本实用新型专利技术公开了一种透射型合成孔径数字全息术的光学元件表面疵病检测装置，属于光学检测技术领域中的光学元件表面疵病的检测装置，其目的在于提供一种可测量表面疵病深度跃变范围达λ波长量级的透射型合成孔径数字全息术的光学元件表面疵病检测装置。其技术方案为：包括第一激光器、第一显微物镜、针孔、第一透镜、第二反射镜、第二分光棱镜、第三反射镜、第三分光棱镜、第二显微物镜、衰减器、计算机、CCD相机、第三显微物镜和二维平移台。本实用新型专利技术适用于对表面疵病横向尺寸较大的光学元件的表面疵病进行检测。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于光学检测
，涉及一种光学元件表面疵病的检测装置。
技术介绍
光学元件表面疵病是由于元件表面在抛光过程中磨制不均匀所产生的，其表现为元件表面上存在一系列划痕或麻点，其会影响光学成像系统的成像质量并危害高功率激光系统的安全正常运行。光学元件表面疵病的检测结果是判断光学元件合格与否的重要指标之一。目前，在工程检测任务中，主要采用基于暗场散射成像法研制的设备仪器对于光学元件表面疵病进行定量检测，相关设备仪器可以对表面疵病的横向尺寸(划痕的宽度、长度，以及麻点的直径)进行定量测量，然而其不能获得表面疵病的纵向深度，截面形状等形貌信息，实现对于光学元件表面疵病的三维形貌检测，这不利于更加深入地了解和分析表面疵病对光学装置性能的影响。因此，在光学元件表面疵病的定量检测中，表面疵病三维形貌的精确测量具有重要意义。依据现有的检测技术，可以利用白光干涉(WFL)光学轮廓仪或原子力显微镜(AFM)对光学元件表面疵病的形貌结构进行检测，但是这两种方法均存在测量速度缓慢，测量视场较小的缺点，无法适用于对元件表面疵病的实时快速、全场定量化检测。表面轮廓仪具有较高的检测精度，可以获得200nm量级的横向分辨率及nm量级的轴向分辨率，但测量视场较小，通常为毫米量级，且测量速度比较缓慢，其需要在测量过程中使用压电陶瓷(PZT)进行多步机械移相记录多
帧图像；原子力显微镜的分辨率可以达到nm量级，但其测量视场一般只能在微米量级，且在测量过程中需要对元件表面进行逐点扫描，这一方面使得测量速度非常缓慢，另一方面探针有可能在测量过程中触碰元件表面而造成元件损伤。现有技术利用平行光对待测样品进行照射，经待测样品反射(或透射)后的反射平行光和经分光棱镜后的透射平行光直接照射到CCD相机上形成干涉图案。由于部分光学元件表面的疵病较小，反射平行光经待测样品反射(或透射)后产生的相位分布的弯曲畸变较弱，因而反射平行光和透射平行光在CCD相机上形成的干涉图案不明显，因而无法通过CCD相机上形成的干涉图案并通过一系列的计算得出待测样品的三维形貌分布或者通过CCD相机上形成的干涉图案计算得出待测样品的三维形貌分布的误差较大，使得现有光学元件表面疵病检测装置对待测样品的三维形貌分布的精度和准确度较低。基于上述技术问题，本申请于2015年8月26日提交了四件用于光学元件表面疵病检测的技术专利申请，这四件技术专利申请均是采用单波长激光器作为光源，利用分光棱镜将激光分为反射平行光和透射平行光，形成光程不同的两条光路，最终照射到待测样品的反射(或透射)平行光经过待测样品反射(或透射)后和直接照射到CCD相机上的透射平行光形成干涉图案，对待测样品的三维形貌分布的进行精准测量。
技术实现思路
现有技术中，由于待测样品是直接放置于检测装置中进行检测，
待测样品的位置无法移动，因而当待测样品中表面缺陷的横向尺寸较大时，若表面缺陷的尺寸超过CCD的单幅成像视场时，无法获得待测样品表面疵病的完整形貌。本技术的专利技术目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种可适用于测量表面疵病横向尺寸较大的待测样品的光学元件表面疵病检测装置。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为：一种透射型合成孔径数字全息术的光学元件表面疵病检测装置，其特征在于：包括第一激光器、第一显微物镜、针孔、第一透镜、第二反射镜、第二分光棱镜、第三反射镜、第三分光棱镜、第二显微物镜、衰减器、计算机、CCD相机、第三显微物镜和二维平移台；所述第一激光器发出的细激光束依次经过第一显微物镜、针孔、第一透镜后入射至第二分光棱镜并经第二分光棱镜分为反射细激光束和透射细激光束；所述反射细激光束依次第二反射镜、第三反射镜、待测样品、第二显微物镜、第三分光棱镜并在第三分光棱镜产生反射，经第三分光棱镜反射后的细激光束入射至CCD相机；所述透射细激光束依次经过衰减器、第三显微物镜、第三分光棱镜后入射至CCD相机；所述待测样品连接于二维平移台上，所述CCD相机与计算机电连接。其中，所述针孔位于第一显微物镜的焦点上，所述细激光束依次经第一显微物镜、针孔后扩束为球面点光源。其中，所述针孔位于第一透镜的焦点上。其中，所述第二显微物镜和第三显微物镜为放大倍率、数值孔径、
