[發明專利]基于MEMS掃描微鏡的小型化無鏡頭激光三維成像系統及其成像方法

無效

• 申請號: 201110411782.4
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號: CN102508259A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 王煥欽;王瑩;陳然;徐軍;何德勇;趙天鵬;明海
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S17/36;G01S7/481;G02B26/10
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 奚華保

1.一種基于MEMS掃描微鏡的小型化無鏡頭激光三維成像系統，其特征在于：包括激光器組、光電調制電路（2）、分束鏡組、反射鏡組、雙軸MEMS微鏡（5）、微鏡驅動電路（6）、濾光片組、光電接收器組、幅度測量電路組和幅度-距離測量電路（10）；所述光電調制電路（2）與激光器組相連接，所述光電接收器組經幅度測量電路組和幅度-距離測量電路（10）與微控制器（11）相連接，所述微控制器（11）與顯示器（12）交互連接；所述微控制器（11）輸出端與微鏡驅動電路（6）輸入端相連接，并由微鏡驅動電路（6）驅動雙軸MEMS微鏡（5）。

2.根據權利要求1所述的基于MEMS掃描微鏡的小型化無鏡頭激光三維成像系統，其特征在于：所述激光器組由藍光激光器（1a）、綠光激光器（1b）和紅光激光器（1c）構成，三者分別與光電調制電路（2）連接并由光電調制電路（2）對三者的輸出光功率進行調制；所述分束鏡組由第一分束鏡（3a）、第二分束鏡（3b）和第三分束鏡（3c）構成；所述反射鏡組由第一反射鏡（4a）和第二反射鏡（4b）構成；所述濾光片組由第一藍光濾光片（7a）、紅色濾光片（7b）、綠色濾光片（7c）和第二藍色濾光片（7d）構成；所述光電接收器組由第一光電接收器（8a）、第二光電接收器（8b）、第三光電接收器（8c）和第四光電接收器（8d）構成；所述幅度測量電路組由第一幅度測量電路（9a）和第二幅度測量電路（9b）構成；所述藍光激光器（1a）發射的調制光到達分束鏡組中的第一分束鏡（3a）后，被分成藍光透射光和藍光反射光，所述藍光透射光經反射鏡組中的第一反射鏡（4a）反射到達濾光片組中的第一藍光濾光片（7a），并被光電接收器組中的第一光電接收器（8a）接收；所述綠光激光器（1b）和紅光激光器（1c）發射的調制光分別經第二分束鏡（3b）和第三分束鏡（3c）獲得綠光反射光和紅光反射光；所述藍光反射光與所述的綠光反射光以及所述的紅光反射光合為一束白光；所述白光經第二反射鏡（4b）到達雙軸MEMS微鏡（5），并被投射在目標（13）的表面；所述濾光片組中的紅色濾光片（7b）和光電接收器組中的第二光電接收器（8b）接收所述目標（13）表面散射光中的紅光分量，所述濾光片組中的綠色濾光片（7c）和光電接收器組中的第三光電接收器（8c）接收所述目標（13）表面散射光中的綠光分量，所述濾光片組中的第二藍色濾光片（7d）和光電接收器組中的第四光電接收器（8d）接收所述目標（13）表面散射光中的藍光分量；所述第一幅度測量電路（9a）和第二幅度測量電路（9b）分別與第二光電接收器（8b）和第三光電接收器（8c）連接并處理二者的輸出的光電信號，獲得單個被測像素的所述散射光紅光分量和綠光分量的幅度值；所述幅度-距離測量電路（10）分別與第一光電接收器（8a）和第四光電接收器（8d）連接并分別處理二者輸出的光電信號，同時獲得所述單個被測像素的距離值和所述散射光藍光分量的幅度值；所述第一光電接收器（8a）的輸出信號被作為幅度-距離測量電路（10）測量像素距離值的參考信號；微控制器（11）根據所述的紅光、綠光和藍光分量幅度值分別計算出所述單個被測像素的紅、綠、藍三色真實亮度值。

3.根據權利要求1或2所述的基于MEMS掃描微鏡的小型化無鏡頭激光三維成像系統，其特征在于：所述微控制器（11）采用可編程單片機、可編程DSP芯片或高性能FPGA/CPLD芯片。

4.根據權利要求1或2所述的基于MEMS掃描微鏡的小型化無鏡頭激光三維成像系統，其特征在于：所述幅度-距離測量電路（10）由依次連接的低噪聲放大器組、帶通濾波器組和模數轉換器組構成；所述低噪聲放大器組包括第一低噪聲放大器（16a）和第二低噪聲放大器（16b）；?所述帶通濾波器組包括第一帶通濾波器（17a）和第二帶通濾波器（17b）；所述模數轉換器組包括第一模數轉換器（18a）和第二模數轉換器（18b）。