弁言

任何成像系统的分辨率最终都市受到像素巨细的限制。战胜分辨率限制的常用要领是像素移动，有时也称为超分辨率。某些型号的相机接纳像素移动要领，在一连拍摄的图像之间，图像传感器每ci移动一个像素。由于组合图像中的每个像素都带有须要的色彩和亮度信息，因此通过组合图像，可以天生具有亚像素分辨率的单一图像。

Optotune 的光束偏移器不是物理移动传感器，而是偏移照射到传感器上的光线。这是通过准确地倾斜玻璃窗来实现的，横向平移了进入的光束，从而降低了噪点，实现了逾越像素极限的超分辨率成像。移光器 BSW-20 具有 20 x 20 平方毫米的大光圈，适用于种种成像和投影应用。它不仅可用于去毛刺、阻止彩色相机的插值和显示检测，还可用于光纤耦合、3D 打印和计量等非成像应用。此外，BSW-20 还可在没有更小像素或更大传感器或传感器过于昂贵的应用中施展优势。

主要特点

• 快速转换时间（~1 毫秒）

• 可靠性高，适合一连运行

• 角位置精度高（通常为 ±5）

• 无轴承设计 - 不发生颗粒、无磨损、无摩擦

• 支持高达 4.8 μm 的光束偏移

事情原理

BSW-20 通过横向移动入射光束来事情。移动是通过倾斜平面玻璃窗来实现的，光束从玻璃窗中穿过。倾斜角θ与光束位移?y之间的关系如图 1 所示。这里，t体现玻璃窗的厚度 ，n体现折射率。

1：BSW-20光束偏移器事情原理。将玻璃窗倾斜角θ会导致横向光束偏移Δy对于小角度， Δy的表达式可以简化。

光束偏移是提高分辨率的一种手段

BSW-20 可以沿两个轴向倾斜玻璃窗，以到达四个差异的位置，即所谓的 4 位置 (4P) 光束偏移。其原理如图 2 所示。因此，每个像素可投射到四个位置，从而将分辨率提高四倍（每个横向偏向的分辨率最多可提高两倍）。请注重，纵然举行了光束移动，分辨率最终也会受到衍射极限的限制。驱动模式可以是恣意形状，不限于正方形，也可以是位置较少或较多的模式。

图 2：4 位 (4P) 光束偏移。每个像素划分投射到 A、B、C 和 D 四个位置，使原shi分辨率提高了四倍。最右边的图片显示了反射激光束的效果，正方形的四个角划分对应 BSW-20 的四个位置。

在彩色成像中，通常使用拜耳滤色片阵列来建设图像。在这种阵列中，每个像素都经由过滤，只能纪录三种颜色中的一种。全彩色图像是在去分色或去马赛克后获得的，在去分色或去马赛克的历程中，每个像素都要插值一组红、绿、蓝三色的值。最简朴的要领是平均每个像素的近邻值。这种要领在色彩渐变平滑或色彩恒定的区域效果很好，但在图像边缘、小规模细节和色彩转变突然的区域会发生伪影。

光束偏移是战胜这一问题和阻止彩色图像泛起伪影的直接要领。图 3 展示了怎样通过 BSW-20 举行三ci光束偏移，使每个像素最终携带完整的色彩信息。这样，通过处置赏罚来自四个一连图像的信息，就可以重修数字图像，而不会发生与插值有关的伪影。

图 3：彩色成像。在没有光束偏移的qing况下（上图），最终图像依赖于每个颜色通道的插值。使用光束偏移（下图）时，每个像素都包罗完整的色彩数据，最终图像的获得无需依赖插值。

应用实例： 超分辨率成像

设置

为了可视化 BSW-20 带来的分辨率提升，可使用图 4 所示的设置。BSW-20 由 Optotune 的ICC-4C-2000 控制器控制；可索取包罗 BSW-20、ICC-4C-2000、适配器板和须要电缆的开发套件。

为了防止杂散光影响丈量，不朽qing缘mg使用定制的 3D 打印支架将 BSW-20 牢靠在相机和物镜之间。有关gai解决方案的详细 CAD 图纸（见图 5 和图 6），可应要求提供。物镜为 35 mm焦距镜头（Kowa LM35HC-OPT，C型安装，31.5 x 61.5 mm，建议像素尺寸 5.0 μm）。使用背照式 1951 年 USAF分辨率测试目的来说明分辨率的转变。

