[发明专利]高精度光学元件的表面疵病检测装置及检测方法

说明书

本发明涉及一种高精度光学元件的表面疵病检测装置及检测方法，属于光学检测技术领域，其中检测装置包括多轴机械调整模块、波前编码显微成像模块、同轴光源照明模块和计算机，所述多轴机械调整模块包括三轴电动位移台、电动转台和电动角位台，所述波前编码显微成像模块包括显微物镜、波前编码板、转接镜筒和CCD相机。本发明所提出的高精度光学元件的表面疵病检测装置及方法应用波前编码显微成像模块实现大景深的成像效果，有效地延拓了一般显微成像系统的景深，克服了由机械调整误差和球面及非球面光学元件面形造成的离焦影响，能够降低对机械精度的需求和光学分辨率的需求，从而降低表面疵病检测装置的成本，提高检测装置及检测方法的检测效率。

技术领域

本发明涉及光学检测技术领域，特别是涉及一种高精度光学元件的表面疵病检测装置及检测方法。

背景技术

表面疵病是高精度光学元件表面质量的一个重要评价指标。随着现代光学技术的不断发展和进步，在光学自适应天文望远镜、大天区多目标光谱天文望远镜、光刻投影物镜以及激光核聚变设施(如美国的国家点火装置，National Ignition Facility Project，NIF)等大型光学系统中，都应用了大量高精度、高质量的球面及非球面光学元件。当光束通过存在疵病的超高精度光学元件表面时，这些局部的结构不均匀性造成光束的散射和能量损耗，从而可能产生衍射条纹、能量吸收、膜层破坏、有害炫耀和疵病形变等现象，对于高能量或者高精度的光学系统的性能和使用寿命有着相当大的危害。

目前，国内外研究人员对于高精度光学元件的表面疵病检测的研究投入较多，虽然设计了可以检测高精度光学元件表面质量的检测系统或者方法，但是这些检测系统或者方法仍然存在着检测速度慢、检测精度低以及实用性有限等问题，如何对高精度球面及非球面光学元件的表面疵病进行精确、高效地自动化检测和评价，仍然是目前亟待解决的问题。

发明内容

基于此，有必要针对现有的高精度光学元件表面疵病检测技术存在的检测速度慢、检测精度低以及实用性有限的问题，提供一种高精度光学元件的表面疵病检测装置及检测方法。

为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：

一种高精度光学元件的表面疵病检测装置，包括多轴机械调整模块、波前编码显微成像模块、同轴光源照明模块和计算机，所述多轴机械调整模块包括三轴电动位移台、电动转台和电动角位台，所述波前编码显微成像模块包括显微物镜、波前编码板、转接镜筒和CCD相机；

所述电动转台安装在所述三轴电动位移台的底座上；

所述显微物镜、所述波前编码板、所述转接镜筒和所述CCD相机依次连接，且所述转接镜筒与所述电动角位台固定连接；

所述电动角位台设置在所述三轴电动位移台上，且所述电动角位台的法线方向与所述电动转台的法线方向相垂直；

所述三轴电动位移台、所述电动转台和所述电动角位台均与所述计算机电连接；

所述同轴光源照明模块通过光纤与所述显微物镜连接；

所述CCD相机的输出端口与所述计算机的输入端口连接；

所述计算机根据预设运动参数控制所述三轴电动位移台、所述电动转台和所述电动角位台运动，且所述CCD相机对放置在所述电动转台上的待测光学元件进行实时表面成像，并将所述待测光学元件的表面成像数据发送至所述计算机，所述计算机根据图像识别方法对所述待测光学元件的表面成像进行疵病识别处理，并存储带有疵病的所述表面成像。

同时，本发明还提出一种利用如上所述高精度光学元件的表面疵病检测装置对高精度光学元件表面疵病进行检测的方法，包括以下步骤：

将所述待测光学元件放置在所述电动转台上；

调节所述三轴电动位移台，以使所述显微物镜位于所述待测光学元件的中心位置的上方；