CN118224976A - 一种激光定位校正装置及校正方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供的激光定位校正装置及校正方法，通过相机快速样品成像，结合光学相干成像系统来探测样品的定位和/或形状，分析并校正实际成像位置信息与三维振镜激光扫描系统扫描位置信息的差值，构建了远距离激光实时定位系统，实时校正激光的能量和相位减少样品散射对成像精度的影响，提高定位的精确度。
Description
技术领域
本申请涉及光学检测技术领域，特别涉及一种激光定位校正装置及校正方法。
背景技术
在现代激光光学工程实践中，通常需要激光穿透样品，在样品内部聚焦扫描并切削。通常采用相机定位或者激光测距的方法来确定激光焦点位置和切割位点。通过相机定位确定激光焦点位置和切割位点是通过相机的成像面与激光焦点平面在同一平面，使物体成像最清晰的面，就是激光工作焦平面。相机的定位精度，受到相机镜头景深的影响，易受环境照明的影响，定位精度低。通过激光测距确定激光焦点位置和切割位点是在已知激光聚焦镜头的工作距离，通过测量物体到镜头的距离确定激光焦点平面的位置，精度相对相机定位比较高。但是易受环境干扰，透明介质测量困难，不能实时检测激光焦点位置和切割位点。
现有技术中通常使用样品接口，通过接口的高度确定激光焦点工作距离，这种方法只是定位激光焦点初始位置，样品内部结构复杂，不同结构间的折射率有变化，激光焦点深度的调整依靠经验值，不能根据样品实际状况及时调整激光定位。
发明内容
鉴于此，有必要针对当前不能根据样品实际状况及时调整激光定位的技术问题的提供一种提高定位的精确度的激光定位校正装置及校正方法。
为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：
本申请提供了一种激光定位校正装置，包括：激光发射单元(1)、三维激光振镜扫描单元(2)、光学相干断层扫描成像单元(3)、光束耦合镜(4)、第一透镜(5)、第二透镜(6)、第三透镜(7)、光束分光镜(8)、高速相机(9)、数据分析处理单元(10)及控制单元(11)；所述高速相机(9)通过光纤传输线路连接于所述光束分光镜(8)并通过所述电信号传输线路连接于所述数据分析处理单元(10)，所述数据分析处理单元(10)通过电信号传输线路连接于所述光学相干断层扫描成像单元(3)、所述高速相机(9)和所述控制单元(11)，所述控制单元(11)通过电信号传输线路连接于所述激光发射单元(1)和数据分析处理单元(10)；其中：
所述激光发射单元(1)在所述控制单元11控制下发射经过相位调制的激光束并入射到所述三维激光振镜扫描单元(2)，所述三维激光振镜扫描单元(2)扫描样品内部不同深度、宽度和轴向位置并记录第一扫描点的位置信息；
所述相位调制的激光束与所述光学相干断层扫描成像单元(3)的成像光束通过所述光束耦合镜(4)耦合后再依次经过所述第一透镜(5)、所述第二透镜(6)及所述光束分光镜(8)传输后聚焦在所述第三透镜(7)处，所述第三透镜(7)对所述第一扫描点进行扫描并采集第一扫描点反射光，所述第一扫描点反射光依次经所述光束分光镜(8)、所述第二透镜(6)及所述第一透镜(5)后由所述光束耦合镜(4)反射至所述光学相干断层扫描成像单元(3)，所述光学相干断层扫描成像单元(3)获取所述第一扫描点的样品定位和/或形状信息以生成第一图像信息，并将所述第一图像信息传输至所述数据分析处理单元(10)；
所述高速相机(9)对所述第一扫描点进行拍摄并采集通过所述光束分光镜(8)返回的所述第一扫描点反射光以获取所述第一扫描点的样品照片信息并传输至所述数据分析处理单元(10)；
所述数据分析处理单元(10)分析所述三维激光振镜扫描单元(2)记录的所述第一扫描点位置信息、所述第一扫描点的样品照片信息和所述第一图像信息，将分析数据传输至所述控制单元(11)；
所述控制单元根据所述数据分析处理单元(10)的分析数据校准所述激光发射单元(1)出射的激光束的能量和相位以生成第二激光束并聚焦定位样品。
