CN110823123B - 光学系统、坐标测量机、确定横向位置或角偏折值的方法和装置 - Google Patents

光学系统、坐标测量机、确定横向位置或角偏折值的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110823123B
CN110823123B CN201910721162.7A CN201910721162A CN110823123B CN 110823123 B CN110823123 B CN 110823123B CN 201910721162 A CN201910721162 A CN 201910721162A CN 110823123 B CN110823123 B CN 110823123B
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical
oct
measurement
deflection
beam path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910721162.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110823123A (zh
Inventor
托马斯·延森
杨征
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hexagon Technology Center GmbH
Original Assignee
Hexagon Technology Center GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hexagon Technology Center GmbH filed Critical Hexagon Technology Center GmbH
Publication of CN110823123A publication Critical patent/CN110823123A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110823123B publication Critical patent/CN110823123B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/2441—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using interferometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02015—Interferometers characterised by the beam path configuration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • G01B11/005—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates coordinate measuring machines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/0209—Low-coherence interferometers
    • G01B9/02091—Tomographic interferometers, e.g. based on optical coherence
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/101—Scanning systems with both horizontal and vertical deflecting means, e.g. raster or XY scanners
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • G01B11/005—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates coordinate measuring machines
    • G01B11/007—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates coordinate measuring machines feeler heads therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G01B21/042—Calibration or calibration artifacts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2290/00—Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
    • G01B2290/65—Spatial scanning object beam
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02055—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
    • G01B9/0207—Error reduction by correction of the measurement signal based on independently determined error sources, e.g. using a reference interferometer
    • G01B9/02072—Error reduction by correction of the measurement signal based on independently determined error sources, e.g. using a reference interferometer by calibration or testing of interferometer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开光学系统、坐标测量机、确定横向位置或角偏折值的方法和装置。本发明涉及一种光学系统(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，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。

Description

光学系统、坐标测量机、确定横向位置或角偏折值的方法和 装置
技术领域
本发明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，本发明尤其涉及扫描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发明。
背景技术
这里，具体地，本发明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，本发明总体上可独立于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US 2017/261308、US 2017/307353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WO 2014/096262或US 2017/020387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WO 2017/220510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DE 20 2017 105001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。
发明内容
因此，本发明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。本发明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发明，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。
本发明涉及一种光学系统，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，根据本发明，偏折后的光束路径中存在光学部件，该光学部件被实现成：依赖于光学部件上的偏折后的光束路径的横向位置，在光学部件处或中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在当前横向位置处的、由OCT测量装置确定的光学部件处的后向反射的纵向位置来确定。
这里，在一个实施方式中，光学部件可以具体地设置在光束偏折单元的下游，并且可以由光束路径透射或穿透。特别地，光学部件可以关于OCT测量的测量辐射大致透射，具体地，比如，以至少80％或90％或更多地透射。
在不同的实施方式中，光学部件被引入作为用于产生后向反射的专用部件，或者实现为了任何其他目的而已经存在于光束路径中的光学部件，以产生后向反射。用示例的方式，光学部件可以被实现成：它在各情况下在光学部件上的不同横向位置处具有后向反射，优选地，小于在该位置处透射光学对象的光辐射的强度的10％或5％的后向反射。这里，这些后向反射在纵向上具有相应不同位置，因此具有纵向距离，该纵向大致正交于横向。特别地，光学部件在这里被实现成：在横向位置与纵向位置之间存在已定义和/或已知的关系。换言之，光学部件可以以以下方式来实施：它在各情况下在光学部件上的不同横向位置处具有后向反射，所述后向反射在纵向位置中具有不同的OCT测量距离，该纵向位置大致正交于横向。
可以确定光束偏折单元的位置和/或角偏折，并且可以借助于光学系统中的OCT测量的相同光束路径光学地测量测试对象，例如在用于借助于OCT测量进行的测试对象的表面的扫描测量的实施方式中。
