CN111965664A - 光发射装置、成像系统和发射光调制方法 - Google Patents
光发射装置、成像系统和发射光调制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111965664A CN111965664A CN202010838095.XA CN202010838095A CN111965664A CN 111965664 A CN111965664 A CN 111965664A CN 202010838095 A CN202010838095 A CN 202010838095A CN 111965664 A CN111965664 A CN 111965664A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- modulation
- spatial
- modulator
- modulation signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 46
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 5
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000008844 regulatory mechanism Effects 0.000 claims 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/0102—Constructional details, not otherwise provided for in this subclass
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Abstract
本申请涉及一种光发射装置、成像系统和发射光调制方法。其中，光发射装置包括：基础光源，用于提供照明光；空间调制器，用于根据接收的调制信号驱动局部区域工作，以对照明光进行光场调制；光调节机构，用于对经空间光调制器调制的光进行光调节，局部区域的选定取决于光调节机构的光调节。本申请实施例提供的光发射装置，仅采用空间光调制器的部分区域调制光源发射的光，再通过设置光调节机构对空间光调制器调制后的光进行调节，使得光调节机构调节后的光照射物体后，后续成像时可以保证成像效果。而由于本申请实施例提供的光发射装置中的空间调制器所要驱动的区域减小很多，提高了调制频率，进而提高成像帧率。
Description
技术领域
本发明涉及关联成像技术领域，特别是涉及一种光发射装置、成像系统和发射光调制方法。
背景技术
这里的陈述仅提供与本申请有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。
“鬼”成像(ghost imaging)又称双光子成像(two-photon imaging)或关联成像(correlated imaging)，是一种利用双光子复合探测恢复待测物体空间信息的一种新型成像技术，可以对看不到的物体进行成像，可以应用于汽车驾驶、医疗技术以及军事勘察等应用场景中。
在汽车驾驶或者军事勘察等场景中，成像速度直接影响后续控制命令的生成/下达速度，所以对于鬼成像的成像速度要求越来越高。
发明内容
基于此，有必要针对传统技术中采用数字微镜器件进行待测量信号调制时，单像素相机成像帧率较低的问题，提供一种光发射装置、成像系统和发射光调制方法。
一方面，本发明实施例提供了一种光发射装置，包括：
基础光源，用于提供照明光；
空间调制器，用于根据接收的调制信号驱动局部区域工作，以对照明光进行光场调制；
光调节机构，用于对经空间光调制器调制的光进行光调节，局部区域的选定取决于光调节机构的光调节。
本申请实施例提供的光发射装置，仅采用空间光调制器的部分区域调制光源发射的光，再通过设置光调节机构对空间光调制器调制后的光进行调节，使得光调节机构调节后的光照射物体后，后续成像时可以保证成像效果。由于本申请实施例提供的光发射装置中的空间调制器所要驱动的区域减小很多，提高了调制频率，进而提高成像帧率。
在其中一个实施例中，空间光调制器为数字微镜器件、声光偏转晶体、液晶空间光调制器或超材料。
在其中一个实施例中，空间光调制器为逐行驱动模式的空间光调制器，调制信号用于驱动空间光调制器的目标行工作，以对照明光进行调制，目标行的选定取决于光调节机构的光调节。
在其中一个实施例中，空间光调制器为数字微镜器件，数字微镜器件包括驱动模组和多行微镜；
驱动模组与控制器电连接，且驱动模组用于根据调制信号驱动目标行的微镜的开关状态，以对照明光进行光场调制，目标行的微镜选定取决于光调节机构的光调节。
在其中一个实施例中，数字微镜器件包括Y行微镜，且每行包括X个微镜，驱动模组用于驱动各微镜翻转，使各微镜处于开状态或关状态，以对照明光进行调制；数字微镜器件调制的目标分辨率为a×b，其中，b＜Y，a＝X/N；
