OCT测量制造技术

OCT测量。本发明专利技术涉及一种光学系统(1)，具体地光学相干断层成像扫描仪，包括：光学相干断层成像测量装置；和光束偏折单元，该光束偏折单元用于横向偏折光学相干断层成像测量装置的光束路径的位置和/或角度。根据本发明专利技术，在光束路径中存在光学部件，所述光学部件被实现成：依赖于偏折后的光束路径在光学部件上的横向位置，所述光学部件的后向反射在其沿着光束路径的纵向位置方面具有不同的配置。光学系统包括评估单元，该评估单元被实现成：光束偏折单元的横向位置和/或角偏折的值可基于光学相干断层成像测量装置确定的在光学部件处的后向反射的纵向位置来确定。

OCT measurement

【技术实现步骤摘要】
OCT测量
本专利技术涉及具有光束偏折的光学系统、以及用于借助于OCT(光学相干断层成像)测量确定光束偏折值的处理和装置。具体地，本专利技术尤其涉及扫描OCT测量单元或工业坐标测量机中的示例性具体实施方式，基于该实施方式，这里以示例性方式详细说明本专利技术。
技术介绍
这里，具体地，本专利技术的一个实施方式涉及扫描OCT测量，即，利用OCT测量辐射在测试对象的表面上的横向扫描移动而进行的光学相干断层成像。近年来，已经不仅在医学工程中，还在工业领域中，特别是对于产品的无损测试，比如在生产处理中的质量保证甚至内联中，实现了通过OCT对对象进行的测量。在这种OCT中，通常存在基于被轴向地指引到对象深度中的测量光束在白光或低相干干涉测量意义内与叠加参考光束的干涉图的非接触式测量。处理中出现的光学互相关产生这种情况下的图案，该图案将光反射结构的强度及其相对光程长度成像为轴向深度轮廓。这里特定的点是，一般来说，深度分辨率在OCT测量的情况下与横向分辨率分离，因为在这种情况下得到的纵向深度分辨率主要依赖于所采用光的光谱宽度，而横向分辨率主要是由所采用光学单元的数值孔径产生的。OCT的实施方式的具体配置原则上在这里分为TD-OCT(时域-在时域中进行评估-例如，凭借改变干涉仪参考臂的长度并测量强度)或FD-OCT(频域-在频域中进行评估-例如，凭借捕捉单独频谱分量的干涉)。FD-OCT的一种非常普遍的特定实施方式在本文由所谓的SS-OCT(扫频源OCT)来表示，其中，调谐辐射源的波长，因此不需要光谱仪作为检测器。根据前面提及的分类，比如依赖于所捕捉维度，特定OCT实施方式的其他名称为1D、2D或3DOCT，在各情况下利用TD或FD评估，即，例如，SS-OCT作为1D-FD-OCT或时间编码的频域OCT作为3D-TD等。所谓的全场OCT(FF-OCT)也是另外的OCT变型。在这种情况下，本专利技术总体上可独立于OCT测量的具体应用的实施方式应用，特别是在适当的边界条件下。因为即使是小信号，例如，直到小于纳瓦的区域，也倾向于使用选择性作用原理而可检测，测量光的相对低的输入功率在许多应用中是足够的-特别是在FD-OCT测量中，因此，在待检查的材料上几乎没有任何负荷。原理上，这种情况下的OCT方法也允许较快速的评估，例如，在每秒几千体素、兆体素或千兆体素的区域中。在适当的宽带设计的情况下，例如将宽带激光器用作光源，在这种情况下，例如可以在比如微米甚至更低的范围内获得高的深度分辨率；这经常被称为UHR-OCT。当使用OCT方法时，依赖于所采用的电磁辐射的波长的穿透深度通常是主要限制之一。比如，示例性实施方式在US2017/261308、US2017/307353等中找到。在处理中，可选地还可以例如确定另外方面，诸如例如，所检查材料的多普勒频移(多普勒OCT，比如用于测量速度)、散射、吸收、色散、偏振变化，或者可以选择性地搜索特定分子(分子对比OCT)。以原理上技术类似的方式，经常还使用所谓的光学相干雷达，其用于纯粹测量表面而没有值得注意的穿透深度，然而，所述光学相干雷达仅表示在没有断层照片信息的情况下提供轮廓的表面扫描方法。为了获得足够大面积的断层照片或轮廓图像或体捕获，在这种情况下，必须沿一个或两个方向以横向方式在测试对象的表面上引导测量光束；下面，这在这种情况下还称为扫描。比如，示例可以在WO2014/096262或US2017/020387中找到。这里，期望以高位置分辨率，优选地为以至少近似与OCT方法的横向位置分辨率类似于的分辨率，同样地进行该扫描-特别是鉴于前面提及的OCT测量方法本身的高分辨率。