【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学检测，特别是涉及一种图像引导的激光聚焦扫描系统。
技术介绍
1、利用激光光束、光学相干层析技术高精度检测和计算机精密计算进行轨迹规划，将传统检测中由人工完成的关键步骤自动化、智能化实现的一种检测方法。光学相干层析成像系统需要在激光切削前精确测量物体表面的位置及轮廓，切削后观测切削的位置。切削过程中存在各种误差：激光控制器可能因各种原因误算了激光脉冲的位置，包括光学像差、光路误差、激光的制造公差问题、诊断误差和组件的热力蠕变等等。
2、通常采用光学相关断层扫描成像系统（optical coherence tomography, oct）对样品进行扫描成像，获取样品图像，再根据获取的样品图像信息，重新规划扫描路径。oct成像系统的分辨率直接影响手术精度，而oct成像系统的横向分辨率，同样与聚焦光斑的大小相关。oct成像系统的成像速度也影响了切削速度，减少成像准备时间，提高成像速度也与光路能否快速灵敏聚焦相关。
3、因此，迫切需要研制出一种能够快速的将成像光束聚焦样品高分辨率成像，通过图像信息反馈校正扫描光束扫描样品的激光光学聚焦扫描系统。
技术实现思路
1、基于此，有必要提供一种图像引导的激光聚焦扫描系统，利用有调制成像和无调制光传输组合式的自适应光学技术完成对样品相对位置变化及样品像差引起激光波前变化的实时调整，实现了在无调制光传输时提高信噪比，在有调制成像时提高了成像分辨率，为样品情况提供实时的高分辨率的干涉图像信息，通过干涉图像信息、三维
2、一种图像引导的激光聚焦扫描系统，包括：激光模块、波前校正调制模块、干涉光成像模块、指示光成像模块、数据处理模块和控制模块；
3、所述激光模块，用于将出射的激光光束进行光斑整形、扩大能量，调节所述激光光束的水平横截面位置、水平纵面位置和垂直深度位置，传输调节后的所述激光光束聚焦至样品进行扫描并记录所述样品的扫描点的位置、定向信息；
4、所述干涉光成像模块，用于将发出的成像光束转化成两束偏振态互相正交的第一参考束偏振光、第二参考束偏振光，并使两束参考束偏振光和所述波前校正调制模块形成的相位调制成像光束聚焦至样品反射形成含有样品波前信息的图像束偏振光，并使得所述第一参考束偏振光和所述含有样品波前信息的图像束偏振光两者干涉形成含有样品波前信息的干涉光；
5、所述波前校正调制模块，用于调制校正过波前低阶相差和高阶相差的所述成像光束的相位得到相位调制成像光束，并使所述相位调制成像光束经由原光路依次反射回所述干涉光成像模块；
6、所述指示光成像模块，用于将发出的指示光光束聚焦至所述扫描点后将反射光沿反射光路返回所述指示光成像模块，以及收集所述扫描点的含有样品波前信息的所述成像光束的光斑信息和反射回的所述指示光光束的光斑信息；
7、所述数据处理模块，用于对所述干涉光成像模块采集的所述含有样品波前信息的干涉光进行数据处理、信息提取生成干涉图像信息，分析所述指示光成像模块收集的所述扫描点的含有样品波前信息的所述成像光束的光斑信息和反射回的所述指示光光束的光斑信息生成照片信息，并将数据传输至所述控制模块；
8、控制模块，用于根据所述数据处理模块分析的所述干涉图像信息、所述照片信息和所述扫描点的位置、定向信息，引导所述激光模块发射的激光光束在所述扫描点聚焦和扫描。
9、在其中一个实施例中，所述激光模块包括依次连接的激光器、光束整形器、激光快闪开关、光栅和激光振镜扫描单元，所述激光器用于发射激光光束，所述光束整形器用于获取所述激光光束中的圆形光斑，并使所述激光光束聚焦后光斑径向均匀分布；所述激光快闪开关连接于所述控制模块，用于控制所述激光光束在工作过程中的通断；所述光栅用于增大所述激光光束的能量；所述激光振镜扫描单元用于调节所述激光光束的水平横截面位置、水平纵面位置和垂直深度位置，传输所述激光光束聚焦至样品进行扫描并记录所述扫描点的位置、定向信息。
10、在其中一个实施例中，所述激光器为全光纤振荡器，所述激光器发射出的激光光束为连续发射的平行激光光束，或者脉冲发射的脉冲激光光束。
