數(shù)據(jù)傳輸端口連接到計(jì)算機(jī)，同時(shí)連接所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)端口和控制端口到直流驅(qū)動(dòng)電源和電機(jī)控制器，并將電機(jī)控制器與所述計(jì)算機(jī)相連，設(shè)置所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)程序，以控制位移平臺(tái)60的移動(dòng)，從而控制所述待測物體40的移動(dòng)，同時(shí)設(shè)置所述智能像素芯片16的信號(hào)處理程序；以及
[0082]步驟S400、利用所述顯微鏡的聚焦調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)所述待測物體40成像的焦距(此時(shí)，顯微鏡的背景光源可以由三維表面成像模塊10中的低相干光源即白光光源2取代)，使得三維表面成像模塊10可以清晰成像，將所述待測物體40需要三維成像的區(qū)域移動(dòng)到目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域大小和位置由顯微鏡放大倍率和光源所聚焦到待測物體40平面的位置決定，選好成像區(qū)域后就可以操控位移平臺(tái)60延光軸方向掃描，對(duì)所述待測物體40沿光軸方向掃描，并控制三維表面成像模塊10的智能像素芯片16接收并處理信號(hào)，三維表面成像模塊10接收的信號(hào)由智能像素芯片16直接做背景信號(hào)補(bǔ)償、鎖相放大以及高度信息計(jì)算等操作，然后經(jīng)數(shù)據(jù)線傳輸?shù)接?jì)算機(jī)輸出成像。借此，本發(fā)明通過一次掃描探測得到所述待測物體40整個(gè)視場內(nèi)每個(gè)像素點(diǎn)的高度坐標(biāo)信號(hào)，并經(jīng)計(jì)算處理后直接生成待測物體40的三維圖像并傳輸?shù)剿鲇?jì)算機(jī)快速輸出三維表面成像。
[0083]本發(fā)明在光學(xué)顯微鏡的圖像接收端或光路中安裝高速三維表面成像模塊，三維表面成像模塊中的低相干光源會(huì)向待測物體和參考平面發(fā)射兩束寬譜可見光，待測物體的反射光與參考光在經(jīng)過分光鏡時(shí)發(fā)生干涉現(xiàn)象，利用位移平臺(tái)來移動(dòng)參考平面，使得反射光的光程改變，這樣一來待測物體的反射光與參考光的相干關(guān)系就能反映出待測物體的高度信息。三維表面成像模塊中的傳感器陣列接收的信號(hào)由智能像素芯片作數(shù)據(jù)處理，然后傳輸給計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)快速三維表面成像。干涉光路可以為邁克爾遜式干涉光路，也可以是Mirau干涉光路等其他任何雙光束干涉光路，本實(shí)施例以邁克爾遜式干涉為例說明。該智能像素芯片可以并行處理陣列式CMOS傳感器上每一個(gè)陣列單元接收的探測信號(hào)，每一個(gè)芯片單元都對(duì)應(yīng)一個(gè)CMOS傳感器陣列單元，如圖1所示，處理內(nèi)容包括信號(hào)的干涉關(guān)系解碼、鎖相、放大、信號(hào)計(jì)算和輸出。本發(fā)明在普通光學(xué)顯微鏡上安裝模塊化的高速三維表面成像模塊即可使得光學(xué)顯微鏡實(shí)現(xiàn)超快表面三維成像。
[0084]當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光學(xué)三維成像裝置，其特征在于，包括: 光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)，用于生成待測物體的顯微光路并獲得所述待測物體的平面坐標(biāo)信號(hào); 三維表面成像模塊，與所述光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)連接，用于生成干涉光路并通過一次掃描探測得到所述待測物體整個(gè)視場內(nèi)每個(gè)像素點(diǎn)的高度坐標(biāo)信號(hào)，并將所述平面坐標(biāo)信號(hào)和所述高度坐標(biāo)信號(hào)經(jīng)計(jì)算處理后直接生成并輸出待測物體的三維圖像，以實(shí)現(xiàn)快速三維表面成像；以及 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，與所述待測物體或所述三維表面成像模塊連接，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所述待測物體沿光軸方向的掃描。2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)三維成像裝置，其特征在于，所述光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)為光學(xué)顯微鏡、光學(xué)放大鏡或者物鏡。3.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)三維成像裝置，其特征在于，所述三維表面成像模塊包括: 白光光源，用于提供三維表面成像的光源； 干涉光路，用于生成干涉光路并通過一次掃描探測得到所述待測物體整個(gè)視場內(nèi)每個(gè)像素點(diǎn)的高度坐標(biāo)信號(hào)； 陣列式CMOS傳感器，用于接收所述干涉光路的信號(hào)并輸出平面坐標(biāo)信號(hào)和所述高度坐標(biāo)信號(hào)；以及 智能像素芯片，用于對(duì)所述平面坐標(biāo)信號(hào)和所述高度坐標(biāo)信號(hào)進(jìn)行背景信號(hào)補(bǔ)償、鎖相放大及高度坐標(biāo)計(jì)算后，生成所述三維圖像并輸出。4.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)三維成像裝置，其特征在于，所述干涉光路包括: 發(fā)射光路，包括第一準(zhǔn)直棱鏡和分光鏡，所述第一準(zhǔn)直棱鏡設(shè)置在所述白光光源及所述分光鏡之間，所述分光鏡將經(jīng)上述第一準(zhǔn)直棱鏡的光路分為垂直向下的第一光路和水平向左的第二光路，所述第一光路用于探測所述待測物體，所述第二光路用于形成干涉光以獲得所述高度坐標(biāo)信號(hào)； 參考光路，包括參考反射鏡、第二準(zhǔn)直或聚焦棱鏡和45度反射鏡，所述第二準(zhǔn)直或聚焦棱鏡設(shè)置于所述45度反射鏡與所述參考反射鏡之間，所述45度反射鏡相對(duì)于所述分光鏡設(shè)置，所述第二光路的光經(jīng)所述45度反射鏡、第二準(zhǔn)直或聚焦棱鏡及所述參考反射鏡反射后進(jìn)入所述分光鏡；以及 探測光路，包括第三準(zhǔn)直或聚焦棱鏡，設(shè)置于所述分光鏡和所述陣列式CMOS傳感器之間，用于將所述參考光路和所述第一光路的信號(hào)輸送至所述陣列式CMOS傳感器。5.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)三維成像裝置，其特征在于，所述參考光路還包括中心強(qiáng)度過濾器，設(shè)置在所述45度反射鏡與所述分光鏡之間。6.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)三維成像裝置，其特征在于，所述參考光路還包括補(bǔ)償板，設(shè)置在所述45度反射鏡與所述第二準(zhǔn)直或聚焦棱鏡之間。7.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)三維成像裝置，其特征在于，所述探測光路還包括用于輔助準(zhǔn)直及信號(hào)優(yōu)化的光學(xué)小孔，設(shè)置在所述分光鏡和所述第三準(zhǔn)直或聚焦棱鏡之間。8.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)三維成像裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與所述參考反射鏡連接，以驅(qū)動(dòng)所述參考反射鏡沿光軸移動(dòng)，或所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與所述待測物體的位移平臺(tái)連接，以驅(qū)動(dòng)所述待測物體沿光軸移動(dòng)。9.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)三維成像裝置，其特征在于，所述光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)為光學(xué)顯微鏡，包括成像光路和觀測光路，所述成像光路包括成像分光鏡和物鏡，所述觀測光路包括目鏡，所述成像分光鏡正對(duì)所述第一光路設(shè)置，所述物鏡設(shè)置在所述成像分光鏡的正下方。10.一種光學(xué)三維成像方法，其特征在于，包括如下步驟: S100、預(yù)備成像，在顯微鏡中用于成像的CCD相機(jī)或者目鏡的接口處連接遮光筒，所述遮光筒的另一端與三維表面成像模塊連接； S200、安裝用于驅(qū)動(dòng)所述三維表面成像模塊或所述待測物體移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，調(diào)整并固定所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行角度以保證所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的移動(dòng)方向與待測物體的待測平面垂直； S300、將所述三維表面成像模塊的圖像處理模塊的數(shù)據(jù)傳輸端口連接到計(jì)算機(jī)，同時(shí)連接所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)端口和控制端口到直流驅(qū)動(dòng)電源和電機(jī)控制器，并將電機(jī)控制器與所述計(jì)算機(jī)相連，設(shè)置所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)程序，以控制所述待測物體的移動(dòng)，同時(shí)設(shè)置所述圖像處理模塊的信號(hào)處理程序；以及 S400、利用所述顯微鏡的聚焦調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)所述待測物體成像的焦距，使得三維表面成像模塊可以清晰成像，將所述待測物體需要三維成像的區(qū)域移動(dòng)到目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，對(duì)所述待測物體沿光軸方向掃描，通過一次掃描探測得到所述待測物體整個(gè)視場內(nèi)每個(gè)像素點(diǎn)的高度坐標(biāo)信號(hào)，并經(jīng)計(jì)算處理后直接生成待測物體的三維圖像并傳輸?shù)剿鲇?jì)算機(jī)快速輸出三維表面成像。
【專利摘要】一種光學(xué)三維成像裝置及其成像方法，該光學(xué)三維成像裝置包括：光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)，用于生成待測物體的顯微光路并獲得所述待測物體的平面坐標(biāo)信號(hào)；三維表面成像模塊，與所述光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)連接，用于生成干涉光路并通過一次掃描探測得到所述待測物體整個(gè)視場內(nèi)每個(gè)像素點(diǎn)的高度坐標(biāo)信號(hào)，并將所述平面坐標(biāo)信號(hào)和所述高度坐標(biāo)信號(hào)經(jīng)計(jì)算處理后直接生成并輸出待測物體的三維圖像，以實(shí)現(xiàn)快速三維表面成像；以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，與所述待測物體或所述三維表面成像模塊連接，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所述待測物體沿光軸方向的掃描。本發(fā)明還公開了一種光學(xué)三維成像方法。
【IPC分類】G01B11/24
【公開號(hào)】CN105423947
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510918175
【發(fā)明人】周向前, 瞿鑫
【申請(qǐng)人】常州雷歐儀器有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年12月10日