用于光學檢查的非成像相干的行掃描儀系統和方法技術方案

公開了用于測量透明片材中的至少一個缺陷的非成像相干的行掃描儀系統。所述系統包括產生相干的發散的激光線光束的激光器系統以及從中形成準直的激光線光束的圓柱形的光學系統。可移動支撐件支撐并且移動所述透明片材，從而在掃描期間所述準直的激光線光束掃描所述透明片材并且通過所述透明片材的一部分和至少一個缺陷。行掃描傳感器系統接收傳輸的準直的激光線光束以及由缺陷重新定向的光束部分。結果是干涉圖像具有代表透明物體中的至少一個缺陷的至少一個相干缺陷特征。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】本申請根據35U.S.C.§119要求享有于2013年12月23日提交的美國臨時申請S/N61/919959的優先權，本申請以其內容為基礎，并且其全部內容通過參照被包含在本文中。
本公開涉及光學檢查，并且尤其涉及非成像相干的行掃描儀系統和方法，用于執行對透明物體(諸如透明片材，包括彎曲的透明片材)的光學檢查。
技術介紹
光學檢查系統和方法用于檢查各種不同類型的物體，以評估物體是否滿足某種制造規格。最常見類型的光學檢查系統形成物體的圖像，并且隨后分析圖像，例如在圖像上執行圖像處理。許多形成圖像的光學檢查系統是相當復雜的，例如利用成角度的光路以及相當大數量的光學部件來進行成像。而且，許多形成圖像的光學檢查系統被設計成測量具有平坦表面的物體。已經證明難以進行光學檢測的一類物體是彎曲的透明片材(sheet)，諸如玻璃片材。彎曲的表面要求使用大景深的成像系統。而且，如果彎曲的透明片材大，則試圖捕獲整個彎曲的透明片材的圖像是困難的。此外，成像系統的分辨率經常需要是高的，以檢查非常小的缺陷，例如小至5μm的缺陷。不幸地，高成像分辨率同樣意味著相當淺的景深(例如，大約±50微米)，這比典型的透明片材(尤其是彎曲的透明片材)的厚度要小得多。
技術實現思路
本公開的一個方面是一種非成像相干的行掃描儀系統，用于測量具有前后表面的透明片材中的至少一個缺陷。所述系統沿著光軸依次包括：激光器系統，在沿著光軸的方向上產生相干的發散的激光線光束；圓柱形的光學系統，沿著光軸設置并且接收所述發散的激光線光束并且從中形成準直的激光線光束；可移動支撐件，鄰近所述圓柱形的光學系統設置并且位于所述圓柱形的光學系統的下游，而且適合于支撐所述透明片材并且相對于所述準直的激光線光束移動所述透明片材，從而當所述透明片材在通常垂直于光軸的方向上平移時，所述準直的激光線光束通過透明片材的一部分和至少一個缺陷；以及行掃描傳感器系統，沿著光軸設置并且位于所述可移動支撐件的下游，以接收傳輸通過所述透明物體并且通過至少一個缺陷的所述準直的激光線光束，從而產生具有代表所述透明物體中的至少一個缺陷的至少一個相干缺陷特征的干涉圖像。本公開的另一方面是以上描述的非成像相干的行掃描儀系統，其中所述行掃描傳感器系統包括可操作地連接到幀捕獲器的行掃描傳感器，并且其中所述行掃描傳感器捕獲線性數字幀，而且所述幀捕獲器協調所述線性數字幀的捕獲與所述透明片材的移動。本公開的另一方面是以上描述的非成像相干的行掃描儀系統，其中所述行掃描傳感器系統進一步包括計算機，所述計算機可操作地連接到所述幀捕獲器并且匯編來自所述幀捕獲器的線性數字幀，以便形成干涉圖像。在一種示例中，所述計算機被配置成具有體現在計算機可讀介質中的指令，所述指令導致計算機從所述線性數字幀中形成干涉圖像并且處理所述干涉圖像的至少一個相干缺陷特征，以計算由至少一個缺陷引起的光焦度重新分配量。在一種示例中，所述計算機被配置成具有體現在計算機可讀介質中的指令，以便基于至少一個相干缺陷特征確定至少一個缺陷的一個或多個表征。該表征可以包括參照來自先前被表征的缺陷的相干缺陷特征的數據庫。本公開的另一方面是一種非成像相干的行掃描儀系統，用于表征透明片材的至少一個缺陷。