[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

摘要

本发明公开一种在双光束光阱中校对图像传感器轴线失准的方法，在利用图像传感器测量光阱中微粒位移时，若图像传感器的轴线与双光束轴向存在失准，会使微粒在图像横向和纵向上的观测位移出现相互耦合，并给位移的精密观测和光阱刚度的被动式标定带来极为不利的影响；在双光束光阱中，由于光学结合作用，给定直径和数量的微球将沿双光束轴向排列成稳定的一维链式结构；通过观测链结构中微球的位移，可以解算出图像传感器横向与双光束轴向之间存在的失准角度，从而矫正微粒在图像中的观测位移，进一步提高位移精密观测和光阱刚度被动式标定的精度。本发明具有易操作实现、观测便利和干扰因素少等优点，具有良好的应用前景。

主权项

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。