[发明专利]一种在双光束光阱中校对图像传感器轴线失准的方法

权利要求书

1.一种在双光束光阱中校对图像传感器轴线失准的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、在双光束光阱的阱域内，加入N个同样大小的微球，所述微球由于光学结合作用将沿双光束光阱的轴线方向排列成稳定的一维链式结构；

步骤二、以所记录图像中的横轴为X轴，纵轴为Y轴，左下顶点像素为原点O，建立直角坐标系XOY；通过图像解析方法，得到链中微球在观测时段内由于布朗运动所导致的位移波动为{x_i(t)，y_i(t)}，其中x_i(t)代表第i个微球在t时刻的横坐标，y_i(t)代表第i个微球在t时刻的纵坐标；分别对解算的位移离散数列{x_i，y_i}进行平均，确定出各微球的平衡位置{x_i0，y_i0}，采用表达式1)和表达式2)进行计算：

其中：n是解算位移的离散数列长度，n≥1000；x_i0代表第i个微球平衡位置的横坐标；y_i0代表第i个微球平衡位置的纵坐标；x_i代表第i个微球的横坐标；y_i代表第i个微球的纵坐标；

步骤三、借助所选取的两个微球平衡位置的坐标{x_p0，y_p0}和{x_q0，y_q0}，确定微球链的朝向，进而确定双光束光阱轴线的朝向以及双光束光阱轴线与所采集图像横向X轴的夹角，即图像传感器轴线的失准角θ，由此准确定量的得到所采集图像横向和纵向与双光束光阱轴向和径向的对应关系，从而实现对图像传感器轴线的定量校准；

图像传感器轴线的失准角θ采用表达式3)进行计算：

其中：atan是反正切三角函数，θ为图像传感器轴线的失准角，x_p0代表所选取的第一个微球平衡位置的横坐标，y_p0代表所选取的第一个微球平衡位置的纵坐标，x_q0代表所选取的第二个微球平衡位置的横坐标，y_q0代表所选取的第二个微球平衡位置的纵坐标。

2.根据权利要求1所述在双光束光阱中校对图像传感器轴线失准的方法，其特征在于：所述微球为二氧化硅微球或聚苯乙烯微球。

3.根据权利要求1所述在双光束光阱中校对图像传感器轴线失准的方法，其特征在于：所述微球数量N和直径D可根据稳定光学结合作用形成的条件来确定。

4.根据权利要求3所述在双光束光阱中校对图像传感器轴线失准的方法，其特征在于：所述微球数量N和直径D根据双光束光阱的捕获光波长、捕获光束腰间距、束腰半径以及流体介质折射率确定。

5.根据权利要求1-4任意一项所述在双光束光阱中校对图像传感器轴线失准的方法，其特征在于：所述微球的个数N为5-10个；微球直径D应满足表达式4)：

其中：D是微球直径，λ₀是捕获激光在真空中的波长，n_m是流体介质的折射率。

6.根据权利要求5所述在双光束光阱中校对图像传感器轴线失准的方法，其特征在于：所述步骤三中所选取的两个微球均为处于中间部位的微球。