所述系統基本上沿著光軸按順序包括：激光器系統，沿著光軸產生相干的發散激光線光束；圓柱形的光學系統，沿著光軸設置并且接收所述發散激光線光束，并且從中形成準直的激光線光束；可移動支撐件，適合于支撐所述透明片材并且在通常垂直于光軸的方向上移動所述透明片材；以及行掃描傳感器系統，相對于所述可移動支撐件設置，以便限定工作空間，所述行掃描傳感器系統適合于接收傳輸通過所述透明片材并通過至少一個缺陷而沒有穿過所述工作空間中的具有光焦度(power)的任何光學元件的準直的激光線光束，并且從傳輸的準直的激光線光束中形成干涉圖像，所述圖像具有對應于至少一個缺陷的至少一個相干缺陷特征。本公開的另一方面是一種檢測(或者檢測并表征)透明片材中的至少一個缺陷的非成像方法。所述方法包括：將相干的激光線光束傳輸通過所述透明片材，同時在通常垂直于所述激光線光束的方向上平移所述透明片材；利用行掃描傳感器系統接收并檢測傳輸的相干的激光線光束，所述行掃描傳感器系統在所述行掃描傳感器系統和所述透明片材之間限定了一個工作空間，其中傳輸的相干的激光線光束通過至少一個缺陷和所述工作空間，從而所述行掃描傳感器系統形成包括至少一個相干缺陷特征的干涉圖像，并且其中在所述工作空間中不存在具有光焦度的光學部件；并且從至少一個相干缺陷特征中確定至少一個缺陷的一個或多個表征。在下面的詳細描述中闡明了另外的特征和優勢，并且在某種程度上對于本領域技術人員而言，通過說明書將是顯而易見的，或者通過實施本文在書面的說明書和權利要求書以及附圖中描述的實施例而意識到。將要理解，前面的概述和后面的詳細說明僅僅是示例性的，并且旨在提供一種概述或構架，以便理解權利要求的性質和特征。附圖說明包含的附圖用于提供進一步的理解，并且被包含在該說明書中，而且構成了該說明書的一個部分。附圖闡明了一種或多種實施例，并且和詳細說明一起用于解釋說明各種實施例的原理和操作。同樣地，結合附圖，通過下面的詳細描述，將更加充分地理解本公開，其中：圖1A是具有前后彎曲表面的一種示例透明片材的立視圖；圖1B是沿著線a-a截取的圖1A的透明片材的橫截面圖，示出了一種具有基本同心的頂表面和底表面的示例片材；圖2是非成像相干的行掃描儀系統的示例實施例的示意圖，所述系統用于光學地檢查諸如在圖1A和1B中示出的透明片材；圖3是被在x-方向上沿著導軌平移以實現相對于透明片材掃描準直的激光線光束的可移動平臺可移動地支撐的透明片材的前視圖；圖4是由圖3的非成像相干的行掃描儀系統捕獲的示例干涉圖像的示意圖，并且示出了兩個示例相干缺陷特征；圖5是利用示例非成像相干的行掃描儀系統捕獲的實際干涉圖像的相干缺陷特征的特寫視圖，該系統采用單個平凸的透鏡元件作為圓柱形的光學系統；圖6是示例透明片材的特寫示意圖，伴隨著準直的激光線光束及其基本平面的波前、傳輸的激光光束及其參照波前，以及重新定向的光部分及其波前，闡明了從透明片材到傳感器平面的距離如何改變在傳感器平面處記錄的相干缺陷特征的尺寸；圖7A是示例干涉圖像的橫截面的強度I(x)相對于干涉圖像位置x的示意圖，示出了示例相干缺陷特征如何相對于背景強度IBG重新分配光學能量，并且該能量重新分配如何能夠用于檢測和表征缺陷；圖7B是強度I(x)相對于干涉圖像位置x的曲線圖，類似于用于實際干涉圖像的圖7A，該圖示出了兩個相干缺陷特征和背景強度IBG；圖8是示例顯示器的前視圖，包括相對于透明片材的圖形表示顯示的測量的缺陷的示例圖形表示；以及圖9A和9B闡明了非成像相干的行掃描儀系統的示例實施例，其中不存在圓柱形的光學系統。具體實施方式現在詳細地參照本公開的各種實施例，附圖中闡明了其示例。只要有可能，貫穿附圖使用相同或相似的參照數字和符號指示相同或相似的部件。附圖不必是依比例繪制的，并且本領域技術人員將意識到在那里附圖已經被簡化，以闡明本公開的關鍵方面。下面提出的權利要求書被包含在該詳細說明中，并且構成了該詳細說明的一部分。