[发明专利]基于全光光场计算的圆柱体外表面检测装置

说明书

本发明涉及一种基于全光光场计算的圆柱体外表面检测装置，包括被检测圆柱模块，照射模块，成像模块、全光光场减法模块、探测器模块。相干照明光源出射光束经照明光束整形器后分成两束平行光，平行光束经光束偏折器件偏折到被检测圆柱体表面上，经圆柱体表面反射或者折射的光经成像部件以及光束合成器正好将光所成的图像整合到全光光场减法部件的入瞳处，使之后续能有效的进行全光光场的减法过程，提供了利用全光光场方法进行圆柱体表面信息检测的基础，从入瞳进入的像经对正弦光栅的调整使像与孔产生相位差π，最后探测器检测全光光场减法部件的出瞳出的像转化为以曲线形式输出，实现了在生产过程中能对无限长的圆柱体表面缺陷信息的准确提取，高效可靠且能实时检测。

技术领域

本发明涉及一种圆柱体外表面检测装置，特别是一种基于全光光场计算的圆柱体外表面检测装置，主要用于计算机技术、电子技术、半导体技术、激光光刻技术、激光加工技术、光电检测技术等领域，能准确完成对圆柱体器件表面的完整性检测、装配完整性检测等。

背景技术

圆柱体表面检测装置广泛存在于激光光刻、光电检测、金属表面检测等领域。例如，在激光光刻过程中，通过对圆柱体器件外表面形貌信息的获取，将电路图形准确地刻印到晶体表面或介质层上，实现对想要的图形的新型精加工技术。

目前用于圆柱体表面检测装置比较成熟的技术中，典型的技术包括机器视觉技术、光干涉技术等。机器视觉技术能对圆柱体器件表面进行较为快速的检测，并进行自动处理，达到良好的器件生产过程中的质量控制的目的。仍然存在一些不足：(1)机器视觉技术是通过使用高精度相机拍摄圆柱体表面信息，后续通过对拍摄的图像进行图像分割等处理，实现对圆柱体表面信息的提取。这种技术虽然能获取圆柱体表面信息，但是高度依赖相机的精度，实时性不强，速度有待进一步提高，且后续的图像处理依赖图像算法的精度，对圆柱体表面信息的准确提取有待增强。(2)在利用机器视觉技术对圆柱体器件表面检测的过程中，主要分为三类装置，第一类是利用全景图像采集圆柱体信息的装置，即采用单个相机或多个相机通过连续采集多幅图像进行拼接获得全景图像，或通过折反射全景成像模块，将相机与镜面组成一个系统，通过折射、反射获得圆柱体工件的全景图像。但这类装置对光学系统要求较高，由于视场角的变化，精度会大折扣，且对不同大小的器件需设计相对应的光学系统，工序繁琐且价格昂贵。第二类装置通过相机和被测器件相对位置的变化采集多幅图像，从而获得柱面图像。其中有的装置将器件固定在旋转台中间并旋转360°或夹住器件两端旋转器件，相机在固定位置对器件进行连续采集图像从而获得完整柱面图像，这类装置无法对生产中的器件进行实时测量，且效率较低。有的装置虽然能使一副图像中可以检测多个器件，且能够一次对多个圆柱体工件的柱面和两端面成像并检测其表面缺陷，但是无法适用于在生产过程中检测无限长的圆柱体器件，因此实时性不强，适用性有待增强。

光干涉技术能一次性检测到圆柱体表面的全部区域，同时效率较高，精度较高，但是在无法生产过程中实现对无限长的圆柱体的外表面的快速检测，只能实现样品的抽检，因此实时性不强，检测速度有待提高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术的不足，提供一种基于全光光场计算的圆柱体外表面检测装置，具有能检测无限长圆柱体、实时性高、速度快、检测精度高、灵活性强等特点。