專利名稱：高分辨率圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光電圖象探測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種圖象傳感器件，特別是一種高分辨率圖象傳感器。
光纖光錐是由光學(xué)纖維按一定規(guī)則密集排列成的光纖器件，一般都用到陰極射線管(CRT)和CCD攝像器件耦合連接，其具有體積小、光能透過率高、結(jié)構(gòu)簡單、牢固可靠的優(yōu)點(diǎn)。光纖光錐是在光纖排列好后加熱拉制而成，單根光纖的數(shù)不發(fā)生變化，兩端的面積發(fā)生變化，即在兩個端面上光纖的直徑不一樣，因此分辨率不同，若大小端面積為2∶1，則小端分辨率是大端的二倍。
在CRT和CCI攝像機(jī)耦合時，因CRT的分辨率較低，面陣CCD的分辨率較高，采用大端面緊貼CRT，小端緊貼CCD圖象傳感器的光敏面形成的縮小和傳遞，這種方法已使用多年。
現(xiàn)有的CCD圖象傳感器是用半導(dǎo)體材料制成的接收光信號或圖象信息的的傳感器，該傳感器的信息接收面由許多小象元組成，例如普通1/2英寸的面陣的象元為10μm，而普通線陣的象元為14μm，當(dāng)信息象元尺寸小于傳感器的信息接收象元尺寸時，CCD將不能分辨，因此傳統(tǒng)的圖象傳感器的應(yīng)用范圍受到了極大的限制。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種高分辨率圖象傳感器，以克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處。
本實(shí)用新型的任務(wù)是通過下述方式完成的，一種高分辨率圖象傳感器，由圖象傳感器件為基本構(gòu)成單元，其關(guān)鍵是在圖象傳感器件的感光面上耦合有一個光纖光錐，該光纖光錐的大端耦合于圖象傳感器件的感光面上。
也就是說，圖象傳感器輸入窗口是由在圖象傳感器件的感光面上直接耦合上一個大小端頭不一樣大的光纖光錐而形成的，通過上述結(jié)構(gòu)形式，可以有效提高光電圖象傳感器的分辨率和光強(qiáng)的透過率。
圖象傳感器件可以選用面陣CCD或者CMOS器件，也可以選用線陣CCD。
本實(shí)用新型采用光纖光錐與圖象傳感器件感光面直接耦合的方式來提高圖象傳感器件的分辨率，是一種非常簡單、巧妙，同時也是一種十分可靠、有效的技術(shù)措施。光纖光錐是采用拉制復(fù)式光導(dǎo)纖維工藝制作的錐形光學(xué)元件，光纖光錐大小端象元數(shù)目相等，但單元絲的直徑不同，其大端粗而小端細(xì)，具體的錐度比、長度、光纖光錐兩端的形狀等可以根據(jù)實(shí)際使用要求來加以確定。
通常情況下，光纖光錐的大端和圖象傳感器件感光面最好做成一樣大小，光纖光錐大端的分辨率和圖象傳感器件感光面的分辨率應(yīng)該一致或更高，而光纖光錐小端的分辨率則依據(jù)光纖光錐兩端面積的比值所確定。
將上述光纖光錐的大端和圖象傳感器件感光面耦合在一起，便可以將前置光學(xué)系統(tǒng)的圖象進(jìn)行放大。
由于光纖光錐小端的分辨率高，可以使前置光學(xué)系統(tǒng)的分辨率不因探測器件感光面象元分辨率不夠而受到損失。例如一線陣CDD單元線度為14μm，其最高分辨率為71條線，即35對線。在線陣CDD線元上，耦合一個大端長為28mm，小端為14mm的線狀光錐，大端分辨率為128條線或64對線，小端分辨率為256條線128對線，由于兩根光纖的大端重合一個CCD象元，因此，光纖光錐將線陣CDD的分辨率提高了一倍。
當(dāng)光纖光錐與圖象傳感器件感光面耦合好以后，就形成了一個高分辨率圖象傳感器，該高分辨率圖象傳感器放在前置光學(xué)系統(tǒng)的象平面位置上，即光纖光錐的小端面上，則圖象便可通過光纖光錐與圖象傳感器件進(jìn)行傳輸或處理。若光纖光錐的大端象元為10微米，錐度比為2∶1，則光纖光錐的小端象元為1微米，若錐度比為10∶1，則光纖光錐的小端象元為5微米，此時通過本高分辨率圖象傳感器即可將1μm或5μm的信息進(jìn)行分辨處理，因此大大提高了圖象傳感器件的分辨率，這是本實(shí)用新型的一個突出優(yōu)點(diǎn)。同時，由于允許前置光學(xué)系統(tǒng)所成的圖象比原來變小了，所以前置光學(xué)系統(tǒng)的焦距便可縮短，其相應(yīng)的體積和重量也可減小，若光纖光錐的錐度比為2∶1，則前置光學(xué)系統(tǒng)的焦距可縮短一倍，體積體積也可減小一半，這是本實(shí)用新型的另一個突出優(yōu)點(diǎn)。
