[实用新型]旋转调制型多模式高效微扫描器

说明书

技术领域

本实用新型涉及微扫描成像技术领域，特别是一种使光学图像按预定模式微小运动的旋转调制型多模式高效微扫描器。

背景技术

凝视成像系统的图像分辨率受探测器探测元列阵规模限制难以提高，微扫描成像技术可以在不改变探测器列阵规模和光学系统结构情况下提高图像分辨，因而具有十分重要的应用价值。微扫描成像主要有电子微扫描成像和光学微扫描成像两类。电子微扫描成像依靠图像处理算法在原始图像像素之间插入像素，使图像更加平滑细腻，但传函没有实质提高。光学微扫描成像通过微扫描器使光学图像位置发生微小变化，然后转化为电子图像，并在信号处理过程中按实际位置组合，图像分辨率和传函值明显提高。除利用随机振动产生子图像和图像配准技术的无微扫描器微扫描成像技术外，光学微扫描成像又分为提高分辨率的微扫描成像和扩大视场角的微扫描成像两大类，其中前者应用居多。

对于提高分辨率的光学微扫描成像技术，其微扫描原理或者说光学元件的工作方式分为平板透射式和镜面反射式两种。平板透射式可以集成到旋转调制器上，扩展出多种功能，制造成本更低，因而很受欢迎；相对来说，镜面反射式要差一些。所以这里重点介绍平板透射式微扫描器。

北京理工大学金伟其等人申请的“显微热成像方法及其装置2010100165.6”、“光学微扫描显微热成像系统的微扫描定标方法201010617933.7”、“零点定标方法及在光学微扫描显微热成像系统中的应用200810183262.0”、“帧间差分过采样重构方法及在微扫描显微热成像中的应用200810183261.6”专利，采用的是单块平行平板结构形式的微扫描器，工作原理类似，都是基于平板光学元件的微扫描技术，而本发明采用多块平板光学元件且法向矢量不同的平板元件，结构完全不同。

发明内容

本实用新型提出一种旋转调制型多模式高效微扫描器，置于光学系统与面阵探测器之间，通过伺服电机驱动旋转圆盘上多块法向矢量不同的平板元件旋转，使图像位置发生微小变化，得到微扫描图像。本实用新型通过如下技术方案实现：

一种用于提高图像分辨率的旋转调制型多模式高效微扫描器，包括强旋转圆盘、固定板、伺服电机、伺服电机驱动电路、联轴器和光电耦合器，其特征在于：位于旋转圆盘中央的内区有一与伺服电机相连的法兰，围绕法兰外圆周的旋转圆盘中区顺序安装有若干个平板元件，每个平板元件与分布在旋转圆盘边缘上的一个同步信号发生小孔对应；通过伺服电机驱动位于光学镜头和面阵探测器之间的旋转圆盘及其上的平板元件旋转，各个平板元件依次切入光路，使图像位置发生微小变化，得到微扫描图像，同时产生同步信号，微扫描得到的所有光学图像变成电子图像；在同步信号处理过程中以帧为单位按空间位置进行排列，最后合成一幅高分辨率图像，完成微扫描成像。

所述的伺服电机的轴伸端与联轴器的中间孔配合连接，联轴器上的三爪法兰插入旋转圆盘上法兰的矩形通孔内并与其匹配相连。

所述的伺服电机和光电耦合器均与固定板相连。

所述的光电耦合器上有插针，电源和同步信号通过插针与外电路相连；光电耦合器上的凹部与旋转圆盘外区上的同步信号发生小孔对应，该凹部的两相对面设置有发光管与接收管，发光管的光轴与同步信号发生小孔的轴线重合，当同步信号发生小孔与发光管发出的光束重合时，接收管收到光信号，随即产生同步信号。

所述的旋转圆盘上的平板元件采用能透过不同波段光谱的滤光片进行多波段成像。

所述的旋转圆盘上的平板元件采用具有校正功能的校正平板进行图像信号的非均匀性校正。

依据以上技术方案获得的本实用新型与现有技术比较具有如下优点或有益效果：

一、微扫描模式较多。微扫描模式是指微扫描器微扫描后生成的子图像数量及排列方式。现有的旋转式微扫描器只能进行2×2或1×1微扫描，本实用新型可以进行1×1、1×2、2×1、2×2、2×3、3×2、3×3、4×3、4×2、3×4、2×4、4×1、1×4、4×4等多种微扫描，微扫描模式远远多于现有技术。

二、扫描效率较高。扫描效率是指微扫描器用于成像的曝光时间与运动周期之比。面阵探测器帧频有限，微扫描效率越高越有利于提高成像系统光电的转换效率和微扫描成像后的帧频。旋转调制型多模式微扫描器各窗口间的间隙很小(约1.2mm)，即遮光面积很小，曝光时间较长，扫描效率较高。