[发明专利]基于白光显微干涉的微球内外表面缺陷检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于白光显微干涉技术的微球内外表面缺陷检测装置，其特征在于：包括白光光源(1)、第一准直透镜(2)、光阑(3)、第二准直透镜(4)、第一偏振片(5)、光程匹配模块和显微干涉模块，光程匹配模块包括第一偏振分光棱镜(6)、第一1/4波片(7)、第一平面反射镜(8)、三维微位移平台(9)、第二1/4波片(10)、第二平面反射镜(11)、PZT移相器(12)，显微干涉模块包括第二偏振分光棱镜(13)、第三1/4波片(14)、第一显微物镜(15)、第四1/4波片(17)、第二显微物镜(18)、球面反射镜(19)、第二偏振片(20)、管镜(21)、CMOS相机(22)；

白光光源(1)发出的光经第一准直物镜(2)汇聚至光阑(3)中心，后经第二准直物镜(4)变为平行光，通过第一偏振片(5)变为线偏振光进入光程匹配模块，线偏振光以与第一偏振分光棱镜(6)的分光面呈45°角入射至第一偏振分光棱镜(6)，在其分光面分成偏振方向相互垂直的P光与S光，其中透射P光作为测试光通过第一1/4波片(10)变为圆偏振光入射至第一平面反射镜(11)，经第一平面反射镜(11)反射的光再次通过第一1/4波片(10)变为线偏振S光后经第一偏振分光棱镜(6)反射后进入显微干涉模块；第一偏振分光棱镜(6)反射的S光作为参考光通过第二1/4波片(7)变为圆偏振光入射至第二平面反射镜(8)，经第二平面反射镜(8)反射的光再次通过第二1/4波片(7)变为线偏振P光后经第一偏振分光棱镜(6)透射后进入显微干涉模块；

偏振方向相互正交的线偏振P光与线偏振S光入射至第二偏振分光棱镜(13)，且与第二偏振分光棱镜(13)的分光面呈45°角入射，线偏振P光作为测试光，线偏振S光作为参考光，线偏振P光经第二偏振分光棱镜(13)透射后通过第四1/4波片(17)变为圆偏振光，然后经过第二显微物镜(18)到达球面反射镜(19)表面，经球面反射镜(19)反射后再经过第二显微物镜(18)、第四1/4波片(17)变为第二线偏振S光入射至第二偏振分光棱镜(13)，经第二分光棱镜(13)的分光面反射后依次经过第二偏振片(20)、管镜(21)到达CMOS相机(22)的靶面；线偏振S光经第二偏振分光棱镜(13)反射后通过第三1/4波片(14)变为圆偏振光，然后经过第一显微物镜(15)到达中空的被测微球)表面，经被测微球)反射后再经过第一显微物镜(15)、第三1/4波片(14)变为第二线偏振P入射至第二偏振分光棱镜(13)，经第二分光棱镜(13)的分光面透射后依次经过第二偏振片(20)、管镜(21)到达CMOS相机(22)的靶面，并与第二线偏振S光发生干涉。

2.根据权利要求1所述的基于白光显微干涉技术的微球内外表面缺陷检测装置，其特征在于：通过三维微位移平台(9)的调整实现参考臂与测试臂中被测微球)的内、外表面以及不同直径微球的光程匹配。

3.根据权利要求2所述的基于白光显微干涉技术的微球内外表面缺陷检测装置，其特征在于：所述第一1/4波片(7)、第二1/4波片(10)、第三1/4波片(14)、第四1/4波片(17)的快轴分别与水平方向呈45°夹角，使得通过其两次的线偏振光出射为偏振方向改变90°的线偏振光。

4.根据权利要求3所述的基于白光显微干涉技术的微球内外表面缺陷检测装置，其特征在于：通过调整CMOS相机(22)的轴向位置，实现在其靶面分别对不同直径微球的内外表面成像。

5.根据权利要求4所述的基于白光显微干涉技术的微球内外表面缺陷检测装置，其特征在于：所述第一偏振分光棱镜(6)的分光面与第二偏振分光棱镜(13)的分光面呈90°夹角。

6.根据权利要求5所述的基于白光显微干涉技术的微球内外表面缺陷检测装置，其特征在于：所述球面反射镜(19)为标准球面反射镜，用以实现微球的大视场测量，当被测微球)直径变化时，球面反射镜(19)无需更换。