CN112880803A - 光学环境振荡侦测系统及应用其的光学量测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学环境振荡侦测系统及应用其的光学量测方法。此系统包含激光光源、起偏片、检偏片、液晶元件以及光学传感器。起偏片用以接收激光光束。液晶元件用以接收从起偏片输出的激光光束，并输出至检偏片。光学传感器用以接收从检偏片输出的激光光束。当未有环境扰动的情况下，液晶元件中液晶单元的配向具有原始预倾角，在暗态下，光学传感器根据检偏片输出的激光光束，感测第一散射光强度。当有环境扰动的情况下，液晶元件中液晶单元的配向具有改变预倾角。光学传感器根据检偏片输出的激光光束，感测第二散射光强度。分析装置根据第一散射光强度与第二散射光强度的变化计算环境振荡因子。

Description

光学环境振荡侦测系统及应用其的光学量测方法
技术领域
本发明系有关于光学量测的应用，尤其关于一种能够提升量测精度的光学环境振荡侦测系统。
背景技术
为了改善光源的照射或投影品质，往往搭配光源的周遭环境进行振荡量测。在电磁量测方面，可利用电容、压阻(Piezoresist)、电流等可变异数值来进行计算分析，从而得到物体振动的位移、速度、加速度等振荡参数；在光学量测方面则可利用激光都卜勒原理，由于具有振动现象的运动体上必然存在速度量，故可根据具有固定频率的激光光束打在量测物体上所产生的都普勒偏移来量测物体振动的位移、速度、加速度等振荡参数。引起环境(光学)振荡的主要原因可大致分为空气扰动、磁波干扰、声波干扰、温度扰动之微扰动。
现有技术的振荡量测大致上可分为涡电流型、静电容型、压电型、激光都卜勒型…等类型，其中涡电流型振荡量测系利用高频电流通过传感器线圈，使量测物体产生涡电流，而缺点是非接触式量测物体必须为磁导体；静电容型振荡量测系检测出传感器与量测物体间之电容量，但缺点是非接触式量测物体需为绝缘体；压电型振荡量测系借着压电材料将与加速度成正比的力转换成电压输出，缺点是接触式量测物体必须为绝缘体；激光都卜勒型振荡量测系应用于检测一般环境振荡，精细度相较低，故不适用于微扰动之检测。
综上所述，实有需要一种新颖的振荡量测方式来改善光源的照射或投影质量。
发明内容
有鉴于上述需求，本发明提供了一种易于实作的纯光学量测方式，可用于环境微振动检测，并且可搭配高精密量测设备来提升仪器的精准度与可靠度。
本发明提供了一种光学环境振荡侦测系统，包含一激光光源、一起偏片、一检偏片、一液晶元件以及一光学传感器。起偏片置于激光光源输出激光光束的一侧，用以接收激光光束，其中起偏片的偏光轴平行于一第一轴向；检偏片置于起偏片的远离激光光源的一侧，用以输出激光光束，其中检偏片的偏光轴平行于一第二轴向，第二轴向垂直于第一轴向；液晶元件置于起偏片与检偏片之间，用以接收从起偏片输出的激光光束，并输出至检偏片；光学传感器置于检偏片的远离液晶元件的一侧，以接收从检偏片输出的激光光束；其中当未有一环境扰动的情况下，液晶元件中液晶单元的配向具有一原始预倾角，在暗态下，光学传感器根据检偏片输出的激光光束，感测一第一散射光强度；当有环境扰动的情况下，液晶元件中液晶单元的配向具有相对原始预倾角改变的一改变预倾角，光学传感器根据检偏片输出的激光光束，感测一第二散射光强度。光学传感器耦接分析装置，分析装置用以接收第一散射光强度与第二散射光强度，以根据第一散射光强度与第二散射光强度的变化计算一环境振荡因子。
根据本发明一实施例，分析装置进一步耦接一量测仪器，该量测仪器接收该环境振荡因子，以对该量测仪器的一量测数据扣除该环境振荡因子，而进行干扰源校正。
根据本发明一实施例，当操作在一非寻常光模式(Extraordinary light mode)时，使液晶元件的光轴平行于第一轴向。
根据本发明一实施例，当操作在非寻常光模式时，第一轴向为X轴，第二轴向为Y轴，液晶元件在暗态下的散射光强度符合以下公式：
Figure BDA0002904980610000021
其中
Figure BDA0002904980610000022
代表非寻常光模式下的散射光强度、θref代表折射角度、ε代表介电常数、k0代表波兹曼常数、T代表温度、K11代表第一系数、K22代表扭曲形变弹性系数、neff代表有效折射率、θf代表最终偏折角、kB代表波兹曼常数、λ系为散射光波长、no代表介质折射率。
根据本发明一实施例，当操作在一寻常光模式(Ordinary light mode)时，使液晶元件的光轴垂直于第一轴向。
根据本发明一实施例，当操作在寻常光模式时，第一轴向为Y轴，第二轴向为X轴，液晶元件在暗态下的散射光强度符合以下公式：
Figure BDA0002904980610000023
其中
Figure BDA0002904980610000024
代表寻常光模式下的散射光强度、θref代表折射角度、ε代表介电常数、k0代表波兹曼常数、T代表温度、k22代表扭曲形变弹性系数、k33代表弯折形变弹性系数、neff代表有效折射率、θf代表最终偏折角、kB代表波兹曼常数、λ系为散射光波长、no代表介质折射率。
根据本发明一实施例，液晶元件在暗态下之散射光强度随着其内之液晶单元的角度变化呈现线性递减。
根据本发明一实施例，光学环境振荡侦测系统另包含一旋转加热平台以及一控制器，控制器耦接于旋转加热平台。
除了上述光学环境振荡侦测系统，本发明另提供一种光学量测方法，包含：通过一激光光源，在暗态下提供一激光光束；通过一起偏片，自激光光源接收激光光束并输出，其中起偏片的偏光轴平行于一第一轴向；通过一液晶元件，自起偏片接收激光光束并输出；以及通过一检偏片，自液晶元件接收激光光束并输出，其中检偏片的偏光轴平行于一第二轴向，第二轴向垂直于第一轴向；通过一光学传感器，自检偏片接收激光光束；其中当未有一环境扰动的情况下，液晶元件中液晶单元的配向具有一原始预倾角，在暗态下，光学传感器根据检偏片输出的激光光束，感测一第一散射光强度；当有环境扰动的情况下，液晶元件中液晶单元的配向具有相对原始预倾角改变的一改变预倾角，光学传感器根据检偏片输出的激光光束，感测一第二散射光强度。
根据本发明一实施例，光学量测方法更包含通过一分析装置，根据第一散射光强度与第二散射光强度的变化计算一环境振荡因子。
根据本发明一实施例，光学量测方法更包含对一量测仪器的一量测数据扣除环境振荡因子，而进行干扰源校正。
综上所述，本发明可在非寻常光模式下令起偏片与液晶光轴相互平行，以及可在寻常光模式下令起偏片与液晶光轴相互垂直，并且搭配各自对应的指向扰动方程式进行量测分析，并且根据量测分析结果进行环境振荡分析，并把此分析数据回传于高精密量测设备，以进行环境振荡过滤排除，提供仪器精准度与可靠度。此外，本发明系采用纯光学方式，利用液晶本身指向性扰动特性来实现环境振荡仪，故只需简单的光学对象(诸如倾斜均匀配向液晶样品、激光光源、起偏片、检偏片以及光学传感器)即可完成。由于无须设置昂贵的设备，本发明实具有成本上的优势。将本发明结合高精密量测设备，由于能够提供环境振荡因子讯号，可使高精密量测设备去除环境振荡之影响，提升量测数据的真实性与稳定性。
附图说明
图1系为根据本发明一实施例的光学环境振荡侦测系统的示意图。
图2系为光线射入液晶元件之示意图。
图3为非寻常光模式下向量的计算的示意图。
图4为寻常光模式下向量的计算的示意图。
图5系根据本发明一实施例激光光束之传递方式寻常光模式时散射光之量测之示意图。
图6系根据本发明一实施例激光光束之传递方式为非寻常光模式时散射光之量测之示意图。
图7系为实际运用本发明之量测结果来进行环境振荡因子扣除的曲线图。
图8系为将图1之光学环境振荡侦测系统附接至量测仪器的示意图。
图9系为图8之对量测仪器的量测数据进行干扰源校正的示意图。
图10系为根据本发明的一实施例光学量测方法的流程图。
附图标记：
100...激光光源
110...起偏片
120...检偏片
130...液晶元件
140...光学传感器
150...计算机
160...平台
170...控制器
131...入射光
132...偏射光
135...液晶
θglass...玻璃夹角
θp...预倾角
θref...最终偏折角
θrotation...转角
neff...等效折射率
ne...非寻常光模式下的折射率
no...寻常光模式下的折射率
I，q，f，kin，kout...向量
q//...水平方位向量
q⊥...垂直方位向量
dσ、dΩ、k0...参数
Figure BDA0002904980610000041
非寻常光模式下的散射光强度
θref...折射角度
ε...介电常数
k0...波兹曼常数
T...温度
K11...第一系数
K22...扭曲形变弹性系数
k33...弯折形变弹性系数
neff...有效折射率
θf...最终偏折角
kB...波兹曼常数
λ...散射光波长
n0...介质折射率
Figure BDA0002904980610000051
...非寻常光模式下的散射光强度
具体实施方式
揭露特别以下述例子加以描述，这些例子仅系用以举例说明而已，因为对于熟习此技艺者而言，在不脱离本揭示内容之精神和范围内，当可作各种之更动与润饰，因此本揭示内容之保护范围当视后附之权利要求所界定者为准。在通篇说明书与权利要求中，除非内容清楚指定，否则“一”以及“该”的意义包含这一类叙述包含“一或至少一”该元件或成分。此外，如本揭露所用，除非从特定上下文明显可见将复数个排除在外，否则单数冠词亦包含复数个元件或成分的叙述。而且，应用在此描述中与下述之全部权利要求中时，除非内容清楚指定，否则“在其中”的意思可包含“在其中”与“在其上”。在通篇说明书与权利要求所使用之用词(terms)，除有特别注明，通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭露之内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本揭露之用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供从业人员(practitioner)在有关本揭露之描述上额外的引导。在通篇说明书之任何地方之例子，包含在此所讨论之任何用词之例子的使用，仅系用以举例说明，当然不限制本揭露或任何例示用词之范围与意义。同样地，本揭露并不限于此说明书中所提出之各种实施例。
在此所使用的用词“实质上(substantially)”、“大约(around)”、“约(about)”或“近乎(approximately)”应大体上意味在给定值或误差范围在20％以内，优选系在10％以内。此外，在此所提供之数量可为近似的，因此意味着若无特别陈述，可用词“大约”、“约”或“近乎”加以表示。当一数量、浓度或其他数值或参数有指定的范围、优选范围或表列出上下理想值之时，应视为特别揭露由任何上下限之数对或理想值所构成的所有范围，不论该等范围是否分别揭露。举例而言，如揭露范围某长度为X公分到Y公分，应视为揭露长度为H公分且H可为X到Y之间之任意实数。
此外，若使用“电(性)耦接”或“电(性)连接”一词在此系包含任何直接及间接的电气连接手段。举例而言，若文中描述一第一装置电性耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地连接至该第二装置。另外，若描述关于电讯号之传输、提供，熟习此技艺者应该可了解电讯号之传递过程中可能伴随衰减或其他非理想性之变化，但电讯号传输或提供之来源与接收端若无特别叙明，实质上应视为同一讯号。举例而言，若由电子电路之端点A传输(或提供)电讯号S给电子电路之端点B，其中可能经过一电晶体开关之源汲极两端及/或可能之杂散电容而产生电压降，但此设计之目的若非刻意使用传输时产生之衰减或其他非理想性之变化而达到某些特定的技术效果，电讯号S在电子电路之端点A与端点B应可视为实质上为同一讯号。
可了解如在此所使用的用词“包含(comprising)”、“包含(including)”、“具有(having)”、“含有(containing)”、“包含(involving)”等等，为开放性的(open-ended)，即意指包含但不限于。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明之权利要求。
本发明的主要目的在于检测液晶面板的漏光状态，设计可排除环境扰动因子的量测仪器来提升量测精准度。此发明为使用纯光学方式，利用液晶本身指向性扰动特性，只需简单光学物件：倾斜均匀配向(Tilted homogeneous alignment，THA)液晶元件、激光光、偏振片以及光学传感器，即可实现环境振荡量测，再结合其他精密光学量测仪器(如ZygoDynafiz、半导体精密光学量测仪器等等)进行环境振荡因子的扣除，即可实现一台高精准度之环境振荡测量设备，以提高光学对象之品质。环境振荡因子的扣除可包含干扰源校正，当中又包含调整液晶元件对应的扭转角、间隙及预倾角。环境振荡量测结果可结合与高精密量测设备量测结果来进行后处理，以消除环境振荡之影响，进而提升量测数据的真实性与稳定性。其中，液晶在暗态散色光之光强度，随着给电压后液晶旋转，其预倾角呈现线性递减，而预倾角之变动，会与环境振荡有正相关。本发明利用液晶本身指向性扰动，光轴会因环境振荡造成扰动现象，因此可利用已导出THA液晶暗态下光散射强度公式非寻常光模式(Extraordinary light mode，简称e-mode)和寻常光模式(Ordinary light mode，简称o-mode)进行分析环境振荡。液晶光轴经由环境微扰动，会造成预倾角(pretilt angle)的动态扰动变异，此动态变异可由光学传感器进行量测和分析。倾斜均匀配向液晶可以为水平配向(Horizontal alignment，HA)或垂直配向(Vertical alignment，VA)，其中采用垂直配向液晶对环境振荡仪有较高精准性。
请参考图1，图1系为根据本发明一实施例的光学环境振荡侦测系统100的示意图。如图1所示，光学环境振荡侦测系统100包含一激光光源105、偏振轴相互垂直之起偏片110与检偏片120、一倾斜均匀配向(Tilted homogeneous alignment，THA)液晶元件130、一光学传感器140、一分析装置150、一平台160以及一控制器170，其中激光光源105用以提供高稳定之光源，光学传感器140用以侦测指向性散射光强度，分析装置150用于分析所量测之指向性扰动光强度。液晶在暗态散色光之光强度会随着液晶与基板夹角的增大而呈现线性递减，而液晶夹角之变动会与环境振荡有正相关，因此可以通过光强度之变化量来反推环境振荡因子。在本实施例中，分析装置150例如为一计算机，且为方便说明，以下称计算机150。此外，在另一未绘示的实施例中，分析装置150可为一云端服务器或手机、平板等手持式电子装置，皆不以此为限。
此外，上述“均匀”是指每层液晶配向有相同之预倾角；另外，液晶分子之散射光有去极化之现象，且散射光大小会与预倾角以及环境振荡相关。激光光源105用以提供具有特定范围之波长之激光光束，举例来说，可为各种可见激光光，其波长优选介于400～780nm，例如633nm。液晶元件130的液晶光轴具有指向性扰动特性；起偏片110系置于激光光源105以及液晶元件130之间，起偏片110的偏光轴平行于一第一轴向。光学传感器140用以侦测液晶元件130处于暗态(dark mode)下的指向性扰动光强度。图1系将光行进的方向定义为Z轴方向、垂直方向定义为Y轴方向、水平方向则定义为X轴方向。起偏片110与检偏片120为相互垂直，在暗态下入射光无法穿透检偏片120；激光光通过液晶产生的散射光之偏振方向会与入射光相互垂直，因此散射光可穿透检偏片，并由光学传感器140接收暗态散色光之光强度，光强度系指单位时间、单位面积下接受到的光子数目。随着液晶与基板夹角，呈现线性递减，而液夹角之变动，会与环境振荡有正相关，因此可以通过光强度之变化量来反推环境振荡因子。
平台160可为一旋转加热平台，可根据其耦接之控制器170来进行旋转、加热等操作，加热的目的是为了控制温度，使得量测更加准确。
液晶元件130在光传递方式为非寻常光模式(Extraordinary light mode)或是寻常光模式(Ordinary light mode)架构下，可推导任意斜向入射光经过液晶元件130之指向扰动方程式。根据本发明一实施例，液晶元件采用垂直配置(Vertical alignment，VA)；根据本发明另一实施例，液晶元件采用水平配置(Horizontal alignment，HA)；根据本发明另一实施例，液晶元件在暗态下之散射光强度随着其内之液晶单元的角度变化呈现线性递减。采用垂直配置的原因是因其预倾角最大；预倾角愈小则量测浮动较大，其中垂直配置的预倾角为90度，且水平配置的预倾角为0度。
在未有环境扰动下液晶元件130配向具有原始预倾角，在暗态环境(因为要检查漏光)下量测，激光光通过液晶元件130及两偏振片可以得到第一散射光强度；当有环境扰动情况下，液晶元件130配向的预倾角角度改变而具有改变的预倾角，激光光通过液晶元件130及两偏振片可以得到第二散射光强度。
请参考图2，图2系为光线射入液晶元件130之示意图，玻璃夹角θglass(入射光131与法线的夹角，法线在图中以虚线表示)、液晶135的预倾角θp(或称θpretilt)、最终偏折角θref(或称θrefraction，偏射光132与法线的夹角)可根据以下公式(1)、(2)得出(其中θrotation系为转角)：
Figure BDA0002904980610000081
θf＝|θp(pretilt)-θref|,…公式(2)
等效折射率neff可根据以下公式(3)得出：
neff＝(cos2θf/ne 2+sin2θf/no 2)-0.5…(3)
其中ne、no分别为非寻常光模式、寻常光模式下的折射率。
请一并参见图3、图4，其分别为非寻常光模式(e-mode)、寻常光模式(o-mode)下的i向量、f向量以及q向量的计算的示意图，其中非寻常光模式下的q向量可根据公式(4)求得：
Figure BDA0002904980610000082
其中q//系为q的水平方位向量，且q⊥系为q的垂直方位向量，起偏片的轴向在非寻常光模式下与液晶光轴(长轴)相互平行，起偏片的轴向在寻常光模式下与液晶光轴相互垂直。
寻常光模式下的q向量、等效k向量keff可分别根据公式(5)、(6)求得：
q//＝k0(neffsinθf),q⊥＝k0(neffcosθf-nO)…公式(5)
Figure BDA0002904980610000083
最后，THA液晶暗态下光散射强度可根据公式(7)求得：
Figure BDA0002904980610000084
其中参数dσ的单位为输出功率除以实体角度(Powerout/solid angle)、参数dΩ(Powerin/unit area of incident beam)的单位为输入功率除以单位面积的入射光。综上，可得到i向量、f向量、q向量与X、Y、Z三轴的对照关系，如表(1)所示。
X Y Z
i 0 0 1
f sinθ<sub>f</sub> cosθ<sub>f</sub> 0
q K<sub>0</sub>-k<sub>eff</sub>·cosθ<sub>f</sub> K<sub>0</sub>·sinθ<sub>f</sub> 0
表(1)
表(2)列举了非寻常光模式、寻常光模式下的折射指针(Refractive Index)ne和no、波长、弹力常数之间的对照关系。
Figure BDA0002904980610000091
表(2)
参考图5，图5系根据本发明一实施例之寻常光模式(Ordinary light mode)时散射光之量测之示意图。在本实施例中，起偏片110(又称起偏片)的偏光轴系平行于Y轴、检偏片120(又称检偏片)之偏光轴系平行于X轴，用以进行寻常光模式下非激光光的量测，液晶元件(在图5中以“THALC”表示)在暗态以及寻常光模式下的散射光强度符合公式(8)：
Figure BDA0002904980610000092
其中
Figure BDA0002904980610000093
代表非寻常光模式下的散射光强度、θref代表折射角度、ε代表介电常数、k0代表波兹曼常数、T代表温度、k22代表扭曲形变弹性系数、k33代表弯折形变弹性系数、neff代表有效折射率、θf代表最终偏折角、kB代表波兹曼常数、λ系为散射光波长、no代表介质折射率。向量kin、kout、q构成一三角形关系，藉此计算出光比，其中kin系为入光波矢向量，kout系为出光波矢向量。
通过光学传感器140的量测以及计算机150套用上述公式(1)作运算，可得出液晶元件在暗态以及寻常光模式下的散射光强度，有了这样的信息，可搭配精密仪器诸如ZygoDynafiz(ZYGO DynaFizTM所出产的激光干涉仪)进行环境振荡分析，进行环境振荡过滤排除以提供仪器精准度与可靠度。
参考图6，图6系根据本发明一实施例激光光束之传递方式为非寻常光模式(Extraordinary light mode)时散射光之量测之示意图。在本实施例中，起偏片110的偏光轴系平行于X轴、检偏片120之偏光轴系平行于Y轴，用以进行激光光束之传递方式为寻常光模式(Ordinary light mode)下的量测，液晶元件(在图6中以“THALC”表示)在暗态以及寻常光模式下的散射光强度符合公式(9)：
Figure BDA0002904980610000101
其中
Figure BDA0002904980610000102
代表非寻常光模式下的散射光强度、θref代表折射角度、ε代表介电常数、k0代表波兹曼常数、T代表温度、K11代表第一系数、K22代表扭曲形变弹性系数、neff代表有效折射率、θf代表最终偏折角、kB代表波兹曼常数、λ系为散射光波长、no代表介质折射率。向量kin、kout、q构成一三角形关系，藉此计算出光比，其中kin系为入光波矢向量，kout系为出光波矢向量。
参见图7，图7系为实际运用本发明之量测结果来进行环境振荡因子扣除的曲线图，其中纵轴代表漏光量(单位为μW)，横轴代表施加的电压(单位为伏特)。如曲线所示，校正后数据即校正前数据减去漏光的成份，其中以“□”表示的曲线代表校正前数据、以“△”表示的曲线代表校正后数据、以“○”表示的曲线代表环境因子。由图7可得知采用本发明进行校正后可消除环境造成的影响，而大幅改善漏光量。
图8系为将图1之光学环境振荡侦测系统附接至量测仪器的示意图。请参考图1及图8，图1之光学环境振荡侦测系统100可附接至一量测仪器(例如为精密量测仪器50)。举例来说，可由分析装置150进一步耦接于精密量测仪器50，使得精密量测仪器50从分析装置150接收环境振荡因子。图9系为图8之对量测仪器的量测数据进行干扰源校正的示意图。请参考图8及图9，可对精密量测仪器50的一精密量测数据R1扣除从光学环境振荡侦测系统100接收的环境振荡因子R2，而获得精密量测数据R3。藉此，可进行干扰源校正。干扰源可包含：空气间因热膨胀的微扰动、空气流动、声波干扰、操作员走动、机台元件之作动干扰等等。
请参考图10，图10系为根据本发明的一实施例光学量测方法的流程图。请注意，假若可获得实质上相同的结果，则这些步骤并不一定要遵照图10所示的执行次序来执行。图10所示之方法可应用于图8所示之光学环境振荡侦测系统100以及量测仪器50，并可简单归纳如下：
步骤1002：通过一激光光源，在暗态下提供一激光光束；
步骤1004：通过一起偏片，自激光光源接收激光光束并输出，其中起偏片的偏光轴平行于一第一轴向；
步骤1006：通过一液晶元件，自起偏片接收激光光束并输出；
步骤1008：通过一检偏片，自液晶元件接收激光光束并输出，其中检偏片的偏光轴平行于一第二轴向，第二轴向垂直于第一轴向；
步骤1010：通过一光学传感器，自检偏片接收激光光束；
步骤1012：通过光学传感器，量测未有一环境扰动的一第一散射光强度，或量测有环境扰动的一第二散射光强度；
步骤1014：通过一分析装置，根据第一散射光强度与第二散射光强度的变化计算一环境振荡因子；以及
步骤1016：对一量测仪器的一量测数据扣除环境振荡因子，而进行干扰源校正。
综上所述，本发明可在非寻常光模式下令起偏片与液晶光轴相互平行，以及可在寻常光模式下令起偏片与液晶光轴相互垂直，并且搭配各自对应的指向扰动方程式进行量测分析，并且根据量测分析结果进行环境振荡分析，并把此分析数据回传于高精密量测设备，以进行环境振荡过滤排除，提供仪器精准度与可靠度。此外，本发明系采用纯光学方式，利用液晶本身指向性扰动特性来实现环境振荡仪，故只需简单的光学对象(诸如液晶元件130、激光光源105、起偏片110、检偏片120以及光学传感器140)即可完成。由于无须设置昂贵的设备，本发明实具有成本上的优势。将本发明结合高精密量测设备，由于能够提供环境振荡因子讯号，可使高精密量测设备去除环境振荡之影响，提升量测数据的真实性与稳定性。

Claims (18)

1.一种光学环境振荡侦测系统，其特征在于，包含：
激光光源，用以在暗态下提供激光光束；
起偏片，置于所述激光光源输出所述激光光束的一侧，用以接收所述激光光束，其中所述起偏片的偏光轴平行于第一轴向；
检偏片，置于所述起偏片的远离所述激光光源的一侧，其中所述检偏片的偏光轴平行于第二轴向，所述第二轴向垂直于所述第一轴向；
液晶元件，置于所述起偏片与所述检偏片之间，用以接收从所述起偏片输出的所述激光光束，并输出至所述检偏片；以及
光学传感器，置于所述检偏片的远离所述液晶元件的一侧，以接收从所述检偏片输出的所述激光光束；
其中当未有环境扰动的情况下，所述液晶元件中液晶单元的配向具有原始预倾角，在暗态下，所述光学传感器根据所述检偏片输出的所述激光光束，感测第一散射光强度；
当有所述环境扰动的情况下，所述液晶元件中液晶单元的配向具有相对所述原始预倾角改变的改变预倾角，所述光学传感器根据所述检偏片输出的所述激光光束，感测第二散射光强度。
2.如权利要求1所述之光学环境振荡侦测系统，其特征在于，更包含分析装置，其中所述光学传感器耦接所述分析装置，所述分析装置用以接收所述第一散射光强度与所述第二散射光强度，以根据所述第一散射光强度与所述第二散射光强度的变化计算环境振荡因子。
3.如权利要求2所述之光学环境振荡侦测系统，其特征在于，其中所述分析装置耦接量测仪器，所述量测仪器接收所述环境振荡因子，以对所述量测仪器的量测数据扣除所述环境振荡因子，而进行干扰源校正。
4.如权利要求1所述之光学环境振荡侦测系统，其特征在于，其中当操作在非寻常光模式时，使所述液晶元件的光轴平行于所述第一轴向。
5.如权利要求4所述之光学环境振荡侦测系统，其中当操作在所述非寻常光模式时，所述第一轴向为X轴，所述第二轴向为Y轴，所述液晶元件在暗态下的散射光强度符合以下公式：
Figure FDA0002904980600000011
其中
Figure FDA0002904980600000012
代表所述非寻常光模式下的散射光强度、θref代表折射角度、ε代表介电常数、k0代表波兹曼常数、T代表温度、K11代表第一系数、K22代表扭曲形变弹性系数、neff代表有效折射率、θf代表最终偏折角、kB代表波兹曼常数、λ系为散射光波长、no代表介质折射率。
6.如权利要求1所述之光学环境振荡侦测系统，其特征在于，其中当操作在寻常光模式时，使所述液晶元件的光轴垂直于所述第一轴向。
7.如权利要求6所述之光学环境振荡侦测系统，其特征在于，其中当操作在所述寻常光模式时，所述第一轴向为Y轴，所述第二轴向为X轴，所述液晶元件在暗态下的散射光强度符合以下公式：
Figure FDA0002904980600000021
其中
Figure FDA0002904980600000022
代表所述寻常光模式下的散射光强度、θref代表折射角度、ε代表介电常数、k0代表波兹曼常数、T代表温度、k22代表扭曲形变弹性系数、k33代表弯折形变弹性系数、neff代表有效折射率、θf代表最终偏折角、kB代表波兹曼常数、λ系为散射光波长、no代表介质折射率。
8.如权利要求1所述之光学环境振荡侦测系统，其特征在于，其中所述液晶元件在暗态下之散射光强度随着其内之液晶单元的角度变化呈现线性递减。
9.如权利要求1所述之光学环境振荡侦测系统，其特征在于，另包含旋转加热平台以及控制器，所述液晶元件置于所述旋转加热平台上，且所述控制器耦接于所述旋转加热平台。
10.一种光学量测方法，其特征在于，包含：
通过激光光源，在暗态下提供激光光束；
通过起偏片，自所述激光光源接收所述激光光束并输出，其中所述起偏片的偏光轴平行于第一轴向；
通过液晶元件，自所述起偏片接收所述激光光束并输出；以及
通过检偏片，自所述液晶元件接收所述激光光束并输出，其中所述检偏片的偏光轴平行于第二轴向，所述第二轴向垂直于所述第一轴向；
通过光学传感器，自所述检偏片接收所述激光光束；
其中当未有环境扰动的情况下，所述液晶元件中液晶单元的配向具有原始预倾角，在所述暗态下，所述光学传感器根据所述检偏片输出的所述激光光束，感测第一散射光强度；当有所述环境扰动的情况下，所述液晶元件中液晶单元的配向具有相对所述原始预倾角改变的改变预倾角，所述光学传感器根据所述检偏片输出的所述激光光束，感测第二散射光强度。
11.如权利要求10所述之光学量测方法，其特征在于，更包含通过分析装置，接收所述第一散射光强度与所述第二散射光强度，以根据所述第一散射光强度与所述第二散射光强度的变化计算环境振荡因子。
12.如权利要求11所述之光学量测方法，其特征在于，更包含通过量测仪器接收所述环境振荡因子，以对所述量测仪器的量测数据扣除所述环境振荡因子，而进行干扰源校正。
13.如权利要求10所述之光学量测方法，其特征在于，更包含当操作在非寻常光模式时，使所述液晶元件的光轴平行于所述第一轴向。
14.如权利要求13所述之光学量测方法，其特征在于，其中所述起偏片另用以于所述非寻常光模式下接收于非激光光之光束，所述第一轴向为X轴，所述第二轴向为Y轴，所述液晶元件在暗态下的散射光强度符合以下公式：
Figure FDA0002904980600000031
其中
Figure FDA0002904980600000032
代表所述非寻常光模式下的散射光强度、θref代表折射角度、ε代表介电常数、k0代表波兹曼常数、T代表温度、K11代表第一系数、K22代表扭曲形变弹性系数、neff代表有效折射率、θf代表最终偏折角、kB代表波兹曼常数、λ系为散射光波长、no代表介质折射率。
15.如权利要求10所述之光学量测方法，其特征在于，更包含当操作在寻常光模式时，使所述液晶元件的光轴垂直于所述第一轴向。
16.如权利要求15所述之光学量测方法，其中当操作在所述寻常光模式时，所述第一轴向为Y轴，所述第二轴向为X轴，所述液晶元件在晴态下的散射光强度符合以下公式：
Figure FDA0002904980600000033
其中
Figure FDA0002904980600000034
代表所述寻常光模式下的散射光强度、θref代表折射角度、ε代表介电常数、k0代表波兹曼常数、T代表温度、k22代表扭曲形变弹性系数、k33代表弯折形变弹性系数、neff代表有效折射率、θf代表最终偏折角、kB代表波兹曼常数、λ系为散射光波长、no代表介质折射率。
17.如权利要求10所述之光学量测方法，其特征在于，其中所述液晶元件在暗态下之散射光强度随着其内之液晶单元的角度变化呈现线性递减。
18.如权利要求10所述之光学量测方法，其特征在于，更包含另通过旋转加热平台来旋转所述液晶元件，且通过控制器来控制所述旋转加热平台。
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