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關注創建者:匿名 創建時間:2026-01-05
三維快速成像的視頻教程
40分鐘快速了解強大的三維公差分析系統3DCS
40分鐘快速了解強大的三維公差分析系統3DCS: 1、關于我們; 2、為什么選擇3DCS? 3、3DCS全模塊方案; 4、典型問題場景。
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三維快速成像的實例教程
01/簡介
零波像差雙遠心物鏡以“視場全域波前畸變趨近于零、物像比例恒定”的特性,成為3D NAND、精密微納制造等場景的核心光學器件,但其對成像模型的維度適配性提出嚴苛要求。二維矢量成像模型雖能滿足平面圖形的偏振態表征需求,卻因忽略深度方向光場耦合與厚掩模衍射效應,無法適配三維堆疊圖形的成像預測。
三維矢量成像模型通過全空間矢量光場建模,可精準捕捉雙遠心光路下三維偏振演化與深度衍射規律,成為破解該瓶頸的關鍵。本文以零波像差雙遠心成像為視角,對比二維與三維矢量模型的適配性差異,重點聚焦三維模型的應用機理,為先進三維制程光刻精度提升提供理論支撐。
02/三維矢量成像模型在零波像差雙遠心物鏡中的應用
零波像差、雙遠心成像時,物鏡三維偏振像差的偏振追跡矩陣與二維偏振像差的瓊斯矩陣可相互轉換。
從瓊斯矩陣轉換為三維偏振追跡矩陣,只需借助物方和像方的變換矩陣:將物方變換矩陣、瓊斯矩陣、像方變換矩陣依次結合,即可得到對應的三維偏振追跡矩陣。
而物方、像方變換矩陣的元素,對應的是“物方局部坐標系在全局坐標系中的坐標”“像方局部坐標系在全局坐標系中的坐標”——這些坐標信息是實現矩陣轉換的基礎支撐。
這一轉換能力,讓零波像差雙遠心物鏡中的偏振像差處理,能在三維與二維矩陣間靈活切換,適配不同的計算與優化場景。
二維-三維坐標系與矩陣轉換
光刻成像模型中x-y坐標系(全局)和i-j坐標系(局部)示意圖如圖所示。
展開 01/簡介
零波像差非雙遠心物鏡憑借“波前畸變趨近于零、適配大視場與復雜物距場景”的優勢,在精密光刻、微納檢測等領域廣泛應用,但其視場邊緣物像比例變化特性,對成像模型的維度適配性提出更高要求。
二維矢量成像模型雖能表征平面圖形偏振態,卻因忽略深度光場耦合、厚掩模衍射及視場-深度耦合效應,無法精準預測三維圖形成像質量。三維矢量成像模型通過全空間矢量光場建模,可精準捕捉非雙遠心光路下三維偏振演化與深度衍射規律,成為破解瓶頸的關鍵。本文以零波像差非雙遠心成像為視角,對比二維與三維模型適配性,重點聚焦三維模型應用機理,為先進三維制程光刻精度提升提供支撐。
02/三維矢量成像模型在零波像差非雙遠心物鏡中的應用
遠心度與模型差異的量化關系
各級衍射光主光線轉動關系示意圖
物鏡像方遠心度衡量:投影物鏡像方主光線方向單位矢量[kx,ky,kz],用kx/kz,ky/kz表示。
模型差異隨kx/kz的變化:kx/kz增大10倍,仿真結果差異增大100倍左右;當kx/kz從10-3變化到10-1時,差異從10-6量級變化到10-2量級。
零像差非雙遠心物鏡下的差異量化
仿真條件:接觸孔掩模、中心點光源X偏振照明、物鏡像方kx/ky=0.1、瓊斯矩陣為單位矩陣。
掩模圖形示意圖
差異結果:二維與三維模型空間像相對強度分布差異在10-2量級,最大絕對差值9.3x10-2、平均絕對值差4.5x10-2、差值均方根5.1x10-2。
二維矢量成像模型與三維矢量成像模型仿真零像差非遠心物鏡成像結果
結論:三維矢量成像模型預測非雙遠心物鏡成像更精確。
展開 摘要
本文針對智能制造領域機器人視覺感知中的三維視覺成像技術進行綜述,系統地總結了一些有代表性的機器人視覺成像方法的特點和實際應用中的局限性,內容涉及飛行時間三維成像、點線掃描三維成像、色散共焦成像、結構光投影三維成像、光學偏折成像、單目與多目立體視覺三維成像和光場成像等。繪制了各種視覺成像的圖譜,并探討了機器人手眼系統最佳三維成像方法。
在工業4.0時代,國家智能制造高速發展,傳統的編程來執行某一動作的機器人已經難以滿足現今的自動化需求。在很多應用場景下,需要為工業機器人安裝一雙眼睛,即機器人視覺成像感知系統,使機器人具備識別、分析、處理等更高級的功能,可以正確對目標場景的狀態進行判斷與分析,做到靈活地自行解決發生的問題。
一、機器視覺系統組成
典型的機器視覺系統可以分為:圖像采集部分、圖像處理部分和運動控制部分。基于PC的視覺系統具體由如圖1所示的幾部分組成:
圖1 機器視覺系統組成
①工業相機與工業鏡頭——這部分屬于成像器件,通常的視覺系統都是由一套或者多套這樣的成像系統組成,如果有多路相機,可能由圖像卡切換來獲取圖像數據,也可能由同步控制同時獲取多相機通道的數據。根據應用的需要相機可能是輸出標準的單色視頻(RS-170/CCIR)、復合信號(Y/C)、RGB信號,也可能是非標準的逐行掃描信號、線掃描信號、高分辨率信號等。
②光源——作為輔助成像器件,對成像質量的好壞往往能起到至關重要的作用,各種形狀的LED燈、高頻熒光燈、光纖鹵素燈等都容易得到。
展開 01/簡介
3D NAND、3D IC等立體集成電路的高密度堆疊需求,推動光刻圖形向三維立體化深度演進,傳統二維模型已難以適配厚掩模深度衍射及偏振態三維演化的復雜物理過程。高數值孔徑(NA>1)光刻系統下,厚掩模的多層結構引發光場多次反射與耦合衍射,疊加三維偏振像差的視場-深度耦合效應,導致關鍵尺寸均勻性(CDU)與側壁傾斜度控制精度驟降。
計算三維嚴格矢量成像模型是破解該瓶頸的核心理論工具,其對厚掩模衍射機制的精準建模與三維偏振像差的定量表征,直接決定立體圖形光刻保真度。本文聚焦厚掩模衍射下的光刻成像理論內核,深挖三維矢量模型中偏振像差的作用機理,為先進三維制程光刻精度提升提供關鍵理論支撐。
全局坐標系示意圖
02/厚掩模衍射下的光刻成像理論
在三維矢量成像模型中,掩模圖形結構尺寸接近甚至小于照明光的波長,基爾霍夫薄掩模近似不能準確描述光刻成像性能。利用基爾霍夫近似和嚴格電磁場理論模型得到的掩模衍射近場分布如圖所示。
利用基爾霍夫近似和嚴格電磁場理論模型得到的掩模衍射近場分布
三維厚掩模效應會顯著影響光刻成像性能,必須嚴格求解麥克斯韋方程組,準確獲得三維厚掩模衍射場分布,進而獲得嚴格矢量成像。
而掩模的衍射遠場(也就是投影物鏡入瞳處的電場分布),是多核心參數協同作用的結果:它關聯了平面波的傳播距離、方向余弦,也和三維厚掩模的衍射遠場(由掩模照明角度、自身結構與材料等參數決定)、投影物鏡的透射率函數,以及入射到掩模的平面波函數緊密相關——這一電場分布,正是厚掩模光刻成像的核心基礎輸入。
展開 摘要:電阻抗成像(Electrical Impedance Tomography, EIT)是一種無創的體內電導率分布重建技術,廣泛應用于心肺功能監測等生物醫學領域。為實現更貼近生理狀態的心臟動態仿真,本研究構建了一個可參數化的三維心臟模型,并通過 COMSOL Multiphysics 與 MATLAB 平臺聯合實現仿真。模型在心臟表面布置了24個電極,支持多組電流激勵與電壓采集;同時,通過正弦函數表達式實現對心臟收縮周期的模擬。借助 COMSOL API 與 MATLAB 腳本,完成了24組電流注入下的電場、電壓與電流密度仿真計算。進一步,提取了電場各方向分量并構建了靈敏度矩陣(Jacobian matrix),為后續電導率反演與圖像重建提供基礎。該平臺可用于動態心臟 EIT 正問題研究,并支持圖像反演算法訓練及病變模擬拓展。
關鍵詞:電阻抗成像;心臟模型;三維參數化;COMSOL;MATLAB;靈敏度矩陣;電極仿真;電導率重建
一、任務描述
本任務旨在構建一個三維參數化心臟模型,基于 COMSOL Multiphysics 與 MATLAB 聯合仿真平臺,進行24電極電阻抗掃描,實現電導率圖像重建和電流密度場可視化,為心臟功能建模與EIT成像研究提供高精度模擬平臺,如圖1所示。
