專利名稱：一種采用光纖變維器的長(zhǎng)線陣探測(cè)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(cè)器拼接方法，特別涉及一種采用光纖變維器和面陣探測(cè)器獲取長(zhǎng)線陣探測(cè)器的方法。
背景技術(shù)：
目前獲取長(zhǎng)線陣探測(cè)器的方法主要有兩種光學(xué)拼接和機(jī)械拼接，而無(wú)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(guó)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(zhǎng)，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(zhǎng)，但各片探測(cè)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(cè)器生產(chǎn)廠家來(lái)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(zhǎng)線陣探測(cè)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(cè)器獲得長(zhǎng)線陣探測(cè)器的新方法。
本發(fā)明利用光纖變維器和面陣探測(cè)器獲得長(zhǎng)線陣探測(cè)器的方法原理圖見附圖1。根據(jù)應(yīng)用的長(zhǎng)線陣探測(cè)器需求出發(fā)確定面陣探測(cè)器的像元大小和光纖的直徑，然后根據(jù)所要獲得的長(zhǎng)線陣探測(cè)器的長(zhǎng)度適當(dāng)選擇單根光纖的長(zhǎng)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(hào)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(cè)器每一行對(duì)應(yīng)光纖變維器的長(zhǎng)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(cè)器信號(hào)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(cè)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(gè)表面、以及光纖的輸入、輸出端鍍制增透膜；面陣探測(cè)器要安裝在具有三維平移、三維轉(zhuǎn)動(dòng)的六維可調(diào)平臺(tái)上，調(diào)整光纖變維器與面陣探測(cè)器的空間配準(zhǔn)，使面陣探測(cè)器的每個(gè)像元與光纖變維器的面陣輸出端光纖束一一對(duì)應(yīng)，面陣探測(cè)器的輸出信號(hào)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(cè)目標(biāo)的一維圖像，則完成長(zhǎng)線陣探測(cè)器的拼接。
本發(fā)明中的光纖拼接長(zhǎng)線陣探測(cè)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(cè)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(hào)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(hào)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(cè)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(cè)器上，面陣探測(cè)器的輸出信號(hào)通過數(shù)據(jù)處理技術(shù)還原為一維圖像信號(hào)，從而獲得目標(biāo)的一維圖像。
發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明方法利用光纖變維器將面陣探測(cè)器按行展開，再有序地排成一行，獲得一個(gè)像元數(shù)極多的長(zhǎng)線陣探測(cè)器，克服了探測(cè)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(zhǎng)線陣探測(cè)器的問題。本發(fā)明提出的長(zhǎng)線陣探測(cè)器光纖拼接的技術(shù)方法，可以方便地獲得一個(gè)像元數(shù)極多的長(zhǎng)線陣探測(cè)器，簡(jiǎn)單易行且組合隨意，既可以單片、多片面陣探測(cè)器組合，也可以按單行、多行排列，從理論上來(lái)講，采用多片面陣探測(cè)器可以獲得任意長(zhǎng)度的線陣探測(cè)器，乃至無(wú)限長(zhǎng)。由于光纖長(zhǎng)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(shí)際光學(xué)系統(tǒng)由于像差的存在，像面有時(shí)會(huì)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(chǎng)曲等像差，這是其它探測(cè)器拼接方法難以做到的。本發(fā)明提出的長(zhǎng)線陣探測(cè)器光纖拼接方法只用一片面陣探測(cè)器就可以實(shí)現(xiàn)，且實(shí)現(xiàn)容易，大大降低了長(zhǎng)線陣探測(cè)器的研制成本。


圖1是本發(fā)明用光纖變維器的長(zhǎng)線陣探測(cè)器拼接方法原理圖也是摘要附圖
具體實(shí)施例方式下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
在下面的說(shuō)明中，出于清楚說(shuō)明的目的，將不再對(duì)眾所周知的功能或結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，因?yàn)榉潜匾脑敿?xì)說(shuō)明會(huì)掩蓋本發(fā)明的重點(diǎn)。并且在整個(gè)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(zhǎng)線陣探測(cè)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(cè)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(hào)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(hào)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(cè)器3上，且像元嚴(yán)格配準(zhǔn)，面陣探測(cè)器的輸出信號(hào)通過數(shù)據(jù)處理技術(shù)在還原為一維圖像信號(hào)，從而獲得目標(biāo)的一維圖像。
