相位相干成像的案例
Wabtec原奧林巴斯超聲相控陣無損檢測解決方案
算法的進化：TFM與PCI的雙重加持
如果說硬件是相控陣技術的骨骼，那么成像算法則是靈魂，隨著奧林巴斯等領軍企業的持續研發，成像技術已從基礎的相控陣（PA）演進至全聚焦方式（TFM）和相位相干成像（PCI）。
全聚焦方式（TFM）代表了當前工業成像的高水準，它基于全矩陣捕獲（FMC）的原始數據，對成像區域內的每一個像素點進行動態聚焦處理，這種算法突破了傳統PA在焦區之外的分辨率限制，能夠呈現出極度清晰、細節豐富的缺陷圖像，尤其在微小裂紋和復雜結構的表征上具有壓倒性優勢。
與此同時相位相干成像（PCI）技術的引入，則為高噪聲背景下的檢測提供了破局之道，在檢測復合材料或粗晶材料時，結構噪聲往往掩蓋缺陷信號，PCI技術通過分析信號的相位信息，能夠有效抑制結構噪聲，凸顯真實的缺陷回波，當TFM與PCI結合使用時，檢測設備便擁有了在極端工況下“去偽存真”的慧眼，為航空航天、核電等領域的嚴苛檢測提供了可靠依據。
形態的多元化：從手持利器到自動化神經中樞
為了適應不同場景的檢測需求，相控陣設備已演化出高度差異化的產品形態。
在便攜手持領域，以OmniScan系列為代表的探傷儀集成了強大的處理能力與直觀的觸控交互，這類設備如同檢測人員的“超級聽診器”，集成了PA、TFM、TOFD等多種模態，能夠詳細現場，快速完成從校準、掃查到數據分析的全流程，是應對緊急檢修和野外作業的首選。
展開 便攜式相控陣探傷儀OmniScan X3 系列探傷儀
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創新的TFM成像技術：提供高質量成像，增強對小缺陷的靈敏度及噪聲材料中的穿透力。聲學影響圖（AIM）工具幫助用戶提前確認TFM聲波覆蓋范圍，優化掃查計劃。
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實時相位相干成像(PCI)：從MXU 5.10版本開始支持，增強了對難以檢測的小缺陷的識別能力。
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遠程協作服務(X3 RCS)：允許用戶共享屏幕、控制設備并主持視頻會議，便于遠程協作。
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快速校準：高速信號跟蹤使得多組校準可在幾分鐘內完成，顯著提升工作效率。
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改進的相控陣技術：包括更高的脈沖重復頻率、單獨的TOFD菜單加速校準流程、800%高波幅范圍減少重新掃描需求等。
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簡化的工作流程：通過內置軟件MXU提供簡化的菜單和直觀工具，涵蓋從設置到報告的所有步驟。
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應用領域：
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腐蝕監測：利用相控陣技術實現大面積覆蓋和出色的分辨率，簡化腐蝕檢測過程。
展開 光學相干層析成像的工作原理
通過利用白色光源的低相干性，只有當路徑長度差落在相干性長度內時才出現干涉圖案。因此，它能夠實現非常精確的測量，這一特性在光學相干斷層掃描（OCT）的醫學成像中得到了利用，OCT正是利用了這一物理原理。VirtualLab Fusion在單個平臺上的各種可交互建模技術有助于對相干現象進行高效建模。在這個例子中，構造了一個帶有氙燈的邁克爾遜干涉儀，并用于測量具有平滑調制表面的樣品。
建模任務
建模技術的單平臺交互操作
光在系統中傳播時會遇到不同的組件并與之相互作用。由于系統的非序列性質,在傳播的不同點可能存在多個交互。對于系統的這些元件中的每一個，都需要在精度和速度之間提供良好折衷的合適模型：
連接建模技術：光源
頻域方法
要對具有多光頻譜的光源進行建模，請將“功率頻譜類型”設置為“List of Wavelengths”,并通過“Load from Diagram”或“Load from File”包含所選頻譜。VirtualLabFusion提供了多種工具來快速構建各種類型的光譜，例如黑體光譜。
時域方法
另一方面，時域方法通過通用探測器進行控制。探測器中相干模式的總和需要設置為具有指定相干時間的部分相干。
相干時間和長度計算器可用于輕松確定具有給定帶寬的光源的相干時間。請注意,這種方法只使用一個波長進行傳播，不包括色散效應以及關于光譜實際形狀的信息。
展開 [VirtualLab] 光學相干層析成像的工作原理
通過利用白色光源的低相干性，只有當路徑長度差落在相干性長度內時才出現干涉圖案。因此，它能夠實現非常精確的測量，這一特性在光學相干斷層掃描（OCT）的醫學成像中得到了利用，OCT正是利用了這一物理原理。VirtualLab Fusion在單個平臺上的各種可交互建模技術有助于對相干現象進行高效建模。在這個例子中，構造了一個帶有氙燈的邁克爾遜干涉儀，并用于測量具有平滑調制表面的樣品。
建模任務
建模技術的單平臺交互操作
模擬與設置：單平臺交互操作
連接建模技術：光源
頻域方法
時域方法
交互式建模技術：消色差
消色差：鏡頭系統組件
交互式建模技術：分束器
交互式建模技術：自由空間傳播
交互式建模技術：帶樣品的鏡子
帶樣本的鏡子：采樣界面
連接建模技術：參考鏡子
連接建模技術：探測器
模擬結果
模擬干擾條紋
模擬干涉條紋–偽色
方法比較：LPIA與TEA
方法比較：頻域法與時域法
方法比較-偽色
文件信息
更多閱覽
-基于激光的邁克爾遜干涉儀與干涉條紋探測
-用于光學測試的斐索干涉儀
展開 
[VirtualLab] 光學相干層析成像的工作原理
通過利用白色光源的低相干性，只有當路徑長度差落在相干性長度內時才出現干涉圖案。因此，它能夠實現非常精確的測量，這一特性在光學相干斷層掃描（OCT）的醫學成像中得到了利用，OCT正是利用了這一物理原理。VirtualLab Fusion在單個平臺上的各種可交互建模技術有助于對相干現象進行高效建模。在這個例子中，構造了一個帶有氙燈的邁克爾遜干涉儀，并用于測量具有平滑調制表面的樣品。
建模任務
模擬與設置：單平臺交互操作
建模技術的單平臺交互操作
連接建模技術：光源
頻域方法
時域方法
交互式建模技術：消色差
消色差：鏡頭系統組件
交互式建模技術：分束器
交互式建模技術：自由空間傳播
交互式建模技術：帶樣品的鏡子
帶樣本的鏡子：采樣界面
連接建模技術：參考鏡子
連接建模技術：探測器
模擬結果
模擬干擾條紋
模擬干涉條紋–偽色
方法比較：LPIA與TEA
方法比較：頻域法與時域法
方法比較-偽色
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-基于激光的邁克爾遜干涉儀與干涉條紋探測
-用于光學測試的斐索干涉儀
展開 計算成像的“光學憲法”：以相位調制為靈魂的AI視覺新范式
在傳統光學成像中，相位信息的丟失被物理上“完美成像”的設計所規避：只要所有光線都精確匯聚到理想的像點位置，圖像就在幾何上正確，不需要額外恢復相位。但一旦系統偏離完美——離焦、像差、擾動——“看得準”就立刻瓦解，因為相位畸變會直接轉化為圖像的變形、模糊和測量誤差。
威睛光學的技術邏輯恰恰在此處與傳統分道揚鑣：它不追求被動避免相位畸變，而是主動操控相位，將“編碼-解碼”機制貫穿整個成像鏈路。它讓相位信息從“被丟失的受害者”變成“被利用的工具”，從而解開了傳統光學的物理死結。
1.3 相位調制：人眼進化四十億年的終極答案
大自然用四十億年的進化，給出了一個極為優雅的答案：人眼本質上就是一個精密的相位調制系統。
角膜——作為眼球最前部的透明組織，提供了約70%的靜態屈光力。從相位調制的角度看，角膜是一個固定的、高精度的波前整形器，它賦予入射平面波一個基本的匯聚相位分布，將遠處光線初步聚焦，奠定成像光路的基礎構架。
晶狀體——位于虹膜后方的雙凸透明體，通過睫狀肌的微調改變自身曲率。從相位調制的角度看，晶狀體是一個動態可調的相位調制器：改變曲率就是在改變施加在波前上的相位分布，從而實現從遠景到近景的連續調焦。這種動態相位調制能力，使得人眼在沒有機械馬達的情況下，能在極小體積內實現大范圍清晰成像。
瞳孔——虹膜中央的圓形開孔。從相位調制的角度看，瞳孔是一個孔徑約束下的波前濾波器。它不僅控制進光量，更重要的是通過改變孔徑大小來調節通過光學系統的波前范圍，從而影響像差組成和景深特性。小瞳孔擋住邊緣光線，減少球差，擴大景深；大瞳孔引入更多邊緣波前，提升分辨率但壓縮景深。
角膜、晶狀體、瞳孔三者協同工作，完成了對進入眼球的光波前的全維度、動態、自適應的相位調制。
展開 如何在 OpticStudio 中模擬光學相干層析成像系統
光學相干層析成像(OCT)系統是斷層成像系統，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。本文講述了光學相干層析成像(OCT)系統的設計，并探討了如何使用OpticStudio進行相干模擬。
01
簡介
光學相干層析成像(OCT)系統是斷層成像系統，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。盡管光線在OCT中穿透的深度以毫米數量級計量，但OCT具有安全性和高分辨率的特征，使得OCT最典型應用于醫學生物組織成像。
OCT的光學系統由邁克爾遜干涉儀構成，在參考鏡與樣品之間的反射光相干，這一現象表明了從樣品不同位置深度反射或散射出來的光與參考鏡的位置有關。
本文將介紹如何在OpticStudio中模擬商用的OCT。
02
系統模型
健康人眼的角膜和虹膜(A)以及視網膜組織(B)的橫截面如下圖所示。