圖1 三維參數化心臟模型
二、子任務細分
a) 心臟幾何建模與參數化運動
目標:構建含時間參數化收縮的心臟模型,實現隨時間變化的生理形態模擬。
步驟:在 COMSOL 中定義變量 L0, f, Lt 控制心臟收縮;使用拉伸 + 橢球構建心臟主體;添加24個電極柱體,進行鏡像與移動;實現形變表達式 Lt = L0*(1 - 0.1*sin(2*pi*f*time))。
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摘要:電阻抗成像(Electrical Impedance Tomography, EIT)是一種無創的體內電導率分布重建技術,廣泛應用于心肺功能監測等生物醫學領域。為實現更貼近生理狀態的心臟動態仿真,本研究構建了一個可參數化的三維心臟模型,并通過 COMSOL Multiphysics 與 MATLAB 平臺聯合實現仿真。模型在心臟表面布置了24個電極,支持多組電流激勵與電壓采集;同時,通過正弦函數表達式實現對心臟收縮周期的模擬
01/簡介
零波像差雙遠心物鏡以“視場全域波前畸變趨近于零、物像比例恒定”的特性,成為3D NAND、精密微納制造等場景的核心光學器件,但其對成像模型的維度適配性提出嚴苛要求。
二維矢量成像模型雖能滿足平面圖形的偏振態表征需求,卻因忽略深度方向光場耦合與厚掩模衍射效應,無法適配三維堆疊圖形的成像預測。三維矢量成像模型通過全空間矢量光場建模,可精準捕捉雙遠心光路下三維偏振演化與深度衍射規律
01/簡介
零波像差非雙遠心物鏡憑借“波前畸變趨近于零、適配大視場與復雜物距場景”的優勢,在精密光刻、微納檢測等領域廣泛應用,但其視場邊緣物像比例變化特性,對成像模型的維度適配性提出更高要求。
二維矢量成像模型雖能表征平面圖形偏振態,卻因忽略深度光場耦合、厚掩模衍射及視場-深度耦合效應,無法精準預測三維圖形成像質量。三維矢量成像模型通過全空間矢量光場建模,可精準捕捉非雙遠心光路下三維偏振演化與深度衍射規律
01/簡介
零波像差雙遠心物鏡以“視場全域波前畸變趨近于零、物像比例恒定”的特性,成為3D NAND、精密微納制造等場景的核心光學器件,但其對成像模型的維度適配性提出嚴苛要求。二維矢量成像模型雖能滿足平面圖形的偏振態表征需求,卻因忽略深度方向光場耦合與厚掩模衍射效應,無法適配三維堆疊圖形的成像預測。
三維矢量成像模型通過全空間矢量光場建模,可精準捕捉雙遠心光路下三維偏振演化與深度衍射規律
01/簡介
3D NAND、3D IC等立體集成電路的高密度堆疊需求,推動光刻圖形向三維立體化深度演進,傳統二維模型已難以適配厚掩模深度衍射及偏振態三維演化的復雜物理過程。高數值孔徑(NA>1)光刻系統下,厚掩模的多層結構引發光場多次反射與耦合衍射,疊加三維偏振像差的視場-深度耦合效應,導致關鍵尺寸均勻性(CDU)與側壁傾斜度控制精度驟降。
用于材料科學領域的共聚焦顯微鏡,基于光學共軛共焦原理,其超高的空間分辨率和三維成像能力,提供了全新的視角和解決方案。
工作原理
共聚焦顯微鏡通過在樣品的焦點處聚焦激光束,在樣品表面進行快速點掃描并逐層獲取不同高度處清晰焦點并重建出3D真彩圖像,從而進行分析。
儀器結構
共聚焦顯微鏡主要有四部分組成:1、顯微鏡光學系統。2、掃描裝置
摘要
本文針對智能制造領域機器人視覺感知中的三維視覺成像技術進行綜述,系統地總結了一些有代表性的機器人視覺成像方法的特點和實際應用中的局限性,內容涉及飛行時間三維成像、點線掃描三維成像、色散共焦成像、結構光投影三維成像、光學偏折成像、單目與多目立體視覺三維成像和光場成像等。繪制了各種視覺成像的圖譜,并探討了機器人手眼系統最佳三維成像方法。
在工業4.0
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