一种线面转换光纤传像束线列阵端辅助排列方法技术

本发明专利技术公开了一种线面转换光纤传像束线列阵端辅助排列方法，该发明专利技术用于线面转换型光纤传像束获取超长线列阵探测器的光电系统中，通过在光纤传像束线列阵端配件上开等间距矩形槽的方法，辅助排列光纤传像束。使用该发明专利技术后能够有效避免在光纤传像束线列阵端排列过程中级间重叠不均，端翘，散片，级断裂，级间未重叠等情况的发生，为整个光电系统的实现奠定坚实基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光纤传像束制作工艺
，具体是指一种线面转换光纤传 像束线列阵端辅助排列方法。
技术介绍
线列阵探测器是扫描成像系统中的关键部件，超长线列阵可以扩大扫描范围，提高系统分辨率。6000元以上超长线列阵探测器目前受限于工艺无法做到， 采用异型光纤传像束构成的光电成像系统可以解决这个问题(专利号-200410089452.8，"推帚式超高分辨率红外焦平面传像束变换光电成像系统，，)。 该光电系统的示意图如图l所示，主要原理就是利用特殊排列的光纤传像束(即 一端为线列阵排列，另外一端为面阵排列，如图l所示)将线目标转换成为面 目标，面目标成像于面阵探测器之后再经过相关的图像处理算法恢复出线目 标。光纤传像束是实现该系统的关键部件，其制作质量的优劣直接影响到目标 图像恢复质量的优劣， 一根排列不好的光纤传像束可能直接导致目标图像不能 恢复。而目前国内制作这种特殊排列光纤传像束工艺水平还不能实现自动化精 密排列，只能通过人工操作。这时，光纤传像束的排列质量就很难量化控制， 可能某一次排列可以排列好，但大多数时候排列出来后效果并不好。为了叙述 方便，我们先对光纤传像束进行介绍并对其各部分进行定义。我们所讨论的光 纤传像束是一端呈线列阵排列，另一端呈面阵排列的特殊排列光纤束。线列阵 端称为光纤束入瞳，面阵端称为光纤束出瞳。光纤束入瞳排列如图2所示，它 是由K级子光纤线列阵分级错位呈品字型排列而成，上面各级子光纤线列阵称为光纤束入瞳第X奇级，简称入瞳奇级或奇级，其中X代表是第几个奇级。下面各级子光纤线列阵称为光纤束入瞳第y偶级，简称入瞳偶级或偶级，其中y 代表是第几个偶级。光纤束入瞳奇级或偶级均由m层光纤，每层n根光纤， 以紧密六角型形式叠加而成(见图2中的局部放大图)。每一层称为光纤束入瞳 第x奇级/y偶级第z子层(其中z为范围在1 m中的值)。光纤传像束入瞳与出 瞳排列好后分别装入相应的金属配件中，以起到固定和保护作用。分别称为光 纤束入瞳配件和光纤束出瞳配件。下面再对光纤传像束在制作过程中可能出现 的现象进行描述并进行定义。在人工排列光纤传像束出，容易出现级间重叠不 均，端翘，散片，级断裂，级间未重叠等情况。其中，级间重叠不均是指光纤 束入瞳奇级和偶级之间重叠部分长度相差过大，如图3(a)所示，光纤束入瞳第 1奇级与第1偶级之间重叠部分为A，入瞳第2奇级与第1偶级重叠部分为B， 两者之间相差过大，这种现象称为级间重叠不均。当出现级间重叠不均现象时， 一方面重叠过大部分浪费了光纤像元数，另一方面线目标恢复起来算法将更复 杂。如图3(b)所示，在排列光纤束的时候，会因为光纤束奇级或偶级受力不均 而引起奇级一端出现翘起，使得与相应的偶级重叠部分间距过大，这种现象称 为端翘。出现这种情况时，光纤传像束入瞳奇级各级间或偶级各级之间并不在 同一条直线上，这就可能引起所恢复的线目标出现变形，影响成像质量。如图 3(c)所示，光纤束入瞳某一奇级最后一个或几个子层因在排列过程中受力过大 导致该子层脱离其它子层，这种现象称为散片。当出现这种情况时，光纤束入 瞳与出瞳光纤之间的对应关系被打乱，进而导致无法定位光纤坐标位置，所以 几乎不可能恢复出线目标图像。如图3(d)所示，光纤束入瞳中某一级可能光纤 制作者操作时用力不当造成该级一些子层直接发生断裂，这种现象称为级断 裂。当发生这种情况时，同样会造成光纤束入瞳和出瞳光纤对错关系错乱，以至于很难恢复出线目标图像。如图3(e)所示，奇级和偶级之间没有重叠，这种 现象称为经间未重叠。当发生这种情况时，会使得恢复出的线目标图像不完整。 为了在对系统信噪比影响不大的情况下提高系统图像处理速度，减少处理的数 据量，我们可以通过减少光纤传像束入瞳奇级和偶级中子层的数量来实现。