在特定实施方式中，光束路径可以由偏折单元横向地偏折到光导或图像光纤束(IFB)的输入耦合区域上。然后，用该光导的方式以空间相关方式转发光束路径，使得光束路径输出耦合在光导的输出耦合区域上的横向点处，输出耦合区域上的所述横向点依赖于实现输入耦合的输入耦合区域上的横向点。由此，换言之，光束路径朝向测试对象输出耦合在光导的输出耦合区域上的横向位置处，该横向位置对应于输入耦合位置。输入和输出耦合区域处的地点在处理中可以1：1对应，或者根据另一(优选已知的)函数而对应。这种光导或图像光纤束的示例尤其在例如DE 10 2013 002 400或DE 10 2015 216 770中找到，或者例如在比如“Coherent fibre bundles in full-field swept-source OCT”(SPIE 7168,2009年)、“Fibre imaging bundles for full-field OCT”(Meas.Sci.Tech.18，p.2949，2007年)或“Passive OCT probe head for 3D duct inspection”(Meas.Sci.Tech.24，no.9，2013年)的H.Ford和R.Tatam的公报中描述。这里，输入和输出耦合区域可以具有例如几平方毫米到几百平方毫米的尺寸，并且可以具有例如几微米的空间分辨率。
在特定实施方式中，光导的输入耦合区域和/或输出耦合区域在这种情况下还可以提供用于确定当前偏折的值的OCT测量的后向反射。
由此，光束路径可以由设置在光束偏折单元下游的光导(特别是图像光纤束)来实施，偏折的光束路径耦合到所述光导中，并且后者将辐射输出耦合在被分配给输入耦合点的输出耦合点处，使得因此瞄准测试对象上的横向测量地点，所述测量地点依赖于输入耦合端处的偏折。
用示例的方式，光束路径的位置和/或角偏折可以由可移动的反射区域来实现。特别地，偏折单元在一个实施方式中可以被实现为微机电(MEM)镜偏折单元，使得反射区域具有例如仅几毫米的尺寸或小于一毫米的尺寸。这里，一个实施方式的偏折单元可以提供一维偏折。在另一实施方式中，还可以实现二维偏折。
在一个实施方式中，偏折单元本身的一部分，特别是反射区域，还可以形成为OCT测量提供后向反射的光学部件。
这里，根据本发明的光学系统可以具体地实现为光学表面测量系统，例如在用于高度精确地测量表面的OCT扫描仪单元上，或者作为坐标测量机(CMM)的一部分。特别地，本发明可以以CMM探头或CMM探头系统的形式来实施。具体地，这种探头可以被实现为特别是借助于OCT测量来提供亚毫米范围内的测试对象的光学扫描表面形式的测量。在一个实施方式中，这种CMM探头还可以包括用于OCT测量的光束路径的光导。
换言之，本发明的实施方式还可以被描述为特征在于：光学部件位于光束路径中，所述光学部件被实现成：光学部件的后向反射的纵向位置(可借助于OCT测量装置在断层照片中捕捉)依赖于光学部件处的偏折后的光束路径的横向位置具有沿着光束路径的不同配置。
这里，例如可以使用至少一个光源(特别是宽带光源、波长可调谐光源或低相干激光源)、至少一个干涉仪(特别是迈克尔逊或米劳干涉仪、以及共路径干涉仪，诸如斐索干涉仪或具有对称光学器件的林尼克干涉仪)、至少一个参考臂(特别是具有固定或可变长度的参考臂)、至少一个光学探测器(特别是宽带、光谱评估或窄带点、线或区域传感器)以及至少一个OCT评估单元(特别是根据OCT测量原理实施为评估干涉图)来形成OCT测量。
换言之，根据本发明，可以借助于在由光束偏折单元偏折的OCT测量的光束路径中的光学相干断层成像(OCT)测量来测量光学部件的纵向光学特性，所述纵向光学特性在光学元件的不同横向位置处具有不同的实施方式，特别是以本身已知的方式。具体地，具有已知角度和/或位置依赖性的光学部件的纵向光学特性可以特别地在被光束偏折单元偏折的、OCT测量的光束路径中测量，在这种情况下为使用OCT测量进行，并且偏折单元的位置和/或角度偏折可以基于纵向光学特性的纵向OCT测量来确定。
这里，本发明还涉及一种用于确定光学系统中的光束偏折单元的横向位置或角偏折的值的处理或方法。这里，横向位置或角偏折是可变的，例如直接地或借助于电致动信号而间接地。
根据本发明，这里借助于光学相干断层成像测量(OCT测量)确定OCT测量的测量辐射的光束路径中的至少一个光学部件处的至少一个后向反射的至少一个纵向位置，该光束路径由光束偏折单元偏折。然后，基于所确定的后向反射的纵向位置，确定光束偏折单元的横向位置或角偏折的值。
这里，该值可以具体地提供给机器的测量单元和/或控制单元。光束偏折单元的偏折另外或另选地还可以使用电子致动单元基于该值来调节，例如通过生成用于偏折单元的电致动信号。
这里，光束偏折单元的横向位置或角偏折的值可以基于光学部件处的后向反射的所确定纵向位置与光学部件上的偏折测量辐射的横向位置之间的关系(特别是已知的关系)来确定。这里，光学部件特别可以透过测量辐射。这里，测量辐射的实质组成部分可以例如以至少80％、90％或更多地透过；具体地，测量辐射的这种组成部分可以透过位于光束路径中的光学部件下游的测试对象可使用该被透过的部件测量的光学部件。这里，具体地，光学部件可以被实现成：后者具有后向反射的不同纵向位置，该纵向位置依赖于光学部件上的光学测量辐射的横向位置，特别地该纵向位置以本身已知方式依赖于光学部件上的光学测量辐射的横向位置。
在一个应用示例中，本发明可以提供一种用于确定例如坐标测量机的探头中的偏折的处理。这里，探头可以被实现为专门用于测试对象表面的横向扫描OCT测量，并且在这种情况下可以根据这里描述的方法确定OCT测量的测量辐射的偏折值。这里，在一个实施方式中，还可以使用相同的测量结构来进行光学部件上的断层照片测量和测试对象上的轮廓提供测量。
本发明的一个实施方式可以被实现为例如用于确定可变横向位置和/或角偏折的值的装置，所述装置包括：
光束偏折单元，该光束偏折单元用于获得可变横向位置和/或角偏折；
光学部件，特别是在光束偏折单元下游的大致透光的光学部件；
OCT测量装置，该OCT测量装置用于确定OCT测量装置在光学部件处的测量辐射的至少一个后向反射的纵向位置，该后向反射沿光束路径发生，被光束偏折单元偏折；以及
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由OCT测量装置确定的、光学部件处的后向反射的纵向位置来确定。
这里，在OCT测量装置的测量光束路径中可以存在光学部件，并且该光学部件具体被实现成：依赖于光学部件处的偏折测量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。这里，可以借助于OCT测量装置依据后向反射沿着光束路径的纵向光学距离确定后向反射，并且可以从该距离例如基于横向位置与纵向距离之间的已知关系，推断光束路径在光学部件上的关联横向位置。
换言之，OCT测量实现了在借助于光束偏折单元偏折的OCT测量的光束路径中的光学部件的纵向测量，其中，光学部件具有光学特性，该光学特性以依赖于横向位置的方式在其纵向位置中(沿着光束路径)具有不同的实施方式，特别地其中，光学特性是OCT可测量特性，该特性以本身已知的方式在横向上具有不同的配置。用示例的方式，光学部件可以具有在OCT测量的光束路径中的至少一个可测量OCT反射的角度和/或横向位置依赖的纵向光学位置，特别地以本身已知的方式，基于该位置，特别基于纵向光学位置到其角度和/或横向位置的分配，确定光束偏折单元的横向位置或角偏折，所述分配例如预先已知或者可在初始化或参考处理中确定。
在一个实施方式中，工作光(即，例如，应该在对象上扫描的测量或处理光)可以是与用于OCT的光相同的光(或比如关于波长、偏振等至少部分相同的光)。然而，在另一实施方式中，不需要是这种情况；相反，还可以使用单独的OCT光和工作光。在特定实施方式中，如果需要，则在OCT评估中还可以使用可以由目标欠采样反映在实际测量区域外部的对象的效果。
在单独OCT光束和工作光束的情况下，除了同轴OCT光束路径和工作光束路径之外，还可以使用偏移OCT光束，或者例如还可以使用指向偏折单元的另一点(例如，在背面上)的OCT光束。比如，在一个实施方式中，宽带导频光束可以输入耦合(优选地为以同轴方式)到处理光中，在一个OCT方法中，根据本发明，借助于所述导频光束实现扫描偏折确定。而且，在前面提及的实施方式中，还可以借助于偏折测量的相同OCT辐射来使用OCT或相干雷达原理，例如以使用它来监测或测量处理处理或其结果(特别是以在线方式)。
附图说明
下面基于在附图中示意性例示的特定示例性实施方式以纯示例性方式更详细地说明根据本发明的方法和根据本发明的设备，还提及本发明的另外优点。详细地：
图1a至图1c示出了OCT测量的一些示例性实施方式的框图；
图2a示出了用于说明如何根据本发明确定偏折的第一实施方式的框图；
图2b和图2c示出了本发明的其他实施方式的一些示例；
图3示出了根据本发明的系统中的断层照片的示例。
图4a示出了根据本发明的、用于说明偏折确定的实施方式的第一示例；
图4b示出了根据本发明的、用于说明偏折确定的实施方式的第二示例；
图5示出了具有光学光导的本发明的实施方式；
图6a和图6b示出了用于3D对象测量的本发明的实施方式的示例性扫描路径的图；
图7a至图7c示出了根据本发明实施的用于CMM的测量头的示例性实施方式；
图8a至图8e示出了根据本发明实施的用于CMM的测量头的另外示例性实施方式；
图9a和图9b示出了CMM的示例的实施方式，其中，使用了根据本发明的偏折确定和/或前面提及的测量头；
图10示出了根据本发明的用于确定偏折的处理的、根据本发明的实施方式的示例的流程图；以及
图11a至图11g示出了用于本发明的实施方式的光学元件的示例、根据本发明的一些实施方式。
图中的表示仅用于例示性目的，如果未明确指定，则不应被认为确切等比例。在实际的范围内，相同或功能上等同的特征自始至终提供有相同的附图标记，并且这些特征在必要时由作为索引的字母来区分。所例示的方案各示出了技术基本结构，本领域技术人员可以根据一般基本原理对其进行补充或修改。
具体实施方式
图1a示意性地示出了OCT测量1的实施方式的可能示例，该OCT测量可用于根据本发明的偏折确定。这里，低相干光源(LCS)10的辐射用准直光学单元(准直透镜，COL)11的方式引导在分束器(BS)12上，使得形成干涉仪，该干涉仪具有到参考镜(REF)13的参考臂和应被测量的测试对象(待测样本，SMP)4的测量臂。这里，在检测器(DET)14处捕捉干涉，并且由评估电子装置(EV)15处理所述干涉，该EV提供OCT测量结果16。用示例的方式，该检测器是光电检测器14(诸如光电二极管、PIN二极管、APD二极管、SPAD、CCD等，单独、成行或阵列，比如)，如果需要，具有上游减光束器光学单元，后面是电子(模拟和/或数字)放大、滤波、解调、信号处理、模拟/数字转换等，则借助于这些处理，确定或计算OCT测量结果(例如，以断层照片、其原始数据、来自断层照片的特定测量值等的形式)。为此，在该示例中进行所谓的Z扫描18，借助于该Z扫描18，参考臂的长度是可变的，因此可确定纵向断层照片。