下面結(jié)合實(shí)施例所示附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1為高分辨率圖象傳感器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為高分辨率圖象傳感器與前置光學(xué)系統(tǒng)的相互配合示意圖；圖3為高分辨率圖象傳感器與自聚焦透鏡的相互配合示意圖。
參照圖1，高分辨率圖象傳感器由圖象傳感器件1和光纖光錐3構(gòu)成，在本實(shí)施例中，圖象傳感器件1采用面陣CCD，光纖光錐3的大端耦合于圖象傳感器件1的感光面2，光纖光錐3由若干單元絲4組成。
參照圖2，光纖光錐3的前端設(shè)有前置光學(xué)系統(tǒng)5，光纖光錐3的小端面處于前置光學(xué)系統(tǒng)5的象平面位置上。
參照圖3，光纖光錐3的小端面上耦合有一個自聚焦透鏡6。
按照上述實(shí)施例所示附圖，可以給出幾種具體產(chǎn)品各組成部件的相關(guān)技術(shù)參數(shù)1、面陣CCD與光纖光錐耦合的高分辨率圖象傳感器采用1/2英寸CCD，靶面尺寸為6.4×4.8mm光纖光錐尺寸大端4.4×6mm小端2.3×3mm單元絲直徑大端 φ7.8μm
小端 φ3.9μm錐體長度10mm 錐度比為2∶12、線陣CCD與光纖光錐耦合的高分辨率圖象傳感器CCD 2048象元長28mm光纖光錐尺寸大端26mm小端13mm單元絲直徑大端 φ7.8μm小端 φ3.9μm錐體長度20mm錐度比為2∶13、自聚焦透鏡+光纖光錐+1/2英寸面陣CCD構(gòu)成的的高分辨率圖象傳感器自聚焦透鏡直徑φ2mm光纖光錐 小端φ2mm 大端φ5mm單元絲直徑小端3μm大端6μm光纖光錐長度6mm以上三種具體產(chǎn)品中的前兩種高分辨率圖象傳感器可以參照附圖1所示結(jié)構(gòu)來加以制造，而最后的那種高分辨率圖象傳感器可以參照附圖3所示結(jié)構(gòu)來加以制造。
權(quán)利要求1.一種高分辨率圖象傳感器，由圖象傳感器件為基本構(gòu)成單元，其特征是在圖象傳感器件的感光面上耦合有一個光纖光錐，該光纖光錐的大端耦合于圖象傳感器件的感光面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1規(guī)定的高分辨率圖象傳感器，其特征是所述圖象傳感器件選用面列陣CCD或選用線陣CCD或選用CMOS器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2規(guī)定的高分辨率圖象傳感器，其特征是光纖光錐大端的尺寸和圖象傳感器件感光面的尺寸相同，光纖光錐大端的分辨率和圖象傳感器件感光面的分辨率一致或更高。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種高分辨率圖象傳感器,由圖象傳感器件為基本構(gòu)成單元,在圖象傳感器件的感光面上耦合有一個光纖光錐,該光纖光錐的大端耦合于圖象傳感器件的感光面上,圖象傳感器件可以選用面列陣CCD或線陣CCD或CMOS器件,光纖光錐大端和圖象傳感器件感光面的大小相等,光纖光錐大端的分辨率和圖象傳感器件感光面的分辨率一致或更高。
文檔編號G01D5/26GK2401873SQ99256130
公開日2000年10月18日 申請日期1999年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月28日
發(fā)明者姚勝利, 高鳳, 李英才, 高應(yīng)俊 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所