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线域频域光学相干层析检测及纵向坐标标定装置

阅读：797发布：2020-05-08

专利汇可以提供线域频域光学相干层析检测及纵向坐标标定装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种线域频域光学相干层析检测及纵向坐标标定装置，线域频域光学相干层析装置包括钨卤素灯光源模块、迈克尔逊干涉仪模块、线光谱仪模块和计算机，钨卤素灯光源模块包括钨卤素灯光源和凸透镜，迈克尔逊干涉仪模块包括第一柱透镜、分光镜和参考镜，线光谱仪模块包括第二柱透镜、反射镜、反射式光栅、第三柱透镜和面阵相机，计算机与面阵相机电性连接；纵向坐标标定装置包括可调狭缝结构和用于驱动可调狭缝结构进行位移的狭缝位移平台，可调狭缝结构设于分光镜与待测样品之间的检测光路上，狭缝宽度可调。该装置可对待测样品进行线域检测，且可对装置的纵向坐标进行准确标定，确定线域频域光学相干层析检测的纵向坐标。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是线域频域光学相干层析检测及纵向坐标标定装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种线域频域光学相干层析检测及纵向坐标标定装置，其特征在于，包括线域频域光学相干层析装置和纵向坐标标定装置，所述线域频域光学相干层析装置包括钨卤素灯光源模块、迈克尔逊干涉仪模块、线光谱仪模块和计算机，所述钨卤素灯光源模块包括钨卤素灯光源（1）和凸透镜（2），钨卤素灯光源（1）发出的光经凸透镜（2）准直为平行光束，所述迈克尔逊干涉仪模块包括第一柱透镜（3）、分光镜（4）和参考镜（5），第一柱透镜（3）将平行光束聚焦为焦线，分光镜（4）将光束分束为强度相等的两束光线，一束作为参考光汇聚于参考镜（5），另一束作为检测光汇聚于待测样品（8）表面，两束光经反射后重合发生干涉，所述线光谱仪模块包括第二柱透镜（10）、反射镜（11）、反射式光栅（12）、第三柱透镜（13）和面阵相机（14），干涉光束经第二柱透镜（10）汇聚和反射镜（11）反射后入射到反射式光栅（12）上，反射式光栅（12）将入射光按波长在空间分光后由柱透镜汇聚成干涉谱线，由面阵相机采集二维干涉条纹图像信号，所述计算机与面阵相机连接，以接收、存储、处理面阵相机传输来的条纹图像信号；所述纵向坐标标定装置包括可调狭缝结构（9）和用于驱动可调狭缝结构进行位移的狭缝位移平台，所述可调狭缝结构（9）设于分光镜（4）与待测样品（8）之间的检测光路上，狭缝宽度可调。
2.根据权利要求1所述的一种线域频域光学相干层析检测及纵向坐标标定装置，其特征在于，所述狭缝位移平台包括横向线性位移机构（7）和纵向线性位移机构（6），所述可调狭缝结构安装于纵向线性位移机构（6）上，以在其带动下进行纵向位移，所述纵向线性位移机构（6）设置于横向线性位移机构（7）上，以在其带动下进行横向位移。
3.根据权利要求2所述的一种线域频域光学相干层析检测及纵向坐标标定装置，其特征在于，所述横向线性位移机构（7）和纵向线性位移机构（6）均为丝杆螺母副机构，分别由步进电机驱动工作。
4.根据权利要求1所述的一种线域频域光学相干层析检测及纵向坐标标定装置，其特征在于，所述纵向坐标标定装置为可拆结构，装置纵向坐标标定完成后，纵向坐标标定装置的可调狭缝结构和狭缝位移平台可拆除。

说明书全文

线域频域光学相干层析检测及纵向坐标标定装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及光学相干层析技术领域，具体涉及一种线域频域光学相干层析检测及纵向坐标标定装置。

