测量光学材料的双折射的系统和方法技术方案

本文揭示了一种系统和方法，用于通过测量并分析光学材料（例如，玻璃板）中的双折射（例如，应力导致的双折射，固有双折射）来确定该光学材料的质量。该方法是一种扫描技术，其中将双折射传感器设置成第一光学状态，然后该双折射传感器沿某一方向以恒定的速度在玻璃板上移动，与此同时以高数据速率进行第一功率透射测量。在此次移动结束时，将双折射传感器设置成第二光学状态，然后以相同的速度在玻璃板上往回移动，与此同时进行第二功率透射测量。重复该过程，其重复次数与双折射传感器中的光学状态的数目相同。然后，计算机用功率透射测量的分布图来计算双折射值，以便确定该玻璃板的质量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求于2003年12月11日提交、申请号为10/733,792的美国专利申请的优先权，其内容引用在此作为参考。
技术介绍
专利
本专利技术涉及一种系统和方法，用于通过测量并分析光学材料(例如，玻璃板)中的双折射(例如，应力导致的双折射，固有双折射)来确定该光学材料的质量。相关技术双折射是各向异性的光学材料的一个特征，其中折射率取决于在该光学材料中穿行的光的偏振方向。例如，与左右振荡的偏振光相比，上下振荡的偏振光在穿过光学材料时可能偏转得更多。双折射可以是光学材料(例如，石英晶体)的物理结构所固有的，或者也可能是在光学材料(例如，玻璃板)中通过光弹性效应由物理应力所引入的。有许多公知的双折射传感器都可用来精确地测量光学材料中双折射的大小和方向，如下面列出的一些专利和文章所述·R.Oldenbourg等人，“Polarized Light Microscopy”(偏振光镜检)，美国专利号为5,521,705，1996年5月28日。·R.Oldenbourg等人，“New polarized light microscope with precisionuniversal compensator”(具有精确万能补偿器的新偏振光显微镜)，J.Microscopy，V.180，第140-147页，1995年。·B.Wang等人，“A new instrument for measuring both the magnitude andangle of low level linear birefringence”(用于测量低水平线性双折射的大小和角度的新仪器)Rev.Sci.Instrum.，V.70，第3847-3854页，1999年。这些文章和专利的内容引用在此作为参考。康宁公司已经开发出一种系统，可用公知的双折射传感器之一沿垂直于液晶显示器(LCD)玻璃板所在平面的光轴来测量应力导致的双折射。这些应力导致的双折射的测量被用来确定该玻璃板内部的应力水平，而应力水平则是玻璃板质量的指标。为了在玻璃板中执行精确的应力水平分析，沿着玻璃板的周边或者在玻璃板的区域上方，要求进行多次互不关联的双折射测量。为了获得每一个互不相关的双折射测量，系统首先将双折射传感器移动到玻璃板上的某一数据点。然后，系统让双折射传感器停在该数据点，同时该传感器在其多个光学状态中循环并进行多次功率透射测量，这些测量能够计算出该数据点处的单个双折射值。在确定了该数据点处的双折射值之后，系统将双折射传感器移动到玻璃板上的下一个数据点。然后，系统使双折射传感器停止，同时传感器在其多个光学状态中循环并进行多次功率透射测量，这些测量能够计算出该数据点处的单个双折射值。在玻璃板上的每一个数据点处都重复这种过程。该常规系统具有一个缺点，它在玻璃板上一个数据点处执行计算双折射值所需的多次功率透射测量时要花相对较长的时间。并且可以理解，测量所得的双折射值的总数目会与总测量时间彼此有矛盾，因为大量的双折射测量可提供更佳的空间分辨率，而总测量时间却与双折射测量的次数成比例地增大。另一种已经被用来增大双折射测量的空间分辨率而并不花太多时间的常规系统包括使用扩束光学元件，将双折射传感器所发出的光学测量波束扩展以对玻璃板上更大的面积进行照明，并且使用像电荷耦合器件(CCD)阵列这样的像素化检测器。这种系统的灵敏度有限，因为CCD阵列具有较小的动态范围并且扩束光学元件会使偏振削弱。尽管上述两个系统能够使人们通过测量并分析玻璃板中应力导致的双折射来成功地确定该光学材料的质量，但是人们仍然期望提供一种可以克服常规系统的上述缺点和其它缺点的替换系统。这种需求和其它的需求正是由本专利技术的系统和方法来提供。
技术实现思路
本专利技术包括一种用来测量光学材料(例如，玻璃板)中的双折射(例如，应力导致的双折射，固有双折射)的系统和方法，其方式是可以增大双折射测量的取样密度，同时在基本上不增加测量时间的情况下保持提高后的空间分辨率。该方法是一种扫描技术，其中将双折射传感器设置成第一光学状态，然后在玻璃板上以恒定的速度在某一方向上移动，与此同时以高数据速率进行第一功率透射测量。在此次移动结束时，将双折射传感器设置成第二光学状态，然后以相同的速度在玻璃板上往回移动，与此同时进行第二功率透射测量。该过程的重复次数与双折射传感器中的光学状态的数目相同。然后，计算机用这些功率透射测量的分布图来计算双折射值，以便确定该玻璃板的质量。附图说明参照结合附图进行的以下详细说明，便可以对本专利技术有更完整的理解，其中图1是示出根据本专利技术用于测量玻璃板中应力导致的双折射的较佳系统的方框图；图2A是示出由图1所示系统中的双折射传感器所测得的与玻璃板上位置有关的示例性功率透射测量的示图；图2B是示出与玻璃板上的位置有关的示例性双折射值的示图，这些双折射值是通过分析图2A中所示功率透射测量的分布图而获得的；图3是示出根据本专利技术用于测量玻璃板中应力导致的双折射的一种较佳方法的基本步骤的流程图；图4是详细示出可用于图1所示系统中的一种液晶可变延迟器双折射传感器的组件的示图；以及图5是示出与玻璃板上的位置有关的实际功率透射测量的示图，这些测量是由图1和4所示的系统和液晶可变延迟器双折射传感器所测量的。具体实施例方式参照图1-5，有若干与根据本专利技术用于测量光学材料110(例如，玻璃板110)中应力导致的双折射的系统100和方法300相关联的示图。尽管在对本专利技术的系统100和方法300的描述中测量的是光学材料110中应力导致的双折射，但是应该理解，本专利技术并不限于测量应力导致的双折射，而是还可以用来测量固有双折射或任何不管其来源的其它类型的双折射。如图1所示，系统100包括计算机102、双折射传感器104和设备106(例如，步进马达驱动系统106，直羚动机和滚珠螺杆驱动器106)。设备106使双折射传感器104在玻璃板110上移动。在操作过程中，将双折射传感器104设置(图3中的步骤302)成第一光学状态，然后，设备106使双折射传感器104按预定的方向以基本恒定的速度在玻璃板110上从起始点108a移动到结束点108b，与此同时双折射传感器104发出并接收光学测量波束116，并沿玻璃板110上包括分立位置114a、114b…114f的路径115进行第一功率透射测量112(参看图1和2A)。第一功率测量112被发送到计算机102，然后将双折射传感器104设置成第二光学状态，且设备106使双折射传感器104在玻璃板110上按预定的方向以与之前相同的速度从结束点108b往回移动到起始点108a，与此同时双折射传感器104发出并接收光学测量波束116，并沿玻璃板110上包括分立位置114a、114b…114f的路径115进行第二功率透射测量118(参看图1和2A)。第二功率测量118被发送到计算机102，然后重复该过程(图3中的步骤304)，其重复次数与双折射传感器104中的光学状态的数目相同。在本示例中有四种光学状态，从而还要有两次功率透射测量120和122，它们也是沿玻璃板110上包括分立位置114a、114b…114f的路径115而测得的(参看图1和2A)。然后，一旦完成该过程(图3中的步骤302和304)，则计算机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量光学材料中的双折射的方法，所述方法包括如下步骤：将双折射传感器设置成某一光学状态，并且使所述双折射传感器在预定的方向上按基本上恒定的速度在所述光学材料上移动，与此同时在所述光学材料上多个分立位置的每一处进行功率透射测量；重复所述设置步骤预定的次数，其中每一次所述双折射传感器都被设置成预定数目的光学状态之一，并且在预定的方向上按基本上恒定的速度在所述光学材料上移动，与此同时在所述光学材料上多个分立位置的每一处进行功率透射测量；并且用所述光学材料上每一个分立位置处测得的功率透射测量结果的组合来计算所述光学材料上各分立位置的双折射值。

【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：RW夏普斯，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]