一种光学元件表面微小缺陷二维轮廓的检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110006924A(43)申请公布日2019.07.12(21)申请号201910311988.6(22)申请日2019.04.18(71)申请人西安工业大学地址710032陕西省西安市未央区学府中路2号(72)发明人王红军武雄骁田爱玲刘卫国王大森朱学亮刘丙才(74)专利代理机构西安新思维专利商标事务所有限公司61114代理人黄秦芳(51)Int.Cl.G01N21/958(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种光学元件表面微小缺陷二维轮廓的检测方法(57)摘要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。CN110006924ACN110006924A权利要求书1/1页1.一种光学元件表面微小缺陷二维轮廓的检测方法，其特征在于：所述的检测方法的步骤为：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；步骤三、对散射分布图利用重心法求出中心位置，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)，曲线横坐标为该点与基准点之间的距离w，纵坐标为图像的灰度图，对应该点的光强度I由光强分布曲线转换为l(θ)，转换为二维矩阵[I，θ]，其中I和θ为一维矩阵，元素个数为采样数N取光强I的最大值为Imax,取样间隔为ΔImax，光强I的最小值Imin，取样间隔为ΔImin，设置缺陷在取值方向上的宽度范围为(dmin,dmax)，取值间隔为Δd所述缺陷在取样方向上的宽度计算过程如下：Step1：设置入射光波长λ，设置I0＝0，Ig＝0，Irms0＝0，d＝dmin；Step2：读取二维矩阵[I，θ]；Step3：将d，θ和λ代入得到一维矩阵α；Step4:将α，I0和Ig代入得到一维矩阵I1；Step5：计算均方根值Irms＝rms(I1-I)；Step6：如果Irms＜Irms0，则Irms0＝Irms；d′＝d；Step7：Ig＝Ig+ΔImin，如果Ig＜Imin，则转到Step4Step8：I0＝I0+ΔImax，如果I0＜Imax，则转到Step4Step9：d＜dmin+Δd，如果d＜dmax，则转到Step3Step10：d′为计算的缺陷在取样方向上的宽度；步骤四、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。2CN110006924A说明书1/4页一种光学元件表面微小缺陷二维轮廓的检测方法技术领域[0001]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[0002]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。[0003]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