背景技术

[0002] 光学相干层析（Optical Coherence Tomography，简称OCT）以低相干光干涉为原理，以迈克耳逊干涉仪为核心器件，通过分析检测样品的背向散射或反射光与参考光的干涉信号获得样品表面或内部微结构信息，是一种新型的光学无损检测技术。凭借其非接触、非倾入、高分辨率、低成本的优势广泛应用于生物医学成像检测及工程检测等领域，线域频域光学相干层析系统由传统的单点频域光学相干层析系统发展而来，光路结构中使用柱透镜将光束聚焦成线作为检测焦线，系统使用的光谱仪为线光谱仪，使用面阵相机采集线域上多个点的干涉光谱。通常焦线上包括几百个检测点，系统一次采集可以完成焦线上多点的层析检测，相比单点检测，线域系统成像速度得到了进一步提高。线域频域光学相干层析检测中通过对面阵相机采集的二维干涉光谱进行傅里叶变换获得检测样品深度方向的结构信息，面阵相机每一行像素点对应着实际检测中的一个检测点，系统面阵相机纵向像素点所代表的实际检测点大小不同，须经系统纵向坐标标定，确定频域光学相干层析检测纵向像素点所代表的实际检测点大小。发明内容

[0003] 本实用新型的目的在于提供一种线域频域光学相干层析检测及纵向坐标标定装置，该装置可对待测样品进行线域检测，且可线域频域光学相干层析装置的纵向坐标进行准确标定，确定线域频域光学相干层析检测的纵向坐标。

[0004] 为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种线域频域光学相干层析检测及纵向坐标标定装置，包括线域频域光学相干层析装置和纵向坐标标定装置，所述线域频域光学相干层析装置包括钨卤素灯光源模块、迈克尔逊干涉仪模块、线光谱仪模块和计算机，所述钨卤素灯光源模块包括钨卤素灯光源（1）和凸透镜（2），钨卤素灯光源（1）发出的光经凸透镜（2）准直为平行光束，所述迈克尔逊干涉仪模块包括第一柱透镜（3）、分光镜（4）和参考镜（5），第一柱透镜（3）将平行光束聚焦为焦线，分光镜（4）将光束分束为强度相等的两束光线，一束作为参考光汇聚于参考镜（5），另一束作为检测光汇聚于待测样品（8）表面，两束光经反射后重合发生干涉，所述线光谱仪模块包括第二柱透镜（10）、反射镜（11）、反射式光栅（12）、第三柱透镜（13）和面阵相机（14），干涉光束经第二柱透镜（10）汇聚和反射镜（11）反射后入射到反射式光栅（12）上，反射式光栅（12）将入射光按波长在空间分光后由柱透镜汇聚成干涉谱线，由面阵相机采集二维干涉条纹图像信号，所述计算机与面阵相机连接，以接收、存储、处理面阵相机传输来的条纹图像信号；所述纵向坐标标定装置包括可调狭缝结构（9）和用于驱动可调狭缝结构进行位移的狭缝位移平台，所述可调狭缝结构（9）设于分光镜（4）与待测样品（8）之间的检测光路上，狭缝宽度可调。

[0005] 进一步地，所述狭缝位移平台包括横向线性位移机构（7）和纵向线性位移机构（6），所述可调狭缝结构安装于纵向线性位移机构（6）上，以在其带动下进行纵向位移，所述纵向线性位移机构（6）设置于横向线性位移机构（7）上，以在其带动下进行横向位移。

[0006] 进一步地，所述横向线性位移机构（7）和纵向线性位移机构（6）均为丝杆螺母副机构，分别由步进电机驱动工作。

[0007] 进一步地，所述纵向坐标标定装置为可拆结构，装置纵向坐标标定完成后，纵向坐标标定装置的可调狭缝结构和狭缝位移平台可拆除。

[0008] 该装置可对待测样品的内部结构进行层析成像或对振动进行线域检测，极大地提高了检测效率，该装置还可实现对线域频域光学相干层析装置的纵向坐标进行标定，从而确定频域光学相干层析检测纵向像素点所代表的实际检测点大小，确定线域频域光学相干层析装置检测的纵向坐标，具有很强的实用性和广阔的应用前景。附图说明

[0009] 图1是本实用新型实施例的结构示意图。

[0010] 图2是本实用新型实施例中纵向坐标标定装置的构造示意图。

[0011] 图中，1-钨卤素灯光源，2-凸透镜，3-第一柱透镜，4-分光镜，5-参考镜，6-纵向线性位移机构，7-横向线性位移机构，8-待测样品，9-可调狭缝结构，10-第二柱透镜，11-反射镜，12-反射式光栅，13-第三柱透镜，14-面阵相机。