调制信号用于指示驱动模组驱动b行微镜的开关状态，其中，以每行中的N个微镜为一组进行驱动，组内的各微镜在同一时刻下的状态相同。
在其中一个实施例中，光调节机构包括：
柱面透镜，用于对经空间光调制器调制后的光进行光调节；
发射镜头，用于发射经柱面透镜调节后的光。
一种成像系统，包括：
上述光发射装置，所光发射装置用于投射光至目标物体；
接收镜头，用于接收目标物体的反射光；
探测器，用于探测接收镜头投射的光，并进行光电转换得到电信号；
控制器，控制器分别与探测器和空间光调制器电连接，用于输出调制信号至空间光调制器，还用于根据调制信号和电信号获得目标物体的像。
在其中一个实施例中，控制器包括：
调制模块，调制模块与空间光调制器电连接，用于输出调制信号；
计算模块，计算模块分别与调制模块和探测器电连接，用于根据调制模块输出的调制信号和探测器生成的电信号获得目标物体的像。
一种发射光调制方法，包括：
发送调制信号至空间光调制器，调制信号用于驱动空间光调制器的局部区域工作，以对基础光源提供的照明光进行光场调制；其中，局部区域的选定取决于光调节机构的光调节，光调节机构用于对经空间光调制器调制的光进行光调节。
在其中一个实施例中，空间光调制器为数字微镜器件，发送调制信号至空间光调制器的步骤包括：
发送调制信号至数字微镜器件的驱动模组，调制信号指示驱动模组驱动b行微镜的开关状态，其中，以每行中的N个微镜为一组进行驱动，组内的各微镜在同一时刻下的状态相同。
附图说明
图1为一个实施例中光发射装置的结构示意图；
图2为一个实施例中成像系统的结构示意图；
图3为一个实施例中计算机设备的内部结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明实施例提供了一种光发射装置，包括：基础光源10，用于提供照明光；空间调制器，用于根据接收的调制信号驱动局部区域工作，以对照明光进行光场调制；光调节机构30，用于对经空间光调制器20调制的光进行光调节，局部区域的选定取决于光调节机构30的光调节。
其中，光调节机构30是指可以实现光调节的机构，例如，可以包括多个镜头组成的镜头组、光子晶体和/或超材料等。空间光调制器20由多个空间光调制单元组成，根据调制信号，每个空间光调制单元可以独立调制光场的某个参量，例如通过调制光场的振幅，通过折射率调制相位，通过偏振面的旋转调制偏振态，或是实现非相干——相干光的转换，从而将一定的信息写入光波中，达到光场调制目的。局部区域的选定取决于光调节机构30的光调节是指利用光调节机构30的光调节对空间光调制器20的局部区域的像进行不同比例的缩放，使基础光源10投射目标物体的反射光所成的像与光调节机构30投射目标物体的反射光所成的像呈等比例缩放关系，两个像的比例可以是1:1。
具体的，针对传统技术中光感知调制速度慢的问题，本申请实施例提供的光发射装置，由空间光调制器20的部分区域接收到基础光源10发射的光，为了保证光发射装置投射的光照射物体后所反射的光能够真实反映目标物体的信息，该空间光调制器20根据接收到的调制信号控制其部分区域对接收到的照明光进行光场调制，并将调制后的光发射至光调节机构30，光调节机构30对空间光调制器20调制后的光进行光调节，使经光调节机构30调节后的光投射目标物体反射的光所成的像能够反映真实目标物体的信息。由于采用空间光调制器20的部分区域对基础光源10发射的光进行光场调制，再经光调节机构30对空间光调制器20调制后的光进行光调节，在保证发射装置的发射光投射目标物体可以保证成像效果的同时，提高了空间光调制器20的调制频率，从而进一步提高成像速度。
在其中一个实施例中，空间光调制器20为数字微镜器件、声光偏转晶体、液晶空间光调制器20或超材料。空间光调制器2020可以是数字微镜器件、声光偏转晶体(AOD，Acousto Optical Deflectors)、液晶空间光调制器20或超材料等器件。当空间光调制器20为数字微镜器件时，空间光调制器20可以通过驱动其上的微镜开启或关闭来实现光调制。当空间光调制器20为声光偏转晶体时，可以通过改变所加信号，使折射率随外界所加信号而改变，实现光调制。当空间光调制器20为超材料(可以是光操纵超材料)时，超材料的纳米结构能够以特定的方式对光线进行散射，可以通过调整超材料表面的吸收特性，实现光调制。调制信号是用于控制空间光调制器20在空间折射率的变化，调制信号可以是伪随机信号等。
在其中一个实施例中，空间光调制器20为逐行驱动模式的空间光调制器20，调制信号用于驱动空间光调制器20的目标行工作，以对照明光进行调制，目标行的选定取决于光调节机构30的光调节。
需要说明的是，逐行驱动模式中行可以指加载给调制信号传输的方向。应当理解，选定的行方向若为与调制信号传输的方向所垂直的方向时，逐列驱动模式也含括在上述逐行驱动模式中。
在其中一个实施例中，空间光调制器20为数字微镜器件，数字微镜器件包括驱动模组和多行微镜；
