[发明专利]一种透明材料表面及内部缺陷的检测方法和检测系统

说明书

本发明公开了一种透明材料表面及内部缺陷的检测方法和检测系统，检测系统包括：光学测量系统、光学分析系统和彩色共焦数据处理程序。光学测量系统用于光的输出并接收被测透明材料表面及内部缺陷的反射光，将其输出到光学分析系统；光学分析系统，用于接收透明材料表面及内部缺陷的反射光；彩色共焦数据处理程序，用于对光学分析系统获取的反射光进行分析以获取反射峰对应的波长值，再对此波长值进行处理以获取被测透明材料的表面及内部缺陷信息。本发明还提供了基于上述检测系统的透明材料表面及内部缺陷的检测方法。本发明的透明材料表面及内部缺陷的检测方法和检测系统，能够快速、无损、准确的对透明材料表面及内部缺陷进行定性定量地测量。

技术领域

本发明涉及光学测量领域，尤其涉及一种透明材料表面及内部缺陷的检测方法和检测系统。

背景技术

透明的光学元件是光学系统中非常重要的元件。透明的光学元件表面及内部缺陷(如裂纹、划痕等)严重影响了光学元件的光学性能，在光学系统的使用中，对测量结果带来很大的影响，而且，一些光学元件还会作为基底用于表面镀膜，这就对光学元件的质量提出了很高的要求，如表面平整度，表面及亚表面没有超标的缺陷等等。然而元件在生产加工中难免会产生缺陷，这些缺陷一般都是微米级甚至更小，无法通过肉眼直接识别，如何快速、无损、准确的对透明光学元件表面及内部缺陷进行定性定量地测量，是提高透明光学元件质量的前提条件。

目前，透明材料(包括透明光学元件但不限于光学元件)内部缺陷的检测方法主要分为有损检测和无损检测。常用的有损检测技术包括化学刻蚀法、截面显微法、角度抛光法、磁流变抛光斑点法等，这些主要或助化学试剂或在不同的加工阶段来观测内部缺陷貌，从而得到内部缺陷的信息。这些方法直观性强并且应用很广，但是制备样品或费时，腐蚀过程不易控制，测量范围有限，而且，在破坏的过程中，易产生新的损伤。无损检测主要是借助光学、声学、电磁学的手段来对样品的内部缺陷进行探测，主要有激光调制散射技术、全内反射技术、光学相干层析技术、高频扫面声学显微技术、共焦激光扫描显微技术等。这些检测方法对被测样品都没有损伤的，但是往往存在或分辨率低、或检测速度慢、或不能定量测得缺陷信息等缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够快速、无损、准确的对透明材料表面及内部缺陷进行定性定量地测量的检测方法和检测系统，为透明材料表面及内部缺陷的检测提供新的途径。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种透明材料表面及内部缺陷的检测系统，包括光学测量系统、光学分析系统和彩色共焦数据处理程序，其中

光学测量系统包括复色光源、光源针孔、准直透镜、色散管镜、分光镜、物镜、可实现三维移动的载物台、会聚透镜、检测针孔和输出光纤，所述复色光源发出的光依次经所述光源针孔、所述准直透镜、所述色散管镜、所述分光镜和所述物镜传输到放置于所述载物台上的被测透明材料，所述被测透明材料的反射光依次经过所述物镜、所述分光镜、所述会聚透镜、所述检测针孔和所述输出光纤输出；

所述光学分析系统包括光谱仪，所述输出光纤的输出端连接所述光谱仪；所述光学分析系统用于接收被测透明材料的表面及内部的缺陷的反射光；

所述彩色共焦数据处理程序用于对所述光学分析系统获取的反射光进行分析以获取反射峰对应的波长值，再对反射峰对应的波长值进行处理以获取被测透明材料的内部缺陷信息。

所述复色光源为卤素灯光源。

所述彩色共焦数据处理程序具体用于根据所述反射峰对应的波长值的中心波长值的提取。

所述彩色共焦数据处理程序还用于根据预先提取的所述中心波长值，建立中心波长和标定好的轴向高度信息的关系以获取所述透明材料内部缺陷的深度信息。

所述彩色共焦数据处理程序还用于根据预先建立的中心波长和标定好的轴向高度信息的关系进行计算时，对干扰表面的反射光的影响进行消除处理。