微小自聚焦透鏡聚焦光斑質(zhì)量檢測裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微小自聚焦透鏡聚焦光斑質(zhì)量檢測裝置及方法，本裝置包括光源、光纖跳線、五維調(diào)整架、微小自聚焦透鏡夾具、顯微系統(tǒng)、光束分析儀和計算機。運行計算機和光束分析儀，光源的輸出光束依次通過光纖跳線、微小自聚焦透鏡、顯微系統(tǒng)后傳輸?shù)焦馐治鰞x，光束分析儀探測到的光束的形心位置和光斑大小信息在計算機中顯示、記錄。該裝置及方法能實現(xiàn)微小自聚焦透鏡聚焦光斑質(zhì)量的快速、精確檢測，能間接測出微小自聚焦透鏡的聚焦焦距。
【專利說明】微小自聚焦透鏡聚焦光斑質(zhì)量檢測裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光束質(zhì)量分析【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是微小自聚焦透鏡聚焦性能檢測所需要的聚焦光斑質(zhì)量檢測裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]梯度折射率透鏡(Gradient index lens, GRIN Lens)或稱自聚焦透鏡(self-focusing lens),因其端面是平面、便于直接和其它光學(xué)元件膠合，在生物醫(yī)療和外科診斷等方面具有廣闊應(yīng)用前景的一種醫(yī)學(xué)影像技術(shù)——光學(xué)相干層析技術(shù)(Opticalcoherence tomography, OCT)的小型化探頭研制中具有獨特的優(yōu)勢。探頭是OCT系統(tǒng)的一個關(guān)鍵元件，其聚焦性能對OCT系統(tǒng)的成像質(zhì)量有重要影響，如光源光束通過探頭后的聚焦位置和聚焦光斑大小在很大程度上影響OCT系統(tǒng)的探測深度和成像的橫向分辨率。因此，探頭的聚焦性能檢測是OCT系統(tǒng)研究中的重要內(nèi)容。然而，對微小自聚焦透鏡而言，其幾何尺寸小，聚焦光斑位置距離微小自聚焦透鏡的輸出端面很近，焦距很小，檢測其聚焦性能非常困難，目前缺少商用或?qū)Ｓ玫奈⑿∽跃劢雇哥R聚焦性能檢測裝置。
[0003]一個典型的微小自聚焦透鏡聚焦光斑質(zhì)量的檢測裝置應(yīng)包括光源、微小自聚焦透鏡夾具、多維調(diào)整臺、光束質(zhì)量分析儀和計算機等。目前，雖然有多維調(diào)整臺、光束質(zhì)量分析儀等裝置設(shè)備，但缺少它們的組合使用，尤其缺少如何精確檢測微小自聚焦透鏡聚焦性能的專用檢測裝置及檢測方法。本發(fā)明正是針對這一關(guān)鍵技術(shù)進行展開的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于解決目前尚無專用的微小自聚焦透鏡聚焦光斑質(zhì)量檢測裝置及檢測方法的問題，提供一種微小自聚焦透鏡聚焦光斑質(zhì)量檢測裝置及檢測方法，可實現(xiàn)微小自聚焦透鏡聚焦性能的快速、精確檢測，而且操作容易、便捷。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種微小自聚焦透鏡聚焦光斑質(zhì)量檢測裝置，包括光源、光纖跳線、五維調(diào)整架、微小自聚焦透鏡夾具、顯微系統(tǒng)、光束分析儀和計算機，微小自聚焦透鏡裝夾在所述微小自聚焦透鏡夾具上，微小自聚焦透鏡靠近光源一端通過光纖跳線與光源連接；所述微小自聚焦透鏡夾具置于五維調(diào)整架上；所述顯微系統(tǒng)和光束分析儀通過螺紋連接，所述顯微系統(tǒng)的中心軸線與光束分析儀的中心軸線重合；所述光束分析儀與計算機通過USB接口數(shù)據(jù)線連接。
[0006]一種微小自聚焦透鏡聚焦光斑質(zhì)量檢測方法，具體實施步驟為:
(1)運行計算機和光束分析儀，將光源的輸出光束依次經(jīng)過光纖跳線、微小自聚焦透鏡、顯微系統(tǒng)后傳輸?shù)焦馐治鰞x，光束分析儀探測到的光束的形心位置和光斑大小在計算機中顯示并記錄；
(2)調(diào)整五維調(diào)整架，將微小自聚焦透鏡的中心軸線與顯微系統(tǒng)的中心軸線重合，即將光束通過微小自聚焦透鏡后對心垂直入射到顯微系統(tǒng)的入射面和光束分析儀的探測面；其中對心指光斑中心和顯微系統(tǒng)的入射面的中心以及光束分析儀的探測面的中心重合；
(3)調(diào)節(jié)五維調(diào)整架的移動旋鈕，改變微小自聚焦透鏡軸向方向的位置，在計算機中顯示并記錄移動后待測位置的光斑的形心位置和光斑大小；
(4)測出光束通過微小自聚焦透鏡后的最小光斑大小及其位置，測出的最小光斑的大小即為微小自聚焦透鏡的聚焦光斑大小，最小光斑位置與微小自聚焦透鏡的相對距離即為微小自聚焦透鏡的焦距。
[0007]所述步驟(2)中將通過微小自聚焦透鏡的光束對心垂直入射到顯微系統(tǒng)的入射面以及光束分析儀的探測面，具體實施步驟為:
(1)調(diào)節(jié)五維調(diào)整架的X向移動旋鈕和Y向移動旋鈕，使計算機中顯示并記錄的形心坐標X、Y的數(shù)值近似為O ;
(2)右旋五維調(diào)整架的Z向移動旋鈕，使微小自聚焦透鏡在軸向方向上與顯微系統(tǒng)的入射面的相對距離減小dz ；
(3)根據(jù)計算機中顯示的形心坐標X、Y的數(shù)值變化，判斷微小自聚焦透鏡的中心軸線相對顯微系統(tǒng)的中心軸線的偏轉(zhuǎn)情況；
(4)根據(jù)微小自聚焦透鏡的偏轉(zhuǎn)情況，調(diào)節(jié)五維調(diào)整架的X向旋轉(zhuǎn)旋鈕、X向移動旋鈕、Y向旋轉(zhuǎn)旋鈕和Y向移動旋鈕，使形心坐標X、Y的數(shù)值近似為0，將微小自聚焦透鏡的中心軸線向?qū)π拇怪比肷涞斤@微系統(tǒng)的入射面的方向調(diào)節(jié)；
(5)右旋五維調(diào)整架的Z向移動旋鈕，使微小自聚焦透鏡在軸向方向上與顯微系統(tǒng)的入射面的相對距離減小dz ；
(6)觀察在計算機中顯示形心坐標X、Y的數(shù)值是否近似為O;
(7)若形心坐標X、Y的數(shù)值近似為0，表明通過微小自聚焦透鏡的光束對心垂直入射到顯微系統(tǒng)的入射面以及光束分析儀的探測面；若形心坐標X、Y的數(shù)值不為0，且變化較大，重復(fù)步驟(I)-步驟(6)的操作。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點: 本發(fā)明檢測裝置中加入顯微物鏡，實現(xiàn)了微小光斑的非接觸檢測，并解決了工作距離
小、難以檢測的難題，本發(fā)明方法在光束分析儀和計算機的配合下協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)了對微小自聚焦透鏡聚焦光斑的精確檢測和記錄，而且操作容易、便捷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的微小自聚焦透鏡聚焦光斑質(zhì)量檢測裝置示意圖。
[0010]圖2是微小自聚焦透鏡聚焦光斑質(zhì)量檢測裝置中五維調(diào)整架的立體示意圖。
[0011]圖3是將光束對心垂直入射到探測面的總流程圖。
【具體實施方式】
[0012]本發(fā)明的優(yōu)選實施方式結(jié)合附圖論述如下:
參見圖1，一種微小自聚焦透鏡聚焦光斑質(zhì)量檢測裝置，包括光源101、光纖跳線102、五維調(diào)整架103、微小自聚焦透鏡夾具104、顯微系統(tǒng)105、光束分析儀106和計算機107，微小自聚焦透鏡108裝夾在所述微小自聚焦透鏡夾具104上，微小自聚焦透鏡108靠近光源101 一端通過光纖跳線102與光源101連接；所述微小自聚焦透鏡夾具104置于五維調(diào)整架103上；所述顯微系統(tǒng)105和光束分析儀106通過螺紋連接，所述顯微系統(tǒng)105的中心軸線與光束分析儀106的中心軸線重合；所述光束分析儀106與計算機107通過USB接口數(shù)據(jù)線連接。
