CN107727668A - 基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法及其装置,具体包括以下步骤:a、在待检测透明介质的一侧设置光源和起偏器,另一侧设置目镜和检偏器;b、在待检测透明介质下方放置一透光垫板;c、光源经起偏器向待检测透明介质上表面射入一入射光线;入射光线在待检测透明介质上表面的反射光线和入射光线的折射光线在待检测透明介质下表面的反射光线经检偏器进入目镜;d、转动检偏器,在目镜中分别仅得到自待检测透明介质上表面的反射光线和自待检测透明介质下表面的反射光线,从而实现待检测透明介质的单面选择成像。本发明可以有效地检测透明介质上、下任意单面的缺陷,且本发明结构简易、成本低廉、操作简单方便。

Description

基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法及其装置
技术领域
本发明属于偏振消光技术领域,特别是一种基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法及其装置,属于玻璃成像领域。
背景技术
目前,对于玻璃等透明介质缺陷的质量检测技术需求较大,比如手机盖板玻璃是手机触摸屏最表面的玻璃,其生产过程包括基板切割、平磨抛光、丝印等工艺,其中每道工艺均可能产生油墨残留、脏污、灰尘杂质等缺陷,因此对手机盖板玻璃的上、下两个单面进行有效的缺陷检测对于手机成品率的把控具有至关重要的作用。然而,现有的检测技术只能检测到透明介质有缺陷的存在,却不能识别缺陷是位于透明介质的哪一层表面,这成为透明介质缺陷检测的技术短板。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法及其装置。本发明不仅可以实现对透明介质的单面选择成像,从而有效地检测透明介质上、下任意单面的缺陷;而且本发明结构简易、成本低廉、操作简单方便。
本发明的技术方案:一种基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法,包括以下步骤:
a、在待检测透明介质的一侧设置光源和起偏器,另一侧设置目镜和检偏器;
b、在待检测透明介质下方放置一透光垫板;
c、光源经起偏器向待检测透明介质上表面射入一入射光线;入射光线在待检测透明介质上表面的反射光线和入射光线的折射光线在待检测透明介质下表面的反射光线经检偏器进入目镜;
d、转动检偏器,在目镜中分别仅得到待检测透明介质上表面的反射光线和待检测透明介质下表面的反射光线,从而实现待检测透明介质的单面选择成像。
上述的基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法中,步骤c中,入射光线的入射角度为50度~80度。
前述的基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法中,步骤c中,入射光线的入射角呈布儒斯特角。
前述的基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法中,步骤a中,先在待检测透明介质的光源侧设置起偏器,再检测当入射光线的偏振光的振动方位角为0°时起偏器的角度,并将该角度定义为参照角度,之后再在目镜侧设置检偏器。
前述的基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法中,确定入射光线的偏振光的振动方位角为0°,具体是入射光线平行射入待检测透明介质,入射光线的入射角呈布儒斯特角;旋转起偏器,当自待检测透明介质上表面的反射光线和自待检测透明介质下表面的反射光线在目镜中同时消失时,此时入射光线的偏振光的振动方位角为0°。
前述的基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法中,所述的起偏器和检偏器均为偏振片。
前述的基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法中,步骤c中,入射光线的最佳振动方位角的计算方法为:
由已知得
式中,a为入射光线的振动方位角,a'为入射光线在待检测透明介质上表面的反射光线的振动方位角,a”为入射光线的折射光线在待检测透明介质下表面的反射光线的振动方位角,i为入射光线的入射角,γ为入射光线在入射透明介质后的折射角,θ为入射光线经透明介质后入射透光垫板的折射角;
其中,式中n2为透明介质的折射率,n3为透光垫板的折射率;
当a为入射光线的最佳振动方位角时,即令:f(i,a,n3)=90°,i∈(0°,90°),n3∈(1,2),
求出a,即得到入射光线的最佳振动方位角。
前述的基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法中,步骤c中,入射光线的偏振光的最佳振动方位角为0°至40°。
前述的基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法中,所述的待检测透明介质的折射率为1.4~1.6,所述的透光垫板的折射率为1.4~1.6。
实现前述的基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法的装置,包括底座,底座上方设有基板,基板的两侧分别设有第一转动臂和第二转动臂,所述的第一转动臂上设有光源,光源的出光端设有平行光管,平行光管的端部设有起偏器;所述的第二转动臂上设有目镜,目镜的进光端设有检偏器;所述的基板的表面设有放置透明介质的作业平台。
上述的装置中,所述的第一转动臂包括与基板相固定的第一侧肋,第一侧肋铰接有第一支撑臂,第一支撑臂上端与光源转动连接。
前述的装置中,所述的第二转动臂包括与基板相固定的第二侧肋,第二侧肋铰接有第二支撑臂,第二支撑臂上端与目镜转动连接。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明利用光线射入透明介质的反射光的偏振特性,在透明介质的上、下单面任意选择成像,从而有效地检测透明介质上、下单面的缺陷,而且,与现有方法相比,本发明结构简易、成本低廉,更利于工厂进行大规模的玻璃检测。
(2)本发明利用光线射入透明介质后反射、折射的振动方位角的变化特性,用检偏器进行消光过滤,因此本发明对入射光线的入射角没有要求,使用灵活、方便。
(3)作为进一步地优选,本发明中入射光线的振动方位角优选为最佳振动方位角,且本发明限定了该最佳振动方位角的获得方法,在入射光线为最佳振动方位角时,可以找到一个确定的入射角,使玻璃上表面反射光线的振动方位角与玻璃下表面反射光线的振动方位角,角度相差90度。其他振动方位角就找不到这样的一个入射角,使玻璃上表面反射光线的振动方位角与玻璃下表面反射光线的振动方位角,角度相差90度。在最佳振动方位角时,消光效果最好,留下的单面光斑亮度较大。在非最佳振动方位角时,效果效果较差,留下的单面光斑亮度很弱。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是透明介质上表面选择成像的示意图;
图3是透明介质下表面选择成像的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明,但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1:实现基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法的装置,如附图1所示,包括底座1,底座1上方设有基板2,基板2的两侧分别设有第一转动臂3和第二转动臂4,所述的第一转动臂3上设有光源5,光源可为普通灯光,光源5的出光端设有平行光管6,平行光管6的端部设有起偏器7;所述的第二转动臂4上设有目镜8,目镜8的进光端设有检偏器9,起偏器和检偏器均为偏振片;所述的基板2的表面设有放置透明介质的作业平台10,本案中透明介质为设置在作业平台上方的透光垫板19,透光垫板上方设有透明玻璃20。所述的第一转动臂3包括与基板1相固定的第一侧肋11,第一侧肋11铰接有第一支撑臂12,第一支撑臂12上端与光源5转动连接。所述的第二转动臂4包括与基板2相固定的第二侧肋13,第二侧肋13铰接有第二支撑臂14,第二支撑臂14上端与目镜8转动连接。
实施例2:基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法,具体包括以下步骤:
步骤一:调出绝对偏振方位角,具体步骤如下:
a、如附图1所示,取折射率为1.5的透明玻璃作为待检测透明介质,放置在作业平台上,在透明玻璃的一侧设置光源(光源可为普通灯光)和起偏器(起偏器为一偏振片),另一侧设置目镜;
b、光源经起偏器向透明玻璃上表面射入两道平行入射光线,入射光线的入射角呈布儒斯特角;入射光线在透明玻璃上表面的反射光线和入射光线的折射光线在透明玻璃下表面的反射光线均向上进入目镜;
c、调节目镜,在目镜中观察得到两个光斑,旋转起偏器,当两个光斑同时消失,此时起偏器的方向,即为只有平行分量通过的方向,入射光线的偏振光的振动方位角为0°,并定义此时起偏器的角度为参照角度。
步骤二:在目镜的前端固定好检偏器(检偏器为一偏振片),再取折射率为1.49的有机玻璃作为透光垫板置于透明玻璃下方。调节光源,使入射光线以57°的入射角射向透明玻璃上表面。
步骤三:旋转起偏器达到一定范围角度,再调出入射光线的偏振光的最佳振动方位角,入射光线的偏振光的最佳振动方位角约在5.2°,固定起偏器角度,即固定入射光线的偏振光的振动方位角。
上述最佳振动方位角的计算方法为:
由已知得
式中,a为入射光线的振动方位角,a'为入射光线在待检测透明介质上表面的反射光线的振动方位角,a”为入射光线的折射光线在待检测透明介质下表面的反射光线的振动方位角,i为入射光线的入射角,γ为入射光线在入射透明介质后的折射角,θ为入射光线经透明介质后入射透光垫板的折射角;
其中,式中n2为透明介质的折射率,n3为透光垫板的折射率;
当a为入射光线的最佳振动方位角时,即令:f(i,a,n3)=90°,i∈(0°,90°),n3∈(1,2),
求出a,即得到入射光线的最佳振动方位角。本实施例中,将各参数代入,可得入射光线的偏振光的最佳振动方位角a约在5.2°。
步骤四:转动检偏器,缓慢转动使其振动方位角为258°时,如附图2所示,可保留自透明玻璃上表面的反射光线;缓慢转动使其振动方位角为168°时,如附图3所示,可保留自透明玻璃下表面的反射光线,实现透明玻璃的上、下两个单面的选择成像,从而有效地检测透明介质上、下任意单面的缺陷。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案,而不应视为对于本发明的限制,本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案,包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进,也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法,其特征在于:包括以下步骤:
a、在待检测透明介质的一侧设置光源和起偏器,另一侧设置目镜和检偏器;
b、在待检测透明介质下方放置一透光垫板;
c、光源经起偏器向待检测透明介质上表面射入一入射光线,入射光线在待检测透明介质上表面的反射光线和入射光线的折射光线在待检测透明介质下表面的反射光线经检偏器进入目镜;
d、转动检偏器,在目镜中分别仅得到自待检测透明介质上表面的反射光线和自待检测透明介质下表面的反射光线,从而实现待检测透明介质的单面选择成像。
2.根据权利要求1所述的基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法,其特征在于:步骤c中,入射光线的入射角呈布儒斯特角。
3.根据权利要求1所述的基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法,其特征在于:步骤a中,先在待检测透明介质的光源侧设置起偏器,再检测当入射光线的偏振光的振动方位角为0°时起偏器的角度,并将该角度定义为参照角度,之后再在目镜侧设置检偏器。
4.根据权利要求3所述的基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法,其特征在于:确定入射光线的偏振光的振动方位角为0°,具体方法是入射光线射入待检测透明介质,入射光线的入射角呈布儒斯特角,旋转起偏器,当自待检测透明介质上表面的反射光线和自待检测透明介质下表面的反射光线在目镜中同时消失时,此时入射光线的偏振光的振动方位角为0°。
5.根据权利要求1至4任一项所述的基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法,其特征在于:所述的起偏器和检偏器均为偏振片。
6.根据权利要求1所述的基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法,其特征在于:步骤c中,入射光线的最佳振动方位角的计算方法为:
由已知得
式中,a为入射光线的振动方位角,a'为入射光线在待检测透明介质上表面的反射光线的振动方位角,a”为入射光线的折射光线在待检测透明介质下表面的反射光线的振动方位角,i为入射光线的入射角,γ为入射光线在入射透明介质后的折射角,θ为入射光线经透明介质后入射透光垫板的折射角;
其中,式中n2为透明介质的折射率,n3为透光垫板的折射率;
当a为入射光线的最佳振动方位角时,即令:f(i,a,n3)=90°,i∈(0°,90°),n3∈(1,2),
求出a,即得到入射光线的最佳振动方位角。
7.根据权利要求1所述的基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法,其特征在于:步骤c中,入射光线的偏振光的最佳振动方位角的范围为0°至40°。
8.实现如权利要求1-7任一项所述的基于偏振消光的透明介质单面选择成像方法的装置,其特征在于:包括底座(1),底座(1)上方设有基板(2),基板(2)的两侧分别设有第一转动臂(3)和第二转动臂(4),所述的第一转动臂(3)上设有光源(5),光源(5)的出光端设有平行光管(6),平行光管(6)的端部设有起偏器(7);所述的第二转动臂(4)上设有目镜(8),目镜(8)的进光端设有检偏器(9);所述的基板(2)的表面设有放置透明介质的作业平台(10)。
9.根据权利要求7所述的装置,其特征在于:所述的第一转动臂(3)包括与基板(1)相固定的第一侧肋(11),第一侧肋(11)铰接有第一支撑臂(12),第一支撑臂(12)上端与光源(5)转动连接。
10.根据权利要求7所述的装置,其特征在于:所述的第二转动臂(4)包括与基板(2)相固定的第二侧肋(13),第二侧肋(13)铰接有第二支撑臂(14),第二支撑臂(14)上端与目镜(8)转动连接。
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