专利名称：一种检测基质内缺陷的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及缺陷检测技术，尤其涉及一种检测基质内缺陷的方法及装置。
背景技术：
在现有透明基质，尤其是玻璃生产过程中，种种原因会导致缺陷产生和存在，主要缺陷包括划痕、气泡和污点等等，如何自动识别玻璃的缺陷是玻璃生产企业进行生产过程质量控制和产品质量检验急待解决的问题。目前，国内许多玻璃生产企业还依靠工人通过眼睛来识别玻璃中的缺陷，效率很低，但是人工检测玻璃内缺陷的方法容易产生误差。为了解决上述问题，采用自动光学检测(AOI)技术对玻璃内缺陷进行检测，具体利用检测光线(包括激光束或LED光束等)对玻璃表面进行扫描，用检测器检测透射光或反射光的光强变化来检测玻璃缺陷。现有利用检测光线扫描玻璃获取玻璃内缺陷的位置的方法为:利用检测光线经柱面镜扩展成面光束，从被检玻璃厚度侧面入射玻璃，玻璃中或玻璃表面的缺陷诸如气泡、划痕等成为散射体，摄像头在计算机控制下对放置在载物平台上的被检玻璃进行正面拍摄，得到清晰的缺陷图像由计算机图像处理及识别软件进行判别，给出缺陷标记和提示；若在所述光源发生器和柱面镜之间增加由转镜及f_ Θ透镜构成的光学扫描机构，检测光线先变换成沿柱面镜轴线方向的扫描光束，再经柱面镜展开成面光束射入玻璃，则可进行缺陷深度位置的检测。但是，现有自动光学检测技术分辨率低，区分缺陷类型的正确率不高或者根本无法有效区分缺陷的类型。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种检测基质内缺陷的方法及装置，提高区分缺陷类型的正确率。为解决上述问题，本发明提供一种检测基质内缺陷的方法，所述基质具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面上分布多个入射点，所述方法包括:提供检测光束和参考光束；将所述检测光束自所述基质第一表面的入射点沿光学检测路径入射至第二表面上与入射点一一对应的反射点，分别以检测光束经过的光学检测路径上各点处产生的背向散射光的集合作为该点对应的样本光束；分别采集各样本光束和所述参考光束相互干涉形成的干涉信号，以获取光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息，与该光学检测路径上各点之间的光学长度信息；根据所述光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息，判断所述光学检测路径上是否存在缺陷。可选的，如果所述光学检测路径上存在缺陷，根据已知的所属光学检测路径的物理长度、所述光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息、所述光学检测路径的光学长度以及所述光学基质相对于所述检测光束的折射率，判断所述缺陷的类型。
可选的,根据所述光学检测路径上的各点的背向散射光的光强信息确定光学检测路径上的物理界面的数量。可选的，所述光学长度为所述检测光束沿所述光学检测路径传播的距离与所述距离内分布的物质相对于所述检测光束的折射率的积分。可选的，所述基质是玻璃、塑料，或玻璃陶瓷或以上材料的复合材料。可选的，所述检测光束和参考光束是光源发射的单光束通过分光部件分光形成。可选的，所述光源具有相干性，光源的分辨率为5微米 200微米，光源功率谱半高宽为10纳米 100纳米。可选的，所述光源的分辨率为100微米 200微米，光源功率谱半高宽大于10纳米。可选的，所述分别采集各样本光束和所述参考光束相互干涉形成的干涉信号，以获取光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息，与该光学检测路径的光学长度的信息的步骤包括:各样本光束分别和所述参考光束在耦合部件中发生合束且相互干涉。可选的，分别采集各样本光束和所述参考光束相互干涉形成的干涉信号，以获取光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息与该光学检测路径的光学长度信息的步骤是采用光电探测部件进行的。可选的，根据所述基质第一表面和第二表面之间至少两个光学检测路径定义相应的连接两个表面的检测面。可选的，根据检测面上各光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息获取该检测面的检测图像。可选的，所述检测光束由点光源或线光源产生。可选的，当检测光束为点光源发出的光束时，检测光束沿待分析的检测面与第一表面之间的界线进行扫描，通过各入射点逐个入射至第二表面上对应的反射点。可选的，当检测光束为线光源发出的光束时，检测光束同时从待分析的检测面与第一表面之间的界线上各入射点入射至第二表面。可选的，沿与检测面和第一表面之间的界线垂直的方向扫描获得各检测面的检测图像。