在其中一些实施例中，所述激光发射单元(1)包括通过光纤传输线路依次连接的全光纤激光器(101)和空间光调制器(102)，所述全光纤激光器(101)在所述控制单元(11)控制下发射激光束，所述空间光调制器(102)连接在全光纤激光器(101)的出光口，用于调制入射所述激光束相位。
在其中一些实施例中，所述全光纤激光器(101)在所述控制单元(11)控制下发射激光束，其发射出的激光光束为连续发射的平行激光光束或脉冲发射的脉冲激光光束。
在其中一些实施例中，所述光学相干断层扫描成像单元(3)的z成像范围为4mm-8mm。
在其中一些实施例中，所述三维激光振镜扫描单元(2)、所述光学相干断层扫描成像单元(3)和所述高速相机(9)的光路同轴，样品同时在所述三维激光振镜扫描单元(2)的扫描范围、所述光学相干断层扫描成像单元(3)的成像范围和所述高速相机(9)的拍摄范围内。
在其中一些实施例中，所述光束耦合镜(4)设置在所述激光发射单元(1)的出光光路上，并通过光纤传输线路连接于所述激光发射单元(1)、三维激光振镜扫描单元(2)和光学相干断层扫描成像单元(3)，用于将所述激光发射单元(1)的调制相位的所述激光束、所述光学相干断层扫描成像单元(3)的成像光束和通过所述三维激光振镜扫描单元(2)扫描光束耦合进主光路。
在其中一些实施例中，所述第一透镜(5)、所述第二透镜(6)可以是单柱透镜或者多柱透镜组合的镜头组，所述第二透镜(6)的透光率大于所述第一透镜(5)，所述第一透镜5的透射光的比例为1％-50％，所述第二透镜6的透射光的比例为20％-50％。
在其中一些实施例中，所述第三透镜(7)为聚焦透镜，用于将所述激光发射单元(1)的调制相位的所述激光束、所述光学相干断层扫描成像单元(3)的成像光束和通过所述三维激光振镜扫描单元(2)扫描光束聚焦至样品，并作为所述激光发射单元(1)的聚焦镜头、所述光学相干断层扫描成像单元(3)成像镜头、所述高速相机(9)的拍摄镜头。
在其中一些实施例中，所述第三透镜(7)、所述激光发射单元(1)、所述三维激光振镜扫描单元(2)、所述光学相干断层扫描成像单元(3)和所述高速相机(9)组成远距离激光定位校正光学系统。
在其中一些实施例中，所述光束分光镜(8)为二向分向色镜，所述光束分光镜(8)固定在所述第二透镜(6)的出光口及所述第三透镜(7)的反射光路垂直方向上，用于分出部分光束入射到所述第三透镜(7)上使得所述激光发射单元(1)的调制相位的所述激光束、所述光学相干断层扫描成像单元(3)的成像光束和通过所述三维激光振镜扫描单元(2)扫描光束聚焦至样品，将样品反射光返回至所述三维激光振镜扫描单元(2)、所述光学相干断层扫描成像单元(3)和所述高速相机(9)。
在其中一些实施例中，所述第二激光束传输至所述三维激光振镜扫描单元(2)扫描样品内部不同深度、宽度和轴向位置并记录第二扫描点的位置信息；
所述光束耦合镜(4)将所述第二激光束与所述光学相干断层扫描成像单元(3)的成像光束合束，经过所述第一透镜(5)、所述第二透镜(6)传输聚焦在所述第三透镜(7)，对所述第二扫描点进行扫描并采集所述第二扫描点反射光通过所述光束分光镜(8)返回至所述光学相干断层扫描成像单元(3)，获取所述第二扫描点的样品定位和/或形状信息生成第二图像信息，并传输至所述数据分析处理单元(10)；
所述高速相机(9)对所述第二扫描点进行拍摄并采集所述第二扫描点反射光通过所述光束分光镜(8)返回至所述高速相机(9)，获取所述第二扫描点的样品照片信息并传输至所述数据分析处理单元(10)；
所述数据分析处理单元(10)分析所述第一实时图像信息、所述第二实时图像信息、所述第一扫描点、所述第二扫描点之间的差并显示确定的差，将分析数据传输至所述控制单元(11)；
所述控制单元(11)根据所述数据分析处理单元(10)的分析数据校准所述第二激光束的能量和相位生成第三激光束并聚焦定位样品。
本申请还提供了一种眼科激光定位校正方法，包括：
所述激光发射单元(1)在所述控制单元11控制下发射经过相位调制的激光束并入射到所述三维激光振镜扫描单元(2)，所述三维激光振镜扫描单元(2)扫描样品内部不同深度、宽度和轴向位置并记录第一扫描点的位置信息；
