【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光学探测器领域，特别是涉及一种曲面探测器及校准、制备方法。
技术介绍
1、目前，大部分光学系统涉及平面成像时，因为其像平面是弯曲的，所以所有平面物点聚焦后的像面不是一个理想平面，即使平场校正得很好的光学系统也不能免于此问题。由于目前大多数相机的传感器都是平面的，导致平面像仅在特定部分清晰，而不是整个画面上均匀清晰。大视场的光学系统中这个问题尤为明显。
2、解决这一问题，传统技术中往往通过增大光学系统的透镜片数或者将透镜片改为非球面来进行改善，但这种改进会使光学系统的结构更加复杂，装配难度和制造成本也会大大提升。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提升光学系统性能、降低光学系统复杂度的曲面探测器及校准、制备方法。
2、第一方面，本申请提供了一种曲面探测器，曲面探测器包括：
3、传像光纤束，包括第一端面和第二端面，第一端面为曲面，用于接收光信息，第二端面与平面探测器的光接收面贴合，传像光纤束用于将光信息传输至平面探测器；
4、平面探测器，包括接收经传像光纤束传输后的光信息；
5、准直系统，包括光源系统、分光棱镜、标靶相机以及透镜组合，透镜组合包括第一凸透镜，分光棱镜设置于光源系统、标靶相机以及第一凸透镜之间，且光源系统、标靶相机分别位于光路从第一凸透镜经分光棱镜分光之后的横向、纵向的焦点位置。
6、在其中一个实施例中，光源系统包括光源以及置于光源与分光棱镜之间的标靶板，其中标靶
7、在其中一个实施例中，透镜组合包括第一凸透镜、第二凸透镜，其中第一凸透镜设置在分光棱镜与第二凸透镜之间。
8、在其中一个实施例中，圆形透光孔的直径不大于第一凸透镜的艾里斑半径。
9、在其中一个实施例中，第一端面的曲率中心与第二凸透镜的焦点形成共轭关系。
10、在其中一个实施例中，传像光纤束包括多根填充光纤，每根填充光纤包括第一端和第二端，其中每根填充光纤的尺寸满足任意一根填充光纤至少对应一个像素，多根填充光纤的第一端组成第一端面，多根填充光纤的第二端组成第二端面。
11、在其中一个实施例中，每根填充光纤的有效通光面积不大于与每根填充光纤对应的全部像素的有效采光面积之和。
12、第二方面，本申请提供一种曲面探测器校准方法，包括：
13、调整分光棱镜、标靶相机以及光源系统中标靶板圆形透光孔三者之间的距离，使得圆形透光孔、标靶相机分别位于光路从第一凸透镜经分光棱镜分光之后的横向、纵向的焦点位置；
14、在第一凸透镜后方设置角锥棱镜，利用角锥棱镜将经第一凸透镜出射的平行光沿原光路返回，成像于标靶相机，记录成像在靶面的位置；
15、取下角锥棱镜，在第一凸透镜后方设置第二凸透镜，调整曲面探测器第一端面与第二凸透镜之间的距离，使第二凸透镜的焦点与第一端面的曲率中心重合。
16、第三方面，本申请还提供一种曲面探测器的制备方法，用于制造如第一方面提供的曲面探测器，包括：
17、采用cmos或者ccd制造技术制造平面探测器，制造单根填充光纤；
18、将单根填充光纤合成传像光纤束；
19、采用光学冷加工技术将传像光纤束的第一端面加工为曲面，第二端面加工为平面；
20、将加工后的传像光纤束进行定心磨边，使得传像光纤束的外形尺寸与平面探测器的尺寸一致；
21、将定心磨边后的传像光纤束与平面探测器贴合，获得曲面探测器。
22、在其中一个实施例中，采用光学冷加工技术将传像光纤束的第一端面加工为曲面，第二端面加工为平面还包括：
23、采用研磨抛光技术对传像光纤束的第一端面和第二端面进行抛光，对第一端面和第二端面镀介质薄膜；
24、将定心磨边后的传像光纤束与平面探测器贴合，获得曲面探测器包括：
25、将定心磨边后的传像光纤束与平面探测器直接贴合；或先将平面探测器与薄玻璃贴合，再与定心磨边后的传像光纤束贴合，从而获得曲面探测器；
26、制造单根填充光纤包括：
27、获取平面探测器单个像素的轮廓以及中心点，获取单根光纤的截面轮廓以及截面中心点；
28、匹配单个像素的中心点与单根光纤的截面中心点；
29、填充单根光纤的截面轮廓小于单个像素轮廓的部分，进而获得单根填充光纤。