图 4：安装组件，BSW-20 位于相机和物镜之间。一个USAF目的用于显示分辨率的转变。

图 5 显示了使用定制支架将相机、BSW-20 和物镜组装在一起的历程。图 6 展示了三个 3D 打印部件。设计文件可应要求提供。

图 5：带有摄像头、BSW-20 和物镜的组件 CAD 模子。

图 6：用于将相机、BSW-20 和物镜安装在一起的定制部件。详细设计文件可应要求提供。

在成像应用中使用 BSW-20 时，一个主要的设计思量因素是，光束偏移器的加入会zeng加最靠近传感器的镜头的有用后焦距。zeng加的缘故原由是 BSW-20 对以一定角度射入的光线施加了光束偏移。图 7 显示，位于透镜后焦距f处的传感器需要向后移动Δf的距离，以顺应 BSW-20 和相关的离轴光线光束偏移。对于带有 2 mm厚 B270（皇冠玻璃）窗口的 BSW-20，后焦距的zeng加相当于 0.7 mm。

图 7：在光束路径中插入蚲ai鞔翱诤，后焦距zeng加。后焦距的zeng加系数取决于玻璃的厚度t和折射率n.

效果

使用单色照相机对USAF 目的成像时，划分开启和不开启 BSW-20，效果如图 8 所示。在这里，当使用光束偏移器时，横向分辨率提高了 41%，从 198 lp/mm（USAF 第 4 组，元素 4）提高到 280 lp/mm（USAF 第 5 组，元素 1），远远凌驾了所使用相机的奈奎斯特极限 208 lp/mm。

图 8：（左）USAF目的在关闭 BSW-20 的单色相机上成像。(右图）开启 BSW-20 后USAF目的成像。横向分辨率提高了 41%。

另一个例子是使用彩色摄像机的红色通道。效果如图 9 所示。在这里，横向分辨率提高了 100%，从 65lp/mm（USAF 第 3 组第 4 单元）提高到 130 lp/mm（USAF 第 4 组第 4 单元）--靠近所使用摄像机的奈奎斯特极限 145 lp/mm。这样就可以实现所有三个彩色通道的全分辨率。

图 9：（左）在关闭 BSW-20 的qing况下，用彩色相机的红色通道拍摄的USAF目的。(右图）开启 BSW-20 后拍摄的USAF目的。横向分辨率提高了 100%。

应用示例： 显示屏检测

上一节先容的丈量要领可用于高分辨聅hi觳。在此，不朽qing缘mg将gai要领用于检测手机显示屏，见图10。BSW-20 提供的更高分辨率可以更准确地识别缺失像素等缺陷。

图 10：（左）BSW-20 关闭时的电话显示图像。(右图）开启 BSW-20 后的手机显示屏图像。可以很容易地识别出缺失的像素（白色虚线圆圈标识）。

更多信息和支持

Optotune 的 XPR 是扩展像素分辨率 2 位和 4 位执行器。通过准确地倾斜玻璃窗，穿过它的光线会横向移动。尺度产物可提供从9mm到33mm的通光孔径4位执行器的主要特点：角度位置精度高，通常为 +/-5% 至 8%、快速转换时间通常为 1.2 至 1.35ms、低噪音，在 20cm 处通常为 22 至 30dBA、在 50 和 60Hz 下完全预校准，温度高达 75°C。Optotune的产物由电流控制。现成的控制器可为特定产物提供须要的电流，并提供软件控制选项，例如温度赔偿和响应时间优化。控制器规模从紧凑型便携式装备、研发开发套件、嵌入式选项到24/7工业操作解决方案。虽然Optotune设计和制造自己的控制器，为特定行业提供控制解决方案。不朽qing缘mg很愿意就怎样将 BSW-20 集成到您的设计中为您提供建议。武汉不朽qing缘mg光电手艺有限公司现在是Optotune在中国的授权署理商，为追求知足所有光束偏移器需求的客户提供了便捷途径，若是您对光束偏移器有任何需求，请随时通过手机18162698939或者电邮lql@SintecLaser.com与不朽qing缘mg的产物司理罗司理联系。