一种单点探测器成像性能表征系统技术方案

本发明专利技术涉及光学应用技术领域，具体涉及一种单点探测器成像性能表征系统；表征系统包括数据采集平台、激光器、物镜、明场成像图像传感器、单点探测器、源表和光路组件，数据采集平台连接激光器，以接收单点探测器光电转换后的电信号，源表还串联电流放大器和示波器，光路组件引导光线路径，在现有技术的基础上，改进表征系统的结构，采用模拟实物成像的方式，又简化了装置，使得单点探测器在光路中的位置易于确定且探测器感光面尺寸可小至微米级，尤其适合于科学研究，并通过更换激光器的方式即可实现对于全波段单点探测器的成像表征，可维持光路稳定性，单次表征可包含电流大小，响应度，响应速度等丰富的信息量。应速度等丰富的信息量。应速度等丰富的信息量。

【技术实现步骤摘要】
一种单点探测器成像性能表征系统


[0001]本专利技术涉及光学应用
，尤其涉及一种单点探测器成像性能表征系统。

技术介绍

[0002]近年来，单像素成像技术凭借探测灵敏度高、工作波长覆盖广，能够低成本获取到特殊波段的图像的优势而得以飞速发展，此种成像技术的基石
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单点探测器更是因其比面阵探测器更低廉的制造成本，更广泛的探测波长范围的特点而受到广泛关注和研究；
[0003]现有中常用的方法是使用扫描振镜、物镜、小孔光阑、单点探测器和信号采集卡或锁相放大器来组成扫描成像系统，通过扫描振镜来改变入射光线的角度，使用小孔光阑只检测通过系统光轴的光来实现光学滤波，通过系统光轴的光照射至单点探测器的感光面实现光电转换，信号采集卡或锁相放大器采集不同振镜角度下的光电信号，从而实现二维光学图像的采集；
[0004]但是现有的装置涉及到扫描振镜，成本相对高昂，此外受扫描振镜镜面镀膜材料使用波长的限制，只适用于某一波段内的使用，无法实现一组振镜对于全波段单点探测器的成像表征，更换振镜的方式则会造成系统光路的改变，大大增强使用难度，同时工作模式单一，采集到的数据只有光电流值，包含的信息量单一，无法分析单点探测器用于成像时所要求的响应度，响应速度等参量的分析。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种单点探测器成像性能表征系统，以解决现有技术中存在的工作模式单一，单次表征信息量不足，使用难度较大的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种单点探测器成像性能表征系统，所述表征系统包括数据采集平台、激光器、物镜、明场成像图像传感器、单点探测器、源表和光路组件，所述数据采集平台连接所述激光器，用以编译不同的电压值并输出给激光器，所述激光器为可调制光源，根据待检测的单点探测器的响应范围进行波长选取，所述物镜与所述单点探测器配合，以将激光聚焦于所述单点探测器感光面，所述源表与所述单点探测器电连接，以接收所述单点探测器光电转换后的电信号，所述源表还串联电流放大器和示波器，所述光路组件引导光线路径。
[0007]所述数据采集平台用于编译不同的电压值并输出给所述激光器，所述激光器作为表征光源，为可调制光源，波长可根据待检测的所述单点探测器的响应范围进行选取，此装置可兼容全波段激光器的使用，所述物镜用于将激光聚焦于所述单点探测器感光面；
[0008]本申请装置的工作原理如下：
[0009]先选取一任意参考图片并导入至数据采集平台，对参考图片的每个像素点读取R，G，B值并转换为灰度值，灰度值是根据公式Gray＝0.299*R+0.587*G+0.114*B来进行计算的，计算出的参考图片的灰度值最大值为Gmax，最小值为Gmin，不同的灰度值被对应编译不同的电压值Vout＝(Vmax/Gmax)*Gray+Vth，其中，Vmax为所使用激光器的最大电压，Vth为
所使用激光器的阈值电压，数据采集平台编译的电压输出至所述激光器，不同的电压值对应不同的所述激光器出光光强值I，一般对于半导体激光器，电压值与出光光强值呈线性对应关系(I＝(Imax/(Vmax
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Vth)*(Vout
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Vth)，其中，Imax为所使用所述激光器的最大出光强度)，具体对应关系与所使用的所述激光器有关，在所述明场成像图像传感器中观察所述单点探测器感光面，并将激光通过所述物镜聚焦于所述单点探测器感光面，所述单点探测器接收光信号并将光信号转换成电信号，通过数据采集平台逐像素扫描参考图片，源表同步显示单点探测器的电流值并形成与参考图片同样像素信息的像素