30、上述曲面探测器及校准、制备方法，曲面探测器包括传像光纤束与、面探测器和准直系统，传像光纤束，包括第一端面和第二端面，第一端面为曲面，用于接收光信息，第二端面与平面探测器的光接收面贴合，传像光纤束用于将光信息传输至平面探测器；平面探测器，包括接收经传像光纤束传输后的光信息；准直系统，包括光源系统、分光棱镜、标靶相机以及透镜组合，透镜组合包括第一凸透镜，分光棱镜设置于光源系统、标靶相机以及第一凸透镜之间，且光源系统、标靶相机分别位于光路从第一凸透镜经分光棱镜分光之后的横向、纵向的焦点位置。曲面探测器相比传统技术中的平面探测器可以轻松实现对物方平面或者物方曲面的平场校正，可有效释放光学设计自由度，降低光学系统复杂度，同时有效校正光学系统像差，比如场曲和像散。对于大视野镜头，其作用更加明显。在光学成像方面，曲面探测器比平面探测器具备天然的优势，因为光学成像的元件基本是球面玻璃，要满足等光程成像、实现物方平面与像方平面的对应远比平面与球面、球面与球面的对应难，因此曲面探测器在提升光学系统性能、降低光学系统复杂度方面具备很高的实用价值。通过调整分光棱镜、标靶相机以及光源系统中标靶板圆形透光孔三者之间的距离，使得圆形透光孔、标靶相机分别位于光路从第一凸透镜经分光棱镜分光之后的横向、纵向的焦点位置；在第一凸透镜后方设置角锥棱镜，利用角锥棱镜将经第一凸透镜出射的平行光沿原光路返回，成像于标靶相机，记录成像在靶面的位置；取下角锥棱镜，在第一凸透镜后方设置第二凸透镜，调整曲面探测器第一端面与第二凸透镜之间的距离，使第二凸透镜的焦点与第一端面的曲率中心重合，从而确保曲面探测器的准确度，提高信息传输的效率。通过采用cmos(complementary metal oxide semiconductor，互补金属氧化物半导体)或者ccd(charge-coupled device，电荷耦合器件)制造技术制造平面探测器，制造单根填充光纤；将单根填充光纤合成传像光纤束；采用光学冷加工技术将传像光纤束的第一端面加工为曲面，第二端面加工为平面；将加工后的传像光纤束进行定心磨边，使得传像光纤束的外形尺寸与平面探测器的尺寸一致；将定心磨边后的传像光纤束与平面探测器贴合，获得曲面探测器。这一制备方法，比传统方法更为简单，并且突破了探测器与光纤束之间的贴合和传像光纤束的非球面加工的难题，能有效地制备曲面探测器，降低制备方法的难度。
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1.一种曲面探测器，其特征在于，所述曲面探测器包括：
2.根据权利要求1所述的曲面探测器，其特征在于，所述光源系统包括光源以及置于光源与分光棱镜之间的标靶板，其中所述标靶板中心设有圆形透光孔，所述圆形透光孔、标靶相机分别位于光路从所述第一凸透镜经分光棱镜分光之后的横向、纵向的焦点位置。
3.根据权利要求2所述的曲面探测器，其特征在于，所述透镜组合包括第一凸透镜、第二凸透镜，其中所述第一凸透镜设置在所述分光棱镜与第二凸透镜之间。
4.根据权利要求3所述的曲面探测器，其特征在于，所述圆形透光孔的直径不大于第一凸透镜的艾里斑半径。
5.根据权利要求3所述的曲面探测器，其特征在于，所述第一端面的曲率中心与第二凸透镜的焦点形成共轭关系。
6.根据权利要求1所述的曲面探测器，其特征在于，所述传像光纤束包括多根填充光纤，每根填充光纤包括第一端和第二端，其中每根填充光纤的尺寸满足任意一根填充光纤至少对应一个像素，所述多根填充光纤的第一端组成第一端面，所述多根填充光纤的第二端组成第二端面。
7.根据权利要求6所述的曲面探测器，
8.一种曲面探测器校准方法，其特征在于，所述方法包括：
9.一种曲面探测器的制备方法，其特征在于，用于制造如权利要求1所述的曲面探测器，所述方法包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述采用光学冷加工技术将所述传像光纤束的第一端面加工为曲面，第二端面加工为平面还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种曲面探测器，其特征在于，所述曲面探测器包括：
2.根据权利要求1所述的曲面探测器，其特征在于，所述光源系统包括光源以及置于光源与分光棱镜之间的标靶板，其中所述标靶板中心设有圆形透光孔，所述圆形透光孔、标靶相机分别位于光路从所述第一凸透镜经分光棱镜分光之后的横向、纵向的焦点位置。
3.根据权利要求2所述的曲面探测器，其特征在于，所述透镜组合包括第一凸透镜、第二凸透镜，其中所述第一凸透镜设置在所述分光棱镜与第二凸透镜之间。
4.根据权利要求3所述的曲面探测器，其特征在于，所述圆形透光孔的直径不大于第一凸透镜的艾里斑半径。
5.根据权利要求3所述的曲面探测器，其特征在于，所述第一端面的曲率中心与第二凸透镜的焦点形成共轭关系。
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖家胜，翁显杰，
申请(专利权)人：上海树突精密仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：
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