[发明专利]一种光学元件表面微小缺陷二维轮廓的检测方法

说明书

本发明涉及光学表面缺陷检测技术领域，具体涉及一种光学元件表面微小缺陷二维轮廓的检测方法。以克服现有技术存在的结构复杂、测量精度低、数据量大和测量时间长的问题。本发明采用的步骤为：1）激光束经过光束整形系统形成会聚光，会聚光经过样品反射后到达CCD靶面，调整样品位置、姿态，使会聚点位于靶面中心且垂直于CCD靶面，反射点到靶面中心的距离为L；2）光束照在样品表面缺陷区域，CCD上得到散射分布图；3）对散射分布图求出中心位置，以中心位置为基准点，沿不同方向取值可以得到一维的光强分布曲线I(w)；4）重复步骤三的过程，对于散射图在不同的方向上取值，可以获得缺陷在不同取样方向上的宽度值，由此拟合出缺陷的二维轮廓。

技术领域

本发明涉及光学表面缺陷检测技术领域，具体涉及一种光学元件表面微小缺陷二维轮廓的检测方法。

背景技术

随着未来科学技术的发展，要求光学系统要适应强激光、高聚能的苛刻工作条件，或者达到超高的分辨率。光学系统的这些极限化发展，对光学元件表面质量的要求越来越高。所以，对于缺陷检测的技术难度和要求将会十分苛刻，因此必须针对各种类型的光学元件，研究出更精确更高效的表面缺陷检测方法。

国内表面微缺陷检测法方法为目视法、滤波成像法、频谱分析法等等，检测结果存在效率低，准确性差等问题。目视法作为原始的检测方法，仍在国内光学元件检测上广泛应用。它指在暗场照明环境下，观察者利用放大镜或者肉眼观测光学元件表面，由自身经验判断表面疵病。缺点是带有十分明显的主观性，检测结果容易受检测人员的经验以及疲劳影响，检测质量因人而异，所以检测效率很低，精度不稳定，限制了该检测方法的发展。滤波成像法与目视法的基本原理相似，不同之处在于不是肉眼直接观察，而是由光学传感器来代替，经过观察和测试缺陷像的大小及明暗程度来判断缺陷的大小和特性，尽管与目视法相比进一步提高了检测速度，但由于机器观察缺陷大小时分辨率存在限制性，因此检测精度仍旧较低。频谱分析法是光学元件表面疵病引起的散射光穿过傅里叶透镜，由后焦平面的光强分布得到疵病后向衍射谱的能量，再通过能量积分和疵病形态学处理得出疵病大小及深度情况。它的缺点是由于受到疵病深层构造的影响，并不能够反映出疵病表层的面积大小。

目前，关于机器视觉的表面缺陷检测已成为国内外的一个热点研究领域。机器视觉是一门新兴检测技术，将计算机视觉和图像处理技术融为一体,用数字图像检测,机器识别物体，用图像处理方法提取有用信息，现如今的工业生产过程已经逐步趋于自动化，机器视觉能够发挥自己的优势，运用于某些人眼无法观测到或者危险的工作环境中，具有实时性、灵活性和精确性等优点。尽管机器视觉的光学元件表面缺陷检测技术在近几年已取得较大发展，但受成像系统衍射极限的影响，机器视觉对于微小缺陷的检测仍旧无能为力。

散射法是一种新的表面缺陷检测技术，通过对表面缺陷在散射空间的散射分布实现对表面缺陷的检测，在散射法缺陷检测中，找出最亮第一级条纹，并根据衍射对应关系计算以得到缺陷大小。在测量过程中，缺陷大小与检测区域大小密切相关，对于小缺陷，需要增加测量空间，从而增加测量系统的复杂性。测量中外界噪声对也会降低散射信号的信噪比，出现条纹位置和缺陷分布值的误判，从而影响测量精度。对于整个面形的检测，也将会产生极大的数据量和耗费更多的测量时间。

发明内容

本发明提供一种光学元件表面微小缺陷的检测方法，以克服现有技术存在的结构复杂、测量精度低、数据量大和测量时间长的问题。

为了达到本发明的目的，本发明提供的技术方案如下：一种光学元件表面微小缺陷的检测方法，包括以下步骤：

步骤一、激光器发出的激光束经过光束整形系统形成会聚光，会聚光经过样品反射后到达CCD靶面，调整样品的位置和姿态，使会聚光束的会聚点位于CCD的靶面中心且使会聚光轴垂直于CCD靶面，此时反射点到CCD靶面中心的距离为L；

步骤二、光束照在样品表面缺陷区域，CCD上得到散射分布图；