本发明还提供一种检测基质内缺陷的方法，所述基质具有相对的第一表面和第二表面，其中所述第一表面与所述第二表面分别为所述基质与外界环境的分界面，所述方法包括:提供检测光束与参考光束；所述检测光束入射于所述第一表面的检测区域内的至少一入射点，所述检测光束沿对应的光学检测路径传播至位于所述第二表面的对应于所述入射点的反射点；获取分布在所述光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息；以及根据所述光学检测路径上分布的各点的背向散射光的光强信息确定检测区域范围内的基质的内部及/或表面是否存在缺陷。 可选的,根据所述光学检测路径上分布的各点的背向散射光的光强信息确定的所述光学检测路径上分布的各点之间的光学长度信息。可选的，当所述检测区域范围内的基质的内部及/或表面存在缺陷时，采用所述光学检测路径上分布的各点之间的光学长度信息来确定缺陷的类型。可选的，当缺陷的沿光学检测路径上的光学长度和缺陷两侧基质沿光学检测路径上的光学长度之和小于所述光学检测路径的物理长度与基质相对于检测光束的折射率之积时，判断所述缺陷为气泡。可选的，检测基质内缺陷的方法还包括:采用光学检测路径上分布的各点的背向散射光的光学强度信息来确定气泡的开闭类型。可选的，采用下述步骤来确定气泡的开闭类型:根据光学检测路径上分布的各点的背向散射光的光强信息判断所述光学检测路径所经过的物理界面的数量，并根据所述物理界面的数量判断气泡的开闭类型。可选的，当所述物理界面的数量为4时，判断所述气泡为封闭气泡；当所述物理界面的数量小于4时，判断所述气泡为开口气泡。可选的，当缺陷沿所述光学检测路径的光学长度和缺陷两侧基质的沿所述光学检测路径的光学长度之和大于所述光学检测路径的物理长度与基质相对于所述检测光束的折射率之积时，判断所述缺陷为固体缺陷。可选的，当所述检测区域范围内的基质的内部及/或表面存在缺陷时，根据所述光学路径的物理长度、所述基质相对于所述检测光束的折射率以及所述光学检测路径上分布的所述缺陷的光学长度来确定缺陷的折射率。可选的，采用下述步骤计算缺陷的折射率:根据分布在缺陷一侧或两侧的基质沿所述光学检测路径的光学长度除以基质相对于所述检测光束的折射率，获取分布在缺陷一侧或两侧的沿所述光学检测路径的基质的物理厚度； 以光学检测路径的物理长度减去分布在缺陷一侧或两侧的沿所述光学检测路径的基质的物理厚度，获取所述缺陷的物理厚度；以及将缺陷的光学长度除以缺陷的物理厚度，获得缺陷的折射率。可选的，根据所述缺陷的折射率判断缺陷类型。可选的，所述光学检测路径上分布的各点之间的光学长度为所述检测光束沿所述光学检测路径在各点之间传播的距离与所述距离内分布的物质相对于所述检测光束的折射率的积分。可选的，基质是玻璃、塑料、或玻璃陶瓷或以上材料的复合材料。可选的,所述第一表面与所述第二表面两侧的外界环境为相同的介质。可选的，所述外界环境为空气或水或非腐蚀性气体或非腐蚀性液体。可选的，所述第一表面与所述第二表面两侧的外界环境为非相同的介质。可选的，所述第一表面一侧的外界环境为空气；第二表面与承载台接触，第二表面一侧的外界环境是材料为金属或塑料的承载台。本发明还提供一种检测基质内缺陷的装置，包括:光源，提供单光束；分光单元，将单光束分为检测光束和参考光束；样本光束获取单元，获取所述检测光束自基质第一表面的入射点至第二表面上与入射点--对应的反射点经过的光学检测路径上各点处产生的样本光束；
信号采集单元，分别采集各样本光束和所述参考光束相互干涉形成的干涉信号，以获取光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息，与该光学检测路径上各点之间的光学长度信息；缺陷判断单元，根据所述光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息，判断所述光学检测路径上是否存在缺陷。与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点:通过采集各样本光束和所述参考光束相互干涉形成的干涉信号，以获取光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息，根据所述光强信息，即可判断出所述光学检测路径上是否存在缺陷；保证了基质内每个点的光强信息均被采集，确保了缺陷信息的完整性。根据所述光学检测路径上分布的各点的背向散射光的光强信息确定的所述光学检测路径上分布的各点之间的光学长度信息可有效确定缺陷的类型，提高了区分缺陷类型的正确率。进一步，根据所述光学检测路径上的各点的背向散射光的光强信息确定光学检测路径上的物理界面的数量，能直观且精确地区分气泡是封闭还是开放。进一步，当所述检测区域范围内的基质的内部及/或表面存在缺陷时，根据所述光学路径的物理长度、所述基质相对于所述检测光束的折射率以及所述光学检测路径上分布的所述缺陷的光学长度来确定缺陷的折射率，根据缺陷的折射率能明确缺陷的具体类型，提高了检测缺陷的正确率。
