CN111964779A - 一种dmd基于pwm调制的光学调制方法 - Google Patents

一种dmd基于pwm调制的光学调制方法 Download PDF

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Abstract

一种DMD基于PWM调制的光学调制方法，包括以下步骤：S1、激光器发出的光束经过处理后变成平行光，平行光照射到DMD上，经过DMD反射，成像焦面上设置CCD，测量焦面的能量分布；S2、将CCD每个像素点的灰度值处理后获得每个像素点的PWM调制值；S3、将PWM调制值保存在DMD控制器内，且调制DMD的帧频到设定范围内；将每个DMD镜片对应的PWM调制值对应的从高位到低位提取，控制对应的镜片打开次数；S4、依次将靶板仪每个光电传感器放置到DMD焦面，光电传感器的采样电路用设定频率读取采样值，读取设定次数取平均值；S5、得到靶板仪每个传感器的标定系数。该发明的优点在于：标定靶板仪的速度快、精度高。

Description

一种DMD基于PWM调制的光学调制方法
技术领域
本发明涉及激光光斑能量探测技术领域，尤其涉及一种DMD基于PWM调制的光学调制方法。
背景技术
激光在远距离传输中，激光光斑尺寸会变大，同时由于大气作用能量分布会变得不均匀，因此，在远距离激光传输中，需要研究能量分布特性。靶板仪是由多个光电传感器组成的密集的面型的测量能量分布的仪器设备，而每个光电传感器光电效率有差异，后级采样电路也存在误差，因此，需要对每一个光电传感器进行标定，保证各个传感器的测量结果的一致性。
标定需要光源的出光功率稳定，同时输出光分布均匀，传统的方法是使用激光聚焦成一个点，而这种点光源，无法保证正入射到传感器上，因此，不能使用直接照射测量，而是使用扫描的方法，从每个传感器一侧逐行扫描到另一侧，在扫描的同时采样激光器的能量，并计算最大值，最大值为激光正入射时的能量，如图1所示，逐个测量每个传感器正入射的测量值。从而得到整个靶面每个传感器对激光器能量的采样值。这样，对于能量相同的光各个传感器测量结果就可以保证一致性，但是由于每个点都要扫描，取最大值，因此，速度非常的慢。
发明内容
为了提高标定的精度和速度，为此，本发明提供一种DMD基于PWM调制的光学调制方法及方法。本发明采用以下技术方案：
一种DMD基于PWM调制的光学调制方法，包括以下步骤：
S1、激光器发出的光束经过处理后变成平行光，平行光照射到DMD上，然后经过DMD反射，通过设置在成像焦面上的CCD测量焦面的能量分布；
S2、处理CCD上每个像素点的灰度值，然后获得每个像素点的PWM调制值；
S3、将PWM调制值保存在DMD控制器内，且调制DMD的帧频到设定范围内；DMD中每个镜片对应的PWM调制值从高位到低位提取，提取最高位时，如果是1，控制对应的镜片打开2(N-1)次，如果是0,关闭2(N-1)次；对应的，当提取次高位时，如果是1，控制对应的镜片打开2(N -2)次，如果是0，关闭2(N-2)次；依次类推，直至取到最低位，其中N为PWM调制值的位数；
S4、依次将靶板仪的每个光电传感器放置到DMD焦面上，光电传感器的采样电路用设定频率读取采样值，读取设定次数取平均值；
S5、将每个光电传感器对应的采样平均值乘以系数B，所述系数B＝最小灰度值/当前像素点的值，使其与靶板仪的光电传感器测量的最小值相等，从而得到靶板仪每个传感器的标定系数。
本发明的优点在于：
(1)本发明的方法将激光器的点光源变成面光源，通过DMD空间调制，从而保证面光源有非常高的均匀性，然后照射到光电传感器上，光电传感器读取测量结果，对每个像素点逐个测量，从而得到整个靶面每个光电传感器对激光器能量的采样值。将每个光电传感器测量结果乘以系数B使他们的值与靶板仪光电传感器测量的最小值相等。由于每个传感器只需要测量一次，因此，标定速度非常快。
(2)激光器的光变成平行光的过程中可以将能量调整到5％的精度，然后通过DMD的PWM调制，精度可以再提高255倍，从而可以使得精度达到0.02％。
(3)本发明通过控制每个镜片开关时间，从而控制DMD焦面出的能量；将能量高的像素点的能量降低，从而使得DMD焦面上的能量更加均匀。