驱动模组与控制器60电连接，且驱动模组用于根据调制信号驱动目标行的微镜的开关状态，以对照明光进行光场调制，目标行的微镜选定取决于光调节机构30的光调节。
数字微镜器件(DMD，digital micro-mirror device)是一种由多个微米尺寸的铝镜阵列组成的空间光调制器2020，每一个微镜都只具有两个状态——开态和关态(即绕其对角线旋转+12°和-12°)，可以对光进行特定的振幅调制。在进行光调制过程中，常通过输出随机编码矩阵(调制信号)至DMD，以行驱动的形式DMD中的微镜翻转。空间光调制器2020的调制速度成为制约关联成像帧率的主要因素。驱动模组以逐行驱动的模式驱动各微镜机械翻转的实现过程可参照上述实施例中的描述，在此不做赘述。其中驱动模组逐行驱动各微镜翻转的驱动实现过程，可以参照德州仪器公司的DMD的产品和使用手册中的工作原理描述。驱动模组接收到调制信号后，地址电极加载电压，使得微镜与地址电极一侧产生一个静电吸引，铰链结构允许微镜在静电吸引作用下倾斜，直到与具有相同电压的着路点电极接触，接触后，微镜以急电方式锁定在位置上，实现微镜翻转，使微镜处于开状态或关状态，调制信号通过驱动模组驱动微镜的翻转，可以实现光场调制。数字微镜器件调制的目标分辨率可以是64×64、128×128、480×272等，具体参数可根据用户需要而定。
针对这类行驱动模式的空间光调制器20调制速度慢的问题，本申请实施例提供的光发射装置，先根据接收的调制信号驱动部分行微镜的翻转状态，对基础光源10发射的光进行光场调制，即空间光调制器20的部分行参与调制工作，然后光调节机构30对调制后的光再进行光调节，保证光调节机构30投射在物体反射的光所成的像能够真实反映目标物体，由于无需对全部行进行驱动，可以提高调制速度，从而提高成像速度。需要说明的是，所有采用行驱动模式或列驱动模式的空间光调制器20均属于本申请所保护的对象，例如，逐行驱动超材料表面变化超材料调制器等。
在其中一个实施例中，数字微镜器件包括Y行微镜，且每行包括X个微镜，驱动模组用于驱动各微镜翻转，使各微镜处于开状态或关状态，以对照明光进行调制；数字微镜器件调制的目标分辨率为a×b，其中，b＜Y，a＝X/N；
调制信号用于指示驱动模组驱动b行微镜的开关状态，其中，以每行中的N个微镜为一组进行驱动，组内的各微镜在同一时刻下的状态相同。
发明人在实施过程中发现，由于DMD对光的调制源于微镜的机械转动，DMD的调制速度成为制约单像素相机成像帧率的主要因素。所以本申请实施例提供的光发射装置中，光源发出的照明光经过DMD进行调制，其中DMD只开启特定的b行，以每行中的N个微镜为一组进行驱动；光调节机构30对纵向进行调节，得到1:1尺寸的DMD的像，光调节机构30将DMD的像投射在目标物体上，提供目标物体的投射光，提高光发射装置的调制频率。
在其中一个实施例中，光调节机构30包括：
柱面透镜31，用于对经空间光调制器20调制后的光进行光调节；
发射镜头32，用于发射经柱面透镜31调节后的光。
为了更好的说明本申请实施例的有益效果，以分辨率64×64为例，如图1，光源(可以经过扩束后)照射在DMD上。红色部分表示光束。DMD只开64行，即使用1024×64像素，如图1所示中的b。此时DMD调制频率约为50kHz。其中每16×1个像素微镜作为一个整体进行控制，即有64×64个独立变化的调制单元。DMD的反射光由柱面镜进行拉伸成像，在DMD的共轭面上获得1:16尺寸的DMD的像，如图1中的c所示。发射镜头32将DMD共轭面成像到目标物体上，通过DMD的高速翻转完成对目标的调制。以TI Design House德国ViALUX公司的DMD空间光调制器20V-7001为例，其分辨率为1024×768，单像素尺寸为13.7μm。设定灰度级为1bit，全阵面1024×768翻转时频率为22.727kHz，仅使用其中部分，如1024×200翻转时频率为47.9kHz，所以可知，本申请中的实施例通过驱动部分行微镜翻转，可以大大的提高调制速度。
在其中一个实施例中，柱面透镜31为平凸柱面透镜31。
一种成像系统，包括：
上述光发射装置，所光发射装置用于投射光至目标物体；
接收镜头40，用于接收目标物体的反射光；
探测器50，用于探测接收镜头40投射的光，并进行光电转换得到电信号；
控制器60，控制器60分别与探测器50和空间光调制器20电连接，用于输出调制信号至空间光调制器20，还用于根据调制信号和电信号获得目标物体的像。
接收镜头40可以是单个透镜、胶合透镜或包括多个镜头的镜头组。探测器50是指能够将探测光信号并转换成电信号的光电探测器50，可以根据入射的光强度而输出相应强度的电流、电压或数字信号。根据待处理光信号的波长，探测器50可以以硅、锗、铟镓砷、硒化镉等为探测材料。具体的，探测器50可以选用但不限定于单像素探测器50，也可以为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)或者MPPC(multi-pixel photon counter，硅光电倍增管)等，单像素探测器50是以硅为探测材料的粒子径迹探测器50，具有单像素的半导体探测器50，用以在粒子通过该单像素时输出数据，例如，将接收到的经数字微镜器件调制的光转换为电信号。单像素探测器50为只能探测光强、不能分辨空间信息的探测器50的统称。常用的有光电二极管、光电倍增管、雪崩光电二极管等。需要说明的是，此处举例不对本申请方案实际保护范围造成限定。
