无外部分束镜的自混合光学相干检测器制造技术

检测器（２１０，３１０），被配置成检测由超亮二极管（ＳＬＤ）产生的叠影相干反射（２６０）。根据来自ＳＬＤ腔体（２１３）内反射的整数倍数的表面（３５０，４５０，５５５）的反射所产生的光学相干，检测叠影反射（２６０），并因此表现出光学相干检测器典型的高分辨率辨别力。在一个优选的实施例中，检测器（２１０，３１０）被配置成检测来自处于内部反射特定倍数的表面的叠影反射。其他倍数处的叠影反射（２６０）被光学衰减（３３０），或者如果已知这样的反射不变化，那么通过校准过程消除所述叠影反射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无外部分束镜的自混合光学相干检测器本专利技术涉及光学传感器领域，并且特别涉及提供相干检测而无需使用外部分束镜的光学检测器。光学检测器通常用于通过将光投射到表面上并检测反射来测量距离。典型地，激光二极管投射光，并且反射光引入可检测的干涉图案。，光源和反射对象之间的距离决定了何时发生干涉。如果可从多个表面或者从多层半透明材料产生反射，那么使用透镜系统有效地聚集来自焦点的反射相对于聚集来其他的反射是优选的。光学相干层析(OCT)技术提供高分辨率光学检测和成像。附图说明图1A示出了采用外部镜以提供参考反射的光学相干检测器的配置的实例。如在常规的光学检测器中那样，从激光设备110(典型的是超亮(superlummescent)激光二极管(SLD )设备)中投射出的光束指向目标对象130，并且检测器115检测来自该对象的反射。在相干检测器中，从光束中获得两种反射，即参考反射和目标反射。如果参考反射和目标如图1A所示，相干检测器的实例使用分束镜140分裂投射光束。分裂的光束之一 (以下称为参考光束)被导向镜120，并且反射回光源；另一个分裂的光束(以下称为目标光束)远离光源，指向目标130。如果来自目标130的目标光束的反射与来自镜120的参考光束的反射同时到达光源，那么它们将相干。也就是说，如果从光源到目标表面130的距离等于从光源到参考表面120的距离，那么将发生相干反射，并且产生高振幅检测信号；否则，反射将是非相干的并产生低振幅检测信号。换言之，来自与光源相距参考距离(Dt=Dr)的目标表面的反射将提供高检测振幅，而来自不同距离(D#Dr)的表面的反射则将提供低检测振幅。通过改变参考距离Dr,可以才企测处于不同距离(Dt=Dr)的目标表面。通过随着时间改变参考距离Dr，可以获得半透明材料(例如身体组织)的深度分布图，该组织材料在不同层处的特性提供不同的反射强度。图1B示出了检测的反射的振幅与目标反射表面到激光源114的距离Dt的函数关系。如图所示，如果目标反射表面到光源的距离为Dt=Dn那么由图1A的检测器115检测到的信号150将是显著的。由于来自稍 不同于Dr的距离151的表面的反射将最小，所以检测精度或分辨率很 高。使用相干检测通常能实现微米级的分辨率，比典型的基于干涉的系统精确得多。这种高精度允许当参考距离Dr改变时，通过区分参考距离 Dr处的反射获得上述深度分布图。如图1B所示，常规相干检测器的区分能力因"叠影(ghost )反射"160而存在缺陷。来自不同于Dr的某些位置的表面的反射也产生来自检测器115的可辨别的输出160。这些叠影反射输出160将使得希望的目标输出150的测量失真，并且通常通过限制聚焦在目标距离Dr处的光学系统的景深(depth of field)以便排除/衰减来自超过目标距离Dr的景深的表 面的反射来衰减叠影反射输出。这些叠影反射160由与投射光束其他分 量相干的反射所引起，这在下文进行详细描述。图1C示出了典型的具有腔室113的超亮二极管(SLD)设备IIO。 在腔室113中，后表面111几乎完全反射(〉〉99%),前表面112仅仅 略微反射(<1%)。腔室113的物理结构和腔室113内的反射程度将决 定腔室113内的平均反射次数，以及关于该平均值的方差。叠影反射160 对应于来自目标130的与光线相干的反射131，所述光线对应于那些不 同于从参考反光镜120反射的平均/主要光线121的光线。因为物理结构 引起叠影相干光线，所以叠影反射160发生在固定间隔155处，这些固 定间隔取决于腔室113的大小。常规SLD以大约l-2亳米的间隔显示叠 影反射160,并且光学系统被配置成具有小于1毫米的景深，从而避免 这些叠影反射160。