一種球體表面微小瑕疵的光學快速檢測裝置的制造方法
【專利摘要】一種球體表面微小瑕疵的光學快速檢測裝置，包括偏振激光器，所述偏振激光器的輸出方向設(shè)置第一偏振片和分光棱鏡，所述分光棱鏡的反射出光側(cè)依次布置1/2波片、渥氏棱鏡和物鏡，所述物鏡遠離渥氏棱鏡的另一側(cè)為被測面；所述分光棱鏡的折射出光側(cè)布置反射鏡，所述反射鏡的出光方向依次布置第二偏振片、第二匯聚鏡和用于實現(xiàn)剪切干涉檢測的第一光電探測器，所述反射鏡、分光棱鏡、1/2波片、渥氏棱鏡和物鏡位于同一光軸上。本發(fā)明提供一種提升檢測效率、減少誤判率的球體表面微小瑕疵的光學快速檢測裝置。
【專利說明】
一種球體表面微小瑕疵的光學快速檢測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及球體表面微小瑕疵檢測領(lǐng)域，尤其是一種球體表面微小瑕疵的檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的球體表面微小瑕疵檢測一般都采用人眼檢測，檢測效率低、誤判率高、

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服已有球體表面微小瑕疵檢測方式的檢測效率較低、誤判率較高的不足，本發(fā)明提供一種提升檢測效率、減少誤判率的球體表面微小瑕疵的光學快速檢測裝置。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種球體表面微小瑕瘋的光學快速檢測裝置，包括偏振激光器，所述偏振激光器的輸出方向設(shè)置第一偏振片和分光棱鏡，所述分光棱鏡的反射出光側(cè)依次布置I/2波片、渥氏棱鏡和物鏡，所述物鏡遠離渥氏棱鏡的另一側(cè)為被測面;所述分光棱鏡的折射出光側(cè)布置反射鏡，所述反射鏡的出光方向依次布置第二偏振片、第二匯聚鏡和用于實現(xiàn)剪切干涉檢測的第一光電探測器，所述反射鏡、分光棱鏡、I /2波片、渥氏棱鏡和物鏡位于同一光軸上。
[0006]進一步，所述檢測裝置還包括第二匯聚鏡，所述第二匯聚鏡位于反射鏡遠離分光棱鏡的一側(cè)，所述第二匯聚鏡的出光方向與用于實現(xiàn)散射檢測的第二光電探測器，所述第二匯聚鏡與分光棱鏡位于同一光軸上。
[0007]優(yōu)選的，所述分光棱鏡的反射角為90°。
[0008]所述反射鏡為90°反射角的反射鏡。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為:基于光學檢測技術(shù)的球體表面微小瑕疵快速檢測裝置可對光滑球體表面進行快速檢測，檢測分辨率可達微米級。根據(jù)小角度剪切干涉對于表面微小劃痕、亞微米級臺階等的高靈敏度檢測效果，以及表面瑕疵對光的散射效應(yīng)，在一個裝置中，并在一個同光路的光學結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)小角度剪切干涉和散射檢測，可有效檢測球體表面的各種微小瑕疵。
[0010]本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在:提升檢測效率、減少誤判率。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是球體表面微小瑕疵的光學快速檢測裝置的示意圖。
[0012]圖2是偏振原理圖。
[0013]圖3是渥氏棱鏡的光路不意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
[0015]參照圖1?圖3，一種球體表面微小瑕疵的光學快速檢測裝置，包括偏振激光器I，所述偏振激光器I的輸出方向設(shè)置第一偏振片2和分光棱鏡3，所述分光棱鏡3的反射出光側(cè)依次布置1/2波片4、渥氏棱鏡5和物鏡6，所述物鏡6遠離渥氏棱鏡5的另一側(cè)為被測面;所述分光棱鏡3的折射出光側(cè)布置反射鏡7，所述反射鏡7的出光方向依次布置第二偏振片8、第二匯聚鏡9和用于實現(xiàn)剪切干涉檢測的第一光電探測器10，所述反射鏡7、分光棱鏡3、1/2波片4、渥氏棱鏡5和物鏡6位于同一光軸上。
[0016]進一步，所述檢測裝置還包括第二匯聚鏡11，所述第二匯聚鏡11位于反射鏡7遠離分光棱鏡的一側(cè)，所述第二匯聚鏡11的出光方向與用于實現(xiàn)散射檢測的第二光電探測器12，所述第二匯聚鏡11與分光棱鏡3位于同一光軸上。
[0017]優(yōu)選的，所述分光棱鏡3的反射角為90°。所述反射鏡7為90°反射角的反射鏡。