[0013]本實施例中，光源101采用日本FiberLabs公司型號為SLD-1310-18的超流明二極管光源；顯微系統(tǒng)105采用日本三豐公司生產(chǎn)的型號為M PLAN APO NIRXlO的近紅外顯微物鏡；光束分析儀106采用以色列杜馬光電有限公司的型號為BA7-1R3-USB的光束分析儀。
[0014]一種微小自聚焦透鏡聚焦光斑質(zhì)量檢測方法，具體實施步驟為:
(1)運行計算機107和光束分析儀106，將光源101的輸出光束依次經(jīng)過光纖跳線102、微小自聚焦透鏡108、顯微系統(tǒng)105后傳輸?shù)焦馐治鰞x106,光束分析儀106探測到的光束的形心位置和光斑大小在計算機107中顯示并記錄；
(2)調(diào)整五維調(diào)整架103，將微小自聚焦透鏡108的中心軸線與顯微系統(tǒng)105的中心軸線重合，即將光束通過微小自聚焦透鏡108后對心垂直入射到顯微系統(tǒng)105的入射面和光束分析儀106的探測面；其中對心指光斑中心和顯微系統(tǒng)105的入射面的中心以及光束分析儀106的探測面的中心重合；
(3)調(diào)節(jié)五維調(diào)整架103的移動旋鈕，改變微小自聚焦透鏡108軸向方向的位置，在計算機107中顯示并記錄移動后待測位置的光斑的形心位置和光斑大?。?br> (4)測出光束通過微小自聚焦透鏡108后的最小光斑大小及其位置，測出的最小光斑的大小即為微小自聚焦透鏡108的聚焦光斑大小，最小光斑位置與微小自聚焦透鏡108的相對距離即為微小自聚焦透鏡108的焦距。
[0015]所述步驟(2)中將通過微小自聚焦透鏡108的光束對心垂直入射到顯微系統(tǒng)105的入射面以及光束分析儀106的探測面，具體實施步驟為:
(1)調(diào)節(jié)五維調(diào)整架103的X向移動旋鈕201和Y向移動旋鈕202，使計算機107中顯示并記錄的形心坐標X、Y的數(shù)值近似為O ;
(2)右旋五維調(diào)整架103的Z向移動旋鈕203，使微小自聚焦透鏡108在軸向方向上與顯微系統(tǒng)105的入射面的相對距離減小dz ；
(3)根據(jù)計算機107中顯示的形心坐標X、Y的數(shù)值變化，判斷微小自聚焦透鏡108的中心軸線相對顯微系統(tǒng)105的中心軸線的偏轉(zhuǎn)情況；
(4)根據(jù)微小自聚焦透鏡108的偏轉(zhuǎn)情況，調(diào)節(jié)五維調(diào)整架103的X向旋轉(zhuǎn)旋鈕204、X向移動旋鈕201、Y向旋轉(zhuǎn)旋鈕205和Y向移動旋鈕202，使形心坐標X、Y的數(shù)值近似為0，將微小自聚焦透鏡108的中心軸線向?qū)π拇怪比肷涞斤@微系統(tǒng)105的入射面的方向調(diào)節(jié)；
(5)右旋五維調(diào)整架103的Z向移動旋鈕203，使微小自聚焦透鏡108在軸向方向上與顯微系統(tǒng)105的入射面的相對距離減小dz ；
(6)觀察在計算機107中顯示形心坐標X、Y的數(shù)值是否近似為O;
(7)若形心坐標X、Y的數(shù)值近似為0，表明通過微小自聚焦透鏡108的光束對心垂直入射到顯微系統(tǒng)105的入射面以及光束分析儀106的探測面；若形心坐標Χ、Υ的數(shù)值不為0，且變化較大，重復(fù)步驟(I)-步驟(6 )的操作。
【權(quán)利要求】
1.一種微小自聚焦透鏡聚焦光斑質(zhì)量檢測裝置，包括光源(101 )、光纖跳線(102)、五維調(diào)整架(103)、微小自聚焦透鏡夾具(104)、顯微系統(tǒng)(105)、光束分析儀(106)和計算機(107)，其特征在于，微小自聚焦透鏡(108)裝夾在所述微小自聚焦透鏡夾具(104)上，微小自聚焦透鏡(108 )靠近光源(101) —端通過光纖跳線(102 )與光源(101)連接；所述微小自聚焦透鏡夾具(104)置于五維調(diào)整架(103)上；所述顯微系統(tǒng)(105)和光束分析儀(106)通過螺紋連接，所述顯微系統(tǒng)(105)的中心軸線與光束分析儀(106)的中心軸線重合；所述光束分析儀(106)與計算機(107)通過USB接口數(shù)據(jù)線連接。
