專利名稱：一種基于數(shù)字微鏡器件光強度精確可調(diào)的激光光源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光斑光源技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于數(shù)字微鏡器件光強度精確可調(diào)的激光光源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自身能夠發(fā)光的物體叫光源。光源可以分為自然(天然)光源和人造光源。自然光源如恒星、螢火蟲光。人造光源是隨著人類文明、科學技術(shù)的發(fā)展而逐漸制造出來的光源，如蠟燭，日光燈等。光斑光源為人造光源的再生光源，它將發(fā)光器件發(fā)出的原始光線重做處理，以滿足各種領(lǐng)域?qū)Σ煌庠吹男枨蟆＿@種光源可以在對光源要求極高的正立光學顯微 鏡當中被采用。聚光照明系統(tǒng)對顯微鏡的成像性能有較大影響，它需要提供亮度一致且均勻的物面照明。如今在正立式光學顯微鏡中，使用最多的是LED光源，這種LED光源由很多發(fā)光二極管按照一定的排列方式組合而成，共同提供顯微鏡照明。但是由于每一個發(fā)光二極管在原材料和生產(chǎn)制作的時候有偏差，導致壽命和發(fā)光的強度不一樣，穩(wěn)定性不一樣，所以在顯微鏡下有一個發(fā)光二極管不穩(wěn)定，就有可能造成黑點和明暗偏差。另外，由于發(fā)光二極管的數(shù)量總是有限的，所以光源亮度可調(diào)的靈敏度較低，并且每調(diào)一個亮度都是對發(fā)光二極管的一致性的一次考驗，無法做到亮度的精確可調(diào)，不適用對光強高度敏感的觀察物。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種基于數(shù)字微鏡器件光強度精確可調(diào)的激光光源系統(tǒng)，該系統(tǒng)光強度可精確調(diào)控，填補了市場精度可調(diào)光源的空缺。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的—種基于數(shù)字微鏡器件光強度精確可調(diào)的激光光源系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一激光光源，用于產(chǎn)生原始光源；一勻光光棒，與激光光源連接；一入射光路，與勻光光棒連接，用于把點光源變成均勻面光源，并入射到數(shù)字微鏡器件上；一數(shù)字微鏡器件，與入射光路連接，利用數(shù)字微鏡器件的開關(guān)特性，控制光通量而實現(xiàn)對輸出光的精確控制；一系統(tǒng)控制電路，與激光光源及數(shù)字微鏡器件連接，調(diào)節(jié)原始光源的亮度，并對數(shù)字微鏡器件進行控制，使激光光源有一個恒定的輸出；一光電轉(zhuǎn)換器，與系統(tǒng)控制電路連接，用于實現(xiàn)模擬信號向數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換及光信號向模擬電信號的轉(zhuǎn)換；一出射光路，與光電轉(zhuǎn)換器連接，實現(xiàn)面光源到點光源的轉(zhuǎn)換，并且輸出；又一勻光光棒，與出射光路連接，輸出均勻光斑光源；一 PC機，與系統(tǒng)控制電路通過USB連接，用于輸入指令。所述系統(tǒng)控制電路包括微處理器、FPGA器件、復位電路(DAD2000)及報警電路，MCU微處理器通過數(shù)據(jù)總線與FPGA連接，報警電路與微處理器連接，DAD2000提供復位信號。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是I、本實用新型產(chǎn)生得到的激光強度的調(diào)節(jié)靈敏度高，得到的激光光源的調(diào)節(jié)精度可達兩百萬分之一。2、通過對輸出光源的精確閉環(huán)控制以及系統(tǒng)完備的報警方案，使得該系統(tǒng)產(chǎn)生的激光光源強度精度高，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
