[发明专利]一种红外光学材料的均匀性检测装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可见光不透明红外光学材料的均匀性检测装置和方法，特别是一种检测单晶锗、硫系玻璃等可见光不透明红外光学材料内部缺陷的检测方法，及材料均匀性的检测方法和装置。

背景技术

随着在军事、民用方面的应用范围越来越广泛，红外光学材料的质量要求也日益提高。红外光学材料内部缺陷(如条纹、裂纹、分相、气泡等)是决定红外光学材料质量的关键指标之一，其中缺陷主要是由于红外材料制备过程中的化学组分的不均匀性以及热不均匀性等原因造成的。

对于可见光透明光学玻璃均匀性的检测，现在已拥有成熟的干涉或全息检测方法，并形成了相关的国家标准（GB/T7962.3-2010）。但是，对于可见光不透明红外光学材料，目前缺乏相关的检测方法和装置，没有统一的国内外检测标准。

对于红外光学材料的均匀性检测方法，国内专利（中国专利申请号：201110228174.X，2010105545001，201110025184.3）报道了几种红外硫系玻璃内部缺陷的光学检测方法和装置，均采用面光源透射成像的方式，可以方便快捷的实现对红外硫系玻璃缺陷的检测。但是，该方法只能给出样品内部所有缺陷在垂直光轴平面内的投影，无法给出缺陷在样品内部的具体位置、立体形貌和分布等精确信息。

专利（中国专利申请号：201110073411.X）报道了一种红外玻璃非均匀性检测装置及检测方法，通过精确测定红外玻璃样品放入前后的线扩散函数和相应的光学传递函数，通过对比实现红外玻璃非均匀性的检测。该方法采用光学传递函数间接地表征红外玻璃的均匀性，不能直观地给出其内部缺陷位置、形貌和分布信息。

在反射式显微镜光学系统中，由于其利用聚焦系统成像，使得显微镜的视场半径很小，因此无法在显微镜下全部显示稍大的待测物体，一次观测只能看到的物体的一部分，无法观测到物体的全貌。因此需要通过多次观测，并利用图像扩展技术将一系列具有重叠区域的相邻图像，根据重叠区域的位置信息和相同特征拼合成大视野的全景图像，从而能够展现超大视野。

在显微镜光学系统中，放大倍数较小时景深比较大。而随着显微镜放大倍数的增大，其景深就会相应减小，只能看清聚焦面附近的结构。因此为了使物体在一幅图中完全聚焦清晰，需要采用显微图像融合技术，利用多幅同一场景不同聚焦位置的图像，融合成一幅各处都清晰的全景深图像。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：提供一种可见光不透明红外光学材料的均匀性检测装置和方法，既可获得待测红外材料内部聚焦面设定景深内缺陷的形貌和位置信息，又可获得待测红外材料内部缺陷的三维形貌和位置信息，从而实现红外光学材料均匀性的精细检测功能。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种红外光学材料的均匀性检测装置，其特征在于包括红外分光镜、光轴与红外分光镜法线成45°角的红外均匀光源发生装置，与红外均匀光源发生装置光轴垂直的红外变焦透镜、二维精密移动载物台、聚光镜、红外传感器，红外变焦透镜、二维精密移动载物台、聚光镜、红外传感器共用一个横向光轴；所述红外变焦透镜、二维精密移动载物台沿横向光轴方向设置在红外分光镜前方，且红外均匀光源发生装置产生的红外均匀光源入射到达红外分光镜形成与入射方向垂直的红外光束，红外光束通过红外变焦透镜汇聚到达放置于二维精密移动载物台上的待测材料上形成反射光；所述聚光镜、红外传感器沿横向光轴方向设置在红外分光镜后方，反射光通过红外变焦透镜的汇聚，依次通过红外分光镜、聚光镜投射到红外传感器上并形成电信号；还设置信号采集及控制器，信号采集及控制器分别与红外传感器、二维精密移动载物台、红外变焦透镜连接，信号采集及控制器与计算机连接；所述计算机通过信号采集及控制器控制变焦透镜的对焦和调焦、二维精密移动载物台的移动、以及红外传感器的信号采集。

按上述技术方案，所述红外均匀光源发生装置包括遮杂散光管、准直部件、扩束部件、滤光片组，红外光源、遮杂散光管、准直部件、扩束部件、滤光片组依次排列并共用一个通过红外分光镜中心的光轴。

按上述技术方案，二维精密移动载物台的二维移动方向所在平面以及待测材料平面均与横向光轴空间垂直；所述的二维精密移动载物台由滑板、载物台、驱动装置组成，一伺服驱动装置安装在滑板上，控制X轴方向的移动，载物台安装在滑板上，载物台设置为能够相对滑板在Y轴方向移动，另一伺服驱动装置安装在载物台上，控制Y轴方向的移动；在检测过程中载物台能够带动待测样品沿X/Y轴方向做步进运动。

按上述技术方案，所述的聚光镜采用红外透镜。