【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及单像素成像，具体涉及一种光通路自校准双通道单像素成像装置及其成像校准方法。
技术介绍
1、相较于传统阵列光探测器成像，单像素成像具有高灵敏、抗干扰等优势，单像素成像应用从可见光逐步扩展到了近红外、x光以及太赫兹等波段。随着工程化和实用化，对单像素成像装置提出进一步要求，一方面，能够简化搭建实验平台的过程，另一方面，单像素成像过程中，若成像目标到成像装置距离发生变化，为了获得清晰的成像，需要改变dmd调制器微镜阵列面到采集镜之间的距离，使得从dmd微镜阵列面到光探测器之间的光路发生变化，这阻碍光线进入光探测器，影响成像质量。
2、专利技术申请cn202311099178.1单像素成像装置及成像方法，仅带有单像素光探测器，仅能对单一波段成像；专利技术申请cn202310719247.8单像素非成像快速对焦方法及成像装置，使用计算的方式实现非成像快速对焦，但完成对焦之后并不能对光探测器的收集光路进行调整，导致成像质量低。因此有必要设计一种光通路自校准双通道单像素成像装置及其成像校准方法。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种光通路自校准双通道单像素成像装置及其成像校准方法，通过调焦组件中角度调节机构与二维调整机构配合调整反射镜角度，能自动调整光通路，降低光路变化对光探测器进光量的影响，在微调组件上设置分光镜，使透射光照射到光调制器的微镜阵列面上实现调制，通过显示屏上观察对焦，并通过微调组件与升降组件配合调整分光镜位置，调整成像光路使得成像
2、本专利技术提供了一种光通路自校准双通道单像素成像装置，其包括主框架、采集镜、端盖、调焦组件、激光器、光探测器、升降组件、微调组件、分光镜和光调制器，所述采集镜设置在所述主框架内，所述端盖位于所述采集镜下方，所述调焦组件和微调组件均设置在所述端盖内，所述激光器设置在所述端盖下方，所述光探测器设置在所述端盖侧部，所述升降组件的导杆与所述微调组件的微调座连接，所述分光镜与所述微调组件的横梁连接，所述光调制器设置在所述微调组件的调制器槽中；所述调焦组件，其包括同轴架、角度调节机构、二维调整机构、调焦座、聚焦镜和反射镜，所述角度调节机构与所述调焦座的斜面端固定连接，所述二维调整机构与所述同轴架的第一端连接，所述调焦座与所述同轴架的第二端连接，且所述调焦座的固定端与所述同轴架连接，所述聚焦镜筒嵌设于所述同轴架中，所述聚焦镜设置在所述聚焦镜筒中；所述角度调节机构，其包括架体、推杆和第一电缸，多个所述推杆设置在所述架体上，所述推杆的第一端与所述第一电缸的伸缩杆连接，所述推杆的第二端与所述反射镜连接，所述第一电缸通过推杆调节所述反射镜角度；所述二维调整机构，其包括调整座、通光环、第二电缸和弹性垫，所述通光环设置在所述调整座中心处，所述第二电缸与所述弹性垫垂直设置，所述第二电缸的伸缩杆、弹性垫分别与所述通光环外圈抵接，通过所述第二电缸与所述弹性垫配合设置调整所述通光环位置；所述升降组件，其包括位移台、导杆和显示屏，位移台的滑座与主框架连接，所述导杆、显示屏分别与所述位移台中的滑台连接，所述导杆在所述端盖的活动槽中滑动，所述位移台上还设有微调旋钮，所述微调组件，其包括微调架、横梁、调制器槽和微调孔，所述横梁架设于所述微调架顶部，所述微调架底部开设有调制器槽，所述微调架顶部开设有微调孔，所述位移台的滑台带动所述导杆、显示屏移动，带动所述微调组件上的分光镜上下移动，从而调整成像光路实现光通路自校正。
3、可优选的是，所述端盖的第一端面设有第一光孔和第一观察窗，所述端盖的第二端面设有第二观察窗和活动槽，锁紧螺钉对称设置在所述端盖两侧，所述调焦组件通过所述锁紧螺钉固定在所述端盖上，所述端盖靠近活动槽的一侧设置有限位块和调整窗，所述端盖顶部开设有第二光孔。
4、可优选的是，所述采集镜、端盖、微调组件、分光镜和光调制器均处于同一轴线上。
5、可优选的是，所述分光镜中心与所述反射镜中心处在同一平面上，所述调焦组件中同轴架轴线与所述分光镜的反射光轴平行，所述反射镜和光调制器中心的连线与所述采集镜中光轴线的夹角为12°。
6、可优选的是，所述分光镜轴线与所述同轴架轴线的夹角为45°，所述分光镜的透射轴与所述光调制器的微镜阵列面中心处于同一轴线上。
7、可优选的是，所述分光镜分别到所述显示屏、光调制器微镜阵列面的垂直距离相等。
8、可优选的是，目标物体发射的光线照射进所述采集镜，特定波段的光由所述激光器增强后，穿过所述端盖的第二光孔，经过所述分光镜的第一部分反射到所述显示屏上，第二部分投射到所述光调制器的微镜阵列面上，通过所述光调制器微镜阵列面的-12°或+12°翻转，将透射光线反射至所述调焦组件的反射镜上，再通过所述聚焦镜和端盖的第二光孔进入所述光探测器中。
9、本专利技术的第二方面提供一种用于光通路自校准双通道单像素成像装置的成像校准方法，其步骤包括：
10、s1、采集镜将光线聚焦，通过端盖的第二光孔照射到反射镜上，反射光线在显示屏上成像，通过端盖的第一观察窗和微调组件观察成像情况，再通过转动升降组件的微调旋钮以调整反射镜位置；
11、s2、根据光通路需求，调整光调制器的微镜阵列面旋转方向，反射镜的透射光线被光调制器的微镜阵列面反射至反射镜上；
12、s3、通过调焦组件中角度调节机构与二维调整机构配合调节，使进入光探测器的光强值i最大，具体调节步骤为：
13、s31、将角度调节机构和二维调整机构中的电缸复位，角度调节机构实时角度为a，角度调节机构最大角度为am，二维调整机构实时位置为s，二维调整机构位置范围为[sl,sm]，记初始时刻角度调节机构的角度为a0，二维调整机构的位置为s(0,0)，光探测器的光强值为i0，令imax＝i0，amax＝a0，smax＝s(0,0)，k＝0；
14、s32、以2°为步长增加角度调节机构的角度a，每增加一次，观察光探测器的光强值i，若i>imax，则imax＝i，amax＝a；当a＝am，改变角度调节机构角度为当前amax；
15、s33、调整二维调整机构的位置，使得进入光探测器的光强值最大i；
16、s4、光调制器连续加载一组散斑图像，得到一组对应光强值，通过快速沃尔什算法进行成像。
17、可优选的是，所述步骤s33中二维调整机构调整的具体步骤为：
18、s331、将二维调整机构第一维的位置增加1mm；
19、s332、若k＝0，将二维调整机构第二维的位置增加1mm，若k＝1，将二维调整机构第二维的位置减少1mm，记录此时光探测器的光强值i，若i>imax，则imax＝i，smax＝s；
20、s333、重复步骤s332直至第二维的位置到达sl或sm，并改变k的值，使k由0到1或由1到0；
21、s334、重复步骤s331～s333本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光通路自校准双通道单像素成像装置，其特征在于，其包括主框架、采集镜、端盖、调焦组件、激光器、光探测器、升降组件、微调组件、分光镜和光调制器，所述采集镜设置在所述主框架内，所述端盖位于所述采集镜下方，所述调焦组件和微调组件均设置在所述端盖内，所述激光器设置在所述端盖下方，所述光探测器设置在所述端盖侧部，所述升降组件的导杆与所述微调组件的微调座连接，所述分光镜与所述微调组件的横梁连接，所述光调制器设置在所述微调组件的调制器槽中；
2.根据权利要求1所述的光通路自校准双通道单像素成像装置，其特征在于，所述端盖的第一端面设有第一光孔和第一观察窗，所述端盖的第二端面设有第二观察窗和活动槽，锁紧螺钉对称设置在所述端盖两侧，所述调焦组件通过所述锁紧螺钉固定在所述端盖上，所述端盖靠近活动槽的一侧设置有限位块和调整窗，所述端盖顶部开设有第二光孔。
3.根据权利要求1所述的光通路自校准双通道单像素成像装置，其特征在于，所述采集镜、端盖、微调组件、分光镜和光调制器均处于同一轴线上。
4.根据权利要求1所述的光通路自校准双通道单像素成像装置，其特征在于，所述分
5.根据权利要求1所述的光通路自校准双通道单像素成像装置，其特征在于，所述分光镜轴线与所述同轴架轴线的夹角为45°，所述分光镜的透射轴与所述光调制器的微镜阵列面中心处于同一轴线上。
6.根据权利要求1所述的光通路自校准双通道单像素成像装置，其特征在于，所述分光镜分别到所述显示屏、光调制器微镜阵列面的垂直距离相等。
7.根据权利要求1所述的光通路自校准双通道单像素成像装置，其特征在于，目标物体发射的光线照射进所述采集镜，特定波段的光由所述激光器增强后，穿过所述端盖的第二光孔，经过所述分光镜的第一部分反射到所述显示屏上，第二部分投射到所述光调制器的微镜阵列面上，通过所述光调制器微镜阵列面的-12°或+12°翻转，将透射光线反射至所述调焦组件的反射镜上，再通过所述聚焦镜和端盖的第二光孔进入所述光探测器中。
8.一种用于权利要求1～7之一所述的光通路自校准双通道单像素成像装置的成像校准方法，其特征在于，其步骤包括：
9.根据权利要求8所述的光通路自校准双通道单像素成像装置的成像校准方法，其特征在于，步骤S33中二维调整机构调整的具体步骤为：
...【技术特征摘要】
1.一种光通路自校准双通道单像素成像装置，其特征在于，其包括主框架、采集镜、端盖、调焦组件、激光器、光探测器、升降组件、微调组件、分光镜和光调制器，所述采集镜设置在所述主框架内，所述端盖位于所述采集镜下方，所述调焦组件和微调组件均设置在所述端盖内，所述激光器设置在所述端盖下方，所述光探测器设置在所述端盖侧部，所述升降组件的导杆与所述微调组件的微调座连接，所述分光镜与所述微调组件的横梁连接，所述光调制器设置在所述微调组件的调制器槽中；
2.根据权利要求1所述的光通路自校准双通道单像素成像装置，其特征在于，所述端盖的第一端面设有第一光孔和第一观察窗，所述端盖的第二端面设有第二观察窗和活动槽，锁紧螺钉对称设置在所述端盖两侧，所述调焦组件通过所述锁紧螺钉固定在所述端盖上，所述端盖靠近活动槽的一侧设置有限位块和调整窗，所述端盖顶部开设有第二光孔。
3.根据权利要求1所述的光通路自校准双通道单像素成像装置，其特征在于，所述采集镜、端盖、微调组件、分光镜和光调制器均处于同一轴线上。
4.根据权利要求1所述的光通路自校准双通道单像素成像装置，其特征在于，所述分光镜中心与所述反射镜中心处在同一平面上，所述调焦组件中同轴架轴线与所述分光镜的反射光轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：余远金，曹盛福，史阳阳，纪鹏程，张会娟，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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