在许多情况下，即使是由于其原理而以平面方式捕捉的原理(诸如FF-OCT)比如也需要扫描，以能够以适当的分辨率捕捉足够大的表面区域。通过各种手段，可能发现这在实践中是难以实现的。这里，固定偏折原理，例如根据声光或电光原理，除了可以应用于移动诸如镜、棱镜、透镜等的光学元件之外，还可以另选地应用于光束偏折目的。在这种情况下可能最经常使用移动偏折镜(通常以旋转或枢转运动而运动)。一般而言，发现其快速且高度精确的致动和位置控制具有挑战性，特别是在其位置反馈方面。特别是在另外追求小尺寸时，传统上用于该目的的检流计(像在WO2017/220510中)的使用经常也是困难的。MEMS，即，微系统技术或微机电系统，将用所谓的MEMS镜(例如在DE202017105001或类似于在DLP(投影)芯片中使用的芯片的原理)的方式提供用于小型化的方案；然而，准确来说，这些系统经常是较强非线性的并且依赖于它们的偏折方面上的动态，因此几乎不适于位置准确且可靠的光束引导，位置准确且可靠的光束引导在这种扫描期间是必要的。然而，这种MEMS光束偏折还将由于其小的运动质量而提供偏折的高动态的前景。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是改善光束的光束偏折，特别是考虑到精确知道它们的实际位置或角偏折，作为其结果，例如，因此还比如使用适当控制回路促进光束偏折的准确定位。除了位置准确度之外，这种情况下的光束偏折不仅应在几何上精确，优选地还应该在时间上快速，例如以促进用于光束偏折的快速位置控制环。在一些应用中，到预期位置的确切调节也不是主要要求；相反，仅非常准确地知道当前实际位置就足够。如果光束偏折中的任意运动质量在处理中不增加或至少几乎不增加，则也将是有利的，比如特别是为了也能够获得光束偏折的高机械动态。其中出现这种问题的许多可能应用之一的示例尤其可以在比如计量学中找到，具体地，比如在具有光学测试样本或探头的坐标测量机(CMM)或用于微米范围或以下测量的其他高度精确测量器具中。本专利技术还可以应用于其他计量方法，这些计量方法包括比如测距仪、旋转激光器、激光跟踪仪、视距仪、全站仪、激光扫描仪、激光标记器等中的扫描运动、测量辐射的确切定位或定向校准。然而，工业、研究、医学以及技术中的其他应用也可以得益于本专利技术，特别是在这些应用需要光学工作辐射的偏折(比如用于测量、标记或处理任务)时，特别是在这些应用可以得益于快速和/或位置已知的(优选地为确切已知的)光束偏折时。示例包括电子器件、半导体以及屏幕技术、材料处理、增材制造方法等。本专利技术涉及一种光学系统，该光学系统包括光学相干断层成像(OCT)测量装置和光束偏折单元，该光束偏折单元用于对OCT测量装置的光束路径的位置和/或角度进行横向偏折，特别是用于偏折OCT测量装置的光束路径的位置和/或角度。光学系统具体可以是用于确定测试对象的表面轮廓的光学测量系统，例如用于光学感测亚毫米范围内的表面的OCT扫描仪或工业坐标测量机的一部分、或者这种测量机的探头或探头系统。这里，光束路径中存在光学部件，该光学部件被实现成：依赖于偏折后的光束路径的横向位置，光学部件的后向反射在其沿着光束路径的纵向位置方面具有不同的配置。在该意义上，后向反射具体是可借助于OCT测量捕捉的后向反射，特别是在其沿着光束路径的纵向位置方面，例如在光学部件的断层照片中。换言之，根据本专利技术，偏折后的光束路径中存在光学部件，该光学部件被实现成：依赖于光学本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学系统(1)，特别是光学相干断层成像OCT扫描仪，该光学系统包括：/nOCT测量装置；和/n光束偏折单元，该光束偏折单元用于对所述OCT测量装置的光束路径的位置和/或角度进行横向偏折，/n该光学系统的特征在于：/n在所述光束路径中存在光学部件，所述光学部件被实现成：依赖于偏折后的光束路径的横向位置，所述光学部件的后向反射在其沿着所述光束路径的纵向位置方面具有不同的配置，并且/n所述光学系统包括评估单元，该评估单元被实现成：所述光束偏折单元的所述横向位置和/或角偏折的值能够基于由所述OCT测量装置确定的所述光学部件处的所述后向反射的纵向位置来确定。/n