展開 Ansys Zemax | 如何模擬光學相干層析成像系統
光學相干層析成像(OCT)系統是斷層成像系統，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。本文講述了光學相干層析成像(OCT)系統的設計，并探討了如何使用OpticStudio進行相干模擬。（聯系我們獲取文章附件）
簡介
光學相干層析成像(OCT)系統是斷層成像系統，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。盡管光線在OCT中穿透的深度以毫米數量級計量，但OCT具有安全性和高分辨率的特征，使得OCT最典型應用于醫學生物組織成像。
OCT的光學系統由邁克爾遜干涉儀構成，在參考鏡與樣品之間的反射光相干，這一現象表明了從樣品不同位置深度反射或散射出來的光與參考鏡的位置有關。
本文將介紹如何在OpticStudio中模擬商用的OCT。
系統模型
健康人眼的角膜和虹膜(A)以及視網膜組織(B)的橫截面如下圖所示。顏色深度的改變意味著反射光的強度改變，說明內部材料發生變化。
一個典型的OCT系統如下圖。光束被均勻地分成兩束，分別進入參考臂與樣品臂。其中一束光在體積樣品中疊加，從而減小掃描面積。光源是寬帶準直光源，寬帶光源的選擇意味著低相干性和高精度的深度定位，從而使參考鏡與樣品之間的反射光相干。
深度掃描，也稱為縱向掃描或a掃描，用于測量反射光的強度，作為反射光透過樣品距離的函數。在OCT系統中的不同位置進行深度掃描，這一過程通常由參考鏡完成，參考鏡完成掃描后對比樣品反射光的光程與樣品、參考鏡之間光路的光程差。
通過在X或Y方向上旋轉掃描鏡實現橫向、縱向或b掃描，使探測光在樣品區域上平移。
我們將從商用OCT系統中獲得設計規格。軸向分辨率由光源特性(相干長度)決定，大約為5 μm。橫向分辨率由光束聚焦在樣品處的光斑大小決定，設置為15 μm。
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光學相干層析成像(OCT)系統是斷層成像系統，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。本文講述了光學相干層析成像(OCT)系統的設計，并探討了如何使用OpticStudio進行相干模擬。
01
簡介
光學相干層析成像(OCT)系統是斷層成像系統，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。盡管光線在OCT中穿透的深度以毫米數量級計量，但OCT具有安全性和高分辨率的特征，使得OCT最典型應用于醫學生物組織成像。
OCT的光學系統由邁克爾遜干涉儀構成，在參考鏡與樣品之間的反射光相干，這一現象表明了從樣品不同位置深度反射或散射出來的光與參考鏡的位置有關。
本文將介紹如何在OpticStudio中模擬商用的OCT。
02
系統模型
健康人眼的角膜和虹膜(A)以及視網膜組織(B)的橫截面如下圖所示。
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概要
光學相干層析成像(OCT)系統是斷層成像系統，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。本文講述了光學相干層析成像(OCT)系統的設計，并探討了如何使用OpticStudio進行相干模擬。
簡介
光學相干層析成像(OCT)系統是斷層成像系統，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。盡管光線在OCT中穿透的深度以毫米數量級計量，但OCT具有安全性和高分辨率的特征，使得OCT最典型應用于醫學生物組織成像。
OCT的光學系統由邁克爾遜干涉儀構成，在參考鏡與樣品之間的反射光相干，這一現象表明了從樣品不同位置深度反射或散射出來的光與參考鏡的位置有關。
本文將介紹如何在OpticStudio中模擬商用的OCT。
系統模型
健康人眼的角膜和虹膜(A)以及視網膜組織(B)的橫截面如下圖所示。顏色深度的改變意味著反射光的強度改變，說明內部材料發生變化。
一個典型的OCT系統如下圖。光束被均勻地分成兩束，分別進入參考臂與樣品臂。其中一束光在體積樣品中疊加，從而減小掃描面積。光源是寬帶準直光源，寬帶光源的選擇意味著低相干性和高精度的深度定位，從而使參考鏡與樣品之間的反射光相干。
深度掃描，也稱為縱向掃描或a掃描，用于測量反射光的強度，作為反射光透過樣品距離的函數。在OCT系統中的不同位置進行深度掃描，這一過程通常由參考鏡完成，參考鏡完成掃描后對比樣品反射光的光程與樣品、參考鏡之間光路的光程差。
通過在X或Y方向上旋轉掃描鏡實現橫向、縱向或b掃描，使探測光在樣品區域上平移。
我們將從商用OCT系統中獲得設計規格。
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