CN118169801A - 一种光信号曲面微元采集传导的光学器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公布的一种光学器件，属于感知智能领域，尤其是通用感知智能的立体视觉感知的一种光信号曲面微元采集传导的光学器件。通用智能的视觉感知要达到和人眼和动物视觉和甚至是昆虫复眼一样类似的视觉功能，光信号的采集方式就必须从光信号平面采集变为光信号曲面采集；目前大规模集成电路还无法在曲面上进行加工制造，需要一种光学器件，将曲面采集的大规模光信号并行传导至集成电路平面上，再做进一步的光电信号处理；解决三维空间大规模光信号曲面采集和并行传导的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学器件，属于感知智能领域，尤其是通用感知智能的立体视觉感知的一种光信号曲面微元采集传导的光学器件。
背景技术
光学器件主要分成两大类：光学元器件和光学系统器件。其中光学元器件主要用于构建光学系统，如透镜、反射镜、棱镜、滤镜、分光镜、光栅等；而光学系统器件则是更复杂的光学设备，如干涉仪、激光器、光纤器件等。目前没有一种光学器件可以把照射到物体一端曲面上的大量表面微元上的光线，并行传导至物体另一端的平面结构或曲面结构上，且保持入射端光线和出射端光线水平位置关系不变或者极其微小的变化。
通用智能的视觉感知要达到和人眼和动物视觉，甚至是昆虫复眼一样类似的视觉功能，光信号的采集方式就必须从光信号平面采集变为光信号曲面采集；目前大规模集成电路还无法在曲面上进行加工制造，需要一种光学器件，将曲面采集的大规模光信号并行传导至集成电路平面上，再做进一步的光电信号处理；解决三维空间大规模光信号曲面采集和并行传导的问题。
发明内容
本发明涉及的一种光学器件可以把照射到物体一端曲面上的大量表面微元上的光线，并行传导至物体另一端的平面结构或曲面结构上。解决了三维空间大规模光信号曲面采集和并行传导的问题。
本发明是这样实现的：将可见光波段或近紫外光至近红外光波段透射率较高的，大量半径10微米以下的一种半径相同或几种半径不同的光纤纤维通过粘合汇聚成光纤纤维束，外周增加两层或多层保护层，最内层保护层使用柔性材料增加抗振性，最外层保护层使用高强度材料抵抗外力防止损伤光纤纤维。两端通过高精度加工，如蚀刻、研磨、离子抛光等，形成所需的光线入射端的曲面结构和光线出射端的平面或曲面结构。
附图说明
本发明的各实施例附图说明如下：
图1是本发明实施例1、施例9结构示意图；
其中：1是光纤纤维束；21是柔性材料保护层；22是高强度材料保护层；3是入射端曲面结构；31是上部大凹面结构；32是底部小凹面结构；4是出射端平面结构；61是半径相等的光纤纤维。
图2是本发明实施例2、施例10结构示意图；
其中：1是光纤纤维束；21是柔性材料保护层；22是高强度材料保护层；3是入射端曲面结构；31是上部大凹面结构；32是底部小凹面结构；4是出射端平面结构；62是半径不相等的光纤纤维。
图3是本发明实施例3、施例11结构示意图；
其中：1是光纤纤维束；21是柔性材料保护层；22是高强度材料保护层；3是入射端曲面结构；4是出射端平面结构；61是半径相等的光纤纤维。
图4是本发明实施例4、施例12结构示意图；
其中：1是光纤纤维束；21是柔性材料保护层；22是高强度材料保护层；3是入射端曲面结构；51是出射端外凸面微阵列结构；62是半径不相等的光纤纤维。
图5是本发明实施例5、施例13结构示意图；
其中：1是光纤纤维束；21是柔性材料保护层；22是高强度材料保护层；3是入射端曲面结构；51是出射端外凸面微阵列结构；61是半径相等的光纤纤维。
