【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学测量领域的一种精密测量方法，具体涉及了一种基于oct系统的透光介质样品的缺陷和厚度测量方法。
技术介绍
1、精密测量是制造高端光学精密仪器的必要条件。透光介质样品的缺陷和厚度测量是光学元件几何参数测量的一部分，其在工业生产中应用广泛，如平面和曲面玻璃质量检测、玻璃平板厚度测量、非球面镜头厚度测量、硅片生产加工时的厚度控制等。
2、基于螺旋测微计和游标卡尺等传统机械工具进行接触检测的方式，对待测样品的表面会造成损伤，且只能检测样品表面，无法测量多层介质样品的内部缺陷或厚度。基于光学原理的精密检测技术因其非接触检测的特点，成为目前的主流的检测方式，主要有透射检测、反射检测、干涉检测及光谱检测等方式。
3、oct技术结合了干涉检测和光谱检测的方式，因其非接触、深度分辨的特性在精密测量领域引起了学者的广泛研究。基于oct系统进行透光介质样品的成像和分析，可以实现非接触、高精度的缺陷和厚度测量，对光学元件的几何参数测量有着重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术的不足，提出了一种基于oct系统的透光介质样品的缺陷和厚度测量方法与装置，基于样品设计值生成结构掩膜去除多重散射形成第边界伪影，结合掩膜定位缺陷和边界位置，以oct信号的光幅信息为权重实现对样品缺陷和各边界的质心定位，标定强度质心法对应的系统轴向像素分辨率，实现透光介质样品的缺陷和各边界间的光学厚度无损高精度测量，最后基于oct探测光线模型和样品光学厚度还原样品物理厚度，实现对透光
2、本专利技术是通过如下技术方案实现的：
3、一、一种基于oct系统的透光介质样品的缺陷与厚度测量方法
4、包括：一种弱相干光学成像方法，用于获取透光介质样品在二维/三维空间的oct信号和oct断层图像；
5、一种应用于oct断层图像分割和缺陷检测的边界识别方法，用于根据样品设计值在oct断层图像中生成各边界结构掩膜，在掩膜范围内识别样品的各边界并定位缺陷；
6、一种基于oct信号的光强信息测量透光介质光学厚度的方法，用于根据oct信号和oct断层图像计算透光介质样品各边界间和缺陷处的光学厚度；
7、一种应用于oct缺陷和厚度测量，实现光学厚度还原物理厚度的方法并定位样品缺陷位置，用于基于透光介质样品各边界间和缺陷处的光学厚度，利用oct光线探测模型计算其物理厚度，实现透光介质样品的缺陷和厚度测量。
8、所述的一种弱相干光学成像方法，用于获取透光介质样品在二维/三维空间的oct信号和oct断层图像，包括：
9、利用oct系统对透光介质样品待测区域进行m次重复扫描后，获得透光介质样品在二维/三维空间的oct信号；
10、对oct信号在深度方向进行傅里叶变换后得到oct断层图像。
11、所述利用oct系统对透光介质样品待测区域进行m次重复扫描后，获得透光介质样品在二维/三维空间的oct信号是采用以下的其中一种方法：
12、改变参考臂光程的时间域oct成像方法；
13、基于光谱仪空域分光的光谱oct成像方法；
14、基于扫频光源时域分光的扫频oct成像方法。
15、所述的一种应用于oct断层图像分割和缺陷检测的边界识别方法，包括：
16、在oct断层图像中框选上边界结构掩膜，在上边界结构掩膜范围内识别上边界位置并定位上边界中的缺陷；
17、基于样品设计值、oct光线探测模型和上边界位置，生成余下边界对应的结构掩膜，并在掩膜范围内识别样品余下边界并定位余下边界的缺陷。
18、所述的基于样品设计值、oct光线探测模型和上边界位置，生成余下边界对应的结构掩膜，并在掩膜范围内识别样品余下边界并定位余下边界的缺陷，包括：
19、根据样品的上边界，计算上边界与x轴、y轴夹角，得到生成样品余下边界结构掩膜的oct光线入射角，根据oct光线入射角计算光线的折射轨迹，再基于光线的折射轨迹计算光线从零光程面到样品各边界的光程值并映射到oct断层图像中，得到余下边界设计值在oct断层图像中的对应位置sm′，sm′进行像素的上下膨胀，得到余下边界对应的结构掩膜rm，在掩膜范围内识别边界以及定位缺陷位置。
20、所述根据样品的上边界，计算上边界与x轴，y轴夹角，包括：
21、当样品上边界为平面时，基于最小二乘拟合上边界平面，得到样品上边界与x轴、y轴夹角；当样品上边界为曲面时，基于上边界和oct断层图像的理论像素分辨率计算上边界点云，将上边界点云与上边界设计值点云配准后，得到样品上边界与x轴、y轴夹角。
22、所述一种基于oct信号的光强信息测量透光介质光学厚度的方法，用于根据oct信号和oct断层图像计算透光介质样品各边界间和缺陷处的光学厚度，包括：
23、以oct信号的光强信息为权重，利用强度质心法定位透光介质样品各边界的质心位置和缺陷处的质心位置；
24、根据透光介质样品各边界的质心位置或缺陷处的质心位置，结合oct系统的轴向像素分辨率分别计算透光介质样品各边界间或缺陷处的光学厚度。
25、所述以oct信号的光强信息为权重，利用强度质心法定位透光介质样品各边界的质心位置和缺陷处的质心位置，包括：
26、将m张oct断层图像中透光介质样品各边界或缺陷处的最大值像素处作为目标位置中心点，再以光强为权重将m张oct断层图像中的目标位置中心点以及中心点对应的前后n个点进行强度质心位置的拟合后，获得透光介质样品各边界或缺陷处的质心位置，公式如下：
27、
28、其中，pxc为透光介质样品各边界或缺陷处的质心位置；i为透光介质样品各边界或缺陷处的像素值索引；pxj(k)为第k次采集时，索引位置j处的像素值；ij(k)为第k次采集时索引位置j处的光强值。
29、所述根据透光介质样品各边界的质心位置或缺陷处的质心位置，结合oct系统的轴向像素分辨率分别计算透光介质样品各边界间或缺陷处的光学厚度，包括：
30、首先，移动透光介质样品所在的位移台，基于强度质心法定位移动前后的透光介质样品上边界位置，进而标定获得oct系统的轴向像素分辨率dz；
31、δpx＝px′c1-pxc1
32、dz＝y/δpx
33、式中，pxc1为移动前定位获得的透光介质样品上边界的像素值，pxc1′为移动后定位获得的透光介质样品上边界的像素值，δpx为定位获得的透光介质样品上边界移动的像素值，y为位移台的真实移动值，dz为oct系统的轴向像素分辨率；
34、接着，基于透光介质样品各边界或缺陷处的质心位置和oct系统的轴向像素分辨率dz，计算透光介质样品各边界间或缺陷处的光学厚度，计算公式如下：
35、do＝(pxc2-pxc1)·dz
36、其中，pxc2为第一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于OCT系统的透光介质样品的缺陷与厚度测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于OCT系统的透光介质样品的缺陷和厚度测量方法，其特征在于，所述的一种应用于OCT断层图像分割和缺陷检测的边界识别方法(2)，包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于OCT系统的透光介质样品的缺陷和厚度测量方法，其特征在于，所述的基于样品设计值、OCT光线探测模型和上边界位置，生成余下边界对应的结构掩膜，并在掩膜范围内识别样品余下边界并定位余下边界的缺陷(2-2)，包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于OCT系统的透光介质样品的缺陷和厚度测量方法，其特征在于，所述一种基于OCT信号的光强信息测量透光介质光学厚度的方法(3)，用于根据OCT信号和OCT断层图像计算透光介质样品各边界间和缺陷处的光学厚度，包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于OCT系统的透光介质样品的缺陷和厚度测量方法，其特征在于，所述以OCT信号的光强信息为权重，利用强度质心法定位透光介质样品各边界的质心位置和缺陷处的质心位置(3-1)，包括：
7.根据权利要求1所述的一种基于OCT系统的透光介质样品的缺陷和厚度测量方法，其特征在于，所述一种应用于OCT缺陷和厚度测量，实现光学厚度还原物理厚度的方法并定位样品缺陷位置(4)，用于基于透光介质样品各边界间和缺陷处的光学厚度，利用OCT光线探测模型计算其物理厚度，实现透光介质样品的缺陷和厚度测量，包括：
8.根据权利要求7所述的一种基于OCT系统的透光介质样品的缺陷和厚度测量方法，其特征在于，所述基于OCT探测光原理，利用透光介质样品上边界平面的法向量、OCT探测光线在上边界平面的入射角和光线在透光介质样品中的传输方向以及光学厚度，计算获得透光介质样品的物理厚度(4-3)，包括：
9.根据权利要求1所述的一种基于OCT系统的透光介质样品的缺陷和厚度测量方法，其特征在于，所述透光介质样品为单层介质或多层介质组成的透光介质样品。
10.用于实施权利要求1～9任一所述方法的一种基于OCT系统的透光介质样品的缺陷和厚度测量装置，包括：一光学相干层析装置，用于对样品待测区域进行OCT信号探测和成像；一个或多个信号处理器，用于对在样品待测区域探测得到的OCT信号进行分析处理，获取样品待测区域边界位置，进行强度质心法测量光程厚度，还原物理厚度，实现透光介质样品的厚度测量。
...【技术特征摘要】
1.一种基于oct系统的透光介质样品的缺陷与厚度测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于oct系统的透光介质样品的缺陷和厚度测量方法，其特征在于，所述的一种应用于oct断层图像分割和缺陷检测的边界识别方法(2)，包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于oct系统的透光介质样品的缺陷和厚度测量方法，其特征在于，所述的基于样品设计值、oct光线探测模型和上边界位置，生成余下边界对应的结构掩膜，并在掩膜范围内识别样品余下边界并定位余下边界的缺陷(2-2)，包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于oct系统的透光介质样品的缺陷和厚度测量方法，其特征在于，所述一种基于oct信号的光强信息测量透光介质光学厚度的方法(3)，用于根据oct信号和oct断层图像计算透光介质样品各边界间和缺陷处的光学厚度，包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于oct系统的透光介质样品的缺陷和厚度测量方法，其特征在于，所述以oct信号的光强信息为权重，利用强度质心法定位透光介质样品各边界的质心位置和缺陷处的质心位置(3-1)，包括：
6.根据权利要求4所述的一种基于oct系统的透光介质样品的缺陷和厚度测量方法，其特征在于，所述根据透光介质样品各边界的质心位置或缺陷处的质心位置，结合oct系统的轴向像素分辨率分别计算透光...
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