CN113218966A - 用于光学滤光片的自动缺陷检测与映射 - Google Patents

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Abstract

公开了用于表征光学滤光片的点瑕疵(包括小孔和点缺陷)的装置和方法。执行通带测试包括：以其光谱范围至少与光学滤光片的通带重叠的通带照明来照射光学滤光片；当利用通带照明照射光学滤光片时，使用二维光电探测器阵列获取光学滤光片的通带图；以及将光学滤光片的点缺陷识别为通带图的低强度位置。执行阻带测试包括：以其光谱范围完全位于光学滤光片的通带之外的阻带照明来照射光学滤光片；当利用阻带照明照射光学滤光片时，使用二维光电探测器阵列获取光学滤光片的阻带图；以及将光学滤光片的小孔识别为阻带图的高强度位置。

Description

用于光学滤光片的自动缺陷检测与映射
本申请是申请号为201680032192.1、申请日为2016年6月3日、发明名称为“用于光学滤光片的自动缺陷检测与映射”的专利申请的分案申请。
本申请要求于2015年6月3日提交的、名称为“AUTOMATED DEFECT DETECTION ANDMAPPING FOR OPTICAL FILTERS(用于光学滤光片的自动缺陷检测与映射)”的美国临时申请No.62/170,310的优先权。2015年6月3日提交的美国临时申请No.62/170,310通过引用方式整体并入本文。
技术领域
以下内容涉及光学滤光片领域、光学表征领域以及相关领域，并且涉及使用上述内容的应用。
背景技术
光学滤光片广泛地用于光学应用，诸如天文相机、静态相机和摄像机以及其他成像装置、电视机、计算机监视器、蜂窝电话屏幕以及其他显示装置、诸如运动传感器、手势传感器等的光学传感器等等。根据应用，这些滤光片的尺寸可以达到1平方米或更大的面积。在设计基准光谱内，光学滤光片通常具有滤光片透射光的通带和滤光片不透射光的阻带(或阻止带)。在带通滤光片中，通带通常相对较窄并且设计基准光谱的大部分处于通带之外并被阻止。具有2个或多个分离通带的通带滤光片也是已知的。在低通滤光片或高通滤光片中，通带包括设计基准光谱的低于(或高于)截止波长或截止频率的所有波长。滤光片可以通过诸如通带和阻带中的透射、通带半峰全宽(FWUM)、通带和阻带之间的边缘处的过渡的斜率等参数来进一步地在光学上表征。
光学滤光片可以采用多种设计。普通类型的光学滤光片是干涉滤光片，在该干涉滤光片中，以精确设计的厚度和折射率来布置多个光学层的层叠，使得层叠内的反射光线和透射光线在通带内相长地(constructively)组合而在阻带内相消地(destructively)组合。干涉滤光片能够提供陡峭的通带边缘、高通带透射(接近99％或更高)以及在阻带内非常低的透射(接近0％透射)。通常通过在真空室或其他受控气氛中执行的诸如溅射沉积，热真空蒸发等技术在一个光学透明的衬底(例如玻璃)上形成多个层的层叠。
通常对制造的滤光片进行视觉检查以发现缺陷，并且通常在设计基准波长范围内通过光谱测量来测量其滤光片特性，以确保达到滤光片的规格(例如通带中心波长和FWHM、截止斜率等)。通常对每个制造的滤光片执行滤光片的表征，因为对于具有苛刻规格的滤光片，滤光片特性可以响应于层厚度或折射率的微小的误差而显着地变化(足以超出规格)。由于滤光片区域上可能发生厚度的不一致，所以在若干不同的区域内滤光片光谱的表征可能会重复。将通过检查并达到滤光片规格的滤光片交付给消费者，或替换地，在交付前将滤光片首先安装在滤光片框架或光学子系统中。
本文公开了一些改进。
发明内容
在本文公开的一些说明性实施例中，公开了一种用于表征包括小孔和点缺陷的被测光学滤光片的点瑕疵的测试装置。测试装置包括：通带照明源，其被配置为以其光谱范围至少与被测光学滤光片的通带重叠的通带照明照射被测光学滤光片；阻带照明源，其被配置为以其光谱范围完全位于被测光学滤光片的通带之外的阻带照明照射被测光学滤光片；以及二维光电探测器阵列，其被布置为检测经过被测光学滤光片之后的通带照明并且检测经过被测光学滤光片之后的阻带照明。
在本文公开的一些说明性实施例中，公开了一种用于表征包括小孔和点缺陷的被测光学滤光片的点瑕疵的测试方法。测试方法包括执行通带测试和执行阻带测试。通带测试包括：以其光谱范围至少与被测光学滤光片的通带重叠的通带照明照射被测光学滤光片，以及在以通带照明照射被测光学滤光片时，使用二维光电探测器阵列获取被测光学滤光片的通带图，以及将被测光学滤光片的点缺陷识别为通带图的低强度位置。阻带测试包括：以其光谱范围完全位于被测光学滤光片的通带之外的阻带照明照射被测光学滤光片，以及在以阻带照明照射被测光学滤光片时，使用二维光电探测器阵列获得被测光学滤光片的阻带图，以及将被测光学滤光片的小孔识别为阻带图的高强度位置。
在本文公开的一些说明性实施例中，公开了一种用于表征包括小孔和点缺陷的被测光学滤光片的点瑕疵的测试装置。测试装置包括：用于以其光谱范围至少与被测光学滤光片的通带重叠的通带照明照射被测光学滤光片的装置；当以通带照明照射被测光学滤光片时，使用二维光电探测器阵列获取被测光学滤光片的通带图的装置；用于以其光谱范围完全位于被测光学滤光片的通带之外的阻带照明照射被测光学滤光片的装置；以及当以阻带照明照射被测光学滤光片时，使用二维光电探测器阵列获得被测光学滤光片的阻带图的装置。
附图说明
图1概要地示出了用于表征被测滤光片中的点瑕疵(包括点缺陷和小孔)的测试系统；
图2概要地示出了适用于使用图1的滤光片测试系统来执行的用于表征点瑕疵的测试过程；
图3至图6概要地示出了图1的测试系统的替换实施例。
具体实施方式
如本文所用，并且如本领域惯用的，诸如“光学光谱”、“光学”、“波长”、“频率”、“光”、“光束”等术语不限于可见光谱，而对于给定的滤光片，这些术语可以扩展至或者完全处于红外和/或紫外光谱区域内。
本文已经认识到，现有的光学滤光片检查过程不能满足制造一些滤光片应用的光学滤光片。例如，考虑到使用探测器阵列的成像应用(微型热辐射计、CCDS、CMOS……)，其中将在光学系统中滤光片放置为与阵列紧密接触或者将滤光片结合到阵列。在这些应用中，滤光片特性的小缺陷会导致在图像中固定位置的信息缺失。对于这类缺陷的视觉检查既困难又耗时。
对于光学滤光片，点瑕疵可以在功能上分为两类：小孔和缺陷。小孔是在此处不存在光学层叠或者有缺陷的点，因此其不能阻挡光。小孔可能是由于在层叠沉积之前衬底上存在颗粒、污染物或者表面粗糙度而形成的，或者小孔可能是在沉积之后由于刮痕或其他磨损而形成的。由于衬底是透明的，不管光的波长在通带还是在阻带内，光都会通过小孔。另一方面，缺陷是会挡住通带内的光的颗粒或污染物(并且缺陷也可以挡住阻带内的光，但是这没有什么影响)。
如本文中所使用的，术语“点瑕疵”、“小孔”或“点缺陷”旨在表示远小于滤光片总面积的瑕疵区域，并且特别地，该瑕疵区域足够小以至于如果滤光片用来过滤具有与滤光片的面积相当的光束截面面积的光束(例如使用6英寸滤光片来滤光2英寸直径或更大的光束)，该点瑕疵的影响可以忽略。
在此认识到，即使少量和低密度的点瑕疵也能降低某些应用(诸如某些成像应用)中的滤光片性能，在本文公开了提供专门评估滤光片中的点瑕疵的滤光片测试。除了传统的滤光片光谱表征之外执行这种点瑕疵的测试，并且该测试可以代替对制造的滤光片的视觉检查，或者也可以在视觉检查之外执行该测试(例如，在执行滤光片光谱表征和本文公开的点瑕疵测试之前，可以有效地执行最初的视觉检查以识别并抛弃具有视觉缺陷的任何滤光片)。
本文公开的点瑕疵检测被设计成检测小孔和点缺陷二者并且对这两种瑕疵做出区分。为此，在通带中施加照明，光应当全部通过光学滤光片。因此，任何没有光通过的地方就是通带点缺陷。为了检测这些点缺陷，使用二维阵列来同时测量穿过光学滤光片整个区域的透射光。
测试也以同样的方式在阻带中施加照明，光应当被光学滤光片全部阻挡。因此，任何透射光的地方就是小孔。为了检测这些小孔，使用同样的二维阵列(假设它具有足够宽频带的检测器以检测在通带和阻带内的光)来同时测量穿过光学滤光片整个区域的透射光(或其缺失)。
在一些实施例中公开的点瑕疵检测仅采用两个波长的照明：一个在通带内，并且一个在阻带内。这不足以执行滤光片光谱的表征，但是对小孔和点缺陷的检测来说是足够的。对点瑕疵的检测作出以下假设：小孔会透过阻带内任何位置的光，并且点缺陷会阻挡通带内任何位置的光。照此，使用通带内的一个波长(或波长频带)并且使用阻带内的一个波长(或波长频带)就足以执行测试。即使被测光学滤光片具有包括被离散阻带部分所分离的多个离散通带部分的通带，该假设仍然是合理的，原因是小孔通常会通过在设计基准光谱内的任意波长的光，同样的，点缺陷通常会阻挡设计基准光谱内任意位置的光。这使得点瑕疵的测试变得快速并且能够使用低成本的设备——例如，不需要分光仪或光谱仪。此外，可以对每个通带或每个阻带执行测试，或者根据需要可以使用多个源来同时测试所有通带或所有阻带。
参照图1，描述了用于测试光学滤光片F的点瑕疵的说明性测试装置。测试装置包括通带照明源10，其包括诸如白炽灯、荧光灯、发光二极管(LED)、激光等的发光元件12。可选地通带照明源10还可以包括更多部件，诸如一个或多个可选的光束形成光学元件14(例如，说明性的准直透镜或透镜阻)以及一个或多个可选的光谱形成元件，诸如说明性的可调滤光片16。通带照明源10被配置为输出通带照明18，其中光束区域包围被测滤光片F的区域，并且通带照明源10的光谱范围完全处于被测滤光片F的通带内(或至少与所述通带重叠)。在一个示例中，发光元件是其光由透镜14准直的LED。该示例中，LED产生实质上单色的输出，其被选择处于滤光片F的通带内，并且可以省略滤光片16或者可以使用滤光片16以用于从LED的主要单色输出中去除所有尾光(tai l)。在另一个示例中，发光元件12是产生宽频带输出的卤素灯，并且滤光片16是其通带在被测滤光片F的通带内的带通滤光片。这些仅仅是示例。
测试装置进一步包括阻带照明源20，其包括诸如白炽灯、荧光灯、发光二极管(LED)、激光等发光元件22。阻带照明源20可以可选地包括更多部件，诸如一个或多个可选的光束形成光学元件24(例如，说明性的准直透镜或透镜阻)以及一个或多个可选的光谱形成元件，诸如说明性的可调滤光片26。阻带照明源20被配置为输出通带照明28，其中光束区域包围被测滤光片F的区域，阻带照明源20的光谱范围完全处于被测滤光片F的通带之外并且处于被测滤光片F的阻带之内。在一个示例中，发光元件是其光由透镜24准直的LED。该示例中，LED产生实质上单色的输出，其被选择处于滤光片F的阻带内，并且可以省略滤光片26或者可以使用滤光片26以用于从LED的主要单色输出中去除位于滤光片F的通带内的光谱的任意部分。在另一个示例中，发光元件22是产生宽频带输出的卤素灯，滤光片26是其通带完全位于滤光片F的通带之外且优选地完全位于滤光片F的阻带之内的带通滤光片。这些也仅仅是示例。
图1的测试装置进一步包括光电探测器元件30，其包括二维光电探测器阵列32。(图1中示意性地示出探测器阵列30以二维朝向页面定向的侧视图)。光电探测器32是宽带探测器，它们至少能够检测通带照明19和阻带照明28二者。光学复用部件或子系统34被配置为耦接通带照明18与阻带照明28，以透射几何形式(其中，照明18、28通过被测滤光片F(如果被测滤光片F可以透射光)并投射在光电探测器阵列32上)来照射被测滤光片F。在图1的说明性测试装置中，光学复用部件或子系统34是分束器/光束组合器，尽管可以考虑更加复杂的复用装置。光电探测器阵列32优选地足够宽以跨越被测滤光片F的有效区域。如果滤光片F太大以至于不能被光电探测器阵列32的区域所容纳，那么可以使用机械台来定位被测滤光片F的多个区域，以允许映射整个表面。点瑕疵表征的空间分辨率由光电探测器32的尺寸来确定，即，对于给定区域，较大数量的较小光电探测器的阵列相比较小数量的较大光电探测器的阵列会提供更好的空间分辨率。因此，光电探测器阵列32的每个单独的光电探测器可以被认为是由光电探测器阵列32产生的图形的像素。通过一些说明性示例，光电探测器阵列32可以是电荷耦合器件(CCD)的阵列，然后光电探测器元件30是CCD照相机。如另一个示例，光电探测器元件30可以是具有COMS探测器阵列的CMOS成像器。这些仅仅是说明性示例。
在说明性实施例中，被测滤光片F被放置为平行并靠近光电探测器阵列32。实际上在一个实施例中，考虑将光电探测器阵列32定向并且将滤光片F直接放置在光电探测器阵列32的顶部上。如果被测滤光片F的有效区域的大小与光电探测器阵列32的区域相当，则该方法是合适的。另一方面，如果这两个区域不同，则光电探测器阵列32可以与被测滤光片F间隔开并且适用于介于放大光学元件/成像光学元件(未示出)之间，所述成像光学元件用来在光电探测器阵列之上形成滤光片的图像(可选地，所述图像的尺寸可放大或缩小)。
在一些实施例中，考虑照明18、28的准直几何形式(或者特定方向特征、角度特征、汇聚特征、发散特征或其他特征的另一照明几何形式)。例如，滤光片F可以包括准直入口/出口，和/或具有窄操作角范围的干涉滤光片等，对于该被测滤光片，照明18、28的几何形式/特性应当与在计划应用中将对滤光片施加的照明的几何形式/特性相匹配。
图1的测试装置还进一步包括电子控制器40，例如说明性的计算机，其被编程以使照明源10、20开启或关闭并从光电探测器元件30读取数据。通过酌情开启或关闭相应的发光元件12、22或者通过操作光学快门(未示出)来实现对照明源10、20的控制。电子控制器优选地包括显示部件42，诸如说明性的计算机显示器，用来显示由图1的测试设备对滤光片F执行的点瑕疵测试的结果。这些结果可以例如包括由适当的符号所表示的光学滤光片F点瑕疵的有效区域的空间图，或者包括由探测器阵列32产生的实际图像，即，由探测器阵列32测量的所有密度值的二维图。显示的结果还可以包括统计值，例如单位区域的点瑕疵的数量，或者滤光片F的全部有效区域上的点瑕疵的总数量。此外，如将要描述的，由于在小孔与点缺陷之间测试有区别，因此它们可以分别显示为单独的图和计数值。
继续参照图1并进一步参照图2，描述使用图1中的测试装置来表征光学滤光片F的点瑕疵的测试过程。在操作Opl中，将被测滤光片F安装在图1的测试装置上，例如通过在阵列是水平的实施例中将滤光片与光电探测器阵列相接触地放置，或者在其他实施例中使用合适的安装支架或夹具，来将被测滤光片F安装在图1的测试装置上。然后，执行通带测试50，随后执行阻带测试52。应当理解的是，这两个测试的顺序是可以颠倒的，例如，可以首先执行阻带测试52，随后执行通带测试50。在下面继续说明每个测试50、52。
说明性的通带测试50包括操作Op2、Op3、Op4、Op5。在操作Op2中，施加通带照明18而不施加阻带照明28。为此，控制装置40开启(未遮挡)通带照明源10并关闭(或遮挡)阻带照明源20。在通带照明18开启并且阻带照明28关闭的情况下，光学多路复用部件或子系统34仅以通带照明18照射被测滤光片F。由于该通带照明18的光谱范围在被测滤光片F的通带之内(或与所述通带重叠)，因此滤光片F的整个有效区域应当将照明18(或其在滤光片通带内的光谱部分)透射到光电探测器阵列32。然而，如果在滤光片F的某处存在点缺陷，则通带照明18将被该点缺陷阻挡。在操作Op3中，电子控制装置40读取光电探测器元件30，更具体地，读取光电探测器阵列32，以获取通带图，该通带图在不存在点缺陷的情况下应当是完全明亮的(即，被照亮)。在操作Op4中，电子控制装置40处理以获得通带图来识别任何点缺陷。该处理的简单方法是对每个光电探测器(即，通带图的每个像素)的光强输出设置阈值，以及在操作Op5中，将任何低至点缺陷阈值光强以下的探测器输出(即，像素值)标记为点缺陷。可选的，操作Op4可以采样更加复杂的处理，诸如首先基于在操作Op3得到的平均被测光电探测器光强(即，图像上的平均像素光强)来计算点缺陷的阈值光强。假设点缺陷数量少并且密度低，则该平均光强将会接近于由滤光片F的“好”区域透射的光强，并且因此可以将点缺陷阈值光强设置为低于该平均值，例如在一些实施例中被设置为平均值的50％。可选地，操作Op5可以进一步包括对被识别为点缺陷的像素进行分组或连通性分析，其中将被阈值操作Op4表示为点缺陷的连续像素组分组到一起并且标记为单个(更大)的点缺陷。
同样的，说明性的阻带测试52包括操作Op6、Op7、Op8、Op9。在操作Op6中，施加阻带照明28而不施加通带照明18。为此，控制装置40开启(或未遮挡)阻带照明源20并且关闭(或遮挡)通带照明源10。在阻带照明28开启并且通带照明18关闭的情况下，光学多路复用部件或子系统34仅以阻带照明28照射被测滤光片F。由于阻带照明18的光谱范围完全在被测滤光片F的通带之外，并且优先地完全在滤光片F的阻带之内，因此在滤光片F的全部有效区域上照明28应当完全被阻挡。然而，如果在滤光片F的某处存在小孔，那么阻带照明28将经由小孔而透射。在操作Op7中，电子控制装置40读取光电探测器元件30，更具体地，读取光电探测器阵列32，以获取阻带图，该阻带图在不存在任何小孔的情况下应当是全暗的(即，不被照亮)。在操作Op8中，电子控制装置40处理阻带图以识别任意小孔。该处理的简单方法是对每个光电探测器(即，阻带图的每个像素)的光强输出设置阈值，以及在操作Op9中，将任何高于小孔阈值光强的探测器输出(即，像素值)标记为小孔。可选的，操作Op8可以采用更加复杂的处理，诸如首先基于在操作Op3得到的平均被测光电探测器光强(即，图像上的平均像素光强)来计算小孔阈值光强。假设该小孔数量少并且密度低，则该平均光强将接近于零，并且小孔阈值光强可以被设置为高于该近零平均值的几个百分点。可选的，操作Op9可以进一步包括对被识别为小孔的像素进行分组或连通性分析，其中将被阈值操作Op8表示为小孔的连续像素组分组到一起并标记为单个(更大)的小孔。
应当理解，应当仅对探测器元件阵列32的映射滤光片F的有效区域的那些探测器元件执行操作Op4、Op5、Op8和Op9。即，如果滤光片F的有效区域(或者滤光片F的图像在阵列32处的放大或缩小的有效区域)小于阵列32的区域，那么忽略在该区域之外的这些探测器。可以以多种方式识别有效区域，诸如通过区域的预校准或者通过识别在通带图像和/或阻带图像中的有效区域边界。例如，如果滤光片在有效区域之外是不透明的，那么在通带图像中有效区域的边界将由从被照射到未被照射的突变所限定，并且这可以检测该突变以确定有效区域的边缘。
继续参照图2，通带测试50的输出是点缺陷图，而阻带测试52的输出是小孔图。该信息被输入报告/分级操作Op10，所述报告/评分操作Op10还可以选择性地从诸如滤光片光谱表征测试54(例如，使用与图1的点瑕疵测试装置不同的光谱表征设备在滤光片F一个或多个位置处执行跨设计基准光谱的光谱测量)的其他滤光片测试接收信息。如前所述，操作Op10可以以多种方式报告结果，诸如分别在显示部件42上显示点缺陷图或小孔图，和/或计算在相应操作Op3、Op7中获取的通带图和阻带图中被分别标记为点缺陷和小孔的像素的百分比等等。操作Op10可以进一步对被测滤光片F分级，例如只有在(1)滤光片光谱特性测试54的结果符合滤光片规格，并且(2)点缺陷的数量小于最大值(该最大值可以被指定为滤光片规格的一部分)，并且(3)小孔的数量小于最大值(该最大值也可以被指定为滤光片规格的一部分)的情况下，将滤光片F指定为合格等级。对被测滤光片F分级的其他因素可以包括最大点缺陷的尺寸和最大小孔的尺寸(如果相应的操作Op5、Op9包括连续标记像素的聚合，则可以得到最大点缺陷的尺寸和最大小孔的尺寸)，如果这些尺寸中的一个或两个超过某个最大允许尺寸，则滤光片F不合格。
在图1和图2的测试系统的另一个应用中，被测滤光片F是包括大量小滤光元件的单个晶片或衬底。例如，被测滤光片F可以是晶片级的滤光片，在之后的处理阶段，将该晶片级滤光片切割或分离成大量的单独(小的)滤光元件。在这种情况，所述图标识了有缺陷或没有缺陷的滤光元件，使得它们在随后的处理期间能够被分离(例如，丢失在使用图1的系统执行根据图2的晶片级测试中被识别为缺陷的那些滤光元件)。
参照图3和图4，描述了测试装置的一些说明性替换配置。图3的测试装置包括与图1相同的大部分部件，具体地，测试装置包括通带照明源10，其包括发光元件12、可选的光束形成光学元件14、以及可选的光谱形成元件16，上述元件配合产生输出通带照明18；以及阻带照明源20，其包括发光元件22、可选的光束形成光学元件24，以及可选的光谱形成元件26，上述元件配合产生输出阻带照明源28；以及具有二维光电探测器阵列32的光电探测器元件30；以及具有显示部件42的电子控制器40。然而，图3的测试装置省略了光学复用部件或子系统14以有利于对两个照明源10、20的横向偏移布置，两个照明源10、20分别产生通带照明18和阻带照明28，通带照明18和阻带照明28的光线宽度在大到足以跨域被测滤光片F的全部有效区域的共同光束区域60上重叠。取决于光谱特性，2个照明源10、20可以可选地共享一个或多个光线形成元件和/或一个或多个光谱形成元件。可以使用与之前参照图2描述的相同的方法来采用图3的测试系统。
应当理解，图1和图3仅仅是说明性的示例，并且可以采用其他光学配置来选择性地将来自通带照明源10的通带照明18或来自阻带照明源20的阻带照明28施加到被测光学滤光片F。
参照图4，在另一个不同测试装置中，单个照明源110取代两个照明源10、20。单个照明源110也包括发光元件112、可选的一个或多个光线形成光学元件114以及可选的一个或多个光谱形成元件116，上述元件配合产生照射被测滤光片F的输出照明118，之后透射(鉴于滤光片F的通带/阻带配置受到任何点瑕疵的影响，发生所述透射)被具有二维光电探测器阵列32的光电探测器元件30检测并由具有显示部件42的电子控制器40分析。具有单个照明源110的图4的测试装置的配置可以采用多种方式，下文阐述一些非限制性示例。一个方法中，发光元件112在以被测滤光片F的通带和以被测滤光片F的阻带之间可切换地发射照明118。该方法中，除了操作Op2需要切换发光元件112来发射通带照明和操作Op6需要切换发光元件112来发射阻带照明以外，图4的测试装置可以执行图2的点瑕疵测试方法。
继续参照图4并进一步参照图5和图6，在图4的测试设备的另一种配置中，发光元件112发射在包含被测光学滤光片F的通带和阻带二者(或至少与所述通带和阻带重叠)的光谱范围上的宽带照明。这个说明性配置中，一个或多个光谱形成元件116包括选择性地发射滤光片F的通带中的光或阻带中的光的可切换分光滤光片。在一个说明性示例中(图5和图6)，一个或多个可切换光谱形成元件116包括具有通带滤光部分116P和阻带滤光部分116s的旋转滤光轮116w。当滤光轮116w旋转并使通带滤光部分116p与来自宽带发光元件112的宽带照明相交时，照射被测滤光片F的输出照明是通带照明118P(图5)；反之，当滤光轮116w旋转并使阻带滤光部分116s与来自宽带发光元件112的宽带照明相交时，照射被测滤光片F的输出照明是阻带照明118s(图6)。除了在使用图4-图6的装置时，操作Op2通过滤光轮116w旋转至图5所示的位置来完成，并且操作Op6通过滤光轮116w旋转至图6所示的位置来完成以外，该配置还可以执行图2的方法。在一个适当的方法中，滤光轮116w连续地、以开环形式旋转，通过由光电探测器元件30输出的综合信号进行实时分析来执行操作Op2、Op6，在滤光轮116w处于图5位置的情况下，光电探测器阵列32的总输出会较高，在该状态下执行操作Op3以获取通带图，然而当滤光轮116w旋转到图6的位置时，光电探测器阵列32的总输出会较低，在该状态下执行操作Op7以获取阻带图。虽然说明性的滤光轮116w具有2个部分116P、116s，各部分跨滤光轮116w的180°，在其他实施例中，可以存在例如4个替换部分：跨90°的通带滤光部分，随后是跨90°的阻带滤光部分，随后是跨90°的通带滤光部分，随后是跨90°的阻带滤光部分。
图4的测试装置的另一个可预期配置中，图4的测试装置的一个示例仅用于执行对小孔的测试50，在这种情况下，单个照明源110适应性地相当于图1和图3的通带照明源10；此外，图4的测试装置的一个示例仅用于执行对点缺陷的测试52，这种情况下，单个照明源110适应性地相当于图1和图3的阻带照明源20。该实施例中，首先将被测滤光片F适应性地插入通带测试装置以执行通带测试，并且然后将被测滤光片F插入阻带测试装置以执行阻带测试(或者，该测试顺序可以是相反的)。
返回参照图2并参照本文公开的内容，将理解，在执行图2的方法时，测试装置应当被设置为不能同时施加通带照明和阻带照明。如参照图2所示，在通带测试50中仅以通带照明(通过操作Op2)照射被测光学滤光片F；并且类似地，在阻带测试52中仅以阻带照明(通过操作Op6)照射被测光学滤光片F。此外，通带照明应当具有至少与被测光学滤光片的通带重叠的光谱范围；并且类似地，阻带照明应当具有完全处于被测光学滤光片的通带之外的光谱范围(并且优先的，处于被测光学滤光片的设计基准光谱之内)。在一些实施例中，通带照明和/或阻带照明可以是单色的。二维光电探测器阵列32被布置为检测通过了被测滤光片之后的通带照明，以及检测通过了被测滤光片之后的阻带照明。
有利的是，本文公开用于表征被测光学滤光片的点瑕疵(包括小孔和点缺陷)的测试装置的说明性实施例不获取被测光学滤光片的任何光谱数据，因此点瑕疵测试是高效的。可选地，如图2的滤光片光谱表征操作54所示，另一种用来执行滤光片光谱表征操作54的测试装置获取被测光学滤光片的光谱数据，这种测试装置通常获取在被测滤光片的区域上的一个离散点或最多几个离散点处的光谱数据，因此在检测或表征被测滤光片的点瑕疵方面效率不高。因此可以理解的是，用于表征点瑕疵的所公开的测试装置(例如，执行图2或其变形例的方法的图1、图3或图4的装置)与传统的光学滤光片光谱表征测试装置(例如，包括分光仪或光谱仪的传统测试装置)协同工作，以更完整地表征被测光学滤光片，以分别确保被测滤光片满足以下两项要求：满足滤光片规格(例如，通带中心波长和FWHM、截止斜率等)，并确保光学滤光片没有因大量、高密度和/或大尺寸的点瑕疵(透射阻带光的小孔和/或阻挡通带光的点缺陷)而造成的缺陷。
应当理解，各种上述公开的特征和其他特征、功能或其替代方案可以期望地组合到许多其它不同的系统或应用中。应当进一步理解，本领域技术人员随后可以作出各种目前未预见的或未预期的替代、修改、变化或改进，这些替代、修改、变化或改进也认为被以下权利要求所涵盖。

Claims (22)

1.一种用于对被测光学滤光片分级的方法，所述方法包括：
将所述被测光学滤光片的点缺陷识别为通带图的低强度位置；
将所述被测光学滤光片的小孔识别为阻带图的高强度位置；
在所述被测光学滤光片的一个或多个位置处执行跨设计基准光谱的滤光片光谱表征测试；以及
基于所述滤光片光谱表征测试的结果以及所述通带图或所述阻带图中的至少一者对所述被测光学滤光片分级。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，如果发生以下至少一种情况：(1)所述滤光片光谱表征测试的结果符合或超过光学滤光片规格，(2)点缺陷的数量小于被指定为所述光学滤光片规格的一部分的最大值，或者(3)小孔的数量小于被指定为所述光学滤光片规格的一部分的最大值，则将所述被测光学滤光片的等级定为合格。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，如果最大点缺陷的尺寸超过最大允许尺寸，则将所述被测光学滤光片的等级定为不合格。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，如果最大小孔的尺寸超过最大允许尺寸，则将所述被测光学滤光片的等级定为不合格。
5.根据权利要求3所述的方法，还包括：通过对所述通带图中的强度低于点缺陷阈值强度的连续像素进行分组并标记为单个点缺陷，获得所述最大点缺陷的尺寸。
6.根据权利要求4所述的方法，还包括：通过对所述阻带图中强度高于小孔阈值强度的连续像素进行分组并标记为单个小孔，获得所述最大小孔的尺寸。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，识别所述点缺陷和小孔包括：
执行通带测试，所述通带测试包括：在利用通带照明照射所述被测光学滤光片而不利用阻带照明照射所述被测光学滤光片时，使用二维光电探测器阵列获取所述被测光学滤光片的所述通带图，所述通带照明的光谱范围至少与所述被测光学滤光片的通带重叠；并且
执行阻带测试，所述阻带测试包括：在利用阻带照明照射所述被测光学滤光片而不利用通带照明照射所述被测光学滤光片时，使用所述二维光电探测器阵列获取所述被测光学滤光片的所述阻带图，所述阻带照明的光谱范围完全位于所述被测光学滤光片的通带之外。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，不同时利用通带照明和阻带照明二者来照射所述被测光学滤光片。
9.根据权利要求7所述的方法，还包括从所述通带照明和所述阻带照明的重叠的光线宽度中产生共同光束区域。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，执行所述通带测试和所述阻带测试以识别所述点缺陷和小孔，而不获取所述被测光学滤光片的光谱数据。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括报告所述被测光学滤光片的等级。
12.一种用于对被测光学滤光片分级的系统，所述系统包括：
光谱表征设备，其被配置为在所述被测光学滤光片的一个或多个位置处执行跨设计基准光谱的滤光片光谱表征测试，所述滤光片光谱表征测试包括光谱测量；以及
电子控制装置，其被配置为：
将所述被测光学滤光片的点缺陷识别为通带图的低强度位置；
将所述被测光学滤光片的小孔识别为阻带图的高强度位置；以及
基于所述滤光片光谱表征测试的结果以及所述通带图或所述阻带图中的至少一者对所述被测光学滤光片分级。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，如果：(1)所述滤光片光谱表征测试符合或超过光学滤光片规格，(2)点缺陷的数量小于被指定为所述光学滤光片规格的一部分的最大值，或者(3)小孔的数量小于被指定为所述光学滤光片规格的一部分的最大值，则将所述电子控制装置的等级定为合格。
14.根据权利要求12或13所述的系统，其中，如果最大点缺陷的尺寸超过最大允许尺寸，则将所述电子控制装置的等级定为不合格。
15.根据权利要求12或13所述的系统，其中，如果最大小孔的尺寸超过最大允许尺寸，则将所述电子控制装置的等级定为不合格。
16.根据权利要求14所述的系统，其中，通过对所述通带图中的强度低于点缺陷阈值强度的连续像素进行分组并标记为单个点缺陷，所述电子控制装置获得最大点缺陷的尺寸。
17.根据权利要求15所述的系统，其中，通过对所述阻带图中强度高于小孔阈值强度的连续像素进行分组并标记为单个小孔，所述电子控制装置获得最大小孔的尺寸。
18.根据权利要求12所述的系统，其中，所述电子控制装置还被配置为：
执行通带测试，所述通带测试包括：在利用通带照明照射所述被测光学滤光片而不利用阻带照明照射所述被测光学滤光片时，使用二维光电探测器阵列获取所述被测光学滤光片的所述通带图，所述通带照明的光谱范围至少与所述被测光学滤光片的通带重叠；并且
执行阻带测试，所述阻带测试包括：在利用阻带照明照射所述被测光学滤光片而不利用通带照明照射所述被测光学滤光片时，使用所述二维光电探测器阵列获取所述被测光学滤光片的所述阻带图，所述阻带照明的光谱范围完全位于所述被测光学滤光片的通带之外。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述电子控制装置被配置为控制一个或多个照明源，使得不同时利用所述通带照明和所述阻带照明二者来照射所述被测光学滤光片。
20.根据权利要求18所述的系统，其中，所述电子控制装置执行所述通带测试和所述阻带测试以识别点缺陷和小孔，而不获取所述被测光学滤光片的光谱数据。
21.根据权利要求18所述的系统，其中，所述电子控制装置将所述被测光学滤光片的等级传达至显示部件。
22.一种用于对被测光学滤光片分级的系统，所述系统包括：
将所述被测光学滤光片的点缺陷识别为通带图的低强度位置的装置；
将所述被测光学滤光片的小孔识别为阻带图的高强度位置的装置；
在所述被测光学滤光片的一个或多个位置处执行跨设计基准光谱的滤光片光谱表征测试的装置；以及
基于所述滤光片光谱表征测试的结果以及所述通带图或所述阻带图中的至少一者对所述被测光学滤光片分级的装置。
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