图6是本发明实施例6、施例14结构示意图；
其中：1是光纤纤维束；21是柔性材料保护层；22是高强度材料保护层；3是入射端曲面结构；4是出射端平面结构；62是半径不相等的光纤纤维。
图7是本发明实施例7、施例15结构示意图；
其中：1是光纤纤维束；21是柔性材料保护层；22是高强度材料保护层；3是入射端曲面结构；4是出射端平面结构；61是半径相等的光纤纤维。
图8是本发明实施例8、施例16结构示意图；
其中：1是光纤纤维束；21是柔性材料保护层；22是高强度材料保护层；3是入射端曲面结构；52是出射端内凹面微阵列结构；62是半径不相等的光纤纤维。
图9是半径相同的光纤纤维汇聚而成的光纤纤维束示意图；
其中：1是光纤纤维束中心光纤纤维；2是光纤纤维束最外层光纤纤维。
图10是半径不同的光纤纤维汇聚而成的光纤纤维束示意图；
其中：1,2,3,4…n-2,n-1,n为光纤纤维束中心到光纤纤维束最外层的分层编号。
图11是微曲面阵列结构示意图；
其中：51是外凸面微曲面阵列结构；52是内凹面微曲面阵列结构。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1：图1所示的一种光学器件为光纤纤维束(1)，光纤纤维束由约1亿根单模光纤组成，光纤内芯为可见光波段的光线较高透光率的材料；光纤纤维束整体半径10mm；光纤纤维束里面的光纤纤维半径全部采用1微米的光纤纤维(61)；外周包裹柔性材料保护层和黑色软膜内保护层(21)以及高强度材料外保护层(22)；光纤纤维束光线入射端曲面结构(3)为双凹曲面结构：由上部大凹面(31)和底部小凹面(32)平滑连接组成组成；光纤纤维束光线出射端面结构结构(4)为平面结构。
实施例2：图2所示的一种光学器件为光纤纤维束(1)，光纤纤维束由约4000万根单模光纤组成，光纤内芯为可见光波段和近红外波段的光线较高透光率的材料；光纤纤维束整体半径12.5mm；光纤纤维束里面从光纤纤维束中心最里层到最外层的光纤纤维，分为2层不同半径的光纤纤维；双凹曲面结构底部小凹面(32)的光纤纤维全部采用半径1微米的光纤纤维；双凹曲面结构上部大凹面(31)的光纤纤维全部采用半径2微米光纤纤维(62)。外周包裹柔性材料保护层和黑色软膜内保护层(21)以及高强度材料外保护层(22)；光纤纤维束光线入射端面曲面结构(3)为双凹曲面结构：由上部大凹面(31)和底部小凹面(32)平滑连接组成；光纤纤维束光线出射端面结构(4)为平面结构。
实施例3：图3所示的一种光学器件为光纤纤维束(1)，光纤纤维束由约5600万根单模光纤组成，光纤内芯为可见光波段的光线较高透光率的材料；光纤纤维束整体半径15mm；光纤纤维束里面的光纤纤维全部采用半径2微米的光纤纤维；外周包裹柔性材料保护层和黑色软膜内保护层(21)以及高强度材料外保护层(22)；光纤纤维束光线入射端面曲面结构(3)为单凹曲面结构；光纤纤维束光线出射端面结构(4)为平面结构。
实施例4：图4所示的一种光学器件为光纤纤维束(1)，光纤纤维束由约2800万根单模光纤组成，光纤内芯为可见光波段和近红外波段的光线较高透光率的材料；光纤纤维束整体半径15mm；光纤纤维束里面从中心最里层到最外层的光纤纤维，分为5层不同半径的光纤纤维；最中心的光纤纤维半径1微米；最外层光纤纤维半径5微米。外周包裹柔性材料保护层和黑色软膜内保护层(21)以及高强度材料外保护层(22)；光纤纤维束光线入射端面曲面结构(3)为单凹曲面结构；光纤纤维束光线出射端面结构(51)为外凸形微曲面阵列结构。
