專利名稱：光學(xué)元件亞表面缺陷的檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光學(xué)加工和檢測領(lǐng)域，特別是涉及一種用于光學(xué)元件加工研磨階 段產(chǎn)生亞表面缺陷的檢測裝置。
背景技術(shù)：
隨著大型激光光學(xué)系統(tǒng)、天文望遠鏡和太空望遠鏡系統(tǒng)的發(fā)展，對于光學(xué)元件的 加工質(zhì)量要求愈來愈嚴格。多年來對光學(xué)元件缺陷特性成因的研究表明，光學(xué)元件制造過 程中產(chǎn)生的微裂紋等亞表面缺陷是造成光學(xué)元件缺陷的重要因素。光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)元件 的壽命和性能受到其加工質(zhì)量尤其是亞表面缺陷的影響。因此精確有效地測量光學(xué)元件亞 表面缺陷產(chǎn)生的程度和深度，對優(yōu)化研磨及拋光加工工藝、提高加工效率、節(jié)約加工成本有 重要意義，同時也對獲得低缺陷完美表面的光學(xué)元件提供指導(dǎo)依據(jù)。目前，對于光學(xué)元件亞表面缺陷的測量主要使用擊坑法或楔面拋光法測量。該方法 是先將研磨后的樣品進行局部拋光蝕刻，再利用輪廓儀從研磨區(qū)到拋光區(qū)沿著一定的方向， 對待側(cè)區(qū)域表面輪廓進行測量，得到被測區(qū)域的形貌，即深度Z(高度)隨x(水平)方向的變 化，再利用顯微鏡對同一區(qū)域進行觀測，觀測時必須使顯微鏡觀測區(qū)域與輪廓儀測量區(qū)域完 全一致，且必須知道X方向的坐標(biāo)，這涉及到在顯微鏡下樣品的再定位以及顯微鏡在X方向的 位移精度問題，致使測量結(jié)果引入較大的誤差，最終造成深度和形貌測量結(jié)果的不可靠。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種測量誤差小的光學(xué)元件亞表面缺陷 的檢測裝置。本實用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是光學(xué)元件亞表面缺陷的檢測裝 置，包括顯微鏡、精密位移平臺、與顯微鏡連接的圖像數(shù)據(jù)處理單元，在所述圖像數(shù)據(jù)處理 單元上還連接有激光位移傳感器。本實用新型的有益效果是本實用新型采用光學(xué)顯微鏡和激光位移傳感器進行亞 表面缺陷的測量，可同時獲得亞表面缺陷深度和不同深度下的亞表面缺陷形貌，實現(xiàn)了對 不同深度下亞表面缺陷形貌的觀測和深度的精確測量，避免了傳統(tǒng)檢測重新定位所引入的 誤差，測量精度在微米量級；本實用新型不需要昂貴的輪廓儀，避免了傳統(tǒng)測量法存在的再 定位問題造成的測量誤差，也避免了傳統(tǒng)方法中輪廓儀測量區(qū)域和顯微鏡觀測區(qū)域必須嚴 格對應(yīng)的苛刻要求；本實用新型為優(yōu)化光學(xué)元件的研磨及拋光工藝，提高加工效率，節(jié)約加 工時間和成本提供了重要量化參考，同時也為得到低缺陷加工表面提供了重要檢測依據(jù)， 本實用新型不僅可用于光學(xué)玻璃的亞表面缺陷檢測，同樣也適用于陶瓷、硅、鍺等工程材料 的加工亞表面缺陷測量。

圖1是本實用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型的測量裝置包括顯微鏡1、激光位移傳感器2、精密位移 平臺3、圖像數(shù)據(jù)處理單元4，圖像數(shù)據(jù)處理單元4分別與顯微鏡1和激光位移傳感器2連 接在一起。顯微鏡1具有高倍率大數(shù)值孔徑的鏡頭和低倍率寬視場的鏡頭，寬視場鏡頭用 于被測區(qū)域的初步定位，高倍率鏡頭用于精密調(diào)焦進而測量亞表面缺陷深度及觀測亞表面 缺陷形貌。激光位移傳感器2用于測量精密位移平臺3在Z方向的移動量，激光位移傳感 器2具有亞微米級以上的測量精度。