CN108549150A - 针对计算鬼成像的机械式光源调制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种针对计算鬼成像的机械式光源调制装置，包括：光源、至少一块薄板、步进电机、透镜系统；其中，所述光源用于产生照明光；所述薄板依次设置在光源的一侧，每个薄板分别固定在一个步进电机上，随步进电机转动；在每块所述的薄板上均刻蚀有多个所需的特定图样，光源发射出的光依次透过薄板上刻蚀的特定图样后，照射在透镜系统上，由透镜系统输出调制图样。本发明采用机械方式输出的调制图样的稳定性是LCD、LCoS、DMD三大光源调制方案所不可比拟的，利用其提供的更稳定的调制图样，直接有助于提高计算鬼成像的成像质量。

Description

针对计算鬼成像的机械式光源调制装置

技术领域

本发明涉及计算鬼成像领域，更为具体地，涉及一种针对计算鬼成像的机械式光源调制装置。

背景技术

照明光源的性质是计算鬼成像技术中的重要一环，其稳定性和统计性质会直接影响计算鬼成像的成像质量。作为投影技术的三大龙头的LCD、LCoS和DMD技术，目前已获得了巨大的成功，也有十分广泛的应用。在计算鬼成像技术领域中，基本都是使用这三种技术的空间光调制设备对光源进行调制。

这三种技术的实现方法大同小异，对于LCD投影技术来说，它是使光通过一片液晶板，通过电信号对液晶板进行控制，使其特定部位产生透射率变化，从而实现光源的调制。LCoS技术则是在硅片上附着液晶，同样是通过电信号对液晶进行控制，但这种注重于材料的反射率的改变。光照射在硅片并发生反射，通过对附液晶硅片反射率的调制从而完成了对入射光源的调制。而DMD技术则是依赖于一个电控微镜阵列，数以百万计的微小反射镜根据加在其两级上的电压大小的不同，可相应地作±12°的旋转。此时，光源照在微镜阵列上，反射出来的光即为调制过的光源。

注意到这三种光源调制方式的共同特点都是对某个阵列元件实施电控，而且显示设备或空间光调制设备用于视频信号传输的信号端口数目都比较有限，都是利用端口的选通扫描，使得各像素点周期性地被点亮，这时人眼的视觉暂留，使人类误以为观测到一张静态的图像，但实际上这种不稳定性会被响应速度较快的探测器捕捉到，这大大地影响了实际应用中计算鬼成像的成像质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对计算鬼成像的机械式光源调制装置，以解决现有的光源调制装置无法产生稳定的调制图样，导致计算鬼成像的成像质量不好的技术难题。

为实现上述目的，本发明提供的针对计算鬼成像的机械式光源调制装置，包括：光源、至少一块薄板、步进电机、透镜系统；其中，所述光源用于产生照明光；所述薄板依次设置在光源的一侧，每个薄板分别固定在一个步进电机上，随步进电机转动；在每块所述的薄板上均刻蚀有多个所需的特定图样，光源发射出的光依次透过薄板上刻蚀的特定图样后，照射在透镜系统上，由透镜系统输出调制图样，用于对计算鬼成像的待测物体照明。

作为本发明的优选，所述光源调制装置还包括单片机，以及与单片机电连接的采集电路；所述单片机与步进电机电连接，用于控制每个步进电机转动的角度，同时根据不同步进电机转动角度的变化，单片机端口电平发生变化；所述采集电路用于根据单片机端口电平的变化，完成对调制图样的信息采集。

本发明的优点和积极效果：

（1）与现有技术相比，本发明提供的光源调制装置结构简单，成本低，使用方便，利用预制好的薄板即可对照明光实施机械式调制，其具有能输出更加稳定的调制图样的优点；利用此装置可以大幅提高计算鬼成像的成像质量。

（2）本发明提供的光源调制装置主要是利用薄板上刻蚀的图样完成对光源的调制，为了生成多种不同的图样，可以增加薄板的数量并对薄板上刻蚀的图样进行特殊设计；该光源调制装置完全依靠机械手段实现对光源的调制，避免现有采用电控对图样调制所带来的缺陷，其调制图样的稳定性是LCD、LCoS、DMD三大光源调制方案所不可比拟的。

附图说明

图1为有一个薄板的机械式光源调制装置的整体结构示意图。

图2为有二个薄板的机械式光源调制装置的整体结构示意图。

图3为图2中薄板甲上刻蚀的图样的示意图。

图4为图2中薄板乙上刻蚀的图样的示意图。

附图标记：光源1、步进电机甲2、步进电机乙3、薄板甲4、薄板乙5、透镜系统6、单片机7。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供的针对计算鬼成像的机械式光源调制装置，包括：光源1、薄板甲4、步进电机甲2、透镜系统6；其中，所述光源1用于产生照明光；所述薄板甲4设置在光源的一侧；为了实现对照明光的调制，需预先在薄板甲4上刻蚀多个所需的特定图样，所刻蚀的图样可以是图1示出的图样，也可以选择其它图样，薄板甲4上刻蚀的图样的形式和数量可由实际需求而定，其尺寸可综合实际需求和加工精度考虑；

为了实现薄板甲4上不同调制图样间的轮换，将刻蚀有特定图样的薄板甲4固定在步进电机甲2的轴上，随步进电机甲2转动；使经薄板甲4调制后的图样经由透镜系统6投射出，用于对计算鬼成像的待测物体照明。

所述步进电机甲2可用单片机进行驱动，或者手动调节；而且通过对所述透镜系统4的调节，可以实现不同尺寸的图样输出。

实施例2

如图2所示，本发明实施例提供的针对计算鬼成像的机械式光源调制装置，包括：光源1、薄板甲4、薄板乙5、步进电机甲2、步进电机乙3、透镜系统6、单片机7；其中，所述光源1用于产生照明光；所述薄板甲4、薄板乙5依次设置在光源1的一侧；为了实现对照明光的调制，需预先在薄板甲4和薄板甲5上刻蚀所需的特定图样。

以探测分辨率为6×6的物体的计算鬼成像系统为例，我们在薄板甲4的边缘附近上每隔60°刻蚀上如图3的6个图样，再在薄板乙5的边缘附近上每隔60°刻蚀上如图4的6个图样。

将薄板甲4和薄板乙5分别固定于步进电机甲2和步进电机乙3上，利用单片机7对两个步进电机进行如下规则的同步控制：

步骤S1：每过T时间，步进电机甲2开始转动。

步骤S2：步进电机甲每转过60°，单片机7某个端口（初始化为低电平）变为高电平产生上升沿，用于通知后续采集电路开始工作，同时步进电机甲停止转动t时间(t<T)。

步骤S3：t时间过后，步骤S2中所述单片机7端口恢复低电平，产生下降沿，用于通知后续采集电路完成一次采集并上传数据至PC。

步骤S4：步进电机甲2每转过360°，步进电机乙3转过60°。

步骤S5：步进电机乙3转过360°后，表示所有调制工作结束，步进电机甲2和步进电机乙3停止工作。

经过上述调制后的图样照射在透镜系统6上，经由透镜系统6投射出，用于对计算鬼成像的待测物体照明。如此一来，便完成了逐点扫描图样的调制。由于两个薄板对光源的联合调制相当于各自薄板当前图样之透射函数的乘积，故要产生特定的图样集合，可以对两个薄板上的图样进行特殊设计。

薄板甲4和薄板乙5上刻蚀的图样的形式和数量可由实际需求而定，其尺寸可综合实际需求和加工精度考虑；为实现智能化控制，方便后续对图样信息进行采集，所述步进电机甲2和步进电机乙3最好用单片机进行驱动，但也可采用手动调节。

本发明提供的机械式光源调制装置利用预制好的薄板对照明光实施机械式调制，其具有能输出更加稳定的调制图样的优点；利用此装置可以大幅提高计算鬼成像的成像质量。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种针对计算鬼成像的机械式光源调制装置，其特征在于，包括：光源、至少一块薄板、步进电机、透镜系统；

其中，所述光源用于产生照明光；

所述薄板依次设置在光源的一侧，每个薄板分别固定在一个步进电机上，随步进电机转动；在每块所述的薄板上均刻蚀有多个所需的特定图样，光源发射出的光依次透过薄板上刻蚀的特定图样后，照射在透镜系统上，由透镜系统输出调制图样。

2.根据权利要求1所述的一种针对计算鬼成像的机械式光源调制装置，其特征在于，所述光源调制装置还包括：单片机，以及与单片机电连接的采集电路；

所述单片机与步进电机电连接，用于控制每个步进电机转动的角度；同时根据不同步进电机转动角度的变化，单片机端口电平发生变化；

所述采集电路用于根据单片机端口电平的变化，完成对调制图样的信息采集。