[发明专利]干涉距离测量装置和对应方法

说明书

本发明涉及一种用于测量表面的干涉距离测量装置，使用：至少一个可调谐激光器，该可调谐激光器具有用于生成利用波长斜坡调制的测量辐射；光束路径，该光束路径具有光学发送系统，用于向表面发射测量辐射；以及光学采集系统，用于采集有该表面反向散射的测量辐射，其包括测量臂和基准臂；以及辐射检测器和估计单元，用于确定从距离测量装置的基准点至表面的距离。分别通过针对测量辐射的并行发射的至少一个分束器(13、29)来定义n≥2个通道，在预定的发射时间点将波长斜坡的一个不同的子区域分配至所述通道。

技术领域

本发明涉及用于测量表面的干涉距离测量装置，并且涉及对应方法。

背景技术

在许多应用领域，需要以高准确度测量物体表面，并由此测量物体本身。这应用于制造工业，具体来说，其高度重要性结合至测量和检查工件的表面。针对这种应用，存在许多测量装置，其被设计为用于特定的任务，并且还被指定为坐标测量装置或机器。这些测量装置通过建立机械接触并且扫描表面来测量该表面。其示例包括龙门式测量机器，举例来说，如在DE 4325337或DE 4325347中描述的。不同的系统基于所使用的、设置在多岐臂端部处的测量传感器可以沿表面移动的关节臂。一般的关节臂例如在US 5402582或EP 1474650中进行了描述。其它方法使用光学测量辐射，以便能够不接触地扫描表面。

根据现有技术已知的一种方法在此基于干涉方法，举例来说，如光学相干断层断层成像(OCT)，例如在WO 2009/036861或申请号为11171582.7的欧洲专利申请中描述的。本文公开的距离测量方法出于测量表面的目的，使用调频激光束，以提供发射到表面上的测量辐射。从该表面反向散射的测量辐射被再次接收并且用于以干涉方式测量从基准点至该表面的距离(即，沿所谓的z方向)，其中，使用了测量臂和基准臂。

在大多数示例性实施方式中，该表面借助于测量到该表面上一点的距离的单一测量通道来扫描，其中，该表面通过将整个探测端头在该表面上的测量点的路径上移动来实现。然而，对于应用的多样性来说，需要同时或者快速连续地按测距方式来扫描相对大量的点，而这迫使在要测量的每一个点上与光学系统按次序移动探测端头。

根据现有技术已知的一种方法在于利用一维或二维扫描镜，以便能够在表面上移动测量射束，而不需要迫使移动探测端头或整个测量装置。医学领域的伴随用于干涉测量装置的微机械部件的对应实现例如在J.Sun等人的“MEMS-based endoscopic OCT”,Int.J.of Opt.,2011中进行了描述。然而，这些基于镜子的解决方案的缺点是静止地顺序扫描空间广阔的物体，其降低了可以实现的速度。仅借助于增加的扫描速率或者借助于通过使用多个通道而正交地并行化的测量处理可以进行提高。

因此，WO 2009/036861描述了其中测量辐射的射束路径被分成两个通道，发射和接收方向彼此相对地取向的探测端头，和实现了多个空间并行通道的探测端头。在这些方法中，该处理通道可以并行或顺序地临时使用，其中，任两个或更多个分离处理装置，或者另选地，具有分离通道的单一处理装置例如借助于不同偏振方向，在同时使用的情况来说是可以的。探测端头的这样一种实施方式例如允许测量边缘或台阶。然而，作为偏振相关分离的结果，该构造复杂化并且可以实现的通道数量有限。

关于基本测量原理，对于光学相干断层成像来说，已知极快速调谐源，举例来说，如在T.Klein等人的“Megahertz OCT for ultrawide-field retinal imaging with a1050nm Fourier domain mode-locked laser”,Opt.Express 19,3044-3062(2011)中所描述的，还已知具有高速线CCD的、在傅立叶域展示频谱分辨率的极快速方法，举例来说，如在Y.K.Tao等人的“High-speed complex conjugate resolved retinal spectral domainoptical coherence tomography using sinusoidal phase modulation”,Opt.Lett.32,2918(2007)中所描述的。