具体的，基础光源10的光照射在数字微镜器件上，如图2所示，数字微镜器件只驱动b行微镜的翻转状态，即使用X×b个微镜，其中，驱动模组在接收到调制信号后将每行中N(N＝X/a)个微镜作为一个整体的调制单元进行翻转控制，调制后的光对应a×b个独立变化的调制像素信息，数字微镜器件调制后的光经柱面透镜31在第一方向上拉伸N倍后在数字微镜器件的共轭面e上成像，发射镜头32将DMD共轭面e成像到目标物体w上。接收镜头40收集调制光照在目标物体上被反射的光，并被没有空间分辨能力的探测器50进行探测转换为电信号。然后控制器60将收集到的电信号与发出的调制信号进行计算得到目标物体的像。在保证数字微镜器件调制像素的同时，提高数字微镜器件的调制频率，从而提高了关联成像装置的成像帧率。柱面透镜31的选型可以根据数字微镜器件的型号和控制器60所需的调制像素要求决定。
在其中一个实施例中，控制器60包括：
调制模块61，调制模块61与空间光调制器20电连接，用于输出调制信号；
计算模块62，计算模块62分别与调制模块61和探测器50电连接，用于根据调制模块61输出的调制信号和探测器50生成的电信号获得目标物体的像。
其中，调制模块61主是指能够生成调制信号的装置，例如可以是脉冲发生器，伪随机信号发生器等。计算模块62是指能够根据调制信号和电信号计算得到物体w的像的装置，可以是一些芯片器件组成的装置。具体的，调制模块61输出调制信号至驱动模组，驱动模组只驱动b行微镜的机械翻转，驱动模组在进行逐行驱动时，以每行中的N个微镜作为一组进行翻转，组内的各微镜在同一时刻下状态相同，其中N＝X/a，数字微镜器件调制像素为a×b，满足计算模块62的计算需求，然后探测器50接收光发射装置投射光至目标物体后，目标物体所反射的光，并将该光转换为电信号输出至计算模块62，最后，由计算模块62根据调制信号和电信号获得目标物体w的像。由于只需要对b行微镜的开关状态进行控制，所以完成光调制的时间大大缩短，进一步提高了关联成像的成像帧率。类似于上述实施例中，若定义数字微镜器件调制信号传输的方向为列，则数字微镜器件采用逐列驱动的工作模式，实现步骤一致。
其中，可以根据应用场景的需要，使光源发射不同类型的光，例如，在医疗诊断方面，可以使光源发射X光射线，然后实现在较小量X光线辐射下的医学影像成像，减小对人体的放射影响。还可以使光源发射激光，则光感知装置即变为一具有物体成像和距离探测等功能的激光雷达产品。另外还可以使光源发射自然光或单色光，通过发射镜头32照射物体w，得到物体w的像。基于关联成像原理，在大雾、大雪等恶劣天气，也可以保证成像质量，本申请实施例提供的光感知装置可以应用在医疗、军事、汽车驾驶等领域。
一种发射光调制方法，其特征在于，包括：
发送调制信号至空间光调制器20，调制信号用于驱动空间光调制器20的局部区域工作，以对基础光源10提供的照明光进行光场调制；其中，局部区域的选定取决于光调节机构30的光调节，光调节机构30用于对经空间光调制器20调制的光进行光调节。
其中，光调节机构30等名词释义与上述光发射装置和成像系统实施例中的释义相同，在此不做赘述。采用本关联成像方法，配合光调节机构30的设置方式，可以提高对空间光调制器20的调控速度，从而提高采用该方法的成像系统的成像速度。
在其中一个实施例中，空间光调制器20为数字微镜器件，发送调制信号至空间光调制器20的步骤包括：
发送调制信号至数字微镜器件的驱动模组，调制信号指示驱动模组驱动b行微镜的开关状态，其中，以每行中的N个微镜为一组进行驱动，组内的各微镜在同一时刻下的状态相同。
数字微镜器件等名词释义与上述实施例中相同，在此不做赘述。本申请实施例提供的发射光调制方法，可用于主动先照明调制应用场景，通过发特定的调制信号，驱动数字微镜器件全阵面上的部分微镜翻转，例如，若数字微镜器件以行翻转驱动模式工作，该调制信号可以驱动b行微镜的机械翻转，且驱动每行微镜翻转时，以X/a个微镜为一组，使调制后的光满足调制像素a×b的要求，而且X/a＝N，经光调节机构30调节后的得到DMD1:1的像。由于只需驱动部分行的微镜翻转，提高了数字微镜器件的调制速度，从而提高了成像速度。
本申请实施例还提供了一种发射光调制装置，包括：
调制信号发送单元，用于发送调制信号至空间光调制器20，调制信号用于驱动空间光调制器20的局部区域工作，以对基础光源10提供的照明光进行光场调制；其中，局部区域的选定取决于光调节机构30的光调节，光调节机构30用于对经空间光调制器20调制的光进行光调节。
