[發明專利]大口徑精密光學元件表面缺陷檢測的旋轉照明方法及裝置

有效

• 申請號: 200910102400.2
• 申請日: 2009-09-03
• 公開（公告）號: CN101644657A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 楊甬英;高鑫;劉東
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/88
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及一種大口徑精密光學元件表面缺陷檢測的照明方法及裝置。

背景技術

精密光學元件表面缺陷檢測中，通常采用照明光源筒照射待檢元件表面，使表面缺陷產生散射光，然后利用變焦顯微鏡和CCD收集散射光即可獲得待檢元件表面暗背景下的亮疵病圖像。對于劃痕疵病而言，只有照明光束方向在待檢元件表面投影方向與劃痕方向垂直時，才會有最多的散射光進入變焦顯微鏡和CCD，得到最佳的散射圖像。由于劃痕疵病方向的任意性，因此使用的照明光源筒的數量應該足夠多，方能使得待檢元件表面任意方向的疵病都能得到良好的照明，獲得包含待檢元件表面全部疵病的數字圖像。實際中，通常在同一個光源支架上呈環形均勻設置數量足夠多的照明光源筒，同時照明樣品表面，盡可能使任意方向的疵病都能得到良好的照明，以誘發盡可能多的散射光進入變焦顯微散射成像裝置。然而，如果在一個系統中同時設置數量足夠多的照明光源筒，則照明裝置質量將變得很大，外圍尺寸也隨之變大，這不僅降低了照明裝置的實用性，而且影響系統美觀。

在對大口徑精密光學元件進行表面缺陷檢測時，一般使用包含有足夠數量照明光源筒、變焦顯微鏡、CCD的變焦顯微散射成像裝置對待檢元件表面進行二維子孔徑掃描，分別采集待檢元件表面各個位置處的子孔徑疵病圖像，然后將所有子孔徑圖像進行拼接，從而得到完整的待檢元件表面疵病圖像。在這種情況下，子孔徑圖像的數量越少越好，這就要求單幅圖像的視場必須足夠大，因此照明光束的口徑必須同時足夠大。但是如果在同一個系統中設置數量足夠多的大口徑照明光源，就會導致照明裝置體積龐大，重量也隨之增加，其應用受到限制。因此迫切需要設計一種照明裝置與方法，使之既能夠取得足夠數量照明光源筒同時照明的效果，使待檢元件表面任意方向的疵病都能得到良好的照明，同時裝置質量和體積較小，便于實際應用。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種大口徑精密光學元件表面缺陷檢測的照明方法及裝置。

大口徑精密光學元件表面缺陷檢測的旋轉照明方法是將n束照明光源筒固定在一起，采集某一視場內疵病圖像時，將固定在一起的n束照明光源筒進行m-1次旋轉，然后利用變焦顯微鏡和CCD采集照明光源筒處于不同旋轉位置時的疵病圖像，再將此視場內所有疵病圖像共m幅進行疊加，疊加后的圖像將包含此視場內全部疵病。相當于使用了m×n束照明光源筒對元件表面進行照明，達到了使元件表面任意方向缺陷產生散射光的目的，可對疵病達到微米量級的分辨率。

所述的再將此視場內所有疵病圖像共m幅進行疊加：對于同一視場內，n束照明光源筒處于不同旋轉位置時所采集的所有疵病圖像共m幅，采用平均疊加的方法，疊加后的圖像中每個像素的灰度值為所有疵病圖像對應點灰度值的平均值。數學表達式為：

I(i,j)=1mΣk=1mIk(i,j)]]>

式中，I(i，j)為疊加后圖像中坐標為(i，j)的點的灰度值，I_k(i，j)為第k幅圖像對應點的灰度值，m為同一視場內所采集的圖像的總數，疊加后的圖像包含此視場內所有疵病。