一种基于光散射的光学检测方法与流程

测量装置的制造及其应用技术1.本发明涉及光学检测技术领域，具体是一种基于光散射的光学检测方法。背景技术：2.光学检测领域对光学晶体等精密光学元件缺陷检测技术的研究起步较早，针对具有局部微小缺陷的光学元件高精度检测，研究人员先后发展了一系列物理检测及评价方法：基于光散射的检测技术，包括暗场显微成像、基于样品散射特性进行扫描成像等；目前，工业中最常用的光学元件表面缺陷扫查手段则是暗场散射显微成像法，该方法是在暗场条件下，通过缺陷对入射光散射产生的散射像反演出缺陷轮廓，白光光源下暗场成像则难以进行缺陷结构类型量化分析，且该方法受环境照及成像系统设置等影响较大，对缺陷轮廓反演的精度有限；如何实现快速的多角度入射光的控制，同时在探测端采用多个光电探测器阵列的方式进行测量，以实现不同角度散射光的快速检测，是我们需要解决的问题，现提供一种基于光散射的光学检测方法。技术实现要素：3.本发明的目的在于提供一种基于光散射的光学检测方法。4.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于光散射的光学检测方法，包括以下步骤：步骤一：通过光源发出入射光波到达扫描振镜旋转镜片上的第一入射点；步骤二：定制光学反射模块，通过定制的光学反射模块将入射光波反射到被测光学元件上的第二入射点；步骤三：以第二入射点为圆心，半径为r的圆形轨迹上，布置若干个二维光电传感器，实时采集被测光学元件所产生的不同角度的散射光；步骤四：通过对采集到的散射光数据进行处理和计算，获得该被测光学元件的缺陷结构信息。5.进一步的，所述入射光波在到达扫描振镜旋转镜片前经过滤波准直镜组，入射光波通过滤波准直镜组准直滤波后，到达扫描振镜旋转镜片上的第一入射点。6.进一步的，将第一入射点标记为f1点，将第二入射点标记为f2点；且f1点和f2点位于同一个椭圆轨迹的两个焦点位置，即椭圆轨迹上的任意点到f1点和f2点的距离之和为恒定的常数，且入射激光的入射方向与f1点和f2点的连线位于同一直线上。7.进一步的，所述光学反射模块由若干个反射镜片组成，且每个反射镜片均安装于椭圆轨迹上；所述反射镜片为内凹面弧形结构，且每个反射镜片在椭圆轨迹上的安装角度，满足每个反射镜片上的入射光经过反射镜片的反射后，全部反射至f2点上。8.进一步的，所述光学反射模块的定制过程包括：将f1点到f2点之间的距离标记为l；设定入射角度的步进数为n，则每次控制扫描振镜旋转镜片的倾斜角度分别为qi；将每个反射镜片上的反射点分别标记为m1，m2，……mn，并将反射点m1对应的反射镜片标记为m1镜片，反射点m2对应的反射镜片标记为m2镜片，以此类推；则设定反射点m1与f1点的连线和反射点mn与f2点的连线分别为垂直于f1点与f2点的连线方向；则m1镜片与mn镜片之间的距离等于f1点与f2点的距离l；设定光学反射模块上m1镜片与f1的距离为l1，m1镜片到f2点的距离为l2；所述入射光波入射到扫描振镜旋转镜片的f1点处，扫描振镜旋转镜片与入射光的夹角为q1=45°时，反射光束入射到光学反射模块的m1镜片位置，且反射光束与入射光束成90°；从而获得m1镜片与水平反射角度为β1；设置光学反射模块的mn镜片的位置与m1镜片的位置保持同一水平面，即反射点mn到f2点的距离为l1；则获得mn镜片与水平方向的角度βn以及入射光波入射到扫描振镜旋转镜片的角度则为qn；从而获得扫描振镜旋转镜片每次旋转的角度步进量；则扫描振镜旋转镜片第i次旋转测量时的入射光波与扫描振镜旋转镜片的夹角角度。9.进一步的，所述二维光电传感器采集被测光学元件所产生的不同角度的散射光的过程包括：将被测光学元件放置在三维运动控制平台上，控制三维运动控制平台将被测光学元件移入f2点位置；以f2点为圆心，半径为r的圆形轨迹上，布置m个二维光电传感器，m个所述二维光电传感器在圆形轨迹上的等距分布；通过m个二维光电传感器将实时采集不同角度的散射光强信息。10.与现有技术相比，本发明的有益效果是：激光透过被测光学系统表面及内部缺陷时，会发生光的散射现象，从而采用扫描振镜旋转镜片和定制的光学反射模块进行结合的方式，以实现快速的获得多角度入射光波的控制，同时在被测光学元件处采用多个光电探测器阵列的方式，对被测光学元件进行测量，以实现不同角度散射光的快速检测，从而最终实现高效控制、高效检测分析双向散射分布函数的功能。附图说明11.图1为本发明的原理图；图2为本发明的光学反射模块结构示意图；图中：100、光源；101、入射光波；102、f1点；103、扫描振镜旋转镜片；104、光学反射模块；105、被测光学元件；106、f2点；107、二维光电传感器；108、椭圆轨迹；109、三维运动控制平台；110、滤波准直镜组。具体实施方式12.如图1所示，一种基于光散射的光学检测方法，包括以下步骤：步骤一：通过光源100发出入射光波101到达扫描振镜旋转镜片103上的第一入射点；步骤二：定制光学反射模块104，通过定制的光学反射模块104将入射光波101反射到被测光学元件105上的第二入射点；步骤三：以第二入射点为圆心，半径为r的圆形轨迹上，布置若干个个二维光电传感器107，实时采集被测光学元件105所产生的不同角度的散射光；步骤四：通过对采集到的散射光数据进行处理和计算，获得该被测光学元件105的缺陷结构信息。