一种曲面透明物体成像系统技术方案

本发明专利技术提供一种曲面透明物体成像系统，其中第一耦合器将激光信号中一路发送给成像装置，另一路经延迟处理后发送给第三耦合器；成像装置将激光信号照射至曲面透明物体上的一位置上，激光信号通过曲面透明物体上该位置后被传输至第二耦合器；第二耦合器将其接收到的激光信号中一路通过探测器、信号采集器转换成光程电信号，另一路传输给第三耦合器；部分光谱成分在第三耦合器处耦合生成光强最大的干涉光信号；处理装置根据接收到光程电信号的时刻，确定对应波长光谱成分的探测光程，根据对应干涉电信号对应光谱成分波长和确定出的对应探测光程，确定曲面透明物体上该位置与成像装置上激光信号出射点之间的距离和该位置处的厚度。的厚度。的厚度。

【技术实现步骤摘要】
一种曲面透明物体成像系统


[0001]本专利技术属于成像领域，具体涉及一种曲面透明物体成像系统。

技术介绍

[0002]目前，成像技术主要有三种：第一种是利用棱镜、光栅等一维衍射器件对超快激光进行一维衍射，从而对样品进行线扫描；第二种是利用光栅和虚拟相位阵列结合的方式对超快激光进行二维衍射，从而对样品进行面扫描；第三种是将光脉冲集中到一点入射至样品对应位置上，从而对样品进行点扫描。前两种成像技术虽然属于超快成像技术，但只能用于对样品的外貌轮廓进行成像；而第三种点扫描虽然扫描速度较慢，但点扫描具有一定的层析成像能力(利用时间拉伸的光相干层析OCT技术)，其可以根据干涉自由光谱范围FSR的变化就可以确定透明样品的厚度信息，但无法用于确定曲面透明样品的外貌轮廓。可见，现有成像技术无法同时对曲面透明物体的外貌轮廓和厚度进行确定。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种曲面透明物体成像系统，以解决目前成像技术无法同时对曲面透明物体的外貌轮廓和厚度进行确定的问题。
[0004]根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种曲面透明物体成像系统，包括：
[0005]激光发生装置，用于产生包括多个光谱成分的激光信号；
[0006]第一耦合器，用于将所述激光信号分成两路，一路作为探测光发送给成像装置，另一路作为参考光经延迟介质延迟处理后发送给第三耦合器；
[0007]所述成像装置，用于将该激光信号照射至曲面透明物体上的一位置上，所述激光信号在通过该曲面透明物体上该位置后被传输至第二耦合器；
[0008]所述第二耦合器，用于将其接收到的激光信号分为两路，一路传输给所述探测器，另一路传输给所述第三耦合器；所述探测器，将其从该第二耦合器接收到的激光信号转换为光程电信号；信号采集器，对该光程电信号进行采集并发送给处理装置；
[0009]经该延迟介质延迟处理后的激光信号被发送给所述第三耦合器后，其部分光谱成分在该第三耦合器处，与该第二耦合器提供的激光信号中相同波长的光谱成分耦合，生成干涉光信号；所述探测器将所述干涉光信号转换为干涉电信号；所述信号采集器对该干涉电信号进行采集并发送给所述处理装置；
[0010]所述处理装置对各个干涉电信号进行干涉光谱疏密程度解调，获得光强最大的干涉电信号及其对应的光谱成分波长，针对与所述获得的各个光谱成分波长对应的光程电信号，根据接收到该光程电信号的时刻，确定对应波长光谱成分的探测光程；
[0011]根据所述获得的干涉电信号对应光谱成分波长以及确定出的对应探测光程，确定所述曲面透明物体上该位置与该成像装置上激光信号出射点之间的距离以及该位置处的厚度。
[0012]在一种可选的实现方式中，所述激光发生装置的输出端与第一耦合器的输入端连
接，所述第一耦合器的第一输出端连接环形器的第一端，第二输出端通过该延迟介质连接所述第三耦合器的第一输入端；所述环形器的第二端和第三端分别连接所述成像装置和第二耦合器的输入端，所述成像装置的下方设有曲面透明物体，所述第二耦合器的两输出端分别连接所述第三耦合器的第二输入端和所述探测器的第二输入端，所述第三耦合器的输出端连接所述探测器的第一输入端，所述探测器的输出端通过信号采集器连接处理装置。
[0013]在另一种可选的实现方式中，设所述成像装置输出的激光信号在曲面透明物体上的入射位置，与该成像装置上激光信号出射点之间的距离为H，该入射位置处的厚度为h，设对应波长光谱成分在该曲面透明物体内传播的第三光程为L3，所述第三光程L3＝n*h，n表示曲面透明物体的折射率，其与光谱成分的波长相关，由此在光谱成分的波长一定时，折射率n一定，该波长光谱成分对应探测光程的大小由距离H和厚度h的大小决定；所述处理装置在本地预先存储有针对每个波长设置的探测光程，且该波长下的每个探测光程均对应有一个距离H和厚度h组合，每个距离H和厚度h组合均由多条距离H和厚度h关联关系组成；
[0014]所述处理装置在根据所述干涉电信号对应光谱成分波长以及确定出的对应探测光程，确定所述曲面透明物体上该位置与该成像装置上激光信号出射点之间的距离以及该位置处的厚度时，首先根据针对所述曲面透明物体上同一位置生成的各个光强最大的干涉电信号，确定对应光谱成分的波长，并获取基于对应光程电信号的接收时刻确定的该波长光谱成分的探测光程；
[0015]查找出该波长下与所述获取的探测光程对应的距离H和厚度h组合；在查找出不同波长下对应的距离H和厚度h组合后，将查找出的各个距离H和厚度h组合进行比较，当在各个距离H和厚度h组合中存在有相同的距离H和厚度h关联关系且为唯一一个时，确定该距离H和厚度h关联关系为该曲面透明物体上该位置成像所需的参数。
[0016]在另一种可选的实现方式中，还包括移位装置，所述移位装置对所述曲面透明物体进行移动，以使该成像装置输出的激光信号在所述曲面透明物体上的入射位置发生改变。
[0017]在另一种可选的实现方式中，所述处理装置与该移位装置连接，其在获得该曲面透明物体的该位置成像所需的参数后，立即控制移位装置对所述曲面透明物体进行移动。
[0018]在另一种可选的实现方式中，所述移动装置带动所述曲面透明物体进行左右或前后方向的平移，以实现所述曲面透明物体的面成像，该左右和前后方向均与该成像装置输出激光信号的发射方向垂直；所述移动装置带动所述曲面透明物体进行左右和前后方向的移动，以实现所述曲面透明物体三维立体成像。
[0019]在另一种可选的实现方式中，所述移动装置带动所述曲面透明物体旋转，以实现所述曲面透明物体面成像，所述旋转所在平面与该成像装置输出激光信号的发射方向平行；
[0020]所述移动装置带动所述曲面透明物体旋转并带动所述曲面透明物体进行前后方向平移，以实现所述曲面透明物体三维立体成像，该前后方向分别与该旋转所在平面以及该成像装置输出激光信号的发射方向垂直。
[0021]在另一种可选的实现方式中，所述距离H反映该曲面透明物体面向该成像装置一侧的外貌轮廓。
[0022]在另一种可选的实现方式中，还包括色散介质，所述色散介质用于对用于对所述
激光发生装置提供的激光信号或者所述第三耦合器提供的干涉光信号进行时域拉伸。
[0023]在另一种可选的实现方式中，还包括设置在所述第一耦合器之前的光放大器，所述光放大器用于对传输给该第一耦合器的激光信号进行光放大；
[0024]还包括偏振控制器，所述偏振态控制器用于对所述曲面透明物体输出的激光信号的偏振态进行调节，以使输入至所述第三耦合器的参考光和探测光的偏振态一致，从而保证该第三耦合器处形成的干涉光信号对应干涉光谱的效率。
[0025]本专利技术的有益效果是：
[0026]1、本专利技术对点扫描成像方式进行了改进，增加了第二耦合器，利用第二耦合器将探测光路中传输给第三耦合器的部分激光信号传输给处理装置，使处理装置获得各个不同波长光谱成分的探测光程，基于不同波长光谱成分入射至同一位置处时，决定其探测光程长短的因素为其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种曲面透明物体成像系统，其特征在于，包括：激光发生装置，用于产生包括多个光谱成分的激光信号；第一耦合器，用于将所述激光信号分成两路，一路作为探测光发送给成像装置，另一路作为参考光经延迟介质延迟处理后发送给第三耦合器；所述成像装置，用于将该激光信号照射至曲面透明物体上的一位置上，所述激光信号在通过该曲面透明物体上该位置后被传输至第二耦合器；所述第二耦合器，用于将其接收到的激光信号分为两路，一路传输给所述探测器，另一路传输给所述第三耦合器；所述探测器，将其从该第二耦合器接收到的激光信号转换为光程电信号；信号采集器，对该光程电信号进行采集并发送给处理装置；经该延迟介质延迟处理后的激光信号被发送给所述第三耦合器后，其部分光谱成分在该第三耦合器处，与该第二耦合器提供的激光信号中相同波长的光谱成分耦合，生成干涉光信号；所述探测器将所述干涉光信号转换为干涉电信号；所述信号采集器对该干涉电信号进行采集并发送给所述处理装置；所述处理装置对各个干涉电信号进行干涉光谱疏密程度解调，获得光强最大的干涉电信号及其对应的光谱成分波长，针对与所述获得的各个光谱成分波长对应的光程电信号，根据接收到该光程电信号的时刻，确定对应波长光谱成分的探测光程；根据所述获得的干涉电信号对应光谱成分波长以及确定出的对应探测光程，确定所述曲面透明物体上该位置与该成像装置上激光信号出射点之间的距离以及该位置处的厚度。2.根据权利要求1所述的曲面透明物体成像系统，其特征在于，所述激光发生装置的输出端与第一耦合器的输入端连接，所述第一耦合器的第一输出端连接环形器的第一端，第二输出端通过该延迟介质连接所述第三耦合器的第一输入端；所述环形器的第二端和第三端分别连接所述成像装置和第二耦合器的输入端，所述成像装置的下方设有曲面透明物体，所述第二耦合器的两输出端分别连接所述第三耦合器的第二输入端和所述探测器的第二输入端，所述第三耦合器的输出端连接所述探测器的第一输入端，所述探测器的输出端通过信号采集器连接处理装置。3.根据权利要求1所述的曲面透明物体成像系统，其特征在于，设所述成像装置输出的激光信号在曲面透明物体上的入射位置，与该成像装置上激光信号出射点之间的距离为H，该入射位置处的厚度为h，设对应波长光谱成分在该曲面透明物体内传播的第三光程为L3，所述第三光程L3＝n*h，n表示曲面透明物体的折射率，其与光谱成分的波长相关，由此在光谱成分的波长一定时，折射率n一定，该波长光谱成分对应探测光程的大小由距离H和厚度h的大小决定；所述处理装置在本地预先存储有针对每个波长设置的探测光程，且该波长下的每个探测光程均对应有一个距离H和厚度h组合，每个距离H和厚度h组合均由多条距离H和厚度h关联关系组成；所述处理装置在根据所述干涉电...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱涛，黄景晟，王金栋，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：