观察方法和观察装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年9月19日向日本专利局递交的日本专利申请No.2018-175126的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文中。

技术领域

本公开涉及一种观察方法和观察装置。

背景技术

陶瓷在诸如硬度、耐热性、耐腐蚀性和电气绝缘性等各种物理性质方面是极佳的。因此，为了实现在特定应用中要求的功能而制造的陶瓷结构正在被用于多种用途。

陶瓷结构是通过对原料执行诸如混合步骤、成型步骤、干燥步骤和烧制步骤等步骤制成的(参见专利文献1)。正在被制造的陶瓷结构在诸如干燥步骤和烧制步骤之类的步骤期间收缩。收缩后的结构被磨削以符合所要求的尺寸。收缩后的结构坚硬，磨削需要花费时间。因此，在成型步骤中的、收缩之前的结构(在下文中，被称为“成型体”)的尺寸被确定为使得该结构尽可能地接近在收缩之后所要求的尺寸。

制造工艺期间的收缩取决于诸如成型体的性质之类的因素而变化。因此，即使利用相同的混合，要确定的成型体的尺寸也随混合原料的每一批次而变化。在现有技术的成型步骤中，通过橡胶压力机等来成型中间成型体，通过检查中间成型体来估计收缩率，基于收缩率来确定成型体的尺寸，并且将中间成型体切削为与该成型体的尺寸相匹配的尺寸。中间成型体的检查花费相对较长的时间。因此，提取由同一批次混合的原料制成的中间成型体的一部分以检查该部分的中间成型体，并且将基于该检查而估计的收缩率作为同一批次的成型体的收缩率，以调整诸如切削量之类的切削条件。

引文列表

专利文献

专利文献1：日本专利公开No.2017-170869

发明内容

根据第一方面的观察方法包括：

从光学相干断层成像仪获取测量对象在与深度方向相交的平面中的不同的多个位置处的测量值；

在所述多个位置中的每个位置处，通过在所述深度方向上对所述测量值进行积分来计算积分值；以及

在所述多个位置中的每个位置处，基于所述积分值来计算所述测量对象的收缩参数。

此外，根据第二方面的观察装置包括：

控制器，所述控制器从光学相干断层成像仪获取测量对象在与深度方向相交的平面中的不同的多个位置处的测量值；在所述多个位置中的每个位置处，通过在所述深度方向上对所述测量值进行积分来计算积分值；以及在所述多个位置中的每个位置处，基于所述积分值来计算所述测量对象的收缩参数。

附图说明

在附图中：

图1是示出了包括根据实施例的观察装置在内的观察系统的示意性配置的功能框图；

图2是示出了图1中的光学相干断层成像仪的控制器计算出的测量值与深度方向之间的关系的示图；

图3是用于说明图1中的光学相干断层成像仪在多个位置处计算出的测量值的示图；

图4是用于说明图1中的观察装置的控制器如何使作为测量值的峰值的深度位置与参考位置对准的示图；

图5是用于说明图1中的观察装置的控制器如何通过在深度方向上对在多个位置处检测的测量值进行积分来计算积分值的示图；

图6是用于说明校准曲线的曲线图，该校准曲线示出了测量值的积分值与生胚密度之间的对应关系；

图7是示出了在图1中的显示器上显示的参数的示例的示图；以及

图8是用于说明由图1中的观察装置的控制器执行的图创建处理的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图来描述应用本公开的观察装置的实施例。

如图1中所示，包括根据本公开实施例的观察装置10在内的观察系统11被配置为包括光学相干断层成像仪12和观察装置10。观察系统11例如观察成型体作为测量对象obj，该成型体是陶瓷结构的中间体。注意，在图1中，连接了各功能块的带有箭头的实线示出了光束的行进。此外，在图1中，连接了各功能块的虚线示出了控制信号或通信信息的流。虚线所指示的通信可以是有线通信或无线通信。

光学相干断层成像仪12通过光学相干断层成像(OCT)来捕获从测量对象obj的表面到约10mm的最大深度的图像。在实施例中，光学相干断层成像仪12是波长扫引型OCT装置，但是也可以是另一类型的OCT装置。光学相干断层成像仪12包括光源13、分束器14、参考镜15、扫描器16、检测器17和控制器18。

