[发明专利]高次曲面光学元件表面缺陷的定量检测方法

摘要

本发明公开了一种高次曲面光学元件表面缺陷的定量检测方法。本发明包括如下步骤：优化子孔径扫描路径并确定子孔径空间位置分布；基于显微散射暗场成像原理采集平面子孔径图像；通过高次曲面三维子孔径矫正重构子孔径高次曲面三维图像；利用正投影变换和全口径拼接得到全口径高次曲面二维投影图像，提取低倍下缺陷特征；准确定位缺陷并进行高倍检测，提取高倍下缺陷特征；统计分析特征信息，生成评价数据。本发明实现了高次曲面光学元件表面缺陷的自动化定量检测，极大地提高了检测效率和检测精度，为高次曲面光学元件的加工与使用提供客观可靠的数值依据，为提高先进光学制造超精密加工技术、研究各种超精密加工工艺提供有力手段。

主权项

1.高次曲面光学元件表面缺陷的定量检测方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1.采用子孔径扫描拼接的方法获取高次曲面光学元件全口径表面的缺陷信息；基于高次曲面的经纬线扫描轨迹方式，通过子孔径规划优化扫描路径并确定子孔径在高次曲面表面的空间分布，实现以较少数目的子孔径覆盖被测元件的全口径范围；所述的高次曲面是以Z轴为旋转轴的旋转高次曲面；步骤2.将显微散射暗场成像的放大倍率调整至低倍，沿扫描路径采集高次曲面上指定空间分布处的平面子孔径图像；步骤3.平面子孔径图像是高次曲面三维子孔径在矢高方向压缩的二维图像，基于子孔径空间分布和显微成像模型，结合高次曲面空间方程对平面子孔径图像进行高次曲面三维子孔径矫正，构建子孔径高次曲面三维图像，恢复矢高方向丢失的缺陷信息；步骤4.对子孔径高次曲面三维图像进行正投影变换，并在投影平面上利用特征匹配的图像拼接算法，拼接得到适于缺陷特征处理的全口径高次曲面二维投影图像，然后通过数字图像处理操作提取缺陷特征，利用投影关系和空间曲线积分求得高次曲面光学元件表面微观缺陷的实际位置和长度特征信息；步骤5.根据实际位置信息准确定位目标缺陷并进行高放大倍率显微散射暗场成像，采集目标缺陷的二维高倍图像，通过数字图像处理操作提取高倍图像上缺陷的特征，最后结合定标数据得到缺陷的实际宽度、直径信息，实现微米量级的检测精度；步骤6.统计分析低倍和高倍下检测得到的缺陷实际特征信息，生成高次曲面光学元件表面缺陷评价数据并以电子报表形式输出。