光机二维扫描技术
二维成像原理
二维成像原理一、引言在现代视觉科学中,二维成像技术是经常被使用的一种技术。
二维成像技术利用光的物理特性和电信号处理技术,能够让人类观察到复杂的物体内部结构、不同物体之间的区别等一系列信息。
本文将对二维成像的原理进行详细阐述。
二、光学和探测原理首先,光学和探测原理是二维成像的重要基础。
在二维成像中,外部光源向被观察对象发出光线,并从被观察对象表面反射或透过到内部不同介质进行折射。
探测设备能够通过适当的方式接收到这些光线,同时记录下来并转换为数字信号。
常见的光学和探测设备有照相机、CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)等。
三、信号处理原理其次,信号处理原理也是二维成像的重要组成部分。
由于探测设备产生的信号并不能直接被使用,必须对信号进行处理才能得到有效信息。
对于数字信号,通过一些数字信号处理(DSP)算法,如频域分析、时域分析、滤波和边缘检测等,可以得到有用的信息。
这些信息可以进一步展示在电视、显示器或打印机等设备上。
四、显示技术原理最后,显示技术原理也是二维成像技术的重要组成部分。
显示技术是将数字信号转换成视觉图像的过程。
常用的显示技术有LCD(液晶显示器)、CRT(阴极射线管显示器)和LED(发光二极管显示器)等。
不同的显示技术有不同的特性和优缺点,用户需要根据自己的需求选择适合自己的显示技术。
五、应用领域二维成像技术在医学、工业、安全检测等领域有广泛的应用。
医学领域,X射线和CT扫描等二维成像技术能够在不 invading 病人身体的情况下,观察病变的位置和大小;在工业领域,二维成像技术能够检测机械制造中的缺陷或裂纹;在安全检测方面,X射线和安检仪等二维成像技术能够观察人体物品内部的信息,发现潜在的安全威胁。
六、结论综上所述,二维成像技术是一种应用广泛的技术。
它通过光学和探测原理、信号处理原理和显示技术原理等多种方法,使人类能够观察到物体内部结构等信息。
相信在未来,二维成像技术将会有更多的应用,带来更多的价值和创新。
光电成像原理
• 固体自扫描方式
• 固体自扫描方式的光电成像系统采用的是各种面阵固体摄像器件。 • 面阵摄像器件中的每个单元对应于景物空间的一个相应小区域, 整个面阵摄像器件对应于所观察的景物空间。 • 固体自扫描方式的特点是:面阵摄像器件对整个视场内的景物辐 射同时接收,而通过对阵列中各单元器件的信号顺像采样来实现对 景物图像的分解。
典型的红外光学系统
• 透射式红外光学系统
透射式红外光学系统也称折射式红外光学系统,它一般由及格 透镜组成。主要优点:无挡光,加工球面透镜较容易,通过光 学设计易消除各种像差。但光学系统光能损失较大,装配调整 比较困难。
• 反射式红外光学系统
由于红外辐射的波长较长,能透过它的材料很少,因 而大都采用反射式红外光学系统。 • 系统优点:对材料要求不太高、重量轻、成本低、 光能损失小、不存在色差等。 • 缺点:有中心挡光,有较大的轴外像差,难于满足 大视场大孔径成像的要求。
稳定的光学性能
红外光学系统的设计原则
• 选用的光学材料应对工作波段有良好的透过性能, 即保证有较高的光学透过率 • 光学元件在加工工艺允许的范围内,应保证接收口 径和相对孔径尽可能大,以保证红外系统能接更多的 能量有较高的灵敏度。 • 要求光学系统具有控制噪声和滤去大面积背景干扰 的性能。 • 为了增大红外系统的视场,往往在光学系统中,引 入物方扫描器和像方扫描器,以达到增大整个红外系统 的物方视场,增加探测能力。
球差
球差可以定义为焦距随孔径的偏移。在透镜中远轴光线要比近 轴光线折射得更厉害。
彗差
当透镜对一个轴外物点成像时,若在近轴像面上得到的不是一个 像点,而是彗星形的光斑,则称该透镜对给定物点成像有彗差。
像散
轴外物点成像时还出现另一种像差,这时通过透镜倾斜入射的光 束不能产生一个像点,而出现两条相隔一定距离并相互垂直的像 线。这种像差就称为斜光束的像散。形成竖直线的平面称为子午 平面,形成水平线的平面称为弧失平面
激光扫描技术的基本原理与应用
激光扫描技术的基本原理与应用激光扫描技术是一项重要的高精度测量技术,在许多领域得到广泛应用。
它利用激光束进行扫描和测量,可以实现对目标物体的三维形状、表面特征、空间位置等参数的准确测量和描述。
本文将从激光扫描技术的基本原理出发,探讨其在工业生产、医学、文物保护等领域的应用。
激光扫描技术的基本原理非常简单,它主要基于三角测量原理。
当激光束照射到目标物体上时,光线会在物体表面发生反射或散射,并被探测器接收。
通过测量激光束在空间中的角度和距离,再结合计算方法,可以得到目标物体的几何形状和空间位置等信息。
激光扫描技术主要分为两种类型:主动式扫描和被动式扫描。
主动式扫描是由扫描仪发射激光束并接收反射信号,常用于室内建筑、工业测量等领域。
而被动式扫描则是通过接收来自外界的激光束反射信号,实现对目标物体的测量,常用于地质勘探、地理测绘等领域。
激光扫描技术在工业生产中有着广泛的应用。
例如,在汽车制造过程中,激光扫描技术可以快速准确地测量汽车车身的表面形状,以确保其质量符合要求。
在航空航天领域,激光扫描技术可以进行航空器零件的尺寸测量和质量检测,提高生产效率和产品质量。
此外,激光扫描技术还可以应用于机械加工、电子元器件检测等领域,为工业生产提供了重要的技术支持。
医学领域是激光扫描技术的另一个重要应用领域。
激光扫描技术可以用于医学影像的获取和分析,例如CT和MRI等检查中,可以通过激光扫描技术获取器官和肿瘤的准确三维模型,帮助医生进行诊断和手术规划。
此外,激光扫描技术还可以应用于牙科、眼科等领域,在牙齿矫正、眼部手术等方面具有重要的应用价值。
文物保护是激光扫描技术的又一重要应用领域。
激光扫描技术可以帮助实现文物的三维数字化保护,将文物的形状、表面特征等信息转化为虚拟模型,以减少对文物的实际接触和损坏,并为研究和展示提供便利。
此外,激光扫描技术还可以用于文物的翻新修复、仿制等方面,为文物保护工作提供了重要的技术手段和支持。
光学扫描的原理
光学扫描的原理
光学扫描是指利用光线反射或透过物体的特性,采用光学原理对物体的形状、颜色、表面等进行扫描和测量的技术。
其原理主要包括以下几点:
1. 光的反射和透射原理:当光线射向物体表面时,会根据物体表面的材质和角度发生反射、折射、吸收等现象,因此可以通过测量物体表面反射或透射出来的光线来了解物体的形状、颜色等信息。
2. 物体的表面结构和质地影响反射光线:不同材质的物体表面会反射不同波长的光线,因此可以通过测量不同波长的光线反射强度来判断物体表面的质地,从而达到物体测量的目的。
3. 光的成像原理:光线通过透镜等光学元件的成像特性,可以将物体的二维图像投射到光电传感器上,从而获得物体的图像信息。
基于这些原理,光学扫描技术可以采用多种不同的方式进行,包括光栅扫描、全息扫描、投影干涉扫描、激光三角测量等方法。
这些方法使用的光源、光学元件、传感器等设备不同,但都是基于上述光学原理实现物体的测量和重建。
激光扫描仪原理
激光扫描仪原理
激光扫描仪(Laser Scanner)是一种利用激光技术进行扫描和成像的设备,它在工业、医疗、通讯、地理信息系统等领域都有着广泛的应用。
其原理主要包括激光发射、扫描镜控制、光电探测等几个方面。
激光扫描仪的工作原理是利用激光器产生一束高亮度的激光光束,经过透镜聚焦后,通过扫描镜的控制进行扫描,最终被目标表面反射或散射回来。
光电探测器接收到反射回来的光信号后,将其转换为电信号并进行处理,最终形成图像或数据输出。
在激光扫描仪中,激光器是起到产生激光光束的作用的关键部件。
它通常采用氮化镓(GaN)激光二极管或激光二极管阵列作为激光发射器,通过电流激发产生激光。
激光经过准直透镜后,形成一束平行光线,再经过扫描镜的控制进行扫描。
扫描镜是激光扫描仪中的另一个重要组成部分,它通常采用振荡镜或旋转镜来实现横向和纵向的扫描。
振荡镜通过电磁驱动或压电驱动来实现快速的横向扫描,而旋转镜则通过马达驱动实现较慢的纵向扫描。
通过对扫描镜的控制,可以实现对激光束的精确定位和扫描路径的控制。
光电探测器则是将反射回来的激光光信号转换为电信号的装置,它通常采用光电二极管、光电倍增管或光电二维阵列等器件。
这些器件能够将光信号转换为电流或电压信号,并经过放大、滤波、模数转换等处理后,最终形成数字化的图像或数据输出。
总的来说,激光扫描仪的工作原理是利用激光器产生激光光束,通过扫描镜的控制进行扫描,最终被目标表面反射或散射回来,再经过光电探测器转换为电信号并进行处理,最终形成图像或数据输出。
激光扫描仪具有高精度、高速度、非接触式等特点,因此在工业检测、医学影像、地理测绘等领域有着广泛的应用前景。
红外热成像技术的应用与展望
红外热成像技术的应用与展望摘要源于军事应用的红外热成像技术近年来在器件和系统研制、应用方面急剧发展,受到国内外的普遍重视,已经发展成为现代高技术。
本文着重分析了红外热成像技术的技术原理以及主要组成部件。
并在此基础上,归纳了其主要的发展阶段,指出了每个阶段的技术创新之处。
此外,较为全面地介绍了红外热像仪的广泛应用。
技术的发展是无止境的,本文在分析红外热成像技术发展历史的基础上,对未来的技术发展方向进行了展望。
关键词红外热成像;技术原理;应用领域;发展前景中图分类号TN21 文献标识码 AApplications and Development of Infrared Thermography Abstract Infrared thermal imaging technique used primarily for military purpose is rapidly advanced recently in the development and applications of devices and systems. It is getting more and more attention and has developed into modern high technology. The technical principle of infrared thermal imaging technology and the main components are discussed. Based on the analysis about the principle of infrared thermal imaging, we summarize the main development stages, pointing out technological innovation of every development stage. Infrared imaging technology is applied widely; this paper summarizes the important applications in many fields and discusses the wide application of the infrared thermal imager. The development of technology is endless; based on the development history of infrared thermal imaging technology , this paper forecast the future developing direction of the technology.Keywords infrared thermography;technical principles;applications;development prospectsOCIS Codes (暂无)1 引言在海湾战争中,高科技武器展示了先进技术的广阔平台,成为世界科技发展的风向计,其中出现的红外热成像技术也迅速成为世界各国竞相研究和开发的方向和重点。
45°二维扫描镜扫描轴系特性分析
算 方 法 ,并对 比分析其 扫 描轨 迹 ,在 工程 应用 中具 有
m eh d wa n lz d b o a n h m a i g c aa trsis c n ta e n m a e r tt g rn e to s a ay e y c mp r g t e i gn h rce t ,s a rc s a d i g oai a g i i c n
维普资讯
第2 8卷 第 9期 20 0 6年 9月
Vl . 8 NO 9 o 2 1 .