图1是本发明第一实施例检测基质内缺陷的流程示意图；图2是本发明第二实施例检测基质内缺陷的流程示意图；图3是本发明实施例检测基质内缺陷的装置示意图；图4是本发明第一实施例检测基质内缺陷的原理示意图；图5是本发明第一实施例检测基质内缺陷的方法形成检测面的示意图；图6是本发明第二实施例检测基质内缺陷的原理示意图；图7是本发明第二实施例检测基质内缺陷的方法形成检测面的示意图；图8是本发明实施例采用点光源检测基质内缺陷的示意图；图9是本发明实施例采用线光源检测基质内缺陷的示意图；图10是采用本发明检测方法获得的具有缺陷的玻璃图像示意图；图11是玻璃内开放式气泡界面分布示意图；图12是采用本发明检测方法获得的具有开放式气泡玻璃图像的效果示意图；图13是玻璃内封闭式气泡界面分布示意图；图14是采用本发明检测方法获得的具有封闭式气泡玻璃图像的效果示意图；图15是本发明检测装置延伸的时域OCT检测装置示意图；图16是采用时域OCT对玻璃进行检测工艺的示意图；图17是本发明检测装置延伸的谱域OCT检测装置示意图；图18是采用谱域OCT对玻璃进行检测工艺的示意图；图19是本发明检测装置延伸的频域OCT检测装置示意图20是采用频域OCT对玻璃进行检测工艺的原理示意图。
具体实施例方式现有通常采用人眼观测以确定缺陷位于基质(尤其是玻璃)内部还是表面，如果是位于表面可以再通过手的触摸来确定缺陷的类型；但是这种人工检测的正确率低，且不能分辨基质内的缺陷的类型及位置。为了解决上述问题，后续又发展出自动光学检测(AOI)技术，可以是在基质下方放置光源，在基质上方架设两个图像摄取装置，通过三角法来获取缺陷的位置；但这种方法同样不能很好的确定缺陷的类型。发明人经过研究发现一种检测基质内缺陷的方法，所述基质具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面上分布多个入射点，所述检测步骤如图1所示，包括:执行步骤SI，提供检测光束和参考光束；执行步骤S2，将所述检测光束自所述基质第一表面的入射点沿光学检测路径入射至第二表面上与入射点一一对应的反射点，，分别以检测光束经过的光学检测路径上各点处产生的背向散射光的集合作为该点对应的样本光束；执行步骤S3，分别采集各样本光束和所述参考光束相互干涉形成的干涉信号，以获取光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息，与该光学检测路径上各点之间的光学长度信息；执行步骤S4，根据所述光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息，判断所述光学检测路径上是否存在缺陷。在上述实施方式中，通过采集各样本光束和所述参考光束相互干涉形成的干涉信号，以获取光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息，根据所述光强信息，即可判断出所述光学检测路径上是否存在缺陷；对基质内每个点的所产生的背向散射光的光强信息均进行采集，确保了缺陷信息的完整性。接着，再根据光学检测路径上各点之间的光学长度信息可初步区分缺陷的类型(是气泡还是结石)，提高了区分缺陷类型的正确率。本发明还提供了另一种检测基质内缺陷的方法，所述基质具有相对的第一表面和第二表面，其中所述第一表面与所述第二表面分别为所述基质与外界环境的分界面，所述检测步骤包括:执行步骤SI I，提供检测光束与参考光束；执行步骤S12，所述检测光束入射于所述第一表面的检测区域内的至少一入射点，所述检测光束沿对应的光学检测路径传播至位于所述第二表面的对应于所述入射点的反射点；执行步骤S13，获取分布在所述光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息；执行步骤S14，根据所述光学检测路径上分布的各点的背向散射光的光强信息确定检测区域范围内的基质的内部及/或表面是否存在缺陷。基于上述检测基质内缺陷的方法得到检测基质内缺陷的装置，包括:光源，提供单光束；分光单元，将单光束分为检测光束和参考光束；样本光束获取单元，获取所述检测光束自基质第一表面的入射点至第二表面上与入射点一一对应的反射点经过的光学检测路径上各点处产生的样本光束；信号采集单元，分别采集各样本光束和所述参考光束相互干涉形成的干涉信号，以获取光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息，与该光学检测路径上各点之间的光学长度信息；缺陷判断单元，根据所述光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息，判断所述光学检测路径上是否存在缺陷。本实施方式中，采用检测光束沿光学检测路径自基质的第一表面入射至第二表面，获取检测区域内光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息以确定被检测基质内部及/或表面是否存在缺陷。对检测区域范围内每个点的所产生的背向散射光的光强信息均进行采集，确保了缺陷信息的完整性；另外，根据光强信息直接判断缺陷的存在与否，准确性高。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。图3是本发明检测基质内缺陷的装置示意图。