专利名称：一种微位移平台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种微位移技术及包含该技术的器件，特别涉及一种微位移平台，适用于亚象元成像领域。
背景技术：
随着探测器阵列在光电系统中的广泛应用以及红外探测器阵列的单元尺寸比较大，那么如何提高红外凝视成像系统的分辨率就成为首要的任务。目前，提高红外凝视成像系统分辨率的方法主要有四类。第一类为纯硬件法，就是直接改进探测单元的制作工艺，减小探测单元感光单元尺寸，增加探测单元像素数，提高光敏面的使用率。但是减小感光单元的尺寸，增加像素数，受到工艺水平的限制，而且像元减小会带来灵敏度的降低和信噪比的 减小。第二类方法采用多块探测器进行几何拼接，以提高探测单元的总像素数。第三类为纯软件方法，即在图像原始信息有限的前提下，用软件插值算法，增加输出图像的像素数，但是，因其原始信息量没有增加，严格意义上讲难以提高分辨力。第四类方法即是微扫描方法，它是在不增加探测单元像素数的情况下，能有效提高分辨率的常用方法。为了实现机械微扫描功能，需要某种运动部件来操纵图像在探测器阵列上的微位移。对微扫描装置主要性能要求是图像从一个位置到另一个位置移动所需要的时间尽可能短和定位精度要高。近年来提出了许多可能的解决方案，如移动红外焦平面阵列本身；通过倾斜置于成像光路中的摆镜；通过光路中棱镜对之间的距离变化；通过成像光路中的聚焦透镜运动；通过成像光路中的I块光学平板的旋转来实现；通过固定在大圆盘上的4块平板来实现。这些微扫描实现方式存在的主要问题有或者需要较大的结构件支撑，或者需要精密的微扫描位移台，或者无法实时调整，或者通用性较差。
发明内容本实用新型的目的在于提出一种微位平台。本实用新型利用光楔改变光束传播路径的原理将其应用到微扫描领域中。将光楔作为微扫描器件设置在成像光路中，通过电机驱动该微扫描器绕光轴高速旋转，实现图像的亚像素位移。不需对原成像系统大改造就能实现微扫描，克服常规微扫描器安装精度要求高、体积大、重量大、引入额外像差、通用性差等问题。实现本实用新型的目的所采用的具体技术方案如下—种微位移平台，由光楔、伺服电机、传动机构组成，其特征在于光楔安装在传动机构内，传动机构通过齿轮与安装伺服电机上齿轮哨合。光楔是整个微位移平台的核心，它使光束偏离原来位置一个微小的位移，来实现对图像亚像素的采样。伺服电机的作用主要是带动光楔，使其按照要求转速匀速旋转。传动机构主要是实现机械能从电机驱动轴到光楔驱动轴的传递。伺服电机驱动传动机构，带动光楔绕光轴旋转时，像点在像面上做圆周运动，目标像点运动的圆周轨迹如图2所示的圆，在图2的圆中对该圆的内切正方形的4个顶点置进行采样，获得4幅微扫描图像，图2中的P代表半个像素。即得到亚象元成像所需的4幅子图像。作为本实用新型的进一步改进，所述光楔的位置安放在成像光路中。一种可实现亚象素移动的微位移平台，像点在像面上做圆周运动，分别在图2中的4个黑点位置进行采样，获得四幅微扫描子图像。图中P代表半个像素。即得到亚象元成像所需的4幅子图像。微位移平台实现目标图像亚像素移动的方法，包括如下步骤(I)伺服电机驱动传动机构带动光楔绕光轴旋转，目标像点在像面上做圆周运动；(2)分别在目标像点运动的圆周轨迹上取该圆的内切正方形的4个顶点进行采 样，获得4幅微扫描图像为亚象元成像所需的4幅子图像；(3)对4幅子图像通过超分辨重建算法得到高分辨力的图像。本实用新型的装置原理简单，不用对原光电系统进行大的改动，体积小巧，重量轻便，安装方便、不影响原系统象质，而且光楔旋转和不旋转可依条件选择使用，加入旋转光楔器件后，光电系统安装误差可通过调节光楔位置来补偿，同时光楔加工和装配公差完全在普通光学镜片加工精度范围内，成本低廉，调节光楔轴向位置可改变子图像的间距以实现不同探测器象元尺寸要求的亚像素移动，提高了光楔器件的通用性。
图I为本实用新型的光楔偏光原理图。图2为本实用新型的光楔偏光图。图3为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。如图3，本实用新型由光楔I、伺服电机2、传动机构3组成，光楔I安装在传动机构3内，传动机构3通过齿轮与安装伺服电机2上齿轮啮合。光楔I的位置安放在成像光路中，最好安放在所有物镜组件之后探测器之前。光楔I、伺服电机2、传动机构3均可从市场购买得到。光楔偏光原理如图I所不，光楔偏光如图2所不。其中伺服电机2驱动传动机构3，带动光楔I绕光轴旋转时，像点在像面上做圆周运动，目标像点运动的圆周轨迹如图2所示的圆，在图2的圆中对该圆的内切正方形的4个顶点置进行采样，获得4幅微扫描图像，图2中的P代表半个像素。即得到亚象元成像所需的4幅子图像。通过微位移平台实现亚象元成像的方法，包括如下步骤(I)伺服电机驱动传动机构带动光楔绕光轴旋转，目标像点在像面做圆周运动；(2)在图2中的4个黑点位置进行采样，获得4幅微扫描图像，图中P代表半个像素。即得到亚象元成像所需的4幅子图像；(3)对4幅子图像通过超分辨重建算法得到高分辨力的图像。采用微位移平台后，能够得到亚象元成像图像超分辨重建所需的欠采样子图。通过超分辨重建算法即可使原有光电系统空间分辨能力提高一倍，可实现不增加光学系统焦距、不减小探测器象元尺寸前提下提高光电系统分辨能力。本实用新型的方法和装置原理简单，不用对原光电系统进行大的改动，体积小巧，重量轻便，安装方便、不影响原系统象质，而且光楔旋转和不旋转可依条件选择使用，加入旋转光楔器件后，光电系统安装误差可通过调节光楔位置来补偿，同时光楔加工和装配公差完全在普通光学 镜片加工精度范围内，成本低廉，调节光楔轴向位置可改变子图像的间距以实现不同探测器象元尺寸要求的亚像素移动，提高了光楔器件的通用性。
权利要求1.一种微位移平台，由光楔、伺服电机、传动机构组成，其特征在于光楔安装在传动机构内，传动机构通过齿轮与安装伺服电机上齿轮哨合。
2.根据权利要求I所述的微位移平台，其特征在于所述光楔的位置安放在成像光路中。
专利摘要本实用新型公开了一种微位移平台，由光楔、伺服电机、传动机构组成，光楔安装在传动机构内，传动机构通过齿轮与安装伺服电机上齿轮啮合。伺服电机驱动传动机构带动光楔绕光轴旋转，探测器上的目标也同步旋转，在4个时刻提取4幅欠采样子图像，这4幅子图像即为依次相差半像素间距的图像。本实用新型可以使光楔旋转和不旋转依条件选择使用，加入旋转光楔器件后，光电系统安装误差可通过调节光楔位置来补偿，同时光楔加工和装配公差完全在普通光学镜片加工精度范围内，成本低廉，调节光楔轴向位置可改变子图像的间距以实现不同探测器象元尺寸要求的亚像素移动，提高了光楔器件的通用性。
文档编号G01J5/02GK202793598SQ20122038607
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月6日 优先权日2012年8月6日
发明者黄立, 晏蕾 申请人:武汉高德红外股份有限公司