[发明专利]一种表面瑕疵光学检测装置及其检测方法

摘要

本发明揭示了一种表面瑕疵光学检测装置及其检测方法，所述检测装置包括：激光器、偏振器、扩束镜、第一偏振分光镜、剪切棱镜、扫描镜面、远心扫描透镜、积分球集光器、第一光电探测器、波片、第二偏振分光镜、第二光电探测器；所述激光器、偏振器、扩束镜依次设置；所述剪切棱镜设置于第一偏振分光镜及扫描镜面之间；剪切棱镜的设置使得入射光被分成两束光强相等并偏振正交的部分，并且两束光之间有在远心扫描透镜的后焦面上形成一个很小的夹角；所述波片设置于第一偏振分光镜与第二偏振分光镜之间，第二偏振分光镜与第二光电探测器连接。本发明提出的表面瑕疵光学检测装置及方法，可提高表面瑕疵的检测精度及效率。

主权项

1.一种表面瑕疵光学检测方法，其特征在于，利用表面瑕疵光学检测装置实现；所述表面瑕疵光学检测装置包括：激光器、偏振器、扩束镜、第一调整镜、第二调整镜、第一偏振分光镜、剪切棱镜、扫描镜面、远心扫描透镜、积分球集光器、第一光电探测器、波片、第二偏振分光镜、第二光电探测器；所述激光器、偏振器、扩束镜依次设置；所述第一调整镜、第二调整镜设置于扩束镜及第一偏振分光镜之间；所述剪切棱镜设置于第一偏振分光镜及扫描镜面之间；所述远心扫描透镜设置于扫描镜面及积分球集光器之间；所述积分球集光器的底端有一个圆形的或长方形的开口，圆形开口的直径或长方形开口的长度略大于扫描的长度，积分球集光器的上方为一狭长形开口，在积分球集光器的腔体内侧，安装有一个高灵敏光点探测器，即第一光电探测器；所述检测方法包括：激光束从激光器发出，经偏振器后，进入扩束镜，作为激光散射扫描及剪切干涉的光源；光束经扩束镜后由第一调整镜、第二调整镜调整后进入第一偏振分光镜；此时的光束偏振方向在与第一偏振分光镜入射面法线和反射面法线所组成的面内；几乎所有的入射光将通过该第一偏振分光镜入射到剪切棱镜上；剪切棱镜的设置使得入射光被分成两束光强相等并偏振正交的部分，并且两束光之间有在远心扫描透镜的后焦面上形成一个夹角；扫描镜面将入射光束沿一个方向快速扫描，经远心扫描透镜后，在被测表面形成两个汇聚光点，并划过一个长度为L＝f·2θ的直线；这里，f为远心扫描透镜的焦距，θ为扫描镜面的扫描范围；两束光在被测表面形成汇聚的两个光斑，两个光斑的中心距离由远心扫描透镜的焦距及两束光的夹角决定；积分球集光器及第一光电探测器组成的散射光信号检测系统能地将被表面缺陷漫散射的光信号收集起来，对于没有缺陷的表面，入射光在与表面相互作用后，将主要以反射形式及透射形式离开表面，对于不透明的被测面，将主要以反射的形式离开表面，而积分球的设计使得已以反射光形式离开表面的光基本上不被光电探测器检测到，只有经表面缺陷漫散射后离开的光才被光电探测器检测到，从而可有效检测表面缺陷；经表面反射的光束将按原路返回，如果在两个光斑的照射区域内没有任何缺陷，则两束光经表面反射后，再经剪切干涉棱镜并合成一个偏振方向与原来入射光一致的光束，该光束将沿原光路再进入到激光扩束系统，几乎没有光进入到剪切干涉检测系统，因而在剪切干涉光路中的光电检测系统没有信号；如果在被两个光斑的照射区域内有微小缺陷，则由于两个光斑之间有一定的间距，当两束光合成后，相互之间的干涉会使得合成光束中部分波阵面的位相发生变化，因而在通过剪切干涉棱镜后其偏振方向不再与原来入射光的偏振方向一致，在经过偏振棱镜后，将有一部分光依次经过波片、第二偏振分光镜进入到剪切干涉的探测系统中并被系统中的第二光电探测器接收到；由于表面纹波、污迹、水斑都会对通过它们的光产出光程差，从而引起光束的位相变化，而没有缺陷的表面将不产生这样的光程差，因而这种表面缺陷就会在一个暗场的背景下产生明显的亮斑。