專利名稱：一種微位移平臺的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種微位移技術及包含該技術的器件，特別涉及一種微位移平臺，適用于亞象元成像領域。
背景技術：
隨著探測器陣列在光電系統中的廣泛應用以及紅外探測器陣列的單元尺寸比較大，那么如何提高紅外凝視成像系統的分辨率就成為首要的任務。目前，提高紅外凝視成像系統分辨率的方法主要有四類。第一類為純硬件法，就是直接改進探測單元的制作工藝，減小探測單元感光單元尺寸，增加探測單元像素數，提高光敏面的使用率。但是減小感光單元的尺寸，增加像素數，受到工藝水平的限制，而且像元減小會帶來靈敏度的降低和信噪比的 減小。第二類方法采用多塊探測器進行幾何拼接，以提高探測單元的總像素數。第三類為純軟件方法，即在圖像原始信息有限的前提下，用軟件插值算法，增加輸出圖像的像素數，但是，因其原始信息量沒有增加，嚴格意義上講難以提高分辨力。第四類方法即是微掃描方法，它是在不增加探測單元像素數的情況下，能有效提高分辨率的常用方法。為了實現機械微掃描功能，需要某種運動部件來操縱圖像在探測器陣列上的微位移。對微掃描裝置主要性能要求是圖像從一個位置到另一個位置移動所需要的時間盡可能短和定位精度要高。近年來提出了許多可能的解決方案，如移動紅外焦平面陣列本身；通過傾斜置于成像光路中的擺鏡；通過光路中棱鏡對之間的距離變化；通過成像光路中的聚焦透鏡運動；通過成像光路中的I塊光學平板的旋轉來實現；通過固定在大圓盤上的4塊平板來實現。這些微掃描實現方式存在的主要問題有或者需要較大的結構件支撐，或者需要精密的微掃描位移臺，或者無法實時調整，或者通用性較差。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于提出一種微位平臺。本實用新型利用光楔改變光束傳播路徑的原理將其應用到微掃描領域中。將光楔作為微掃描器件設置在成像光路中，通過電機驅動該微掃描器繞光軸高速旋轉，實現圖像的亞像素位移。不需對原成像系統大改造就能實現微掃描，克服常規(guī)微掃描器安裝精度要求高、體積大、重量大、引入額外像差、通用性差等問題。實現本實用新型的目的所采用的具體技術方案如下—種微位移平臺，由光楔、伺服電機、傳動機構組成，其特征在于光楔安裝在傳動機構內，傳動機構通過齒輪與安裝伺服電機上齒輪哨合。光楔是整個微位移平臺的核心，它使光束偏離原來位置一個微小的位移，來實現對圖像亞像素的采樣。伺服電機的作用主要是帶動光楔，使其按照要求轉速勻速旋轉。傳動機構主要是實現機械能從電機驅動軸到光楔驅動軸的傳遞。伺服電機驅動傳動機構，帶動光楔繞光軸旋轉時，像點在像面上做圓周運動，目標像點運動的圓周軌跡如圖2所示的圓，在圖2的圓中對該圓的內切正方形的4個頂點置進行采樣，獲得4幅微掃描圖像，圖2中的P代表半個像素。即得到亞象元成像所需的4幅子圖像。作為本實用新型的進一步改進，所述光楔的位置安放在成像光路中。一種可實現亞象素移動的微位移平臺，像點在像面上做圓周運動，分別在圖2中的4個黑點位置進行采樣，獲得四幅微掃描子圖像。圖中P代表半個像素。即得到亞象元成像所需的4幅子圖像。微位移平臺實現目標圖像亞像素移動的方法，包括如下步驟(I)伺服電機驅動傳動機構帶動光楔繞光軸旋轉，目標像點在像面上做圓周運動；(2)分別在目標像點運動的圓周軌跡上取該圓的內切正方形的4個頂點進行采 樣，獲得4幅微掃描圖像為亞象元成像所需的4幅子圖像；(3)對4幅子圖像通過超分辨重建算法得到高分辨力的圖像。本實用新型的裝置原理簡單，不用對原光電系統進行大的改動，體積小巧，重量輕便，安裝方便、不影響原系統象質，而且光楔旋轉和不旋轉可依條件選擇使用，加入旋轉光楔器件后，光電系統安裝誤差可通過調節(jié)光楔位置來補償，同時光楔加工和裝配公差完全在普通光學鏡片加工精度范圍內，成本低廉，調節(jié)光楔軸向位置可改變子圖像的間距以實現不同探測器象元尺寸要求的亞像素移動，提高了光楔器件的通用性。