13.需要进一步说明的是，在具体实施过程中，入射光波101在到达扫描振镜旋转镜片103前经过滤波准直镜组110，入射光波101通过滤波准直镜组110准直滤波后，到达扫描振镜旋转镜片103上的第一入射点。14.将第一入射点标记为f1点102，将第二入射点标记为f2点106；且f1点102和f2点106位于同一个椭圆轨迹108的两个焦点位置，即椭圆轨迹108上的任意点到f1点102和f2点106的距离之和为恒定的常数，且入射激光的入射方向与f1点102和f2点106的连线位于同一直线上。15.所述光学反射模块104由若干个反射镜片组成，且每个反射镜片均安装于椭圆轨迹108上；所述反射镜片为内凹面弧形结构，且每个反射镜片在椭圆轨迹108上的安装角度，满足每个反射镜片上的入射光经过反射镜片的反射后，全部反射至f2点106上；所述光学反射模块104的定制过程包括：将f1点102到f2点106之间的距离标记为l；根据设计需求，设定入射角度的步进数为n，通过控制扫描振镜旋转镜片103的倾斜角度分别为qi，其中i=1，2，……，n；从而控制入射光波101以n个不同的角度入射到被测光学元件105表面，通过设计光学模块上每个反射镜的角度，从而使得每一次光照射到被测光学元件105时的入射点都位于f2点106处；根据椭圆的数学性质可以知道，扫描振镜各个不同转角情况下，入射光波101从f1点102传播到光学反射模块104上各反射镜片后，经反射再入射到被测光学元件105的f2点106处，各角度光波的光程都相等，将各个光波的光程设定为常数c；如图2所示，将每个反射镜片上的反射点分别标记为m1，m2，……mn；并将反射点m1对应的反射镜片标记为m1镜片，反射点m2对应的反射镜片标记为m2镜片，以此类推；则设定反射点m1与f1点102的连线和反射点mn与f2点106的连线分别为垂直于f1点102与f2点106的连线方向；因此，光学反射模块104上，m1镜片与mn镜片之间的距离等于f1点102与f2点106的距离l；设定光学反射模块104上m1镜片与f1的距离为l1，则m1镜片到f2点106的距离为l2；当入射光波101入射到扫描振镜旋转镜片103的f1点102处，扫描振镜旋转镜片103与入射光的夹角为q1=45°时，反射光束入射到光学反射模块104的m1镜片位置，且反射光束与入射光束成90°角；从而获得m1镜片与水平方向的角度β1，即所加工的光学反射模块104的m1镜片与水平反射角度为β1，其中；设置光学反射模块104的mn镜片的位置与m1镜片的位置保持同一水平面，即mn点到f2点106的距离为l1；则获得mn镜片与水平方向的角度βn，即mn镜片与垂直方向上的角度为βn，其中；而入射光波101入射到扫描振镜旋转镜片103的角度则为qn，其中；则将扫描振镜旋转镜片103每次旋转的角度步进量为bq，其中；则扫描振镜旋转镜片103第i次旋转测量时，入射光波101与扫描振镜旋转镜片103的夹角角度。16.所述二维光电传感器107采集被测光学元件105所产生的不同角度的散射光的过程包括：将被测光学元件105放置在三维运动控制平台109上，控制三维运动控制平台109将被测光学元件105移入f2点106位置；以f2点106为圆心，半径为r的圆形轨迹上，布置m个二维光电传感器107，需要进一步说明的是，在具体实施过程中m个所述二维光电传感器107在圆形轨迹上的等距分布；通过m个二维光电传感器107将实时采集不同角度的散射光强信息，并将光强信息发送给计算机；举例说明：当入射光波101以q1=45°的角度入射到扫描振镜旋转镜片103上，经反射后照射到光学反射模块104的m1镜片处，再经过反射后入射到被测光学元件105的f2点106上，光束遇到被测光学元件105的缺陷时发生光散射，m个二维光电传感器107都采集一次各个角度的散射光强信息，并将其这m组散射光强信息发送给计算机；已知控制扫描振镜旋转镜片103旋转的角度步进量为，则当入射光波101以q2入射到扫描振镜旋转镜片103上，同理，经反射后照射到光学反射模块104的m2镜片处，再经过反射后入射到被测光学元件105的f2点106上，m个二维光电传感器107都采集一次各个角度的散射光强信息，并发送给计算机；以此类推，控制扫描振镜旋转镜片103的步进旋转共n次，则完成n次旋转后，计算机对采集到的n×m个二维光电传感器107采集到的散射光强信息，根据所采集到的散射光强信息获取被测光学元件105的双向散射分布情况，利从而可以获得该被测光学元件105的缺陷结构信息。17.以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。









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