如图3所示，检测基质的装置包括:光源100、分光部件(耦合部件)102、参考臂106、样品臂114、光电探测部件110和显示处理单元118。上述装置对基质进行检测的原理如下:首先，需要提供如图4所示的一基质116，所述基质116具有相对的第一表面116a和第二表面116b,所述第一表面116a上分布多个入射点117a。其中，所述第一表面116a和第二表面116b为基质116与外界环境的分界面。然后，再结合图3、4，光源100发射单光束；单光束进入分光部件102，被分光部件102分为检测光束和参考光束；检测光束和参考光束从分光部件102中输出后，其中所述参考光束进入参考臂106中，样本光束进入样品臂114中；参考光束先经过参考臂106内的透镜组104进行聚焦，聚焦后的参考光束至反射元件108后被原路反射；检测光束经聚焦透镜组112后照射到被测基质116上，所述检测光束自所述基质116第一表面116a的入射点117a入射至第二表面116b，其中所述检测光束沿第一表面116a上的各入射点沿对应光学检测路径入射至第二表面116b上的点定义为反射点117b，分别以检测光束经过的光学检测路径上各点处产生的背向散射光作为该点对应的样本光束；各点处产生的样本光束和参考光束在耦合部件102内合束且相互干涉，形成干涉光信号；干涉光信号被光电探测部件110采集，所述干涉光信号包含光学检测路径上对应点的背向散射光的光强信息，根据所述光学检测路径上分布的各点的背向散射光的光强信息可以确定所述光学检测路径上分布的各点之间的光学长度信息，干涉光强信号经过光电转换及信号放大处理后，形成干涉电信号；干涉显示处理单元118上进行接收处理后，形成检测图像。本实施例中，所述基质116可以是玻璃、塑料、或玻璃陶瓷或以上材料的复合材料。其中，所述基质116相对于检测光束是透明的，因为预定波长的检测光束可直接穿透基质 116。本实施例中，所述基质116的第一表面116a和第二表面116b大致相互平行，即:第一表面116a和第二表面116b可以是平行的，也可以是第一表面116a和第二表面116b的延长线具有夹角。其中，所述基质116的第一表面116a与所述第二表面116b两侧的外界环境可以为相同的介质，也可以是不同介质。如果为相同介质，第一表面116a与所述第二表面116b两侧的外界环境可以为空气或水或非腐蚀性气体或非腐蚀性液体。如果是非相同的介质，所述第一表面116a—侧的外界环境可以是为空气或水或非腐蚀性气体或非腐蚀性液体；第二表面116b与承载台接触，则第二表面一侧的外界环境是材料为金属或塑料的承载台。
本实施例中，所述检测光束和参考光束的光强、光能量相同。本实施例中，根据光束入射角度的不同，光学检测路径也不同。如图4所示，当检测光束垂直入射至所述基质116的第一表面116a,则所述检测光束自第一表面116a的入射点117a沿光学检测路径118垂直入射至第二表面116b上。如图6所示，当检测光束倾斜的入射至所述基质116的第一表面116a，则所述检测光束自第一表面116a的入射点117a沿光学检测路径118按相应角度入射至第二表面116b上。本实施例中，根据所述基质116第一表面116a和第二表面116b之间至少两个光学路径定义出相应的连接两个表面的检测面。其中，如图5所示，按图4中检测光束垂直入射至基质116内的话，检测光束自第一表面116a入射点117a沿光学检测路径入射至第二表面116b上时，所述光学检测路径亦垂直于两个表面；根据至少两个光学路径定义出相应的连接两个表面的检测面，则可以定义出连接第一表面116a和第二表面116b的检测面116c，所述检测面116c与基质116侧面平行。如图7所不,按图6中检测光束倾斜的入射至基质116内的话,检测光束自第一表面116a入射点117a沿光学检测路径入射至第二表面116b上时，所述光学检测路径亦与两个表面倾斜相交；根据至少两个光学路径定义出相应的连接两个表面的检测面，则可以定义出连接第一表面116a和第二表面116b的检测面116c，所述检测面116c与基质116侧面
具有夹角。另外，上述两种检测方式中定义的检测面116c中，每一检测方式中各检测面116c相互平行；所述入射点117a均分布于各检测面116c与第一表面116a之间的界线上。对上述定义的检测面116c上各光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息经过处理即可获取该检测面116c的检测图像。在本实施例中，所述基质116的第一表面116a上的各入射点沿对应光学检测路径入射至第二表面116b上的点定义为反射点117b，所述反射点117b在接收到检测光束后，会在该点产生背向散射及反射。本实施例中，所述光源可以是激光源或发光二极管；所述的激光源或发光二极管为宽频谱光源，产生的光束为相干性光束，所述相干性光源的分辨率为5微米 200微米，光源功率谱半高宽为10纳米 100纳米。所述激光源或发光二极管可以是线光源，也可以是点光源。另外，在检测玻璃基质过程中，所选相干性光源的分辨率为100微米 200微米，光源功率谱半高宽大于10纳米。具体采用以点光源作为光源的检测装置获取基质图像(以定义XZ检测面为例)如图8所示，将基质移动位置，至使从点光源出射的光能直接入射至的第一表面的第一入射点a处,所述第一入射点a靠近基质的一角；点光源发出的单光束被分光成检测光束和参考光束后，检测光束自第一入射点a沿第一光学检测路径入射至第二表面的对应于所述第一入射点a的第一反射点；检测光束从第一入射点a沿第一光学检测路径经过基质第一表面、内部及第二表面各点处均会产生背向散射，各点处产生的背向散射光的集合作为该点对应的第一样本光束；各第一样本光束和参考光束在稱合部件内合束且发生干涉；第一光电探测器分别米集各第一样本光束和所述参考光束相互干涉形成的第一干涉光信号，并将第一干涉光信号转换为对应的第一干涉电信号。将基质沿X方向移动，至使从点光源出射的光束能直接入射至第一表面的第二入射点b处，检测光束自第二入射点b沿第二光学检测路径入射至第二表面的对应于所述第二入射点b的第二反射点；检测光束从第二入射点b沿第二光学检测路径经过基质第一表面、内部及第二表面各点处均会产生背向散射，各点处产生的背向散射光的集合作为该点对应的第二样本光束；各第二样本光束和参考光束在耦合部件内合束且发生干涉；第二光电探测器分别采集各第二样本光束和所述参考光束相互干涉形成的第二干涉光信号，并将第二干涉光信号转换为对应的第二干涉电信号。采用上述方法，将基质沿X方向不断移动，获取沿各入射点对应的光学检测路径上各点干涉光信号；直至，将样品移至使从点光源出射的光束能直接入射至第一表面的第N入射点η处(N和η为自然数)，检测光束自第N入射点η沿第N光学检测路径入射至第二表面的对应于所述第N入射点η的第二反射点；检测光束从第N入射点η沿第N光学检测路径经过基质第一表面、内部及第二表面各点处均会产生背向散射，各点处产生的背向散射光的集合作为该点对应的第N样本光束；各第N样本光束和参考光束在稱合部件内合束且发生干涉；第N光电探测器分别采集各第N样本光束和所述参考光束相互干涉形成的第N干涉光信号，并将第N干涉光信号转换为对应的第N干涉电信号。第一光电探测器、第二光电探测
器......第N光电探测器将带有干涉光强信息的电信号输出至显示处理单元后，显示处理
单元会对该电信号进行去噪放大，且进行第一检测面图像显示及分析。所述由第一光学检
测路径、第二光学检测路径......第N光学检测定义出第一检测面；然后基质再沿Y方向
移动至第二检测面......第N检测面，并采用获取第一检测面图像的方法分别获取第二检
测面......第N检测面(即整个基质)的检测图像。具体采用以线光源作为光源的检测装置获取基质图像(以定义XZ检测面为例)如图9所示，将基质116移动位置，使从线光源出射的光能直接入射至第一表面上的各入射点，所述各入射点靠近基质的一边；线光源(可以是由光纤阵列构成)发出的多光束分别被分光成相应的检测光束和参考光束后，各检测光束同时自第一入射点a、第二入射点
b......第N入射点η沿相应的光学检测路径从第一表面入射至第二表面,检测光束从第一
入射点a、第二入射点b......第N入射点η沿相应的光学检测路径经过基质第一表面、内
部及第二表面各点处均会产生背向散射，各点处产生的背向散射光作为该点对应的样本光束；各样本光束和参考光束在稱合部件内合束且发生干涉；第一光电探测器米集从第一入射点a沿相应的光学检测路径经过基质第一表面、内部及第二表面各点处背向散射的样本光束与参考光束相互干涉形成的第一干涉光信号，并将第一干涉光信号转换为对应的第一干涉电信号；第二光电探测器采集从第二入射点b沿相应的光学检测路径经过基质第一表面、内部及第二表面各点处反射的样本光束与参考光束相互干涉形成的第二干涉光信号，
并将第二干涉光信号转换为对应的第二干涉电信号；......第N光电探测器采集从第N入
射点η沿相应的光学检测路径经过基质第一表面、内部及第二表面各点处反射的样本光束与参考光束相互干涉形成的第N干涉光信号，并将第N干涉光信号转换为对应的第N干涉
电信号。第一光电探测器、第二光电探测器......第N光电探测器将带有干涉光强信息的
电信号输出至显示处理单元后，显示处理单元会对该电信号进行去噪放大，且进行第一检测面图像显示及分析。在此，线光源发出的多光束分别从第一表面的第一入射点a、第二入射点b......第N入射点η入射至第二表面相应的反射点所经过的对应光学检测路径定义出第一检测面；然后基质再沿Y方向移动至第二检测面......第N检测面，并采用获取第
一检测面图像的方法分别获取第二检测面......第N检测面(即整个基质)的检测图像。本实施例中，光源发出单光束后通常会经过准直器(如透镜或透镜组)进行准直。本实施例中，所述分光部件102和耦合部件102为同一部件。除此以外，分光部件和耦合部件也可以是两个独立的装置。分光部件(耦合部件)102可以是光纤耦合器或分光棱镜或分光镜组等。本实施例中，现有随着装置的不断小型化，光束的传输路径可通过光纤实现；例如，光源100发出的单光束可通过光纤传输至f禹合器102中；从|禹合器102输出的检测光束和参考光束可通过光纤分别输入至样品臂114和参考臂106。本实施例中，所述探测器110为CMOS器件或CCD器件，用以采集样本光束和参考光束相互干涉形成的干涉光强信号，并进行光学成像。探测器110对干涉光强信号进行采集后，进一步会将采集到的光强信号转换为对应的电信号。本实施例中，显示处理单元118可以是计算机，可包括:信号采集处理单元和显示单元。在探测器输出带有干涉光强信息的电信号后，显示处理单元118中的信号采集处理单元会对该电信号进行去噪放大，然后经过处理的电信号输出至显示单元进行图像显示及分析。本实施例中，检测装置还包括样品台，所述样品台用于承载基质116。通过显示处理单元118对样品台进行控制，使样品台在X-Y方向移动。根据样品台的移动，图5、图7、图8、图9中的检测面116c可以是XZ方向，也可以是YZ方向的。采用上述检测装置获取基质内各检测面的扫描图像如图10所示，所述检测面的扫描图像中包括多个光学检测路径上分布的各点的背向散射光的光强信息；根据所述光学检测路径上的各点的背向散射光的光强信息可以确定检测面内各光学检测路径上的物理界面的数量，进行判断出基质内部或表面是否存在缺陷。如图4所示，如果基质内部存在缺陷，则从检测面的扫描图像上可以看出光学检测路径上的物理界面的数量大于2。如果根据光学检测路径上分布的各点的背向散射光的光强信息确定所述光学检测路径上存在缺陷，继续参考图4，根据已知的所属光学检测路径的物理长度、所述光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息、所述光学检测路径的光学长度以及所述基质相对于所述检测光束的折射率，判断所述缺陷的类型。具体的，在图4的检测面扫描图像中设置预设线，所述预设线在玻璃的厚度方向上通过缺陷，所述预设线只要通过缺陷即可，不限定位置。将与预设线垂直且交接于缺陷边缘的两平行线间的距离设定为缺陷光学长度b ;除缺陷外在同一预设线方向上的距离敲定为玻璃光学长度a+c (a或c其中一个可以为O)。其中，所述光学长度为所述检测光束沿所述光学检测路径传播的距离与所述距离内分布的物质相对于所述检测光束的折射率的积分。首先，根据光学长度信息可以先粗略地区分缺陷是固体还是气泡。当缺陷的沿光学检测路径上的光学长度和缺陷两侧基质沿光学检测路径上的光学长度之和小于所述基质相应光学检测路径的物理长度(Tx)与基质相对于检测光束的折射率之积时:即a+b+c< TxXnx，判断所述缺陷为气泡。当缺陷沿所述光学检测路径的光学长度和缺陷两侧基质的沿所述光学检测路径的光学长度之和大于所述光学检测路径的物理长度与基质相对于所述检测光束的折射率之积时:即a+b+c > TxXnx，判断所述缺陷为固体缺陷(结石)。具体以玻璃为例，根据公式
权利要求
1.一种检测基质内缺陷的方法,所述基质具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面上分布多个入射点，其特征在于，所述方法包括: 提供检测光束和参考光束； 将所述检测光束自所述基质第一表面的入射点沿光学检测路径入射至第二表面上与入射点一一对应的反射点，分别以检测光束经过的光学检测路径上各点处产生的背向散射光的集合作为该点对应的样本光束； 分别采集各样本光束和所述参考光束相互干涉形成的干涉信号，以获取光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息，与该光学检测路径上各点之间的光学长度信息； 根据所述光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息，判断所述光学检测路径上是否存在缺陷。
2.根据权利要求1所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，如果所述光学检测路径上存在缺陷，根据已知的所属光学检测路径的物理长度、所述光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息、所述光学检测路径的光学长度以及所述基质相对于所述检测光束的折射率，判断所述缺陷的类型。
3.根据权利要求1所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，根据所述光学检测路径上的各点的背向散射光的光强信息确定光学检测路径上的物理界面的数量。
4.根据权利要求2所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，所述光学长度为所述检测光束沿所述光学检测路径传播的距离与所述距离内分布的物质相对于所述检测光束的折射率的积分。
5.根据权利要求1所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，所述基质是玻璃、塑料、或玻璃陶瓷或以上材料的复合材料。
6.根据权利要求1所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，所述检测光束和参考光束是光源发射的单光束通过分光部件分光形成。
