一种锥形光纤倒像器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种锥形光纤倒像器，包括光纤缩放部分和光纤倒像扭转部分，所述光纤缩放部分和光纤倒像扭转部分一体成型，所述光纤缩放部分对输入的光线进行准直，使得准直后的光线以小于光纤倒像扭转部分的孔径角的角度入射到光纤倒像扭转部分。本实用新型专利技术通过由光纤缩放部分和光纤倒像扭转部分组成的结构同时实现了比例缩放和倒像的功能，将比例缩放功能和倒像功能合二为一，通过光纤缩放部分对输入的光线准直作用来解决了光线在现有光纤倒像器中部的泄漏问题，提升了产品的对比度、透过率和分辨率。本实用新型专利技术可广泛应用于光纤传像元件领域。

【技术实现步骤摘要】
一种锥形光纤倒像器
本技术涉及光纤传像元件领域，尤其是一种锥形光纤倒像器。
技术介绍
光纤传像元件是一种由大量的光学纤维按一定规则排列熔合而成的光学元件，能把图像从一个端面按既定的规则传递到另一个端面。光纤面板、光纤倒像器、纤维光锥、光纤传像束等系列产品是光纤传像元件的典型代表。这些产品在微光夜视、医疗、显示、探测、生物识别等领域中均有广泛的应用。如图1所示，光纤倒像器2是在光纤面板1的基础上，经过再次加热扭转制作而成的，该产品能将传递的图像倒转180度输出。光纤倒像器2的内部光纤结构如图2所示，包括外围光纤3和中心光纤4。由于光纤倒像器具有体积小、重量轻等优点，在微光夜视像增强器中，通常采用光纤倒像器来解决前端成像系统的图像倒立问题，如图3所示，其中，5为微通道板，6为光学纤维面板，7为荧光屏。如图3所示，光纤倒像器2将增强后的图像倒转180°无失真地传递到输出端，以符合人们的观察习惯。纤维光锥是在光纤面板的基础上，经过再次加热拉伸制作而成的，该产品能将传递的图像按一定比例缩放输出。纤维光锥的内部光纤结构如图4所示，包括外围光纤3和中心光纤4。与透镜图像缩放系统相比，采用纤维光锥的光学系统具有体积小、无失真、耦合效率高等优点，通常应用在需要对图像进行缩放耦合的场合，例如应用于数字化微光像增强器。在数字化微光像增强器中纤维光锥的作用是将增强后的图像缩放耦合到CCD图像传感器中。微光夜视像增强器输出图像的对比度、分辨率、畸变等技术指标与光纤倒像器的性能密切相关，故光纤倒像器是微光夜视仪的关键元件之一。为了进一步提升微光夜视像增强器的性能，人们对光纤倒像器的对比度、分辨率和透过率均提出了更高的要求，其中对高对比度的提升需求最为迫切。现有光纤倒像器的制作方法是：将制作好的坯棒中段进行再次加热，然后绕其中心轴线扭转180°，再经过光学冷加工而成。采用该技术制作的光纤倒像器除中心处的光纤外，其余光纤均在扭转过程中被拉伸成双锥形光纤，拉伸程度与其回转半径成正比。也就是说，现有技术的光纤倒像器就是由无数根绕轴心扭转的，锥度随半径规律变化的双锥形光纤构成的。锥形光纤存在大端数值孔径小，小端数值孔径大的规律，且其大小满足d1sinθ1＝d2sinθ2的关系，如图5所示。而光纤倒像器的光纤理论数值孔径通常大于等于1，则θ2约等于90°。以直径16mm处为例，扭转后的双锥形光纤最小处直径通常只有两端直径的1/3，可算出大端的孔径角θ1只有19.47°。可见，从荧光屏发出的漫射光中的大部分均已超出该孔径角，这部分光线输入到光纤倒像器的双锥形光纤中，当传输到直径逐渐变小的锥形区时，由于孔径角变小，其无法满足全反射条件而将从侧面射出，从而成为光纤间的串扰光，降低了产品的对比度，如图6所示。光纤倒像器的显微结构是由纤芯11、纤皮8和杂光吸收玻璃9三种材料复合而成的，如图7所示。现有技术一般采用增加杂光吸收玻璃的数量或增强其吸收效果的办法来提升产品的对比度。但这种方法同时会带来产品整体透过率降低、中心与边缘透过率差加大、边缘分辨率下降等缺陷，对比度、透过率和分辨率这三项指标要求难以兼顾。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术的目的在于：提供一种对比度高、透过率高和分辨率高的锥形光纤倒像器。本技术所采取的技术方案是：一种锥形光纤倒像器，包括光纤缩放部分和光纤倒像扭转部分，所述光纤缩放部分和光纤倒像扭转部分一体成型，所述光纤缩放部分对输入的光线进行准直，使得准直后的光线以小于光纤倒像扭转部分的孔径角的角度入射到光纤倒像扭转部分。进一步，所述光纤缩放部分为纤维光锥。进一步，所述光纤倒像扭转部分为光纤倒像器。