在所示示例中以可控制地可移动的偏折镜的形式实施的光束偏折单元2(SCAN)位于测量臂中，在所示示例中为在物镜17(OBJ)的上游。OCT测量1的测量臂的光束路径可以使用该光束偏折单元在测试对象4上横向移动，因此，它不仅是单个点，还是可借助于OCT测量捕捉的对象4的表面上的路径或区域，或者单个点可以在对象上横向移动。这里，可以为了在对象4上方的光束路径的一维或二维角或横向偏折而实施光束偏折单元。用此，可以例如确定断层照片16，该断层照片具有在微米范围内的分辨率的情况下具有几毫米的深度的截面积。
图1b以示意图示出了OCT测量1的另一示例性实施方式。这里，用分束器(BS)12形成由光谱可调谐光源10b(扫频源或可调谐激光器，SS)馈送的光纤干涉仪。在这种情况下，参考臂13(REF)的长度可以是固定的；而是调谐光源10b的被标记为18b的发射波长。检测器14将出现的干涉转换成电信号，该电信号由评估单元15(例如，数字和/或模拟信号处理器)处理，使得在测试对象4上的测量辐射的纵向上确定断层照片信息项。这里，同样，再次对于测试对象(SMP)4上的测量辐射的横向位置或角偏折，存在光束偏折单元2，其中，除了上述偏折镜之外，通常还可以使用光束偏折装置(SCAN)2的其他实施方式。
图1c示出了OCT测量1的实施方式的另外示例，该示例同样用光纤干涉仪12(BS)和固定参考臂13来实施。这里，使用宽带光源10c LCS，标记为18c。这里，同样，OCT测量1的光束路径再次受光束偏折单元2影响，其中，还通过各种手段旨在包括以下实施方式，其中，OCT测量主要或仅用于根据本发明确定偏折单元2的偏折的当前值，而不是借助于如图所示的OCT测量测试对象(SMP)4。用示例的方式，在处理中还可以由偏折单元2偏折另一光学装置的另外工作辐射，比如另外测量、照明或处理辐射等。OCT评估15、16在该示例中由检测器14的一部分上的干涉测量的光谱评估来实现；这经常被称为傅立叶域OCT。用示例的方式，使用光谱仪，诸如比如，这里以示例性方式示出的衍射元件(衍射光栅，DG)18c和摄像头或线传感器14、或用于光学辐射的光谱评估的其他已知方法。
这里，在一些实施方式中，OCT评估不仅可以根据传统方法来实现，还可以通过使用人工智能AI系统来实现，该系统用适当的构造来实施并基于这种测量来训练。用示例的方式，OCT评估可以包括这种情况下的神经网络，后者基于OCT断层照片(或者这些照片所基于的原始数据)的评估来训练，具体地，例如，基于确定反射的纵向位置来训练，即使在多目标测量的情况下。用此，可以例如实现OCT测量的反射的自动识别和/或自动分类，并且确定其几何位置，或者根据本发明从其得到的横向扫描位置、或者由此产生的测试对象上的测量点的3D位置。
由此，这种OCT测量因此被实现为使得可以沿着光束路径在纵向上与OCT测量一起捕捉断层照片或深度图像，其中，凭借偏折单元，在光束路径的横向偏折的情况下，还可捕捉截面区域或者在二维偏折单元的情况下为体积。这里，可用测量的方式捕捉在测量辐射的传播的纵向上的测量辐射的(甚至是非常低强度的)后向反射或背散射，所述后向反射或背散射例如发生在不同材料和/或不同折射率的界面处。依赖于用于测量辐射的透射率，在处理中可以通过各种手段捕捉光束方向上的显着测量深度，特别是与微米范围内或甚至其下的可获得深度分辨率相比较。
前面提及的OCT测量1的示例在这里仅用于可视化一些最常见的OCT测量原理，并且这些原理既不应被认为是穷举的，也不应排除这里未明确示出的本身变型，特别是OCT测量的已知变型、修改以及发展。原则上，本发明还可以以类似方式应用于具有一般电磁辐射的实施方式，必要时该电磁辐射还在光学波长范围外部。
图2a示出了光束偏折单元2的实施方式的示例的详细视图。除了其他通常非常独特的用于光束偏折的方法之外，移动光学元件(特别是光学辐射的移动反射区域)的原理也是用于在光学系统中偏折光束的最经常应用的原理之一；然而，本发明不是必须限于由移动镜进行光束偏折，而是还适于其他光束偏折原理。特别地，经常应用倾斜和/或旋转镜，比如为装配有镜的检流计的形式。然而，在正在进行的系统的小型化的范围内，还更经常地使用微机械系统，所谓的MEMS(微机电系统)，特别是还因为除了安装尺寸的小型化之外，作为较小质量的结果，比如还可用其获得较高的动态和极限频率。
目前，紧凑的MEM镜促进在一个或两个角度方向上以较高频率(高达kHz范围)进行的光传播的偏折。然而，这里成问题的是，例如，通常缺少与作为时间的函数的实际角度位置有关的知识，即使这对于精确计量具有典型的重要性。通常，致动信号的纯知识不足以确定当前的实际角度位置，因为在时变镜位置的预期位置与实际位置之间会发生偏差，实际上特别是由于时延、滞后、非线性、动态行为、自然频率、温度依赖性等。纯镜位置控制，例如利用形成模型、观察者、查找表等，经常不产生令人满意的、足够准确的、稳定且可再现的结果。另外，例如基于已知对象的镜进展的之前校准仅具有有限的有效性和有益性，特别是因为角度位置的通常复杂的多维参数依赖性。
特别是在MEMS光束偏折器2的情况下，对于小安装尺寸和小偏折以及对应高位置分辨率方案，传统位置编码器几乎不能避开偏折。另外，本发明可以用于没有可移动部分的另选光束偏折方案。
因此，提出了根据本发明的方法和设备，它们允许捕捉偏折单元2对于光的偏折位置。特别地，根据本发明的解决方案经常还可以在不对偏折单元2本身进行修改的情况下使用，这简化了其在系统中的可集成性、小型化性等。
现在，根据本发明，开头说明的光学相干断层成像(OCT)提供了能够同时测量沿着光束路径的部分透射对象的多个距离的选项。这以已知的方式应用，以创建部分透射的测试对象的断层照片。
现在，根据本发明，提供了用于光束的偏折单元2(例如，具有移动的MEM或传统的镜)和OCT测量方法1的组合。根据本发明，这里可以将依赖于偏折角度的距离用于返回镜位置。这里，这可以由偏折后的光束路径中的透射光学元件来实现，所述光学元件依赖于偏折地点在光束方向上具有不同的长度特性，该特性可借助于OCT来确定。用示例的方式，可以为此在偏折的光束路径中引入与地点相关的长度元件3，或者可以使用具有这种特性的可用元件3。这里，OCT辐射沿着光束路径返回到干涉仪中的后向反射或背散射可以具体充当光学特性。可借助于OCT测量原理确定的这种后向反射可以是例如背散射(通常为低强度，即，近似等于发射辐射的百分之一，或者经常相当程度地位于其以下)或沿着OCT测量辐射的光束路径在对象(具体地也为至少部分透光或特别是大致透光的对象)处的反射的形式，该反射例如在具有不同折射率的介质之间的界面处发生多次。然而，例如，在光源方向上投射返回的漫反射或散射的分量也可能构成这种后向反射。
可借助于OCT确定的光束方向上的长度特性在这种情况下可以具体限定光学距离，其中，为此，可以另外将位于光束路径中的介质例如空气或玻璃的折射率n考虑在内。由此，在这里，光学距离不仅可以是到OCT返回反射的地点的几何距离L，还具体地是几何距离L(几何间距)除以中间介质的折射率(L/n)。因此，光学距离与作为存在的中间介质或多个中间介质例如空气和玻璃的折射率n的函数的几何距离不同，因此，光学部件的几何距离也可以可选地例如横向地保持相同，但折射率可能在横向上不同，或者这两个选项均能够实现。
为了说明本发明的目的，图2a示出了设置的示例性实施方式，在该设置中，来自光纤准直器1的准直光用偏折单元2(例如甚至是微小的MEM镜)的方式偏折。依赖于偏折的程度，光穿过OCT反射板3(RP)中的不同区域，该RP作为本发明的实施方式的一部分引入。在该OCT反射板3的一个实施方式中，后者在一侧上具有例如抗反射涂层(AR)；然而，作为玻璃-空气过渡的结果，它的第二表面产生后向反射，例如，通常4％反射。依赖于镜2的偏折位置，在OCT测量光中的一些(例如，所述4％)被反射回之前，在所示的OCT反射板3RP中穿过不同长度的光程。在具有远心设置的该实施方式的一个变型中，特别是主光线周围的区域被耦合回到OCT干涉仪的光纤1中。然而，依赖于应用，用于对主光线的进一步使用的其他变型也是可以的。
在以示例性方式在图2a中同样指示的另一特定实施方式中，还可以例如用本地振荡器(LO)形成共路干涉测量设置，该LO使用光学单元中的光学区域的反射。用示例的方式，可以在这里示出的光纤准直器1中使用这种反射；然而，光束路径中的任意其他光学部件也可以这样实施，以形成共路干涉测量设置。这允许省掉干涉仪的单独参考臂的物理实施方式，这可以在设置和应用方面带来另外的优点。
图2b示出了本发明的特定另选实施方式和变型。在一个实施方式中，在任意情况下在光束路径中需要的诸如光学单元17的元件被实现为元件3，借助于该元件，例如可以由偏折单元2(即，可移动微机械镜)确定光束路径的角度偏折的值。这里，在任意情况下在光束路径中需要的元件的这种实施方式特别可以以以下方式来实现：后者引起OCT辐射返回到OCT干涉仪中的(弱)后向反射或背散射，所述后向反射或背散射以以下方式形成：这些后向反射或背散射在沿着光束路径的纵向位置处在由偏折单元进行的不同偏折的情况下产生OCT测量装置的不同测量值。基于后向反射的纵向位置与偏折单元的偏折之间的关系，优选地为已知的关系，因此根据本发明可以借助于OCT测量确定偏折单元的(角度或位置)偏折的值。
在同一图中同样示出的另两个实施方式中，OCT测量1b、1c被实现为在没有相同的OCT测量辐射用于测量测试对象4的情况下确定偏折。这里，再次，受偏折单元影响的OCT测量辐射在光学元件3b或3c上转向到不同的横向位置，从OCT测量的角度看，所述横向位置在其纵向位置方面具有不同的后向反射位置。在OCT测量1b中，这是具有与实际工作辐射偏离的光束路径的光学元件3b，主要为该光学元件提供偏折单元2。用示例的方式，在OCT测量1c中使用偏折单元2的不同部分，比如在所示示例中为其背面。然后，关联的光学元件3c可以在沿着偏折的光束路径的两个点处具有相应的后向反射，例如，基于后向反射的纵向间隔差(例如，距离“a”和“b”)，可以得到偏折单元的偏折角度值。这里，所示出的阶梯式光学元件3b和3c可以被认为是符号的，并且还可以具有不同的几何实施方式，只要后者具有用于偏折的OCT测量光束的至少一个OCT可测量后向反射的不同纵向距离测量值即可，所述纵向距离测量值依赖于偏折单元的角度和/或位置偏折。如果在优选实施方式中，相同的OCT测量辐射也用于测试对象4上的测量，则OCT测量辐射的大量组成部分(即，多于一半，优选多于测量辐射的80％或90％)透过(或穿过、穿透或反射)光学元件。