所述相位调制的激光束与所述光学相干断层扫描成像单元(3)的成像光束通过所述光束耦合镜(4)耦合后再依次经过所述第一透镜(5)、所述第二透镜(6)及所述光束分光镜(8)传输后聚焦在所述第三透镜(7)处，所述第三透镜(7)对所述第一扫描点进行扫描并采集第一扫描点反射光，所述第一扫描点反射光依次经所述光束分光镜(8)、所述第二透镜(6)及所述第一透镜(5)后由所述光束耦合镜(4)反射至所述光学相干断层扫描成像单元(3)，所述光学相干断层扫描成像单元(3)获取所述第一扫描点的样品定位和/或形状信息以生成第一图像信息，并将所述第一图像信息传输至所述数据分析处理单元(10)；
所述高速相机(9)对所述第一扫描点进行拍摄并采集通过所述光束分光镜(8)返回的所述第一扫描点反射光以获取所述第一扫描点的样品照片信息并传输至所述数据分析处理单元(10)；
所述数据分析处理单元(10)分析所述三维激光振镜扫描单元(2)记录的所述第一扫描点位置信息、所述第一扫描点的样品照片信息和所述第一图像信息，将分析数据传输至所述控制单元(11)；
所述控制单元根据所述数据分析处理单元(10)的分析数据校准所述激光发射单元(1)出射的激光束的能量和相位以生成第二激光束并聚焦定位样品。
本申请采用上述技术方案，其有益效果如下：
本申请提供的激光定位校正装置及校正方法，通过相机快速样品成像，结合光学相干成像系统来探测样品的定位和/或形状，分析并校正实际成像位置信息与三维振镜激光扫描系统扫描位置信息的差值，构建了远距离激光实时定位系统，实时校正激光的能量和相位减少样品散射对成像精度的影响，提高定位的精确度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的激光定位校正装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。
请参阅图1，本申请实施例提供的激光定位校正装置的结构示意图，包括：激光发射单元(1)、三维激光振镜扫描单元(2)、光学相干断层扫描成像单元(3)、光束耦合镜(4)、第一透镜(5)、第二透镜(6)、第三透镜(7)、光束分光镜(8)、高速相机(9)、数据分析处理单元(10)及控制单元(11)。以下详细说明各个部件的连接关系及其实现方式。
具体地，激光发射单元(1)通过电信号传输线路连接于所述控制单元(11)，在所述控制单元(11)控制下发射经过相位调制的激光束并入射到所述三维激光振镜扫描单元(2)上。
具体地，所述激光发射单元(1)包括通过光纤传输线路依次连接的全光纤激光器(101)和空间光调制器(102)，所述全光纤激光器(101)在所述控制单元(11)控制下发射激光束，所述空间光调制器(102)连接在全光纤激光器(101)的出光口，用于调制入射所述激光束相位。
进一步地，所述全光纤激光器(101)在所述控制单元(11)控制下发射激光束，其发射出的激光光束为连续发射的平行激光光束或脉冲发射的脉冲激光光束。
具体地，所述三维激光振镜扫描单元(2)通过光纤传输线路连接于所述光束耦合镜(4)，用于扫描样品内部不同深度、宽度和轴向位置并记录第一扫描点的位置信息。
具体地，光学相干断层扫描成像单元(3)通过光纤传输线路连接于所述光束耦合镜(4)并通过电信号传输线路(13)连接于所述数据分析处理单元(10)，其发出的成像光束合束经过所述第一透镜(5)、所述第二透镜(6)传输聚焦在所述第三透镜(7)，所述第三透镜(7)对所述第一扫描点进行扫描并采集所述第一扫描点反射光通过所述光束分光镜(8)返回至所述光学相干断层扫描成像单元(3)，所述光学相干断层扫描成像单元(3)获取所述第一扫描点的样品定位和/或形状信息生成第一图像信息，并传输至所述数据分析处理单元(10)。
在一些较佳的实施例中，所述光学相干断层扫描成像单元(3)的z成像范围为4mm-8mm。