惠 彬等 :4 。 5二维扫 描镜 扫描轴系特性分析
Sp. 2 0 et 06
4。 5 二维 扫 描 镜 扫 描 轴 系特 性 分 析
惠 彬 ,李景镇 ,黄虹宾 ,裴 云天
b t e 5 n 0 c n mi o . ewe n 4 o a d 6 0 s a r r
Ke r : S a i o : 4 mi o : 6 mi or I g o a i g a g e: S a r c y wo ds c nm r r 5。 r r 0。 r : ma e r t tn n l c nta e
观 测 ,满 足大 范 围覆 盖 的要求 。光机 扫描 器 是各 种航
天航 空遥 感扫 描成 像 系统 的重 要组 成 部分 ,扫描 驱动
装置 驱动 扫描 镜 实现对 目标 的扫描 成像 ,以获取 目标
信 息 。 目前常 用 的光机 扫 描方 式有 :旋转 的 4 。 面 5平 反射 镜扫 描 、旋转 ( 动 )的单 ( )面 镜扫 描 、望 摆 双
远镜 整 体扫描 等 。 5镜具 有扫 描镜 尺 寸小 ,可观 测 J4。
F-θ扫描物镜的设计与研究(毕业设计)
目录摘要 ...............................................................................I I ABSTRACT ........................................................................I II 1 绪论 . (1)1.1引言 (1)1.2国内外研究现状与发展趋势 (2)1.3研究内容 (4)1.4研究的目的与意义 (4)2 F-Θ透镜的工作原理 (5)2.1F-Θ透镜与普通透镜的区别 (5)2.2F-Θ透镜的特点及成像特点 (6)3 F-Θ镜头的设计思想 (8)3.1F-Θ镜头基本原理 (8)3.2F-Θ透镜的参数要求 (9)3.2结构及象质要求 (10)3.3F-Θ透镜设计实例 (14)4 系统扫描线性改善方法 (24)5 结论 (20)致谢 (28)参考文献···················································错误!未定义书签。
F-θ扫描物镜的设计与研究摘要随着激光应用技术的发展,出现了形形色色的以激光为光源的光学系统。
F-θ扫描物镜是广泛用于激光打印系统、激光测径系统中的一种特殊光学系统。
激光扫描监测系统是一个动态光学系统,想要获得微米级的测量的精度,就必须采用具有良好动态特性光学系统,一般采用F-θ透镜作为扫描发射光学系统,能够很好得解决这一问题。
激光主动探测系统二维均匀扫描设计
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式() , 3 中 a为设定 的扫 描振镜 视场 角 。
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图 3 激光光斑全覆盖示意图
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收 稿 日期 :2 1 —60 0 10 —1
作者简介:刘国平( 9 9)男 , 1 7一 , 湖南常德人 , 硕士研究生 , 主要从事智能光电检测方 面的研究 。
第5 期
刘 国平 , : 等 激光 主动探测系统二维均匀 扫描设计
・9 ・ 1
描 区域 上激 光 光斑 ( 或采 样光斑 ) 的不均 匀分 布 。 同时 , 样 光斑 的密集 程 度直 接影 响激光 主 动探 测 的性 采
图 4 均匀扫描与偏转角的关系
Fi . S e c p o n f r s a n n g4 k t h ma fu i m c n ig o
s aea dd f ciga ge p c n el t n l e n
设第一个扫描光斑位于扫描光束无偏转情况下 的位置, d =0O 为扫描第 i 即 。= ,i : 个被扫描点时振镜产
De i n o wo d m e so lu f r c n ng f r sg ft - i n ina nio m s a ni o
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LI Gu pi g ,ZH OU Bi U o n n w。LI Bi g i U n q
( . e at n f t a a dE e t ncE gn e ig 1D pr me to i l n lcr i n ie r ,Orn n eE gn eig C l g ,S ia h a g 0 0 0 ,C ia Op c o n d a c n ie r ol e hj z u n 5 0 3 hn ; n e i
二维激光校正算法
二维激光校正算法Laser calibration is a crucial process in industries like manufacturing, 3D printing, and robotics that rely on precision in their operations. 二维激光校正是一项在制造、3D打印和机器人等行业中至关重要的过程,这些行业依赖于精密操作。
Calibrating a laser system ensures that it is accurately aligned to achieve the desired results. 对激光系统进行校准可以确保系统精确对准,从而实现所需的结果。
There are various factors that can affect the accuracy of the laser calibration process. 有许多因素可能影响激光校正过程的准确性。
Factors such as environmental conditions, equipment quality, and the calibration algorithm used can all have an impact on the final outcome. 环境条件、设备质量以及使用的校准算法等因素都可能对最终结果产生影响。
In order to improve the accuracy of the 2D laser calibration algorithm, researchers and engineers are constantly working on new methods and techniques. 为了提高二维激光校正算法的准确性,研究人员和工程师们不断地致力于研究新的方法和技术。