换言之，在另一示例性实施方式中，例如可以借助于OCT测量方法1捕捉一个或多个距离或间隔测量值，可以根据所述测量值确定光束偏折单元2的偏折值。这里，OCT测量方法1具体确定沿着OCT辐射的光束路径的、在光学元件3(特别是透射光学元件)处的纵向距离或间隔尺寸的值。纵向距离或间隔尺寸在这种情况下特别是可以在光学元件3的界面处(或者可选地在一个或两个光学元件的两个界面之间)确定，在本发明的含义内的所述界面的特征在于：这些界面具有以下实现方式：它们引起OCT辐射的至少部分后向反射，优选地为背散射的低后向反射，例如在其强度方面位于其单位百分比范围内或以下。因此，偏折角可用与沿着光束路径的后向反射有关的纵向距离信息项的(优选唯一的)偏折角相关形式的方式确定。这里，纵向距离信息项可以具体地基于具有轴向白光或低相干干涉图的OCT方法例如使用宽带或可调谐光束源、迈克尔逊干涉仪、具有光谱和/或空间分辨率的传感器元件以及对应的OCT评估单元来确定。用示例的方式，光学元件的部分光反射结构的光程信息项在这里具体地可确定为轴向深度轮廓。因此，轴向路径信息项对偏折角的(优选已知的)依赖性使得可根据本发明确定偏折单元的当前偏折。
在测量方法的一个实施方式中，相同的OCT辐射在这里可以可选地用作用于确定偏折的测量辐射和用于测量测试对象的工作辐射这两者(例如，同样借助于OCT-但同样可选地借助于另一光学测量方法)。然而，在另一实施方式中，不同的辐射也可以分别用作用于测量对象的工作辐射和用于以同轴或多轴方式确定OCT偏折的测量辐射。
在另一实施方式中，工作辐射在这种情况下不仅可以被实现为测量对象4，还可以被实现为处理、曝光或照亮对象4或用于对象4上的目标光投射。这里，同样，依赖于实施方式，凭借至少部分同轴或多轴光束路径，在各情况下，相同的辐射可以用作工作和OCT偏折测量辐射，或者可以应用不同光学辐射。
图2c示出了工作辐射19b和OCT测量辐射5的同轴使用的示例。可选地，在这种情况下，OCT测量装置1的OCT测量辐射5不仅可以用于根据本发明基于光学元件确定偏折单元2的偏折，还可以用于在由工作光源19的工作辐射19b(例如，作为操作光OP的功率激光器19的材料处理辐射)处理的对象4上的点处(或紧挨着该点)进行测量。示例性应用包括对象4上的材料消融的测量、基于对象表面的OCT表面测量或OCT断层照片测量的对象位置的验证或找到；其还可以用于有针对性地检索要在对象4上处理的结构(例如，对象表面处或下的特定生物结构)等。
图3再次依靠前面提及的、具有来自图2a的可变延迟板的远心扫描仪构造的示例。这里，至少两个距离信号出现在所示的OCT测量信号的断层照片中，所述距离信号依赖于镜在不同距离处的光束偏折的角度位置而出现，如对于图2a中的两个角度位置以示例性方式示出的，在该两个位置处，点RT1和RT2分别对准在目标对象4上。在图2a所示的简单远心构造中，为了确定目标对象4(反射目标，RT)上的横向位置y(t)，可以在近轴近似中使用算式
Figure GDA0003023703390000151
现在，用光学元件3(RP)上的反射yRP的位置的方式来对角度编码。在RP的已知轮廓的情况下，后者可以根据θMeM(t)·flens＝yRP(t)确定为yRP＝profileRP(zRP)。
这里，该图例示了OCT测量，如比如在图2a的示例中可以产生作为断层照片的示例的2D图块30。使用OCT测量，确定纵向地位于沿着光束方向的OCT测量辐射的至少一个后向反射的地点或位置信息项，反射在这里在OCT测量的意义内，不意指测量辐射背散射的近似100％而是几个百分点或更少(例如，少于10％或少于5％或者在1％的范围内，或者在一些实施方式中，甚至少于所发射OCT测量辐射的1％)的镜反射-该测量辐射背散射如例如非常经常地发生在具有不同光学特性(诸如折射率等)或污染等的不同介质或层之间的边界层处。具体地，在处理中可以确定两个地点信息项的相对关系，即，例如，作为OCT测量光的光束路径中的光学部件处的两个界面或层之间的距离的两次反射之间的纵向距离。在另一实施方式中，还可以确定不同光学部件之间的间隔。在又一实施方式中，还可以绝对地(即，比如，关于干涉仪参考臂)确定地点信息项。
这里，在图3中，横坐标32绘制了来自测试对象4的后向反射RT1 36t和RT2 35t的纵向位置或距离(沿着光束路径)，它们在光束偏折单元2的在不同光束偏折36a和35a的情况下，因此在测量目标4上的辐射的不同横向位置RT1 36t和RT2 35t处例示。同样，示出了在光束路径中的光学元件3(这里还称为反射镜板RP)处的后向反射RP1 36p和RP2 35p。
纵坐标31绘制了在各情况下的在后向反射的强度方面的后向反射。
再次在图块30的左侧例示了光学元件3的示例，该光学元件类似于图2a中的反射板RP。这示出了由偏折单元2进行的横向32上的第一横向角度或位置偏折36a中的光束路径，该偏折与图块30中的OCT测量36p相关，并且在该偏折中，光学元件30的纵向尺寸“a”在光束路径中占优势。用图中的OCT测量35p的方式，光束路径在由偏折单元2进行的横向32上的第二横向角度或位置偏折35a中相关，在该偏折中，光学元件3的纵向尺寸“b”在光束路径中占优势。
图4a中示出了在RP的后向反射的已知几何轮廓的情况下可以如何用光学元件3(RP)上的反射yRP的位置的方式来编码偏折单元2的偏折角的示例。它例示了图块37中的zRP上的横向位置yRP的编码。这里，横坐标32示出了偏折单元2的偏折的值，并且行列式33上绘制了光束路径中的后向反射的各横向位置的示例。在该示例中，分别在光束路径到光学元件3中和离开光学元件3的入口和出口处存在后向反射。这里示出了具有后向反射的纵向位置的离散步骤的实施方式，该后向反射例如发生在与图2a中的反射板类似的反射板的情况下，其中，可以从横坐标读取相应关联的横向或角度偏折。
这里，以示例性方式使用的光学元件3的设计在这里产生图4a的横坐标32上的距离zRP与纵坐标33上的光学元件3上的横向位置yRP之间的关系。如图3中以示例性方式示出的，所示(简化)情况下的这种关系对应于直接在目标对象4上的光束的横向位置，所述位置旨在被确定为光束偏折单元2的实际位置偏折。形式上，这例如可以由
Figure GDA0003023703390000161
表示。
当用相同OCT辐射测量目标对象4时，还需要观察到偏折单元2的不同偏折角处的距离在RP1处与RP2处的值之间的变化同时也增加到目标RT1和RT2的位置。然而，这随后可以由光学元件3的已知轮廓的适当减去以简单方式消除。
因此，各OCT测量中的光学元件3的后向反射的评估允许在该测量期间实时确定偏折镜的实际角度位置。
图4a中的左侧示出了具有光学元件3的离散步骤的实施方式的示例。5a处的非偏折后的光束路径的横向位置32在这种情况下产生在光学元件3d的进入后向反射与离开后向反射之间的纵向路径“a”；光束路径在偏折后的光束路径5b的情况下产生路径“b”。这些路径分别在图块37中以示例性方式指定，其中，在横向位移的情况下再现后向反射的纵向位置的曲线。这形成了沿纵向光传播方向编码/解码横向偏折位置的可容易理解的变型。这里，其他实施方式可以形成对应不同的编码，特别是还可以形成更复杂的编码，虽然为了清楚起见这里未例示这些编码。具体地，例如，可以由适当独特编码来避免在所示实施方式中发生的向上或向下方向上的偏折的模糊性；编码可以以二维方式实现，编码可以被实现为具有多个纵向反射的多值二进制编码，编码可以以模拟等方式实现。
图4b是与图4a的变型类似的变型。然而，在这种情况下，光学元件3以透镜的形式来实施。左侧示出了图4a左侧的光学元件3的离散步骤的另选实施方式的示例，该示例展示了在光束路径中的连续变化的透射光学元件3。用示例的方式，后者比如可以以透镜17的形式来实施。5a处的未偏折光束路径的横向位置x 33在这种情况下产生在方向h 32上的在光学元件17的进入后向反射与离开后向反射之间的纵向路径“a”；路径“b”在偏折后的光束路径5b的情况下出现。这些路径分别以示例性方式在图中指定，在这种情况下，图具有根据连续偏折变化的上边界线37和下边界线37的连续曲线，例如为下和/或上直线的形式，或者在横向位移x 33的情况下，曲线37再现了后向反射的纵向位置h 32的曲线-这反映了透镜17的几何形式。基于借助于OCT在方向h 32上确定的、相对于元件17处的离开反射36a/36b的纵向相对位置的进入反射35a/35b的纵向相对位置a、b，因此可以确定测量辐射5a/5b的偏折的相应关联的横向位置x。在对称实施的元件3、17的情况下，可选地还可以使用例如反射35与36之间的中心，该中心描述透镜平面17的特征，该透镜平面例如作为用于测量距离的参考(特别是作为绝对参考)。依赖于实施方式，一个或多个其他反射也可以用作参考。
在本发明的发展实施方式中，例如还将可以评估测量装置的部件、界面、光学元件等处的(弱的部分)反射的纵向位置，以确定并促进另外效果、误差或偏差源的补偿。用示例的方式，可以使用测量探针或测量触针的起点和终点处的反射的(相对)评估来推断温度的变化，在该温度变化的范围内，测量探针或测量触针因此膨胀，特别地，其中，然后还可以在测量结果中补偿这些膨胀。类似地，因此还可以使用本发明的该扩展方面来确定诸如变形、老化、磨损、污染的其他影响。在干涉仪结构的适当设计和实施方式的情况下，这里可以还在干涉仪的测量区域中映射或卷积多个反射，例如，以使用单个测量即例如在单个断层照片中确定反射的多个相对和/或绝对位置。
由此，在根据本发明的一些实施方式中，在各情况下在至少一个光学元件3处捕捉相对于彼此可评估的至少两个后向反射，因此，相对于绝对评估，可以可能地避免一些误差源。然而，根据本发明，还可在纵向上仅执行一个横向位置相关的后向反射位置的评估，横向偏折可基于该评估确定。另选地，还可以评估多个后向反射和/或多个光学元件3。具体地，如果需要，则除了为此目的明确引入的光学部件3之外，还可以使用在任何情况下存在于光束路径或其后向反射中的光学元件17、2、39等。这里，在本发明的含义内的OCT测量在特定实施方式中可以以以下方式来形成：光学元件3和对象4这两者可用其测量。在另一实施方式中，OCT测量的干涉仪装置可以被实现成：干涉仪装置形成多个参考臂，借助于参考臂，首先可测量以专用方式进行的在光学元件3的区域中的距离范围，其次，可测量对象的区域中的另一距离范围，优选地可同时测量。在一个实施方式中，OCT测量另选地还可以形成专用于该目的的多个干涉仪装置。