【技术特征摘要】
20180807 EP 18187664.01.一种光学系统(1)，特别是光学相干断层成像OCT扫描仪，该光学系统包括：
OCT测量装置；和
光束偏折单元，该光束偏折单元用于对所述OCT测量装置的光束路径的位置和/或角度进行横向偏折，
该光学系统的特征在于：
在所述光束路径中存在光学部件，所述光学部件被实现成：依赖于偏折后的光束路径的横向位置，所述光学部件的后向反射在其沿着所述光束路径的纵向位置方面具有不同的配置，并且
所述光学系统包括评估单元，该评估单元被实现成：所述光束偏折单元的所述横向位置和/或角偏折的值能够基于由所述OCT测量装置确定的所述光学部件处的所述后向反射的纵向位置来确定。


2.根据权利要求1所述的光学系统(1)，该光学系统的特征在于：所述光学部件设置在所述光束偏折单元的下游，并且
所述光学部件由所述光束路径透射，特别地，大致透射，具体地，比如，以至少80％或90％或更多地透射。


3.根据权利要求1和2中至少一项所述的光学系统(1)，该光学系统的特征在于：所述光学部件被实现成：所述光学部件在各情况下在所述光学部件上的不同横向位置处具有后向反射，所述后向反射在大致正交于所述横向的纵向位置中具有不同的OCT测量距离，特别地其中，在横向位置与纵向位置之间存在已知关系。


4.根据权利要求1至3中至少一项所述的光学系统(1)，该光学系统的特征在于：确定所述光束偏折单元的所述位置和/或角偏折，并且使用所述OCT测量的所述光束路径光学地测量测试对象。


5.根据权利要求1至4中至少一项所述的光学系统(1)，该光学系统的特征在于：所述光束路径由所述偏折单元横向地偏折到光导的输入耦合区域上，并且经由所述光导，朝向测试对象输出耦合到与所述输入耦合区域处的点对应的所述光导的所述输出耦合区域处的点，特别地其中，所述光导的输入耦合区域和/或输出耦合区域为所述位置和/或角偏折的OCT测量提供后向反射。


6.根据权利要求1至5中至少一项所述的光学系统(1)，该光学系统的特征在于：所述光束路径的所述位置和/或角偏折由可移动的反射区域来实现，特别地其中，所述反射区域被实现为微机电MEM镜偏折单元。


7.根据权利要求6所述的光学系统(1)，该光学系统的特征在于：提供用于所述OCT测量的所述后向反射的所述光学部件由所述光束偏折单元的一部分形成，特别地作为所述光束偏折单元的至少部分反射区域。


8.根据权利要求1至7中至少一项所述的光学系统(1)，该光学系统的特征在于：所述光学系统被实现为...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·延森，杨征，
申请(专利权)人：赫克斯冈技术中心，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH