本申请要求于 2011年 12月 20 日 提交中 国专利局、 申请号为 201110430121.6、 发明名称为"一种检测基质内缺陷的方法及装� �"的中国专利 申请的优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。 技术领域 本发明涉及缺陷检测技术， 尤其涉及一种检测基质内缺陷的方法及装置。 背景技术 在现有透明基质， 尤其是玻璃生产过程中，种种原因会导致缺陷 产生和存 在， 主要缺陷包括划痕、 气泡和污点等等， 如何自动识别玻璃的缺陷是玻璃生 产企业进行生产过程质量控制和产品质量检验 急待解决的问题。 目前， 国内许多玻璃生产企业还依靠工人通过眼睛来 识别玻璃中的缺陷， 效率很低，但是人工检测玻璃内缺陷的方法容 易产生误差。为了解决上述问题， 采用自动光学检测（AOI )技术对玻璃内缺陷进行检测，具体利用检测� �线（包 括激光束或 LED光束等 )对玻璃表面进行扫描， 用检测器检测透射光或反射光 的光强变化来检测玻璃缺陷。现有利用检测光 线扫描玻璃获取玻璃内缺陷的位 置的方法为： 利用检测光线经柱面镜扩展成面光束，从被检 玻璃厚度侧面入射 玻璃， 玻璃中或玻璃表面的缺陷诸如气泡、 划痕等成为散射体， 摄像头在计算 机控制下对放置在载物平台上的被检玻璃进行 正面拍摄，得到清晰的缺陷图像 由计算机图像处理及识别软件进行判别，给出 缺陷标记和提示； 若在所述光源 发生器和柱面镜之间增加由转镜及 f-θ透镜构成的光学扫描机构， 检测光线先 变换成沿柱面镜轴线方向的扫描光束，再经柱 面镜展开成面光束射入玻璃， 则 可进行缺陷深度位置的检测。 但是，现有自动光学检测技术分辨率低， 区分缺陷类型的正确率不高或者 根本无法有效区分缺陷的类型。 发明内容 本发明解决的问题是提供一种检测基质内缺陷 的方法及装置，提高区分缺 陷类型的正确率。 为解决上述问题， 本发明提供一种检测基质内缺陷的方法， 所述基质具有 相对的第一表面和第二表面，所述第一表面上 分布多个入射点，所述方法包括： 提供检测光束和参考光束； 将所述检测光束自所述基质第一表面的入射点 沿光学检测路径入射至第 二表面上与入射点——对应的反射点，分别以 检测光束经过的光学检测路径上 各点处产生的背向散射光的集合作为该点对应 的样本光束； 分别采集各样本光束和所述参考光束相互干涉 形成的干涉信号，以获取光 学检测路径上各点的背向散射光的光强信息， 与该光学检测路径上各点之间的 光学长度信息； 根据所述光学检测路径上各点的背向散射光的 光强信息，判断所述光学检 测路径上是否存在缺陷。 可选的，如果所述光学检测路径上存在缺陷， 根据已知的所属光学检测路 径的物理长度、所述光学检测路径上各点的背 向散射光的光强信息、所述光学 检测路径的光学长度以及所述光学基质相对于 所述检测光束的折射率，判断所 述缺陷的类型。 可选的，根据所述光学检测路径上的各点的背 向散射光的光强信息确定光 学检测路径上的物理界面的数量。

所述距离内分布的物质相对于所述检测光束 的折射率的积分。 可选的， 所述基质是玻璃、 塑料， 或玻璃陶瓷或以上材料的复合材料。 可选的，所述检测光束和参考光束是光源发射 的单光束通过分光部件分光 形成。 可选的， 所述光源具有相干性， 光源的分辨率为 5微米〜 200微米， 光源 功率谱半高宽为 10纳米〜 100纳米。 可选的， 所述光源的分辨率为 100微米〜 200微米， 光源功率谱半高宽大 于 10纳米。 可选的，所述分别采集各样本光束和所述参考 光束相互干涉形成的干涉信 号， 以获取光学检测路径上各点的背向散射光的光 强信息， 与该光学检测路径 的光学长度的信息的步骤包括：各样本光束分 别和所述参考光束在耦合部件中 发生合束且相互干涉。

可选的， 分别采集各样本光束和所述参考光束相互干涉 形成的干涉信号， 以获取光学检测路径上各点的背向散射光的光 强信息与该光学检测路径的光 学长度信息的步骤是采用光电探测部件进行的 。

可选的，根据所述基质第一表面和第二表面之 间至少两个光学检测路径定 义相应的连接两个表面的检测面。

可选的，根据检测面上各光学检测路径上各点 的背向散射光的光强信息获 取该检测面的检测图像。

可选的， 所述检测光束由点光源或线光源产生。

可选的， 当检测光束为点光源发出的光束时，检测光束 沿待分析的检测面 与第一表面之间的界线进行扫描，通过各入射 点逐个入射至第二表面上对应的 反射点。

可选的， 当检测光束为线光源发出的光束时，检测光束 同时从待分析的检 测面与第一表面之间的界线上各入射点入射至 第二表面。

可选的，沿与检测面和第一表面之间的界线垂 直的方向扫描获得各检测面 的检测图像。 本发明还提供一种检测基质内缺陷的方法，所 述基质具有相对的第一表面 和第二表面，其中所述第一表面与所述第二表 面分别为所述基质与外界环境的 分界面， 所述方法包括： 提供检测光束与参考光束； 所述检测光束入射于所述第一表面的检测区域 内的至少一入射点，所述检 测光束沿对应的光学检测路径传播至位于所述 第二表面的对应于所述入射点 的反射点; 获取分布在所述光学检测路径上各点的背向散 射光的光强信息； 以及 根据所述光学检测路径上分布的各点的背向散 射光的光强信息确定检测 区域范围内的基质的内部及 /或表面是否存在缺陷。 可选的，根据所述光学检测路径上分布的各点 的背向散射光的光强信息确 定的所述光学检测路径上分布的各点之间的光 学长度信息。

