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结构光照明显微成像的放大率不变表面轮廓测量技术

DOI:10.1016/j.optcom.2018.10.052 期刊:Optics Communications 出版年份:2018 更新时间:2025-09-23 15:21:01
摘要: 本文提出了一种结构光照明(SI)表面轮廓测量方法,该方法具有快速成像且图像放大率与深度无关的特点。通过采用电调谐透镜(ETL),可在不移动物体的情况下实现物平面的快速扫描。利用4f中继系统和将ETL置于共轭平面的设计,将物镜焦距变化通常导致的放大率比变化降至最低。采用偏振光学元件规避了ETL未镀膜膜面产生的高反射问题。研究还提出通过改变传统SI成像系统的扫描顺序——先进行深度扫描再进行图案位移,从而充分发挥ETL的快速响应特性。实验表明扫描速度可提升至25倍。论文全面分析了基于ETL的SI轮廓测量原理及相关问题,并通过实验验证了该构想。实验中在保持放大率变化低于0.03的同时实现了35毫米的扫描深度变化,通过对锥形三维物体和人脸石膏像的SI成像展示了其三维轮廓测量能力。该SI成像方法可充分应用于口腔内扫描仪或生物医学成像等需要快速扫描的领域。
作者: Ju Wan Kim,Jae Sung Ahn,Joo Beom Eom,Byeong Ha Lee
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研究概述 实验方案 设备清单

提出一种结构光(SI)表面轮廓测量方法,该方法具有快速成像和深度无关的图像放大率特性,通过电调谐透镜(ETL)实现物平面的快速无运动扫描。

所提出的采用电可调透镜的SI成像技术,能快速获取三维物体的放大率恒定表面轮廓图像。该技术在放大率变化低于0.03的情况下实现了35毫米的扫描深度变化,并展现出三维轮廓测量能力。该方法适用于口腔内扫描仪或生物医学成像等需要快速扫描的应用场景。

系统性能可能受到ETL或中继透镜未对准的影响,且ETL的未镀膜膜面会产生高反射,该问题虽有所缓解但未完全消除。

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