在其中一些实施例中，所述光束耦合镜(4)设置在所述激光发射单元(1)的出光光路上，并通过光纤传输线路连接于所述激光发射单元(1)、三维激光振镜扫描单元(2)和光学相干断层扫描成像单元(3)，用于将所述激光发射单元(1)的调制相位的所述激光束、所述光学相干断层扫描成像单元(3)的成像光束和通过所述三维激光振镜扫描单元(2)扫描光束耦合进主光路。
在其中一些实施例中，所述第一透镜(5)、所述第二透镜(6)可以是单柱透镜或者多柱透镜组合的镜头组，所述第二透镜(6)的透光率大于所述第一透镜(5)，所述第一透镜(5)的透射光的比例为1％-50％，所述第二透镜6的透射光的比例为20％-50％。
可以理解，从第二透镜(6)出来的所述激光束光束直径要大于第一透镜(5)的入射所述激光束光束，所述第一透镜(5)和第二透镜(6)组成了光束中继系统。
在其中一些实施例中，所述第三透镜(7)为聚焦透镜，用于将所述激光发射单元(1)的调制相位的所述激光束、所述光学相干断层扫描成像单元(3)的成像光束和通过所述三维激光振镜扫描单元(2)扫描光束聚焦至样品，并作为所述激光发射单元(1)的聚焦镜头、所述光学相干断层扫描成像单元(3)成像镜头、所述高速相机(9)的拍摄镜头。
在其中一些实施例中，所述光束分光镜(8)为二向分向色镜，所述光束分光镜(8)固定在所述第二透镜(6)的出光口及所述第三透镜(7)的反射光路垂直方向上，用于分出部分光束入射到所述第三透镜(7)上使得所述激光发射单元(1)的调制相位的所述激光束、所述光学相干断层扫描成像单元(3)的成像光束和通过所述三维激光振镜扫描单元(2)扫描光束聚焦至样品，将样品反射光返回至所述三维激光振镜扫描单元(2)、所述光学相干断层扫描成像单元(3)和所述高速相机(9)。
具体地，高速相机(9)通过光纤传输线路连接于所述光束分光镜(8)，通过所述电信号传输线路连接于所述数据分析处理单元(10)，对所述第一扫描点进行拍摄并采集所述第一扫描点反射光通过所述光束分光镜(8)返回至所述高速相机(9)，获取所述第一扫描点的样品照片信息并传输至所述数据分析处理单元(10)。
在一些较佳的实施例中，所述三维激光振镜扫描单元(2)、所述光学相干断层扫描成像单元(3)和所述高速相机(9)的光路同轴，样品同时在所述三维激光振镜扫描单元(2)的扫描范围、所述光学相干断层扫描成像单元(3)的成像范围和所述高速相机(9)的拍摄范围内。
可以理解，通过本申请提供的所述三维激光振镜扫描单元(2)、所述光学相干断层扫描成像单元(3)和所述高速相机(9)光路的同轴设计，使得所述飞秒激光发射单元(1)和所述光学相干断层扫描成像单元(3)共光路，精简了光路结构，简化了光路调制，节约了整个装置的设计成本。
可以理解，本申请提供的所述实时校正眼科激光系统以共光路为系统基准，能够有效降低非共光路误差对系统成像精度造成的不利影响，提高成像精确度。
在一些较佳的实施例中，所述第三透镜(7)、所述激光发射单元(1)、所述三维激光振镜扫描单元(2)、所述光学相干断层扫描成像单元(3)和所述高速相机(9)组成远距离激光定位校正光学系统。
可以理解，本实施例提供的所述激光发射单元(1)、所述三维激光振镜扫描单元(2)、所述光学相干断层扫描成像单元(3)和所述高速相机(9)协调工作，同时采集样品动态定位和/或形状信息和扫描位置信息，由此提供对手术激光束聚焦和定位的校正。
具体地，数据分析处理单元(10)通过电信号传输线路连接于所述光学相干断层扫描成像单元(3)、所述高速相机(9)和所述控制单元(11)，分析所述三维激光振镜扫描单元(2)记录的所述第一扫描点位置信息、所述第一扫描点的样品照片信息和所述第一图像信息，将分析数据传输至所述控制单元(11)。
具体地，控制单元(11)通过电信号传输线路连接于所述激光发射单元(1)和数据分析处理单元(10)，根据所述数据分析处理单元(10)的分析数据校准所述激光发射单元(1)飞秒脉冲激光的能量和相位生成第二激光束并聚焦定位样品。
本申请上述实施例提供的激光定位校正装置，其工作流程如下：
所述激光发射单元(1)在所述控制单元11控制下发射经过相位调制的激光束并入射到所述三维激光振镜扫描单元(2)，所述三维激光振镜扫描单元(2)扫描样品内部不同深度、宽度和轴向位置并记录第一扫描点的位置信息；