其中，关于发射光调制装置的具体限定可以参见上文中对于发射光调制方法的限定，在此不再赘述。上述发射光调制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图2所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种发射光调制方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图2中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
发送调制信号至空间光调制器20，调制信号用于驱动空间光调制器20的局部区域工作，以对基础光源10提供的照明光进行光场调制；其中，局部区域的选定取决于光调节机构30的光调节，光调节机构30用于对经空间光调制器20调制的光进行光调节。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
发送调制信号至空间光调制器20，调制信号用于驱动空间光调制器20的局部区域工作，以对基础光源10提供的照明光进行光场调制；其中，局部区域的选定取决于光调节机构30的光调节，光调节机构30用于对经空间光调制器20调制的光进行光调节。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
本申请实施例还提供了一种车辆，车辆上设置有上述光发射装置和/或成像系统。
基于上述光发射装置和/或成像系统的工作原理和有益效果，可以将该光发射装置和/或成像系统设置在车辆上，提供的该车辆，可以在大雾等恶劣天气下实现环境的良好成像，为安全驾驶提供有效的数据信息。且由于关联成像可以在物光不经过的路线上成像，例如，可以透过墙壁，对墙壁后的物体进行成像，对于目前车辆驾驶中驾驶员视觉盲区部分物体的成像和S弯等特殊路况的路况探测具有重要意义，可以提高行车安全。
在其中一个实施例中，车辆还包括车载电脑，车载电脑与控制器60电连接。
其中，车载电脑是专门针对汽车特殊运行环境及电器电路特点开发的具有抗高温、抗尘、抗震功能并能与汽车电子电路相融合的专用汽车信息化产品，一种高度集成化的车用多媒体娱乐信息中心，支持车内上网、影音娱乐、语音导航、游戏、电话等功能，同时也能实现可视倒车。上述成像系统中的控制器60电连接，实现数据通信，控制器60可以将处理后得到的目标物体w的像的数据传输至车载电脑，在显示屏上进行显示。
以上实施例的各技术特征可以进第二方向任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进第二方向描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种光发射装置，其特征在于，包括：
基础光源，用于提供照明光；
空间调制器，用于根据接收的调制信号驱动局部区域工作，以对所述照明光进行光场调制；
光调节机构，用于对经所述空间光调制器调制的光进行光调节，所述局部区域的选定取决于所述光调节机构的光调节。
2.根据权利要求1所述的光发射装置，其特征在于，所述空间光调制器为数字微镜器件、声光偏转晶体、液晶空间光调制器或超材料。
3.根据权利要求1所述的光发射装置，其特征在于，所述空间光调制器为逐行驱动模式的空间光调制器，所述调制信号用于驱动所述空间光调制器的目标行工作，以对所述照明光进行调制，所述目标行的选定取决于所述光调节机构的光调节。
4.根据权利要求3所述的光发射装置，其特征在于，所述空间光调制器为数字微镜器件，所述数字微镜器件包括驱动模组和多行微镜；
所述驱动模组用于根据所述调制信号驱动目标行的微镜的开关状态，以对所述照明光进行光场调制，所述目标行的微镜选定取决于所述光调节机构的光调节。
5.根据权利要求4所述的光发射装置，其特征在于，所述数字微镜器件包括Y行微镜，且每行包括X个微镜，所述驱动模组用于驱动各所述微镜翻转，使各所述微镜处于开状态或关状态，以对所述照明光进行调制；所述数字微镜器件调制的目标分辨率为a×b，其中，b＜Y，a＝X/N；
所述调制信号用于指示所述驱动模组驱动b行微镜的开关状态，其中，以每行中的N个微镜为一组进行驱动，组内的各微镜在同一时刻下的状态相同。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的光发射装置，其特征在于，所述光调节机构包括：
柱面透镜，用于对经所述空间光调制器调制后的光进行光调节；
发射镜头，用于发射经所述柱面透镜调节后的光。
7.一种成像系统，包括：
权利要求1-6中任一项所述的光发射装置，所光发射装置用于投射光至目标物体；
接收镜头，用于接收所述目标物体的反射光；
探测器，用于探测所述接收镜头投射的光，并进行光电转换得到电信号；
控制器，所述控制器分别与所述探测器和所述空间光调制器电连接，用于输出所述调制信号至所述空间光调制器，还用于根据所述调制信号和所述电信号获得所述目标物体的像。
8.根据权利要求7所述的成像系统，其特征在于，所述控制器包括：