精密位移平臺3用于放置樣品5及對被測區(qū)域精確定 位，精密位移平臺3可在X和Z方向上移動，且X和Z方向上移動精度分別為亞毫米級和微 米級以上。圖像數(shù)據(jù)處理單元4用于對顯微鏡1采集的圖像進行數(shù)字處理。上述數(shù)據(jù)處理單元4可采用普通的PC機，精密位移平臺3在X方向平移距離大于 20mm，精度0. 1mm，在Z方向跳動士 lym。顯微鏡1采用高倍率(100X)大數(shù)值孔徑(NA = 0. 9)和低倍率(5X)寬視場的鏡頭。激光位移傳感器2可采用波長632. Snm的He-Ne激 光，測量精度0. 1 μ m，實現(xiàn)Z方向微米量級的深度測量。本實用新型的測量方法包括以下步驟1)先將研磨后的樣品5進行局部拋光蝕刻；2)將樣品5放置在精密位移平臺3上，采用顯微鏡1的低倍率鏡頭確定初始的觀 測區(qū)域；3)換用高倍率鏡頭進行觀測，移動精密位移平臺3使樣品5在X方向水平移動，使 高倍率鏡頭對樣品5從研磨區(qū)域逐漸掃描至拋光區(qū)域；4)當(dāng)高倍率鏡頭移至所需測量的區(qū)域時，沿Z方向調(diào)節(jié)精密位移平臺3，使顯微 鏡1的高倍率鏡頭聚焦于所測量區(qū)域，同時利用激光位移傳感器2記錄精密位移平臺3在 Z方向的位移，此位移即為被觀測區(qū)域相對于初始觀測位置的深度，如果此區(qū)域具有亞表面 缺陷，那么此位移即為觀測區(qū)域亞表面缺陷的深度，同時通過顯微鏡1觀測此位置的亞表 面缺陷形貌，一次性得到不同深度下亞表面缺陷的形貌和深度信息。
權(quán)利要求光學(xué)元件亞表面缺陷的檢測裝置，包括顯微鏡(1)、精密位移平臺(3)、與顯微鏡(1)連接的圖像數(shù)據(jù)處理單元(4)，其特征在于在所述圖像數(shù)據(jù)處理單元(4)上還連接有激光位移傳感器(2)。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件亞表面缺陷的檢測裝置，其特征在于所述顯微鏡(1) 具有高倍率大數(shù)值孔徑的鏡頭和低倍率寬視場的鏡頭。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件亞表面缺陷的檢測裝置，其特征在于所述激光位移 傳感器(2)具有亞微米級以上的測量精度。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件亞表面缺陷的檢測裝置，其特征在于所述精密位移 平臺(3)可在X和Z方向上移動，且X和Z方向上移動精度分別為亞毫米級和微米級以上。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件亞表面缺陷的檢測裝置，其特征在于所述圖像數(shù)據(jù) 處理單元⑷采用PC機。
專利摘要本實用新型提供一種測量誤差小的光學(xué)元件亞表面缺陷的檢測裝置。光學(xué)元件亞表面缺陷的檢測裝置，包括顯微鏡、精密位移平臺、與顯微鏡連接的圖像數(shù)據(jù)處理單元，在所述圖像數(shù)據(jù)處理單元上還連接有激光位移傳感器。本實用新型采用光學(xué)顯微鏡和激光位移傳感器進行亞表面缺陷的測量，可同時獲得亞表面缺陷深度和不同深度下的亞表面缺陷形貌，實現(xiàn)了對不同深度下亞表面缺陷形貌的觀測和深度的精確測量，避免了傳統(tǒng)檢測重新定位所引入的誤差，測量精度在微米量級，本實用新型不僅可用于光學(xué)玻璃的亞表面缺陷檢測，同樣也適用于陶瓷、硅、鍺等工程材料的加工亞表面缺陷測量。
文檔編號G01B11/22GK201697882SQ20102021440
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者李亞國, 王健, 許喬, 謝瑞清, 鄧燕, 鄭楠, 陳賢華, 雷向陽 申請人:成都精密光學(xué)工程研究中心