[发明专利]用于光学评估的方法和系统以及光学检测器

说明书

技术领域

本发明涉及用于光学评估的方法和系统，以及用于这样的方法和系统中的光学检测器。本发明尤其涉及，但不排他地涉及对材料表面的超声波的光学检测。

背景技术

超声波被广泛用于检测材料缺陷、磨损、裂纹等，并具有允许光学不透明材料检测的关键优势。传统的(非激光)超声学的问题在于，它需要接触传感器来产生和检测超声波。这意味着该方法不适合于不能接近或危险的环境。激光超波学通过使用激光来产生和检测声波克服了这些问题。一个激光器通过对引起热膨胀的样本进行加热，从而产生通常包括表面声波(SAW)的声波来产生声音，其中，所述表面声波在遍及测试下的材料的表面传播。这样的声波可以用第二激光系统来检测，该第二激光系统在声波在其下通过时测量该表面形状的微小变化。

然而，激光超声学，不是没有自己的问题，主要的一个问题在于，当我们想检查的样本像许多工程部件一样是‘粗糙的’(这里，粗糙只意味着未充分磨光的，其不是很好的镜面)时，光被随机散射，并且传统光学技术将无法检测到光束下通过的声波的存在。

发明内容

本文我们提出了一种光学检测器，其可以用在在粗糙和光滑表面的激光超声评估中。该光学检测器也适用于在其他情况下使用。

根据本发明的第一方面，提供了一种光学检测器，包括多个像素，每个像素包括光电二极管，所述光电二极管可操作为检测入射到该像素上的光并产生指示该光的强度的信号，其中，多个像素包括多个像素对，并且其中，对于每个像素对，在配置模式中，检测器被设置为比较像素对的第一像素产生的信号与像素对的第二像素产生的信号。

光学检测器可是可操作为使用该比较确定入射在像素对的第一像素上的光的强度是否高于(或低于)入射在像素对的第二像素上的光的强度。

光学检测器可以包括第一输出端和第二输出端，并且指示由第一像素产生的强度的信号可根据比较的结果而被连接到第一输出端或第二输出端。例如，如果第一强度信号高于第二强度信号，则来自第一像素的信号可连接到第一输出端。相反，如果第一强度信号低于第二强度信号，则来自第一像素的信号可连接到第二输出端。

比较可在多个像素对之上同时和并行进行。

多个像素可以包括阵列，并且在使用中，指示由阵列的有源区中的每个像素产生的强度的信号可以被连接到第一输出端或第二输出端。

光学检测器还可以包括实验模式，其中，将指示在第一输出端处接收的强度的信号相加，以产生第一合成强度信号，且其中，将指示在第二输出端处接收的强度的信号相加，以产生第二合成强度信号。

第二合成强度信号可以从第一合成强度信号减去(或反之亦然)。

每对像素可包括一对相邻的像素。像素对的排列可以是周期性的，使得每对的第一像素相对于该对的第二像素总是具有相同的空间关系。

像素对可重叠，使得一对中的第一像素包括相邻对中的第二像素。

多个像素可以具有第一轴和与第一轴垂直的第二轴的规则平面陈列设置。可基于与第一轴或第二轴对齐设置的像素对进行比较。比较可以是可切换的/可操作的以在第一轴上的像素对的比较和第二轴上的像素对的比较之间切换。

该比较可以通过耦接在相应像素对的第一像素和第二像素之间的比较装置进行。比较装置可以设置在第一像素和多个相邻像素之间，从而第一像素的强度信号可与多个相邻像素中的任一个的强度信号相比较。

该比较可以包括由相应像素对的第一像素和第二像素的光电二极管产生的电流的比较。

多个像素可以包括具有有源区和虚拟区(dummy area)的阵列，并且虚拟区的像素可不使其强度信号连接到第一输出端或第二输出端。

检测器可有规律地，例如以不变的频率在配置模式和实验模式之间切换。

根据本发明的第二方面，提供了一种光学检测器，包括多个像素，每个像素包括可操作为检测入射在该像素上的光并产生指示该光的强度的信号的光电二极管，其中，该检测器包括第一输出端和第二输出端，并且其中，该检测器可操作为使得指示由每个像素生成的强度的信号连接至第一输出端或第二输出端，并且其中，指示在第一输出端处接收的强度的信号被相加以产生第一合成强度信号，且指示在第二输出端处接收的强度的信号被相加以产生第二合成强度信号。

第二合成强度信号可以从第一合成强度信号减去(或反之亦然)。

每个像素连接到的输出端可由用户选择(如，编程)。每个像素连接到的输出端可基于与多个像素中的另一个像素的比较来选择，如参考本发明的第一方面所描述的。