所述相位调制的激光束与所述光学相干断层扫描成像单元(3)的成像光束通过所述光束耦合镜(4)耦合后再依次经过所述第一透镜(5)、所述第二透镜(6)及所述光束分光镜(8)传输后聚焦在所述第三透镜(7)处，所述第三透镜(7)对所述第一扫描点进行扫描并采集第一扫描点反射光，所述第一扫描点反射光依次经所述光束分光镜(8)、所述第二透镜(6)及所述第一透镜(5)后由所述光束耦合镜(4)反射至所述光学相干断层扫描成像单元(3)，所述光学相干断层扫描成像单元(3)获取所述第一扫描点的样品定位和/或形状信息以生成第一图像信息，并将所述第一图像信息传输至所述数据分析处理单元(10)；
所述高速相机(9)对所述第一扫描点进行拍摄并采集通过所述光束分光镜(8)返回的所述第一扫描点反射光以获取所述第一扫描点的样品照片信息并传输至所述数据分析处理单元(10)；
所述数据分析处理单元(10)分析所述三维激光振镜扫描单元(2)记录的所述第一扫描点位置信息、所述第一扫描点的样品照片信息和所述第一图像信息，将分析数据传输至所述控制单元(11)；
所述控制单元根据所述数据分析处理单元(10)的分析数据校准所述激光发射单元(1)出射的激光束的能量和相位以生成第二激光束并聚焦定位样品。
需要说明的是：作为一种改进方式，所述第二激光束聚焦定位至第二样品区域。
所述第二激光束传输至所述三维激光振镜扫描单元(2)扫描样品内部不同深度、宽度和轴向位置并记录所述第二扫描点的位置信息。
所述光束耦合镜(4)将所述第二激光束与所述光学相干断层扫描成像单元(3)的成像光束合束，经过所述第一透镜(5)、所述第二透镜(6)传输聚焦在所述第三透镜(7)，对所述第二扫描点进行扫描并采集所述第二扫描点反射光通过所述光束分光镜(8)返回至所述光学相干断层扫描成像单元(3)，获取所述第二扫描点的样品定位和/或形状信息生成第二图像信息，并传输至所述数据分析处理单元(10)。
所述高速相机(9)对所述第二扫描点进行拍摄并采集所述第二扫描点反射光通过所述光束分光镜(8)返回至所述高速相机(9)，获取所述第二扫描点的样品照片信息并传输至所述数据分析处理单元(10)。
所述数据分析处理单元(10)分析所述第一实时图像信息、所述第二实时图像信息、所述第一扫描点、所述第二扫描点之间的差并显示确定的差，将分析数据传输至所述控制单元(11)。
所述控制单元(11)根据所述数据分析处理单元(10)的分析数据校准所述第二激光束的能量和相位生成第三激光束并聚焦定位样品。
可以理解，生成第三激光束并聚焦定位样品，在实际中还根据定位情况生成第四激光束以满足实际需要。
需要说明的是：本申请上述实施例中提供的激光定位校正装置及校正方法可以用于工业样品的检测，还可以应用于人体或者动物组织处的成像，应用广泛。
本申请提供的激光定位校正装置及校正方法，通过相机快速样品成像，结合光学相干成像系统来探测样品的定位和/或形状，分析并校正实际成像位置信息与三维振镜激光扫描系统扫描位置信息的差值，构建了远距离激光实时定位系统，实时校正激光的能量和相位减少样品散射对成像精度的影响，提高定位的精确度。
可以理解，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，仅具体描述了本申请的技术原理，这些描述只是为了解释本申请的原理，不能以任何方式解释为对本申请保护范围的限制。基于此处解释，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，及本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本申请的其他具体实施方式，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种激光定位校正装置，其特征在于，包括：
