[发明专利]一种基于线光谱共焦技术的光学元件缺陷检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于线光谱共焦技术的光学元件缺陷检测装置，其特征在于：包括有照明单元、分束镜、色散透镜组、样品运动台、成像接收光纤束和光谱成像单元，待测样品设置于样品运动台上，所述的照明单元沿Y轴发出的X向线性阵列光线经分束镜反射，再透过色散透镜组后聚焦于待测样品上，不同波长的线性阵列光线经待测样品反射后，再依次通过色散透镜组、分束镜透射耦合，然后从成像接收光纤束的一端进入到Z轴延伸的成像接收光纤束内，成像接收光纤束的另一端与光谱成像单元连接，光谱成像单元包括有多个反射镜和面阵探测器，成像接收光纤束另一端输出的线性阵列光线经过多个反射镜顺次反射后聚焦到面阵探测器上。

2.根据权利要求1所述的一种基于线光谱共焦技术的光学元件缺陷检测装置，其特征在于：所述的照明单元包括有宽带光源、耦合透镜组和照明光纤束，照明光纤束的每根光纤均沿Y轴延伸设置，宽带光源发出的光线经耦合透镜组耦合后，进入照明光纤束中，照明光纤束的输入端面为圆形、输出端面为矩形，照明光纤束在输入端为捆束状排布结构、在输出端为沿X轴线性排布结构，使得照明光纤束发出X向线性阵列光线。

3.根据权利要求1所述的一种基于线光谱共焦技术的光学元件缺陷检测装置，其特征在于：所述的成像接收光纤束的每根光纤均沿Z轴延伸设置,成像接收光纤束的输入端面和输出端面均为矩形，成像接收光纤束为沿X轴线性排布结构。

4.根据权利要求1所述的一种基于线光谱共焦技术的光学元件缺陷检测装置，其特征在于：所述的光谱成像单元包括有折叠反光镜、第一凹面反光镜、凸面光栅、第二凹面反光镜和面阵探测器，成像接收光纤束另一端输出的线性阵列光线首先经过折叠反光镜偏转方向后入射到第一凹面反光镜上，第一凹面反光镜将入射的线性阵列光线准直入射到凸面光栅后进行光谱分光，最后经过第二凹面反光镜聚焦到面阵探测器上。

5.基于权利要求1所述的光学元件缺陷检测装置的光学元件缺陷检测方法，其特征在于：具体包括有以下步骤：

(1)、首先在样品运动台上放置待测样品，然后启动照明单元，照明单元沿Y轴发出的X向线性阵列光线经分束镜反射，再透过色散透镜组后聚焦于待测样品上，不同波长的线性阵列光线聚焦于待测样品的不同高度处；

(2)、聚焦光线经过待测样品反射后，再依次通过色散透镜组、分束镜透射耦合，然后从成像接收光纤束的一端进入到Z轴延伸的成像接收光纤束内，成像接收光纤束另一端输出线性阵列光线；

(3)、成像接收光纤束输出的线性阵列光线首先经过折叠反光镜反射达到第一凹面反光镜，从第一凹面反光镜反射后的光线进入凸面光栅，经过凸面光栅分光后经过第二凹面反光镜将不同波长的线性阵列光线聚焦于面阵探测器上不同的位置，其中，面阵探测器的X向是空间维，Z向是光谱维，面阵探测器的空间维上每一点光强选取依据是该点所对应的光谱维上的最大光强值，即光谱维上光强最大值对应的光强为空间维上一点的光强值，依次得到空间维一维方向上所有点的光强值，并将此光强值转化为归一化反射率，得到一维方向上归一化反射率系数；对于旋转对称样品，通过样品运动台带动待测样品绕z轴旋转180⁰并结合图像拼接，得到待测样品整个表面的反射率系数；对于非旋转对称样品，通过样品运动台带动待测样品沿Y轴方向平移并结合图像拼接，得到待测样品整个表面的反射率系数；

(4)、将待测样品整个表面的反射率系数乘以整个表面的上的光强值得到整个表面的归一化光强值，将得到的归一化光强值与设定的归一化光强阈值比较，实现待测样品整个表面的缺陷高分辨率快速检测。

6.根据权利要求5所述的光学元件缺陷检测方法，其特征在于：所述的待测样品为曲面样品时，步骤(1)中的不同波长的线性阵列光线聚焦于曲面样品表面的不同高度处。

7.根据权利要求5所述的光学元件缺陷检测方法，其特征在于：所述的待测样品为平面样品时，步骤(1)中的不同波长的线性阵列光线聚焦于平面样品的不同深度处。