圖I為本實用新型的光楔偏光原理圖。圖2為本實用新型的光楔偏光圖。圖3為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。如圖3，本實用新型由光楔I、伺服電機2、傳動機構3組成，光楔I安裝在傳動機構3內，傳動機構3通過齒輪與安裝伺服電機2上齒輪嚙合。光楔I的位置安放在成像光路中，最好安放在所有物鏡組件之后探測器之前。光楔I、伺服電機2、傳動機構3均可從市場購買得到。光楔偏光原理如圖I所不，光楔偏光如圖2所不。其中伺服電機2驅動傳動機構3，帶動光楔I繞光軸旋轉時，像點在像面上做圓周運動，目標像點運動的圓周軌跡如圖2所示的圓，在圖2的圓中對該圓的內切正方形的4個頂點置進行采樣，獲得4幅微掃描圖像，圖2中的P代表半個像素。即得到亞象元成像所需的4幅子圖像。通過微位移平臺實現亞象元成像的方法，包括如下步驟(I)伺服電機驅動傳動機構帶動光楔繞光軸旋轉，目標像點在像面做圓周運動；(2)在圖2中的4個黑點位置進行采樣，獲得4幅微掃描圖像，圖中P代表半個像素。即得到亞象元成像所需的4幅子圖像；(3)對4幅子圖像通過超分辨重建算法得到高分辨力的圖像。采用微位移平臺后，能夠得到亞象元成像圖像超分辨重建所需的欠采樣子圖。通過超分辨重建算法即可使原有光電系統空間分辨能力提高一倍，可實現不增加光學系統焦距、不減小探測器象元尺寸前提下提高光電系統分辨能力。本實用新型的方法和裝置原理簡單，不用對原光電系統進行大的改動，體積小巧，重量輕便，安裝方便、不影響原系統象質，而且光楔旋轉和不旋轉可依條件選擇使用，加入旋轉光楔器件后，光電系統安裝誤差可通過調節(jié)光楔位置來補償，同時光楔加工和裝配公差完全在普通光學 鏡片加工精度范圍內，成本低廉，調節(jié)光楔軸向位置可改變子圖像的間距以實現不同探測器象元尺寸要求的亞像素移動，提高了光楔器件的通用性。
權利要求1.一種微位移平臺，由光楔、伺服電機、傳動機構組成，其特征在于光楔安裝在傳動機構內，傳動機構通過齒輪與安裝伺服電機上齒輪哨合。
2.根據權利要求I所述的微位移平臺，其特征在于所述光楔的位置安放在成像光路中。
專利摘要本實用新型公開了一種微位移平臺，由光楔、伺服電機、傳動機構組成，光楔安裝在傳動機構內，傳動機構通過齒輪與安裝伺服電機上齒輪嚙合。伺服電機驅動傳動機構帶動光楔繞光軸旋轉，探測器上的目標也同步旋轉，在4個時刻提取4幅欠采樣子圖像，這4幅子圖像即為依次相差半像素間距的圖像。本實用新型可以使光楔旋轉和不旋轉依條件選擇使用，加入旋轉光楔器件后，光電系統安裝誤差可通過調節(jié)光楔位置來補償，同時光楔加工和裝配公差完全在普通光學鏡片加工精度范圍內，成本低廉，調節(jié)光楔軸向位置可改變子圖像的間距以實現不同探測器象元尺寸要求的亞像素移動，提高了光楔器件的通用性。
文檔編號G01J5/02GK202793598SQ20122038607
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月6日 優(yōu)先權日2012年8月6日
發(fā)明者黃立, 晏蕾 申請人:武漢高德紅外股份有限公司