2.一種微小自聚焦透鏡聚焦光斑質(zhì)量檢測方法，其特征在于，具體實施步驟為: (1)運行計算機(107)和光束分析儀(106)，將光源(101)的輸出光束依次經(jīng)過光纖跳線(102)、微小自聚焦透鏡(108)、顯微系統(tǒng)(105)后傳輸?shù)焦馐治鰞x(106)，光束分析儀(106)探測到的光束的形心位置和光斑大小在計算機(107)中顯示并記錄； (2)調(diào)整五維調(diào)整架(103)，將微小自聚焦透鏡(108)的中心軸線與顯微系統(tǒng)(105)的中心軸線重合，即將光束通過微小自聚焦透鏡(108)后對心垂直入射到顯微系統(tǒng)(105)的入射面和光束分析儀(106)的探測面；其中對心指光斑中心和顯微系統(tǒng)(105)的入射面的中心以及光束分析儀(106)的探測面的中心重合； (3)調(diào)節(jié)五維調(diào)整架(103)的移動旋鈕，改變微小自聚焦透鏡(108)軸向方向的位置，在計算機(107)中顯示并記錄移動后待測位置的光斑的形心位置和光斑大?。? (4)測出光束通過微小自聚焦透鏡(108)后的最小光斑大小及其位置，測出的最小光斑的大小即為微小自聚焦透鏡(108)的聚焦光斑大小，最小光斑位置與微小自聚焦透鏡(108)的相對距離即為微小自聚焦透鏡(108)的焦距。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微小自聚焦透鏡聚焦光斑質(zhì)量檢測方法，其特征在于，所述步驟(2)中將通過微小自聚焦透鏡(108)的光束對心垂直入射到顯微系統(tǒng)(105)的入射面以及光束分析儀(106)的探測面，具體實施步驟為: Cl)調(diào)節(jié)五維調(diào)整架(103)的X向移動旋鈕(201)和Y向移動旋鈕(202)，使計算機(107)中顯示并記錄的形心坐標X、Y的數(shù)值近似為O; (2)右旋五維調(diào)整架(103)的Z向移動旋鈕(203)，使微小自聚焦透鏡(108)在軸向方向上與顯微系統(tǒng)(105)的入射面的相對距離減小dz ； (3)根據(jù)計算機(107)中顯示的形心坐標X、Y的數(shù)值變化，判斷微小自聚焦透鏡(108)的中心軸線相對顯微系統(tǒng)(105)的中心軸線的偏轉(zhuǎn)情況； (4)根據(jù)微小自聚焦透鏡(108)的偏轉(zhuǎn)情況，調(diào)節(jié)五維調(diào)整架(103)的X向旋轉(zhuǎn)旋鈕(204)、Χ向移動旋鈕(201)、Υ向旋轉(zhuǎn)旋鈕(205)和Y向移動旋鈕(202)，使形心坐標Χ、Υ的數(shù)值近似為0，將微小自聚焦透鏡(108)的中心軸線向?qū)π拇怪比肷涞斤@微系統(tǒng)(105)的入射面的方向調(diào)節(jié)； (5)右旋五維調(diào)整架(103)的Z向移動旋鈕(203)，使微小自聚焦透鏡(108)在軸向方向上與顯微系統(tǒng)(105)的入射面的相對距離減小dz ； (6)觀察在計算機(107)中顯示形心坐標X、Y的數(shù)值是否近似為O; (7)若形心坐標X、Y的數(shù)值近似為0，表明通過微小自聚焦透鏡(108)的光束對心垂直入射到顯微系統(tǒng)(105)的入射面以及光束分析儀(106)的探測面；若形心坐標X、Y的數(shù)值不為O，且變化較大，重復(fù)步驟(1)-步驟(6 )的操作。
【文檔編號】G01M11/02GK104019964SQ201410254389
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】王馳, 夏學(xué)勤, 許婷婷, 畢書博, 于瀛潔 申請人:上海大學(xué)