7.根据权利要求6所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，所述光源具有相干性，光源的分辨率为5微米 200微米，光源功率谱半高宽为10纳米 100纳米。
8.根据权利要求7所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，所述光源的分辨率为100微米 200微米，光源功率谱半高宽大于10纳米。
9.根据权利要求1所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，所述分别采集各样本光束和所述参考光束相互干涉形成的干涉信号，以获取光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息，与该光学检测路径的光学长度的信息的步骤包括:各样本光束分别和所述参考光束在耦合部件中发生合束且相互干涉。
10.根据权利要求1所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，分别采集各样本光束和所述参考光束相互干涉形成的干涉信号，以获取光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息与该光学检测路径的光学长度信息的步骤是采用光电探测部件进行的。
11.根据权利要求1所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，根据所述基质第一表面和第二表面之间至少两个光学检测路径定义相应的连接两个表面的检测面。
12.根据权利要求11所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，根据检测面上各光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息获取该检测面的检测图像。
13.根据权利要求11所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，所述检测光束由点光源或线光源产生。
14.根据权利要求13所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，当检测光束为点光源发出的光束时，检测光束沿待分析的检测面与第一表面之间的界线进行扫描，通过各入射点逐个入射至第二表面上对应的反射点。
15.根据权利要求13所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，当检测光束为线光源发出的光束时，检测光束同时从待分析的检测面与第一表面之间的界线上各入射点入射至第二表面。
16.根据权利要求11所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，沿与检测面和第一表面之间的界线垂直的方向扫描获得各检测面的检测图像。
17.—种检测基质内缺陷的方法，所述基质具有相对的第一表面和第二表面，其中所述第一表面与所述第二表面分别为所述基质与外界环境的分界面， 其特征在于，所述方法包括: 提供检测光束与参考光束； 所述检测光束入射于所述第一表面的检测区域内的至少一入射点，所述检测光束沿对应的光学检测路径传播至位于所述第二表面的对应于所述入射点的反射点； 获取分布在所述光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息；以及 根据所述光学检测路径上 分布的各点的背向散射光的光强信息确定检测区域范围内的基质的内部及/或表面是否存在缺陷。
18.根据权利要求17所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，根据所述光学检测路径上分布的各点的背向散射光的光强信息确定的所述光学检测路径上分布的各点之间的光学长度信息。
19.根据权利要求18所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，当所述检测区域范围内的基质的内部及/或表面存在缺陷时，采用所述光学检测路径上分布的各点之间的光学长度信息来确定缺陷的类型。
20.根据权利要求19所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，当缺陷的沿光学检测路径上的光学长度和缺陷两侧基质沿光学检测路径上的光学长度之和小于所述光学检测路径的物理长度与基质相对于检测光束的折射率之积时，判断所述缺陷为气泡。
21.根据权利要求20所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，还包括:采用光学检测路径上分布的各点的背向散射光的光强信息来确定气泡的开闭类型。
22.根据权利要求21所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，采用下述步骤来确定气泡的开闭类型:根据光学检测路径上分布的各点的背向散射光的光强信息判断所述光学检测路径所经过的物理界面的数量，并根据所述物理界面的数量判断气泡的开闭类型。
