[實用新型]一種結構光調制的暗場顯微缺陷三維測量系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202021935252.0
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN212228770U
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 李璐璐;劉乾;黃小津;張輝
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院機械制造工藝研究所
• 主分類號: G01N21/958
• 分類號: G01N21/958;G01N21/88;G01B11/25
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 唐邦英

本實用新型公開了一種結構光調制的暗場顯微缺陷三維測量系統(tǒng)，包括光源、空間光調制器、第一透鏡、分光鏡、顯微物鏡、第二透鏡、第三透鏡、濾波器、第四透鏡和CCD；所述空間光調制器用于接收光源發(fā)出的光并調制成結構光；所述空間光調制器調制的結構光依次經過第一透鏡、分光鏡和顯微物鏡微縮投影至樣品上并在樣品上反射形成零級光和一級光；所述零級光依次經過顯微物鏡、第二透鏡和第三透鏡達到濾波器；所述一級光依次經過顯微物鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡到達CCD成像。本實用新型解決了現(xiàn)有無損檢測方法存在照明背景光和離焦光干擾缺陷散射光成像的問題。

技術領域

本實用新型涉及材料檢測領域，具體涉及一種結構光調制的暗場顯微缺陷三維測量系統(tǒng)。

背景技術

對透明光學材料缺陷的三維形態(tài)的準確測量，是獲得高品質低缺陷的光學元件的關鍵之一。現(xiàn)有的缺陷檢測方法可分為有損檢測和無損檢測兩大類。有損檢測方法(如截面顯微法、角度拋光法、離子束刻蝕法和磁流變拋光斑點法等)通過腐蝕、拋光等手段將缺陷的內部結構暴露并擴大，檢測缺陷的深度信息，檢測精度較高，但會導致光學元件破壞或失效，只能作為一種抽檢手段。無損檢測方法不破壞光學元件，并且效率高、成本低，已經成為缺陷檢測的必然發(fā)展趨勢。

在無損檢測方法中，暗場成像法靈敏度很高，但僅能測量缺陷的二維結構，缺乏對縱向深度的檢測能力。無損的三維微缺陷檢測方法主要包括白光干涉、原子力顯微、共聚焦掃描顯微、光學相干層析、數(shù)字全息顯微、全內反射暗場顯微等技術，其中白光干涉、原子力顯微只能檢測表面缺陷的三維形貌，其他幾種方法都同時具有表面和內部缺陷的三維檢測能力，但存在照明背景光和離焦光干擾缺陷散射光成像的問題。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種結構光調制的暗場顯微缺陷三維測量系統(tǒng)，解決現(xiàn)有無損檢測方法存在照明背景光和離焦光干擾缺陷散射光成像的問題。

本實用新型通過下述技術方案實現(xiàn)：

一種結構光調制的暗場顯微缺陷三維測量系統(tǒng)，包括光源、空間光調制器、第一透鏡、分光鏡、顯微物鏡、第二透鏡、第三透鏡、濾波器、第四透鏡和CCD；

所述空間光調制器用于接收光源發(fā)出的光并調制成結構光；

所述空間光調制器調制的結構光依次經過第一透鏡、分光鏡和顯微物鏡微縮投影至樣品上并在樣品上反射形成零級光和一級光；

所述零級光依次經過顯微物鏡、第二透鏡和第三透鏡達到濾波器；

所述一級光依次經過顯微物鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡到達CCD成像。

本實用新型所述顯微物鏡既是照明透鏡，又是成像物鏡，所述CCD為荷耦合元件，可以稱為CCD圖像傳感器。

零級光為照明背景光的絕大部分，一級光包含小部分照明背景光和部分缺陷散射光，使用外置濾波器能夠去除大部分照明背景光。

在焦光和離焦光的分離是通過高頻結構光場照明和后續(xù)的調制度分析算法實現(xiàn)的，這個高頻結構光場是指空間光調制器的調制的結構光必須是高頻才能使在焦光與離焦光的分離效果最好，具體來講，結構光頻率為具體的系統(tǒng)截止頻率的一半時，分離效果最好。

系統(tǒng)截止頻率f_c＝2NA/λ，其中NA為顯微物鏡的數(shù)值孔徑，λ為照明光波長。

綜上，本實用新型使用高頻結構光場照明缺陷，通過結構光頻域調制的方式分離在焦光與離焦光，并使用外置頻域濾波器去除大部分照明背景光，可排除照明背景光和離焦光干擾的干擾，提升成像靈敏度。

進一步地，濾波器置于第三透鏡和第四透鏡之間。

進一步地，第三透鏡的后焦面和第四透鏡的前焦面重合形成頻譜面，所述濾波器位于頻譜面上。

進一步地，濾波器的尺寸小于CCD的孔徑尺寸。