11、在其中一个实施例中，所述光束整形器为视场光阑；和/或所述光栅为布拉格光栅。
12、在其中一个实施例中，所述干涉光成像模块包括依次设置在光路上的成像光源、偏振光产生模块、图像束偏振光产生模块和相干光发生模块；
13、所述偏振光产生模块设置在所述成像光源的出光口，包括依次设置在光路上的偏振光发生器、偏振光分束器和第一反射镜，所述偏振光发生器用于将所述成像光源发出的成像光束形成成像偏振光，所述偏振光分束器用于将所述成像偏振光分成能量相等且偏振态互相正交的第一成像偏振光和第二成像偏振光；所述第一反射镜用于将入射的所述第一成像偏振光反射回所述偏振光分束器并传输至所述相干光发生模块，形成参考束成像偏振光，并使得所述第二成像偏振光入射至所述波前校正调制模块校正相差调制相位；
14、所述图像束偏振光产生模块包括分光镜及设置在所述分光镜反射光路上的波片、第一透镜、半透半反射镜和第二透镜；所述分光镜用于将一部分所述相位调制成像偏振光反射回所述波前校正调制模块，并将一部分所述相位调制成像偏振光传输至所述波片；所述波片用于对一部分所述相位调制成像偏振光和带有样品波前信息的反射光的偏振态进行调整，使得两束光的偏振态相互正交；所述第一透镜用于将另一部分所述相位调制成像偏振光和经过所述波片的两束偏振态相互正交的光传输至所述半透半反射镜；所述半透半反射镜用于将所述两束偏振态相互正交的光和经过所述第二透镜的含有样品波前信息的图像束偏振光的一部分光反射到所述指示光成像模块，将另一部分所述相位调制成像偏振光反射至所述第二透镜并将含有样品波前信息的图像束偏振光沿原光路返回至所述波前校正调制模块；所述第二透镜用于聚焦另一部分所述相位调制成像偏振光至样品；
15、所述相干光发生模块用于将所述参考束成像偏振光和所述含有样品波前信息的图像束偏振光进行干涉形成含有样品波前信息的相干干涉光。
16、在其中一个实施例中，所述第二透镜用于将所述激光模块发出的激光光束和所述干涉光成像模块发射的成像光束聚焦至样品，并用于作为所述图像引导的激光聚焦扫描系统的成像聚焦镜头和激光束扫描聚焦镜头，所述第二透镜构成远距离校正光学系统的聚焦物镜，所述激光模块、所述干涉光成像模块、所述指示光成像模块共同组成远距离校正光学系统。
17、在其中一个实施例中，所述波前校正调制模块包括依次设置在光路上的空间光调制器、低阶相差校正器、高阶相差校正器和第三反射镜，所述空间光调制器用于调制所述校正过波前低阶相差和高阶相差的所述第二成像偏振光的相本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种图像引导的激光聚焦扫描系统，其特征在于，包括：激光模块、波前校正调制模块、干涉光成像模块、指示光成像模块、数据处理模块和控制模块；
2.根据权利要求1所述的图像引导的激光聚焦扫描系统，其特征在于，所述激光模块包括依次连接的激光器、光束整形器、激光快闪开关、光栅和激光振镜扫描单元，所述激光器用于发射激光光束，所述光束整形器用于获取所述激光光束中的圆形光斑，并使所述激光光束聚焦后光斑径向均匀分布；所述激光快闪开关连接于所述控制模块，用于控制所述激光光束在工作过程中的通断；所述光栅用于增大所述激光光束的能量；所述激光振镜扫描单元用于调节所述激光光束的水平横截面位置、水平纵面位置和垂直深度位置，传输所述激光光束聚焦至样品进行扫描并记录所述扫描点的位置、定向信息。
3.根据权利要求2所述的图像引导的激光聚焦扫描系统，其特征在于，所述激光器为全光纤振荡器，所述激光器发射出的激光光束为连续发射的平行激光光束，或者脉冲发射的脉冲激光光束。
4.根据权利要求2所述的图像引导的激光聚焦扫描系统，其特征在于，所述光束整形器为视场光阑；和/或所述光栅为布拉格光
5.根据权利要求1所述的图像引导的激光聚焦扫描系统，其特征在于，所述干涉光成像模块包括依次设置在光路上的成像光源、偏振光产生模块、图像束偏振光产生模块和相干光发生模块；
