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采用隐身材料和运用隐身技术对军需用品进行隐身包装有着特殊的重要性,近年来,隐身衣的研究在国外非常热,特别是欧美发达国家都已投入大量经费进行研究开发。未来隐身包装的发展将致力于开发多种隐身功能,扩大应用范围和降低成本的产品。
本文在分析柔性长距离锥形光纤束传像特性的基础上,针对其可以直观、并行、实时的传输二维图像,并可简化长光路传输系统结构,减小仪器体积和重量等优点,选用其作为主要部件来设计前后成像服,探索可见光部分“隐身”技术。前后成像服,主要由长锥形光导纤维制成的纤维传像束,相应的物镜和成像屏,经过特殊的设计加工编制成的衣服。人们穿上前后成像服后,人身前和身后的景物,可分别在前后成像服的后背和前身成像。如现有三人:甲、乙、丙前后站立,当乙穿上成像服后,站在乙身前的甲,可由乙前身的成像屏直观地观察到乙背后的景物,同样站在乙背后的丙也可通过此成像服后背的成像屏,观察到乙前面景物。被人身体挡住的景物图像可以通过光纤传像束传输,绕过人的身体进入观察者的眼睛,这样可以降低人与其前身和后背背景的反差或对比度,使穿此成像服的人达到一定程度的“隐身”。
设计前后成像服采用的主要组成部件为:物镜、柔性长锥形光纤传像束、成像屏以及衣服衬底和固定用的辅助零部件等。物镜用于采集身前(此时成像屏在人身背后)或身后(此时成像屏在人的身前)景物的光线。与取景物镜耦合的是长锥形光纤束的小端,中间部分为分散的长锥形光纤传像束,像元在各个长距离锥型光纤中传播后到达大端口,与长锥形光纤束大端耦合的是小透镜,由多个小透镜构成成像屏。前后成像服的主要组成部件——无源长锥形光纤传像束,长锥形光纤在传光时相对圆柱形光纤既可以减少光束在光纤中的反射次数,还可以使光线在传输的过程中的入射角逐渐增大,从而缩短了光束的传播的路径,也增大了反射率,使得光纤的传输损耗进一步降低,远小于同类型的圆柱形光纤,有利于图像的传输。长锥形光纤小端和大端的芯径可拉制成一定比例,则锥形光纤传像束一端截面积小另一端截面积大,其结构特点也恰好满足物镜尺寸小、成像屏尺寸大前后成像服设计这点要求。
据查阅国内外相关资料和市场调查,利用光纤传像束这一手段来实现可见光部分“隐身”的技术,目前未见报道。该技术的特殊之处在于:一、是采用光纤传像束经过特殊的设计,编制成衣服;二、是该隐身技术无需通电,不用金属涂料、化学涂料、金属等器件,前后成像服耐湿、耐高温,抗电磁干扰、抗震;三、使用方便,并且使用寿命长。
在查阅大量文献资料的基础上,本文提出了前后成像服设计构想:一、简略介绍了隐身技术的发展、隐身衣的研究概况、前后成像服的特性及其研究意义;二、总结分析了前后成像服主要部件长锥形光纤束的一系列特性,包括锥形光纤传像束的结构与分辨率、数值孔径、填充率等知识,为设计前后成像提供了理论依据:三、介绍了利用步进电机与微机相结合的技术,控制拉丝机的出丝管口直径和鼓轮转速,改进传统的双坩埚拉丝机,拉制长距离锥形光纤的技术方法:四、详细介绍了前后成像服设计的基本原理和具体的设计方案,为进一步研究前后成像服和编制前后成像服提供了一定的理论基础。