当 子层数少的时候，由于光纤束入瞳高度方向上更薄，使得制作光纤束时更难以 控制，上述的级间重叠不均，端翘，散片，级断裂,级间未重叠等情况更容易发 生。所以，如何在现有的光纤传像束制作工艺基础上制作出满足系统要求的光 纤束将是实现超长线列阵探测器获取系统的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种线面转换光纤传像束线列阵端光纤辅助排列 的方法来避免在光纤束制作过程中线列阵端级间重叠不均，端翘，散片，级断 裂，级间未重叠等情况的发生，以保证目标经光纤传像束后能通过相关图像处 理算法恢复出原始图像。在根据系统要求，设计出光纤传像束入瞳排列方式(包括光纤束入瞳奇级 和偶级的数量，奇级和偶级的子层数量，奇级和偶级各子层光纤元数，奇级和 偶级之间的重叠光纤元数范围)，光纤传像束出瞳排列方式(包括面阵长度方 向和宽度方向的光纤元数)以及光纤束入瞳和出瞳光纤之间的对应关系。为了 避免在光纤传像束制作过程中上述情况的发生，我们在光纤传像束入瞳配件上精密地开若干等间距矩形槽，矩形槽的具体结构参数确定方法如下设光纤束入瞳奇级数量为O，奇级子层数量为Om，奇级子层光纤元数为Omn;入瞳偶级数量为E，偶级子层数量为Em，偶级子层光纤元数为Emn;光纤直径为O; —般情况下，奇级子层数量与偶级子层数量相等，奇级子层光纤元数与偶级子层光纤元数相等，所以，令mK)n^Em， n=Omn=Emn，矩形槽个数为N，长度为L，高度为H，槽间距为D，贝U (长度单位均为mm):"w*0)±2.5*O (2) // = (w*0 + <D)±<D (3) Z)"L+n帥-40承①—5*<D)±5<D (4) 按照上面公式(1) (4)开好矩形槽后，光纤束入瞳偶级能正好放置于槽内，奇级 放在槽外，奇级与偶级有部分重叠。这样，槽外奇级在排列的时候与槽内的偶 级不会相互影响，并且保证了奇级与偶级之间有一定的重叠量，且重叠量均匀， 从而避免了在排列时由于操作人员用力不均或用力过大等原因引起的级间重 叠不均，端翘，散片，级断裂，级间未重叠等情况的发生。 本专利技术具有如下特点和技术效果1. 大幅度提高了线面转换型光纤传像束入瞳端排列精度，并简化了排列时 手工操作难度。2. 有效避免了光纤传像束入瞳排列时级间重叠不均，端翘，散片，级断裂, 级间未重叠等情况的发生。3. 避免了光纤传像束中大面积断丝情况的发生。4. 大大降低了恢复线目标图像时图像处理算法的复杂度。 附图说明图1是获得超长线列阵探测器的光纤传像束系统的示意图。 图2是光纤传像束入瞳端排列示意图，图中光纤束入瞳由K气E+0)级子光 纤线列阵分级错位呈品字型排列而成，奇级及偶级均由m个子层叠加而成， 每一个子层由n元光纤紧密排列而成，即每一奇级或偶级呈mXn排列。 图3光纤传像束入瞳排列时可能出现的情况示意图，其中(a)为级间重叠不均，(b)为端翘，(c)为散片，(d)为级断裂，(e)为级间未重叠。 图4是实验中光纤束开槽尺寸图。图5是利用本专利技术所述方法制成的光纤束入瞳端局部特写。 具体实施例方式下面以本专利技术在一个基于线面转换光纤传像束系统的项目中的应用为例，对本专利技术的具体实施方式作详细说明项目中光纤传像束排列要求如下光纤束入瞳奇偶级各20级，奇偶级之 间错位重叠呈品字型排列，奇级或偶级子层均为4层，每个子层由n=210元光 纤紧密排列而成。光纤束出瞳呈210x160本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线面转换光纤传像束线列阵端辅助排列方法，其特征在于：在光纤传像束线列阵入瞳配件上开有若干等间距矩形槽，光纤束入瞳偶级放置于槽内，奇级放在槽外，奇级与偶级有部分重叠；所述的矩形槽的具体尺寸参数确定如下：　矩形槽个数Ｎ：　Ｎ＝Ｅ；（１）　矩形槽长度Ｌ：　Ｌ＝ｎ＊Φ±２．５＊Φ；　（２）　矩形槽高度Ｈ：　Ｈ＝（ｍ＊Φ＋Φ）±Φ；　（３）　槽间距Ｄ：　Ｄ＝（Ｌ＋ｎ＊Φ－４０＊Φ－５＊Φ）±５Φ；　（４）　公式中：Ｅ为入瞳偶级数量；ｎ为奇级子层数量；ｍ为偶级子层数量；Φ为光纤直径。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王钢，方中华，潘鸣，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]