激光发射单元(1)、三维激光振镜扫描单元(2)、光学相干断层扫描成像单元(3)、光束耦合镜(4)、第一透镜(5)、第二透镜(6)、第三透镜(7)、光束分光镜(8)、高速相机(9)、数据分析处理单元(10)及控制单元(11)；所述高速相机(9)通过光纤传输线路连接于所述光束分光镜(8)并通过所述电信号传输线路连接于所述数据分析处理单元(10)，所述数据分析处理单元(10)通过电信号传输线路连接于所述光学相干断层扫描成像单元(3)、所述高速相机(9)和所述控制单元(11)，所述控制单元(11)通过电信号传输线路连接于所述激光发射单元(1)和数据分析处理单元(10)；其中：
所述激光发射单元(1)在所述控制单元11控制下发射经过相位调制的激光束并入射到所述三维激光振镜扫描单元(2)，所述三维激光振镜扫描单元(2)扫描样品内部不同深度、宽度和轴向位置并记录第一扫描点的位置信息；
所述相位调制的激光束与所述光学相干断层扫描成像单元(3)的成像光束通过所述光束耦合镜(4)耦合后再依次经过所述第一透镜(5)、所述第二透镜(6)及所述光束分光镜(8)传输后聚焦在所述第三透镜(7)处，所述第三透镜(7)对所述第一扫描点进行扫描并采集第一扫描点反射光，所述第一扫描点反射光依次经所述光束分光镜(8)、所述第二透镜(6)及所述第一透镜(5)后由所述光束耦合镜(4)反射至所述光学相干断层扫描成像单元(3)，所述光学相干断层扫描成像单元(3)获取所述第一扫描点的样品定位和/或形状信息以生成第一图像信息，并将所述第一图像信息传输至所述数据分析处理单元(10)；
所述高速相机(9)对所述第一扫描点进行拍摄并采集通过所述光束分光镜(8)返回的所述第一扫描点反射光以获取所述第一扫描点的样品照片信息并传输至所述数据分析处理单元(10)；
所述数据分析处理单元(10)分析所述三维激光振镜扫描单元(2)记录的所述第一扫描点位置信息、所述第一扫描点的样品照片信息和所述第一图像信息，将分析数据传输至所述控制单元(11)；
所述控制单元根据所述数据分析处理单元(10)的分析数据校准所述激光发射单元(1)出射的激光束的能量和相位以生成第二激光束并聚焦定位样品。
2.如权利要求1所述的激光定位校正装置，其特征在于，所述激光发射单元(1)包括通过光纤传输线路依次连接的全光纤激光器(101)和空间光调制器(102)，所述全光纤激光器(101)在所述控制单元(11)控制下发射激光束，所述空间光调制器(102)连接在全光纤激光器(101)的出光口，用于调制入射所述激光束相位。
3.如权利要求2所述的激光定位校正装置，其特征在于，所述全光纤激光器(101)在所述控制单元(11)控制下发射激光束，其发射出的激光光束为连续发射的平行激光光束或脉冲发射的脉冲激光光束。
4.如权利要求1所述的激光定位校正装置，其特征在于，所述光学相干断层扫描成像单元(3)的z成像范围为4mm-8mm。
5.如权利要求1所述的激光定位校正装置，其特征在于，所述三维激光振镜扫描单元(2)、所述光学相干断层扫描成像单元(3)和所述高速相机(9)的光路同轴，样品同时在所述三维激光振镜扫描单元(2)的扫描范围、所述光学相干断层扫描成像单元(3)的成像范围和所述高速相机(9)的拍摄范围内。
6.如权利要求1所述的激光定位校正装置，其特征在于，所述光束耦合镜(4)设置在所述激光发射单元(1)的出光光路上，并通过光纤传输线路连接于所述激光发射单元(1)、三维激光振镜扫描单元(2)和光学相干断层扫描成像单元(3)，用于将所述激光发射单元(1)的调制相位的所述激光束、所述光学相干断层扫描成像单元(3)的成像光束和通过所述三维激光振镜扫描单元(2)扫描光束耦合进主光路。
7.如权利要求1所述的激光定位校正装置，其特征在于，所述第一透镜(5)、所述第二透镜(6)可以是单柱透镜或者多柱透镜组合的镜头组，所述第二透镜(6)的透光率大于所述第一透镜(5)，所述第一透镜(5)的透射光的比例为1％-50％，所述第二透镜6的透射光的比例为20％-50％。
8.如权利要求1所述的激光定位校正装置，其特征在于，所述第三透镜(7)为聚焦透镜，用于将所述激光发射单元(1)的调制相位的所述激光束、所述光学相干断层扫描成像单元(3)的成像光束和通过所述三维激光振镜扫描单元(2)扫描光束聚焦至样品，并作为所述激光发射单元(1)的聚焦镜头、所述光学相干断层扫描成像单元(3)成像镜头、所述高速相机(9)的拍摄镜头。