调制模块，所述调制模块与所述空间光调制器电连接，用于输出所述调制信号；
计算模块，所述计算模块分别与所述调制模块和所述探测器电连接，用于根据所述调制模块输出的调制信号和所述探测器生成的电信号获得所述目标物体的像。
9.一种发射光调制方法，其特征在于，包括：
发送调制信号至空间光调制器，所述调制信号用于驱动所述空间光调制器的局部区域工作，以对基础光源提供的照明光进行光场调制；其中，所述局部区域的选定取决于所述光调节机构的光调节，所述光调节机构用于对经所述空间光调制器调制的光进行光调节。
10.根据权利要求9所述的发射光调制方法，其特征在于，所述空间光调制器为数字微镜器件，所述发送调制信号至空间光调制器的步骤包括：
发送调制信号至数字微镜器件的驱动模组，所述调制信号指示所述驱动模组驱动b行微镜的开关状态，其中，以每行中的N个微镜为一组进行驱动，组内的各微镜在同一时刻下的状态相同。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010838095.XA CN111965664B (zh) | 2020-08-19 | 2020-08-19 | 光发射装置、成像系统和发射光调制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010838095.XA CN111965664B (zh) | 2020-08-19 | 2020-08-19 | 光发射装置、成像系统和发射光调制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111965664A true CN111965664A (zh) | 2020-11-20 |
| CN111965664B CN111965664B (zh) | 2024-01-23 |
Family
ID=73387874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010838095.XA Active CN111965664B (zh) | 2020-08-19 | 2020-08-19 | 光发射装置、成像系统和发射光调制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111965664B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112505713A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-03-16 | Oppo（重庆）智能科技有限公司 | 距离测量装置及方法、计算机可读介质和电子设备 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050157161A1 (en) * | 2004-01-19 | 2005-07-21 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Multibeam exposure device |
| TW200619678A (en) * | 2004-11-02 | 2006-06-16 | Stereo Display Inc | Beam focusing and scanning system using micromirror array lens |
| CN1924633A (zh) * | 2006-09-26 | 2007-03-07 | 浙江大学 | 基于数字微镜器件的无串扰并行oct成像方法及系统 |
| CN101052920A (zh) * | 2004-10-15 | 2007-10-10 | 富士胶片株式会社 | 追踪方法及设备 |
| JP2008304932A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-12-18 | Seiko Epson Corp | レーザ光源装置及びそのレーザ光源装置を備えたプロジェクタ |
| US20130050799A1 (en) * | 2011-08-24 | 2013-02-28 | Palo Alto Research Center Incorporated | Single-Pass Imaging System Using Spatial Light Modulator Anamorphic Projection Optics |
| CN104567870A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-04-29 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种单像素星敏感器及其目标星空探测方法 |
| CN105204312A (zh) * | 2015-10-10 | 2015-12-30 | 四川大学 | 一种基于数字柱透镜的全息投影系统 |