One common approach is to use mathematical models and algorithms to analyze the data collected by the laser system. 一个常见的方法是利用数学模型和算法来分析激光系统收集的数据。
3D扫描vs 2D扫描:哪种更适合您的需求
3D扫描vs 2D扫描:哪种更适合您的需求在现代工业制造和数字化时代中,3D扫描和2D扫描逐渐成为了不可或缺的一环。
然而,对于不同的需求和场景,两种扫描技术并非完全等价的。
本文将从应用场景,技术原理和优缺点等方面综合分析,为您提供选择适合您需求的扫描技术参考。
一、应用场景1.2D扫描2D扫描通常指的是二维影像的数字化扫描。
其应用场景非常广泛:从图书馆的文献数字化,到工业制造中的平面尺寸和形状检测,再到人体医学图像等等。
2D扫描可以轻松地将平面物体转换为数字化的二维影像,这种影像可以通过图像处理软件进行进一步的测量、还原和分析。
在物体表面没有特别的凸起和凹陷的情况下,2D扫描的精确度可以达到数十个微米。
2.3D扫描3D扫描就是将物体表面的三维形状转换为数字化的三维点云数据或者三维模型。
3D扫描可以在不破坏物体的前提下实现对物体表面的非接触式扫描和数字化建模。
因此,3D扫描的应用场景也非常广泛,如建筑工程、工业制造、人体医学、动画特效等。
在需要对物体表面的几何形状和纹理信息进行精确获得的情况下,3D扫描是非常理想的选择。
二、技术原理1.2D扫描2D扫描的技术原理就是将物体表面的图案或者文字反射成光或电磁波,并且搜集反射的信息形成数字化的二维影像。
在二维物体的情况下,2D扫描呈现出了非常高的可靠性和精确度。
可是,随着物体的复杂度和几何形状的多样性增加,2D扫描就会在表现精度和准确性方面存在限制。
2.3D扫描3D扫描的技术原理比较多样,依赖的主要技术为激光、光栅或者结构光根据物体表面特点进行的反射信息接收和量测。
3D扫描可以通过收集数千到数百万的点,构建出三维点云模型,方便进行3D数模的编辑和其他应用。
尽管3D扫描技术种类繁多,但其原理是保持一致,比如利用三角剖分、点云重建等处理逻辑对收集到的点云进行处理,将其转换为三维模型,并对其进行编辑、着色、测量等进一步操作。
三、优缺点分析1.2D扫描的优缺点优点:速度快,单幅影像的获得时间非常短;在展平的二维物体情况下,精度高且可靠;可以适用于各种类型的文档、纸张、画布、正压缩等需求场景;可以使用非常常见的平面图像编辑软件进行后续处理。
MOEMS-2D扫描镜的研究进展
2016年第35卷第6期传感器与微系统(Transducer and Microsystem Technologies )檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸殠殠殠殠综述与评论DOI :10.13873/J.1000—9787(2016)06—0001—03MOEMS 2D 扫描镜的研究进展马天义1,2,余跃1,2,许敬1,2,吴建东2(1.上海航天控制技术研究所,上海201109;2.中国航天科技集团公司红外探测技术研发中心,上海201109)摘要:微光电子机械系统(MOEMS )扫描镜凭借其在成本、功耗和封装上的优势,在军民用多领域都有广泛的应用前景。
在分析MOEMS 扫描镜的分类方式的基础上,针对静电驱动中的微机械集成方式,展开框架式和无框架式两种MOEMS 扫描镜的工作原理的探讨,并给出了典型产品及系统应用,总结了目前在MOEMS 扫描镜的系统应用方面存在的难点问题。
介绍了国内MOEMS 扫描镜的研究现状,并分析了与国外产品的差距。
关键词:微光电子机械系统;扫描镜;静电驱动;框架式中图分类号:TN 27;TN 249文献标识码:A文章编号:1000—9787(2016)06—0001—03Research progress of MOEMS 2D scanning mirrorMA Tian-yi 1,2,YU Yue 1,2,XU Jing 1,2,WU Jian-dong 2(1.Shanghai Institute of Spaceflight Control Technology ,Shanghai 201109,China ;2.Infrared Detection Technology Research &Development Center ,CASC ,Shanghai 201109,China )Abstract :Micro-opto-electro-mechanical system (MOEMS )has wide application prospects in field of military and civilian due to its advantages of low cost ,low power dissipation and tiny package.On the basis of analysis on classification mode of MOEMS scanning mirrors ,frame and frame-less MOEMS scanning mirrors are disscussed for electrostatic-driven micromechanical integration types ,then typical products and its system application are introduced.Difficult problems in system application is summed.The research status of domestic MOEMS scanning mirrors is introduced ,as well as gap compared with foreign products is analyzed.Key words :micro-opto-electro-mechanical system (MOEMS );scanning mirror ;electrostatic drive ;frame style引言微光电子机械系统(micro-opto-electro-mechanical sys-tem ,MOEMS )是指利用微加工技术实现的微光机电器件与系统,系统中的微光学元件(如透镜、反射镜、光栅等)在微电子和微机械装置的作用下能够对光束进行汇聚、反射、衍射等控制作用,从而实现光的开关、衰减、扫描和成像等功能。
光机扫描式成像光谱仪的工作原理
光机扫描式成像光谱仪的工作原理光机扫描式成像光谱仪是一种用于获取物体光谱信息的仪器。
