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CN112697800B - 一种缺陷检测装置及方法 - Google Patents

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CN112697800B
CN112697800B CN202011450397.6A CN202011450397A CN112697800B CN 112697800 B CN112697800 B CN 112697800B CN 202011450397 A CN202011450397 A CN 202011450397A CN 112697800 B CN112697800 B CN 112697800B
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Abstract

本发明提供一种缺陷检测装置及方法，缺陷检测装置包括暗场照明光源、成像镜头、全斯托克斯偏振积分相机、运动台和控制单元，暗场照明光源用于提供线偏振光束，运动台用于承载待测样品；线偏振光束倾斜投射至待测样品上，被待测样品反射以及散射后形成为信号光束，信号光束经过成像镜头后投射至全斯托克斯偏振积分相机；控制单元驱动运动台运动，使全斯托克斯偏振积分相机完成对待测样品的扫描拍摄以同时形成全斯托克斯偏振图片，并通过对全斯托克斯偏振图片的数据处理，滤除数据中镜面反光信号后进行缺陷检测，获取待测样品的缺陷信息；本发明提高了缺陷检测和识别速度以及准确性。

Description

一种缺陷检测装置及方法
技术领域
本发明涉及光学检测技术，尤其涉及一种缺陷检测装置及方法。
背景技术
AOI(Automated Optical Inspection自动光学检查)设备作为一种基于光学的缺陷检测工具，被广泛应用于太阳能电池、集成电路、显示面板等行业，以实现掩模版、硅片缺陷的快速无损检测。
传统的AOI缺陷检测装置，通常利用明场、暗场、背光灯照明方式对被测样品进行照明，从而增大待测缺陷信号，抑制样品背景信号及环境噪声，提高缺陷信号信噪比。然后通过高分辨率镜头与相机，对待测样品缺陷进行高速检测。最后通过软件算法，实现缺陷的正确识别与分类，并将检测到的缺陷反馈给使用者进行复检、清除或者缺陷修复。缺陷识别与分类的正确性，直接影响到后续复检、清除或者缺陷修复操作的工作量以及效果，从而影响整条集成电路、显示面板产线的生产效率。
但是待测样品可能因为加工工艺原因而存在类似镜面的区域，例如蒸镀采用的金属掩模的边缘可能会因为制造过程而产生类似镜面的金属斜面。镜面区域带来的强反射光会覆盖该区域附近的真实缺陷的弱信号。传统AOI检测装置无法在这种情况下检测到反光附近区域的真实缺陷。另外，传统AOI检测装置还可能将镜面区域的反光识别为缺陷，从而导致大量的误检，增加后续复检、清除或者缺陷修复操作的工作量。
发明内容
本发明实施例提供一种缺陷检测装置及方法，从而提高了缺陷检测和识别速度以及准确性。
第一方面，本发明实施例提供一种缺陷检测装置，包括暗场照明光源、成像镜头、全斯托克斯偏振积分相机、运动台和控制单元，所述暗场照明光源用于提供线偏振光束，所述运动台用于承载待测样品；
所述线偏振光束倾斜投射至待测样品上，被所述待测样品反射以及散射后形成为信号光束，所述信号光束经过所述成像镜头后投射至所述全斯托克斯偏振积分相机；
所述全斯托克斯偏振积分相机包括若干像素行和若干偏振元件，用于获取所述信号光束的总光强I0，所述信号光束中0°偏振方向的线偏光的光强Ix或90°偏振方向的线偏振光的光强Iy,所述信号光束中45°偏振方向的线偏振光的光强I45或135°偏振方向的线偏振光的光强I135，所述信号光束中左旋圆偏振光的光强IL或右旋圆偏振光的光强IR；
所述若干偏振元件包括第一偏振元件、第二偏振元件和第三偏振元件，所述第一偏振元件用于透过所述信号光束中0°偏振方向的线偏光或者90°偏振方向的线偏振光，所述第二偏振元件用于透过所述信号光束中45°偏振方向的线偏振光或者135°偏振方向的线偏振光，第三偏振元件用于透过所述信号光束中左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光；
所述控制单元驱动所述运动台运动，使所述全斯托克斯偏振积分相机完成对所述待测样品的扫描拍摄以同时形成全斯托克斯偏振图片，并通过对所述全斯托克斯偏振图片的数据处理，滤除所述数据中镜面反光信号后进行缺陷检测，获取所述待测样品的缺陷信息；
其中，所述全斯托克斯偏振图片中的每一像素点包括斯托克斯矢量[S0,S1,S2,S3]。
可选地，所述线偏振光束为P偏振光。
可选地，所述暗场照明光源包括第一光源和线偏振滤光片，所述第一光源为环形光源，所述第一光源发射的光束经过所述线偏振滤光片后形成为所述线偏振光束；或者，
所述暗场照明光源包括第二光源、多条保偏光纤和多个光纤出口，所述第二光源用于提供线偏振光束，所述第二光源发射的线偏振光束经所述多条保偏光纤以及所述多个光纤出口后出射，所述多个光纤出口围绕形成环形。
可选地，所述全斯托克斯偏振积分相机包括沿扫描方向排列的4N个像素行和3N个偏振元件；N为大于1的正整数；
相邻4个所述像素行构成一个像素行组合单元，沿所述扫描方向，所述像素行组合单元重复排列，一个所述像素行组合单元包括第一像素行、第二像素行、第三像素行和第四像素行，相邻3个所述偏振元件包括第一偏振元件、第二偏振元件和第三偏振元件；
每个所述像素行组合单元中，所述第一偏振元件覆盖所述第二像素行，所述第二偏振元件覆盖所述第三像素行，所述第三偏振元件覆盖所述第四像素行。
可选地，所述全斯托克斯偏振积分相机包括沿扫描方向排列的4个像素行子阵列和3个偏振元件，每一所述像素行子阵列包括重复排列的N个像素行，N为大于1的正整数；
所述4个像素行子阵列分别为第一像素行子阵列、第二像素行子阵列、第三像素行子阵列和第四像素行子阵列，所述3个所述偏振元件分别为第一偏振元件、第二偏振元件和第三偏振元件；
所述第一偏振元件覆盖所述第二像素行子阵列，所述第二偏振元件覆盖所述第三像素行子阵列，所述第三偏振元件覆盖所述第四像素行子阵列。