| US20190049720A1 (en) * | 2017-08-14 | 2019-02-14 | Facebook Technologies, Llc | Camera assembly with programmable diffractive optical element for depth sensing |
| CN109951649A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-06-28 | 深圳市思锐视科技有限公司 | 一种局部自适应成像系统以及局部自适应成像控制方法 |
| CN111538033A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-08-14 | 深圳元戎启行科技有限公司 | 主动照明关联成像发射系统和主动照明关联成像系统 |
-
2020
- 2020-08-19 CN CN202010838095.XA patent/CN111965664B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050157161A1 (en) * | 2004-01-19 | 2005-07-21 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Multibeam exposure device |
| CN101052920A (zh) * | 2004-10-15 | 2007-10-10 | 富士胶片株式会社 | 追踪方法及设备 |
| TW200619678A (en) * | 2004-11-02 | 2006-06-16 | Stereo Display Inc | Beam focusing and scanning system using micromirror array lens |
| JP2008304932A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-12-18 | Seiko Epson Corp | レーザ光源装置及びそのレーザ光源装置を備えたプロジェクタ |
| CN1924633A (zh) * | 2006-09-26 | 2007-03-07 | 浙江大学 | 基于数字微镜器件的无串扰并行oct成像方法及系统 |
| US20130050799A1 (en) * | 2011-08-24 | 2013-02-28 | Palo Alto Research Center Incorporated | Single-Pass Imaging System Using Spatial Light Modulator Anamorphic Projection Optics |
| CN104567870A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-04-29 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种单像素星敏感器及其目标星空探测方法 |
| CN105204312A (zh) * | 2015-10-10 | 2015-12-30 | 四川大学 | 一种基于数字柱透镜的全息投影系统 |
| US20190049720A1 (en) * | 2017-08-14 | 2019-02-14 | Facebook Technologies, Llc | Camera assembly with programmable diffractive optical element for depth sensing |
| CN109951649A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-06-28 | 深圳市思锐视科技有限公司 | 一种局部自适应成像系统以及局部自适应成像控制方法 |
| CN111538033A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-08-14 | 深圳元戎启行科技有限公司 | 主动照明关联成像发射系统和主动照明关联成像系统 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| ANNA PASTUSZCZA: "Sparse image measurement with an optical single-pixel detector using various schemes of image sampling", 2015 17TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON TRANSPARENT OPTICAL NETWORKS (ICTON) * |
