高精度光学元件的表面疵病检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
高精度光学元件的表面疵病检测装置及检测方法
本专利技术涉及光学检测
，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。
技术介绍
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，NationalIgnitionFacilityProject，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。
技术实现思路
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，本专利技术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，本专利技术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；调节所述显微物镜，以使所述显微物镜对所述待测光学元件的中心位置对焦；根据所述待测光学元件的面形参数在所述计算机上设定所述预设运动参数；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相机对所述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。上述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。附图说明图1为本专利技术其中一个实施例中高精度光学元件的表面疵病检测装置的结构示意图；图2为本专利技术另一个实施例中高精度光学元件的表面疵病检测方法的流程示意图；图3为本专利技术其中一个具体实施方式中高精度光学元件的表面疵病检测方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合附图及较佳实施例对本专利技术的技术方案进行详细描述。在其中一个实施例中，如图1所示，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100和计算机200，多轴机械调整模块包括三轴电动位移台310、电动转台320和电动角位台330，波前编码显微成像模块包括显微物镜410、波前编码板420、转接镜筒430和CCD相机440；电动转台320安装在三轴电动位移台310的底座500上；显微物镜410、波前编码板420、转接镜筒430和CCD相机440依次连接，且转接镜筒420与电动角位台330固定连接；电动角位台330设置在三轴电动位移台上310，且电动角位台330的法线方向与电动转台320的法线方向相垂直；三轴电动位移台310、电动转台320和电动角位台330均与计算机200电连接；同轴光源照明模块100通过光纤与显微物镜410连接；CCD相机440的输出端口与计算机200的输入端口连接；计算机200根据预设运动参数控制三轴电动位移台310、电动转台320和电动角位台330运动，且CCD相机440对放置在电动转台320上的待测光学元件进行实时表面成像，并将待测光学元件的表面成像数据发送至计算机200，计算机200根据图像识别方法对待测光学元件的表面成像进行疵病识别处理，并存储带有疵病的表面成像。具体地，在本实施例中，如图1所示，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100和计算机200，其中多轴机械调整模块包括三轴电动位移台310、电动转台320和电动角位台330，波前编码显微成像模块包括显微物镜410、波前编码板420、转接镜筒430和CCD相机440。电动转台320安装在三轴电动位移台310的底座500上，待测光学元件放置在电动转台320上。显微物镜410、波前编码板420、转接镜筒430和CCD相机440依次连接，并且转接镜筒420与电动角位台330固定连接。显微物镜410对待测光学元件的表面进行成像，CCD相机440对经过波前编码板420编码和转接镜筒430后的像进行光电转换，得到待测光学元件的表面成像数据。波前编码板(又称为波前相位编码板)是一种能够延拓光学成像系统的景深的方法，通过在光学系统光路中加入优化设计的波前编码板，能够使得光学成像系统的点扩散函数在很大的焦深范围内保持良好的一致性，得到经过编码的图像，然后通过相应的解码算法，可以计算还原出大景深的图像。转接镜筒420与电动角位台330固定连接，电动角位台330转动时，带动转接镜筒420以及与转接镜筒420连接的显微物镜410、波前编码板420和CCD相机440转动。电动角位台330设置在三轴电动位移台上310，且电动角位台330的法线方向与电动转台320的法线方向相垂直，以保证波前编码显微成像模块能够对待测光学元件的全部表面进行成像。三轴电动位移台310、电动转台320和电动角位台330均与计算机200电连接，计算机200控制三轴电动位移台310、电动转台320和电动角位台330的运动。同轴光源照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度光学元件的表面疵病检测装置，其特征在于，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(100)和计算机(200)，所述多轴机械调整模块包括三轴电动位移台(310)、电动转台(320)和电动角位台(330)，所述波前编码显微成像模块包括显微物镜(410)、波前编码板(420)、转接镜筒(430)和CCD相机(440)；所述电动转台(320)安装在所述三轴电动位移台(310)的底座(500)上；所述显微物镜(410)、所述波前编码板(420)、所述转接镜筒(430)和所述CCD相机(440)依次连接，且所述转接镜筒(420)与所述电动角位台(330)固定连接；所述电动角位台(330)设置在所述三轴电动位移台上(310)，且所述电动角位台(330)的法线方向与所述电动转台(320)的法线方向相垂直；所述三轴电动位移台(310)、所述电动转台(320)和所述电动角位台(330)均与所述计算机(200)电连接；所述同轴光源照明模块(100)通过光纤与所述显微物镜(410)连接；所述CCD相机(440)的输出端口与所述计算机(200)的输入端口连接；所述计算机(200)根据预设运动参数控制所述三轴电动位移台(310)、所述电动转台(320)和所述电动角位台(330)运动，且所述CCD相机(440)对放置在所述电动转台(320)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(200)，所述计算机(200)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。...

【技术特征摘要】
1.一种高精度光学元件的表面疵病检测装置，其特征在于，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(100)和计算机(200)，所述多轴机械调整模块包括三轴电动位移台(310)、电动转台(320)和电动角位台(330)，所述波前编码显微成像模块包括显微物镜(410)、波前编码板(420)、转接镜筒(430)和CCD相机(440)；所述电动转台(320)安装在所述三轴电动位移台(310)的底座(500)上；所述显微物镜(410)、所述波前编码板(420)、所述转接镜筒(430)和所述CCD相机(440)依次连接，且所述转接镜筒(420)与所述电动角位台(330)固定连接；所述电动角位台(330)设置在所述三轴电动位移台上(310)，且所述电动角位台(330)的法线方向与所述电动转台(320)的法线方向相垂直；所述三轴电动位移台(310)、所述电动转台(320)和所述电动角位台(330)均与所述计算机(200)电连接；所述同轴光源照明模块(100)通过光纤与所述显微物镜(410)连接；所述CCD相机(440)的输出端口与所述计算机(200)的输入端口连接；所述计算机(200)根据预设运动参数控制所述三轴电动位移台(310)、所述电动转台(320)和所述电动角位台(330)运动，且所述CCD相机(440)对放置在所述电动转台(320)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(200)，所述计算机(200)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。2.根据权利要求1所述的高精度光学元件的表面疵病检测装置，其特征在于，所述三轴电动位移台(310)包括X轴电动位移台(311)、Y轴电动位移台(312)和Z轴电动位移台(313)；所述电动转台(320)和所述X轴电动位移台(311)安装在所述底座上；所述Y轴电动位移台(312)与所述X轴电动位移台(311)滑动连接，所述Z轴电动位移台(313)与所述Y轴电动位移台(312)滑动连接，且所述电动角位台(330)设置在所述Z轴电动位移台(313)上。3.根据权利要求2所述的高精度光学元件的表面疵病检测装置，其特征在于，所述预设运动参数包括三轴电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘江，钟兴，李艳杰，孟瑶，苏志强，马驰，
申请(专利权)人：长光卫星技术有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22