具体实施方式

[0012] 下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

[0013] 本实用新型提供一种线域频域光学相干层析检测及纵向坐标标定装置，如图1所示，包括线域频域光学相干层析装置和纵向坐标标定装置。

[0014] 线域频域光学相干层析装置包括钨卤素灯光源模块、迈克尔逊干涉仪模块、线光谱仪模块以及计算机。

[0015] 钨卤素灯光源模块包括钨卤素灯光源（1）和凸透镜（2），钨卤素灯光源（1）发出的光经凸透镜（2）准直为平行光束，用于频域光相干层析检测。

[0016] 迈克尔逊干涉仪模块包括第一柱透镜（3）、分光镜（4）和参考镜（5），第一柱透镜（3）将平行光束聚焦为焦线，分光镜（4）将光束分束为强度相等的两束光线，一束作为参考光汇聚于参考镜（5），另一束作为检测光汇聚于待测样品（8）表面，两束光经反射后重合发生干涉。

[0017] 线光谱仪模块包括第二柱透镜（10）、反射镜（11）、反射式光栅（12）、第三柱透镜（13）和面阵高速COMS相机（14），干涉光束经第二柱透镜（10）汇聚和反射镜（11）反射后入射到反射式光栅（12）上，反射式光栅（12）将入射光按波长在空间分光后由柱透镜汇聚成干涉谱线，由面阵高速COMS相机采集获得二维干涉条纹图像信号。

[0018] 计算机与面阵高速COMS相机电性连接，用于接收、存储、处理面阵高速COMS相机传输来的二维干涉条纹图像信号，对二维干涉条纹图像信号每行像素点强度值进行傅里叶变换提取出各行像素点强度变化频率，乘以经波长标定后确定的系统距离分辨率获得线域振动信息及待测样品结构信息。

[0019] 如图2所示，纵向坐标标定装置包括可调狭缝结构（9）和狭缝位移平台。可调狭缝结构（9），设于分光镜（4）与待测样品（8）之间的检测光路上，用于调整通过狭缝照射到待测样品上的检测光，狭缝宽度可调。狭缝位移平台用于驱动可调狭缝结构进行横向和纵向位移，包括横向线性位移机构（7）和纵向线性位移机构（6），可调狭缝结构安装于纵向线性位移机构（6）上，以在其带动下进行纵向位移，纵向线性位移机构（6）设置于横向线性位移机构（7）上，以在其带动下进行横向位移，从而实现可调狭缝结构的横向和纵向位移。横向线性位移机构（7）和纵向线性位移机构（6）均为丝杆螺母副机构，分别由步进电机驱动。步距越小，线域频域光学相干层析装置纵向坐标标定精度越高。纵向坐标标定装置为可拆结构，装置纵向坐标标定完成后，纵向坐标标定装置的可调狭缝结构和狭缝位移平台可拆除，不影响装置的样品结构检测及振动检测。

[0020] 在线域频域光学相干层析检测中，图像处理模块通过对面阵相机采集的二维干涉光谱进行傅里叶变换，获得待测样品深度方向的结构信息，面阵相机每一行像素点对应着实际检测中的一个检测点。

[0021] 搭建的线域频域光学相干层析装置光路结构不同、装置元器件的空间位置不同，装置面阵相机纵向像素点所代表的实际检测点大小不同，须经纵向坐标标定，确定纵向像素点所代表的实际检测点大小。

[0022] 通过纵向坐标标定装置对装置进行纵向坐标标定，就是确定面阵相机采集的二维光谱纵向像素点与实际检测点的对应关系，确定纵向像素点所代表的实际检测点大小，确定装置检测的纵向坐标。

[0023] 纵向坐标标定过程中，检测光路中的检测光经可调狭缝结构滤光，狭缝宽度固定后，在面阵相机上形成长度固定的干涉光谱。通过狭缝位移平台驱动可调狭缝结构纵向位移l，使面阵相机上干涉光谱沿面阵相机像素点纵向方向移动n个像素点，则装置纵向上单个像素点代表的实际长度d = l / n，重复上述过程N次测量取平均值，以降低测量误差及操作误差影响：，其中为装置纵向上单个像素点代表的平均长度，N为测量次数，di为第i次测量的装置纵向上单个像素点代表的实际长度。

[0024] 以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。

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