工作距离相同的显微物镜，且第二显微物镜与第三分光棱镜之间的距离等于第三显微物镜与第三分光棱镜之间的距离。其中，所述第一透镜为消色差透镜。其中，所述第一显微物镜、第二显微物镜和第三显微物镜均为消色差显微物镜。综上所述，由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果是：本技术中，通过CCD相机和计算机记录待测光学元件数字干涉图样的相位分布，计算待检光学元件表面疵病的三维形貌分布ΔL，实现表面疵病三维形貌的实时快速全场定量检测，测试速度迅速，测量视场大，检测精度高；通过在检测光路中设置显微物镜，利用显微物镜对由于表面疵病起伏引起的波前相位畸变中的高频信息进行收集，将尺寸微小的光学元件表面疵病放大成像在CCD相机的靶面上，有效解决了部分相位畸变的高频信息在传播过程中损失的问题，提高对于测试样品的表面疵病的检测精度；采用合成孔径技术，通过在测量过程中将待测样品置于可进行高精度二维平移的电控精密二维平移台上，每完成一次CCD单幅视场大小的测量，对待测样品进行二维平移以实现对整个大尺寸表面疵病的扫描测量，从而增加了可以测量的表面疵病横向尺寸范围。附图说明图1为本技术的结构示意图；其中，附图标记为：1—第一激光器、5—第一显微物镜、6—针孔、7—第一透镜、8—第二反射镜、9—第二分光棱镜、10—第三反
射镜、12—第三分光棱镜、13—第二显微物镜、14—衰减器、15—计算机、16—CCD相机、17—待测样品、18—第三显微物镜、19—二维平移台。具体实施方式下面结合附图，对本技术作详细的说明。为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。一种透射型合成孔径数字全息术的光学元件表面疵病检测装置，其包括第一激光器1、第一显微物镜5、针孔6、第一透镜7、第二反射镜8、第二分光棱镜9、第三反射镜10、第三分光棱镜12、第二显微物镜13、衰减器14、计算机15、CCD相机16、第三显微物镜18和二维平移台19。第一激光器1可产生波长为λ的细激光束，第一激光器1产生的细激光束依次经过第一显微物镜5、针孔6、第一透镜7后入射至第二分光棱镜9，该细激光束在第二分光棱镜9上产生反射形成反射细激光束、产生透射形成透射细激光束；该反射细激光束依次在第二反射镜8上产生反射、在第三反射镜10上产生反射、透射过待测样品17、透射过第二显微物镜13入射至第三分光棱镜12，反射细激光束在第三分光棱镜12上产生反射，经第三分光棱镜12反射后的反射细激光束入射至CCD相机16，并在CCD相机16的靶面上成像，形成数
字干涉图样A；透射细激光束依次透射过衰减器14、第三显微物镜18、第三分光棱镜12后入射至CCD相机16，并在CCD相机16的靶面上成像，形成数字干涉图样B；该CCD相机16与计算机本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种透射型合成孔径数字全息术的光学元件表面疵病检测装置，其特征在于：包括第一激光器（1）、第一显微物镜（5）、针孔（6）、第一透镜（7）、第二反射镜（8）、第二分光棱镜（9）、第三反射镜（10）、第三分光棱镜（12）、第二显微物镜（13）、衰减器（14）、计算机（15）、CCD相机（16）、第三显微物镜（18）和二维平移台（19）；所述第一激光器（1）发出的细激光束依次经过第一显微物镜（5）、针孔（6）、第一透镜（7）后入射至第二分光棱镜（9）并经第二分光棱镜（9）分为反射细激光束和透射细激光束；所述反射细激光束依次经过第二反射镜（8）、第三反射镜（10）、待测样品（17）、第二显微物镜（13）、第三分光棱镜（12）并在第三分光棱镜（12）产生反射，经第三分光棱镜（12）反射后的细激光束入射至CCD相机（16）；所述透射细激光束依次经过衰减器（14）、第三显微物镜（18）、第三分光棱镜（12）后入射至CCD相机（16）；所述待测样品（17）连接于二维平移台（19）上，所述CCD相机（16）与计算机（15）电连接。
【技术特征摘要】
1.一种透射型合成孔径数字全息术的光学元件表面疵病检测装置，其特征在于：包括第一激光器（1）、第一显微物镜（5）、针孔（6）、第一透镜（7）、第二反射镜（8）、第二分光棱镜（9）、第三反射镜（10）、第三分光棱镜（12）、第二显微物镜（13）、衰减器（14）、计算机（15）、CCD相机（16）、第三显微物镜（18）和二维平移台（19）；所述第一激光器（1）发出的细激光束依次经过第一显微物镜（5）、针孔（6）、第一透镜（7）后入射至第二分光棱镜（9）并经第二分光棱镜（9）分为反射细激光束和透射细激光束；所述反射细激光束依次经过第二反射镜（8）、第三反射镜（10）、待测样品（17）、第二显微物镜（13）、第三分光棱镜（12）并在第三分光棱镜（12）产生反射，经第三分光棱镜（12）反射后的细激光束入射至CCD相机（16）；所述透射细激光束依次经过衰减器（14）、第三显微物镜（18）、第三分光棱镜（12）后入射至CCD相机（16）；所述待测样品（17）连接于二维平移台（19）上，所述CCD相机（16）与计算机（15）电连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜宏振，郑芳兰，刘勇，刘旭，李东，杨一，陈竹，任寰，张霖，周信达，郑垠波，原泉，石振东，巴荣声，李文洪，于德强，袁静，丁磊，马可，马玉荣，冯晓璇，陈波，杨晓瑜，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：新型
国别省市：四川;51
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