[实用新型]一种非机械扫描的结构光显微三维成像系统

说明书

本实用新型公开了一种非机械扫描的结构光显微三维成像系统，包括光源、透射式空间光调制器、聚焦透镜、液体透镜、显微物镜、CCD；所述透射式空间光调制器用于接收光源发出的光并将接收的光调制成结构光；所述透射式空间光调制器发出的结构光依次经过聚焦透镜、液体透镜和显微物镜聚焦在样品的表面；所述样品所反射的结构光依次经过显微物镜、液体透镜和聚焦透镜成像在CCD上。本实用新型的成像装置使用液体透镜实现非机械式扫描的结构光显微成像，可以避免机械式扫描引入的机械抖动误差，而且由于液体透镜的光轴与系统光轴一致，可以避免机械式扫描由于扫描光轴与系统光轴不平行而引起的误差。

技术领域

本实用新型涉及材料检测领域，具体涉及一种非机械扫描的结构光显微三维成像系统。

背景技术

作为对物体表面微细结构成像的一种经典方法，共聚焦扫描显微使用针孔排除非焦面光线的干扰，可以获得很高的轴向分辨率。但由于只能单点成像，在缺陷检测过程中必须逐点扫描、依次成像，检测效率较低。轴向扫描的结构光显微技术使用结构光调制的方法代替小孔，可以在保持高轴向分辨率的基础上实现面阵测量，大大提高了共聚焦扫描显微的测量效率。

然而，目前的结构光显微技术在轴向的扫描方式多为机械扫描，一方面会引入机械抖动误差，另一方面，机械扫描方向与光轴方向必须严格平行，不平行带来的误差也会影响测量精度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种非机械扫描的结构光显微三维成像系统，解决现有结构光显微技术在轴向采用机械扫描导致机械抖动误差、机械扫描方向与光轴方向不平行导致的测量误差问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种非机械扫描的结构光显微三维成像系统，包括光源、透射式空间光调制器、聚焦透镜、液体透镜、显微物镜、CCD；

所述透射式空间光调制器用于接收光源发出的光并将接收的光调制成结构光；

所述透射式空间光调制器发出的结构光依次经过聚焦透镜、液体透镜和显微物镜聚焦在样品的表面；

所述样品所反射的结构光依次经过显微物镜、液体透镜和聚焦透镜成像在CCD上。

本实用新型所述结构光显微三维成像装置中包括液体透镜，使用液体透镜控制显微物镜焦面沿光轴方向扫描，可实现非机械扫描的结构光显微三维成像，CCD是电荷耦合器件(charge coupled device)的简称。

本实用新型的成像装置使用液体透镜实现非机械式扫描的结构光显微成像，可以避免机械式扫描引入的机械抖动误差，而且由于液体透镜的光轴与系统光轴一致，可以避免机械式扫描由于扫描光轴与系统光轴不平行而引起的误差。

进一步地，还包括偏振分光镜和1/4波片；

所述偏振分光镜和1/4波片的设置能够防止环境噪声的干扰，提高装置测量的稳定性。

所述透射式空间光调制器发出的结构光依次经过偏振分光镜、1/4波片、聚焦透镜、液体透镜和显微物镜聚焦在样品的表面；

所述样品所反射的结构光依次经过显微物镜、液体透镜、聚焦透镜、1/4波片和偏振分光镜成像在CCD上。

进一步地，所述光源为LED光源。

LED光源能够防止激光带来的散斑噪声干扰，进一步提高了装置测量的稳定性。

进一步地，透射式空间光调制器的显示面和显微物镜焦面与CCD的成像面均共轭。

进一步地，透射式空间光调制器发出的结构光包括正弦条纹、二维正弦条纹和同心圆条纹。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：