换言之，光程以根据本发明的被实现成：纵向位置或地点信息项的变化或纵向距离的变化随着光束偏折的变化而变化。这里，在一个实施方式中，可以存在偏折值到地点信息项或距离的绝对唯一分配。在另一实施方式中，在又一实施方式中，还可以借助于相同的测量辐射确定多个不同的地点信息项或距离-例如，以从而还解决在确定偏折时的模糊性，以获得特定的(例如，多通道)偏折编码，或者在多轴光束偏折的情况下，以捕捉纵向地点信息项的多个单独的变化(特别是分别分配给偏折轴的变化)。在另一实施方式中，光学元件也可以被实现成：光学元件具有在光束通过方向(纵向)上的层构造，该曾构造以以下方式来构造：它依赖于光学元件上的横向位置在各情况下借助于层构造来具有不同的编码。在示例性实施方式中，比如可以借助于相应横向区域的反射层区域(＝逻辑1)或非反射层区域(＝逻辑0)形成二进制编码。因此，可以经由OCT来评估位于彼此上方并以这种方式不同地编码的多个层，以在断层照片的深度图像中形成亮/暗区域的纵向码字图案，借助于该图案，各个横向位置可以唯一地编码在光学元件上。除了光学元件的逐层层压之外，这种代码图案还可以在光学元件中从不同反射横向区域的多个层获得，例如还借助于激光雕刻、掺杂等。因为可经由OCT捕捉的反射率差异可以通过各种方式位于百分比区域甚至其下，所以光学元件(即使存在多个代码层)可以被认为是大致透明的，因此，例如，相同的OCT辐射也可以用于测量测试对象。
根据OCT测量的相对较高纵向空间分辨率，根据本发明评估的地点信息项或距离或编码的变化可以在其几何尺寸方面保持较小，例如具体地还在低于10mm或低于1mm的区域中，或者比如，在十分之几、百分之几或千分之几毫米的区域内。
在图5所示的本发明的应用的特定实施方式的示例中，除了传统意义上的偏折光学工作辐射在对象4上的直接进一步使用之外，还可以存在用光导39的方式进行的角度或位置偏折光束的转发。用示例的方式，光导39还可以被实现为多维光导，例如以光纤束的形式或者作为光学光导39的其他实施方式。因此，例如在具有扫描装置的光学测量样本的情况下，可以将偏折机构2和关联的电子器件等与发射区域空间地分开，在该发射区域中，借助于偏折的OCT辐射实现测试对象处的光学测量。用此，特别可以保持测量样本的测量端在其尺寸方面较小，并且在测量样本的末端不需要机械和/或电连接。例如，在最小的实施方式中，测量头的感测端可以减少到光导39，如果有必要，该光导在其端处具有光学单元17b。这里，光导39不仅需要具有刚性实施方式；相反，它可以可选地甚至具有挠性实施方式。为此，光导39可以收容在测量触针或测量探针中，例如，在其端处，微光学单元17b，例如F-θ透镜或类似物，对测试对象4上的光导端进行成像。因此，可以由OCT测量装置1用偏折镜位置2在远离测试对象4的光导39的端处的变化的方式来感测测试对象。
在特定实施方式中，还可以由与LO光场的干涉产生用于OCT测量的干涉图，该LO光场在光导39(IFB)的已被抛光成平面的端区域处反射回来。这里，可以说，光导39或其端区域形成根据本发明的偏折确定的光学元件3。
图6a和图6b以示例性方式示出了测试对象上的扫描路径60a和60b的两个示例，可以用其获得表面轮廓(和/或至少部分透明对象的断层照片)的3D捕捉。这里，扫描路径由分别由圆圈61和62标记的一系列测量点组成。根据本发明，在测试对象的表面上的各测量点处，不仅仅可确定在测量光束方向上为纵向的距离值或表面上的该测量点的断层照片；相反，还可以确定测试对象上的测量点的横向位置的相应关联的所示x和y坐标。由此，根据本发明，可以以高测量准确度和测量速率对于各个测量点确定至少三维坐标，因为偏折装置的移动可以快速和/或高度动态地实现，特别是比坐标测量机的轴可以移动的更快速且动态地实现。这里，所示的路径60a和60b是比如测量表面轮廓可以借助于的示例。
在所示的示例中，例如，偏折的程度可以为沿着各轴近似+/-5mm。比如，在60a的示例中，在这种情况下可以获得近似5Hz的、偏折单元在y方向上的钟摆移动范围内的偏折速度、以及近似5mm/s的、偏折单元在x方向上的偏折速度。比如，在60b的示例中，在这种情况下可以获得近似15Hz的、偏折单元在y方向上的钟摆移动范围内的偏折速度、以及近似2mm/s的、偏折单元在x方向上的偏折速度。这里，在一个实施方式中，仅移动中的一个(优选地是更快的移动)可以由用于测量辐射的光学偏折单元(特别是一维光学偏折单元)来实现，而不是使用二维光学偏折单元，并且其他移动可以通过移动光学探头或机器轴来获得。即使在这些高(甚至更高)速度的情况下，可以对于各个测量点根据本发明来确定这里使用的MEM偏折单元的当前位置，并且所述当前位置不仅仅由MEM偏折单元的致动信号来确定。
然而，除了主要被实现为以恒定测量速率捕捉3D表面轮廓的扫描路径60a和60b的所示示例之外，其他扫描路径，特别是预定扫描路径，也可以由偏折单元驱动。特别地，根据本发明的偏折单元的当前偏折的捕捉在这里可以用作用于致动偏折单元的位置控制回路的实际值。
图7a示出了用于测量器具的测量头42的实施方式的示例，该测量头可以用于对象的非接触式测量，在该测量范围内，测量辐射5被光束偏折单元2偏折或者换言之扫描，如由测量辐射5的光束的扇形和箭头60指示的。
在该实施方式的示例中，起点比如是在CMM机器上被实现为点传感器的OCT传感器，所述传感器的测量区域用OCT测量探头的横向运动的方式由CMM从点扩展到路径或区域。然而，在处理中确定的点云的、可用其实现的测量速度较低并且主要受CMM机器的移动限制。为了改进这种测量方法或这种测量机，根据本发明的第一方面，为借助于光学偏折单元2(例如，移动的扫描镜等)进行的光辐射的根据本发明的相对更快扫描60提供过渡。
然而，即使没有扫描，由于经常受限的空间条件，特别是在难以接近的测试对象的情况下，在可能的情况下覆盖整个区域的测试对象的测量在这种逐点测量机制的情况下可能困难甚至不可能。因为由此在任意情况下已经达到或超过测量探头的构造体积的限制，所以在测量探针的测量尖端上另外安装对应位置准确的光学偏折装置2将几乎不可能-因此，在CMM机器40的测量头42中实现这种扫描镜方法看起来几乎不有利或甚至几乎不可行。通常用于该目的的位置准确的检流计对于该目的将不合适或不令人满意-即使出于其他技术考虑-特别是关于对应位置精确的偏折控制回路。
由于安装尺寸，根据本发明的另外方面，基于作为光束偏折单元的对应小MEM镜的扫描OCT在最好的情况下将仍然是可能的。这里，例如，可由电致动信号移动的微机械镜可以位于测量头42上。这里，该测量头42例如可以附接到坐标测量机40的对应容器的可移动轴。除了可以线性方式移动的轴之外，后者还可以具有例如旋转和/或枢转轴。这里，实际光学测量装置可以至少部分或完全地收容在测量头42中；然而，它还可以(至少部分地)设置在其外部，测量光被引导到测量头，例如用光纤的方式。
然而，这种方案本身在许多应用情况下将可能仍然不足，因为在这种MEM镜的情况下，与偏折单元2的实际光束偏折有关的足够准确的信息项未知的。如上面已经说明的，根据本发明可以解决上面阐述的复杂问题区域，因此可获得与偏折单元-即使是微小的MEM镜-的实际偏折有关的足够准确的信息项，特别是在测试对象由OCT测量时。图7b中示出了为此目的的一个示例，其中，测量头用适当的测量触针来实施，如果需要，则该测量触针还可以具有可互换的配置，例如不同的长度、形式、测量方向等。
然而，因为如所提及的，为了测试对象的良好接近性，对于CMM中的OCT测量探针在许多情况下追求薄结构，所以将MEMS扫描镜集成在探针的前端的前面提及的方案从技术观点来看甚至将非常困难，并且对于大量应用情况，其结果将仍然不令人满意或最佳。根据本发明的一个发展方面，在一些实施方式中，可以在测量探针42的壳体中(甚至在实际测量探针的外部)追求扫描装置在测试对象远侧的集成；根据本发明的另外方面，这可借助于图像光纤束(IFB，或光导)来获得，例如，扫描装置的焦平面借助于所述IFB从IFB的后端转移到前端。这里，例如可以为了获得期望测量区域的目的而使用在光纤束的测试对象侧端处的F-θ透镜。
以与图5所示的特定实施方式可比较的方式，例如可以由光导39(＝图像光纤束-IFB)在远测试对象4处进行全区域或逐行OCT测量。图7c示出了作为CMM 40上的测量头42的测量端的光导39的实施方式的示例，在光导的端处，可以进行测量辐射的横向扫描移动，在一个或两个维度上，其依赖于实施方式。所示形式的光导39应该指示这在一个实施方式中还可以具有柔性配置；然而，后者在另一实施方式中还可以具有刚性实施方式(例如，类似于图7b所示的实施方式)。这里，OCT测量装置1和/或偏折单元2可以设置在测量头42中或者在其外部，例如借助于将光导39相应地引导穿过测量机。
这里，在非常快的扫描速度(例如，在几kHz或以上的范围内)的情况下，光耦合到IFB中的横向位置的精确定位是必要的。这里，横向位置的知识关于与IFB 39对应的准确度是必要的，该准确度根据光导的通常尺寸而通常较高。因此，还必须将对应准确的角度编码器集成到扫描装置中，因为仅设置有角度编码器的扫描装置才促进足够准确且热和机械稳定的全区域OCT测量。
在许多应用中，用于光束偏折的扫描仪装置必须具有二维实施方式，以对对象进行3D扫描，因此，由角度编码器进行的光束偏折的测量也必须具有二维编码。
扫描镜的移动可以沿着不同的轨道运行。原则上，这些轨道在第一变型中可以以限定的方式预定，使得测量辐射沿着预定轨道引导，例如由扫描仪装置中的控制回路；另选地，所述轨道在第二变型中不需要以强制方式确切预定，而是也可以以随机化方式进行，只要其位置在测量时从角度编码器足够准确且可靠地知道(例如用单轴或双轴振荡的方式，例如也在偏折单元的谐振中)即可。
这里，光导39可以具有不同的结构和实施方式。用示例的方式，线性或1维形式可以存在于输入耦合侧处，而输出耦合侧的光纤可以设置为圆形式。这里，输入耦合位置和在光导另一端处的输出耦合点之间的分配例如还可以预先校准，并且比如存储在LUT(查找表)中，特别是在这种关系在最简单的形式中并不是严格线性的时候；特别是在光纤束的情况下，这可能发生。如果已知该分配，那么用户能够例如随时间的过去选择不同的输出耦合形式或预定义路径，然后根据由输入耦合侧上的偏折镜进行的分配来驱动它们。
