[发明专利]基于SS-OCT间距测量系统中的实时标定装置和方法

说明书

本发明公开了一种基于SS‑OCT间距测量系统中的实时标定装置和方法，该装置包括：光源、第一环形器、第二环形器和第三环形器、第二光纤耦合器、参考臂、第一探测光路、第二探测光路、计算机、样品臂以及标定臂。本发明通过增加一条标定臂用作实时标定，并对标定的值实时取均值的方法，可以平衡环境的扰动带来的测量结果的偏差与不稳定性，提高测量结果得到精度和稳定性。标定数据通过增加一个平衡探测器和数据采集卡采集，避免和采集信号混淆。并且修改系统参数时也无需重新标定，带来便捷性。本发明的装置搭建方便，可靠性较高。

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，特别涉及一种基于SS-OCT间距测量系统中的实时标定装置和方法。

背景技术

在光学镜头以及光学镜组中，镜面的间距是一项非常重要的性能指标，如果不能严格把控，将会带来光学系统球差，色差，焦距，倍率等偏离。并且直接接触式的测量会对光学表面带来磨损，以及带来误差。因此对光学镜头间距测量的要求表现为非接触式，高精度。在现有的非接触式测量仪器中，SS-OCT因为其灵敏度高，速度快，无损的特性被很好的应用在非接触式间距测量中。但是因为SS-OCT采集到的数据反应的是频率信息，是一个个离散的像素点，并不是实际的距离。而这离散的像素点对应于实际的距离，因此需要用标准量块作为参考，对应于测量到的像素点数来作比例换算，来标定像素点对应于实际的距离。

专利“镜头中光学表面中心间距的非接触式测量方法及测量装置”(中国专利CN102494623A)所描述非接触式测量装置只有一个测量臂，无法在标定的同时去测算样品的间距。专利“一种光学表面间距非接触式测量装置和方法”(中国专利CN108398098A)和该专利对应发表的文章“光学相干层析技术在光学表面间距测量中的应用”中提到，其OCT测距系统一个像素点对应的距离为2.645um。说明其标定值是在测量前已经标定好，作为一个系统的固有不变的参数去做计算，并不是实时标定的值。然而在实际运用的过程中，系统是无法做到绝对的稳定的。例如光源内部的抖动，系统机械结构的振动，测量台的偏移，都会带来其测量像素点在一定上下界内规律的波动，因此标定值无法做到实时性，会对测量结果带来一定的偏差。例如拿1.009mm的标准量块测得其对应的像素点为1030个，一个像素点对应的标定距离约为1um,如果系统是抖动的，那么即使一个像素点的偏离都会带来近1um的误差，对于高精度的非接触间距测量系统来说是无法接受的误差。并且对于SS-OCT来说，采样频率的改变会改变测量深度，也会改变其标定值，因此需要重新标定。传统的标定方法也会带来不便捷性等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于SS-OCT间距测量系统中的实时标定装置和方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于SS-OCT间距测量系统中的实时标定装置，包括：光源、与所述光源的输出端连接的第一光纤耦合器、与所述第一光纤耦合器的三个输出端口分别连接的第一环形器、第二环形器和第三环形器、与所述第一环形器分别连接的第二光纤耦合器和参考臂、与所述第二光纤耦合器的两个输出端口分别连接的第一探测光路和第二探测光路、与所述第一探测光路和第二探测光路的输出端均连接的计算机、与所述第二环形器连接的样品臂以及与所述第三环形器连接的标定臂；

所述第一环形器、第二环形器和第三环形器均包括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；

所述第一环形器的第一端口、第二端口和第三端口分别与所述第一光纤耦合器、参考臂和第二光纤耦合器连接；所述第二环形器的第一端口和第二端口分别与所述第一光纤耦合器和样品臂连接，所述第一探测光路的输入端还与所述第二环形器的第三端口连接；所述第三环形器的第一端口和第二端口分别与所述第一光纤耦合器和标定臂连接，所述第二探测光路的输入端还与所述第三环形器的第三端口连接。

优选的是，所述参考臂包括沿入射光路依次设置的偏振器、第一准直器、光阑和反射镜。