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电流二维图像，通过分析扫描得到的二维图像与参考图像的差异即可分析所述单点探测器的成像性能。
[0010]其中，所述光路组件包括反射镜、离轴抛物面镜、第一分束器、第二分束器和明场照明光源，所述离轴抛物面镜用以准直激光，并将激光送至所述反射镜，经所述反射镜照射至所述物镜后端，所述明场照明光源发出光束，经过所述第一分束器后照射至所述第二分束器，所述第二分束器用以反射所述明场照明光源后再经过所述物镜照射至所述单点探测器；
[0011]电信号通过所述源表直接读出或通过所述源表+电流放大器+示波器的方式读出，用于接收所述单点探测器进行光电转换后的电信号。
[0012]其中，所述数据采集平台的控制输出方式包括：数字输出，模拟输出及模拟调制输出。
[0013]其中，所述数字输出为设定一参考图片的灰度阈值，低于该阈值所述数据采集平台的控制输出电压为0，所述激光器不出光，所述单点探测器输出为暗电流值；大于等于阈值时所述数据采集平台的控制输出电压为一恒定值，所述激光器输出相同大小光强，所述单点探测器输出为光电流值。
[0014]其中，所述模拟输出是所述数据采集平台根据参考图片的每个像素的灰度值编译出对应的电压值并输出给所述激光器，来控制所述激光器在不同灰度值的像素点输出对应的光强，则在不同灰度值的像素点处所述单点探测器会输出对应的光电流。
[0015]其中，所述模拟调制输出根据参考图片的每个像素的灰度值编译出对应的电压值并加以设定频率的开关调制，最终使用所述源表、所述电流放大器和所述示波器的组合在每个参考图片的测试像素点读取波形，并且记录激光开关状态下电流值，作差得到光电流。
[0016]本专利技术中，数据采集平台的控制输出方式有三种：数字输出，模拟输出及模拟调制输出，数字输出为设定参考图片的灰度阈值，低于该阈值数据采集平台的控制输出电压为0，激光器不出光，所述单点探测器输出为暗电流值；大于等于阈值时数据采集平台的控制输出电压为一恒定值，所述激光器输出相同大小光强，所述单点探测器输出为光电流值，模拟输出是数据采集平台根据参考图片的每个像素的灰度值编译出对应的电压值并输出给所述激光器，来控制所述激光器在不同灰度值的像素点输出对应的光强，则在不同灰度值的像素点处光电探测器会输出对应的光电流，数字输出和模拟输出模式下电流接收设备均为所述源表，模拟调制输出与模拟输出的差别在于模拟调制输出不仅根据参考图片的每个像素的灰度值编译出对应的电压值并加以某一设定频率的开关调制，最终使用所述源表+所述电流放大器+所述示波器的组合在每个参考图片的测试像素点读取波形，并且记录激光开关状态下电流值，作差得到光电流。此种方式适用于暗电流较大或不稳定的单点探测器。
[0017]本专利技术的一种单点探测器成像性能表征系统，在现有技术的基础上，改进表征系统的结构，采用模拟实物成像的方式，既可达到表征单点探测器成像性能的目的，又简化了装置，使得单点探测器在光路中的位置易于确定且探测器感光面尺寸可小至微米级，尤其适合于科学研究，并通过更换激光器的方式即可实现对于全波段单点探测器的成像表征，可维持光路稳定性，单次表征可包含电流大小，响应度，响应速度等丰富的信息量。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单点探测器成像性能表征系统，其特征在于，所述表征系统包括数据采集平台、激光器、物镜、明场成像图像传感器、单点探测器、源表和光路组件，所述数据采集平台连接所述激光器，用以编译不同的电压值并输出给激光器，所述激光器为可调制光源，根据待检测的单点探测器的响应范围进行波长选取，所述物镜与所述单点探测器配合，以将激光聚焦于所述单点探测器感光面，所述源表与所述单点探测器电连接，以接收所述单点探测器光电转换后的电信号，所述源表还串联电流放大器和示波器，所述光路组件引导光线路径。2.如权利要求1所述的一种单点探测器成像性能表征系统，其特征在于，所述光路组件包括反射镜、离轴抛物面镜、第一分束器、第二分束器和明场照明光源，所述离轴抛物面镜用以准直激光，并将激光送至所述反射镜，经所述反射镜照射至所述物镜后端，所述明场照明光源发出光束，经过所述第一分束器后照射至所述第二分束器，所述第二分束器用以反射所述明场照明光源后再经过所述物镜照射至所述单点探测器。3.如权利要求2所述的一种单点探测器成像性能表征系统，其特征在于，所述数据采集平台的控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈果，王雨佳，雎长城，蒋尚池，
申请(专利权)人：南京迈塔光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：