[发明专利]一种线面转换光纤传像束线列阵端辅助排列方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤传像束制作工艺技术领域，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。

背景技术

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1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1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。

发明内容

本发明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。