[发明专利]一种光学元件表面疵病三维信息的检测系统及检测方法

说明书

本发明提供了一种光学元件表面疵病三维信息的检测系统及检测方法。该检测系统包括：光源系统，激光光源提供照明；光源经过起偏器得到偏振光，入射到光学元件表面；疵病产生的背向散射光由光学成像系统接收，会聚在CMOS靶面上，通过图像采集系统获取疵病数字图像信息；其反射方向的散射光经检偏器会聚到探测器上，测量光学元件的表面粗糙度信息。当显微成像系统测量到表面疵病时，相应的在反射光方向的表面粗糙度信息摒除，由此得到光学元件的粗糙度信息。同时通过表面粗糙度与表面疵病的关系，得到光学表面疵病的深度信息，完成对光学元件表面缺陷和表面粗糙度的同时测量。

技术领域

本发明涉及一种光学元件表面疵病三维信息的检测系统及检测方法。

背景技术

随着近几年科学技术及加工工艺的发展，光学零件越来越多的被用于空间天体探测、光学仪器、激光、机械加工等各种领域；特别是涉及X射线光学、X射线激光、紫外光学以及磁记录、光学记录、超大规模集成电路等领域对光学系统中的光学零件更是提出了极精准的面型要求和超光滑表面加工要求；高精度的面型使光学系统实现了高分辨率、高集光能力、信噪比以及增大视场等技术目标。当光学元件表面存在疵病时，将会影响光学系统的测量精度。

针对光学表面疵病及表面粗糙度的检测，目前国内外常用的方法有光学测量法、扫描探针显微技术和光学散射法等。

光学散射法利用逆散射法来评价光学元件表面特征，是一种行之有效的光学元件表面特征评价方法。这种方法具有测量精度高和仪器结构简单等优点。在许多发明中，例如：发明专利“光滑表面疵病的自动化检测方法及其系统”(发明专利号：CN1563957A)，提出一种检测仪和检测方法，该检测仪采用显微镜和多角度照明的冷光源，实现了被检面疵病的散射光的反射式成像；实用新型专利“一种表面瑕疵光学检测装置”(专利号：CN204536217U),提出了一种基于激光扫描的表面缺陷检测装置和方法，能在较短时间内确定光滑表面缺陷的具体位置和类别。在这些技术中，都无法对表面疵病的深度信息进行测量。

因此，如何有效的利用显微散射暗场成像及角分布散射结合的方法，测量光学元件表面疵病的三维信息，是研究的一个重要方向。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种光学元件表面疵病三维信息的检测系统及检测方法，其利用显微散射暗场成像及角分布散射结合的优势来检测散射信号，以达到在表面疵病存在的情况下，对光学元件表面粗糙度的准确测量；同时利用表面粗糙度和表面疵病的关系，得到光学元件表面疵病的深度信息。

为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种光学元件表面疵病三维信息的检测系统，其特征在于：激光器，起偏器，待测件，显微成像系统，光电探测器一，检偏器，光电探测器二构成；

激光器发出的光束经过起偏器得到偏振光，入射在待测件的表面，待测件表面因存在缺陷产生背向散射光，入射到显微成像系统；显微成像系统与光电探测器一连接，光电探测器一接收光学元件表面缺陷引起的背向散射光，并将散射光成像在光电探测器一的靶面上，光电探测器一与计算机连接，将信号输入计算机进行处理，得到表面疵病信息；光电探测器二接收待测件经过检偏器的反射光方向临近区域的散射光，检测表面粗糙度。

所述的显微成像系统为显微物镜。

一种光学元件表面疵病三维信息的检测系统得检测方法，其特征在于：所述的检测方法为：

步骤一：激光器由光学夹具固定，使激光以一定的角度入射到待测件的表面上，激光的功率可调,激光器发出的光束经过起偏器，得到偏振光；偏振光以45°入射待测件的表面上，使待测件表面存在缺陷的地方产生散射；

步骤二：产生的背向散射光，在竖直方向上经过显微物镜成像，使其汇聚到光电探测器一的靶面上，光电探测器一通过与计算机相连，将得到的表面疵病图像进行处理，为后续测量做准备；