在这种情况下，图2a所示的延迟板-或对应作用的光学元件3-原则上可以设置在光束偏折处或光束偏折的下游的任意点处，以获得空间距离相关的后向反射，根据本发明，该后向反射可以由OCT测量适当地评估，以从其确定偏折单元2的偏折。这里，延迟板还可以可选地应用于例如光导的输入或输出耦合侧上。在根据本发明的另一实施方式中，光导39的输入耦合区域和/或输出耦合区域还可以用于例如获得该后向反射，以确定OCT扫描偏折角。用示例的方式，光导39的光纤可以具有不同长度的实施方式，或者光导39的输入耦合区域和/或输出耦合区域可以具有适当几何形式的实施方式。
在图8a的另一特定实施方式中，在根据本发明的OCT测量期间，比如用棱镜或具有偏折效果的另一光学元件的方式，在测量触针43的光学单元的端处可以存在OCT测量辐射5的另外固定光束偏折。朝向测试对象使用在测量辐射的输出耦合点处的这种固定偏折(例如，穿过90°)，在这种情况下还可以存在拐角周围的测量。这里，扫描移动方向60同样被偏折。
这里，图8b再次示出了具有用于测量辐射5的90°偏折的棱镜64的示意性详细视图，该测量辐射可相应地在方向60上偏折。根据本发明，测量辐射的位置60在这种情况下还可借助于光学元件3的OCT测量来确定。
这里可以实现完全新颖的测量探针概念，尤其是在与扫描装置的相互作用中。用示例的方式，测量方向例如可以使用一个或多个适当实现方式实施的棱镜(或类似物)，在0°(或者在区域5a中沿扫描方向正交于输出耦合区域)与在区域5b中与其成90°的测量方向之间切换，棱镜仅覆盖可以被扫描装置覆盖的输出耦合区域的一部分。这里，根据本发明，如果已知偏折，则可以在这些方向之间进行确切区分；即，不仅可以确定各个方向上的偏折，还可以确定方向本身。这里，根据本发明的偏折确定可以凭借在输入耦合区域中或在输入耦合区域的上游包括后向反射并且还在输出耦合区域中包括后向反射来确定，即，具体地，还凭借使用偏折棱镜处的后向反射来确定。图8c中例示了另外固定偏折64的另一示例的示意性详细视图。在那里，光学偏折元件64例如被实现为角锥状截头锥体。根据可根据如所述的元件3的OCT测量确定的测量辐射5的偏折的位置，例如沿在这种情况下与触针43正交的四个方向5a、5b中的一个发射测量辐射5，因此，触针43可以可选地在四个(或者在角锥状镜像偏折元件64的多边形实施方式的情况下为对应不同的数量)大致正交的方向5a、5b(仅这些方向中的两个在这里可见)。这里，方向可以借助于扫描装置来选择。在具有角锥状截头锥体的所示实施方式中，借助于测量辐射相应地由扫描单元对齐，可选地还可以存在另外的纵向测量5c。
在其他实施方式中，还可以对于相差90°的方向形成测量触针处的偏折；具体地，还可以依赖于位置60形成偏折，例如以实现不同的扫描区域，诸如比如球形拱形、半球形或圆顶形式等的可选择测量方向。
在图8d和图8e的示例性实施方式中，扫描可以沿着圆形轨迹(可选地还在光纤束中)结合在输出耦合点处朝向测试对象4的锥形光束偏折来实现。用此，可以形成测量辐射5的环形90°偏折，以例如测量作为测试对象4的内管或孔。这里，当前进行测量的径向角方向用根据本发明确定光束偏折的位置的方式来知道。在图8e的所示示例中，孔4沿着其圆形横截面中的圆周整体测量。为此，扫描仪偏折可以具有大致圆形的实施方式，例如如图所指示的。这里，根据本发明，可以使用根据本发明的扫描仪位置的OCT测量(并且根据固定偏折64的已知或可确定的几何变换)来确定沿着圆周的所记录轮廓的绝对或相对角方位。
如果在输出耦合区域处另外设置没有(或有不同的)偏折的偏折位置(例如，如图所示，在中心，比如在扫描仪的静止位置中，没有探头尖端64的偏折，例如，具有孔、扁平尖端等)，可以使用单个测量探针确定5a上的横截面轮廓以及5c上的孔4(或任意其他凹陷)的深度；用示例的方式，这可以省去探头互换。
图9a示出了例如如上所述具有基于OCT的测量头42的CMM 88的示例，其中，测量辐射5的光学偏折可一维或二维地执行。使用该测量辐射5，可以以点状方式，沿着路径或在区域上方测量测量台83上的对象4，测量辐射5的至少一些移动由用于测量辐射5的光学偏折单元引起。这里，移动轴80x、80y以及80z优选地可以装配有相应的驱动器(例如，81y)和位置测量装置(例如，82y)。评估单元89，例如数字计算机或测量机控制器，在这里被实现成：对象4借助于CMM 88，优选地以至少部分自动化方式，在其几何形状和/或其他物理特性方面进行测量。具体地，在处理中可以有对象4的表面的三维测量。根据本发明，这可以至少对于表面的各部分用偏折单元的方式用光学测量辐射的横向或角度扫描来实现，其中，扫描辐射的位置或方向借助于OCT测量实现，该OCT测量在沿着光束路径中的光学元件处的测量辐射的纵向上。具体地，光学元件在这里可以以以下方式具有对应的实施方式，：后者具有依赖于(特别是唯一地依赖于)横向或角度偏折的后向反射，所述后向反射导致纵向OCT中的可区分结果。
图9b示出了CMM 88的另一实施方式的示例，其中，OCT测量经由光导39引导到测量头42a的测量端。这里，测量辐射在输入耦合OCT测量结构1的测量辐射时被偏折2到光导39的输入耦合区域上。该偏折2在测试对象上产生线性或区域的扫描区域，所述扫描区域可通过在对象上移动移动轴80a、80b、80c来位移。
图10示出了用于使用OCT测量装置1来确定偏折单元2的偏折的方法或处理的实施方式的流程图。
在块50中，使用用于光学辐射的偏折单元2进行光学相干断层成像(OCT)测量辐射的光束路径的受控可变偏折。
在块51中，借助于光学相干断层成像测量确定OCT测量辐射的光束路径中的光学部件处的至少一个后向反射的纵向位置，借助于光学相干断层成像测量，沿着光束路径确定后向反射的纵向位置。
在块52中，基于沿着光束路径的至少一个后向反射的纵向位置，确定偏折单元的偏折值。特别地，这可以基于对光学部件处的后向反射的几何形状的偏折的已知依赖性来实现。这里，特别地，光学部件可以以以下方式来具体地形成：纵向位置依赖于偏折变化，特别地其中，在各情况下存在一个或多个纵向位置到偏折的值的明确分配。
在块53中，然后可选地提供所确定的偏折单元的偏折的当前值，例如以长度或角度规范的形式，该值描述由OCT测量辐射照射的对象上的该地点的位置的特征。
在块54中，同样可选地，调节对偏折单元的偏折，使得偏折的值近似于预期值，例如用控制回路的方式，该控制回路为偏折单元2提供致动信号，使得偏折接近预定的预期值。
总之，涉及对象4的扫描OCT测量的、这里列出的本发明的许多实施方式的特定方面可以被认为是光束路径5的(测量)光束路径5中的光学元件3处的不同偏折角相关的距离值35、36的检测的方面，该光束路径可由偏折单元2偏折，该偏折单元借助于OCT测量1来实现。偏折2的准确横向位置可以用这些距离值35、36的知识分配给测试对象4处的OCT测量的第二距离测量值。这里相关的距离信号35、36可以例如借助于偏折OCT光束路径5中的部分透射(特别是很大透射)的光学元件3产生，所述光学元件在其传播方向上的厚度方面以横向或角度相关的方式步进，并且在光学元件3处或中提供适当的弱后向反射，该后向反射可由OCT测量捕捉。
图11a至图11g以非穷举的方式示出了对于本发明实施的光学元件3的一些另外示例性实施方式。
除了具有延迟板(或反射板，RP)和透镜(例如，物镜)的结构的、再次在图11a中示出的图2a中的前面提及的实施方式，另一实施方式还应用将前面提及的两个光学部件的特征统一或集成在单个元件中，特别是衍射元件。为此目的，可以以专用方式开发适当的光学元件、涂层，或者如果需要，还可以在任意情况下使用或者如果需要，适当地修改已经存在于光束路径中的元件，以获得透过偏折后的光束路径的光学元件的、本发明所用的(弱)后向反射。在该示例中示出的在后向反射的光束纵向上的后向反射的离散步骤是这种情况下的一个可能实施方式。这里，一个实施方式中的步骤可以对于各偏折采用绝对唯一的距离值，并且可以采用关于另一实施方式中的一个或多个其他反射唯一相对的值。在又一实施方式中，这还可以不采用与偏折有关的唯一值，而是比如是与其周围环境相关的相对编码值，例如增量代码等。具有纵向深度的多值编码的实施方式也是根据本发明的另外实施方式。这里，这种编码可以用在光学元件3的表面上的偏折位置的方式以一维或二维的方式实现。
这里，透镜用作图11b中的光学元件3，如果需要，所述透镜能够形成有适当的涂层，以获得有利地适于用具体采用的OCT测量方法捕捉的后向反射。如果粘结多个透镜(或其他光学元件)，则还可以在其过渡处采用反射。
在图11c所示的实施方式的示例中，比如，菲涅耳透镜尤其可以在本发明的含义内用作阶梯式且同时衍射的光学元件3。
在图11d中，光学元件被实现为板，该板依赖于板上的横向位置具有不同深度处的反射。除了使用楔子形式(楔子)之外，还可以例如通过粘结多个元件并使用其界面处的反射来获得在板厚度上不同定位的这种反射。有目的地将缺陷引入到光学元件的透明材料中，例如由激光雕刻、掺杂、扩散、有针对性地使用污染物或任意不同的选择，也可以用于生成限定的后向反射。除了所示的光学路径到后向反射的线性渐变之外，还可以依赖于应用以一维或以二维方式在区域上应用准连续或阶梯或阶梯形轮廓。
对于光学元件上的横向位置具有多于一个后向反射的实施方式还可以用根据本发明的断层扫描OCT测量来形成。用示例的方式，这可以凭借使用两个OCT可测量反射来实现，它们彼此已知的相对间距提供光学元件上的横向位置的编码。然而，在另一示例中，还可以存在由在不同纵向深度处的多个反射点进行在横向位置处的多值编码，这些多址编码一起形成码字，该码子的评估使得可确定横向位置，例如作为绝对代码，在相应的本地绝对编码中，作为增量代码或绝对代码和增量代码的混合形式。
图11e中示出了二维示例，作为实施方式，其中，应用二维延迟板，依赖于板上的横向位置，用于透射光学辐射的弱后向反射形成在在不同深度处的板厚度中，所述后向反射具有可由OCT测量捕捉的强度。特别地，因为后向反射仅需要具有用于借助于OCT测量进行的捕捉的低强度，所以即使多个这种后向反射也仅仅损害由光学元件透射的光学辐射到如此小的程度，以致于仍然可借助于所述辐射充分测量对象。
比如，如图11f例示，在特定实施方式中还可以使用移动光学元件(诸如例如，镜或棱镜)来获得光束偏折，以提供依赖于偏折在OCT辐射的光束纵向位置方面变化的OCT辐射的反射。特别地，光束偏折光学元件在这里可以被实现成：光束在镜玻璃中通过所沿的光程具有实施方式，该实施方式具有依赖于角度的不同长度。由此，例如，比如可以在光束偏折镜或棱镜处的进入与离开反射之间形成路径，或者可以在入口或出口与反射平面之间形成路径。
图11g示出了已经提及的在光导39的输入耦合区域和/或输出耦合区域处的步骤的使用的示例，例如，作为具有不同长度的单独光纤的结果，光纤端部的适当形成的切口等。

Claims (29)

