一种二维微小光斑阵列发生装置的制作方法

专利2022-05-09  4


本发明涉及一种二维微小光斑阵列发生装置,尤属于电子元器件制造技术领域。



背景技术:

图像传感器中像素之间的耦合效应是一个比较突出的问题,其中像素之间的串扰是影响图片质量的主要因素,因此对像素间的串扰效应进行修正和补偿便成为了一个重要的问题,这其中的补偿方法大致分为两各方面,一方面是在加工环节通过硬件手段有效抑制串扰噪声,另一方面是应用环节通过算法补偿串扰噪声,如果想要通过算法补偿串扰噪声就需要对每个像素块进行精准的曝光,以便于获得具体参数数据,但现有的实验装置只能满足同时对几个像素进行曝光,无法做到对一个单独像素块进行精确的独立曝光。



技术实现要素:

本发明的目的是为了弥补现有技术中存在的的缺陷,提供一种二维微小光斑发生装置,以便对图像传感器单独一个像素块进行精确曝光,获得更加精准的实验数据。

本发明的目的是这样实现的:

一种二维微小光斑阵列发生装置,包括控制电路、led阵列、光纤阵列和适配板;所述控制电路分别控制每个led的发光强度,并具有数字通信接口;每个led与一根光纤耦合,光纤输出端分别插入二维阵微孔的适配板上,光纤的出光端穿过二维孔阵适配板,且每个光纤的出光面与适配板地面在同一个平面上,形成点光源阵,点光源阵通过凸透镜成像得到二维微小光斑阵。

所述控制电路包括电源模块、控制模块和通信模块。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

(1)可以精确对每一个光斑进行精准控制;

(2)通过光纤导光以及透镜组组成的光路可以将光斑精准照射到单独的像素上。

附图说明

图1是二维微小光斑阵列发生装置结构示意图;

其中1为电源模块,2为控制模块,3为通信模块,4为控制电路,5为led阵列,6为、光纤阵列,7为适配板;

图2是图像传感器n*m像素阵结构俯视图;

图3是像素曝光装置光路结构;

图4是光斑阵。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1:

一种可对图像传感器诸像素独立曝光的二维微小光斑阵列发生装置包括控制电路、led发光二极管、光纤及二维孔阵结构/适配板组成;所述控制电路中有电源控制模块,d/a转换模块,以及三极管模块,pcb板背面附有贴片led,还包括控制开关。所述光纤为1mm外径0.75mm内径塑料光纤。所述二维孔阵结构以pcb板为载体,在其上进行精密打孔操作,获得二维孔阵结构。

进一步,led控制电路能够分别控制每个led的发光强度,并具有数字通信接口。

进一步,每个led与一根光纤耦合,光纤输出端分别插入二维阵微孔的适配板上,光纤的出光端穿过二维孔阵适配板,且每个光纤的出光面与适配板地面在同一个平面上,形成点光源阵。

进一步,适配板上的点光源阵通过凸透镜成像得到二维微小光斑阵。

实施例2:

以3*3像素阵的结构设计为例,该结构能根据不同传感器像素尺寸及间距组成一个相互间距可微调的4行4列二维结构光斑阵,光斑阵如图2所示,采用16根光纤组成4行4列的点光源阵,光纤间距为0.2-0.6毫米。

16根光纤分别各自与led耦合,led及控制电路在另一块电路板上,每个led的发光强度可以独立控制,将该结构与微动云台固连成姿态可微调的光斑光源结构。

通过准直集成,将光斑光源结构与超广角镜头组和图像传感器固定在光学平台上,并密闭在箱体中形成暗室效应,装置结构如图1所示。超广角镜头的焦距可达15㎜甚至更短。这样光纤端面距镜头0.5m时,焦平面上的相邻光斑间距会小于12μm,像素上光斑直径可控制在3μm左右。另外,使适配架在三个轴向和两个水平方向上实现可程控微调;通过电路控制使之发光,光源驱动、控制、通信及辅助电路与适配架固连。

超广角镜头、图像传感器及辅助电路组成图像采集平台,并正对上述4*4点光源阵发光面,参照凸透镜成像定理,确定足够大的物距,使4*4点光源阵的光纤端面(或几个光纤组成的子阵)在焦平面上的像小于单像素尺寸,进一步调整可使3*3像素阵的每一个像素都拥有完整光点或光点子阵的像,即一个光斑点,从而实现对每个相邻像素的独立曝光控制。控制上述微小光斑阵结构与图像传感器任意3*3像素阵进行自动对准,使光斑阵的每一个光斑点只对准一个像素。

利用上述装置及对准方法,在对3*3像素阵相邻像素实施某种组合曝光量条件下,即相邻像素阵中的每个像素获得不同光子辐照条件下,实测串扰数据,研究像素及多个相邻像素的曝光量包括曝光量之差与串扰量的耦合关系,通过分析、比较、拟合等建立串扰分量、像素灰度值及其灰度值差与曝光量的关系,得出像素的耦合特性。

综上所述:本发明一种可对图像传感器诸像素独立曝光的二维微小光斑阵列发生装置,属于电子元器件制造技术领域。包括电源模块,led控制模块通信模块等电路以及led阵列和光纤阵列,其特征在于控制电路能够分别控制每个led的发光强度,并具有数字通信接口;每个led与一根光纤耦合,光纤输出端分别插入二维阵微孔的适配板上,光纤的出光端穿过二维孔阵适配板,且每个光纤的出光面与适配板地面在同一个平面上,形成点光源阵;点光源阵通过凸透镜成像得到二维微小光斑阵。此微小二维光斑阵可以通过控制led的强度实现对可控数量的图像传感器像素进行曝光。



技术特征:

1.一种二维微小光斑阵列发生装置,其特征在于,包括控制电路、led阵列、光纤阵列和适配板;所述控制电路分别控制每个led的发光强度,并具有数字通信接口;每个led与一根光纤耦合,光纤输出端分别插入二维阵微孔的适配板上,光纤的出光端穿过二维孔阵适配板,且每个光纤的出光面与适配板地面在同一个平面上,形成点光源阵,点光源阵通过凸透镜成像得到二维微小光斑阵。

2.根据权利要求1所述的二维微小光斑阵列发生装置,其特征在于,所述控制电路包括电源模块、控制模块和通信模块。


技术总结
本发明提供一种二维微小光斑阵列发生装置,包括控制电路、LED阵列、光纤阵列和适配板;所述控制电路分别控制每个LED的发光强度,并具有数字通信接口;每个LED与一根光纤耦合,光纤输出端分别插入二维阵微孔的适配板上,光纤的出光端穿过二维孔阵适配板,且每个光纤的出光面与适配板地面在同一个平面上,形成点光源阵,点光源阵通过凸透镜成像得到二维微小光斑阵,所述控制电路包括电源模块、控制模块和通信模块。本发明可以精确对每一个光斑进行精准控制;通过光纤导光以及透镜组组成的光路可以将光斑精准照射到单独的像素上。

技术研发人员:温强;朱垚鑫;金敬文;闫秋颖;李平;陈雨苗;李东光;宋德森
受保护的技术使用者:哈尔滨工程大学
技术研发日:2021.05.27
技术公布日:2021.08.10
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