SS-OCT间距测量中获取更小镜像残余的消镜像方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种SS‑OCT间距测量中获取更小镜像残余的消镜像方法及其系统，本发明专利技术的方法通过PZT先引起相位震荡后采用遍历迭代算法来获得误差更小的相位，然后带入消镜像算法公式，得到消镜像结果。本发明专利技术公开的SS‑OCT间距测量系统包括扫频光源、环形器、波分复用器、光纤耦合器、参考臂、样品臂、光电探测器、数据采集设备及电子计算机。本发明专利技术不同于传统的直接利用PZT产生位移，而是通过PZT先引起相位震荡后采用算法上的遍历迭代来获得误差更小的相位。应用在光学表面间距测量上，成倍提升了测量量程，且得到镜像残余更小的效果，获得了更好的消镜像效果。

【技术实现步骤摘要】
SS-OCT间距测量中获取更小镜像残余的消镜像方法及其系统
本专利技术涉及光学测量
，特别涉及一种SS-OCT间距测量中获取更小镜像残余的消镜像方法及其系统。
技术介绍
光学相干层析成像(OpticalCoherenceTomography，OCT)是一种非侵入、非接触的成像技术，作为一种全新的、发展迅速的成像技术，具有高分辨、无损、实时成像等一系列优点。随着OCT技术的发展，扫频光源光学层析成像技术(swept-sourceopticalcoherencetomography,SS-OCT)具有更高的灵敏度，更宽广的成像波段已逐渐成为第三代OCT技术，可以应用在光学表面的非接触式间距测量中。但是由于傅里叶变换的特性，其实际测量受到镜像的影响，量程被缩减为一半，因此如果能消除镜像，可以使得量程成倍扩张。有很多消镜像的方法提出。有移相法，BM-Scan法，多探测器法等。在对于应用在间距测量上，移相法是更简单的方法。移相法最早是M.Wojtkowski在文章“Fullrangecomplexspectralopticalcoherencetomographytechniqueineyeimaging”提出的，通过计算五个干涉信号的振幅和相位信息来重构复干涉光谱；之后也有MAZhen-He在文章“ArbitraryThree-PhaseShiftingAlgorithmforAchievingFullRangeSpectralOpticalCoherenceTomography”中提到的利用任意相位的移动来消除镜像。这些方法都是利用PZT做直接的项移。由于受到PZT的重复精度以及环境的干扰，这种方法存在一定的项移误差，所以存在一定的镜像残余影响消镜像效果。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种SS-OCT间距测量中获取更小镜像残余的消镜像方法及其系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种SS-OCT间距测量中获取更小镜像残余的消镜像方法，包括以下步骤：1)构建消镜像算法公式：1-1)将SS-OCT间距测量系统中的光电探测器探测到的信号描述为：其中，k为波数，S(k)是光源发出的k随时间编码的宽带光，RR、RSn是参考臂上平面镜的反射率以及样品臂上样品第n面镜子的反射率，N是样品的总面数，zR是到参考臂平面镜所走的光程，zSn是到样品臂上样品第n面镜子所走的光程；1-2)对式(1)做傅里叶变换，并略去每项前面的系数，得到：(2)式中的第一、第二、第三项分别对应于(1)式的第一、第二、第三项，分别为直流项、样品的自相干项以及需要的镜面间距项，A为直流项，为常数；δ为狄拉克函数，z为样品镜面间距；1-3)(2)式关于坐标原点对称，在(1)式第三项中加上了一个相位那么(2)式改写为：1-4)(3)式乘以相位因子并和(2)式相减，得到：1-5)对(1)式加上相位进行与上述加上相位相同的操作得到：1-6)(4)式乘以再减去(5)式与的乘积得到：(6)式能在任意的选择下消除镜像；4)促使SS-OCT间距测量系统中的参考臂部分的平面镜做正弦规律变换的来回运动，引起光程做正弦振动，引起相位振荡，得到一系列的相位点；5)选择需要的目标相位在所有相位点中进行遍历，筛选出3-1)令i从1到N遍历取值，N为相位点的总数，选取phase(i)作为初始相位Ai0，Ai0＝phase(i)；3-2)令j从1到N遍历取值，遍历所有相位点，寻找和内的点,筛选出符合条件的Ai0、Ai1、Ai2并升序排序为：A’i0、A’i1、A’i2，计算出相位差将的组合放入备选的相位集合中，其中，i＝1,2,3,….,N.并返回3-1)，直到i＝N为止；3-3)在备选的相位集合中，选择时对应的作为最终筛选得到的相位3-4)将选出的相位带入到上述(6)式中，得到消除镜像的结果。优选的是，所述步骤2)中，通过压电陶瓷产生正弦振动，带动SS-OCT间距测量系统中的参考臂部分的平面镜做正弦规律变换的来回运动。优选的是，所述步骤3)中，目标相位一种SS-OCT间距测量系统，其采用如上所述的方法消除镜像，该系统包括扫频光源、环形器、波分复用器、光纤耦合器、参考臂、样品臂、光电探测器、数据采集设备及电子计算机。优选的是，所述参考臂包括第一准直器、平面镜及压电陶瓷，所述压电陶瓷做正弦振动，以带动所述平面镜做正弦规律变换的来回运动。优选的是，所述样品臂包括第二准直器和待测样品。优选的是，所述环形器均包括3个端口：第一端口、第二端口和第三端口；且从所述第一端口进入的光只能从所述第二端口输出，从所述第二端口进入的光只能从所述第三端口输出，从所述第三端口进入的光只能从所述第一端口输出。优选的是，所述扫频光源发出的光从所述第一端口进入所述环形器，再从所述第二端口输出进入所述光纤耦合器，被均分为2束光分别进入所述参考臂和样品臂；其中，进入所述参考臂的光通过所述第一准直镜后照射在所述平面镜上，所述压电陶瓷做正弦振动带动所述平面镜振动，平面镜反射的携带光程差正弦变换的光原路返回到所述光纤耦合器；所述样品臂部分的光经过所述第二准直镜打到所述待测样品上，所述待测样品反射的携带样品镜面信息的光原路返回到所述光纤耦合器，与所述参考臂返回的光进行干涉后再被均分为2路；其中一路从所述第二端口进入所述环形器后经所述第三端口输出到所述光电探测器，另一路经过所述波分复用器后也输出到所述光电探测器，两路光经所述光电探测器转为电信号后由所述数据采集设备进行记录并将数据保存在所述电子计算机中。优选的是，所述光纤耦合器为50/50耦合器。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过PZT先引起相位震荡后采用遍历迭代算法来获得误差更小的相位，应用在光学表面间距测量上，能成倍提升测量量程，得到镜像残余更小的效果，获得更好的消镜像效果。附图说明图1为本专利技术的SS-OCT间距测量系统的结构示意图；图2为本专利技术的一种实施例中进行相位遍历迭代的流程图；图3为本专利技术的一种实施例中的消镜像效果对比图。附图标记说明：1—扫频光源；2—环形器；3—波分复用器；4—光纤耦合器；5—第一准直器；6—第二准直器；7—平面镜；8—伺服电机；9—传动装置；10—压电陶瓷；11—光电探测器；12—数据采集设备；13—电子计算机；14—参考臂；15—样品臂；16—待测样品。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。本实施例的一种SS-OCT间距测量中获取更小镜像残余的消镜像方法，包括以下步骤：...