附图说明
图1为现有技术中点光源逐行扫描传感器的示意图，其中圆圈表示点光源，箭头表示点光源逐行扫描。
图2为光调制的结构原理图。
图中标注符号的含义如下：
1-激光器 2-准直透镜 3-DMD 4-CCD
具体实施方式
一种DMD基于PWM调制的光学调制方法，包括以下步骤：
S1、如图2所示，激光器1发出的光束经过平行光管或者准直透镜2后变成平行光，平行光照射到DMD3上，然后经过DMD3反射，通过设置在成像焦面上的CCD4测量焦面的能量分布；在该方案中，使用准直透镜2来使激光器1发出的光束变成平行光。
S2、处理CCD4每个像素点的灰度值，获得每个像素点的PWM调制值；具体地说，将CCD4每个像素点的灰度值乘以系数A,系数A＝最小灰度值/当前像素点的值，使每个像素点的值等于CCD4上最小灰度值，然后将每个像素点的灰度值对应的系数乘以255，得到DMD3上每个像素点的PWM调制值；
S3、将PWM调制值保存在DMD3控制器内的存储器中，且调制DMD3的帧频到20000帧范围内；DMD3中每个镜片对应的PWM调制值对应的从高位到低位提取，提取最高位时，如果是1，控制对应的镜片打开2(N-1)次，如果是0,关闭2(N-1)次；对应的，当提取次高位时，如果是1，控制对应的镜片打开2(N-2)次，如果是 0，关闭2(N-2)次；依次类推，直至取到最低位，其中N为PWM调制值的位数；
S4、依次将靶板仪上的每个光电传感器放置到DMD3焦面，光电传感器的采样电路用10Hz的采样频率读取采样值，读取10次数取平均值；
S5、将每个光电传感器对应的采样平均值乘以系数B，所述系数B＝最小灰度值/当前像素点的值，使其与靶板仪的光电传感器测量的最小值相等，从而得到靶板仪每个传感器的标定系数。
以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种DMD基于PWM调制的光学调制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、激光器(1)发出的光束经过处理后变成平行光，平行光照射到DMD(3)上，然后经过DMD(3)反射，通过设置在成像焦面上的CCD(4)测量焦面的能量分布；
S2、处理CCD(4)上每个像素点的灰度值，然后获得每个像素点的PWM调制值；
S3、将PWM调制值保存在DMD控制器内，且调制DMD(3)的帧频到设定范围内；DMD(3)中每个镜片对应的PWM调制值从高位到低位提取，提取最高位时，如果是1，控制对应的镜片打开2(N-1)次，如果是0,关闭2(N-1)次；对应的，当提取次高位时，如果是1，控制对应的镜片打开2(N-2)次，如果是0，关闭2(N-2)次；依次类推，直至取到最低位，其中N为PWM调制值的位数；
S4、依次将靶板仪上的每个光电传感器放置到DMD(3)焦面上，光电传感器的采样电路用设定频率读取采样值，读取设定次数取平均值；
S5、将每个光电传感器对应的采样平均值乘以系数B，所述系数B＝最小灰度值/当前像素点的值，使其与靶板仪的光电传感器测量的最小值相等，从而得到靶板仪每个传感器的标定系数。
2.根据权利要求1所述的一种DMD基于PWM调制的光学调制方法，其特征在于，步骤S1中，激光器(1)发出的光经过平行光管或者准直透镜(2)后变成平行光。
3.根据权利要求1所述的一种DMD基于PWM调制的光学调制方法，其特征在于，步骤S2具体为：将CCD(4)每个像素点的灰度值乘以系数A,系数A＝最小灰度值/当前像素点的光强值，然后将A系数矩阵乘以255，得到DMD(3)上每个像素点的PWM调制值。
4.根据权利要求1所述的一种DMD基于PWM调制的光学调制方法，其特征在于，步骤S3中，将DMD(3)的帧频控制在20000帧。
5.根据权利要求1所述的一种DMD基于PWM调制的光学调制方法，其特征在于，步骤S4中光电传感器的采样频率为10Hz，采样电路获得10次光电传感器的采样值后取平均值。
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