它通过将物体光谱与不同波长的光分离,再将其转换为电信号,最后通过信号处理、数据转换等步骤实现光谱图像的获取。
光机扫描式成像光谱仪的主要部件包括光学系统、光栅衍射组件、光电转换组件和信号处理模块。
光学系统是光机扫描式成像光谱仪的基础,它主要由光源、物镜、滤光器和反射镜等组成。
光源可以是白光源、激光源或LED等,用于提供光源信号。
物镜用于对物体进行成像,将物体上的光聚焦到光谱仪的输入端。
滤光器用于选择特定波长的光进入光机扫描式成像光谱仪。
反射镜常用于改变光路方向,进一步确保光源信号的进入。
光栅衍射组件是光机扫描式成像光谱仪的核心部件之一,它用于将入射光按照不同的波长进行分散。
光栅衍射器是一种能够将光按照波长进行分散的光学元件,它采用微小的平行光栅。
入射光穿过光栅后,根据入射角度的不同,不同波长的光以不同的角度被分散出来。
通过旋转光栅,光机扫描式成像光谱仪可以扫描整个光谱范围。
光电转换组件用于将光栅分散后的光转换为电信号。
它一般由光电二极管或光电倍增管等光电探测器组成。
当光栅分散后的光通过光电转换组件时,光的能量被转化为电流或电压信号。
这些电信号的强度与分散后的光强度成正比,从而实现光谱信息的采集。
信号处理模块是光机扫描式成像光谱仪的最后一个部分,它将从光电转换组件中获取的电信号进行进一步处理。
这个模块包括放大、滤波、模数转换和数据存储等步骤。
放大是为了增强光电转换组件输出的弱信号。
滤波用于去除杂散噪声,提高信号质量。
模数转换用于将模拟信号转换为数字信号。
数据存储用于保存光谱数据,并且可以通过计算机或其他设备进行进一步分析。
光机扫描式成像光谱仪的工作过程如下:首先,光源发出待测物体的光。
然后,经过光学系统的处理,光被聚焦到光机扫描式成像光谱仪的输入端。
接下来,光通过光栅衍射器进行分散,不同波长的光被分散成不同的角度。
然后,光栅分散后的光经过光电转换组件转换为电信号。
7.2.1 光机扫描原理与光机扫描器
第七章红外热成像系统红外热成像系统◆红外热成像系统的构成◆光机扫描技术◆信号处理与显示技术◆制冷技术◆红外热成像系统的性能参数7.2 光机扫描技术7.2.1 光机扫描原理与光机扫描器技术光机扫描原理光机扫描成像原理光机扫描型红外成像系统工作原理➢瞬时视场(IFOV):探测器线性尺寸对系统物空间的两维张角,它由探测器的形状、尺寸和光学系统的焦距决定。
设探测器为a ×b 的矩形,则有:➢总视场(TFOV):系统对观察到的物空间的两维视场角。
由系统所观察的景物空间的大小和光学系统的焦距决定。
探测器尺寸越小,系统分辨力m 越高。
, αβ='='a f b f αβαβαβ=='m W W W W ab f 2有缘学习更多+谓ygd3076考证资料或关注桃报:奉献教育(店铺)➢帧周期/帧频(速)T f :系统扫过一幅完整画面所需的时间。
➢扫描效率η:由于回扫、直流恢复等要占时间,这些时间不产生视频信号,称为空载时间T f ’。
有效扫描时间与系统帧周期的比值为扫描效率。
()ff f sc T T T '−=η1p ff T =❖驻留时间:光机扫描过程中,热成像系统所观察到的是若干个发射辐射能量的几何点的集合,在成像过程中,这些点源相对于探测器是运动的,这些点源的辐射与探测器前后沿相交的瞬间之间的时间,就是驻留时间。
❖n 元并扫时,驻留时间为单元扫描时的n 倍。
βααβτW W T m T f f d ==1βααβττW W T n n fd d ==1s重叠或有间隙程度的系数。
❖逐行扫描K=1,隔行扫描K=2。
❖显然:O s=1时,相邻瞬时视场正好相接,O s>1时,相邻视场重叠,Os<1时,相邻视场有间隙。
❖此时,扫描驻留时间为==sOKbdbδ......d......偶数行探测器阵列与扫描线=ταβηαβnO W W fdp scs p有缘学习更多+谓ygd3076考证资料或关注桃报:奉献教育(店铺)s 重叠或有间隙程度的系数。
光机扫描系统原理
光机扫描系统原理
嘿,朋友们!今天咱来聊聊光机扫描系统原理。
这玩意儿啊,就像是一个超级厉害的“眼睛”,能帮我们看到好多平常看不到的东西呢!
你想啊,光机扫描系统就像是一个特别会找东西的小侦探。
它通过一束束光线,就像小侦探的敏锐目光一样,在各种地方扫来扫去。
这些光线可神奇了,它们能和各种物体发生奇妙的“互动”。
比如说,光线照到一个物体上,会被反射回来。
这就好像你朝一面墙扔一个球,球会弹回来一样。
而光机扫描系统呢,就能根据这些反射回来的光线,知道这个物体的形状、大小、颜色等等好多信息。
而且哦,它工作起来可认真啦!一点一点地扫描,不放过任何一个小细节。
这不就跟我们仔细找东西的时候一样嘛,一点点地排查,非得把要找的东西给找出来不可。
光机扫描系统里还有各种神奇的部件呢,就像一个团队里的不同角色。
有负责发出光线的,有负责接收光线的,还有负责处理这些信息的。
它们齐心协力,才能让整个系统顺利地工作。
你说这光机扫描系统是不是很了不起?它能让我们看到肉眼看不到的微小细节,能帮助科学家们探索未知的世界,还能在好多领域发挥大作用呢!比如在医学上,它可以帮助医生更清楚地看到病人身体里的情况;在工业上,能检测产品的质量。
哎呀,真的很难想象没有光机扫描系统的话,我们得错过多少精彩的东西呀!它就像是给我们打开了一扇通往奇妙世界的大门,让我们能看到更多、了解更多。
所以啊,我们可得好好珍惜这个厉害的“小侦探”,让它继续为我们服务,带我们去发现更多的神奇和美好呢!怎么样,现在是不是对光机扫描系统原理有了更清楚的认识啦?。
光机扫描成像原理
光机扫描成像原理嘿,朋友们!今天咱来唠唠光机扫描成像原理。
你说这光机扫描成像啊,就好比是一个神奇的魔法盒子。
咱就想象一下哈,有一束束光线就像小精灵一样,在这个魔法盒子里欢快地蹦跶着。
这些小精灵们可机灵了,它们沿着特定的路径一路跑啊跑,把它们看到的一切都给“记”了下来。
这当中的关键呢,就是那个“扫描”啦!就好像咱去逛超市,眼睛得这儿瞅瞅那儿看看,把每一个货架都不放过。
光机扫描也是这样,一点一点地把要成像的区域都给“扫描”个遍。
你看啊,这光线小精灵们在扫描的时候多认真啊,不放过任何一个小细节。
它们就像一群细心的小侦探,把所有的信息都收集起来。
然后呢,通过一些巧妙的手段,这些收集来的信息就变成了我们能看到的图像。
哎呀,你说这神奇不神奇?就跟变魔术似的!而且啊,这光机扫描成像的应用那可广泛了去了。
比如说在医学领域,医生们就能通过它看清我们身体里的情况,就像有了一双能透视的眼睛。
还有在遥感领域,它能让我们从高空看到地球上的各种景象,多厉害呀!你想想,要是没有光机扫描成像,那得错过多少精彩的东西呀!它就像是我们探索世界的一双特殊眼睛,能让我们看到那些原本看不到的美好。
