CN112986184A - 用于检查大型样本的断层摄影装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种断层摄影装置,其能够非破坏性地检查用于平板电脑的显示器、用于车辆的仪表板等大型样本的表面和内部。所述断层摄影装置包括:两个以上的光干涉断层摄影部(30、40),其在样本(5)的线扫描方向上依次配置并对样本(5)进行断层摄影,并且配置为在所述线扫描方向上使各个光干涉断层摄影部(30、40)的线扫描区域部分地重叠;驱动部(32、42),其调节各个所述光干涉断层摄影部(30、40)的高度,以使各个光干涉断层摄影部(30、40)从样本(5)的检查面隔开规定距离;以及样本安装部(50),其安装样本(5),并且用于向不同于线扫描方向的方向移送所安装的样本(5)。
Description
技术领域
本发明涉及一种断层摄影装置,更详细而言,涉及一种非破坏性地检查用于平板电脑的的显示器、用于车辆的仪表板等大型样本的表面和内部的断层摄影装置。
背景技术
智能手机、平板电脑、用于车辆的仪表板等现代电子设备通过将合成树脂膜、玻璃基板、金属成分、颜料等各种物质层叠为多层来制造。在这种多层层叠产品的各制造步骤中,为了检查外部异物的流入、破损等产品的不良与否,通常使用一种提取产品样本,并破坏样本来用肉眼检查产品的破坏性检查方法。然而,这种方法不但存在要毁损价昂的半成品或成品的问题,还存在无法有效地检查薄膜化及大型化的电子设备的内部缺陷的问题。
韩国专利公开第10-2015-0056713号中公开了一种为了非破坏性地检查检查对象物而利用光干涉断层摄影(Optical coherence tomography;OCT)的技术。在光干涉断层摄影(OCT)中,为了使近红外线光透射至检查对象物,对由检查对象物的表面及内部的各断层反射的反射光(散射光)进行检测,并对检查对象物的表面及内部进行断层摄影。图1是在通常的断层摄影装置中使用的光干涉断层摄影部20的构造框图。如图1所示,通常的光干涉断层摄影部20包括光源22、分束器23(Beam splitter)、参考镜24(Reference mirror)、扫描部25以及光检测器26(Photo Detector)。所述光源22产生入射至检查对象物5的内部的测量光L。所述分束器23将测量光L分割为参考光R和测量光L,并将参考光R照射至参考镜24,将测量光L照射至检查对象物5。所述参考镜24反射参考光R以产生参考R1,并且远离或靠近分束器20时改变参考反射光R1的光路长度(Optical path length:OPL)。所述扫描部25将由分束器23分割的测量光L通过物镜10引导至检查对象物5,并且依次改变测量光L的反射角度来扫描(scan)检查对象物5的表面。作为所述扫描部25,可以使用通过由通常的检流计(galvanometer)调节反射角度来扫描测量光L的反射镜。当所述测量光L照射至检查对象物5的内部时,测量光L在检查对象物5的内部的各断层散射和反射,从而生成微细的信号反射光S。
所生成的信号反射光S通过物镜10和扫描部25重新被引导至分束器23,并由分束器23对信号反射光S和参考反射光R1进行叠加(superimpose)。当所述信号反射光S与参考反射光R1的光路长度相同时,所叠加的信号反射光S与参考反射光R1发生干涉而生成干涉光I(interference light),因此,通过利用光检测器26检测干涉光I,可以获得检查对象物5的内部断层影像信号。在图1中,附图标记28a是对测量光L进行聚束的通常的聚束透镜28a。在图1所示的通常的断层摄影装置中,将在规定位置获得对应于检查对象物5的深度(xyz正交坐标系的z方向)的断层影像的过程称为一维扫描(A-scan,点扫描),将利用扫描部25在规定方向(例如,x方向)上移动测量光L而执行一维扫描(A-scan)来获得一个切面影像称为二维扫描(B-scan,线扫描),在不同于二维扫描的方向(例如,y方向)上移动测量光L而执行二维扫描(B-scan)来获得检查对象物5的内部立体影像称为三维扫描(C-scan)。
在这种通常的断层摄影装置中,扫描部25的x方向及y方向的线扫描长度根据驱动扫描部25的检流计的旋转角度和物镜10的面积而定,通常为100mm左右。因此,当样本5的长度超过100mm时,无法一次性地进执行利用光干涉断层摄影部20的样本5的检查。即,对于如同用于车辆的仪表板具有大面积的样本,应将样本的位置移动至少两次以上来扫描样本,因而存在样本的检查需要花费较多的时间,且检查繁琐的缺点。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:韩国专利公开第10-2015-0056713号。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于,提供一种断层摄影装置,其非破坏性地检查不能够由一个光干涉断层摄影部检查整体面积的大型样本的表面和内部。
本发明的另一目的在于,提供一种断层摄影装置,其能够通过紧凑地配置并稳定地驱动两个以上的光干涉断层摄影部来有效地获得具有三维立体形状的大型样本的断层影像。
技术方案
为达成上述目的,本发明提供一种断层摄影装置,包括:两个以上的光干涉断层摄影部30、40,其在样本5的线扫描方向上依次配置并对样本5进行断层摄影,并且配置为在所述线扫描方向上使各个光干涉断层摄影部30、40的线扫描区域部分地重叠;驱动部32、42,其调节各个所述光干涉断层摄影部30、40的高度,以使各个光干涉断层摄影部30、40从样本5的检查面隔开规定距离;以及样本安装部50,其安装样本5,并且用于向不同于线扫描方向的方向移送所安装的样本5。
发明的效果
本发明的断层摄影装置能够非破坏性地检查不能够由一个光干涉断层摄影部检查整体面积的大型样本的表面和内部,并且通过紧凑地配置并稳定地驱动两个以上的光干涉断层摄影部来有效地获得具有三维立体形状的大型样本的断层影像。
附图说明
图1是在通常的断层摄影装置中使用的光干涉断层摄影部的构造框图。
图2和图3分别是示出本发明的一实施例的用于检查大型样本的断层摄影装置的构造的左侧面和右侧面立体图。
图4用于说明两个以上的光干涉断层摄影部的线扫描区域的平面图。
图5是在本发明的一实施例的断层摄影装置中使用的制动部的剖视图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明进行详细说明。
图2和图3分别是示出本发明的一实施例的用于检查大型样本的断层摄影装置的构造的左侧面和右侧面立体图。如图2和图3所示,本发明的断层摄影装置包括用于对样本5进行断层摄影的两个以上的光干涉断层摄影部30、40(OCT)、驱动部32、42(actuator)以及样本安装部50。在本发明中,所述样本5可以是不能够由一个光干涉断层摄影部30、40检查整体面积的大型检查对象物,并且是具有样本5的高度根据样本5的位置而不同的三维立体结构的检查对象物,例如,两端以规定的曲率弯曲的用于车辆的仪表板的盖玻璃(coverglass)。
所述两个以上的光干涉断层摄影部30、40以能够扫描比各个光干涉断层摄影部30或40的线扫描宽度(line scan width,通常为100mm左右)长的宽度的方式在线扫描方向(图1的x方向,样本5的宽度或短边方向)上依次配置,并且配置为在所述线扫描方向(x方向)上使各个光干涉断层摄影部30、40的线扫描区域部分地重叠。所述驱动部32、42调节各个光干涉断层摄影部30、40的高度(z方向),以使各个光干涉断层摄影部30、40从样本5的检查面隔开规定距离。由于所述样本5具有立体结构,例如,非线性曲线结构,因此,样本5的检查面的高度根据样本5的检查位置而不同。为了对样本5进行断层摄影,应使各个光干涉断层摄影部30、40与样本5的检查面之间的距离维持恒定。因此,所述驱动部32、42根据样本5的检查位置在z方向上分别驱动各个光干涉断层摄影部30、40,以使各个光干涉断层摄影部30、40与样本5的检查面之间的距离维持恒定。因此,在本发明的断层摄影装置中,即使在样本5的宽度方向上高度不同的情况下,也可以独立地调节各个光干涉断层摄影部30、40的高度来分别对样本5的检查面进行聚焦(focusing)。
所述样本安装部50是用于安装样本5,且用于向不同于线扫描方向的方向,例如样本5的长度方向(y方向)移送所安装的样本5的装置,其包括安装样本5的样本固定部52和用于向样本5的长度方向(y方向)移送所述样本固定部52的移送轨道54。安装在所述样本固定部52的样本5沿移送轨道54在长度方向(y方向)上被移送,并由光干涉断层摄影部30、40在长度方向(y方向)上扫描样本5。各个光干涉断层摄影部30、40在样本5的一个点在样本5的厚度方向(z方向)上执行一维扫描(A-scan),在线扫描方向(x方向,样本5的宽度方向)上执行二维扫描(B-scan,线扫描),并利用样本安装部50使样本5在长度方向(y方向)上移动而执行一维及二维扫描(B-scan)来获得样本5的立体影像(三维扫描,C-scan)。若在沿移送轨道54在长度方向(y方向)上移送样本5时样本5的高度不同,则相应地由各个驱动部32、42在z方向上移送光干涉断层摄影部30、40来童调节高度。例如,第一光干涉断层摄影部30和第二光干涉断层摄影部40分别各扫描样本5的组左/右一半,对由各个光干涉断层摄影部30、40获得的影像进行软件结合,可以获得样本5的整体影像。
图4是用于说明两个以上的光干涉断层摄影部30、40的线扫描区域的平面图。在图4中,第一光干涉断层摄影部30的线扫描区域用30x表示,第二光干涉断层摄影部40的线扫描区域用40x表示。如图4所示,在样本5的宽度方向(x方向)的线扫描区域,第一光干涉断层摄影部30的第一线扫描区域30x和第二光干涉断层摄影部40的第二线扫描区域40x在线扫描方向(x方向)上依次配置,并且配置为当对样本5进行线扫描时使扫描样本5的区域30x、40x部分地重叠。当扫描样本5的区域30x、40x不部分地重叠时,在第一线扫描区域30x与第二线扫描区域40x之间存在未被扫描的区域,因而存在无法检查样本5的中央部的问题;当第一线扫描区域30x与第二线扫描区域40x完全重叠或过度重叠时,存在不必要地执行重复扫描,或可测量的样本5的宽度变小的问题。通常,各个光干涉断层摄影部30或40的宽度和广度在装置结构上大于线扫描区域30x、40x的宽度,因而第一线扫描区域30x和第二线扫描区域40x无法被贴紧而连续配置,而是如图4所示在对角线方向上隔开而配置。即,第一线扫描区域30x与第二线扫描区域40x在样本5的线扫描方向(x方向)上重叠,但在样本5的移送方向(y方向)上隔开。
如图2至图4所示,在本发明的断层摄影装置中,所述样本安装部50可以使样本5相对于线扫描方向(x方向,宽度方向)的垂直方向(y方向,长度方向)以规定的角度a倾斜而移动。如此,当使样本5相对于垂直方向(y方向)以规定的角度a倾斜而移动时,光干涉断层摄影部30、40的第一线扫描区域30x和第二线扫描区域40x会在对角线方向上歪斜地扫描样本5,而不是垂直地扫描样本5,因而可以在宽度方向(x方向)上对更多的区域进行线扫描。在图4所示的示例中,若样本5在正好垂直方向(y方向)上移动,则光干涉断层摄影部30、40的宽度方向(x方向)的扫描区域为"c",但若样本5相对于垂直方向(y方向)以规定的角度a倾斜而移动,则光干涉断层摄影部30、40的宽度方向(x方向)的扫描区域为"d",因而光干涉断层摄影部30、40可以对更多的区域进行宽度方向(x方向)上的扫描(d>c)。在这种情况下,第一光干涉断层摄影部30的宽度方向(x方向)的线扫描区域为"30d",第二光干涉断层摄影部40的宽度方向(x方向)的线扫描区域为"40d",并且第一线扫描区域30d与第二线扫描区域40d部分地重叠。
如此,当将第一光干涉断层摄影部30和第二光干涉断层摄影部40并排地,优选地交替地配置时,可以增加样本5的宽度方向(x方向)的线扫描范围,并且可以在长度方向(y方向)或斜率a的倾斜方向上仅移送一次样本5来一次性地扫描样本5的整体面积。当使样本5相对于垂直方向(y方向)以规定的角度a倾斜而移动时,样本5的移动角度a大于0度且小于90度,例如为3至45度,具体地,为5至25度。这里,若所述移动角度a过小,则样本5的倾斜产生的宽度方向(x方向)的线扫描区域的增加效果微乎其微,若所述移动角度a过大,则存在第一光干涉断层摄影部30的扫描区域30d与第二光干涉断层摄影部40的扫描区域40d不重叠而隔开的忧虑。在图4所示的示例中,当在长度方向(y方向或从y方向倾斜规定角度a的方向)上移送样本5时,由第一光干涉断层摄影部30先对扫描区域"30d"进行扫描,并由第二光干涉断层摄影部40对扫描区域"40d"进行扫描。
在本发明的断层摄影装置中,由于第一光干涉断层摄影部30和第二光干涉断层摄影部40并排而交替地配置,如图2和图3所示,在z方向上驱动光干涉断层摄影部30、40的驱动部32、42位于光干涉断层摄影部30、40的侧面。如此,位于光干涉断层摄影部30、40的侧面的驱动部32、42以悬臂的形式在z方向上驱动光干涉断层摄影部30、40,因而驱动部32、42与光干涉断层摄影部30、40之间的距离变长,施加于驱动部32、42的负荷增加,并且可能会发生光干涉断层摄影部30、40的下垂现象和驱动时的振动。为了补偿这种问题,本发明的一实施例的断层摄影装置还包括在驱动部32、42的相对侧支撑光干涉断层摄影部30、40的制动部34、44(damping module,阻尼模块)。如图2和图3所示,光干涉断层摄影部30、40的一端分别结合于固定的各个驱动部32、42,并在z方向上移动,并且各个光干涉断层摄影部30、40的另一端被各个制动部34、44弹性支撑。
图5是在本发明的一实施例的断层摄影装置中使用的制动部34、44的剖视图。如图5所示,可以在本发明的断层摄影装置中使用的制动部34、44包括:制动部外壳70,其在制动方向(具体地,重力作用的方向)上形成有滑动槽72;制动轴74,其插入于所述制动部外壳70的滑动槽72并在制动方向上滑动移动,并支撑光干涉断层摄影部30、40的另一端;以及弹性部76,其插入于所述制动部外壳70的滑动槽72并弹性支撑所述制动轴74。所述滑动槽72和制动轴74可以具有圆柱和柱塞的形态。所述弹性部76弹性支撑所述制动轴74和被所述制动轴74支撑的光干涉断层摄影部30、40。所述弹性部76的弹性力被设定为对应于光干涉断层摄影部30、40的重量,以抑制光干涉断层摄影部30、40的另一端因重力而下垂。另一方面,当所述驱动部32、42向下驱动光干涉断层摄影部30、40时,会对所述光干涉断层摄影部30、40的重量加以驱动部32、42的驱动力,从而,所述弹性部76被压缩,光干涉断层摄影部30、40下降。相反,当所述驱动部32、42向上驱动光干涉断层摄影部30、40时,由于所述驱动部32、42的驱动力和所述弹性部76的弹性力,光干涉断层摄影部30、40更容易上升。作为所述弹性部76,可以使用压缩弹簧,并且,可以使所述制动轴74的移动距离,即冲程为100mm以上,以辅助光干涉断层摄影部30、40的z轴方向上的移动。
尽管上面参照上示例性的实施例对本发明进行了说明,但本发明不限于上述实施例。下面的权利要求的范围应被解释为涵盖示例性实施例的所有变形、等价构造及功能。
Claims (8)
1.一种断层摄影装置,其特征在于,包括:
两个以上的光干涉断层摄影部(30、40),其在样本(5)的线扫描方向上依次配置并对样本(5)进行断层摄影,并且配置为在所述线扫描方向上使各个光干涉断层摄影部(30、40)的线扫描区域部分地重叠;
驱动部(32、42),其调节各个所述光干涉断层摄影部(30、40)的高度,以使各个光干涉断层摄影部(30、40)从样本(5)的检查面隔开规定距离;以及
样本安装部(50),其安装样本(5),并且用于向不同于线扫描方向的方向移送所安装的样本(5)。
2.根据权利要求1所述的断层摄影装置,其特征在于,
所述样本(5)是不能够由一个光干涉断层摄影部(30、40)检查整体面积的大型检查对象物,并且是具有样本(5)的高度根据样本(5)的位置而不同的三维立体结构的检查对象物。
3.根据权利要求1所述的断层摄影装置,其特征在于,
所述样本安装部(50)包括安装样本(5)的样本固定部(52)和用于向样本(5)的长度方向移送所述样本固定部(52)的移送轨道(54)。
4.根据权利要求1所述的断层摄影装置,其特征在于,
所述光干涉断层摄影部(30、40)包括第一光干涉断层摄影部(30)和第二光干涉断层摄影部(40),第一光干涉断层摄影部(30)的第一线扫描区域(30x)与第二光干涉断层摄影部(40)的第二线扫描区域(40x)在样本(5)的线扫描方向上重叠,但在样本(5)的移送方向上隔开。
5.根据权利要求1所述的断层摄影装置,其特征在于,
所述样本安装部(50)使样本(5)相对于线扫描方向的垂直方向倾斜规定的角度(a)而移动。
6.根据权利要求5所述的断层摄影装置,其特征在于,
所述样本(5)的移动角度(a)为3至45度。
7.根据权利要求1所述的断层摄影装置,其特征在于,
驱动所述光干涉断层摄影部(30、40)的驱动部(32、42)位于光干涉断层摄影部(30、40)的侧面,并且所述断层摄影装置还包括制动部(34、44),该制动部(34、44)在所述驱动部(32、42)的相对侧弹性支撑光干涉断层摄影部(30、40)。
8.根据权利要求7所述的断层摄影装置,其特征在于,
所述制动部(34、44)包括:
制动部外壳(70),其在制动方向上形成有滑动槽(72);
制动轴(74),其插入于所述制动部外壳(70)的滑动槽(72)并在制动方向上滑动移动,并支撑光干涉断层摄影部(30、40);以及
弹性部(76),其插入于所述制动部外壳(70)的滑动槽(72)并弹性支撑所述制动轴(74)。
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