【技术保护点】
1.一种SS-OCT间距测量中获取更小镜像残余的消镜像方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)构建消镜像算法公式：/n1-1)将SS-OCT间距测量系统中的光电探测器探测到的信号描述为：/n

【技术特征摘要】
1.一种SS-OCT间距测量中获取更小镜像残余的消镜像方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)构建消镜像算法公式：
1-1)将SS-OCT间距测量系统中的光电探测器探测到的信号描述为：



其中，k为波数，S(k)是光源发出的k随时间编码的宽带光，RR、RSn是参考臂上平面镜的反射率以及样品臂上样品第n面镜子的反射率，N是样品的总面数，zR是到参考臂平面镜所走的光程，zSn是到样品臂上样品第n面镜子所走的光程；
1-2)对式(1)做傅里叶变换，并略去每项前面的系数，得到：



(2)式中的第一、第二、第三项分别对应于(1)式的第一、第二、第三项，分别为直流项、样品的自相干项以及需要的镜面间距项，A为直流项，为常数；δ为狄拉克函数，z为样品镜面间距；
1-3)(2)式关于坐标原点对称，在(1)式第三项中加上了一个相位那么(2)式改写为：



1-4)(3)式乘以相位因子并和(2)式相减，得到：



1-5)对(1)式加上相位进行与上述加上相位相同的操作得到：



1-6)(4)式乘以再减去(5)式与的乘积得到：



(6)式能在任意的选择下消除镜像；
2)促使SS-OCT间距测量系统中的参考臂部分的平面镜做正弦规律变换的来回运动，引起光程做正弦振动，引起相位振荡，得到一系列的相位点；
3)选择需要的目标相位在所有相位点中进行遍历，筛选出
3-1)令i从1到N遍历取值，N为相位点的总数，选取phase(i)作为初始相位Ai0，Ai0＝phase(i)；
3-2)令j从1到N遍历取值，遍历所有相位点，寻找和内的点,筛选出符合条件的Ai0、Ai1、Ai2并升序排序为：A’i0、A’i1、A’i2，计算出相位差将的组合放入备选的相位集合中，其中，i＝1,2,3,….,N.并返回3-1)，直到i＝N为止；
3-3)在备选的相位集合中，选择时对应的作为最终筛选得到的相位
3-4)将选出的相位带入到上述(6)式中，得到消除镜像的结果。


2.根据权利要求1所述的SS-OCT间距测量中获取更小镜像残余的消镜像方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：史国华，王俊翔，冯长有，邢利娜，王冬月，潘道伟，樊金宇，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，长春奥普光电技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32