可选的， 当所述检测区域范围内的基质的内部及 /或表面存在缺陷时， 采 用所述光学检测路径上分布的各点之间的光学 长度信息来确定缺陷的类型。

可选的，当缺陷的沿光学检测路径上的光学长 度和缺陷两侧基质沿光学检 测路径上的光学长度之和小于所述光学检测路 径的物理长度与基质相对于检 测光束的折射率之积时， 判断所述缺陷为气泡。

可选的，检测基质内缺陷的方法还包括： 采用光学检测路径上分布的各点 的背向散射光的光学强度信息来确定气泡的开 闭类型。

可选的， 采用下述步骤来确定气泡的开闭类型： 根据光学检测路径上分布 的各点的背向散射光的光强信息判断所述光学 检测路径所经过的物理界面的 数量， 并根据所述物理界面的数量判断气泡的开闭类 型。

可选的， 当所述物理界面的数量为 4时， 判断所述气泡为封闭气泡； 当所 述物理界面的数量小于 4时， 判断所述气泡为开口气泡。

可选的，当缺陷沿所述光学检测路径的光学长 度和缺陷两侧基质的沿所述 光学检测路径的光学长度之和大于所述光学检 测路径的物理长度与基质相 对于所述检测光束的折射率之积时， 判断所述缺陷为固体缺陷。

可选的， 当所述检测区域范围内的基质的内部及 /或表面存在缺陷时， 根 据所述光学路径的物理长度、所述基质相对于 所述检测光束的折射率以及所述 光学检测路径上分布的所述缺陷的光学长度来 确定缺陷的折射率。 可选的， 采用下述步骤计算缺陷的折射率： 根据分布在缺陷一侧或两侧的基质沿所述光学 检测路径的光学长度除以 基质相对于所述检测光束的折射率，获取分布 在缺陷一侧或两侧的沿所述光学 检测路径的基质的物理厚度； 以光学检测路径的物理长度减去分布在缺陷一 侧或两侧的沿所述光学检 测路径的基质的物理厚度， 获取所述缺陷的物理厚度； 以及 将缺陷的光学长度除以缺陷的物理厚度， 获得缺陷的折射率。 可选的， 根据所述缺陷的折射率判断缺陷类型。

可选的，所述光学检测路径上分布的各点之间 的光学长度为所述检测光束 沿所述光学检测路径在各点之间传播的距离与 所述距离内分布的物质相对于 所述检测光束的折射率的积分。

可选的， 基质是玻璃、 塑料、 或玻璃陶瓷或以上材料的复合材料。

可选的， 所述第一表面与所述第二表面两侧的外界环境 为相同的介质。 可选的， 所述外界环境为空气或水或非腐蚀性气体或非 腐蚀性液体。 可选的， 所述第一表面与所述第二表面两侧的外界环境 为非相同的介质。 可选的， 所述第一表面一侧的外界环境为空气； 第二表面与承载台接触， 第二表面一侧的外界环境是材料为金属或塑料 的承载台。 本发明还提供一种检测基质内缺陷的装置， 包括： 光源， 提供单光束； 分光单元， 将单光束分为检测光束和参考光束； 样本光束获取单元 ,获取所述检测光束自基质第一表面的入射点� �第二表 面上与入射点——对应的反射点经过的光学检 测路径上各点处产生的样本光 束； 信号采集单元，分别采集各样本光束和所述参 考光束相互干涉形成的干涉 信号， 以获取光学检测路径上各点的背向散射光的光 强信息， 与该光学检测路 径上各点之间的光学长度信息； 缺陷判断单元， 根据所述光学检测路径上各点的背向散射光的 光强信息， 判断所述光学检测路径上是否存在缺陷。 与现有技术相比， 本发明技术方案具有以下优点： 通过采集各样本光束和所述参考光束相互干涉 形成的干涉信号，以获取光 学检测路径上各点的背向散射光的光强信息， 根据所述光强信息， 即可判断出 所述光学检测路径上是否存在缺陷； 保证了基质内每个点的光强信息均被采 集， 确保了缺陷信息的完整性。 根据所述光学检测路径上分布的各点的背向散 射光的光强信息确定的所 述光学检测路径上分布的各点之间的光学长度 信息可有效确定缺陷的类型，提 高了区分缺陷类型的正确率。 进一步，根据所述光学检测路径上的各点的背 向散射光的光强信息确定光 学检测路径上的物理界面的数量， 能直观且精确地区分气泡是封闭还是开放。 进一步， 当所述检测区域范围内的基质的内部及 /或表面存在缺陷时， 根 据所述光学路径的物理长度、所述基质相对于 所述检测光束的折射率以及所述 光学检测路径上分布的所述缺陷的光学长度来 确定缺陷的折射率，根据缺陷的 折射率能明确缺陷的具体类型， 提高了检测缺陷的正确率。

附图说明 图 1是本发明第一实施例检测基质内缺陷的流程� �意图； 图 2是本发明第二实施例检测基质内缺陷的流程� �意图； 图 3是本发明实施例检测基质内缺陷的装置示意� �； 图 4是本发明第一实施例检测基质内缺陷的原理� �意图； 图 5是本发明第一实施例检测基质内缺陷的方法� �成检测面的示意图； 图 6是本发明第二实施例检测基质内缺陷的原理� �意图； 图 7是本发明第二实施例检测基质内缺陷的方法� �成检测面的示意图； 图 8是本发明实施例采用点光源检测基质内缺陷� �示意图； 图 9是本发明实施例采用线光源检测基质内缺陷� �示意图； 图 10是采用本发明检测方法获得的具有缺陷的玻� ��图像示意图； 图 11是玻璃内开放式气泡界面分布示意图；

图； 图 13是玻璃内封闭式气泡界面分布示意图；

图； 图 15是本发明检测装置延伸的时域 OCT检测装置示意图； 图 16是采用时域 OCT对玻璃进行检测工艺的示意图； 图 17是本发明检测装置延伸的谱域 OCT检测装置示意图； 图 18是采用谱域 OCT对玻璃进行检测工艺的示意图； 图 19是本发明检测装置延伸的频域 OCT检测装置示意图； 图 20是采用频域 OCT对玻璃进行检测工艺的原理示意图。 具体实施方式 现有通常采用人眼观测以确定缺陷位于基质（ 尤其是玻璃）内部还是表面， 如果是位于表面可以再通过手的触摸来确定缺 陷的类型；但是这种人工检测的 正确率低， 且不能分辨基质内的缺陷的类型及位置。 为了解决上述问题， 后续 又发展出自动光学检测（AOI )技术， 可以是在基质下方放置光源， 在基质上 方架设两个图像摄取装置，通过三角法来获取 缺陷的位置； 但这种方法同样不 能 4艮好的确定缺陷的类型。 发明人经过研究发现一种检测基质内缺陷的方 法，所述基质具有相对的第 一表面和第二表面， 所述第一表面上分布多个入射点， 所述检测步骤如图 1 所示， 包括： 执行步骤 S1 , 提供检测光束和参考光束； 执行步骤 S2, 将所述检测光束自所述基质第一表面的入射点 沿光学检测 路径入射至第二表面上与入射点——对应的反 射点，， 分别以检测光束经过的 光学检测路径上各点处产生的背向散射光的集 合作为该点对应的样本光束； 执行步骤 S3 , 分别采集各样本光束和所述参考光束相互干涉 形成的干涉 信号， 以获取光学检测路径上各点的背向散射光的光 强信息， 与该光学检测路 径上各点之间的光学长度信息； 执行步骤 S4, 根据所述光学检测路径上各点的背向散射光的 光强信息， 判断所述光学检测路径上是否存在缺陷。 在上述实施方式中，通过采集各样本光束和所 述参考光束相互干涉形成的 干涉信号， 以获取光学检测路径上各点的背向散射光的光 强信息，根据所述光 强信息， 即可判断出所述光学检测路径上是否存在缺陷 ； 对基质内每个点的所 产生的背向散射光的光强信息均进行采集， 确保了缺陷信息的完整性。 接着， 再根据光学检测路径上各点之间的光学长度信 息可初步区分缺陷的类型（是气 泡还是结石）， 提高了区分缺陷类型的正确率。 本发明还提供了另一种检测基质内缺陷的方法 ，所述基质具有相对的第一 表面和第二表面，其中所述第一表面与所述第 二表面分别为所述基质与外界环 境的分界面， 所述检测步骤包括： 执行步骤 S11 , 提供检测光束与参考光束； 执行步骤 S12, 所述检测光束入射于所述第一表面的检测区域 内的至少一 入射点，所述检测光束沿对应的光学检测路径 传播至位于所述第二表面的对应 于所述入射点的反射点； 执行步骤 S13 , 获取分布在所述光学检测路径上各点的背向散 射光的光强 信息； 执行步骤 S14,根据所述光学检测路径上分布的各点的背� �散射光的光强 信息确定检测区域范围内的基质的内部及 /或表面是否存在缺陷。 基于上述检测基质内缺陷的方法得到检测基质 内缺陷的装置，包括：光源， 提供单光束； 分光单元， 将单光束分为检测光束和参考光束； 样本光束获取单 元 ,获取所述检测光束自基质第一表面的入射点� �第二表面上与入射点一一对 应的反射点经过的光学检测路径上各点处产生 的样本光束； 信号采集单元， 分 别采集各样本光束和所述参考光束相互干涉形 成的干涉信号，以获取光学检测 路径上各点的背向散射光的光强信息，与该光 学检测路径上各点之间的光学长 度信息； 缺陷判断单元，根据所述光学检测路径上各点 的背向散射光的光强信 息， 判断所述光学检测路径上是否存在缺陷。 本实施方式中，采用检测光束沿光学检测路径 自基质的第一表面入射至第 二表面，获取检测区域内光学检测路径上各点 的背向散射光的光强信息以确定 被检测基质内部及 /或表面是否存在缺陷。 对检测区域范围内每个点的所产生 的背向散射光的光强信息均进行采集， 确保了缺陷信息的完整性； 另外， 根据 光强信息直接判断缺陷的存在与否， 准确性高。 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为 明显易懂， 下面结合附图对 本发明的具体实施例 #文详细的说明。 图 3是本发明检测基质内缺陷的装置示意图。如� � 3所示，检测基质的装 置包括： 光源 100、 分光部件（耦合部件） 102、 参考臂 106、 样品臂 114、 光 电探测部件 110和显示处理单元 118。 上述装置对基质进行检测的原理如下： 首先， 需要提供如图 4所示的一基 质 116, 所述基质 116具有相对的第一表面 116a和第二表面 116b, 所述第一 表面 116a上分布多个入射点 117a。其中，所述第一表面 116a和第二表面 116b 为基质 116与外界环境的分界面。 然后， 再结合图 3、 4, 光源 100发射单光束； 单光束进入分光部件 102, 被分光部件 102 分为检测光束和参考光束； 检测光束和参考光束从分光部件 102中输出后，其中所述参考光束进入参考臂 106中，样本光束进入样品臂 114 中； 参考光束先经过参考臂 106内的透镜组 104进行聚焦， 聚焦后的参考光束 至反射元件 108后被原路反射；检测光束经聚焦透镜组 112后照射到被测基质 116上， 所述检测光束自所述基质 116第一表面 116a的入射点 117a入射至第 二表面 116b, 其中所述检测光束沿第一表面 116a上的各入射点沿对应光学检 测路径入射至第二表面 116b上的点定义为反射点 117b, 分别以检测光束经过 的光学检测路径上各点处产生的背向散射光作 为该点对应的样本光束；各点处 产生的样本光束和参考光束在耦合部件 102内合束且相互干涉，形成干涉光信 号； 干涉光信号被光电探测部件 110采集， 所述干涉光信号包含光学检测路径 上对应点的背向散射光的光强信息，根据所述 光学检测路径上分布的各点的背 向散射光的光强信息可以确定所述光学检测路 径上分布的各点之间的光学长 度信息， 干涉光强信号经过光电转换及信号放大处理后 ， 形成干涉电信号； 干 涉显示处理单元 118上进行接收处理后， 形成检测图像。 本实施例中， 所述基质 116可以是玻璃、 塑料、 或玻璃陶瓷或以上材料的 复合材料。 其中， 所述基质 116相对于检测光束是透明的， 因为预定波长的检 测光束可直接穿透基质 116。 本实施例中，所述基质 116的第一表面 116a和第二表面 116b大致相互平 行，即：第一表面 116a和第二表面 116b可以是平行的，也可以是第一表面 116a 和第二表面 116b的延长线具有夹角。 其中，所述基质 116的第一表面 116a与所述第二表面 116b两侧的外界环 境可以为相同的介质， 也可以是不同介质。 如果为相同介质， 第一表面 116a 与所述第二表面 116b两侧的外界环境可以为空气或水或非腐蚀� �气体或非腐 蚀性液体。 如果是非相同的介质， 所述第一表面 116a—侧的外界环境可以是 为空气或水或非腐蚀性气体或非腐蚀性液体； 第二表面 116b与承载台接触， 则第二表面一侧的外界环境是材料为金属或塑 料的承载台。 本实施例中， 所述检测光束和参考光束的光强、 光能量相同。 本实施例中， 根据光束入射角度的不同， 光学检测路径也不同。 如图 4 所示， 当检测光束垂直入射至所述基质 116的第一表面 116a, 则所述检测光 束自第一表面 116a的入射点 117a沿光学检测路径 118垂直入射至第二表面 116b上。 如图 6所示， 当检测光束倾斜的入射至所述基质 116的第一表面 116a, 则所述检测光束自第一表面 116a的入射点 117a沿光学检测路径 118按相应角 度入射至第二表面 116b上。 本实施例中，根据所述基质 116第一表面 116a和第二表面 116b之间至少 两个光学路径定义出相应的连接两个表面的检 测面。 其中， 如图 5所示， 按图 4中检测光束垂直入射至基质 116内的话， 检测光束自第一表面 116a入射点 117a沿光学检测路径入射至第二表面 116b上时， 所述光学检测路径亦垂直于 两个表面； 根据至少两个光学路径定义出相应的连接两个 表面的检测面， 则可 以定义出连接第一表面 116a和第二表面 116b的检测面 116c,所述检测面 116c 与基质 116侧面平行。 如图 7所示，按图 6中检测光束倾斜的入射至基质 116内的话，检测光束 自第一表面 116a入射点 117a沿光学检测路径入射至第二表面 116b上时， 所 述光学检测路径亦与两个表面倾斜相交；根据 至少两个光学路径定义出相应的 连接两个表面的检测面，则可以定义出连接第 一表面 116a和第二表面 116b的 检测面 116c, 所述检测面 116c与基质 116侧面具有夹角。 另外， 上述两种检测方式中定义的检测面 116c中， 每一检测方式中各检 测面 116c相互平行；所述入射点 117a均分布于各检测面 116c与第一表面 116a 之间的界线上。 对上述定义的检测面 116c上各光学检测路径上各点的背向散射光的� �强 信息经过处理即可获取该检测面 116c的检测图像。 在本实施例中， 所述基质 116的第一表面 116a上的各入射点沿对应光学 检测路径入射至第二表面 116b上的点定义为反射点 117b, 所述反射点 117b 在接收到检测光束后， 会在该点产生背向散射及反射。 本实施例中， 所述光源可以是激光源或发光二极管； 所述的激光源或发光 二极管为宽频谱光源，产生的光束为相干性光 束， 所述相干性光源的分辨率为 5微米〜 200微米， 光源功率谱半高宽为 10纳米〜 100纳米。 所述激光源或发光 二极管可以是线光源， 也可以是点光源。 另外，在检测玻璃基质过程中，所选相干性光 源的分辨率为 100微米〜 200 微米， 光源功率谱半高宽大于 10纳米。 具体采用以点光源作为光源的检测装置获取基 质图像（以定义 XZ检测面 为例）如图 8所示， 将基质移动位置， 至使从点光源出射的光能直接入射至的 第一表面的第一入射点 a处， 所述第一入射点 a靠近基质的一角； 点光源发出 的单光束被分光成检测光束和参考光束后，检 测光束自第一入射点 a沿第一光 学检测路径入射至第二表面的对应于所述第一 入射点 a的第一反射点；检测光 束从第一入射点 a沿第一光学检测路径经过基质第一表面、内� �及第二表面各 点处均会产生背向散射，各点处产生的背向散 射光的集合作为该点对应的第一 样本光束； 各第一样本光束和参考光束在耦合部件内合束 且发生干涉； 第一光 电探测器分别采集各第一样本光束和所述参考 光束相互干涉形成的第一干涉 光信号， 并将第一干涉光信号转换为对应的第一干涉电 信号。 将基质沿 X方 向移动， 至使从点光源出射的光束能直接入射至第一表 面的第二入射点 b处， 检测光束自第二入射点 b 沿第二光学检测路径入射至第二表面的对应于 所述 第二入射点 b的第二反射点；检测光束从第二入射点 b沿第二光学检测路径经 过基质第一表面、 内部及第二表面各点处均会产生背向散射，各 点处产生的背 向散射光的集合作为该点对应的第二样本光束 ；各第二样本光束和参考光束在 耦合部件内合束且发生干涉；第二光电探测器 分别采集各第二样本光束和所述 参考光束相互干涉形成的第二干涉光信号，并 将第二干涉光信号转换为对应的 第二干涉电信号。 采用上述方法， 将基质沿 X方向不断移动， 获取沿各入射 点对应的光学检测路径上各点干涉光信号； 直至，将样品移至使从点光源出射 的光束能直接入射至第一表面的第 N入射点 n处（ N和 n为自然数）， 检测光 束自第 N入射点 n沿第 N光学检测路径入射至第二表面的对应于所述� � N入 射点 n的第二反射点； 检测光束从第 N入射点 n沿第 N光学检测路径经过基 质第一表面、 内部及第二表面各点处均会产生背向散射，各 点处产生的背向散 射光的集合作为该点对应的第 N样本光束； 各第 N样本光束和参考光束在耦 合部件内合束且发生干涉； 第 N光电探测器分别采集各第 N样本光束和所述 参考光束相互干涉形成的第 N干涉光信号， 并将第 N干涉光信号转换为对应 的第 N干涉电信号。 第一光电探测器、 第二光电探测器 ......第 N光电探测器 将带有干涉光强信息的电信号输出至显示处理 单元后，显示处理单元会对该电 信号进行去噪放大，且进行第一检测面图像显 示及分析。所述由第一光学检测 路径、 第二光学检测路径 ......第 N光学检测定义出第一检测面； 然后基质再 沿 Y方向移动至第二检测面 ......第 N检测面， 并采用获取第一检测面图像的 方法分别获取第二检测面 ......第 N检测面 （即整个基质） 的检测图像。 具体采用以线光源作为光源的检测装置获取基 质图像（以定义 XZ检测面 为例）如图 9所示， 将基质 116移动位置， 使从线光源出射的光能直接入射至 第一表面上的各入射点， 所述各入射点靠近基质的一边； 线光源（可以是由光 纤阵列构成）发出的多光束分别被分光成相应 的检测光束和参考光束后，各检 测光束同时自第一入射点 a、 第二入射点 b ......第 N入射点 n沿相应的光学检 测路径从第一表面入射至第二表面， 检测光束从第一入射点 a、 第二入射点 b 第 N入射点 n沿相应的光学检测路径经过基质第一表面、 内部及第二表 面各点处均会产生背向散射，各点处产生的背 向散射光作为该点对应的样本光 束； 各样本光束和参考光束在耦合部件内合束且发 生干涉； 第一光电探测器采 集从第一入射点 a沿相应的光学检测路径经过基质第一表面、� �部及第二表面 各点处背向散射的样本光束与参考光束相互干 涉形成的第一干涉光信号，并将 第一干涉光信号转换为对应的第一干涉电信号 ；第二光电探测器采集从第二入 射点 b沿相应的光学检测路径经过基质第一表面、� �部及第二表面各点处反射 的样本光束与参考光束相互干涉形成的第二干 涉光信号，并将第二干涉光信号 转换为对应的第二干涉电信号； ......第 N光电探测器采集从第 N入射点 n沿 相应的光学检测路径经过基质第一表面、内部 及第二表面各点处反射的样本光 束与参考光束相互干涉形成的第 N干涉光信号， 并将第 N干涉光信号转换为 对应的第 N干涉电信号。 第一光电探测器、 第二光电探测器 ......第 N光电探 测器将带有干涉光强信息的电信号输出至显示 处理单元后，显示处理单元会对 该电信号进行去噪放大， 且进行第一检测面图像显示及分析。 在此， 线光源发 出的多光束分别从第一表面的第一入射点 a、 第二入射点 b ......第 N入射点 n 入射至第二表面相应的反射点所经过的对应光 学检测路径定义出第一检测面； 然后基质再沿 Y方向移动至第二检测面 ......第 N检测面， 并采用获取第一检 测面图像的方法分别获取第二检测面 ......第 N检测面 （即整个基质） 的检测 图像。 本实施例中， 光源发出单光束后通常会经过准直器（如透镜 或透镜组）进 行准直。 本实施例中， 所述分光部件 102和耦合部件 102为同一部件。 除此以外， 分光部件和耦合部件也可以是两个独立的装置 。 分光部件（耦合部件） 102可 以是光纤耦合器或分光棱镜或分光镜组等。 本实施例中，现有随着装置的不断小型化， 光束的传输路径可通过光纤实 现； 例如， 光源 100发出的单光束可通过光纤传输至耦合器 102中； 从耦合器 102 输出的检测光束和参考光束可通过光纤分别输 入至样品臂 114 和参考臂 106。 本实施例中， 所述探测器 110为 CMOS器件或 CCD器件， 用以采集样本 光束和参考光束相互干涉形成的干涉光强信号 ， 并进行光学成像。 探测器 110 对干涉光强信号进行采集后，进一步会将采集 到的光强信号转换为对应的电信

本实施例中， 显示处理单元 118可以是计算机， 可包括： 信号采集处理单 元和显示单元。 在探测器输出带有干涉光强信息的电信号后， 显示处理单元 118中的信号采集处理单元会对该电信号进行去 噪放大， 然后经过处理的电信 号输出至显示单元进行图像显示及分析。 本实施例中， 检测装置还包括样品台， 所述样品台用于承载基质 116。 通 过显示处理单元 118对样品台进行控制， 使样品台在 X— Υ方向移动。 根据样 品台的移动， 图 5、 图 7、 图 8、 图 9中的检测面 116c可以是 ΧΖ方向， 也可 以是 YZ方向的。 采用上述检测装置获取基质内各检测面的扫描 图像如图 10所示， 所述检 测面的扫描图像中包括多个光学检测路径上分 布的各点的背向散射光的光强 信息；根据所述光学检测路径上的各点的背向 散射光的光强信息可以确定检测 面内各光学检测路径上的物理界面的数量，进 行判断出基质内部或表面是否存 在缺陷。 如图 4所示， 如果基质内部存在缺陷， 则从检测面的扫描图像上可以 看出光学检测路径上的物理界面的数量大于 2。

如果根据光学检测路径上分布的各点的背向散 射光的光强信息确定所述 光学检测路径上存在缺陷， 继续参考图 4, 根据已知的所属光学检测路径的物 理长度、所述光学检测路径上各点的背向散射 光的光强信息、所述光学检测路 径的光学长度以及所述基质相对于所述检测光 束的折射率，判断所述缺陷的类 型。 具体的， 在图 4的检测面扫描图像中设置预设线， 所述预设线在玻璃的厚 度方向上通过缺陷， 所述预设线只要通过缺陷即可， 不限定位置。 将与预设线 垂直且交接于缺陷边缘的两平行线间的距离设 定为缺陷光学长度 b; 除缺陷外 在同一预设线方向上的距离敲定为玻璃光学长 度 a+c ( a或 c其中一个可以为 述距离内分布的物质相对于所述检测光束的折 射率的积分。 首先，根据光学长度信息可以先粗略地区分缺 陷是固体还是气泡。 当缺陷 的沿光学检测路径上的光学长度和缺陷两侧基 质沿光学检测路径上的光学长 度之和小于所述基质相应光学检测路径的物理 长度（ τ _χ )与基质相对于检测光 束的折射率之积时： 即 a+b+c<T _x xn _x , 判断所述缺陷为气泡。 当缺陷沿所述光学检测路径的光学长度和缺陷 两侧基质的沿所述光学检 测路径的光学长度之和大于所述光学检测路径 的物理长度与基质相对于所述 检测光束的折射率之积时：即 a+b 陷为固体缺陷（结石）。 具体以玻璃为例， 根据公式：

,通常玻璃的物理长度 T _glass 已知，光学长度为检测光束沿 播的距离与所述距离内 分布的物质相对于所述检测光束的折射率的积 分， 玻璃的折射率 n _glass 是已知 的。 因此， 通过公式计算出 n _defect , 能更精确地对缺陷进行分类。 例如： 说明该固体缺陷的成份是氧化钙； n _defect =2.16, 说明该固体缺陷 的成份是亚铬酸盐； 而如果 n _defeet =l , 说明缺陷内成份是空气， 为气泡。 本实施例中， 所述光学检测路径的物理长度（相应区域基质 的物理长度） 是可以通过游标卡尺或测厚仪等检测工具进行 测量的。 本实施例中， 所述基质相对于所述检测光束的折射率也是已 知的， 可根据 检测光束的波长、 基质的材质， 查阅折射率表， 即能得到基质的折射率。 当通过检测面上各光学检测路径上分布的各点 之间的光学长度信息或折 射率确定缺陷为气泡后，再可通过显示的图像 上的光学检测路径上分布的各点 的背向散射光的光强信息确定气泡的开闭类型 。 图 11 ^^质 （主要是玻璃） 内开放式气泡界面分布示意图，通常开放式气 泡位于玻璃的表面， 因此开放式 气泡具有两个界面， 即空气-玻璃界面 200, 玻璃-空气界面 210。 图 13是玻璃 内封闭式气泡界面分布示意图，封闭式气泡位 于玻璃内， 因此封闭式气泡具有 4个界面， 即空气-玻璃界面 300, 玻璃-空气界面 310, 空气-玻璃界面 320, 玻 璃-空气界面 330。 将光源发射出的单光束分光为第一分束光和第 二分束光，所述第二分束光 作为参考光束； 第一分束光照射到玻璃表面或内部，被各光学 检测路径上分布 的各点背向散射的光作为样本光束；所述样本 光束和所述参考光束合并后发生 干涉； 干涉光信号经过处理显示， 形成检测图像。 如图 12所示， 开放式气泡 位于玻璃表面， 因此第一分束光会自图 11所示的空气-玻璃界面 200上的各入 射点沿相应光学检测路径入射至玻璃-空气界� � 210的反射点， 分别以检测光 束经过的光学检测路径上各点处产生的背向散 射光的集合作为该点对应的样 本光束；两个界面之间各光学检测路径上分布 的点所产生的样本光束分别与参 考光束发生干涉，获得干涉光信息； 经过光电转换后成像得到在两个物理界面 成亮线显示。 但是， 在开放式气泡直径小于光束光斑的情况下， 会在开放式气 泡界面上方出现亮度小于界面亮线亮度的伪亮 线； 通常这种情况下，存在开放 式气泡的检测面图像上亮线的总数也是小于 4的。 如图 14所示，封闭式气泡位于玻璃内部， 因此第一分束光会在图 13所示 的空气-玻璃界面 300, 玻璃-空气界面 310, 空气-玻璃界面 320, 玻璃-空气界 面 330发生反射，四个界面上相应点所产生的背向 散射光作为样本光束与参考 光束发生干涉，获得四个界面的相应光学检测 路径上点的背向散射光的光强信 息； 经过光电转换及信号放大等处理后成像得到在 四个物理界面成亮线显示。 中通常会在四个界面显示四条亮线。 通常这种情况下， 亮线的总数等于 4的。 本实施例中， 基于检测面上各点的干涉光强信息形成该检测 面的检测图 像， 因此， 所述检测图像具备该检测面的光强信息。 另夕卜， 发明人发现光学相干层析成像（ Optical Coherence Tomography, 筒 称 OCT )是近年发展起来的层析成像技术， 具有分辨率高、 成像速度快、 无辐 射损伤等优点， 但是此技术尚未运用于玻璃缺陷的检测中。 本发明可采用不同的 OCT装置获取玻璃的检测图像。 图 15为时域 OCT (第一代 OCT )装置。 如图 15所示， 时域 OCT装置包 括： 光源 12、 分光耦合部件 13、 参考反射镜 14、 聚焦透镜 15、 光电探测器 16及显示处理单元 17。 采用图 15的时域 OCT装置检测玻璃获取图像的方法如下： 光源 12发射 出一相干性的单光束； 单光束经过准直器（未示出）准直后， 进入分光耦合部 件 13中， 所述分光耦合部件 13配置于光束的传递路径上， 分光耦合部件 13 将准直的单光束分光成不同传递路径的检测光 束 18及参考光束 19; 聚焦透镜 15配置于检测光束 18的传递路径上， 其接收自分光耦合部件 13射出的检测 光束 18, 并将检测光束 18聚焦于玻璃 11的第一表面， 聚集后的检测光束 18 自所述玻璃 11第一表面的入射点入射至第二表面， 分别以检测光束经过的玻 璃 11表面及内部各点处产生的反射光作为该点对� ��的样本光束； 参考反射镜 14作为参考臂的一部分， 配置于参考光束 19的传递路径上， 通过驱动参考反 射镜 14来回移动， 产生不同光程长度的参考光束； 并用以反射自分光耦合部 件 13射出的参考光束 19; 被参考反射镜 14反射后的不同光程长度的参考光 经过分光耦合部件 13 进行合束且相互干涉； 干涉光束入射到光电探测器 16 中， 并借由光电探测器 16将光信号转换成电信号； 而显示处理单元 17则是用 以分析电信号以获得玻璃 11的各检测面图像。 本实施例中对各检测面从第一表面入射点至第 二表面沿深度方向各点进 行检测的方法如图 16所示， 时域 OCT装置主要通过参考反射镜 14进行移动 (即移动参考臂）； 例如参考反射镜 14起始与分光耦合部件 13的第一距离为 ds, 而产生第一光程长度 L1参考光束， 第一光程长度 L1参考光束会与玻璃 11 检测面第一深度位置的点反射的样本光束发生 干涉 （即第一深度位置的点 反射的样本光束与第一光程长度 L1参考光束间的光程差小于光源 12的相干长 度）， 而与其他深度位置的点反射的样本光束不发生 干涉（即第一光程长度 L1 参考光束与玻璃 11的检测面与其他深度位置的点反射的样本光� ��间的光程差 大于光源 12的相干长度）； 然后， 移动参考反射镜 14, 使参考反射镜 14与分 光耦合部件 13的距离为第二距离 dr, 由此产生第二光程长度 L2参考光束， 第二光程长度 L2参考光束会与玻璃 11检测面第二深度位置的点反射的样本光 束发生干涉， 而与其他深度位置的点反射的样本光束不发生 干涉； 由此类推， 不断移动参考反射镜 14, 改变其与分光耦合部件 13的距离， 使产生不同光程 长度的参考光束， 与玻璃 11检测面上分布在各光学检测路径上的各点背� ��散 射的样本光束分别产生干涉， 以获取不同点的背向散射光的干涉光信号； 对这 些干涉光信号进行处理，组合形成各检测面的 完整图像，实现层析成像的目的。 本实施例中， 参考反射镜 14还可用包括第一楔镜与第二楔镜的扫描装置 代替， 所述第一楔镜与第二楔镜结构相同且它们的斜 边平行放置。 第一楔镜固 定不动， 第二楔镜放置在精密电控平移台的可移动端， 通过显示处理单元 17 控制电控平移台，使第二楔镜沿斜边移动， 以实现通过移动楔镜来改变参考光 束光程的目的。 通过显示处理单元 17控制扫描装置中的电控平移台，改变参考光� ��光程， 使参考光束分别与从玻璃 11 中不同深度和结构反射回来的样本光束发生干 涉， 同时分别记录相应的电控平移台移动的位移量 ， 这些位移量反应了玻璃 11内不同结构的空间位置， 由此可获得玻璃 11深度方向的一维测量数据， 完 成对玻璃 11的纵向扫描。 本发明实施例还可采用频域 OCT装置获取玻璃的检测图像。 图 17为谱域 OCT (第二代 OCT )装置。 如图 17所示， 谱域 OCT装置包 括： 光源 21、 分光耦合部件 22、 样品臂 23、 参考臂 24、 光谱仪 25、 光电探 测器 26和显示处理单元 27。 采用图 17的谱域 OCT装置检测玻璃获取图像的方法如下： 光源 21为宽 频谱光源，发射低相干光束；低相干光束通过 光源臂 28进入分光耦合部件 22; 分光耦合部件 22将低相干光束分为检测光束和参考光束； 检测光束通过样品 臂 23照射至玻璃上， 将所述检测光束自所述玻璃第一表面的入射点 入射至第 二表面，分别以检测光束经过的玻璃表面及内 部各点处产生的反射光作为该点 对应的样本光束； 参考光束进入参考臂 24, 所述参考臂 30包括可调光学延迟 线、反射镜； 从参考臂 23内反射镜反射的参考光束与样品臂 23出射的合束后 的样本光束在分光耦合器 22中组合且相互干涉； 干涉光束被分光耦合部件 22 通过检测器臂 29发送至光谱仪 25中， 利用光谱仪分光特性， 获取不同波长的 干涉光谱， 所述干涉光谱包括检测面各深度位置的点的光 强信息； 干涉光谱由 光电探测器 26采集后， 进行傅立叶变换得到玻璃沿深度方向检测面表 面及内 部各点的检测图像。 本实施例中， 进入光谱仪的干涉信号可由公式 1-1表示：

I(k) = S(k) a _R Qxp(i2kr) + a(z) x exp {i2k[r + n(z) - z] }dz ( 1-1 ) 其中， 2r为参考臂的光程， 2 (r+z) 为样品臂光程， 2z 为样品臂光程、 其值以参考面为原点测量， z。参考平面镜与物体前表面的偏置距离， n为折射 率， a _R 为参考臂反射光振幅（可以假设为 1 ), a (z) 为玻璃反射光振幅， 考 虑到偏置 z。， 则有当 z<z。时， a (z) 为零， s (k) 为光源的光谱密布分布。 当 a (z) 关于沿反射点从玻璃第一表面至第二表面的轴 线对称时， 可以 通过干涉信号 I (k) 的傅立叶变换得到反射光振幅 a (z)。 于是， 可得到玻璃 各检测面的深度信息如下所示：

I(k) = ^(^)[1 +厂 a{z) cos(2knz)dz + ( J厂 ά{ζ)ά{ζ' ) Qxp[-ikn χ(ζ-ζ' )]dzdz'

J ) 14]

( 1-2)

( 1.3 )

其中， AC[§ (z) ]代表自相关项。 对上 傅里叶逆变换， 得到：

FOU ¹ {I(k)} = FOU - ¹ {S(k)} X ([SQz] + + AC[a(z)] /8) ( 1-4) 由上式（ 1-4)可得到对称的反射光振幅 § (z), 可推导得到 a (z), 即可 求得随深度变化的检测面内各点的反射光强度 。 频域 OCT基于光谱干涉测量原理， 干涉条纹的频率中含有被测物体检测 面的深度方向上的光强信息，通过傅立叶变换 就可以很容易的得到不同深度位 置处的玻璃结构信息。 也正因为这个原理， 频域 OCT在玻璃检测面深度方向 的光强信息被同时采集，且通过傅立叶变换的 方法， 可以直接获得玻璃各检测 面的一维深度方向的光强信息； 而不需要纵向扫描装置，从而大大的提高了其 成像速度。 本实施例中， 光源 21可以是具有波长约 840nm和带宽约 50nm的高亮度 发光二极管 （ SLED )。 本实施例中， 光源臂 28可以是单模光纤。 本实施例中， 分光耦合部件 22可以是 2x2的 3dB光纤耦合器； 3dB耦合 器起着分束及合束的作用。 本实施例中， 光谱仪 25可以是光栅光谱仪， 具体可以是衍射光栅光谱仪 或闪耀光栅光谱仪。 光谱仪基本作用是测定被研究的光的光谱组成 ， 包括其波 长、 强度等等。 光谱仪应当具有的功能为： 一、 把被研究的光按波长或者波数 分解开来； 二、 测定各波长的光具有的能量， 得到能量按波长的分布； 三、 把 分解开的光波及其强度按波长或者波数的分布 显示、 记录下来， 得到光谱图。 如图 18所示， 光谱仪包括： 光源 （未示出）、 光栅 251、 透镜 252、 光电 探测器 253 (与光电探测器 26为同一装置）。 将低相干光源发出的宽光谱光经 迈克尔逊干涉仪产生的干涉信号送入光谱仪， 利用光谱仪分光特性， 获取干涉 信号随波长（λ ) 变化的强度分布， 然后对其做倒数变换后得到干涉信号在频 域（V域， v=l/f )的强度分布， 即频域干涉条纹， 对该信号作逆傅立叶变换得 到被测玻璃检测面沿检测光束光轴方向的深度 的光反射率分布， 即层析图。 本实施例中， 频域 OCT 装置的光电探测器 26 通常采用 CCD ( Charge Coupled Device ), 根据不同情况可以选择线阵 CCD或面阵 CCD。 CCD以电 荷作为信号， 即信息用电荷盘（电荷包）代表， 其他器件则是以电压或者电流 作为信号。 无论是线阵 CCD还是面阵 CCD, 二者都需要用光学成像系统将景 物图像成在 CCD的像敏面上。 像敏面将照在每一像敏单元上的图像照度信号 转变为少数载流子数密度信号存储于像敏单元 中。 然后再转移到 CCD的移位 寄存器中， 在驱动脉沖的作用下顺序地移出器件。 图 19为频域光源 OCT (第三代 OCT )装置。 如图 19所示， 频域 OCT装 置包括： 扫频光源 31、 分光耦合部件 32、 参考反射镜 33、 样品台 34、 光电探 测器 35及显示处理单元 36。 本实施例中， 所述扫频光源 31为高速可调谐激光源。 可以分为外腔型扫 频激光光源或伸展环形腔型扫频激光光源或并 联腔型扫颇激光光源或直线腔 型扫频激光光源或光纤法布里 -泊罗滤波的环形腔扫频激光光源或傅立叶域� � 模扫频激光光源等。 其中， 傅立叶域锁模（ Fourier domain mode locking, FDML )激光光源如 图 20所示， 包括隔离器 315、 信号放大器 314、 光纤 313、 滤波器 312、 波长 发生器 311。 FDML技术是利用几千米的长光纤， 延长了谐振腔， 使得光在谐 振腔内传播一圈的时间刚好和 FFP-TF 的调谐时间匹配。 光纤使得经 FFP-TF 滤出的各色光同时在谐振腔内振荡， 而不是像短腔那样，在某一个波长的光建 立起振荡后才到下一个波长的光通过， 所以虽然谐振腔的腔长长了，但速度反 而提高了。扫频速度不再像短腔那样受限于滤 波器的调谐速度和腔内色光建立 激光振荡的时间的快慢， 而只受限于滤波器的调谐速度。 这种 FDML扫频激 光光源最大优点是高速， 轴向扫描速度可达到几百千赫兹， 并且可获得超窄的 瞬时线宽， 从而得到比较深的成像深度。 这种 FDML扫频激光的扫频速度可 达到 290kHz, 中心波长 1300nm, 105nm的扫频范围， 平均输出功率 20mW, 成像深度达到 7mm。 虽然本发明披露如上， 但本发明并非限定于此。 任何本领域技术人员， 在 不脱离本发明的精神和范围内， 均可作各种更动与修改， 因此本发明的保护范 围应当以权利要求所限定的范围为准。