23.根据权利要求22所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，当所述物理界面的数量为4时，判断所述气泡为封闭气泡；当所述物理界面的数量小于4时，判断所述气泡为开口气泡。
24.根据权利要求19所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，当缺陷沿所述光学检测路径的光学长度和缺陷两侧基质的沿所述光学检测路径的光学长度之和大于所述光学检测路径的物理长度与基质相对于所述检测光束的折射率之积时，判断所述缺陷为固体缺陷。
25.根据权利要求18所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，当所述检测区域范围内的基质的内部及/或表面存在缺陷时，根据所述光学路径的物理长度、所述基质相对于所述检测光束的折射率以及所述光学检测路径上分布的所述缺陷的光学长度来确定缺陷的折射率。
26.根据权利要求25所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，采用下述步骤计算缺陷的折射率: 根据分布在缺陷一侧或两侧的基质沿所述光学检测路径的光学长度除以基质相对于所述检测光束的折射率，获取分布在缺陷一侧或两侧的沿所述光学检测路径的基质的物理厚度； 以光学检测路径的物理长度减去分布在缺陷一侧或两侧的沿所述光学检测路径的基质的物理厚度，获取所述缺陷的 物理厚度；以及 将缺陷的光学长度除以缺陷的物理厚度，获得缺陷的折射率。
27.根据权利要求26所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，还包括:根据所述缺陷的折射率判断缺陷类型。
28.根据权利要求18所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，所述光学检测路径上分布的各点之间的光学长度为所述检测光束沿所述光学检测路径在各点之间传播的距离与所述距离内分布的物质相对于所述检测光束的折射率的积分。
29.根据权利要求17所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，基质是玻璃、塑料、或玻璃陶瓷或以上材料的复合材料。
30.根据权利要求17所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，所述第一表面与所述第二表面两侧的外界环境为相同的介质。
31.根据权利要求30所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，所述外界环境为空气或水或非腐蚀性气体或非腐蚀性液体。
32.根据权利要求17所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，所述第一表面与所述第二表面两侧的外界环境为非相同的介质。
33.根据权利要求32所述检测基质内缺陷的方法，其特征在于，所述第一表面一侧的外界环境为空气；第二表面与承载台接触，第二表面一侧的外界环境是材料为金属或塑料的承载台。
34.一种检测基质内缺陷的装置，其特征在于，包括: 光源，提供单光束； 分光单元，将单光束分为检测光束和参考光束； 样本光束获取单元，获取所述检测光束自基质第一表面的入射点至第二表面上与入射点--对应的反射点经过的光学检测路径上各点处产生的样本光束； 信号采集单元，分别采集各样本光束和所述参考光束相互干涉形成的干涉信号，以获取光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息，与该光学检测路径上各点之间的光学长度信息； 缺陷判断单元，根据所述光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息，判断所述光学检测路径上是否存在缺陷。
全文摘要
一种检测基质内缺陷的方法及装置。其中，检测基质内缺陷的方法包括提供检测光束和参考光束；将所述检测光束自所述基质第一表面的入射点沿光学检测路径入射至第二表面上与入射点一一对应的反射点，分别以检测光束经过的光学检测路径上各点处产生的背向散射光的集合作为该点对应的样本光束；分别采集各样本光束和所述参考光束相互干涉形成的干涉信号，以获取光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息，与该光学检测路径上各点之间的光学长度信息；根据所述光学检测路径上各点的背向散射光的光强信息，判断所述光学检测路径上是否存在缺陷。本发明的检测方法能正确区分基质内缺陷的类型，提高了检测缺陷的正确率。
文档编号G01N21/47GK103175837SQ20111043012
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者林晓峰, 刘家朋 申请人:法国圣戈班玻璃公司