咱再回过头来想想,这光机扫描成像原理其实也不难理解嘛。
不就是光线小精灵们的一场奇妙冒险嘛!它们跑啊跑,把看到的都带回来,然后就有了图像。
是不是很简单?所以啊,朋友们,可别小瞧了这光机扫描成像原理。
它虽然听起来有点高大上,但其实就藏在我们生活的方方面面呢!只要你留心,就能发现它的神奇之处。
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了解测绘技术中的激光测量与激光扫描技术
了解测绘技术中的激光测量与激光扫描技术激光技术在测绘领域的应用日益广泛,其中激光测量和激光扫描技术更是备受关注。
激光测量技术以其高精度、高效率和非接触的特点,成为现代测绘技术中的重要手段之一;而激光扫描技术则在三维地形测绘和建筑领域中展现出巨大的潜力。
本文将探讨测绘技术中的激光测量和激光扫描技术,并分析其应用和前景。
一、激光测量技术的原理和应用激光测量技术主要基于激光测距原理,利用激光脉冲的发射和接收时间差来计算被测物体的距离。
激光测距仪通过发射一束激光脉冲,并测量其从发射到返回的时间,根据光速和时间差可以得到被测物体的距离。
其高精度可以达到毫米级别,广泛用于地形测量、工程测量和机器人导航等领域。
激光测量技术的应用非常广泛。
在地理信息系统(GIS)中,激光测量技术可以提供精确的地面高程和地物位置信息,用于制作数字地形模型(DTM)和数字地面模型(DEM)。
在城市规划中,激光测量技术可以实现对地物的快速识别和建模,为城市设计和交通规划提供依据。
在建筑工程中,激光测量技术可以实现对建筑物的精确测量和三维重建,用于施工监测和效果展示。
此外,激光测量技术还可以应用于岩体测量、隧道勘探和海洋测量等领域。
二、激光扫描技术的原理和应用激光扫描技术是一种将激光束扫描到被测物体上,通过接收激光反射信号来获取物体表面形状的技术。
激光扫描仪通过测量激光束的方向和距离,可以获取物体的三维坐标和形状信息。
激光扫描技术具有非接触、快速、高精度的特点,可以实现对复杂形状和大范围区域的快速测量。
激光扫描技术的应用非常广泛。
在地形测绘中,激光扫描技术可以实现对地表形状、地貌和植被信息的获取,用于制作数字地形模型和地表覆盖分类。
在建筑领域,激光扫描技术可以实现对建筑物的真实建模,包括外部结构和内部构造,为建筑设计和修复提供数据支持。
在文物保护中,激光扫描技术可以实现对文物的非接触式测量和数字化保护,用于文物保护和修复的规划。
此外,激光扫描技术还可以应用于道路测量、矿山勘探和遗址探测等领域。
物理实验技术中对二维材料的测量方法
物理实验技术中对二维材料的测量方法引言:二维材料,作为新兴领域的重要研究对象,具有独特的结构和性质。
为了深入研究二维材料及其应用,科学家们需要发展出高精度的测量方法。
本文将介绍一些常用的物理实验技术中对二维材料进行测量的方法。
一、原子力显微镜(Atomic Force Microscopy,AFM)原子力显微镜是一种非常重要的测量二维材料的方法。
它利用微力探针与样品表面之间的相互作用力,通过扫描样品表面,可以得到高分辨率的表面形貌图像。
对于二维材料,AFM可以获取到材料的层间距、结构等信息,对其表面形貌进行详尽的分析。
在测量中,需要注意样品的清洁和平整度,避免外部干扰对测量结果的影响。
二、拉曼光谱(Raman Spectroscopy)拉曼光谱是一种非侵入性的测量方法,可以获得二维材料的结构和成分信息。
通过激光照射样品,根据产生的散射光的频率变化,可以得到样品的振动模式和层间结构。
对于二维材料,拉曼光谱可以识别其具体的晶格结构和缺陷信息。
该方法对于材料的非破坏性测量具有重要意义,可用于验证二维材料的质量和纯度。
三、透射电子显微镜(Transmission Electron Microscopy,TEM)透射电子显微镜是一种高分辨率的测量方法,可以观察到纳米尺度的细节。
通过将电子束透过样品,检测透射过程中电子经过的位置和能量的变化,可以获取关于二维材料的结构、晶格和缺陷信息。
TEM对于观察二维材料的原子级别细节非常有帮助,可以揭示材料的微观结构和性质。
四、近场光学显微镜(Near-field Optical Microscopy,NSOM)近场光学显微镜是一种能够达到纳米级别分辨率的显微镜技术。
通过在探针尖端引入纳米尺度光学结构,使其和样品非常接近,可以将光的分辨率提高到远远超过衍射极限的程度。
对于二维材料的测量,NSOM可以提供超高分辨率的光学图像,同时还能研究材料的局部光学性质以及光谱信息。
该方法在二维材料光学研究和纳米器件制备方面有着广泛的应用。
光刻机中扫描速度的控制与优化
光刻机中扫描速度的控制与优化光刻技术是微电子制造过程中重要的关键环节之一,为芯片制造提供了精密高效的图案转移方法。
而光刻机作为实现光刻技术的关键设备之一,其扫描速度的控制与优化对图案转移的质量和效率具有重要的影响。
本文将围绕光刻机中扫描速度的控制与优化进行详细的论述,以期帮助读者全面了解相关知识。
首先,我们来介绍光刻机中扫描速度的概念。
在光刻过程中,光刻机通过光源照射光刻胶,形成图案,并通过光刻机扫描系统实现图案在硅片上的转移。
扫描速度即为图案在硅片上移动的速度,通常用毫米/秒(mm/s)来表示。
扫描速度的选择对光刻机的性能和图案转移的质量有着重要的影响。
其次,我们来探讨光刻机中扫描速度的控制策略。
在实际应用中,扫描速度的控制是根据实际需要进行调整的。
光刻机通过调整扫描系统中的步进电机或伺服电机的控制信号,来实现扫描速度的控制。
为了实现高质量的图案转移,光刻机中一般会采用变速扫描的策略,即在光刻胶的接触时间处于稀薄液态阶段时,采用较高的扫描速度,而在接触过程中则采用较低的扫描速度,以充分利用光刻胶的光敏性能,保证图案的清晰度和边缘的平滑度。
另外,光刻机中扫描速度的优化也是提高图案转移效率和质量的重要手段。
首先,通过精确测量扫描速度,可以实时反馈给控制系统,使其能够实现更精确的速度控制。
其次,通过优化扫描路径可以实现图案的等量扫描,减少图案因速度不均匀而产生的偏差。
此外,通过调整扫描系统的机械结构和用于传动的传动件,可以提高扫描速度的稳定性和准确性,从而进一步提高图案转移的质量。
最后,光刻胶的选择和加工参数的优化也是提高光刻机扫描速度优化的重要因素。
光刻机中扫描速度的控制与优化涉及到多个因素的综合考虑。
首先,需要考虑图案要求的分辨率和精度,确定合适的扫描速度范围。
其次,根据图案的形状复杂度和图案转移的要求,确定合适的扫描速度变化策略,以达到最佳的转移效果。
在实际应用中,也需要考虑到光刻机的机械结构和控制系统的限制,以及加工工艺的要求,进行适当的调整和平衡。
光机扫描仪的一般结构
光机扫描仪的一般结构
