[发明专利]一种透明样品的缺陷检测装置和检测方法

说明书

本发明公开了一种透明样品的缺陷检测装置和检测方法。该装置包括沿光路依次设置的光源、载物台、物镜、光栅板和图像采集装置；所述光源用于产生照明光束；照明光束的半径R不小于透明样品的直径2r；所述载物台用于承载透明样品；所述物镜位于所述载物台的承载面一侧；所述透明样品的中心轴与所述物镜的中心轴不重合；所述光栅板包括多个光栅，多个所述光栅的光栅周期不同；还包括处置装置，用于获取第一干涉图像和第二干涉图像，根据第一干涉图像和第二干涉图像获取所述透明样品的相位分布。本发明实施例消除了干涉图案中透明样品与自身的干涉，消除重复图像，更易提取透明样品的折射率分布。

技术领域

本发明实施例涉及光学检测领域，尤其涉及一种透明样品的缺陷检测装置和检测方法。

背景技术

基于三维机器视觉探测微米、纳米尺度缺陷在加工工业中发挥着重要作用。一般而言，使用传统的机器视觉技术，微米尺度的缺陷很容易发现。但是，如果是透明样品中亚微米的缺陷，则很难发现，这个问题在如微透镜阵列的光学元件检测中是关键问题。因此需要发展新的机器视觉方法用于探测这些不可见的缺陷。一般而言，小的光学元件的制造，主要利用塑料模具方法。在塑料模具方法的工艺中，光学元件的折射率可能由于制冷速率和压力的原因而发生变化，因此需要检测这种折射率变化。

液体浸没法、椭偏法、白光扫描干涉法都被提出用于检测光学元件的折射率变化。然而这些方法都不适用于微米尺度的光学元件的缺陷检测。为了检测微米尺度的光学元件的缺陷，可以使用数字全息方法，数字全息可以是基于迈克尔逊或者马赫增德尔干涉仪。但是，这些干涉仪往往光路结构过于复杂。剪切干涉具有简单的光路结构，易于集成到检测系统中，但是由于剪切干涉是一种自参考干涉测量技术，通过剪切干涉获得的全息图中除了普通全息图中存在的直流项和虚像之外，还有样品和自身干涉形成的重复图像，这个重复图像降低了所要获取的实像的质量，而且使得物体的折射率分布信息很难提取。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种透明样品的缺陷检测装置和检测方法，能够消除干涉图案中透明样品与其自身的干涉，消除重复图像，更易提取透明样品的折射率分布。

第一方面，本发明实施例提供了一种透明样品的缺陷检测装置，该装置包括：

沿光路依次设置的光源、载物台、物镜、光栅板和图像采集装置；

所述光源用于产生照明光束，所述照明光束的半径为R；所述载物台用于承载透明样品，所述透明样品的直径为2r，所述照明光束的半径R不小于所述透明样品的直径2r；所述物镜位于所述载物台的承载面一侧；所述透明样品的中心轴与所述物镜的中心轴不重合；所述光栅板位于所述物镜的焦面，所述光栅板包括多个光栅，多个所述光栅的光栅周期不同，所述照明光束经所述光栅板后产生衍射，所述衍射中的零级衍射和一级衍射产生干涉；所述图像采集装置用于获取所述载物台上承载所述透明样品进行检测时的第一干涉图像和移除所述载物台上的所述透明样品时的第二干涉图像；

还包括处理装置，所述处理装置用于根据所述透明样品的半径r和所述照明光束的半径R确定适合所述透明样品的最小光栅周期和最大光栅周期；所述处理装置与所述图像采集装置电连接，用于根据所述第一干涉图像和所述第二干涉图像分别计算第一相位分布和第二相位分布，并根据所述第一相位分布和所述第二相位分布获取所述透明样品的相位分布，以及根据所述透明样品的相位分布计算所述透明样品的折射率分布。

第二方面，本发明实施例还提供了一种透明样品的缺陷检测方法，该方法包括：

根据透明样品的半径r获取照明光束的半径R，所述照明光束的半径R不小于所述透明样品的直径2r；并根据所述透明样品的半径r和所述照明光束的半径R确定适合所述透明样品的最小光栅周期和最大光栅周期；

将所述透明样品置于载物台上，所述透明样品的中心轴与物镜的中心轴不重合；