和大氣效應可引起三維圖像抖動和
撕裂，使圖像處理復雜化、不利于觀測運動目標，特別是高速運動目標。3、采用機械運動部件，降低了系統(tǒng)的可靠性，增加系統(tǒng)重量和功耗， 使其應用受到了一定的限制，特別是在航空、航天方面的應用受到了嚴重的制約。非掃描方式的凝視型激光三維成像技術利用焦平面光電探測器陣列實 現(xiàn)高幀頻的三維成像，代表著激光主動成像技術的一個重要發(fā)展方向。這種 技術只需一個激光脈沖就可獲得一幀完整的三維圖像，瞬間成像，避免相對 運動造成的圖像失真，成像質量好，且?guī)l高(可達kHz以上)；系統(tǒng)無需 運動部件，結構緊湊。但是，由于受限于國內(nèi)目前的技術工藝和器件水平， 國內(nèi)目前只能研制出將單元探測器排陣封裝的光電探測器陣列器件，這種器 件具有以下不足1、 集成度不高，陣列規(guī)模小。2、 像元尺寸大，像元之間間隔寬，造成角分辨率低。3、 單元探測器之間容易互相干擾，且響應速度慢。因此，這種器件難以滿足高精度的凝視激光三維成像要求。 實用新型內(nèi)容本實用新型為解決背景技術中存在的上述技術問題，而提供一種將光纖 傳像束與許多個單元光電探測器相結合，具有高角分辨率、快速響應的凝視 型高分辨率三維成像探測器。本實用新型的技術解決方案是本實用新型為一種凝視型高分辨率三維 成像探測器，其特殊之處在于該探測器包括由光纖構成的光纖傳像束和光 電探測器，光纖傳像束中的光纖一端捆束在一起，其端面構成成像面，另一 端與光電探測器耦合。上述光纖為兩個或兩個以上，與光纖耦合光電探測器對應為兩個或兩個 以上。上述成像面為正方形、矩形、圓形、三角形或梯形。
上述光電探測器為PIN光電探測器、雪崩光電探測器及光敏二極管等。本實用新型根據(jù)成像要求將光纖傳像束的一個端面做成所需要的形狀， 作為成像面置于光學接收系統(tǒng)的焦平面，光纖傳像束另一端的每一根光纖都 可以自由拉伸，并且每一根光纖末端均與單元光電探測器耦合連接，將傳像 束成像面的光信號傳送至與之耦合連接的光電探測器。因此，本實用新型具 有以下優(yōu)點-1、 本實用新型具有很大的靈活性，可以組成具有不同成像面的探測器, 也可以組成具有不同像元數(shù)量的探測器，可以自由選擇不同的光纖和光電探 測器種類組成不同參數(shù)的凝視型光電探測器。2、 本實用新型的像元尺寸大小由光纖纖芯直徑的大小決定，而不是由 光電探測器光敏面的大小決定。因此，其像元尺寸可以達到很小，如幾個微 米，這是光電探測器的光敏面難以達到的尺寸，可以達到很高角分辨率。3、 本實用新型可避免單元探測器之間的串擾，可選用高速響應的光電 探測器組陣，提高探測器的時間分辨能力。


圖1為本實用新型實施例的結構示意圖。
具體實施方式
參見圖1,本實用新型的實施例結構是由4X4個光纖5構成的光纖傳像 束2和16個光電探測器4構成，光纖傳像束2的一端捆束在一起組成4X4 陣列，并拋光作為成像面l，也可根據(jù)需要鍍膜。光纖傳像束2的另一端即 16根光纖的另一端3為自由端，可以自由拉伸，并與16個光電探測器4耦 合連接，將光纖傳像束2的成像面1接收到的光信號傳輸?shù)焦怆娞綔y器4的 光敏面，這就組成一個具有4X4元的凝視型三維成像光電探測器。這種器件在使用中，將光纖傳像束2的4X4端面，即成像面l置于激 光三維成像光學接收系統(tǒng)的焦平面上，光學系統(tǒng)將在4X4端面成像。光纖5 將4X4端面接收到的光信號傳輸?shù)脚c之耦合連接的光電探測器4進行光電
轉換。通過信號處理，將每個光電探測器4所獲得的信息，按與之對應的光 纖在空間的排列規(guī)則將信息合成，即可獲得一幅完整的三維圖象。本實用新型可根據(jù)需要由光纖組成任意個數(shù)的像元，可以是規(guī)則排列的，如2X2、 4X4、......，甚至是128X128、 256X256等，也可以是不規(guī)則的奇數(shù)個，如3、 5、 7等，光纖傳像束2的成像面1也根據(jù)需要可以制 作成任意形狀，如正方形、矩形、圓形、三角形、梯形等等；光纖傳像束2 還可根據(jù)需要選擇不同類型的光纖制作。光電探測器4可以為PIN光電探測 器、雪崩光電探測器或光敏二極管等。
權利要求1、一種凝視型高分辨率三維成像探測器，其特征在于該探測器包括由光纖構成的光纖傳像束和光電探測器，所述光纖傳像束中的光纖一端捆束在一起，其端面構成成像面，另一端與光電探測器耦合。
2、 根據(jù)權利要求1所述的凝視型高分辨率三維成像探測器，其特征在 于所述光纖為兩個或兩個以上，與光纖耦合光電探測器對應為兩個或兩個 以上。
3、 根據(jù)權利要求2所述的凝視型高分辨率三維成像探測器，其特征在 于所述成像面為正方形、矩形、圓形、三角形或梯形。
4、 根據(jù)權利要求1或2或3所述的凝視型高分辨率三維成像探測器， 其特征在于所述光電探測器為PIN光電探測器、雪崩光電探測器或光敏二 極管。
專利摘要本實用新型涉及一種凝視型高分辨率三維成像探測器。本實用新型的技術解決方案是本實用新型包括由光纖構成的光纖傳像束和光電探測器，光纖傳像束中的光纖一端捆束在一起，其端面構成成像面，另一端與光電探測器耦合。本實用新型為解決背景技術中存在的技術問題，而提供一種將光纖傳像束與許多個單元光電探測器相結合，具有高角分辨率、快速響應的凝視型高分辨率三維成像探測器。
文檔編號G01S17/89GK201035150SQ20062016491
公開日2008年3月12日 申請日期2006年12月31日 優(yōu)先權日2006年12月31日
發(fā)明者朱少嵐, 李東堅, 楊延龍, 衛(wèi) 趙 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所