CN107688022A - 一种光学元件表面缺陷检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学元件表面缺陷检测装置，包括：激光器、分束器、扩束***、参考镜、切换单元、第一探测器、数字微镜以及检测单元。所述激光器发出细光束，所述扩束***用于将所述细光束变为宽光束，所述宽光束形成干涉光束再次经过分束器后反射至所述切换单元；所述第一探测器探测进入所述第一探测器的干涉光束并将其通过外部屏幕进行显示；所述数字微镜划分为不同区域，所述数字微镜通过控制不同区域的微镜的偏转选择相应的子干涉光束进入所述检测单元；所述检测单元探测扫描所述子干涉光束并存储数据。该光学元件表面缺陷检测装置具有扫描速度快，测量精度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及光学检测技术领域，尤其涉及一种光学元件表面缺陷检测装置。
背景技术
光学元件表面缺陷是表面质量的重要指标，在紫外/极紫外光学***、大功率激光等光学***中，对该指标均有严格要求。目前，对该指标的检测手段极为有限，传统中多采用暗室法检测，但存在判读不准确、受人为影响大、无法长时间检测等缺点。
市场上成熟的检测仪器也较为少见，多数产品与文献中主要基于单镜头加运动机构的方案。即选取合适的显微镜头，并配套运动机构带动镜头沿光学元件表面进行扫描，扫描得到的图像经后续分析处理以获得表面缺陷数据。但是这种方案实现难度较大，因为光学表面缺陷的小尺度决定了镜头的放大倍数，而满足放大倍数的镜头景深都比较小(几微米到几十微米)，镜头的小景深又决定了运动机构的高精度，高精度运动机构价格昂贵，且会带来一系列复杂问题。以上原因导致该方案存在技术难度大、成本高，难以实现的缺点，且难以检测球面、非球面等大矢高元件。
发明内容
本发明旨在克服现有技术存在的缺陷，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种光学元件表面缺陷检测装置。所述光学元件表面缺陷检测装置包括：激光器、分束器、扩束***、参考镜、切换单元、第一探测器、数字微镜以及检测单元；所述激光器发出细光束并将所述细光束经所述分束器入射至所述扩束***；所述扩束***用于将所述细光束变为宽光束，所述宽光束一部分传播至参考镜后原路返回形成参考波，另一部分经过透射传播至待测光学元件表面后反射形成检测波，所述参考波与所述检测波形成干涉光束再次经过分束器后反射至所述切换单元；所述切换单元控制所述干涉光束进入第一探测器或进入所述数字微镜；所述第一探测器探测进入所述第一探测器的干涉光束并将其通过外部屏幕进行显示；所述数字微镜上设置有微镜阵列，所述微镜阵列划分为不同区域，所述数字微镜通过控制不同区域的微镜的偏转选择相应的子干涉光束进入所述检测单元；所述检测单元探测扫描所述子干涉光束并存储数据。
在一些实施例中，所述检测单元包括依次设置的第一微透镜阵列，第二微透镜阵列以及第二探测器；所述第一微透镜阵列包括多个第一微透镜，所述第一微透镜与所述微镜阵列中的一个或若干个微镜相对应；所述第二微透镜阵列包括多个第二微透镜，所述第二微透镜阵列与所述第一微透镜阵列的结构及光学参数一致，且与所述第一微透镜阵列背对设置。
在一些实施例中，所述检测单元还包括积分透镜，所述积分透镜设置在所述第二微透镜阵列与所述第二探测器之间。
在一些实施例中，所述第一微透镜与对应的第二微透镜组成一组通道，且该通道的长度等于所述第一微透镜或第二微透镜的焦距。
在一些实施例中，所述分束器与切换单元之间还设置有调整通光孔径大小的光束调整元件。
在一些实施例中，所述数字微镜与所述检测单元之间设置有调整通光孔径大小的光束调整元件。
在一些实施例中，所述参考镜为平面参考镜、球面参考镜、补偿器或CGH。
在一些实施例中，所述切换单元包括电机以及与所述电机连接并可随所述电机进行旋转的两组镜头。
在一些实施例中，所述数字微镜的法线与所述干涉光束的夹角为12度。
在一些实施例中，所述第一探测器以及所述第二探测器均为CCD光电探测器。
本发明的技术效果：本发明公开的光学元件表面缺陷检测装置避免了外部运动机构所带来的高成本与运动误差，将单镜头对光学元件表面的运动转化为数字微镜不同区域的偏转，在进行一次干涉条纹对位后，即可实现元件表面不同子区域的放大扫描结果，且扫描过程中仅有数字微镜的微偏转运动，所以该方案具有扫描速度快，无拖尾现象，定位快且重复精度高等优点，而且可方便应用于球面与非球面等大矢高元件。
附图说明
图1为根据本发明一个实施例的光学元件表面缺陷检测装置的结构示意图；以及
图2为根据本发明一个实施例的检测单元的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
参考图1所示，是本发明提供的一种光学元件表面缺陷检测装置100。所述光学元件表面缺陷检测装置100包括：激光器1、分束器2、扩束***3、参考镜4、切换单元6、第一探测器7、数字微镜8以及检测单元9。所述激光器1发出细光束并将所述细光束经所述分束器2入射至所述扩束***3。所述扩束***3用于将所述细光束变为宽光束，所述宽光束一部分传播至参考镜4后原路返回形成参考波，另一部分经过透射传播至待测光学元件5表面后反射形成检测波，所述参考波与所述检测波形成干涉光束再次经过分束器2后反射至所述切换单元6。所述切换单元6控制所述干涉光束进入第一探测器7或进入所述数字微镜8。所述第一探测器7探测进入所述第一探测器7的干涉光束并将其通过外部屏幕进行显示。所述数字微镜8上设置有微镜阵列，所述微镜阵列划分为不同区域，所述数字微镜8通过控制不同区域的微镜的偏转选择相应的子干涉光束进入所述检测单元9。所述检测单元9探测扫描所述子干涉光束并存储数据。在一些实施例中，按光栅扫描式路径控制数字微镜8的不同区域。
在一些实施例中，所述分束器2与切换单元6之间还设置有调整通光孔径大小的光束调整元件，以使其通光口径大小相匹配，分辨率不受到损失。在一些实施例中，所述数字微镜8与所述检测单元9之间设置有调整通光孔径大小的光束调整元件，以使其通光口径大小相匹配，分辨率不受到损失。
在一些实施例中，所述参考镜4根据被测光学元件的类型可选择为平面参考镜、球面参考镜、补偿器或CGH。
在一些实施例中，所述切换单元6包括电机以及与所述电机连接并可随所述电机进行旋转的两组镜头。所述切换单元6可控制干涉光束直接进入第一探测器或进入数字微镜8。
在一些实施例中，所述数字微镜8的法线与所述干涉光束的夹角为12度。当选择数字微镜8的某区域通光时，该区域微镜的偏转角度为+12°，其余区域微镜的偏转角度为-12°，可最大限度避免干扰。
在一些实施例中，所述第一探测器以7及所述第二探测器93均为CCD光电探测器。
在一些实施例中，所述激光器1为He-Ne稳频激光器。
本发明提供的光学元件表面缺陷检测装置100在进行光学元件表面缺陷检测时，将所述激光器1发出细光束并将所述细光束经所述分束器2入射至所述扩束***3。所述扩束***3用于将所述细光束变为宽光束，所述宽光束一部分传播至参考镜4后原路返回形成参考波，另一部分经过透射传播至待测光学元件5表面后反射形成检测波，所述参考波与所述检测波形成干涉光束再次经过分束器2后反射至所述切换单元6。启动切换单元6将干涉光束直接切入第一探测器7中，并在外接的屏幕上显示影像；然后调节待测光学元件5的位置，使外接的屏幕上出现干涉条纹并展宽，然后通过切换单元6的切换，将干涉光束投射至数字微镜8中。通过控制数字微镜8不同区域的微镜偏转，使干涉光束的子干涉光束分别透过第一微透镜阵列91以及第二微透镜阵列92的各个微透镜，经过积分透镜94最终均投影到第二探测器93的相同区域，分别存储通过第二探测器93的数据，从而实现了被测元件5不同子区域的放大扫描，通过计算机图像处理与识别，可获得整个光学元件表面缺陷结果。
所述光学元件表面缺陷检测装置100在进行光学元件表面缺陷检测时，只有数字微镜8中的微镜在做微小偏转运动，其他各组成部件均静止不动。
本发明的技术效果：本发明提供的光学元件表面缺陷检测装置100避免了外部运动机构所带来的高成本与运动误差，将单镜头对光学元件表面的运动转化为数字微镜不同区域的偏转，在进行一次干涉条纹对位后，即可实现元件表面不同子区域的放大扫描结果，且扫描过程中仅有数字微镜的微偏转运动，所以该方案具有扫描速度快，无拖尾现象，定位快且重复精度高等优点，而且可方便应用于球面与非球面等大矢高元件。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种光学元件表面缺陷检测装置，其特征在于，包括：
激光器、分束器、扩束***、参考镜、切换单元、第一探测器、数字微镜以及检测单元；
所述激光器发出细光束并将所述细光束经所述分束器入射至所述扩束***；所述扩束***用于将所述细光束变为宽光束，所述宽光束一部分传播至参考镜后原路返回形成参考波，另一部分经过透射传播至待测光学元件表面后反射形成检测波，所述参考波与所述检测波形成干涉光束再次经过分束器后反射至所述切换单元；
所述切换单元控制所述干涉光束进入第一探测器或进入所述数字微镜；
所述第一探测器探测进入所述第一探测器的干涉光束并将其通过外部屏幕进行显示；
所述数字微镜上设置有微镜阵列，所述微镜阵列划分为不同区域，所述数字微镜通过控制不同区域的微镜的偏转选择相应的子干涉光束进入所述检测单元；
