专利名称：高分辨率图像传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光电图象探测技术领域，涉及一种图象传感器件，特别是一种高分辨率图象传感器。
光纤光锥是由光学纤维按一定规则密集排列成的光纤器件，一般都用到阴极射线管(CRT)和CCD摄像器件耦合连接，其具有体积小、光能透过率高、结构简单、牢固可靠的优点。光纤光锥是在光纤排列好后加热拉制而成，单根光纤的数不发生变化，两端的面积发生变化，即在两个端面上光纤的直径不一样，因此分辨率不同，若大小端面积为2∶1，则小端分辨率是大端的二倍。
在CRT和CCI摄像机耦合时，因CRT的分辨率较低，面阵CCD的分辨率较高，采用大端面紧贴CRT，小端紧贴CCD图象传感器的光敏面形成的缩小和传递，这种方法已使用多年。
现有的CCD图象传感器是用半导体材料制成的接收光信号或图象信息的的传感器，该传感器的信息接收面由许多小象元组成，例如普通1/2英寸的面阵的象元为10μm，而普通线阵的象元为14μm，当信息象元尺寸小于传感器的信息接收象元尺寸时，CCD将不能分辨，因此传统的图象传感器的应用范围受到了极大的限制。
本实用新型的目的在于提供一种高分辨率图象传感器，以克服现有技术所存在的不足之处。
本实用新型的任务是通过下述方式完成的，一种高分辨率图象传感器，由图象传感器件为基本构成单元，其关键是在图象传感器件的感光面上耦合有一个光纤光锥，该光纤光锥的大端耦合于图象传感器件的感光面上。
也就是说，图象传感器输入窗口是由在图象传感器件的感光面上直接耦合上一个大小端头不一样大的光纤光锥而形成的，通过上述结构形式，可以有效提高光电图象传感器的分辨率和光强的透过率。
图象传感器件可以选用面阵CCD或者CMOS器件，也可以选用线阵CCD。
本实用新型采用光纤光锥与图象传感器件感光面直接耦合的方式来提高图象传感器件的分辨率，是一种非常简单、巧妙，同时也是一种十分可靠、有效的技术措施。光纤光锥是采用拉制复式光导纤维工艺制作的锥形光学元件，光纤光锥大小端象元数目相等，但单元丝的直径不同，其大端粗而小端细，具体的锥度比、长度、光纤光锥两端的形状等可以根据实际使用要求来加以确定。
通常情况下，光纤光锥的大端和图象传感器件感光面最好做成一样大小，光纤光锥大端的分辨率和图象传感器件感光面的分辨率应该一致或更高，而光纤光锥小端的分辨率则依据光纤光锥两端面积的比值所确定。
将上述光纤光锥的大端和图象传感器件感光面耦合在一起，便可以将前置光学系统的图象进行放大。
由于光纤光锥小端的分辨率高，可以使前置光学系统的分辨率不因探测器件感光面象元分辨率不够而受到损失。例如一线阵CDD单元线度为14μm，其最高分辨率为71条线，即35对线。在线阵CDD线元上，耦合一个大端长为28mm，小端为14mm的线状光锥，大端分辨率为128条线或64对线，小端分辨率为256条线128对线，由于两根光纤的大端重合一个CCD象元，因此，光纤光锥将线阵CDD的分辨率提高了一倍。
当光纤光锥与图象传感器件感光面耦合好以后，就形成了一个高分辨率图象传感器，该高分辨率图象传感器放在前置光学系统的象平面位置上，即光纤光锥的小端面上，则图象便可通过光纤光锥与图象传感器件进行传输或处理。若光纤光锥的大端象元为10微米，锥度比为2∶1，则光纤光锥的小端象元为1微米，若锥度比为10∶1，则光纤光锥的小端象元为5微米，此时通过本高分辨率图象传感器即可将1μm或5μm的信息进行分辨处理，因此大大提高了图象传感器件的分辨率，这是本实用新型的一个突出优点。同时，由于允许前置光学系统所成的图象比原来变小了，所以前置光学系统的焦距便可缩短，其相应的体积和重量也可减小，若光纤光锥的锥度比为2∶1，则前置光学系统的焦距可缩短一倍，体积体积也可减小一半，这是本实用新型的另一个突出优点。
下面结合实施例所示附图，对本实用新型作进一步详细说明。
图1为高分辨率图象传感器的整体结构示意图；图2为高分辨率图象传感器与前置光学系统的相互配合示意图；图3为高分辨率图象传感器与自聚焦透镜的相互配合示意图。
参照图1，高分辨率图象传感器由图象传感器件1和光纤光锥3构成，在本实施例中，图象传感器件1采用面阵CCD，光纤光锥3的大端耦合于图象传感器件1的感光面2，光纤光锥3由若干单元丝4组成。
参照图2，光纤光锥3的前端设有前置光学系统5，光纤光锥3的小端面处于前置光学系统5的象平面位置上。
参照图3，光纤光锥3的小端面上耦合有一个自聚焦透镜6。
按照上述实施例所示附图，可以给出几种具体产品各组成部件的相关技术参数1、面阵CCD与光纤光锥耦合的高分辨率图象传感器采用1/2英寸CCD，靶面尺寸为6.4×4.8mm光纤光锥尺寸大端4.4×6mm小端2.3×3mm单元丝直径大端 φ7.8μm
小端 φ3.9μm锥体长度10mm 锥度比为2∶12、线阵CCD与光纤光锥耦合的高分辨率图象传感器CCD 2048象元长28mm光纤光锥尺寸大端26mm小端13mm单元丝直径大端 φ7.8μm小端 φ3.9μm锥体长度20mm锥度比为2∶13、自聚焦透镜+光纤光锥+1/2英寸面阵CCD构成的的高分辨率图象传感器自聚焦透镜直径φ2mm光纤光锥 小端φ2mm 大端φ5mm单元丝直径小端3μm大端6μm光纤光锥长度6mm以上三种具体产品中的前两种高分辨率图象传感器可以参照附图1所示结构来加以制造，而最后的那种高分辨率图象传感器可以参照附图3所示结构来加以制造。
权利要求1.一种高分辨率图象传感器，由图象传感器件为基本构成单元，其特征是在图象传感器件的感光面上耦合有一个光纤光锥，该光纤光锥的大端耦合于图象传感器件的感光面上。
2.根据权利要求1规定的高分辨率图象传感器，其特征是所述图象传感器件选用面列阵CCD或选用线阵CCD或选用CMOS器件。
3.根据权利要求1或2规定的高分辨率图象传感器，其特征是光纤光锥大端的尺寸和图象传感器件感光面的尺寸相同，光纤光锥大端的分辨率和图象传感器件感光面的分辨率一致或更高。
专利摘要本实用新型公开了一种高分辨率图象传感器,由图象传感器件为基本构成单元,在图象传感器件的感光面上耦合有一个光纤光锥,该光纤光锥的大端耦合于图象传感器件的感光面上,图象传感器件可以选用面列阵CCD或线阵CCD或CMOS器件,光纤光锥大端和图象传感器件感光面的大小相等,光纤光锥大端的分辨率和图象传感器件感光面的分辨率一致或更高。
文档编号G01D5/26GK2401873SQ99256130
公开日2000年10月18日 申请日期1999年12月28日 优先权日1999年12月28日
发明者姚胜利, 高凤, 李英才, 高应俊 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所