9.如权利要求1所述的激光定位校正装置，其特征在于，所述第三透镜(7)、所述激光发射单元(1)、所述三维激光振镜扫描单元(2)、所述光学相干断层扫描成像单元(3)和所述高速相机(9)组成远距离激光定位校正光学系统。
10.如权利要求1所述的激光定位校正装置，其特征在于，所述光束分光镜(8)为二向分向色镜，所述光束分光镜(8)固定在所述第二透镜(6)的出光口及所述第三透镜(7)的反射光路垂直方向上，用于分出部分光束入射到所述第三透镜(7)上使得所述激光发射单元(1)的调制相位的所述激光束、所述光学相干断层扫描成像单元(3)的成像光束和通过所述三维激光振镜扫描单元(2)扫描光束聚焦至样品，将样品反射光返回至所述三维激光振镜扫描单元(2)、所述光学相干断层扫描成像单元(3)和所述高速相机(9)。
11.如权利要求1所述的激光定位校正装置，其特征在于，所述第二激光束传输至所述三维激光振镜扫描单元(2)扫描样品内部不同深度、宽度和轴向位置并记录第二扫描点的位置信息；
所述光束耦合镜(4)将所述第二激光束与所述光学相干断层扫描成像单元(3)的成像光束合束，经过所述第一透镜(5)、所述第二透镜(6)传输聚焦在所述第三透镜(7)，对所述第二扫描点进行扫描并采集所述第二扫描点反射光通过所述光束分光镜(8)返回至所述光学相干断层扫描成像单元(3)，获取所述第二扫描点的样品定位和/或形状信息生成第二图像信息，并传输至所述数据分析处理单元(10)；
所述高速相机(9)对所述第二扫描点进行拍摄并采集所述第二扫描点反射光通过所述光束分光镜(8)返回至所述高速相机(9)，获取所述第二扫描点的样品照片信息并传输至所述数据分析处理单元(10)；
所述数据分析处理单元(10)分析所述第一实时图像信息、所述第二实时图像信息、所述第一扫描点、所述第二扫描点之间的差并显示确定的差，将分析数据传输至所述控制单元(11)；
所述控制单元(11)根据所述数据分析处理单元(10)的分析数据校准所述第二激光束的能量和相位生成第三激光束并聚焦定位样品。
12.一种如权利要求1至10任一项所述的激光定位校正装置的校正方法，其特征在于，包括：
所述激光发射单元(1)在所述控制单元11控制下发射经过相位调制的激光束并入射到所述三维激光振镜扫描单元(2)，所述三维激光振镜扫描单元(2)扫描样品内部不同深度、宽度和轴向位置并记录第一扫描点的位置信息；
所述相位调制的激光束与所述光学相干断层扫描成像单元(3)的成像光束通过所述光束耦合镜(4)耦合后再依次经过所述第一透镜(5)、所述第二透镜(6)及所述光束分光镜(8)传输后聚焦在所述第三透镜(7)处，所述第三透镜(7)对所述第一扫描点进行扫描并采集第一扫描点反射光，所述第一扫描点反射光依次经所述光束分光镜(8)、所述第二透镜(6)及所述第一透镜(5)后由所述光束耦合镜(4)反射至所述光学相干断层扫描成像单元(3)，所述光学相干断层扫描成像单元(3)获取所述第一扫描点的样品定位和/或形状信息以生成第一图像信息，并将所述第一图像信息传输至所述数据分析处理单元(10)；
所述高速相机(9)对所述第一扫描点进行拍摄并采集通过所述光束分光镜(8)返回的所述第一扫描点反射光以获取所述第一扫描点的样品照片信息并传输至所述数据分析处理单元(10)；
所述数据分析处理单元(10)分析所述三维激光振镜扫描单元(2)记录的所述第一扫描点位置信息、所述第一扫描点的样品照片信息和所述第一图像信息，将分析数据传输至所述控制单元(11)；
所述控制单元根据所述数据分析处理单元(10)的分析数据校准所述激光发射单元(1)出射的激光束的能量和相位以生成第二激光束并聚焦定位样品。
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118224976A true CN118224976A (zh) | 2024-06-21 |
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| PB01 | Publication |