| 耿荣荣;夏朝阳;马天翔;薛立彤;田勇志;梁二军;: "相干光经过不透明散射介质的聚焦", 光散射学报, no. 01 * |
| 陈德雷: "基于频分复用的快速单像素成像系统", 中国优秀硕士论文全文库信息科技辑 * |
| 黄新栋;尹涛;: "激光光刻中数字微镜器件关键技术研究", 应用光学, no. 02 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112505713A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-03-16 | Oppo（重庆）智能科技有限公司 | 距离测量装置及方法、计算机可读介质和电子设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111965664B (zh) | 2024-01-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6535834B2 (ja) | レーザーベースの照光システムを制御するための方法及びシステム | |
| US10359277B2 (en) | Imaging system with synchronized dynamic control of directable beam light source and reconfigurably masked photo-sensor | |
| JP7472136B2 (ja) | イメージング装置およびその照明装置、車両、車両用灯具 | |
| CN111948670B (zh) | 光感知装置、成像装置和关联成像方法 | |
| CN111913189B (zh) | 光发射装置和基于波前探测的成像装置 | |
| US20220400240A1 (en) | Imaging system, control method of imaging system, and program | |
| US20220034651A1 (en) | Energy optimized imaging system with synchronized dynamic control of directable beam light source and reconfigurably masked photo-sensor | |
| CN111965664B (zh) | 光发射装置、成像系统和发射光调制方法 | |
| US11483539B2 (en) | Apparatus and method for generating three-dimensional image using optical system directing light in a dot pattern | |
| CN111538033A (zh) | 主动照明关联成像发射系统和主动照明关联成像系统 | |
| CN113411514B (zh) | 高动态范围传感器和高动态范围感测的方法 | |
| CN212694044U (zh) | 关联成像探测装置及系统 | |
| Castracane et al. | DMD-based bloom control for intensified imaging systems | |
| JPH07212680A (ja) | 画像表示装置 | |
| CN111928960B (zh) | 波前探测装置及基于波前探测的成像系统 | |
| CN212694045U (zh) | 主动照明关联成像发射系统和主动照明关联成像系统 | |
| WO2023071262A1 (zh) | 一种车灯组件及交通工具 | |
| CN212694046U (zh) | 关联成像探测装置及系统 | |
| WO2022044961A1 (ja) | イメージング装置、イメージング方法および車両用灯具、車両 | |
| US11317031B2 (en) | High intensity pattern projection and general illumination using rolling shutter camera and a synchronized scanning laser | |
| CN212694049U (zh) | 成像装置和成像系统 | |
| CN111751840A (zh) | 关联成像探测装置及系统 | |
| CN111551954A (zh) | 关联成像探测装置及系统 | |
| CN111856503A (zh) | 成像装置和成像系统 | |
| CN111751841A (zh) | 主动照明先调制鬼成像系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |