頻閃成像原理

為了利用機器微視覺(jué)技術(shù)對高速運動(dòng)的MEMS器件的運動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行描述，可引入頻閃成像技術(shù)。頻閃成像技術(shù)來(lái)自頻閃效應原理。所謂頻閃效應，就是物體在人的視野中消失后能留一定時(shí)間的視覺(jué)印象，即視后效。視后效的持續時(shí)間，在物體一般光度條件下約在1/5～1/20s的范圍內。如果來(lái)自被觀(guān)察物體的視覺(jué)刺激信號是一個(gè)跟一個(gè)的信號，每?jì)纱伍g隔都少于1/20s，則視覺(jué)來(lái)不及消失，從而給人以連貫的假象。此時(shí)，如果用一閃一閃的光來(lái)照明周期運動(dòng)的MEMS器件，則在MEMS器件的運動(dòng)頻率與閃光頻率相等時(shí)，就相當于閃光燈“凍結”在某個(gè)位置上，這樣，通過(guò)多次曝光即可得到MEMS器件在此相位的清晰圖像。

圖1所示為頻閃成像原理。假設要采集高速運動(dòng)的MEMS器件零相位時(shí)的清晰圖像，首先可用函數發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生照明所需的窄脈沖信號，此信號的周期與MEMS器件的驅動(dòng)信號相同且在零相位保持同步。即每個(gè)周期內高電平的位置應與MEMS驅動(dòng)信號的零相位位置一致。只有這樣才能捕捉到MEMS器件零相位時(shí)的運動(dòng)圖像。為了使照明的效果進(jìn)一步優(yōu)化，照明信號高電平的時(shí)間應為100ns～1000ns。這樣，利用這一照明信號并通過(guò)頻閃驅動(dòng)電路來(lái)驅動(dòng)高亮度LED以便使其發(fā)出足夠強度的光照，就可以使CCD在零相位多次曝光，從而最終得到所需的固定圖像。

　　從頻閃成像原理可以看出，為了能夠采集到高速運動(dòng)的MEMS器件在不同運動(dòng)相位、不同驅動(dòng)頻率下的清晰圖像，需要設計一個(gè)頻閃照明電路。因為成像的好壞直接影響到后續MEMS器件運動(dòng)特性的提取與分析，所以它對LED有很高的要求。首先要有足夠的強度，且對其穩定性、可控性也有較高的要求。