1.一种光学系统(1)，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，
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，并且
所述评估单元被实现成使得，利用所述OCT测量装置的光束路径同时进行对所述光束偏折单元的位置和/或角偏折的确定以及对测试对象的光学测量。
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：所述光学系统是OCT扫描仪。
3.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。
4.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：所述光学部件由所述光束路径大致透射。
5.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：所述光学部件由所述光束路径以至少80％或90％或更多地透射。
6.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。
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：在所述横向位置与所述纵向位置之间存在已知关系。
8.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：已经在所述光束路径中的用于其他目的的光学部件被设计成用于产生所述后向反射的光学部件。
9.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输出耦合区域处的点。
10.根据权利要求9所述的光学系统(1)，该光学系统的特征在于：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。
11.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。
12.根据权利要求11所述的光学系统(1)，该光学系统的特征在于：所述反射区域被实现为微机电MEM镜偏折单元。
13.根据权利要求11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。
14.根据权利要求13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被形成为所述光束偏折单元的至少部分反射区域。
15.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：所述光学系统被实现为形式为坐标测量机CMM探头的用于CMM的光学表面测量系统，所述光学表面测量系统提供测试对象的光学扫描表面形式的测量，所述测量借助于所述OCT测量来提供。
16.根据权利要求15所述的光学系统(1)，该光学系统的特征在于：所述CMM探头具有用于所述OCT测量的所述光束路径的光导。
17.一种坐标测量机，所述坐标测量机具有根据权利要求1至16中任一项所述的光学系统(1)。
18.一种用于确定光学系统中的光束偏折单元的横向位置或角偏折的值的方法，
该方法的特征在于：
使用光学相干断层成像OCT测量来确定所述OCT测量的测量辐射的光束路径中的光学部件处的至少一个后向反射的至少一个纵向位置，该光束路径被所述光束偏折单元偏折，
基于所确定的所述后向反射的纵向位置，确定所述光束偏折单元的所述横向位置或角偏折的所述值，以及
同时借助于OCT测量对测试对象进行光学测量。
19.根据权利要求18所述的方法，该方法的特征在于：所述光束偏折单元的所述横向位置或角偏折的所述值是基于所述光学部件处的所述后向反射的所确定纵向位置与所述光学部件上的偏折后的测量辐射的横向位置之间的关系来确定的。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述关系是已知关系。
21.根据权利要求18所述的方法，该方法的特征在于：所述光学部件由所述测量辐射透射。
22.根据权利要求18所述的方法，该方法的特征在于：所述光学部件由所述测量辐射大致透射。
23.根据权利要求18所述的方法，该方法的特征在于：所述光学部件由所述测量辐射以至少80％、90％或更多地透射。
24.根据权利要求18所述的方法，该方法的特征在于：所述光学部件具有后向反射的不同纵向位置，该纵向位置依赖于所述光学部件上的所述光学测量辐射的横向位置。
25.根据权利要求24所述的方法，该方法的特征在于：所述纵向位置以已知方式依赖于所述光学部件上的所述光学测量辐射的横向位置。
26.一种用于确定坐标测量机的探头中的偏折的方法，该探头被实现为对测试对象的表面进行横向扫描OCT测量，其中，根据权利要求18至25中任一项所述的方法确定所述OCT测量的测量辐射的偏折值。
27.一种用于确定可变横向位置和/或角偏折的值的装置，该装置包括：
光束偏折单元，该光束偏折单元用于获得所述可变横向位置和/或角偏折；
光学部件；
光学相干断层成像OCT测量装置，该OCT测量装置用于确定所述OCT测量装置在所述光学部件处的测量辐射的后向反射的纵向位置，该后向反射沿光束路径发生，所述光束路径被所述光束偏折单元偏折；以及
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/或角偏折的所述值能够基于由所述OCT测量装置确定的、所述光学部件处的所述后向反射的所述纵向位置来确定，
其中，所述评估单元被实现成使得，利用所述OCT测量装置的光束路径同时进行对所述光束偏折单元的位置和/或角偏折的确定以及对测试对象的光学测量。
28.根据权利要求27所述的装置，其中，所述光学部件是大致透光的光学部件。
29.根据权利要求27所述的装置，其中，所述光学部件位于所述OCT测量装置的测量光束路径中，并且被实现成：依赖于所述光学部件处的所述偏折来测量光束路径的横向位置，所述光学部件的所述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。
CN201910721162.7A 2018-08-07 2019-08-06 光学系统、坐标测量机、确定横向位置或角偏折值的方法和装置 Active CN110823123B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18187664.0A EP3608625B1 (de) 2018-08-07 2018-08-07 Oct vermessung
EP18187664.0 2018-08-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110823123A CN110823123A (zh) 2020-02-21
CN110823123B true CN110823123B (zh) 2021-09-10

Family

ID=63168306

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910721162.7A Active CN110823123B (zh) 2018-08-07 2019-08-06 光学系统、坐标测量机、确定横向位置或角偏折值的方法和装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11073370B2 (zh)
EP (1) EP3608625B1 (zh)
CN (1) CN110823123B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113587827B (zh) * 2021-06-10 2023-07-18 浙江晶盛机电股份有限公司 一种晶圆面形实时在线测量系统及其测量方法
CN115024674A (zh) * 2022-04-07 2022-09-09 苏州比格威医疗科技有限公司 一种基于菲涅尔透镜的内窥式光学相干层析探头
CN114812427B (zh) * 2022-04-22 2023-05-02 重庆大学 一种具有纳米级分辨率的超快成像系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1779557A (zh) * 2004-11-21 2006-05-31 王青山 一种led投影机
EP1706839B1 (en) * 2004-01-15 2014-11-12 Technion Research & Development Foundation Limited Three-dimensional video scanner
CN104520668A (zh) * 2012-08-07 2015-04-15 卡尔蔡司工业测量技术有限公司 具有白光传感器的坐标测量机
CN105783775A (zh) * 2016-04-21 2016-07-20 清华大学 一种镜面及类镜面物体表面形貌测量装置与方法
EP3182062A1 (de) * 2015-12-14 2017-06-21 Haag-Streit Ag Kalibrierung eines interferometers
CN107063117A (zh) * 2017-03-15 2017-08-18 上海大学 基于光场成像的水下激光同步扫描三角测距成像系统和方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2002337666A1 (en) * 2001-08-03 2003-02-17 Joseph A. Izatt Aspects of basic oct engine technologies for high speed optical coherence tomography and light source and other improvements in oct
EP2690395A1 (de) 2012-07-24 2014-01-29 Hexagon Technology Center GmbH Interferometrische Entfernungsmessanordnung und ebensolches Verfahren