可选地，所述全斯托克斯偏振积分相机包括沿扫描方向重复排列的N个像素行，每一所述像素行包括4M个像素，所述全斯托克斯偏振积分相机还包括3N×M个偏振元件；M、N均为大于1的正整数；
同一所述像素行中，相邻4个所述像素构成一个像素组合单元，所述像素组合单元分别沿行方向、所述扫描方向重复排列，一个所述像素组合单元包括第一像素、第二像素、第三像素和第四像素；每个所述像素组合单元中的三个像素的感光侧对应设置3个偏振元件，3个所述偏振元件包括第一偏振元件、第二偏振元件和第三偏振元件；
每个所述像素组合单元中，所述第一偏振元件覆盖所述第二像素，所述第二偏振元件覆盖所述第三像素，所述第三偏振元件覆盖所述第四像素。
可选地，所述全斯托克斯偏振积分相机包括沿扫描方向重复排列的N个像素行，每一所述像素行包括4M个像素，所述全斯托克斯偏振积分相机还包括3M个偏振元件；M、N均为大于1的正整数；
同一所述像素行中，相邻4个所述像素构成一个像素组合单元，所述像素组合单元分别沿行方向、所述扫描方向重复排列，一个所述像素组合单元包括第一像素、第二像素、第三像素和第四像素，相邻3个所述偏振元件包括第一偏振元件、第二偏振元件和第三偏振元件，所第一像素、所述第二像素、所述第三像素和所述第四像素分别沿所述扫描方向重复排列，形成第一像素列、第二像素列、第三像素列和第四像素列，相邻所述第一像素列、所述第二像素列、所述第三像素列和所述第四像素构成一个像素列组合单元；
每个所述像素列组合单元中，所述第一偏振元件覆盖沿所述扫描方向排列的N个所述第二像素，所述第二偏振元件覆盖沿所述扫描方向排列的N个所述第三像素，所述第三偏振元件覆盖沿所述扫描方向排列的N个所述第四像素。
可选地，所述第一偏振元件包括第一线偏振片，所述第一线偏振片的透过轴为0°或者90°，所述第二偏振元件包括第二线偏振片，所述第二线偏振片的透过轴为45°或者135°，所述第三偏振元件包括四分之一波片与第三线偏振片，所述四分之一波片的快轴与所述第三线偏振片的透过轴的夹角为45°或者135°，且所述四分之一波片位于所述第三线偏振片与所述像素行之间的光路上；或者，
所述第一偏振元件、所述第二偏振元件以及所述第三偏振元件均采用超表面元件。
第二方面，本发明实施例提供一种缺陷检测方法，包括：
采用暗场照明光源提供线偏振光束；
驱动运动台运动，使全斯托克斯偏振积分相机完成对待测样品的扫描拍摄以形成全斯托克斯偏振图片，所述全斯托克斯偏振图片中的每一像素点包括斯托克斯矢量[S0,S1,S2,S3]；
通过对所述全斯托克斯偏振图片的数据处理，滤除所述数据中镜面反光信号后进行缺陷检测，获取所述待测样品的缺陷信息；
其中，所述全斯托克斯偏振积分相机包括若干像素行和若干偏振元件，用于获取所述信号光束的总光强I0，所述信号光束中0°偏振方向的线偏光的光强Ix或90°偏振方向的线偏振光的光强Iy,所述信号光束中45°偏振方向的线偏振光的光强I45或135°偏振方向的线偏振光的光强I135，所述信号光束中左旋圆偏振光的光强IL或右旋圆偏振光的光强IR；
所述若干偏振元件包括第一偏振元件、第二偏振元件和第三偏振元件，所述第一偏振元件用于透过所述信号光束中0°偏振方向的线偏光或者90°偏振方向的线偏振光，所述第二偏振元件用于透过所述信号光束中45°偏振方向的线偏振光或者135°偏振方向的线偏振光，第三偏振元件用于透过所述信号光束中左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光。
可选地，通过对所述全斯托克斯偏振图片的数据处理，滤除所述数据中镜面反光信号后进行缺陷检测，获取所述待测样品的缺陷信息，包括：
定位所述全斯托克斯偏振图片中的镜面反射区域；
设置偏振滤波参数，以所述偏振滤波参数以及所述全斯托克斯偏振图片的数据为参数进行偏振滤波仿真，滤除所述数据中镜面反光信号；
在仿真输出的滤波后的数据中镜面反射区域光强小于预设值时，输出滤波后的光强图；
根据滤波后的光强图获取所述待测样品的缺陷区域分布。
可选地，在根据滤波后的光强图获取所述待测样品的缺陷区域分布之后，还包括：
根据所述待测样品的缺陷区域分布以及所述全斯托克斯偏振图片得到每个缺陷的缺陷偏振图；
根据每个缺陷的缺陷偏振图对所述缺陷进行聚类和分类识别。
本发明实施例提供一种缺陷检测装置，采用暗场照明光源发射的线偏振光束作为待测样品的照明光束，通过全斯托克斯偏振积分相机对待测样品进行拍摄，获得全斯托克斯偏振图片，全斯托克斯偏振图片中的每一像素点包括斯托克斯矢量，斯托克斯矢量可以表示包括偏振度在内的任意偏振光的状态。故而，相较于传统光学成像中利用光强信息成像而言，本发明实施例利用全斯托克斯偏振图片记录了待测样品反射的信号光束中更多的信息，全斯托克斯偏振图片即包括了光强信息又包括了偏振信息，因此在后续过程中，控制单元可以通过对全斯托克斯偏振图片的数据处理，提取其中的偏振信息，滤除数据中镜面反光信号后，缺陷散射光不会受到镜面反射光的干扰，然后再进行缺陷检测，获取待测样品的缺陷信息，从而提高了缺陷检测和识别准确性。另外，在待测样品的加工工艺发生变化时，控制单元可以对应改变滤除数据中镜面反光信号的算法，而无需旋转和移动光学元件，响应速度快，便于针对特定工艺快速定制光强抑制方案，从而提高了缺陷检测和识别速度。
附图说明
图1为暗场照明条件下金属膜冲压切角与颗粒缺陷散射示意图；
图2为P偏振暗场照明条件下金属膜冲压切角与颗粒缺陷散射示意图；
图3为本发明实施例提供的一种缺陷检测装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种暗场照明光源的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种暗场照明光源的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种全斯托克斯偏振积分相机的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种像素排布示意图；
图8为与图7所示像素排布对应的偏振元件的排布示意图；
图9为本发明实施例提供的另一种像素排布示意图；
图10为与图9所示像素排布对应的偏振元件的排布示意图；
图11为本发明实施例提供的另一种像素排布示意图；
图12为与图11所示像素排布对应的偏振元件的排布示意图；
图13为本发明实施例提供的另一种像素排布示意图；
图14为与图11所示像素排布对应的偏振元件的排布示意图；
图15为本发明实施例提供的一种缺陷检测方法的流程示意图；
图16为本发明实施例提供的另一种缺陷检测方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为暗场照明条件下金属膜冲压切角与颗粒缺陷散射示意图，参考图1，示意了金属膜上普通颗粒缺陷1’的检测过程，其中，金属膜例如可以为掩模版，掩模版包括金属膜冲压工艺导致的金属切角2’与金属膜的上下表面形成的倾斜面。斜入射的暗场照明光束(非偏振光)照亮普通颗粒缺陷1’，部分光被普通颗粒缺陷1’吸收，部分光被普通颗粒缺陷1’散射，散射光被成像镜头收集被最终成像到传感器表面，被传感器转换为电信号输出给计算机进行缺陷检测。由于成像镜头仅能收集其最大数值孔径范围内的光信号，因此只有部分散射光信号可以被捕获并拍照检测。相比之下，照射到金属切角2’上的暗场照明光束，则主要发生镜面反射，大部分光沿着图中虚线反射，通过成像镜头并最终成像在传感器表面。由于大多数光都被金属切角2’反射并通过成像镜头被传感器探测到，因此检测装置得到的金属切角2’的反射光强远大于普通颗粒缺陷1’反射的光强，从而导致普通颗粒缺陷1’无法被检测。
图2为P偏振暗场照明条件下金属膜冲压切角与颗粒缺陷散射示意图，参考图2，与图1不同的是，图2中采用P偏振暗场照明条件，即，采用P偏振暗场照明光束(P偏振光)来作为照明光束。P偏振暗场照明光束照射普通颗粒缺陷1’时，部分光束被普通颗粒缺陷1’吸收，其余光束被普通颗粒缺陷1’散射到各个方向。一般的散射光为椭圆偏振光。P偏振暗场照明光束被金属切角2’镜面反射后依然为线偏振光。因此，只需要在传感器端通过检偏装置滤除掉与金属切角反射光相同方向的线偏振光，就可以有效的减少金属切角2’带来的反射光。然而，不同反射角度将导致金属切角反射的线偏振光具有不同的偏振方向，需要对应旋转检偏装置，才能有效吸收金属切角反射的线偏振光，增加了在传感器端设置检偏装置的难度。
图3为本发明实施例提供的一种缺陷检测装置的结构示意图，参考图3，缺陷检测装置包括暗场照明光源4、成像镜头2、全斯托克斯偏振积分相机1、运动台6和控制单元8。暗场照明光源4用于提供线偏振光束。运动台6用于承载待测样品5。暗场照明光源4发射的线偏振光束倾斜投射至待测样品5上，被待测样品5反射以及散射后形成为信号光束，信号光束经过成像镜头2后投射至全斯托克斯偏振积分相机1，以在全斯托克斯偏振积分相机1上成像。全斯托克斯偏振积分相机1包括若干像素行11和若干偏振元件12，用于获取信号光束的总光强I0，信号光束中0°偏振方向的线偏光的光强Ix或90°偏振方向的线偏振光的光强Iy,信号光束中45°偏振方向的线偏振光的光强I45或135°偏振方向的线偏振光的光强I135，信号光束中左旋圆偏振光的光强IL或右旋圆偏振光的光强IR；若干偏振元件12包括第一偏振元件121、第二偏振元件122和第三偏振元件123，第一偏振元件121用于透过信号光束中0°偏振方向的线偏光或者90°偏振方向的线偏振光，第二偏振元件122用于透过信号光束中45°偏振方向的线偏振光或者135°偏振方向的线偏振光，第三偏振元件123用于透过信号光束中左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光。
继续参考图3，控制单元8驱动运动台6运动，从而带动待测样品5运动，全斯托克斯偏振积分相机1与待测样品5产生相对位移，使全斯托克斯偏振积分相机1完成对待测样品5的扫描拍摄，以使全斯托克斯偏振积分相机1形成全斯托克斯偏振图片。全斯托克斯偏振图片中的每一像素点包括斯托克斯矢量[S0,S1,S2,S3]，其中每个像素点的斯托克斯矢量，通过该像素点采集到的信号光束的光强计算得到。其中，全斯托克斯偏振积分相机1获取总光强I0，0°偏振方向的线偏光的光强Ix或90°偏振方向的线偏振光的光强Iy,45°偏振方向的线偏振光的光强I45或135°偏振方向的线偏振光的光强I135，左旋圆偏振光的光强IL或右旋圆偏振光的光强IR，并且，Ix+Iy＝I0，I45+I135＝I0，IL+IR＝I0，因此在知晓I0的情况下，可以通过Ix和Iy中的一者计算获取另一者，可以通过I45和I135中的一者计算获取另一者，可以通过IL和IR中的一者计算获取另一者。基于此，斯托克斯矢量由以下关系式计算得出：S0＝I0，S1＝Ix-Iy，S2＝I45-I135，S3＝IL-IR。进一步地，控制单元8通过对全斯托克斯偏振图片的数据处理，滤除数据中镜面反光信号后进行缺陷检测，获取待测样品的缺陷信息。
本发明实施例提供一种缺陷检测装置，采用暗场照明光源4发射的线偏振光束作为待测样品5的照明光束，通过全斯托克斯偏振积分相机1对待测样品5进行拍摄，获得全斯托克斯偏振图片，全斯托克斯偏振图片中的每一像素点包括斯托克斯矢量，斯托克斯矢量可以表示包括偏振度在内的任意偏振光的状态。故而，相较于传统光学成像中利用光强信息成像而言，本发明实施例利用全斯托克斯偏振图片记录了待测样品5反射的信号光束中更多的信息，全斯托克斯偏振图片即包括了光强信息又包括了偏振信息，因此在后续过程中，控制单元8可以通过对全斯托克斯偏振图片的数据处理，提取其中的偏振信息，滤除数据中镜面反光信号后，缺陷散射光不会受到镜面反射光的干扰，然后再进行缺陷检测，获取待测样品的缺陷信息，从而提高了缺陷检测和识别准确性。另外，在待测样品5的加工工艺发生变化时，控制单元8可以对应改变滤除数据中镜面反光信号的算法，而无需旋转和移动光学元件，响应速度快，便于针对特定工艺快速定制光强抑制方案，从而提高了缺陷检测和识别速度。
可选地，参考图3，线偏振光束为P偏振光。即，暗场照明光源4发射的光束为P偏振光。由于暗场照明光源4发射的线偏振光束倾斜投射至待测样品5上，P偏振光在大角度光照明条件下的反射光强度低于S偏振光，因此在暗场照明条件下选用P偏振光可以有效抑制反光。
图4为本发明实施例提供的一种暗场照明光源的结构示意图，参考图3和图4，暗场照明光源4包括第一光源41和线偏振滤光片42，第一光源41为环形光源，第一光源41发射的光束经过线偏振滤光片42后形成为线偏振光束。
示例性地，参考图4，暗场照明光源4还可以包括环形光源框架43，第一光源41和线偏振滤光片42固定于环形光源框架43上。
图5为本发明实施例提供的一种暗场照明光源的结构示意图，参考图3和图5，暗场照明光源4包括第二光源(图5中未示出)、多条保偏光纤44和多个光纤出口45。第二光源用于提供线偏振光束，第二光源发射的线偏振光束经多条保偏光纤44以及多个光纤出口45后出射，多个光纤出口45围绕形成环形，从而使得暗场照明光源4可以提供环形线偏振光。
示例性地，参考图5，暗场照明光源4还可以包括环形光源框架43，多条保偏光纤44和多个光纤出口45固定于环形光源框架43上。
图6为本发明实施例提供的一种全斯托克斯偏振积分相机的结构示意图，参考图6，全斯托克斯偏振积分相机1包括传感器10和设置于传感器10入光侧的偏振元件12，其中，传感器10包括多个呈阵列排布的像素pixel，多个像素pixel沿第一方向构成像素行，多个像素行沿第二方向排列。具体地，可以在像素阵列的感光侧设置多个不同种类的偏振元件12，具体需要根据实际情况而定。
图7为本发明实施例提供的一种像素排布示意图，图8为与图7所示像素排布对应的偏振元件的排布示意图，参考图6、图7和图8，传感器10中多个阵列排布的像素pixel沿行方向X构成像素行11，多个像素行11沿扫描方向Y排列。示例性的，全斯托克斯偏振积分相机1包括沿扫描方向Y排列的4N个像素行11和3N个偏振元件12，N为大于1的正整数。相邻4个像素行11构成一个像素行组合单元，一个像素行组合单元包括第一像素行111、第二像素行112、第三像素行113和第四像素行114。沿扫描方向Y，像素行组合单元重复排列，本示例中，全斯托克斯偏振积分相机1包括N个像素行组合单元。每个像素行组合单元中的三个像素行的感光侧对应设置3个偏振元件，3个偏振元件12包括第一偏振元件121、第二偏振元件122和第三偏振元件123。第一偏振元件121用于透过0°偏振方向的线偏光或者90°偏振方向的线偏振光。第二偏振元件122用于透过45°偏振方向的线偏振光或者135°偏振方向的线偏振光。第三偏振元件123用于透过左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光。示例性的，如图8所示，每个像素行组合单元中，第一像素行111未覆盖偏振元件12(在对应于第一像素行111的位置使用虚线框进行示意)，从而第一像素行111可以获取总光强I0。第一偏振元件121覆盖第二像素行112，从而第二像素行112可以获取0°偏振方向的线偏光的光强Ix或者90°偏振方向的线偏振光的光强Iy。第二偏振元件122覆盖第三像素行113，从而第三像素行113可以获取45°偏振方向的线偏振光的光强I45或者135°偏振方向的线偏振光的光强I135。第三偏振元件123覆盖第四像素行114，从而第四像素行114可以获取左旋圆偏振光的光强IL或者右旋圆偏振光的光强IR。本发明实施例中，相邻两个偏振元件12的中心之间的间距为一个像素行11的宽度，如果多个偏振元件12的排列方向相对扫描方向Y发生倾斜，则倾斜导致偏振元件12的横向偏移比较小，可以忽略。
图9为本发明实施例提供的另一种像素排布示意图，图10为与图9所示像素排布对应的偏振元件的排布示意图，参考图6、图9和图10，全斯托克斯偏振积分相机1包括沿扫描方向Y排列的4个像素行子阵列和3个偏振元件12，每一像素行子阵列包括重复排列的N个像素行11，N为大于1的正整数。4个像素行子阵列分别为第一像素行子阵列131、第二像素行子阵列132、第三像素行子阵列133和第四像素行子阵列134。3个偏振元件分别为第一偏振元件121、第二偏振元件122和第三偏振元件123。第一偏振元件121用于透过0°偏振方向的线偏光或者90°偏振方向的线偏振光。第二偏振元件122用于透过45°偏振方向的线偏振光或者135°偏振方向的线偏振光。第三偏振元件123用于透过左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光。示例性的，如图10所示，第一像素行子阵列131未覆盖偏振元件12(在对应于第一像素行子阵列131的位置使用虚线框进行示意)，从而第一像素行子阵列131可以获取总光强I0。第一偏振元件121覆盖第二像素行子阵列132，从而第二像素行子阵列132可以获取0°偏振方向的线偏光的光强Ix或者90°偏振方向的线偏振光的光强Iy。第二偏振元件122覆盖第三像素行子阵列133，从而第三像素行子阵列133可以获取45°偏振方向的线偏振光的光强I45或者135°偏振方向的线偏振光的光强I135。第三偏振元件123覆盖第四像素行子阵列134，从而第四像素行子阵列134可以获取左旋圆偏振光的光强IL或者右旋圆偏振光的光强IR。由于本发明实施例中的每一偏振元件12覆盖一个像素行子阵列，本发明实施例中的全斯托克斯偏振积分相机1仅设置三个偏振元件12(第一偏振元件121、第二偏振元件122和第三偏振元件123)就可以获取全斯托克斯偏振图片，减少了偏振元件12的使用数量，且无需将偏振元件12的尺寸设置到像素量级，降低了偏振元件12在全斯托克斯偏振积分相机1中的设置难度。
图11为本发明实施例提供的又一种像素排布示意图，图12为与图11所示像素排布对应的偏振元件的排布示意图，参考图6、图11和图12，全斯托克斯偏振积分相机1包括沿扫描方向Y重复排列的N个像素行11，每一像素行11包括4M个像素pixel，全斯托克斯偏振积分相机1还包括3N×M个偏振元件12。M、N均为大于1的正整数。同一像素行11中，相邻4个像素pixel构成一个像素组合单元，一个像素组合单元包括第一像素pixel1、第二像素pixel2、第三像素pixel3和第四像素pixel4。像素组合单元分别沿行方向X、扫描方向Y重复排列，本实施例中，全斯托克斯偏振积分相机1包括N×M个像素组合单元。需要说明的是，第一像素pixel1、第二像素pixel2、第三像素pixel3和第四像素pixel4是为了便于语音描述而给定的不同名称，第一像素pixel1、第二像素pixel2、第三像素pixel3和第四像素pixel4可以具有相同的结构。每个像素组合单元中的三个像素的感光侧对应设置3个偏振元件12，3个偏振元件12包括第一偏振元件121、第二偏振元件122和第三偏振元件123，第一偏振元件121用于透过0°偏振方向的线偏光或者90°偏振方向的线偏振光。第二偏振元件122用于透过45°偏振方向的线偏振光或者135°偏振方向的线偏振光。第三偏振元件123用于透过左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光。示例性的，如图12所示，每个像素组合单元中，第一像素pixel1未覆盖偏振元件12(在对应于第一像素pixel1的位置使用虚线框进行示意)，从而第一像素pixel1可以获取总光强I0。第一偏振元件121覆盖第二像素pixel2，从而第二像素pixel2可以获取0°偏振方向的线偏光的光强Ix或者90°偏振方向的线偏振光的光强Iy。第二偏振元件122覆盖第三像素pixel3，从而第三像素pixel3可以获取45°偏振方向的线偏振光的光强I45或者135°偏振方向的线偏振光的光强I135。第三偏振元件123覆盖第四像素pixel4，从而第四像素pixel4可以获取左旋圆偏振光的光强IL或者右旋圆偏振光的光强IR。本发明实施例中，传感器10的基本结构与普通积分相机传感器的结构差异最小，降低了全斯托克斯偏振积分相机1的制作难度。另一方面，由于像素组合单元沿扫描方向Y重复排列，不会牺牲传感器10的阶数(行数)，信噪比不会受到影响。相同数量像素行11的条件下，本发明实施例提供的全斯托克斯偏振积分相机1中传感器10的信噪比最高，具备最高的拍摄速度。
图13为本发明实施例提供的一种像素排布示意图，图14为与图13所示像素排布对应的偏振元件的排布示意图，参考图6、图13和图14，全斯托克斯偏振积分相机1包括沿扫描方向Y重复排列的N个像素行11，每一像素行11包括4M个像素pixel，全斯托克斯偏振积分相机1还包括3M个偏振元件12，M、N均为大于1的正整数。同一像素行11中，相邻4个像素pixel构成一个像素组合单元，一个像素组合单元包括第一像素pixel1、第二像素pixel2、第三像素pixel3和第四像素pixel4。像素组合单元分别沿行方向X、扫描方向Y重复排列，并且第一像素pixel1、第二像素pixel2、第三像素pixel3和第四像素pixel4分别沿扫描方向Y重复排列，形成第一像素列、第二像素列、第三像素列和第四像素列，相邻第一像素列、第二像素列、第三像素列和第四像素构成一个像素列组合单元，也即本实施例中，全斯托克斯偏振积分相机1包括M个像素列组合单元，每个像素列组合单元中的3个像素列的感光侧分别对应设置一个不同种类的偏振元件，3个偏振元件12包括第一偏振元件121、第二偏振元件122和第三偏振元件123。第一偏振元件121用于透过0°偏振方向的线偏光或者90°偏振方向的线偏振光。第二偏振元件122用于透过45°偏振方向的线偏振光或者135°偏振方向的线偏振光。第三偏振元件123用于透过左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光。示例性的，如图14所示，每个像素列组合单元中，第一像素列未覆盖偏振元件12(在对应于第一像素列的位置使用虚线框进行示意)，从而第一像素列可以获取总光强I0。第一偏振元件121覆盖沿扫描方向Y排列的N个第二像素列，从而第二像素列可以获取0°偏振方向的线偏光的光强Ix或者90°偏振方向的线偏振光的光强Iy。第二偏振元件122覆盖沿扫描方向排列的N个第三像素列，从而第三像素列可以获取45°偏振方向的线偏振光的光强I45或者135°偏振方向的线偏振光的光强I135。第三偏振元件123覆盖沿扫描方向排列的N个第四像素pixel4，从而第四像素列可以获取左旋圆偏振光的光强IL或者右旋圆偏振光的光强IR。
示例性地，参考图7和图8，全斯托克斯偏振积分相机1对待测样品5进行扫描拍摄时，通过沿扫描方向Y上排列的多个第一像素行111对待测样品5的同一个部分进行逐次曝光，该多个第一像素行111的信号累积到一起之后，由读出线5处理放大之后输出给后续设备或缓存。类似地，全斯托克斯偏振积分相机1对待测样品5进行扫描拍摄时，沿扫描方向Y上排列的多个第二像素行112、多个第三像素行113和多个第四像素行114的信号也分别进行信号累积，并由读出线5处理放大之后输出给后续设备或缓存。本发明实施例采用的全斯托克斯偏振积分相机1通过时间延迟积分，提高了其在弱光条件下的信噪比，使得全斯托克斯偏振积分相机1可以在偏振分光导致入射光强降低的情况下，依然保持足够高的拍照速度，从而实现缺陷的快速检测。第一像素行111包括第一类型的偏振调制元件，其采集到的光强即为相应的偏振光强，例如Ix。类似的，其余三个像素行也会采集到相应的偏振光强。4种像素行采集到4种偏振光强信号，并通过读出线115输出到后续计算电路。后续计算电路利用上文提到的方法从偏振光强信号计算出各像素点的斯托克斯矢量[S0,S1,S2,S3]。
示例性的，对于图7和图8中所述的结构，或者图9和图10中所述的结构，一个像素点的斯托克斯矢量由图7或者图9中的一列像素点的偏振光强信号累加计算得到，不同列所代表的像素点的斯托克斯矢量的计算相对独立。示例性的，对于图11和图12中所述的结构，或者图13和图14中所述的结构，一个像素点的斯托克斯矢量由图11或者图13中的相邻4个像素列的偏振光强信号累加计算得到。对于后一示例中的结构，需要4列像素才能得到1个像素的斯托克斯矢量信息，因此全斯托克斯偏振积分相机1在行方向的空间分辨率降低4倍。不过该结构在列方向累加的信号行stage(即阶数)数量比前一示例高4倍，因此其信噪比更好，可以在弱光或者高速拍摄条件下获得更好的成像。可选地，参考图7-图14，第一偏振元件121包括第一线偏振片，第一线偏振片的透过轴为0°或者90°，从而可以透过0°偏振方向的线偏光或者90°偏振方向的线偏振光。第二偏振元件122包括第二线偏振片，第二线偏振片的透过轴为45°或者135°，从而可以透过45°偏振方向的线偏振光或者135°偏振方向的线偏振光。第三偏振元件123包括四分之一波片与第三线偏振片，四分之一波片的快轴与第三线偏振片的透过轴的夹角为45°或者135°，且四分之一波片位于第三线偏振片与像素行之间的光路上，从而可以透过左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光。在其他实施方式中，第一偏振元件121、第二偏振元件122以及第三偏振元件123还可以采用超表面元件，通过为不同的超表面元件设置不同的表面结构实现透过不同偏振光的偏振元件12。
基于同样的发明构思，本发明实施例还提供一种缺陷检测方法，图15为本发明实施例提供的一种缺陷检测方法的流程示意图，参考图15，缺陷检测方法包括：
S101、采用暗场照明光源4提供线偏振光束。
其中，暗场照明光源4发射的线偏振光束倾斜投射至待测样品5上，被待测样品5反射以及散射后形成为信号光束。
S102、驱动运动台6运动，使全斯托克斯偏振积分相机1完成对待测样品5的扫描拍摄以形成全斯托克斯偏振图片。
其中，全斯托克斯偏振积分相机1包括若干像素行11和若干偏振元件12，用于获取信号光束的总光强I0，信号光束中0°偏振方向的线偏光的光强Ix或90°偏振方向的线偏振光的光强Iy,信号光束中45°偏振方向的线偏振光的光强I45或135°偏振方向的线偏振光的光强I135，信号光束中左旋圆偏振光的光强IL或右旋圆偏振光的光强IR；若干偏振元件12包括第一偏振元件121、第二偏振元件122和第三偏振元件123，第一偏振元件121用于透过信号光束中0°偏振方向的线偏光或者90°偏振方向的线偏振光，第二偏振元件122用于透过信号光束中45°偏振方向的线偏振光或者135°偏振方向的线偏振光，第三偏振元件123用于透过信号光束中左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光。
其中，全斯托克斯偏振图片中的每一像素点包括斯托克斯矢量[S0,S1,S2,S3]，其中，全斯托克斯偏振积分相机1获取总光强I0，0°偏振方向的线偏光的光强Ix或90°偏振方向的线偏振光的光强Iy,45°偏振方向的线偏振光的光强I45或135°偏振方向的线偏振光的光强I135，左旋圆偏振光的光强IL或右旋圆偏振光的光强IR；Ix+Iy＝I0，I45+I135＝I0，IL+IR＝I0，斯托克斯矢量由以下关系式计算得出：S0＝I0，S1＝Ix-Iy，S2＝I45-I135，S3＝IL-IR。
本步骤中，驱动运动台6运动，从而运动台6带动待测样品5运动，全斯托克斯偏振积分相机1与待测样品5产生相对位移，使全斯托克斯偏振积分相机1完成对待测样品5的扫描拍摄，以使全斯托克斯偏振积分相机1形成全斯托克斯偏振图片。
S103、通过对全斯托克斯偏振图片的数据处理，滤除数据中镜面反光信号后进行缺陷检测，获取待测样品的缺陷信息。
本发明实施例提供一种缺陷检测方法基于上述实施例中的缺陷检测装置，采用暗场照明光源4发射的线偏振光束作为待测样品5的照明光束，通过全斯托克斯偏振积分相机1对待测样品5进行拍摄，获得全斯托克斯偏振图片，全斯托克斯偏振图片中的每一像素点包括斯托克斯矢量，斯托克斯矢量可以表示包括偏振度在内的任意偏振光的状态。故而，相较于传统光学成像中利用光强信息成像而言，本发明实施例利用全斯托克斯偏振图片记录了待测样品5反射的信号光束中更多的信息，全斯托克斯偏振图片即包括了光强信息又包括了偏振信息，因此在后续过程中，可以通过对全斯托克斯偏振图片的数据处理，提取其中的偏振信息，滤除数据中镜面反光信号后，缺陷散射光不会受到镜面反射光的干扰，然后再进行缺陷检测，获取待测样品的缺陷信息，从而提高了缺陷检测和识别准确性。另外，在待测样品5的加工工艺发生变化时，控制单元8可以对应改变滤除数据中镜面反光信号的算法，而无需旋转和移动光学元件，响应速度快，便于针对特定工艺快速定制光强抑制方案，从而提高了缺陷检测和识别速度。
可选地，在步骤S101之前，缺陷检测方法还可以包括：设置测量参数，其中，设置测量参数例如可以包括：设置全斯托克斯偏振积分相机1的扫描线频，设置运动台6的移动速度，设置暗场照明光源4的发光强度等。
图16为本发明实施例提供的另一种缺陷检测方法的流程示意图，参考图16，缺陷检测方法包括：
S201、采用暗场照明光源提供线偏振光束。
S202、驱动运动台运动，使全斯托克斯偏振积分相机完成对待测样品的扫描拍摄以形成全斯托克斯偏振图片。
S203、定位全斯托克斯偏振图片中的镜面反射区域。
本步骤中，由于镜面反射区域的光强度远大于缺陷散射光的光强度，例如检测装置得到的金属切角2’的反射光强远大于普通颗粒缺陷1’反射的光强。因此，可以根据根据总光强的光强度大小来定位出哪个区域为镜面反射区域。例如将总光强的光强度大于预设值的区域识别为镜面反射区域。
S204、设置偏振滤波参数，以偏振滤波参数以及全斯托克斯偏振图片的数据为参数进行偏振滤波仿真，滤除数据中镜面反光信号。
本步骤中，设置偏振滤波参数的区域例如可以仅为镜面反射区域，全斯托克斯偏振图片中镜面反射区域外的区域不设置偏振滤波参数，从而有区域针对性地滤除镜面反光信号，同时保留全斯托克斯偏振图片中镜面反射区域外的原始数据不被影响，提高了缺陷检测的精度。在其他实施方式中，还可以为整个全斯托克斯偏振图片所对应的所有区域设置偏振滤波参数，本发明对此不作限定。
其中，偏振滤波参数例如可以包括实现线偏振滤波的参数，全斯托克斯偏振图片的数据被偏振滤波参数过滤后的效果，相当于将信号光束透过线偏振片进行滤波处理，以保留被普通颗粒缺陷1’散射的椭圆偏振光，并滤除被金属切角2’镜面反射的线偏振光。
S205、在仿真输出的滤波后的数据中镜面反射区域光强小于预设值时，输出滤波后的光强图。
本步骤中，在步骤S204中设置一偏振滤波参数时，对应地存在一组镜面反射区域的光强数据。改变偏振滤波参数时，镜面反射区域的光强数据随之改变。在仿真输出的滤波后的数据中镜面反射区域光强小于预设值时，镜面反光信号不影响正常的缺陷识别信号，具有较高的信噪比，可以输出滤波后的光强图，并根据滤波后的光强图执行后的缺陷检测步骤。
S206、根据滤波后的光强图获取待测样品5的缺陷区域分布。
本发明实施例提供的缺陷检测方法中，先定位全斯托克斯偏振图片中的镜面反射区域，即定位出曝光点，然后在曝光点处设置偏振滤波参数，改变偏振滤波参数时，镜面反射区域的光强数据随之改变。在仿真输出的滤波后的数据中镜面反射区域光强小于预设值时，镜面反光信号不影响正常的缺陷识别信号，具有较高的信噪比，然后再根据滤波后的光强图获取待测样品5的缺陷区域分布，从而提高了缺陷检测和识别准确性。
可选地，在步骤S206之后，缺陷检测方法还可以包括如下步骤：
步骤一、根据待测样品5的缺陷区域分布以及全斯托克斯偏振图片得到每个缺陷的缺陷偏振图。
本步骤中，在步骤S206获取缺陷区域分布之后，定位出多个缺陷区域的位置，并选择出该多个缺陷区域的数据，即获得了多张针对缺陷的缺陷偏振图。缺陷偏振图中每一像素点包括斯托克斯矢量(每一像素点为一个数据点)。
步骤二、根据每个缺陷的缺陷偏振图对缺陷进行聚类和分类识别。
本步骤中，可以从每个缺陷的缺陷偏振图中提取偏振信息，偏振信息例如包括偏振度、偏振方向分布、光强等信息。由于不同的物体或者同种物体的不同状态(粗糙度、空隙度、含水量等)可能产生不同的偏振状态，因此，可以根据缺陷偏振图中提取的偏振信息对缺陷进行聚类和分类识别。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种缺陷检测装置，其特征在于，包括暗场照明光源、成像镜头、全斯托克斯偏振积分相机、运动台和控制单元；
所述暗场照明光源用于提供线偏振光束，所述运动台用于承载待测样品，所述线偏振光束倾斜投射至待测样品上，被所述待测样品反射以及散射后形成为信号光束，所述信号光束经过所述成像镜头后投射至所述全斯托克斯偏振积分相机；
所述全斯托克斯偏振积分相机包括若干像素行和若干偏振元件，用于获取所述信号光束的总光强I0，所述信号光束中0°偏振方向的线偏光的光强Ix或 90°偏振方向的线偏振光的光强Iy, 所述信号光束中45°偏振方向的线偏振光的光强I45或135°偏振方向的线偏振光的光强I135，所述信号光束中左旋圆偏振光的光强IL或右旋圆偏振光的光强IR；
所述若干偏振元件包括第一偏振元件、第二偏振元件和第三偏振元件，所述第一偏振元件用于透过所述信号光束中0°偏振方向的线偏光或者90°偏振方向的线偏振光，所述第二偏振元件用于透过所述信号光束中45°偏振方向的线偏振光或者135°偏振方向的线偏振光，第三偏振元件用于透过所述信号光束中左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光；
所述控制单元驱动所述运动台运动，使所述全斯托克斯偏振积分相机完成对所述待测样品的扫描拍摄以同时形成全斯托克斯偏振图片，并通过对所述全斯托克斯偏振图片的数据处理，滤除所述数据中镜面反光信号后进行缺陷检测，获取所述待测样品的缺陷信息；
其中，所述全斯托克斯偏振图片中的每一像素点包括斯托克斯矢量[S0,S1,S2,S3]；
所述通过对所述全斯托克斯偏振图片的数据处理，滤除所述数据中镜面反光信号后进行缺陷检测，获取所述待测样品的缺陷信息，包括：
定位所述全斯托克斯偏振图片中的镜面反射区域；
设置偏振滤波参数，以所述偏振滤波参数以及所述全斯托克斯偏振图片的数据为参数进行偏振滤波仿真，滤除所述数据中镜面反光信号；
在仿真输出的滤波后的数据中镜面反射区域光强小于预设值时，输出滤波后的光强图；
根据所述滤波后的光强图获取所述待测样品的缺陷区域分布；
在根据滤波后的光强图获取所述待测样品的缺陷区域分布之后，还包括：
根据所述待测样品的缺陷区域分布以及所述全斯托克斯偏振图片得到每个缺陷的缺陷偏振图；
根据每个缺陷的缺陷偏振图对所述缺陷进行聚类和分类识别。
2.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述线偏振光束为P偏振光。
3.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述暗场照明光源包括第一光源和线偏振滤光片，所述第一光源为环形光源，所述第一光源发射的光束经过所述线偏振滤光片后形成为所述线偏振光束；或者，
所述暗场照明光源包括第二光源、多条保偏光纤和多个光纤出口，所述第二光源用于提供线偏振光束，所述第二光源发射的线偏振光束经所述多条保偏光纤以及所述多个光纤出口后出射，所述多个光纤出口围绕形成环形。
4.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述全斯托克斯偏振积分相机包括沿扫描方向排列的4N个像素行和3N个偏振元件；N为大于1的正整数；
相邻4个所述像素行构成一个像素行组合单元，沿所述扫描方向，所述像素行组合单元重复排列，一个所述像素行组合单元包括第一像素行、第二像素行、第三像素行和第四像素行，相邻3个所述偏振元件包括第一偏振元件、第二偏振元件和第三偏振元件；
每个所述像素行组合单元中，所述第一偏振元件覆盖所述第二像素行，所述第二偏振元件覆盖所述第三像素行，所述第三偏振元件覆盖所述第四像素行。
5.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述全斯托克斯偏振积分相机包括沿扫描方向排列的4个像素行子阵列和3个偏振元件，每一所述像素行子阵列包括重复排列的N个像素行，N为大于1的正整数；
所述4个像素行子阵列分别为第一像素行子阵列、第二像子素行阵列、第三像素行子阵列和第四像素行子阵列，所述3个所述偏振元件分别为第一偏振元件、第二偏振元件和第三偏振元件；
所述第一偏振元件覆盖所述第二像素行子阵列，所述第二偏振元件覆盖所述第三像素行子阵列，所述第三偏振元件覆盖所述第四像素行子阵列。
6.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述全斯托克斯偏振积分相机包括沿扫描方向重复排列的N个像素行，每一所述像素行包括4M个像素，所述全斯托克斯偏振积分相机还包括3N×M个偏振元件；M、N均为大于1的正整数；
同一所述像素行中，相邻4个所述像素构成一个像素组合单元，所述像素组合单元分别沿行方向、所述扫描方向重复排列，一个所述像素组合单元包括第一像素、第二像素、第三像素和第四像素；每个所述像素组合单元中的三个像素的感光侧对应设置3个偏振元件， 3个所述偏振元件包括第一偏振元件、第二偏振元件和第三偏振元件；
每个所述像素组合单元中，所述第一偏振元件覆盖所述第二像素，所述第二偏振元件覆盖所述第三像素，所述第三偏振元件覆盖所述第四像素。
7.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述全斯托克斯偏振积分相机包括沿扫描方向重复排列的N个像素行，每一所述像素行包括4M个像素，所述全斯托克斯偏振积分相机还包括3M个偏振元件；M、N均为大于1的正整数；
同一所述像素行中，相邻4个所述像素构成一个像素组合单元，所述像素组合单元分别沿行方向、所述扫描方向重复排列，一个所述像素组合单元包括第一像素、第二像素、第三像素和第四像素，相邻3个所述偏振元件包括第一偏振元件、第二偏振元件和第三偏振元件，所第一像素、所述第二像素、所述第三像素和所述第四像素分别沿所述扫描方向重复排列，形成第一像素列、第二像素列、第三像素列和第四像素列，相邻所述第一像素列、所述第二像素列、所述第三像素列和所述第四像素构成一个像素列组合单元；
每个所述像素列组合单元中，所述第一偏振元件覆盖沿所述扫描方向排列的N个所述第二像素，所述第二偏振元件覆盖沿所述扫描方向排列的N个所述第三像素，所述第三偏振元件覆盖沿所述扫描方向排列的N个所述第四像素。
8.根据权利要求4-7任一项所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述第一偏振元件包括第一线偏振片，所述第一线偏振片的透过轴为0°或者90°，所述第二偏振元件包括第二线偏振片，所述第二线偏振片的透过轴为45°或者135°，所述第三偏振元件包括四分之一波片与第三线偏振片，所述四分之一波片的快轴与所述第三线偏振片的透过轴的夹角为45°或者135°，且所述四分之一波片位于所述第三线偏振片与所述像素行之间的光路上；或者，
所述第一偏振元件、所述第二偏振元件以及所述第三偏振元件均采用超表面元件。
9.一种缺陷检测方法，其特征在于，包括：
采用暗场照明光源提供线偏振光束；
驱动运动台运动，使全斯托克斯偏振积分相机完成对待测样品的扫描拍摄以形成全斯托克斯偏振图片，所述全斯托克斯偏振图片中的每一像素点包括斯托克斯矢量[S0,S1,S2,S3]；
通过对所述全斯托克斯偏振图片的数据处理，滤除所述数据中镜面反光信号后进行缺陷检测，获取所述待测样品的缺陷信息；
其中，所述全斯托克斯偏振积分相机包括若干像素行和若干偏振元件，用于获取所述信号光束的总光强I0，所述信号光束中0°偏振方向的线偏光的光强Ix或 90°偏振方向的线偏振光的光强Iy, 所述信号光束中45°偏振方向的线偏振光的光强I45或135°偏振方向的线偏振光的光强I135，所述信号光束中左旋圆偏振光的光强IL或右旋圆偏振光的光强IR；
所述若干偏振元件包括第一偏振元件、第二偏振元件和第三偏振元件，所述第一偏振元件用于透过所述信号光束中0°偏振方向的线偏光或者90°偏振方向的线偏振光，所述第二偏振元件用于透过所述信号光束中45°偏振方向的线偏振光或者135°偏振方向的线偏振光，第三偏振元件用于透过所述信号光束中左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光；
通过对所述全斯托克斯偏振图片的数据处理，滤除所述数据中镜面反光信号后进行缺陷检测，获取所述待测样品的缺陷信息，包括：
定位所述全斯托克斯偏振图片中的镜面反射区域；
设置偏振滤波参数，以所述偏振滤波参数以及所述全斯托克斯偏振图片的数据为参数进行偏振滤波仿真，滤除所述数据中镜面反光信号；
在仿真输出的滤波后的数据中镜面反射区域光强小于预设值时，输出滤波后的光强图；
根据滤波后的光强图获取所述待测样品的缺陷区域分布；
在根据滤波后的光强图获取所述待测样品的缺陷区域分布之后，还包括：
根据所述待测样品的缺陷区域分布以及所述全斯托克斯偏振图片得到每个缺陷的缺陷偏振图；
根据每个缺陷的缺陷偏振图对所述缺陷进行聚类和分类识别。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113430679B (zh) * 2021-08-26 2021-11-05 中材新材料装备科技(天津)有限公司 一种识别预氧化炉内碳纤维异常的生产平台
CN114047190A (zh) * 2021-11-08 2022-02-15 上海御微半导体技术有限公司 一种表面缺陷的检测装置及检测方法
CN114280080A (zh) * 2021-12-10 2022-04-05 华虹半导体(无锡)有限公司 一种透明薄片状缺陷的检测方法
CN114324369B (zh) * 2022-03-11 2022-06-07 北京新研创能科技有限公司 双极板表面划痕检测系统及方法
CN114650373A (zh) * 2022-03-21 2022-06-21 维沃移动通信有限公司 成像方法及装置、图像传感器、成像设备和电子设备
CN117041712B (zh) * 2023-10-08 2024-03-26 深圳市信润富联数字科技有限公司 一种光源集成式相机及检测方法
CN118090532B (zh) * 2024-04-24 2024-07-26 山东大学 基于偏振图像增强的浑浊油液磨粒成像装置及方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6117305B2 (ja) * 2015-09-24 2017-04-19 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥検査方法、微弱光検出方法および微弱光検出器
JP6387952B2 (ja) * 2015-12-21 2018-09-12 横河電機株式会社 偏光検査装置
CN110044931B (zh) * 2019-04-23 2021-03-26 华中科技大学 一种曲面玻璃表面和内部缺陷的检测装置
CN110441309B (zh) * 2019-07-08 2021-11-02 中国科学院上海光学精密机械研究所 显微散射偏振成像表面缺陷测量装置和测量方法

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