所述检测单元探测扫描所述子干涉光束并存储数据。
2.根据权利要求1所述的光学元件表面缺陷检测装置，其特征在于，所述检测单元包括依次设置的第一微透镜阵列，第二微透镜阵列以及第二探测器；
所述第一微透镜阵列包括多个第一微透镜，所述第一微透镜与所述微镜阵列中的一个或若干个微镜相对应；
所述第二微透镜阵列包括多个第二微透镜，所述第二微透镜阵列与所述第一微透镜阵列的结构及光学参数一致，且与所述第一微透镜阵列背对设置。
3.根据权利要求2所述的光学元件表面缺陷检测装置，其特征在于，所述检测单元还包括积分透镜，所述积分透镜设置在所述第二微透镜阵列与所述第二探测器之间。
4.根据权利要求2所述的光学元件表面缺陷检测装置，其特征在于，所述第一微透镜与对应的第二微透镜组成一组通道，且该通道的长度等于所述第一微透镜或第二微透镜的焦距。
5.根据权利要求1所述的光学元件表面缺陷检测装置，其特征在于，所述分束器与切换单元之间还设置有调整通光孔径大小的光束调整元件。
6.根据权利要求1所述的光学元件表面缺陷检测装置，其特征在于，所述数字微镜与所述检测单元之间设置有调整通光孔径大小的光束调整元件。
7.根据权利要求1所述的光学元件表面缺陷检测装置，其特征在于，所述参考镜为平面参考镜、球面参考镜、补偿器或CGH。
8.根据权利要求1所述的光学元件表面缺陷检测装置，其特征在于，所述切换单元包括电机以及与所述电机连接并可随所述电机进行旋转的两组镜头。
9.根据权利要求1所述的光学元件表面缺陷检测装置，其特征在于，所述数字微镜的法线与所述干涉光束的夹角为12度。
10.根据权利要求2所述的光学元件表面缺陷检测装置，其特征在于，所述第一探测器以及所述第二探测器均为CCD光电探测器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610633719.8A CN107688022A (zh) | 2016-08-04 | 2016-08-04 | 一种光学元件表面缺陷检测装置 |
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| CN201610633719.8A CN107688022A (zh) | 2016-08-04 | 2016-08-04 | 一种光学元件表面缺陷检测装置 |
Publications (1)
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|---|---|
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ID=61151065
Family Applications (1)
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| CN201610633719.8A Pending CN107688022A (zh) | 2016-08-04 | 2016-08-04 | 一种光学元件表面缺陷检测装置 |
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|---|---|
| CN (1) | CN107688022A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108508019A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-09-07 | 华南理工大学 | 一种高效检测大面积微细电子器件的方法 |
| CN113447527A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-09-28 | 西安交通大学 | 一种双模激光红外热成像检测***及方法 |
| TWI779357B (zh) * | 2020-09-23 | 2022-10-01 | 南亞科技股份有限公司 | 偵測物品表面缺陷的方法及其系統 |
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2016
- 2016-08-04 CN CN201610633719.8A patent/CN107688022A/zh active Pending
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Application publication date: 20180213 |