6.根据权利要求5所述的图像引导的激光聚焦扫描系统，其特征在于，所述第二透镜用于将所述激光模块发出的激光光束和所述干涉光成像模块发射的成像光束聚焦至样品，并用于作为所述图像引导的激光聚焦扫描系统的成像聚焦镜头和激光束扫描聚焦镜头，所述第二透镜构成远距离校正光学系统的聚焦物镜，所述激光模块、所述干涉光成像模块、所述指示光成像模块共同组成远距离校正光学系统。
7.根据权利要求5所述的图像引导的激光聚焦扫描系统，其特征在于，所述波前校正调制模块包括依次设置在光路上的空间光调制器、低阶相差校正器、高阶相差校正器和第三反射镜，所述空间光调制器用于调制所述校正过波前低阶相差和高阶相差的所述第二成像偏振光的相位，得到相位调制成像偏振光，并使所述相位调制成像偏振光经由所述图像束偏振光产生模块聚焦样品，并经由原光路依次反射回所述图像束偏振光产生模块和所述相干光发生模块中；所述低阶相差校正器用于校正所述第二成像偏振光波前低阶相差；所述高阶相差校正器用于校正所述第二成像偏振光的高阶相差；所述第三反射镜用于将校正过波前低阶相差和高阶相差的所述第二成像偏振光沿光路反射回所述空间光调制器。
8.根据权利要求5所述的图像引导的激光聚焦扫描系统，其特征在于，所述指示光成像模块包括依次设置在所述半透半反射镜反射光路上的四分之一波片、第三透镜、高速相机和指示光光源，所述四分之一波片用于使得所述半透半反射镜反射的两束偏振态相互正交的光、所述含有样品波前信息的图像束偏振光的一部分光从线偏振光变为圆偏振光；所述第三透镜用于将由所述四分之一波片形成的圆偏振光聚焦形成指示光聚焦光斑；所述高速相机用于采集经过所述第三透镜的指示光聚焦光斑；所述指示光光源用于发射可见光使得所述指示光成像模块成像。
9.根据权利要求8所述的图像引导的激光聚焦扫描系统，其特征在于，所述指示光光源为可见光光源，所述指示光光源包括LED灯珠、白炽灯以及荧光灯中的任意一种。
10.根据权利要求1所述的图像引导的激光聚焦扫描系统，其特征在于，所述激光模块的扫描光路、所述波前校正调制模块的调制光路、所述干涉光成像模块的成像光路和所述指示光成像模块的成像光路同轴，共用一个光路。
...【技术特征摘要】
1.一种图像引导的激光聚焦扫描系统，其特征在于，包括：激光模块、波前校正调制模块、干涉光成像模块、指示光成像模块、数据处理模块和控制模块；
2.根据权利要求1所述的图像引导的激光聚焦扫描系统，其特征在于，所述激光模块包括依次连接的激光器、光束整形器、激光快闪开关、光栅和激光振镜扫描单元，所述激光器用于发射激光光束，所述光束整形器用于获取所述激光光束中的圆形光斑，并使所述激光光束聚焦后光斑径向均匀分布；所述激光快闪开关连接于所述控制模块，用于控制所述激光光束在工作过程中的通断；所述光栅用于增大所述激光光束的能量；所述激光振镜扫描单元用于调节所述激光光束的水平横截面位置、水平纵面位置和垂直深度位置，传输所述激光光束聚焦至样品进行扫描并记录所述扫描点的位置、定向信息。
3.根据权利要求2所述的图像引导的激光聚焦扫描系统，其特征在于，所述激光器为全光纤振荡器，所述激光器发射出的激光光束为连续发射的平行激光光束，或者脉冲发射的脉冲激光光束。
4.根据权利要求2所述的图像引导的激光聚焦扫描系统，其特征在于，所述光束整形器为视场光阑；和/或所述光栅为布拉格光栅。
5.根据权利要求1所述的图像引导的激光聚焦扫描系统，其特征在于，所述干涉光成像模块包括依次设置在光路上的成像光源、偏振光产生模块、图像束偏振光产生模块和相干光发生模块；
6.根据权利要求5所述的图像引导的激光聚焦扫描系统，其特征在于，所述第二透镜用于将所述激光模块发出的激光光束和所述干涉光成像模块发射的成像光束聚焦至样品，并用于作为所述图像引导的激光聚焦扫描系统的成像聚焦镜头和激光束扫描聚焦镜头，所述第二透镜构成远距离校正光学系统的聚焦物镜，所述激光模块、所述干涉光成像模块、所述指示光成像模块共同组成远距...
【专利技术属性】
技术研发人员：周辉，
申请(专利权)人：广东普洛宇飞生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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