光机扫描仪是一种常用的数字化成像设备,主要用于将纸质文件、图片等转化为数字化的电子文档。
其一般结构主要包括以下几个部分。
1. 光源:光机扫描仪的光源一般采用LED灯或氙气灯。
LED灯
具有低功耗、长寿命等优点,而氙气灯则能提供更强的光源,适合于扫描较暗的文档。
2. 光学系统:光学系统由透镜、反射镜等组成,主要作用是将
光源发出的光聚集到扫描头上。
透镜可以调节焦距,从而适应不同厚度的文档扫描。
3. 扫描头:扫描头是光机扫描仪的核心部件,其物理原理是利
用CCD或CIS等传感器对文档进行扫描,将光电信号转化为数字信号。
CCD传感器具有高分辨率、高灵敏度等优点,而CIS传感器则具有低功耗、低成本等优点。
4. 传动系统:传动系统包括马达、传动带等,主要作用是让扫
描头沿文档表面移动,完成扫描任务。
5. 控制电路:控制电路由CPU、电源管理芯片等组成,主要作
用是控制扫描头的运动、信号采集、数据处理等任务。
同时,控制电路还可以实现自动文档裁边、色彩校正、光线平衡等功能。
以上是光机扫描仪的一般结构,不同品牌、型号的扫描仪会有所差异。
用户在购买时应根据自身的需求选择适合的扫描仪,以获得更好的使用体验。
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A appl ica tion of optica l and m echan ica l two-d im en sion scann ing technology in the la ser confoca l b ioch ip scanner
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光 学 仪 器
第 25 卷
上, 从左到右再到左移动完成一个扫描周期。由于工作台在 Y 方向的移动作用, 示意图中扫描采样点在一 个扫描周期内在 Y 方向上有一个 Ρ 的位移, 该位移即为扫描能达到的分辨力值。 若实际有效扫描方向为 从左至右的 X 方向, 扫描回程为无效过程, 则设 K 为有效扫描时间与扫描周期 T 的比值, 扫描采样频率 为 f s, 则扫描采样频率:
图 1 光机结合二维扫描原理图 A - 激发窄带干涉滤光片; B - 准直透镜组; C- 反射镜; D - 反射镜 (中心开有小孔) ; E- 振镜;
F- f2Η物镜; G- 棱镜; H - 透镜组; I- 光阑; J - 准直透镜组; K- 发射窄带干涉滤光片。
由激光器发射出来的激光, 经激发窄带干涉滤光片A , 再由准直透镜组 B 准直后, 由反射镜 C 反射, 经过反射镜D 中心的小孔到达振镜 E, 再由 f2Η物镜 F 将激光聚焦在生物芯片上。标记有荧光染料的靶分 子在激光激发下产生的荧光由 f2Η物镜收集后变成平行光, 通过振镜 E, 由反射镜 D 反射, 再由透镜组 H 聚焦于共焦光阑 I 上, 通过光阑 I 的荧光由透镜组 J 准直为细光束, 由发射窄带干涉滤光片 K 滤除后, 由 光电倍增管 PM T 检测。共焦光阑 I 的光孔设计得很小, 使正确聚焦于生物芯片表面所产生的荧光能由透 镜组 H 聚焦在光阑中, 通过光孔被检测, 而生物芯片表面下片基或生物芯片表面上方灰尘产生的荧光或 杂散光不能聚焦在光阑上, 被光阑阻挡后不能通过光阑, 大大减少了由于片基和灰尘产生的背景荧光和杂 散光。
扫描行程, 故给振镜驱动电路提供一个占空比为 K 的锯齿波作为驱动信号。基于实际 f2Η物镜在加工时可
能会有残留畸变造成扫描激光束的非线性扫描, 从而引起图像失真的考虑, 用单片机设计了如图 4 所示的
波形发生器。
图 4 波形发生电路
通过 89C 2051 单片机在 I O 口产生一定频率的脉冲, 驱动计数器进行循环计数, 对 E2PROM 进行寻 址读数。在 E2PROM 中预先存储着振镜摆角数值, 读出的数值通过D A 模数转换成振镜驱动电路的驱动 电压信号。 f2Η物镜的残留畸变可以方便地通过振镜的反畸变非线性驱动加以补偿, 保证扫描光束的线性 扫描。 从而在均匀的扫描采样频率下获得样片的真实图像。
fs=
W
Ρ
×
T
1 ×K
(1)
对一设定扫描采样频率可得出,
(a) 振镜振动频率 f 0 与分辨力 Ρ 的关系:
f0=
1 T
=
f s×K ×Ρ
W
(2)
(b) 步进电机驱动频率 f m 与分辨力 Ρ 的关系:
设工作台丝杆螺距为 d , 步进电机步距角为 <, 则
fm =
Ρ
T
×
1 d
× 36<0°=
f
第 25 卷 第 4 期 2003 年 8 月
光 学 仪 器 O PT ICAL IN STRUM EN T S
V o l. 25, N o. 4 A ugu st, 2003
文章编号: 1005- 5630 (2003) 04- 0030- 05
光机二维扫描技术在 激光共聚焦生物芯片扫描仪中的应用Ξ
Abstract: T he op t ica l and m echan ica l tw o 2d im en sion scann ing techno logy app lied in the la ser confo2 ca l b ioch ip scanner is described first ly in th is p ap er, one d im en siona l scann ing is com p leted by the op t ica l scann ing sy stem com po sed of ga lvanom eter and f2Ηob ject ive len s, ano ther is done by the m echan ica l scann ing sy stem m oving the w o rk stage by the stepp ing m o to r. A nd on the ba se of the above d iscu ssion, the design of the con t ro l sy stem of the tw o d im en siona l scann ing is ana lyzed. T he new and help fu l ex2 p erim en t s abou t the la ser confoca l b ioch ip scanner w h ich ha s h igh scann ing sp eed and p recision have been done, and som e p relim ina ry exp erim en ta l resu lt s a re ach ieved.
