【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学成像，具体涉及光学系统装调和像差校正。
技术介绍
1、数字微镜器件（dmd）由美国德州仪器公司（ti）的科学家l.j.hornbeck于1982年专利技术，利用二进制数字逻辑信号控制内部微镜单元执行相应的机械转动，进而实现用户需要的光学功能。在推出之初dmd主要面向投影显示领域，由于每个微镜单元都可以独立控制，编码精准灵活；响应速度快；光损失较小，微镜表面镀有高反射率铝膜，光学传递效率高。在后续发展中其应用领域得到进一步扩展，在显微镜、衰减器、光刻技术、光束整形、超分辨率成像、图像识别等领域都有应用。
2、基于dmd的光学成像系统为反射式成像系统， dmd的每一块微镜偏转是非同轴转动，成像过程中不可避免地会出现光程差，导致所成像产生畸变；此外dmd的每一块微镜都是沿对角线偏转的，为了方便装调，需要将dmd芯片面倾斜45°安装，此时为了成像，探测器也需要配合dmd倾斜45°放置。此种情况下，由于装调误差会出现dmd芯片面和探测器对准不准确而导致的像面倾斜误差。基于dmd的光学成像系统不可避免地会因为反射成像过程存在光程差和系统本身装调的原因，产生几何畸变。
3、目前基于dmd的光学系统的成像误差校正和装调方法，中国专利公开号“cn113379596a”，专利名称为“基于dmd的超分辨成像光学系统公差分析方法”，通过建立的基于dmd超分辨率成像光学系统的成像模型，对系统进行公差分析：给出所要分析的公差类型、给出各公差项的公差预定值，按照重建图像psnr值下降至所能接受的最低值给定公差预定值，
技术实现思路
1、本专利技术为了解决目前没有成系统的指导基于dmd的光学成像系统成像误差的校正的方法的问题，提出了一种基于dmd的光学成像系统成像误差的校正方法，所述方法具体为：
2、s1、对投影光路的离焦进行校正；
3、s2、对投影光路的像面倾斜进行校正；
4、s3、对系统光路产生的几何畸变进行校正；
5、s4、校正后残余误差评价。
6、进一步，所述步骤s1具体为：在dmd上加载特定编码，利用成像几何理论分析探测器上采集的图像，计算用于校正离焦的装调回调量并校正离焦。
7、进一步，所述步骤s2具体为：计算探测器整个像面的倾斜角度，按照成像几何理论，得出像面倾斜回调量并校正像面倾斜。
8、进一步，所述步骤s3具体为：将矩形角点编码板放置在成像镜头前，测量所述编码板在探测器上所成的四边形像，得到未校正的4个角点像素坐标，即左上角、右上角、左下角和右下角，按成像对应关系计算得出将该四边形像校正后得到的矩形像标准尺寸大小，并得到校正后的4个角点像素坐标，即左上角、右上角、左下角和右下角，对图像中的任意点进行校正，校正后的坐标为。
9、进一步，所述步骤s4具体为：将所述编码板放置在步骤s3时的位置上成像，通过计算像面相邻两点间连线与水平或者竖直平面的角度来评判倾斜误差和系统几何畸变。
10、进一步，所述特定编码使用五个像素方块，分别位于dmd像面的四个顶角和中心，分别设定为 a、 b、 c、 d和 o。
11、进一步，所述用于校正离焦的装调回调量通过：
12、；
13、获得，其中表示用于校正离焦的装调回调量， l表示投影物镜像方主点到探测器靶面的距离，表示理想目标半像高，表示像素 a的实际目标半像高，表示像素 b的实际目标半像高，表示像素 c的实际目标半像高，表示像素 d的实际目标半像高，表示像素 o的实际目标半像高。
14、进一步，所述探测器整个像面的倾斜角度通过：
15、；
16、获得，其中，表示探测器整个像面的倾斜角度，表示像面上部倾斜角度，表示像面下部倾斜角度，表示像面左侧倾斜角度，表示像面右侧倾斜角度。
17、进一步，所述像面倾斜回调量通过：
18、
19、获得，其中为探测器沿主光轴旋转的旋转中心和对应旋转调节点的距离，为像面倾斜的校正回调量。
20、进一步，所述对图像中的任意点进行校正，通过：
21、；
22、；
23、获得任意点校正后的坐标。
24、进一步，所述校正后残余误差评价具体为：
25、提取校正后的4个角点像素坐标，由每相邻两个点所成直线与对应水平线的夹角来评判像面倾斜误差和几何畸变误差；根据校正后的实际图像所占像元数与无误差状态下像面上编码板四个角点构成的矩形所占像元数的比值来评判尺寸畸变误差。
26、本专利技术所述方法的有益效果为：
27、（1）本专利技术所述利用成像几何理论，量化了装调失配误差与装调校正回调量的关系；可用于指导校正基于dmd的光学成像系统的像面离焦误差和像面倾斜误差，方法简单易行，便于实验和工程应用。