进一步，所述光纤倒像扭转部分由第一光纤倒像扭转部分和第二光纤倒像扭转部分组成。本技术的有益效果是：通过由光纤缩放部分和光纤倒像扭转部分组成的结构同时实现了比例缩放和倒像的功能，将比例缩放功能和倒像功能合二为一，通过光纤缩放部分对输入的光线准直作用使得准直后的光线以小于光纤倒像扭转部分的孔径角的角度入射到光纤倒像扭转部分，解决了光线在现有光纤倒像器中部的泄漏问题，不再需要通过增加杂光吸收玻璃的数量和增强其吸收效果的办法来提升产品的对比度，提升了产品的对比度、透过率和分辨率。附图说明图1为现有光纤倒像器的制备过程示意图；图2为现有光纤倒像器的内部光纤结构示意图；图3为现有光纤倒像器在微光夜视像增强器中的应用结构示意图；图4为现有纤维光锥的内部光纤结构示意图；图5为现有锥形光纤中光线入射和光线出射的角度关系图；图6为现有光纤倒像器的光纤光路示意图；图7为现有光纤倒像器的内部光纤的排列结构示意图；图8为本技术锥形光纤倒像器的一种实施结构示意图；图9为本技术锥形光纤倒像器的光纤光路示意图；图10为本技术锥形光纤倒像器的光纤光路原理简图。具体实施方式下面结合说明书附图和具体实施例对本技术作进一步解释和说明。参照图8，一种锥形光纤倒像器，包括光纤缩放部分12和光纤倒像扭转部分，所述光纤缩放部分和光纤倒像扭转部分一体成型，所述光纤缩放部分12用于按预设的比例对输入的光线进行准直，使得准直后的光线以小于光纤倒像扭转部分的孔径角的角度入射到光纤倒像扭转部分；所述光纤倒像扭转部分用于根据准直后的光线实现输入图像的180度倒转后输出。进一步作为优选的实施方式，所述光纤缩放部分为纤维光锥。进一步作为优选的实施方式，所述光纤倒像扭转部分为光纤倒像器。参照图8，进一步作为优选的实施方式，所述光纤倒像扭转部分由第一光纤倒像扭转部分131和第二光纤倒像扭转部分132组成。其中，准直是指对输入图像按预设比例进行缩放。本技术的光纤缩放部分按预设的比例(可根据实际的需要预先选取或设定)对输入的光线进行准直，使得在预设半径内准直后的光线以小于光纤倒像扭转部分的孔径角的角度入射到光纤倒像扭转部分，这样在预设半径内的光线在光纤倒像扭转部分能实现无泄漏的全反射传输后输出，解决了光线在传统光纤倒像器双锥形光纤中部的泄漏问题，不再有光纤间的光线串扰。图8中，锥形光纤倒像器的光纤缩放部分12为具有图像缩放功能的圆台结构，其包括两个大小不同的上下端面，光纤倒像扭转部分位于光纤缩放部分的大端。而光纤倒像扭转部分可进一步划分为第一光纤倒像扭转部分131和第二光纤倒像扭转部分132这2个部分，这2部分可由光纤面板在加热后绕着中心轴扭转180度而形成，其可以采用图8所示的圆台结构(即第一光纤倒像扭转部分131和第二光纤倒像扭转部分132组成的圆台)来实现。从图8可以看出，从光纤缩放部分12输入的字母A图像依次经过比例放大和倒转180度后形成放大且倒转180度的字母A输出。本领域的技术人员可以理解，本技术的光纤缩放部分12可以不仅仅是图8所示的圆台结构，还可以是图4所示的纤维光锥结构或其他任何具有图像缩放功能的结构。同理，本技术的光纤倒像扭转部分既可以是图8所示的圆台结构，又可以是图1的圆柱状结构(即第一光纤倒像扭转部分131和第二光纤倒像扭转部分132组成圆柱状)或其他任何具有倒像功能的结构。如图8所示，本技术锥形光纤倒像器结合了光纤倒像器和纤锥光锥的特点，具有倒转和放大缩小图像的功能。此外，本技术巧妙地利用了光纤缩放部分对光线的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锥形光纤倒像器，其特征在于：包括光纤缩放部分和光纤倒像扭转部分，所述光纤缩放部分和光纤倒像扭转部分一体成型，所述光纤缩放部分对输入的光线进行准直，使得准直后的光线以小于光纤倒像扭转部分的孔径角的角度入射到光纤倒像扭转部分。

【技术特征摘要】
1.一种锥形光纤倒像器，其特征在于：包括光纤缩放部分和光纤倒像扭转部分，所述光纤缩放部分和光纤倒像扭转部分一体成型，所述光纤缩放部分对输入的光线进行准直，使得准直后的光线以小于光纤倒像扭转部分的孔径角的角度入射到光纤倒像扭转部分。2.根据权利要求1所述的一种锥形光...

【专利技术属性】
技术研发人员：何相平，骆志财，杨攀，王斌，李建杰，
申请(专利权)人：广州宏晟光电科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44