【技术实现步骤摘要】
本申请属于样品形貌检测领域，更具体地，涉及一种多层折射样品检测装置及方法。
技术介绍
1、多层折射样品的层析成像涉及医学成像以及工业生产检测、光学元件装配检测等多个领域，但由于多层折射样品结构的特殊性，目前还没有成熟可靠的无损层析成像方案。以显示领域为例，在制造过程中，液晶面板可能会因原材料和工业液态树脂的缺陷而产生缺陷或损坏。由于细小的污垢（尘埃颗粒）或杂质，以及液晶面板内层之间的液态树脂未充分固化，工业液态树脂会产生缺陷。在封装过程中，上层基材经过彩色滤光片（cf）沉积和对准层摩擦过程，也会产生缺陷。可靠的检测设备可以检测和分析lcd制造过程中的缺陷和可能的原因，最大限度地减少生产线停工。传统检测技术包括目视检测方法、机器视觉检测以及电子检测，但是这些技术，仅可以提供二维检测信息，对于子层中缺陷的三维信息，难以获取。另外，镜头模组也面临同样的检测挑战，现有的检测技术只能测量单个透镜，不能提供组装后的三维形貌，以便对透镜的间距、偏心等误差进行评估，难以对镜头组的良品率提供保障。谱域干涉方法虽然可以无损层析成像，但对多层样品成像时存在固有伪影，另外谱域干涉方法量程受限，对于厚度较大的显示面板同样无法测量。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本申请的目的在于提供一种多层折射样品检测装置及方法，旨在解决多层折射样品检测时测量量程有限且存在复杂伪影干扰的问题。
2、为实现上述目的，第一方面，本申请提供了一种多层折射样品检测装置，包括：数据处理系统和谱域干涉成像系统；谱域干
3、光纤耦合器的第一端连接宽带光源，其第二端连接光谱仪，其第三端连接参考臂，其第四端连接测量探头；检测时待测样品位于测量探头的下方；数据处理系统与光谱仪相连；
4、宽光谱相干光源用于将输出初始光束，并传输至光纤耦合器；光纤耦合器用于将初始光束分为第一光束和第二光束，并将第一光束传输至参考臂，将第二光束传输至测量探头；
5、参考臂用于将第一光束分解为具有正交偏振态的且光程差固定的两路参考光；光纤耦合器用于将两路参考光返回至光谱仪中；
6、测量探头用于将第二光束传输至待测样品，在待测样品每一层表面产生一个反射光；光纤耦合器用于将反射光传输至光谱仪中；
7、光谱仪用于采集反射光与参考光产生的干涉光谱；
8、数据处理系统用于在光谱仪传输的初始干涉光谱中除去参考臂引入的固有伪影、待测样品内部的自相关伪影以及镜像伪影，获取无伪影的干涉光谱；
9、其中， 待测样品为多层折射样品。
10、进一步优选地，多层折射样品包括显示面板、生物组织和镜头模组。
11、进一步优选地，测量探头包括第一光纤准直器、二维振镜和扫描透镜；
12、光纤准直镜用于对第二光束进行准直；二维振镜用于对准直后的第二光束进行偏转；扫描透镜用于对偏转后的第二光束进行聚焦。
13、进一步优选地，参考臂包括：顺次排列的第二光纤准直器、晶体、聚焦透镜和反射镜；
14、第二光纤准直器用于对第一光束进行准直；晶体用于产生具有正交偏振态的且光程差固定的两路参考光；聚焦透镜和反射镜用于对两路参考光分别进行聚焦和反射。
15、第二方面，本申请提供一种多层折射样品检测方法，包括以下步骤：
16、步骤一：将初始光束分为第一光束和第二光束，再将第一光束分解为具有正交偏振态的且光程差固定的两路参考光，且将第二光束传输至待测样品产生若干反射光；
17、步骤二：采集参考光与反射光干涉产生的初始干涉光谱，在初始干涉光谱中去除参考臂引入的固有伪影、待测样品内部的自相关伪影以及镜像伪影，获取无伪影的干涉光谱；
18、步骤三：根据无伪影的干涉光谱，获取待测样品的三维信息。
19、进一步优选地，在初始干涉光谱中去除待测样品内部的自相关伪影方法，具体包括以下步骤：
20、在初始干涉光谱中去除参考光干涉产生的干涉光谱，再经过傅里叶变换获取频域上的第一干涉光谱；
21、对第一干涉光谱相移后再进行傅里叶变换，获取第二干涉频谱；且同时对第一干涉光谱相移后再进行傅里叶变换，获取第三干涉频谱；
22、对第二干涉频谱和第三干涉频谱求和并取绝对值，获取频谱求和量；
23、对第二干涉频谱和第三干涉频谱求差并取绝对值，获取频谱求差量；
24、再将频谱求和量与频谱求差量进行求差取绝对值，获取去除待测样品内部的自相关伪影的重建信号；
25、其中，为参考光之间的相位差。
26、进一步优选地，在初始干涉光谱中去除镜像伪影的方法，具体包括以下步骤：
27、在重建信号的负半轴中使用给定阈值寻峰，记录峰值位置；
28、在第二干涉频谱中根据峰值位置以及，找到振幅为和的信号峰；
29、当时，则在重建信号中提取振幅为的信号峰，去除振幅为的镜像伪影；反之，则在重建信号中提取振幅为的信号峰，去除振幅为的镜像伪影，获取无伪影的干涉频谱。
30、进一步优选地，参考臂中的晶体引入的两路参考光的光程差为：
31、
32、其中，分别为晶体寻常折射率和非寻常折射率；是中央波数，为晶体厚度。
33、总体而言，通过本申请所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
34、本申请提供了一种多层折射样品检测方法，属于谱域干涉成像领域，采用参考臂中的晶体产生具有正交偏振态的且光程差固定的两路参考光，基于此，在光谱仪传输的干涉光谱中除去参考臂引入的固有伪影、待测样品内部的自相关伪影以及镜像伪影，可以获取无伪影的干涉光谱，因此，本申请可以在不损伤待测样品的情况下，对多层折射样品的内层结构进行精准测量。
35、现存的主流去伪影方法是基于压电位移台等设备的相位调制技术，这类技术需要配备有源的相移设备，系统结构更为复杂，对相位稳定性要求更高，相比之下本申请提出的方案结构更为简单，系统更加紧凑，无需额外增加体积，抗震能力更强，成本更低，并且不需要牺牲测量速度。
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1.一种多层折射样品检测装置，其特征在于，包括：数据处理系统和谱域干涉成像系统；谱域干涉成像系统包括宽光谱相干光源、参考臂、测量探头、光纤耦合器和光谱仪；
2.根据权利要求1所述的多层折射样品检测装置，其特征在于，多层折射样品包括显示面板、生物组织和镜头模组。
3.根据权利要求1所述的多层折射样品检测装置，其特征在于，测量探头包括第一光纤准直器、二维振镜和扫描透镜；
4.根据权利要求1或3所述的多层折射样品检测装置，其特征在于，参考臂包括：顺次排列的第二光纤准直器、晶体、聚焦透镜和反射镜；
5.一种基于权利要求1至4任一所述的多层折射样品检测装置的多层折射样品检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的多层折射样品检测方法，其特征在于，在初始干涉光谱中去除待测样品内部的自相关伪影方法，具体包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的多层折射样品检测方法，其特征在于，在初始干涉光谱中去除镜像伪影的方法，包括以下步骤：
8.根据权利要求5所述的多层折射样品检测方法，其特征在于，参考臂中的
...【技术特征摘要】
1.一种多层折射样品检测装置，其特征在于，包括：数据处理系统和谱域干涉成像系统；谱域干涉成像系统包括宽光谱相干光源、参考臂、测量探头、光纤耦合器和光谱仪；
2.根据权利要求1所述的多层折射样品检测装置，其特征在于，多层折射样品包括显示面板、生物组织和镜头模组。
3.根据权利要求1所述的多层折射样品检测装置，其特征在于，测量探头包括第一光纤准直器、二维振镜和扫描透镜；
4.根据权利要求1或3所述的多层折射样品检测装置，其特征在于，参考臂包括：顺次排列的第二光纤准直器、晶体、聚...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵谭彬，郭文平，夏珉，杨克成，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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