Стереоскопический спектральный фильтр для исследования микрообъектов

Авторы: Батшев В.И., Булыгина Н.А.
Опубликовано в выпуске: #7(60)/2021
DOI: 10.18698/2541-8009-2021-7-713
Раздел: Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы | Рубрика: Лазерные и оптико-электронные системы
Ключевые слова: стереоскопический объектив, микрообъект, акустооптический фильтр, спектроскопия, бипризма, микроскопия, трехмерное изображение, исследование аберраций
Опубликовано: 23.07.2021

Статья посвящена разработке стереоскопического видеоспектрометра, позволяющего регистрировать трехмерные спектральные изображения объектов с большой скоростью, высоким пространственным и спектральным разрешением. В качестве спектрального элемента выбран акустооптический фильтр. Проанализированы проблемы, возникающие при проектировании оптических систем для таких фильтров. Разработана параксиальная оптическая система компактного спектрометра с использованием бипризмы для одновременного формирования изображений наблюдаемого объекта с двух ракурсов на одном матричном приемнике излучения. Выполнена оценка качества изображения и проанализированы факторы, влияющие на него. Предложено общее направление совершенствования оптической системы для улучшения ее характеристик.

Литература

[1] Hu Z., Luo H., Du Y., et al. Fluorescent stereo microscopy for 3D surface profilometry and deformation mapping. Opt. Express, 2013, vol. 21, no. 10, pp. 11808–11818. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.21.011808

[2] Батшев В.И., Мачихин А.С., Горевой А.В. и др. Миниатюрный стереоскопический объектив для измерения геометрических параметров труднодоступных технических объектов. Оптический журнал, 2019, т. 86, № 6, с. 45–49. DOI: https://doi.org/10.17586/1023-5086-2018-86-06-45-49

[3] Probst T., Maninis K.K., Chhatkuli A., et al. Automatic tool landmark detection for stereo vision in robot-assisted retinal surgery. IEEE Robot. Autom. Lett., 2018, vol. 3, no. 1, pp. 612–619. DOI: https://doi.org/10.1109/LRA.2017.2778020

[4] Keller K., State A. A single-imager stereoscopic endoscope. Proc. SPIE, 2011, vol. 7964, art. 79641Z. DOI: https://doi.org/10.1117/12.873011

[5] Hu Y., Chen Q., Tao T., et al. Absolute three-dimensional micro surface profile measurement based on a Greenough-type stereomicroscope. Meas. Sci. Technol., 2017, vol. 28, no. 4, art. 045004. DOI: https://doi.org/10.1088/1361-6501/aa5a2dm

[6] Machikhin A.S., Pozhar V.E. Stereoscopic 3-dimensional spectral imaging systems based on a single acousto-optical tunable filter. J. Phys.: Conf. Ser., 2015, vol. 661, art. 012041. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/661/1/012041

[7] Zhang S., ed. Handbook of 3D machine vision. Optical metrology and imaging. CRC Press, 2016. 403 p.

[8] Genovese K., Casaletto L., Rayas J.A., et al. Stereo-Digital Image Correlation (DIC) measurements with a single camera using a biprism. Opt. Lasers Eng., 2013, vol. 51, no. 3, pp. 278–285. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2012.10.001

[9] Qian B., Lim K.B. Image distortion correction for single-lens stereo vision system employing a biprism. J. Electron. Imaging, 2016, vol. 25, no. 4, art. 043024. DOI: https://doi.org/10.1117/1.JEI.25.4.043024

[10] Wu L., Zhu J., Xie H., et al. Single-lens 3D digital image correlation system based on a bilateral telecentric lens and a bi-prism: systematic error analysis and correction. Opt. Lasers Eng., 2016, vol. 87, pp. 129–138. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2016.02.006

[11] Chao T.H., Lu T.T., Davis S.R., et al. Monolithic liquid crystal waveguide Fourier transform spectrometer for gas species sensing. Proc. SPIE, 2011, vol. 8055, art. 805506. DOI: https://doi.org/10.1117/12.886146

[12] Hu C., Xie P., Huo S., et al. A liquid crystal variable retarder-based reflectance difference spectrometer for fast, high precision spectroscopic measurements. Thin Solid Films, 2014, vol. 571-3, pp. 543–547. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tsf.2013.12.034

[13] Ярив А., Юх П. Оптические волны в кристаллах. М., Мир, 1987.

[14] Русинов М.М. Техническая оптика. Л., Машиностроение, 1979.

[15] Machikhin A., Batshev V., Pozhar V. Aberration analysis of AOTF-based spectral imaging systems. J. Opt. Soc. Am., 2017, vol. 34, no. 7, pp. 1109–1113. DOI: https://doi.org/10.1364/JOSAA.34.001109