圖I為本實用新型結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實用新型控制部分示意圖圖3為本實用新型數(shù)字微鏡器件工作過程示意圖圖4為3X3數(shù)字微鏡器件陣列調(diào)節(jié)光亮強度過程示意圖圖5為本實用新型勻光光棒將點光源轉(zhuǎn)面光源不意圖圖6為本實用新型的工作流程圖。
具體實施方式
參閱圖1，本實用新型由激光光源I、均光光棒2、入射光路3、數(shù)字微鏡器件4、系統(tǒng)控制電路6、光電轉(zhuǎn)換器7、出射光路8及PC機9組成，本實用新型原始激光點光源利用LED激光器件產(chǎn)生，經(jīng)過勻光光棒2的勻光作用實現(xiàn)點光源到矩形均勻面光源的轉(zhuǎn)換。該矩形均勻面光源經(jīng)過入射光路內(nèi)部光學處理和光路調(diào)整后，入射到數(shù)字微鏡器件4上，利用數(shù)字微鏡陣列的反光特性，再生得到非均勻的面光光源。經(jīng)過數(shù)字微鏡器件4的該再生光源通過一個出射光路8，最后通過勻光光棒5得到均勻光斑光源輸出。參閱圖2，本實用新型的控制部分包括MCU (STM32V107)、FPGA (EP3C120F780C7)、復位電路(DAD2000)、報警電路、光電轉(zhuǎn)換器以及PC機。MCU通過USB接口接收來自PC端的命令信號，該命令信號被譯碼后分別送給系統(tǒng)的各部件，包括激光源和FPGA，并把各部件的相應狀態(tài)返回到PC機。命令信號的一部分用作MCU控制激光光源的輸出強度大??；另一部分通過MCU與FPGA之間的數(shù)據(jù)總線將該命令信號傳送到FPGA，用于控制FPGA產(chǎn)生的驅(qū)動數(shù)字微鏡器件的LVDS信號，從而實現(xiàn)對數(shù)字微鏡器件(DMD )的控制。數(shù)字微鏡器件(DMD )的電源和復位信號由DAD2000器件提供。通過光電轉(zhuǎn)換器實時檢測輸出光強度的大小，將光強度值反饋給系統(tǒng)控制電路的(MCU)，MCU會根據(jù)該值對輸出的光強度做相應的調(diào)整，形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，確保輸出光強度精確控制。報警電路用于檢測系統(tǒng)的工作狀態(tài)，如出現(xiàn)異常即報警。參閱圖3，圖3為數(shù)字微鏡器件的微鏡反射光過程。圖中A表示數(shù)字微鏡器件上的微鏡，數(shù)字微鏡器件的每一片微鏡都可以被控制向兩個不同的方向翻轉(zhuǎn)，分別為“開”、“關(guān)”狀態(tài)。通過精確控制入射到數(shù)字微鏡器件上的光的入射方向，實現(xiàn)對微鏡反射光方向的精確控制。當微鏡器件處于“關(guān)”狀態(tài)時，大部分入射光線被反射到一個光吸收面，少許光線作為光電轉(zhuǎn)換器的入射光源，作為光強度米樣樣本，即此時沒有光線被反射出去；當微鏡器件處于“開”狀態(tài)時，入射光被反射出去，供給輸出光路處理。[0028]參閱圖4，圖4為3X3數(shù)字微鏡陣列調(diào)節(jié)光亮強度過程示意。當9片微鏡全部處于“開”的狀態(tài)，所有的入射光都被反射到輸出光路；當9片微鏡中的任意3片微鏡處于“關(guān)”的狀態(tài)，只有6/9的光被反射出去，即只有6/9的光通量；當9片微鏡中的任意8片微鏡處于“關(guān)”的狀態(tài)，只有1/9的光被反射出去，即只有1/9的光通量。本實用新型就是通過數(shù)字微鏡器件的這種特性實現(xiàn)光強度的精確調(diào)節(jié)。參閱圖5,圖5為勻光光棒將點光源轉(zhuǎn)面光源不意,點光源通過勻光光棒輸出均勻強度的面光源。