專利名稱：凝視型高分辨率三維成像探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電探測(cè)器件技術(shù)，尤其是一種凝視型高分辨率三維成像探 測(cè)器。
技術(shù)背景激光三維成像技術(shù)是以激光束對(duì)目標(biāo)進(jìn)行照射，探測(cè)目標(biāo)激光回波信 號(hào)，以獲得目標(biāo)三維圖像信息的一種主動(dòng)光學(xué)探測(cè)技術(shù)。由于激光的波長(zhǎng)比 微波短好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，因此其與微波雷達(dá)相比，激光三維成像技術(shù)具有以下 優(yōu)點(diǎn)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(qiáng); 隱蔽性好等。與被動(dòng)光學(xué)探測(cè)技術(shù)相比，激光三維成像技術(shù)則具有以下優(yōu)點(diǎn) 是一種主動(dòng)探測(cè)技術(shù)，可全天候工作，不受自然光照條件和目標(biāo)輻射特性的 限制；可穿透云層、植被和偽裝網(wǎng)對(duì)隱蔽目標(biāo)進(jìn)行三維成像；可獲得強(qiáng)度、 速度、距離等信息，信息量大，對(duì)目標(biāo)識(shí)別能力強(qiáng)等?；诩す馊S成像技 術(shù)以上的特點(diǎn)，激光三維成像技術(shù)已成為光學(xué)探測(cè)技術(shù)中主要應(yīng)用的技術(shù)手 段。但是激光三維成像技術(shù)由于受到目前探測(cè)器件的限制，大多數(shù)激光三維 成像雷達(dá)均采用掃描成像工作體制，即利用激光束對(duì)目標(biāo)進(jìn)行二維掃描，探 測(cè)照射在目標(biāo)各部分激光光斑的回波信號(hào)，獲得該點(diǎn)的輻射強(qiáng)度和距離信 息，從而構(gòu)成目標(biāo)的三維圖像，因此，其不可避免地存在以下缺點(diǎn)-1、 由于采用了掃描部件，激光雷達(dá)的角分辨率受到掃描機(jī)構(gòu)的精度限 制，削弱了光學(xué)成像高空間、角分辨率的優(yōu)勢(shì)。2、 由于目標(biāo)三維圖像是由目標(biāo)不同部分在不同時(shí)刻的回波信號(hào)所構(gòu)成， 需要許多激光脈沖嚴(yán)格按照時(shí)間序列精確排列才能組合成一幀完整的三維 圖像，導(dǎo)致成像速度慢，平臺(tái)/目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)和大氣效應(yīng)可引起三維圖像抖動(dòng)和 撕裂，使圖像處理復(fù)雜化、不利于觀測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，特別是高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。3、采用機(jī)械運(yùn)動(dòng)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(yīng)用受到了一定的限制，特別是在航空、航天方面的應(yīng)用受到了嚴(yán)重的非掃描方式的凝視型激光三維成像技術(shù)利用焦平面光電探測(cè)器陣列實(shí) 現(xiàn)高幀頻的三維成像，代表著激光主動(dòng)成像技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。這種 技術(shù)只需一個(gè)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(duì) 運(yùn)動(dòng)造成的圖像失真，成像質(zhì)量好，且?guī)l高(可達(dá)kHz以上)；系統(tǒng)無(wú)需 運(yùn)動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)緊湊。但是，由于受限于國(guó)內(nèi)目前的技術(shù)工藝和器件水平， 國(guó)內(nèi)目前只能研制出將單元探測(cè)器排陣封裝的光電探測(cè)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(cè)器之間容易互相干擾，且響應(yīng)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。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，而提供一種將光纖傳像 束與許多個(gè)單元光電探測(cè)器相結(jié)合，具有高角分辨率、快速響應(yīng)的凝視型高分辨率三維成像探測(cè)器。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明為一種凝視型高分辨率三維成像探測(cè) 器，其特殊之處在于該探測(cè)器包括由光纖構(gòu)成的光纖傳像束和光電探測(cè)器， 光纖傳像束中的光纖一端捆束在一起，其端面構(gòu)成成像面，另一端與光電探觀!j器稱合o上述光纖為兩個(gè)或兩個(gè)以上，與光纖耦合光電探測(cè)器對(duì)應(yīng)為兩個(gè)或兩個(gè)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(cè)器為PIN光電探測(cè)器、雪崩光電探測(cè)器及光敏二極管等。 