实施例5：图5所示的一种光学器件为光纤纤维束(1)，光纤纤维束由约1600万根单模光纤组成，光纤内芯为自然光和近红外波段的光线较高透光率的材料；光纤纤维束整体半径20mm；光纤纤维束从中心最里层到最外层的光纤纤维全部采用半径5微米的光纤纤维；外周包裹柔性材料保护层和黑色软膜内保护层(21)以及高强度材料外保护层(22)；光纤纤维束光线入射端面曲面结构(3)为凸面结构；光纤纤维束光线出射端面结构(51)为外凸形微曲面阵列结构。
实施例6：图6所示的一种光学器件为光纤纤维束(1)，光纤纤维束由约840万根单模光纤组成，光纤内芯为近紫外至近红外波段的光线较高透光率的材料；光纤纤维束整体半径20mm；光纤纤维束里面的光纤纤维半径从中心最里层到最外层分为4层不同半径的光纤纤维；最中心的光纤纤维半径5微米；最外层光纤纤维半径8微米；外周包裹柔性材料保护层和黑色软膜内保护层(21)以及高强度材料外保护层(22)；光纤纤维束光线入射端面曲面结构(3)为凸面结构；光纤纤维束光线出射端面结构(4)为平面结构。
实施例7：图7所示的一种光学器件为光纤纤维束(1)，光纤纤维束由约980万根多模光纤组成，光纤内芯为自然光和近紫外波段的光线较高透光率的材料；光纤纤维束整体半径25m m；光纤纤维束里面的光纤纤维半径从中心最里层到最外层全部采用8微米的光纤纤维；外周包裹柔性材料保护层和黑色软膜内保护层(21)以及高强度材料外保护层(22)；光纤纤维束光线入射端面曲面结构(3)为凸面结构；光纤纤维束光线出射端面结构(4)为平面结构。
实施例8：图8所示的一种光学器件为光纤纤维束(1)，光纤纤维束由约1600万根多模光纤组成，光纤内芯为自然光和近红外波段的光线较高透光率的材料；光纤纤维束整体半径30mm；光纤纤维束里面从中心最里层到最外层的光纤纤维，分为6层不同半径的光纤纤维；最中心的光纤纤维半径5微米；最外层光纤纤维半径10微米；外周包裹柔性材料保护层和黑色软膜内保护层(21)以及高强度材料外保护层(22)；光纤纤维束光线入射端面曲面结构(3)为凸面结构；光纤纤维束光线出射端面结构(52)为内凹面微曲面阵列结构。
Claims (8)
1.一种光信号曲面微元采集传导的光学器件，其特征在于：
由大量半径较小的高透射率的光纤纤维通过粘合汇聚成光纤纤维束；外周包裹保护层；光学器件的光线入射端面为曲面结构；光学器件的光线出射端面为平面或曲面结构。
2.根据权利要求1所述的光学器件的光线入射端面为所述的曲面结构，其特征还在于所述的曲面结构为内凹形曲面结构或者外凸形曲面结构。
3.根据权利要求1所述的光学器件的光线出射端面为所述的曲面结构，其特征还在于所述的曲面结构为大规模的微曲面阵列结构。
4.根据权利要求1所述的光纤纤维束，其特征在于组成所述的光纤纤维束的光纤纤维可以是半径相等的光纤纤维，也可以是半径不等的光纤纤维。
5.根据权利要求2所述的内凹形曲面结构，其特征还包括所述的内凹形曲面结构可以是单凹形曲面结构、或双凹形曲面结构。
6.根据权利要求3所述的微阵列结构，其特征还在于所述的微阵列结构可以是外凸透镜阵列结构或内凹形阵列结构。
7.根据权利要求4所述的光纤纤维束，当采用所述的半径不等的光纤纤维时，其特征还在于所述的光纤纤维束，从中心到外层的光纤纤维半径逐渐增大或分层增大。
8.根据权利要求5所述的双凹形曲面结构，其特征在于所述的双凹形曲面结构的上部大凹面结构的表面与底部小凹面结构的表面平滑连接成一个整体的复杂曲面结构。
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