本文中提到的任何出版物或專利文獻的全文通過參本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種非成像相干的行掃描儀系統，用于測量具有前后表面的透明片材中的至少一個缺陷，所述系統沿著光軸依次包括：激光器系統，在沿著所述光軸的方向上產生相干的發散的激光線光束；圓柱形的光學系統，沿著所述光軸設置并且接收所述發散的激光線光束并從中形成準直的激光線光束；可移動支撐件，設置成鄰近所述圓柱形的光學系統并且位于所述圓柱形的光學系統的下游，并且所述可移動支撐件適合于支撐所述透明片材并且相對于所述準直的激光線光束移動所述透明片材，從而當所述透明片材在通常垂直于所述光軸的方向上平移時，所述準直的激光線光束穿過所述透明片材的一部分和所述至少一個缺陷；以及行掃描傳感器系統，沿著所述光軸設置并且位于所述可移動支撐件的下游，以便接收傳輸通過透明物體且通過所述至少一個缺陷的所述準直的激光線光束，從而產生具有代表所述透明物體中的至少一個缺陷的至少一個相干缺陷特征的干涉圖像。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.12.23 US 61/919,9591.一種非成像相干的行掃描儀系統，用于測量具有前后表面的透明片材中的至少一個缺陷，所述系統沿著光軸依次包括：激光器系統，在沿著所述光軸的方向上產生相干的發散的激光線光束；圓柱形的光學系統，沿著所述光軸設置并且接收所述發散的激光線光束并從中形成準直的激光線光束；可移動支撐件，設置成鄰近所述圓柱形的光學系統并且位于所述圓柱形的光學系統的下游，并且所述可移動支撐件適合于支撐所述透明片材并且相對于所述準直的激光線光束移動所述透明片材，從而當所述透明片材在通常垂直于所述光軸的方向上平移時，所述準直的激光線光束穿過所述透明片材的一部分和所述至少一個缺陷；以及行掃描傳感器系統，沿著所述光軸設置并且位于所述可移動支撐件的下游，以便接收傳輸通過透明物體且通過所述至少一個缺陷的所述準直的激光線光束，從而產生具有代表所述透明物體中的至少一個缺陷的至少一個相干缺陷特征的干涉圖像。2.根據權利要求1所述的系統，其中所述行掃描傳感器系統包括可操作地連接到幀捕獲器的行掃描傳感器，并且其中所述行掃描傳感器捕獲線性數字幀，并且所述幀捕獲器協調所述線性數字幀的捕獲與所述透明片材的移動。3.根據權利要求2所述的系統，其中所述行掃描傳感器系統還包括計算機，所述計算機可操作地連接到所述幀捕獲器并且匯編來自所述幀捕獲器的所述線性數字幀，以便形成所述干涉圖像。4.根據權利要求3所述的系統，其中所述計算機被配置成具有體現在計算機可讀介質中的指令，所述指令導致所述計算機處理所述干涉圖像的至少一個相干缺陷特征，以計算由所述至少一個缺陷引起的光學功率重新分配的量。5.根據權利要求1-4中任一項所述的系統，其中所述激光器系統包括至少一個二極管激光器。6.根據權利要求1-5中任一項所述的系統，其中所述透明片材包括玻璃。7.根據權利要求1-6中任一項所述的系統，其中所述透明片材的前后表面中的至少一個具有曲率。8.根據權利要求1-7中任一項所述的系統，其中所述圓柱形的光學系統由單個圓柱形的光學元件組成。9.根據權利要求8所述的系統，其中所述單個圓柱形的光學元件是平凸的圓柱形透鏡。10.一種非成像相干的行掃描儀系統，用于表征透明片材的至少一個缺陷，所述系統基本上包括：激光器系統，所述激光器系統沿著光軸產生相干的發散的激光線光束；圓柱形的光學系統，所述圓柱形的光學系統沿著光軸設置并且接收所述發散的激光線光束且從中形成準直的激光線光束；...

【專利技術屬性】
技術研發人員：L·R·策勒三世，
申請(專利權)人：康寧股份有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US