28、（2）本专利技术所述方法通过引入特定编码板在探测器上成像，利用坐标变换校正了基于dmd的光学成像系统的畸变，相比传统的畸变校正方法，本方法具有更高的便利性和准确性，并且能够在实际应用中提供较为准确的畸变校正效果。
29、（3）本专利技术所述方法还提出了对校正后图像的像面倾斜误差和系统几何畸变误差的评价方法，计算简单、效果直观且方便快捷。
30、本专利技术所述方法可以应用在光学系统装调
、像差校正
、成像质量评定
【技术保护点】
1.一种基于DMD的光学成像系统成像误差的校正方法，所述DMD的光学成像系统包括光源（1）、成像物镜（2）、DMD（3）、投影物镜（4）和探测器（5），其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于DMD的光学成像系统成像误差的校正方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：在DMD（3）上加载特定编码，利用成像几何理论分析探测器（5）上采集的图像，计算离焦量得出用于校正离焦的装调回调量并校正离焦。
3.根据权利要求1所述的基于DMD的光学成像系统成像误差的校正方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：计算探测器（5）整个像面的倾斜角度，按照成像几何理论，得出像面倾斜回调量并校正像面倾斜。
4.根据权利要求1所述的基于DMD的光学成像系统成像误差的校正方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：将矩形角点编码板放置在成像镜头前，测量所述编码板在探测器（5）上所成的四边形像，得到未校正的4个角点像素坐标，即左上角、右上角、左下角和右下角，按成像对应关系计算得出将该四边形像校正后得到的矩形像标准尺寸大小，并得到校正后的4个角点像素坐标，即左上角、
5.根据权利要求1所述的基于DMD的光学成像系统成像误差的校正方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：将所述编码板放置在步骤S3时的位置上成像，通过计算像面相邻两点间连线与水平或者竖直平面的角度来评判倾斜误差和系统几何畸变。
6.根据权利要求2所述的基于DMD的光学成像系统成像误差的校正方法，其特征在于，所述特定编码使用五个像素方块，分别位于DMD（3）像面的四个顶角和中心，分别设定为a、b、c、d和o。
7.根据权利要求2所述的基于DMD的光学成像系统成像误差的校正方法，其特征在于，所述用于校正离焦的装调回调量通过：
8.根据权利要求3所述的基于DMD的光学成像系统成像误差的校正方法，其特征在于，所述探测器（5）整个像面的倾斜角度通过：
9.根据权利要求4所述的基于DMD的光学成像系统成像误差的校正方法，其特征在于，所述对图像中的任意点进行校正，通过：
10.根据权利要求9所述的基于DMD的光学成像系统成像误差的校正方法，其特征在于，所述校正后残余误差评价具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于dmd的光学成像系统成像误差的校正方法，所述dmd的光学成像系统包括光源（1）、成像物镜（2）、dmd（3）、投影物镜（4）和探测器（5），其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于dmd的光学成像系统成像误差的校正方法，其特征在于，所述步骤s1具体为：在dmd（3）上加载特定编码，利用成像几何理论分析探测器（5）上采集的图像，计算离焦量得出用于校正离焦的装调回调量并校正离焦。
3.根据权利要求1所述的基于dmd的光学成像系统成像误差的校正方法，其特征在于，所述步骤s2具体为：计算探测器（5）整个像面的倾斜角度，按照成像几何理论，得出像面倾斜回调量并校正像面倾斜。
4.根据权利要求1所述的基于dmd的光学成像系统成像误差的校正方法，其特征在于，所述步骤s3具体为：将矩形角点编码板放置在成像镜头前，测量所述编码板在探测器（5）上所成的四边形像，得到未校正的4个角点像素坐标，即左上角、右上角、左下角和右下角，按成像对应关系计算得出将该四边形像校正后得到的矩形像标准尺寸大小，并得到校正后的4个角点像素坐标，即左上角、右上角、左下...
【专利技术属性】
技术研发人员：王超，王挺，吴幸锴，刘壮，李英超，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：
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