CN112697397B - 一种dmd杂散光检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

一种DMD杂散光检测装置及其检测方法涉及光谱仪器领域，实现对任意组合模式下的DMD杂散光分布情况测试，弥补了传统杂散光测试装置及方法的不足。该装置包括：照明系统、被测DMD和成像系统；所述照明系统汇聚光源光斑大小连续可调，从而调整被测DMD照亮区域的大小，由成像系统对被测DMD的被照亮区域成像。本专利解决传统杂散光测试装置及方法无法测试DMD杂散光分布情况的问题。通过设计一种汇聚光斑大小连续可调的照明系统以及可对DMD微镜单元清晰成像的成像系统并结合DMD微镜单元配置灵活测试过程中，利用微镜单元配置灵活的特点，通过测试不同微镜单元组合模式下的光强分布情况计算不同位置的杂散光分布情况。

Description

一种DMD杂散光检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及光谱仪器领域，具体涉及一种DMD杂散光检测装置及方法。

背景技术

数字微镜器件(Digital Micromirror Device，以下简称“DMD”)是一种基于现代微纳加工技术制造出来微小反射镜阵列。DMD最早是作为光学投影仪上的二进制光学调制器开发和使用的，后来因其具有传输效率高、控制灵活、可实现较高的帧频以及可靠性好等优点被广泛应用在红外目标模拟、多目标成像光谱探测以及荧光光谱探测等众多领域。

目前在使用DMD开发各种光学仪器时通常会把DMD的微镜单元等效成平面反射镜，然后按照平面反射镜的光学特性开展相关设计工作。虽然这种将微镜单元等效成平面反射镜的做法可以满足绝大多数设计要求，但对于一些高端仪器来说，由于微镜单元中心留有孔道以及相邻微镜单元之间存在间隙，使得微镜单元反射面的真实光学特性与平面反射镜之间存在着不小的差异，因此以往那些将微镜单元等效成平面反射镜的做法会导致仪器的实际成像质量、信噪比等指标与理论设计值差距较大。

解决这一问题最有效的办法就是先通过实验测试出不同微镜单元组合情况下的杂散光分布情况，然后再进行有针对性的补偿和校正。然而由于DMD的微镜单元数量多、尺寸小，组合方式也是十分的灵活多变，因此无法使用现有这些杂散光测试方法在DMD上并不适用，为此我们提出了一种可测试DMD杂散光测试装置及测试方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种DMD杂散光检测装置及方法，实现对任意组合模式下的DMD杂散光分布情况测试，弥补了传统杂散光测试装置及方法的不足。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种DMD杂散光检测装置，该装置包括：照明系统、被测DMD和成像系统；所述照明系统汇聚光源光斑大小连续可调，从而调整被测DMD照亮区域的大小，由成像系统对被测DMD的被照亮区域成像。

优选的，所述照明系统包括：激光器、光纤准直器、可变光阑、滤光片和聚焦镜头；所述激光器发出的光经过所述光纤准直器准直，由所述可变光阑扩束，通过所述滤光片滤光，最后由聚焦镜头汇聚到被测DMD上。

优选的，所述激光器、光纤准直器、可变光阑、滤光片和聚焦镜头依次同轴设置。

优选的，所述成像系统包括：CMOS探测器及位于所述CMOS探测器前端的前置镜头。

优选的，所述被测DMD通过二维调整位移台固定。

一种DMD杂散光检测装置的检测方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：根据测试需求确定被测DMD微镜单元的数量及组合模式并计算出照明区域的大小；

步骤二：根据步骤一所述照明区域的大小计算并调节可变光阑的通光孔径大小；

步骤三：开启激光器和CMOS探测器，同时将被测DMD要测试的微镜单元区域调整至指向CMOS探测器方向，所述CMOS探测器采集一幅图像并保存，记为I₁；

步骤四：其它参数不变，将被测DMD所有微镜单元都调整至指向CMOS探测器方向，所述CMOS探测器采集一幅图像并保存，记为I₂；

步骤五：用步骤四获取的图像I₂减去第一次获取的图像I₁，得到图像I₃，则I₃表示的是成像模式下待测区域以外微镜单元的反射光线分布情况，也就是杂散光。

本发明的有益效果是：本专利解决传统杂散光测试装置及方法无法测试DMD杂散光分布情况的问题。通过设计一种汇聚光斑大小连续可调的照明系统以及可对DMD微镜单元清晰成像的成像系统并结合DMD微镜单元配置灵活测试过程中，利用微镜单元配置灵活的特点，通过测试不同微镜单元组合模式下的光强分布情况计算不同位置的杂散光分布情况。

附图说明

图1本发明一种DMD杂散光检测装置的结构示意图。

图中：1、激光器，2、光纤准直器，3、可变光阑，4、滤光片，5、聚焦镜头，6、被测DMD，7、前置镜头，8、探测器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，一种DMD杂散光检测装置由照明系统、被测DMD6和成像系统三大部分组成，其中照明系统由激光器1、光纤准直器2、可变光阑3、滤光片4、聚焦镜头5组成，成像系统由CMOS探测器8及位于其前端的前置镜头7组成。

如图1所示，激光器1的出射方向与掉电状态下被测DMD6的微镜单元反射面垂直，成像系统光轴方向与激光器1光束出射方向所成的夹角与微镜单元分别处在两个极限位置时的法线方向夹角相等；所述激光器1、光纤准直器2、可变光阑3、滤光片4和聚焦镜头6依次同轴设置。激光器1发出的准直光束经光纤准直器2进行扩束、滤光片4进行滤光、由聚焦镜头5聚焦后照射到被测DMD6的微镜单元反射面上，在光纤准直器2和滤光片4之间设置有可变光阑3，后期可通过改变可变光阑3的通光口径来调整被测DMD6被照亮区域的大小；当被测DMD6将被照亮的那部分微镜单元调整至指向成像系统时，被照亮的微镜单元会将光束折转至成像系统方向，经过前置镜头7后汇聚在CMOS探测器8的感光面上，形成被照亮微镜单元的像。考虑到调整照明系统汇聚光斑在被测DMD6上的成像位置方便，被测DMD6被固定在了一个可在水平面内二维调整的位移平台上。

一种DMD杂散光检测方法，如下所示：

Step1，根据测试需求确定被测DMD6微镜单元的数量及组合模式；接下来根据微镜单元的数量及组合模式计算出照明区域的大小；Step2，根据照明区域的大小计算可变光阑3的通光孔径大小，并将可变光阑3的通光孔径初步调整至计算的数值；Step3，开启激光器1和CMOS探测器8，同时将要测试的微镜单元区域调整至指向CMOS探测器8方向，计算机保存一幅图像，记为I₁，则I₁记录的是由待测区域微镜单元反射的光线I_R；Step4，其它参数不变，将所有微镜单元都调整至指向CMOS探测器8方向，计算机保存一幅图像，记为I₂，则I₂记录的是待测微镜单元区域的反射光线I_R以及由待测区域之外微镜单元产生的杂散光I_S；Step5，用第二次获取的图像I₂减去第一次获取的图像I₁，得到图像I₃，则I₃表示的是成像模式下待测区域以外微镜单元的反射光线分布情况，也就是杂散光I_S。

Claims (3)

1.一种DMD杂散光检测装置，其特征在于，该装置包括：照明系统、被测DMD和成像系统；所述照明系统汇聚光源光斑大小连续可调，从而调整被测DMD照亮区域的大小，由成像系统对被测DMD的被照亮区域成像；所述照明系统包括：激光器、光纤准直器、可变光阑、滤光片和聚焦镜头；所述激光器发出的光经过所述光纤准直器准直，由所述可变光阑扩束，通过所述滤光片滤光，最后由聚焦镜头汇聚到被测DMD上；所述激光器、光纤准直器、可变光阑、滤光片和聚焦镜头依次同轴设置；所述成像系统包括：CMOS探测器及位于所述CMOS探测器前端的前置镜头；DMD杂散光检测装置的检测方法，包括如下步骤：

步骤一：根据测试需求确定被测DMD微镜单元的数量及组合模式并计算出照明区域的大小；

步骤二：根据步骤一所述照明区域的大小计算并调节可变光阑的通光孔径大小；

步骤三：开启激光器和CMOS探测器，同时将被测DMD要测试的微镜单元区域调整至指向CMOS探测器方向，所述CMOS探测器采集一幅图像并保存，记为I₁；

步骤四：其它参数不变，将被测DMD所有微镜单元都调整至指向CMOS探测器方向，所述CMOS探测器采集一幅图像并保存，记为I₂；

步骤五：用步骤四获取的图像I₂减去第一次获取的图像I₁，得到图像I₃，则I₃表示的是成像模式下待测区域以外微镜单元的反射光线分布情况，也就是杂散光。

2.根据权利要求1所述的一种DMD杂散光检测装置，其特征在于，所述被测DMD通过二维调整位移台固定。

3.采用权利要求1或2所述的一种DMD杂散光检测装置检测DMD杂散光的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一：根据测试需求确定被测DMD微镜单元的数量及组合模式并计算出照明区域的大小；

步骤二：根据步骤一所述照明区域的大小计算并调节可变光阑的通光孔径大小；

步骤三：开启激光器和CMOS探测器，同时将被测DMD要测试的微镜单元区域调整至指向CMOS探测器方向，所述CMOS探测器采集一幅图像并保存，记为I₁；

步骤四：其它参数不变，将被测DMD所有微镜单元都调整至指向CMOS探测器方向，所述CMOS探测器采集一幅图像并保存，记为I₂；

步骤五：用步骤四获取的图像I₂减去第一次获取的图像I₁，得到图像I₃，则I₃表示的是成像模式下待测区域以外微镜单元的反射光线分布情况，也就是杂散光。

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