例如，光源13发射在可由检测器17检测的频带内的光，诸如近红外频带内的光。光源13可以是波长扫引型光源，并且可以沿时间轴重复地发射在预定范围内变化的波长的光。注意，在光学相干断层成像仪12是除波长扫引型以外的类型的OCT装置的配置中，光源13可以是与该类型相对应的光源。例如，光源13包括准直透镜，并且发射具有较窄直径的准直光。

在光源13的发射方向上设置分束器14。例如，分束器14是半镜。分束器14分离从光源13发射的光，并且使该光在两个方向上行进。另外，分束器14使相干光朝检测器17行进，该相干光是通过将从参考镜15入射的参考光与从测量对象obj入射的信号光相混合而获得的。

在由分束器14分离的光的行进方向之一上设置参考镜15。参考镜15被布置为使得镜平面垂直于该行进方向，并且将入射光作为参考光朝分束器14反射。

扫描器16通过使用由分束器14分离的光中的、向与参考镜15不同的方向行进的光作为照射光，来扫描测量对象obj。扫描器16可以通过各种机制中的任一机制进行扫描。例如，扫描器16可以使用诸如检流计镜之类的反射构件，通过在改变反射方向的同时反射照射光来进行扫描。另外，扫描器16还可以通过使用可移动台来改变照射光在测量对象obj的表面上的照射位置，从而进行扫描。

扫描器16可以在测量对象obj的照射表面上的预定区域内扫描测量对象obj。例如，预定区域可以具有正方形形状。例如，可以通过各种方法(诸如，光栅扫描、矢量扫描或螺旋扫描)中的任一方法来扫描测量对象obj。在实施例中，通过光栅扫描来扫描测量对象obj。

注意，在光学相干断层成像仪12中，测量对象obj被设置为使得照射光以等于或大于0°的入射角照射该测量对象obj。通过扫描器16而照射测量对象obj的各个位置的照射光在由于吸收而衰减的同时从表面沿深度方向前进，并且在每个深度位置处被反射和散射。反射和散射的信号光入射在分束器14上。

检测器17接收从分束器14行进的相干光。检测器17输出具有与接收光的量相对应的强度的测量信号。

控制器18包括一个或多个处理器和存储器。处理器可以包括通过加载特定程序来执行特定功能的通用处理器，以及专用于特定处理的专用处理器。专用处理器可以包括专用集成电路(ASIC)。处理器还可以包括可编程逻辑器件(PLD)。PLD可以包括现场可编程门阵列(FPGA)。控制器18还可以是其中一个或多个处理器协作的片上系统(SoC)或封装系统(SiP)。

控制器18通过对从检测器17获取的测量信号执行傅立叶逆变换，来计算如图2中所示的、照射光EL的任一照射位置EP处的深度方向上的反射光强度作为测量值。控制器18通过从扫描器16获取位置信息，识别与深度方向相交的平面中的照射位置EP，该深度方向与照射光EL的照射方向重叠。控制器18将照射位置EP和沿深度方向的反射光强度彼此相关联地输出到观察装置10。

观察装置10包括控制器19、存储装置20和显示器21。

控制器19包括一个或多个处理器和存储器。处理器可以包括通过加载特定程序来执行特定功能的通用处理器，以及专用于特定处理的专用处理器。专用处理器可以包括专用集成电路(ASIC)。处理器还可以包括可编程逻辑器件(PLD)。PLD可以包括FPGA。控制器19也可以是其中一个或多个处理器协作的SoC或SiP。

如图3中所示，控制器19从光学相干断层成像仪12获取与深度方向相交的平面中的多个不同位置，或者换言之，多个照射位置EP处的测量对象obj的测量值。注意，在本实施例中，如上所述，测量对象obj的测量值是沿深度方向的反射光强度。控制器19可以使存储装置20存储多个位置中的每个位置处的沿深度方向的获取到的测量值。

控制器19可以将在多个位置中的每个位置处的、测量对象obj的测量值中出现峰值的深度方向上的位置检测为峰值位置。如图4中所示，控制器19可以将多个位置(例如，从第一照射位置到第五照射位置)中的每个位置处的测量对象obj的测量值的深度方向上的参考位置与检测到的峰值位置对准。

如图5中所示，控制器19在多个位置中的每个位置处，在深度方向上对测量值进行积分以计算积分值。注意，在计算积分值时，控制器19可以对包括在预定深度位置的范围内的测量值进行积分。在计算积分值时的预定深度位置的范围可以是以多个位置中的每个位置处的光学相干断层成像仪12中的参考点为原点的坐标系中的深度位置的范围，或者是基于深度方向上的峰值位置的相同深度位置的范围。

基于积分值，控制器19计算测量对象obj在多个位置中的每个位置处的收缩参数。注意，收缩参数是表示作为测量对象obj的成型件的内部状态的任一变量，收缩参数会影响测量对象obj干燥和烧制时的收缩程度。收缩参数是诸如成型件的生胚密度或孔隙率之类的参数。积分值与诸如生坯密度之类的收缩参数相关，可以取决于成型件的疏密而变化。因此，控制器19可以通过使用收缩参数相对于积分值的校准曲线(如图6中所示的校准曲线)，从积分值进行转换来计算收缩参数。

如图7中所示，控制器19可以创建参数图PM，该参数图与平面中的多个位置相关联地示出了在该多个位置中的每个位置处计算的收缩参数。注意，控制器19可以创建积分值图，该积分值图与平面中的多个位置相关联地示出了在该多个位置中的每个位置处计算的积分值。

控制器19将在多个位置中的每个位置处计算的收缩参数报告给陶瓷结构制造装置。基于所报告的收缩参数，制造装置确定针对收缩参数已被计算的测量对象obj的切削条件。制造装置在所确定的切削条件下切削测量对象obj，并且通过经受干燥步骤和烧制步骤来制造陶瓷结构。注意，控制器19也可以基于收缩参数来计算切削条件。在控制器19计算切削条件的配置中，控制器19控制制造装置根据计算出的切削条件来切削测量对象obj。

例如，存储装置20包括任意类型的存储设备，诸如随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。存储装置20存储使得控制器19起作用的各种程序，以及控制器19所使用的各种信息。

例如，存储装置20针对每个测量对象obj存储多个位置中的每个位置处的沿深度方向的反射光强度。另外，例如，存储装置20存储收缩参数相对于积分值的校准曲线。另外，例如，存储装置20存储多个位置中的每个位置处的针对每个测量对象obj计算的收缩参数。

显示器21是显示图像的、诸如液晶显示器或有机EL显示器之类的显示器。显示器21可以显示由控制器19创建的参数图PM和积分值图中的至少一个图。

接下来，将使用图8中的流程图来描述在实施例中由控制器19执行的图创建处理。当光学相干断层成像仪12开始测量任一测量对象obj的测量值时，图创建处理一起开始。注意，例如，控制器19可以通过从光学相干断层仪12获取的同步信号来识别光学相干断层仪12的测量的开始。

在步骤S100中，控制器19获取任一照射位置EP处的测量对象obj的测量值，或者换言之，沿深度方向的反射光强度。在所述获取之后，处理进入到步骤S101。

在步骤S101中，控制器19将在步骤S101中所获取的测量值中出现峰值的深度方向上的位置检测为峰值位置。在检测到峰值位置之后，处理进入到步骤S102。

在步骤S102中，控制器19确定是否已在要对测量对象obj进行测量的所有位置处都获取了测量值。注意，控制器19可以基于从光学相干断层成像仪12获取的同步信号、指示完成的通知信息等来确定是否已在所有位置处都获取了测量值。在尚未在所有位置处获取测量值的情况下，处理返回到步骤S100。在已在所有位置处获取了测量值的情况下，处理进入到步骤S103。

在步骤S103中，控制器19使多个位置中的每个位置处的测量值的深度方向上的参考位置与步骤S101中检测到的峰值位置对准。在参考定位之后，处理进入到步骤S104。

在步骤S104中，控制器19在预定深度位置的范围内对测量值进行积分以计算积分值，该预定深度位置是在步骤S103中与参考位置对准后的位置。在计算出积分值之后，处理进入到步骤S105。

在步骤S105中，控制器19基于在步骤S104中计算出的积分值来计算多个位置中的每个位置处的收缩参数。在计算出收缩参数之后，处理进入到步骤S106。

在步骤S106中，控制器19创建参数图PM和积分值图，该参数图和积分值图示出了步骤S104和步骤S105中分别计算出的多个位置中的每个位置处的积分值和收缩参数。在创建了参数图PM和积分值图之后，处理进入到步骤S107。

在步骤S107中，控制器19使得显示器21显示步骤S106中所创建的参数图PM和积分值图。在显示了参数图PM和积分值图之后，处理进入到步骤S108。

在步骤S108中，控制器19将在步骤S106中所创建的积分值图和参数图PM输出到制造装置。在输出了积分值图和参数图PM之后，图创建处理结束。

在具有上述配置的根据本实施例的观察装置10中，使用了光学相干断层成像仪12在多个位置处测量到的测量对象obj的测量值。因此，因为观察装置10使用来自能够快速且非侵入式成像的光学相干断层成像仪12的测量结果，因此观察装置10能够快速观察最终被加工成成品的每个测量对象obj。

而且，根据实施例的观察装置10在多个位置中的每个位置处，在深度方向上对测量值进行积分，并且基于积分值来计算测量对象obj的收缩参数。根据这样的配置，观察装置10可以在多个位置中的每个位置处，检测对诸如干燥步骤和烧制步骤之类的步骤中的收缩产生影响的参数。因此，观察装置10可以在干燥步骤和烧制步骤中的至少一个步骤中提供可以用于确定诸如局部温度和湿度之类的制造条件的参数。

此外，根据实施例的观察装置10显示参数图PM和积分值图中的至少一个图。根据这样的配置，观察装置10可以使操作者能够看到测量对象obj中的多个位置中的每个位置处的内部状态。

此外，根据本实施例的观察装置10在预定深度位置的范围内对测量值进行积分。利用光学相干断层成像仪的分辨能力，可以用一个或两个像素(或者换言之，在一个或两个深度位置处)来检测测量对象obj的表面。通过用一个像素来检测测量对象obj的表面而获得的测量值在强度上与用两个像素检测的测量值有很大不同。因此，在强度特别强的与表面相对应的深度位置处的测量值的平均值作为测量值具有相对较低的可靠性。另一方面，具有上述配置的观察装置10可以在除与表面相对应的深度位置以外的范围内对测量值进行积分，因此，可以提高基于收缩参数来估计测量对象obj的收缩的估计精度。

此外，根据实施例的观察装置10对参考了峰值位置的相同深度位置处的测量值执行积分。在光学相干断层成像仪12中，使测量对象的表面相对于照射光的行进方向(或者换言之，深度方向)倾斜，以减小从测量对象的表面检测到的强烈的背向反射。随着照射光EL从表面起在深度方向上行进，照射测量对象obj的照射光EL大幅衰减，因此，随着距表面的深度位置变长，测量值的强度也会降低。针对这种现象，具有上述配置的观察装置10在多个位置中的每个位置处，对参考了被估计为表面位置的峰值位置的、相同深度位置处的测量值进行积分，因此，即使利用使测量对象obj相对于深度方向倾斜的配置，也可以在多个位置中的每个位置处计算被限制在大幅影响收缩的范围内的收缩参数。

而且，在根据实施例的观察装置10中，通过使用校准曲线来将积分值转换为收缩参数。因此，观察装置10可以减小控制器19上的处理负荷。

已基于附图和示例描述了本公开，但是应注意的是，本领域技术人员基于本公开可以容易地进行各种修改和改变。因此，应注意的是，这些修改和改变被包括在本公开的范围内。

尽管前述内容公开了被描述为包括执行特定功能的各种模块和/或单元的系统，但是应注意的是，示意性地示出了这些模块和单元以简要描述其功能，并且不一定指示特定的硬件和/或软件。从这个意义上讲，这些模块、单元和其他结构元件是被实现为基本执行本文中所描述的特定功能的硬件和/或软件就足够了。可以以任何方式将不同结构元件的各种功能组合或分离成硬件和/或软件，并且不同结构元件的各种功能中的每一个都可以单独使用或彼此以某种组合使用。此外，包括了诸如键盘、显示器、触摸屏和指针设备之类的设备，但是不限于以上设备的输入/输出、I/O设备或用户界面可以直接或通过中间I/O控制器连接到系统。以这种方式，可以以许多不同的模式实现本文公开的内容的各个方面，并且这些模式都包括在本文中所公开的内容的范围内。

附图标记列表

10 观察装置

11 观察系统

12 光学相干断层成像仪

13 光源

14 分束器

15 参考镜

16 扫描器

17 检测器

18 控制器

19 控制器

20 存储装置

21 显示器

EL 照射光

EP 照射位置

Obj 测量对象

PM 参数图。