參閱圖6，系統(tǒng)上電后，整個系統(tǒng)加電，MCU器件STM32V107首先執(zhí)行初始化程序，包括入射激光光源強度值設(shè)置、輸出光源強度值初始化設(shè)置、USB接口參數(shù)設(shè)置；板上報警電路參數(shù)設(shè)置；接著進行系統(tǒng)各部件自檢，光路系統(tǒng)檢測(入射光角度等檢測)、FPGA電路自檢、USB接口功能自檢、輸出激光強度檢查(應為O)、報警器開機提示音，如果發(fā)現(xiàn)某一個部件或多個部件異常，則等待人工干預(檢查各部件連接)并再次執(zhí)行自檢程序，異常狀態(tài)仍沒有解除則通過USB控制中心報警；如果異常狀態(tài)消失則進行工作參數(shù)裝載，包括啟動過程參數(shù)、輸出激光光源強度參數(shù)、工作時間參數(shù)等；此時FPGA按照所需實現(xiàn)的輸出光源強 度驅(qū)動數(shù)字微鏡器件工作，接著，光電轉(zhuǎn)換器采樣檢測輸出光源強度，這個強度值被MCU讀取，與設(shè)定值相比較，并調(diào)整入射激光光源的強度，直到采樣得到的強度值達到設(shè)定值，如果經(jīng)過多次(5次)調(diào)整，仍然達不到速度設(shè)定值，關(guān)閉入射激光光源，并在板上聲音報警和通過USB向PC端發(fā)送報警信號。如果輸出光強度值達到了設(shè)定值，則系統(tǒng)穩(wěn)定工作，進入等待PC端重新載入設(shè)置參數(shù)狀態(tài)。在系統(tǒng)穩(wěn)定工作期間，系統(tǒng)工作在以下幾個過程a)、PC端設(shè)定參數(shù)值；b)、FPGA調(diào)整數(shù)字微鏡器件工作狀態(tài)；c)、光電轉(zhuǎn)換器檢測輸出光源強度；d)、MCU比較檢測光強值與設(shè)定值；e)、MCU調(diào)整入射激光光源強度。
權(quán)利要求1.一種基于數(shù)字微鏡器件光強度精確可調(diào)的激光光源系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括 一激光光源(1)，用于產(chǎn)生原始光源； 一勻光光棒(2)，與激光光源(I)連接； 一入射光路(3)，與勻光光棒(2)連接，用于把點光源變成均勻面光源，并入射到數(shù)字微鏡器件上； 一數(shù)字微鏡器件(4)，與入射光路(3)連接，利用數(shù)字微鏡器件的開關(guān)特性，控制光通量而實現(xiàn)對輸出光的精確控制； 一系統(tǒng)控制電路(6)，與激光光源(I)及數(shù)字微鏡器件(4)連接，調(diào)節(jié)原始光源的亮度，并對數(shù)字微鏡器件(4)進行控制，使激光光源有一個恒定的輸出； 一光電轉(zhuǎn)換器(7)，與系統(tǒng)控制電路(6)連接，用于實現(xiàn)模擬信號向數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換及光信號向模擬電信號的轉(zhuǎn)換； 一出射光路(8)，與光電轉(zhuǎn)換器(7)連接，實現(xiàn)面光源到點光源的轉(zhuǎn)換，并且輸出； 又一勻光光棒(5),與出射光路(8)連接,輸出均勻光斑光源； 一 PC機(9 )，與系統(tǒng)控制電路(6 )通過USB連接，用于輸入指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)控制電路(6)包括微處理器、FPGA器件、復位電路及報警電路，微處理器通過數(shù)據(jù)總線與FPGA器件連接，報警電路與微處理器連接，復位電路提供復位信號。
專利摘要本實用新型公開了一種基于數(shù)字微鏡器件光強度精確可調(diào)的激光光源系統(tǒng)，是一個集光電為一體的系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用激光光源生成器件發(fā)出的點光源，經(jīng)過光隧道的勻光作用，得到一均勻的面光源，該面光源經(jīng)過入射光路均勻的入射到數(shù)字微鏡器件上，通過微鏡開關(guān)作用控制輸出光通量，并且通過PC機發(fā)送指令，調(diào)節(jié)光斑光源的強度大小，實現(xiàn)高精度可調(diào)。
文檔編號H01S5/06GK202712684SQ20122030600
公開日2013年1月30日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者劉一清, 李中楠, 王淑仙 申請人:華東師范大學