根據(jù)應(yīng)用的長(zhǎng)線陣探測(cè)器需求出發(fā)確定面陣探測(cè)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(cè)器和光纖工藝水平，然后根據(jù)所要獲得的線陣探測(cè)器的長(zhǎng)度適當(dāng)選擇單根光纖的長(zhǎng)度，為了避免彎曲損耗，一般要求光纖的長(zhǎng)度是光纖變維器長(zhǎng)線陣端長(zhǎng)度的3-5倍，每根光纖要經(jīng)過精密的檢測(cè)，檢測(cè)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(zhǎng)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(duì)應(yīng)長(zhǎng)線陣端的一部分，面陣輸出端的排列方式要考慮面陣探測(cè)器信號(hào)輸出格式的影響，盡量減小面陣探測(cè)器電荷耦合效率對(duì)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(cè)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(gè)表面，以及光纖的輸入輸出端鍍?cè)鐾改ぃ瑸榱双@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(duì)耦合光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、加工和裝調(diào)提出了較高的要求；一般情況下要求探測(cè)器的每個(gè)像元與光纖變維器的面陣輸出端光纖束一一對(duì)應(yīng)，因此面陣探測(cè)器要安裝在一個(gè)具有六維(三維平移、三維轉(zhuǎn)動(dòng))可調(diào)平臺(tái)上，這樣可以方便地調(diào)整光纖變維器與面陣探測(cè)器的空間配準(zhǔn)。面陣探測(cè)器的輸出信號(hào)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(cè)目標(biāo)的一維圖像，整個(gè)拼接系統(tǒng)就可以看作一個(gè)長(zhǎng)線陣探測(cè)器。
光纖拼接的長(zhǎng)線陣系統(tǒng)經(jīng)過多項(xiàng)參數(shù)測(cè)試才能確定系統(tǒng)的性能，測(cè)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(duì)上述實(shí)施例的改變和修改對(duì)于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是清楚和預(yù)料之中的。因此，應(yīng)當(dāng)將上面的詳細(xì)說(shuō)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(shí)質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求
1.一種采用光纖變維器的長(zhǎng)線陣探測(cè)器拼接方法，其特征在于根據(jù)應(yīng)用的長(zhǎng)線陣探測(cè)器需求出發(fā)確定面陣探測(cè)器的像元大小和光纖的直徑，然后根據(jù)所要獲得的長(zhǎng)線陣探測(cè)器的長(zhǎng)度適當(dāng)選擇單根光纖的長(zhǎng)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(hào)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(cè)器每一行對(duì)應(yīng)光纖變維器的長(zhǎng)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(cè)器信號(hào)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(cè)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(gè)表面、以及光纖的輸入、輸出端鍍制增透膜；面陣探測(cè)器要安裝在具有三維平移、三維轉(zhuǎn)動(dòng)的六維可調(diào)平臺(tái)上，調(diào)整光纖變維器與面陣探測(cè)器的空間配準(zhǔn)，使面陣探測(cè)器的每個(gè)像元與光纖變維器的面陣輸出端光纖束一一對(duì)應(yīng)，面陣探測(cè)器的輸出信號(hào)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(cè)目標(biāo)的一維圖像，則完成長(zhǎng)線陣探測(cè)器的拼接。
2.一種采用光纖變維器的長(zhǎng)線陣探測(cè)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(cè)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(hào)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(hào)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(cè)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(cè)器(3)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及用光纖變維器和面陣探測(cè)器獲取長(zhǎng)線陣探測(cè)器的方法及裝置。光纖變維器將面陣探測(cè)器按行展開，光纖變維器的光纖數(shù)量由所需線陣探測(cè)器像元數(shù)決定，多根光纖緊密排成一排，作光信號(hào)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(cè)器上，面陣探測(cè)器的像元與面陣輸出端光纖束對(duì)應(yīng)，面陣探測(cè)器的輸出信號(hào)通過數(shù)據(jù)處理再展開為一維數(shù)據(jù)，獲得被測(cè)目標(biāo)的一維圖像，完成長(zhǎng)線陣探測(cè)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(cè)器3、輸入端4、輸出端5，用光纖變維器將面陣探測(cè)器按行展開，再有序地排成一行，獲得一個(gè)像元數(shù)極多的長(zhǎng)線陣探測(cè)器，配準(zhǔn)精度和定位精度要求低，研制成本低。
文檔編號(hào)G01S7/481GK1693919SQ200510016818
公開日2005年11月9日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所