[0018]本實施例中，由偏振激光器發(fā)出的一束準直光經(jīng)偏振片后入射到一個分光棱鏡BS上，偏振片的作用是將由偏振激光器發(fā)出的光的線偏振性進一步提高。
[0019]分光棱鏡BS將50%的入射光反射90°后入射到一個1/2波片，另外的50%光強透過BS后離開光學系統(tǒng)。
[0020]I/2波片的光軸與入射偏振光的偏振方向成一個22.5°的角度。所以偏振光束經(jīng)過該1/2波片后其偏振方向?qū)⑿D(zhuǎn)450，與波片光軸夾角的絕對值仍為22.5°，但在波片光軸的另一邊，如圖2所不。
[0021]該光束再入射到一個渥氏棱鏡，該渥氏棱鏡的ο光軸與入射光的偏振方向成45°，該偏振光束在經(jīng)過該渥氏棱鏡后，50 %的光強將成為ο光束，另外50%的光強將成為e光束，ο光和e光的偏振方向相互垂直。渥氏棱鏡將使得這兩束ο光和e光在離開渥氏棱鏡是相互之間產(chǎn)生一個很小的角度，如圖3所示。
[0022]O光和e光之間的夾角及物鏡的焦距決定了經(jīng)過物鏡聚焦后兩個光點之間的距離，如果ο光和e光之間的夾角很小，則可以使兩個光電之間的距離達到幾個微米。經(jīng)過物鏡聚焦后的兩個光點(O光和e光)經(jīng)過被測表面的反射和散射，沿與原來相反的方向經(jīng)過物鏡后經(jīng)渥氏棱鏡，1/2波片，BS后經(jīng)一個小口徑的反射鏡反射后再經(jīng)過偏振片2。偏振片2的作用是將ο光和e光中沿偏振片2光軸方向的分量取出，并經(jīng)過一個匯聚鏡2后再光電探測器上形成干涉。
[0023]調(diào)整渥氏棱鏡沿水平方向的位置，可以使得被測表面是一個平面時，0光和e光沿偏振片2光軸方向的分量干涉相消，使得光電探測器上的光強接近零，實現(xiàn)暗場檢測條件。
[0024]當被測表面在兩個光點之間有微小的高度差時，如劃痕，麻點，凹坑，污漬等，則ο光和e光的光程差將發(fā)生變化，使得在光電探測器上得干涉不再相消。此時光電探測器的光強大于零，產(chǎn)生光電信號。光電信號的強弱取決于兩個光點之間的光程差，在光程差達到I/4波長或其奇數(shù)倍時，達到最大。從而可以非常靈敏地檢測到光滑表面上得微小瑕疵。
[0025]從被測表面散射回來的光，由于角度偏離物鏡的光軸，在返回光學系統(tǒng)時，將繞過小反射鏡而到達匯聚鏡I，經(jīng)匯聚鏡I聚焦后達到一個高靈敏的光電探測器APD(光電倍增管或雪崩二極管)，通過對散射光的檢測，可以檢測到剪切干涉不易檢測到的瑕疵，如當兩光點之間的光程差是1/2波長的整數(shù)倍的情況。
[0026]檢測時，轉(zhuǎn)動被測球體，記錄光電探測器上得光強信號及APD上得光強信號，對信號進行處理后，將球體的位置信號與剪切干涉信號和散射光強信號合成被測球體表面的瑕疵圖，完成檢測。
[0027]本實施例的方案，采用渥氏棱鏡、物鏡、第二偏振片、1/2波片、小口徑反射鏡及第一光電探測器實現(xiàn)對光滑表面的剪切干涉測量，通過小口徑反射鏡可讓部分較大角度的散射光繞過反射鏡進入第二光電探測器，可同時實現(xiàn)剪切干涉檢測表面瑕疵和散射檢測表面瑕疵。再者，通過旋轉(zhuǎn)被測球體，如全覆蓋旋轉(zhuǎn)方法，可實現(xiàn)對球體表面瑕疵的全覆蓋檢測。
【主權(quán)項】
1.一種球體表面微小瑕疵的光學快速檢測裝置，其特征在于:所述檢測裝置包括偏振激光器，所述偏振激光器的輸出方向設(shè)置第一偏振片和分光棱鏡，所述分光棱鏡的反射出光側(cè)依次布置1/2波片、渥氏棱鏡和物鏡，所述物鏡遠離渥氏棱鏡的另一側(cè)為被測面;所述分光棱鏡的折射出光側(cè)布置反射鏡，所述反射鏡的出光方向依次布置第二偏振片、第二匯聚鏡和用于實現(xiàn)剪切干涉檢測的第一光電探測器，所述反射鏡、分光棱鏡、1/2波片、渥氏棱鏡和物鏡位于同一光軸上。2.如權(quán)利要求1所述的球體表面微小瑕疵的光學快速檢測裝置，其特征在于:所述檢測裝置還包括第二匯聚鏡，所述第二匯聚鏡位于反射鏡遠離分光棱鏡的一側(cè)，所述第二匯聚鏡的出光方向與用于實現(xiàn)散射檢測的第二光電探測器，所述第二匯聚鏡與分光棱鏡位于同一光軸上。3.如權(quán)利要求1或2所述的球體表面微小瑕疵的光學快速檢測裝置，其特征在于:所述分光棱鏡的反射角為90°。4.如權(quán)利要求1或2所述的球體表面微小瑕疵的光學快速檢測裝置，其特征在于:所述反射鏡為90°反射角的反射鏡。
【文檔編號】G01N21/95GK105911072SQ201610405113
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】陸惠宗, 錢佳立
【申請人】浙江工業(yè)大學