本發(fā)明根據(jù)成像要求將光纖傳像束的一個(gè)端面做成所需要的形狀，作為 成像面置于光學(xué)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(cè)器耦合連接，將傳像束成像面的光信號(hào)傳送至與之耦合連接的光電探測(cè)器。因此，本發(fā)明具有以下優(yōu) 點(diǎn)1、 本發(fā)明具有很大的靈活性，可以組成具有不同成像面的探測(cè)器，也 可以組成具有不同像元數(shù)量的探測(cè)器，可以自由選擇不同的光纖和光電探測(cè) 器種類(lèi)組成不同參數(shù)的凝視型光電探測(cè)器。2、 本發(fā)明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(cè)器光敏面的大小決定。因此，其像元尺寸可以達(dá)到很小，如幾個(gè)微米， 這是光電探測(cè)器的光敏面難以達(dá)到的尺寸，可以達(dá)到很高角分辨率。3、 本發(fā)明可避免單元探測(cè)器之間的串?dāng)_，可選用高速響應(yīng)的光電探測(cè) 器組陣，提高探測(cè)器的時(shí)間分辨能力。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1，本發(fā)明的實(shí)施例結(jié)構(gòu)是由4X4個(gè)光纖5構(gòu)成的光纖傳像束2 和16個(gè)光電探測(cè)器4構(gòu)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1，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(gè)光電探測(cè)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(hào)傳輸?shù)焦怆娞綔y(cè)器4的光敏面， 這就組成一個(gè)具有4X4元的凝視型三維成像光電探測(cè)器。這種器件在使用中，將光纖傳像束2的4X4端面，即成像面1置于激 光三維成像光學(xué)接收系統(tǒng)的焦平面上，光學(xué)系統(tǒng)將在4X4端面成像。光纖5 將4X4端面接收到的光信號(hào)傳輸?shù)脚c之耦合連接的光電探測(cè)器4進(jìn)行光電
轉(zhuǎn)換。通過(guò)信號(hào)處理，將每個(gè)光電探測(cè)器4所獲得的信息，按與之對(duì)應(yīng)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。本發(fā)明可根據(jù)需要由光纖組成任意個(gè)數(shù)的像元，可以是規(guī)則排列的，如2X2、 4X4、……，甚至是128X 128、 256X256等，也可以是不規(guī)則的奇 數(shù)個(gè)，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(lèi)型的光纖制作。光電探測(cè)器4可以為PIN光電探測(cè)器、雪崩 光電探測(cè)器或光敏二極管等。
權(quán)利要求
1. 一種凝視型高分辨率三維成像探測(cè)器，其特征在于該探測(cè)器包括由光纖構(gòu)成的光纖傳像束和光電探測(cè)器，所述光纖傳像束中的光纖一端捆束在一起，其端面構(gòu)成成像面，另一端與光電探測(cè)器耦合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝視型高分辨率三維成像探測(cè)器，其特征在于所述光纖為兩個(gè)或兩個(gè)以上，與光纖耦合光電探測(cè)器對(duì)應(yīng)為兩個(gè)或兩個(gè)以上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的凝視型高分辨率三維成像探測(cè)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(quán)利要求1或2或3所述的凝視型高分辨率三維成像探測(cè)器，其特征在于所述光電探測(cè)器為PIN光電探測(cè)器、雪崩光電探測(cè)器或光敏二極管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種凝視型高分辨率三維成像探測(cè)器。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明包括由光纖構(gòu)成的光纖傳像束和光電探測(cè)器，光纖傳像束中的光纖一端捆束在一起，其端面構(gòu)成成像面，另一端與光電探測(cè)器耦合。本發(fā)明為解決背景技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種將光纖傳像束與許多個(gè)單元光電探測(cè)器相結(jié)合，具有高角分辨率、快速響應(yīng)的凝視型高分辨率三維成像探測(cè)器。
文檔編號(hào)G01S17/89GK101210969SQ20061010538
公開(kāi)日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2006年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月31日
發(fā)明者朱少嵐, 李東堅(jiān), 楊延龍, 衛(wèi) 趙 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所