s ×K W×
d××36<0°×
Ρ2
(3)
从 (2)、(3) 式可以知道在扫描采样频率 f s、常数 K 和 X 方向扫描宽度W 以及工作台丝杆螺距 d , 步进电
机步距角 < 一定的情况下, 振镜振动频率 f 0 和步进电机驱动频率 f m 有固定的匹配关系, 可以通过扫描控
制系统进行同步控制。
3 控制系统[5 ]
在实验中采用两片单片机 89C51 和 89C2051 分别控制步进电机和振镜, 单片机间通过 R S232 串口通 信方式, 实现步进电机和振镜的同步控制。 图 3 是扫描控制系统框图。
图 3 扫描控制系统框图
控制系统上电后, 由 89C51 通过查询固定于扫描工作台起始端的位置传感器状态, 来判断工作台是 否处于扫描初始位置, 若没有, 则复位并使之处于待命工作状态。操作者完成激光工作波长、分辨力等工作 方式的设置后, 当 89C51 捕获到扫描开始信号, 则进行初始化工作, 然后通知 89C2051 单片机系统送图像 行同步信号至数据采集电路, 并驱动振镜, 让振镜以设定好的频率振动, 使入射到振镜、f2Η物镜系统的激 光束, 在工作台平面上作 X 方向的扫描运动。同时 89C51 单片机系统通过驱动电路, 以设定的频率驱动步 进电机, 使工作台产生 Y 方向的匀速运动, 并实时查询工作台终止端的位置传感器状态, 以确定是否完成 一次样片的全程扫描。当终止端位置传感器状态发生变化, 则使工作台反向移动, 回到扫描起始位置, 并停 止扫描。
在扫描过程中, 为了实现要求的图像分辨力, 振镜振动的频率和步进电机的驱动频率必须通过控制系 统进行同步控制。 图 2 是光机二维扫描的扫描采样示意图, 从中可以分析出对扫描装置的控制要求。
图 2 扫描采样示意图
示意图中W 为 X 方向扫描宽度, Ρ 为要求的分辨力值。 在振镜振动的作用下, 扫描采样点在 X 方向
郑旭峰, 王立强, 倪旭翔, 陆祖康
(浙江大学国家光学仪器工程技术研究中心, 浙江 杭州 310027)
摘要: 介绍了应用于激光共聚焦生物芯片扫描仪中的光机二维扫描技术, 即用振镜和 f2Η扫描物镜构成其中一维的光扫描系统, 用步进电机驱动扫描工作台移动构成另一维机 械扫描系统, 并在此基础上分析研究了光机二维扫描控制系统的设计。为快速、高精度激光 共聚焦生物芯片扫描仪的研制作了新的有益尝试, 并取得了初步的实验结果。
扫描仪正是这样的高分辨力仪器。 目前激光共聚焦生物芯片扫描仪, 其扫描机理多是二维机械扫描, 即通 过承载生物芯片的工作台在 X 、Y 方向的移动来实现二维扫描, 且这两个方向的运动均由电机驱动来完 成。这种方式主要有以下两个不足: (1) 扫描惯性大, 扫描频率低, 生物芯片分析时间长。(2) 系统对X 、Y 方 向的直线导轨的精度及振动有苛刻要求, 从而使导轨的造价成本很高。 为弥补机械二维扫描的不足, 将光 机二维扫描技术应用于扫读装置上, 进行快速、高分辨力激光共聚焦生物芯片扫描仪的研究工作, 取得了 初步的实验结果。
ZH EN G X u 2f eng , W A N G L i2qiang , N I X u 2x iang , L U Z u 2kang
(CN ERC fo r O p tica l In strum en t, Zhejiang U n iversity, H angzhou 310027, Ch ina)
Key words: b ioch ip scanner; op t ica l and m echan ica l tw o 2d im en sion scann ing; reso lu t ion; con t ro l sy stem
1 引 言
生物芯片技术是近年来生命科学、微电子学、微机械、计算机、物理及化学等多领域、多学科交叉的一 门技术, 简单地说, 就是在一小块硅片、玻璃或薄膜上固定成千上万个生物分子, 以大规模阵列的形式排 列, 形成可与靶分子相互作用, 进行反应的固相表面。 或是在硅片、玻璃等片基上构建各种显微结构, 用于 承载或运转生物分子, 并为各种生物反应提供理想的微场所。 生物芯片技术的发展使样品的检测、分析过 程连续化、集成化、微型化, 成为高效、大规模获取相关生物信息的重要手段。 目前生物芯片技术在DNA 序列测定、突变与多态性检测、基因表达检测及样品分离与分子扩增等方面得到广泛的应用, 它的出现终