图1A的光学相干检测器的实例提供很高的分辨率，但是需要固定 装置在相对于光源110的稳定位置支撑分束镜140和参考反射镜120。有利的是，提供无需在相对于光源的稳定位置处支撑分束镜和参考 反射镜的固定装置的光学相干检测器。同样有利的是，提供无需分束镜 的光学相干检测器。同样有利的是，提供无需外部参考反射镜的光学相 干检测器。通过设计成检测由超亮二极管(SLD)产生的叠影反射的检测器， 可以实现这些益处和其他益处。根据来自SLD腔体内反射的整数倍的表 面的反射所产生的光学相干，检测出叠影反射，并因此显示光学相干检6测器典型的高分辨率辨别率。在一个优选的实施例中，检测器被配置成检测来自内部反射的特定倍数的表面的叠影反射。其他倍数的叠影反射被光学衰减，或者如果已知这样的反射不发生改变，那么通过校准过程消除这些反射。通过举例并且参照附图更详细地解释本专利技术，其中图1A-1C示出了现有技术光学相干检测器的实例。图2A-2B示出了根据本专利技术的超亮二极管。图3-5示出了根据本专利技术的光学检测器配置的应用实例。在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，或者表示执行基本相同的功能的元件。附图用于说明性目的，并不意图限制本专利技术的范围。在下面的描述中，为了解释而不是限制的目的，阐述了诸如特定的结构、接口、技术等等的特定细节以便提供对本专利技术的彻底的了解。然而，本领域技术人员应当明白，本专利技术可以在脱离这些特定细节的其他实施例中实现。为了简单清楚起见，省略了对于众所周知的设备、电路和方法的详细描述，以免不必要的细节使得本专利技术的描述难以理解。本专利技术的前提在于以下观察在超亮二极管设备内在该二极管设备的腔体内产生的反射的整数倍数处发生相干反射。常规上，这些反射(称为叠影反射)是由提供超亮光输出所需的结构产生的不希望的伪像，并且小心避免或最小化这些反射。相反地，在本专利技术中，没有避免这些反射，并且优选地增强这些反射。图2A示出了超亮二极管设备(SLD) 210，其被配置成增强该设备的腔体213内的反射，从而增强叠影反射的发生。尽管本专利技术的原理可用于常规的SLD,并且实际上不需要增强叠影反射，但是这种增强通过提供更高振幅的相干信号使后续的检测过程容易。如上面关于图1C所述，常规SLD 110包括高反射性的后表面111以及抗反射性的前表面112。优选地，常规SLD 110被配置成根据需要产生很少的反射，从而产生希望的超亮输出。如果前表面112的反射率增加，那么叠影反射的出现增多并且强度增大。如果前表面112的反射率增加超过某一阈值，那么所述设备如同常规激光设备那样工作。SLD210优选地被配置成提供尽可能多的内部反射，而不引起激光7发射。也就是说，比如，如果用于引起激光器工作的阈值反射率是R^er，那么SLD210的前表面212可被配置成提供0.^R^er的反射率，从而引 起SLD 210的腔体内的多次反射，但是不会引起SLD 210进入激光发射状态。图2B示出了 SLD 210的光学检测器115的输出与反射表面到SLD 210的距离的函数关系的曲线图实例。在本实例中，SLD 210被配置成 提供调制的光输出，并且反射表面设置在到SLD210的距离Dt不断增大 的位置上。如曲线的总体形状250所表明的那样，检测的反射与到光源 的距离的平方成反比地减少。然而，在到SLD210的某些距离260处， 这些反射与SLD210内的反射相干，并且光的调制清晰可辨。也就是说， SLD 210的光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学检测器（２１０，３１０），包含：　激光二极管（１１４），其被配置成投射光，　腔体（２１３），其被配置成：　提供所述光的内部反射，　发射所述光的光束，以及　接收所述光的外部反射，以及　检测器（１１５ ），其被配置成提供对应于内部和外部反射的输出信号，以及　透镜系统（３３０），其被配置成在目标距离（２６０）处提供焦点（３５１），以便来自目标距离（２６０）的外部反射与一个或多个所述内部反射相干。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：CN普雷素拉，G加西亚莫利纳，M劳布舍，GW卢卡森，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]