IL221187A (en) 2012-07-30 2017-01-31 Adom Advanced Optical Tech Ltd A system to perform optical tomography in two 2D beams
US9188428B2 (en) 2012-08-07 2015-11-17 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Coordinate measuring machine with selectively active white light sensor
US8783868B2 (en) 2012-12-21 2014-07-22 Carl Zeiss Meditec, Inc. Two-dimensional confocal imaging using OCT light source and scan optics
CN103148800B (zh) * 2013-01-28 2016-04-20 浙江大学 一种基于光场传播的非标记三维显微方法和装置
DE102013002400B4 (de) 2013-02-13 2018-03-29 Otto-Von Guericke-Universität Magdeburg Technologie-Transfer-Zentrum Vorrichtung zur Bilderfassung in Bildgebungssystemen sowie Verfahren hierfür und Verwendung
WO2014197553A2 (en) * 2013-06-04 2014-12-11 Bioptigen, Inc. Hybrid telescope for optical beam delivery and related systems and methods
EP3102090B1 (en) 2014-02-04 2020-03-25 University of Southern California Optical coherence tomography (oct) system with phase-sensitive b-scan registration
JP6420600B2 (ja) 2014-09-02 2018-11-07 株式会社ミツトヨ 光学観察装置及び光学観察方法
CN107208996B (zh) * 2014-12-12 2020-04-07 沃思测量技术股份有限公司 用于测量工件的特征的方法和设备
US10627212B2 (en) 2016-04-25 2020-04-21 Kabushiki Kaisha Topcon Swept-source optical coherence tomography (SS-OCT) phase stabilization with reference signal calibration
DE102016111531B4 (de) 2016-06-23 2022-02-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Optischer Scanner
CN106247953B (zh) * 2016-09-20 2018-11-02 中北大学 一种同时测量相位和古斯-汉欣位移的方法及装置
DE202017105001U1 (de) 2017-08-21 2017-09-14 Jenoptik Advanced Systems Gmbh LIDAR-Scanner mit MEMS-Spiegel und wenigstens zwei Scanwinkelbereichen
CN107876914B (zh) * 2017-11-30 2023-09-15 浙江霸器智能装备股份有限公司 一种龙门中走丝线切割装置
DE102018000887B4 (de) * 2018-02-02 2021-12-02 Lessmüller Lasertechnik GmbH Vorrichtung und ein Verfahren zum Durchführen und Überwachen eines Bearbeitungsprozesses auf einem Werkstück mit der Möglichkeit zur OCT-Scanner-Kalibrierung
DE102018105877B3 (de) * 2018-03-14 2019-02-28 Precitec Gmbh & Co. Kg Vorrichtung für die Bestimmung einer Ausrichtung einer optischen Vorrichtung eines Kohärenztomographen, Kohärenztomograph und Laserbearbeitungssystem

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1706839B1 (en) * 2004-01-15 2014-11-12 Technion Research & Development Foundation Limited Three-dimensional video scanner
CN1779557A (zh) * 2004-11-21 2006-05-31 王青山 一种led投影机
CN104520668A (zh) * 2012-08-07 2015-04-15 卡尔蔡司工业测量技术有限公司 具有白光传感器的坐标测量机
CN104520668B (zh) * 2012-08-07 2017-08-01 卡尔蔡司工业测量技术有限公司 具有白光传感器的坐标测量机
EP3182062A1 (de) * 2015-12-14 2017-06-21 Haag-Streit Ag Kalibrierung eines interferometers
CN105783775A (zh) * 2016-04-21 2016-07-20 清华大学 一种镜面及类镜面物体表面形貌测量装置与方法
CN107063117A (zh) * 2017-03-15 2017-08-18 上海大学 基于光场成像的水下激光同步扫描三角测距成像系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20200049484A1 (en) 2020-02-13
US11073370B2 (en) 2021-07-27
EP3608625A1 (de) 2020-02-12
CN110823123A (zh) 2020-02-21
EP3608625B1 (de) 2023-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11353318B2 (en) MEMS tunable VCSEL powered swept source OCT for 3D metrology applications
CN110823123B (zh) 光学系统、坐标测量机、确定横向位置或角偏折值的方法和装置
US5118956A (en) Touch probe including a waveguide
US9581437B2 (en) Interferometric non-contact optical probe and measurement
WO1995009343A1 (en) Interferometric method and apparatus to measure surface topography
JP5784150B2 (ja) 表面を高精度で測定する方法及び装置
Berger et al. Non-contact metrology of aspheric surfaces based on MWLI technology
KR20140048824A (ko) 교정 장치, 교정 방법 및 계측 장치
JP6071042B2 (ja) 寸法測定装置
CN115371587A (zh) 表面形貌测量装置及方法、物体表面高度计算方法
US10718610B2 (en) Roughness measurement probe, device with roughness measurement probe and method
US20150077759A1 (en) Compact, Slope Sensitive Optical Probe
JP5704150B2 (ja) 白色干渉装置及び白色干渉装置の位置及び変位測定方法
EP3227633B1 (en) Interferometric non-contact optical probe and measuring method
US9841273B2 (en) Optical measuring probe and method for optically measuring inner diameters
KR101916038B1 (ko) 광 간섭계를 이용한 정밀 변형량 발생 및 측정장치
WO2016084195A1 (ja) 白色干渉装置及び白色干渉装置による位置及び変位測定方法
Russo et al. OCT in Applications That Involve the Measurement of Large Dimensions
JPH01235807A (ja) 深さ測定装置
Arumugam et al. Methods of optical profiling surfaces
Rahneberg et al. Dynamic alignments and calibaration of linear axis
Hall Rapid thickness and profile measurement of bonded multi-layer structures
JP2019074516A (ja) 少なくとも１つの測定対象を測定するためのプローブ素子および座標測定機
Schmitt et al. A two dimensional scanning setup for precise addressing of fibers in a fiber bundle
JPH08219737A (ja) 干渉計

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant