本發(fā)明屬光學(xué)領(lǐng)域，涉及光學(xué)元件疵病的測(cè)試方法與裝置，尤其涉及激光光路中透射式大口徑平板與楔板表面、亞表面及內(nèi)部疵病位置的測(cè)試方法與裝置。

背景技術(shù)：

神光Ⅲ主機(jī)裝置中大量使用平板與楔板光學(xué)元件，平板與楔板疵病會(huì)使元件在較低的通量下產(chǎn)生損傷，激光誘發(fā)的損傷會(huì)使元件的損傷加速，同時(shí)引起裝置的光束質(zhì)量變差，影響裝置的輸出能量和聚焦特性，在后續(xù)光路中產(chǎn)生熱像，引起新的損傷，使打靶的能量下降，危害極大。因此，裝置中平板與楔板中疵病的控制十分重要。

傳統(tǒng)測(cè)試方法：

方法1，目視法，借助低倍放大鏡觀察平板與楔板表面、亞表面及內(nèi)部的疵病，該方法對(duì)大口徑的元件進(jìn)行測(cè)試時(shí)，人眼長(zhǎng)時(shí)間觀察容易引起視力疲勞，測(cè)量置信度較低，該方法耗時(shí)耗力，效率低下。

方法2，顯微成像法，采用移動(dòng)掃描機(jī)構(gòu)承載大口徑光學(xué)元件，采用LED照明，采用暗場(chǎng)成像，由CCD顯微系統(tǒng)測(cè)試光學(xué)元件的疵病，此方法受顯微系統(tǒng)視場(chǎng)和工作距的限制，只能測(cè)試光學(xué)元件表面或亞表面的疵病，對(duì)光學(xué)元件內(nèi)部的疵病測(cè)量受限，同時(shí)采用顯微系統(tǒng)，視場(chǎng)較小，測(cè)量時(shí)采用掃描方式耗時(shí)較長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決傳統(tǒng)測(cè)試方法耗時(shí)耗力、對(duì)光學(xué)元件內(nèi)部的疵病測(cè)量受限的弊端，本發(fā)明提出了一種透射光學(xué)元件疵病測(cè)試方法及裝置，能對(duì)大口徑透射式光學(xué)元件表面及內(nèi)部疵病進(jìn)行快速檢測(cè)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

透射光學(xué)元件疵病的測(cè)試裝置，其特殊之處在于：包括激光器、準(zhǔn)直鏡、定焦鏡頭、CCD、移動(dòng)機(jī)構(gòu)和采集控制計(jì)算機(jī)；所述準(zhǔn)直鏡設(shè)置在激光器的輸出光路上；所述定焦鏡頭和CCD剛性連接組成成像系統(tǒng)，成像系統(tǒng)的監(jiān)視面通過定焦鏡頭和CCD感光面成共軛關(guān)系；所述成像系統(tǒng)固定在移動(dòng)機(jī)構(gòu)上；所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)與采集控制計(jì)算機(jī)相連。

為提高檢測(cè)效率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試，上述測(cè)試裝置還包括載物臺(tái)和掃描機(jī)構(gòu)；所述載物臺(tái)用于放置和固定待測(cè)光學(xué)元件；所述掃描機(jī)構(gòu)用于整體移動(dòng)載物臺(tái)和待測(cè)光學(xué)元件；所述掃描機(jī)構(gòu)與所述采集控制計(jì)算機(jī)相連。

采用上述測(cè)試裝置檢測(cè)透射光學(xué)元件疵病的方法，其特殊之處在于：包括以下步驟：

1)開啟激光器1，將激光注入準(zhǔn)直鏡進(jìn)行準(zhǔn)直；

2)使準(zhǔn)直后的激光束照射被測(cè)光學(xué)元件的某一待測(cè)試區(qū)域；

3)觀察成像系統(tǒng)的圖像，若出現(xiàn)衍射圖樣，則表明被測(cè)光學(xué)元件當(dāng)前被照射區(qū)域處有疵病，進(jìn)入步驟4)；

4)沿軸向調(diào)整移動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置使衍射環(huán)由大變小直至衍射環(huán)消失，此時(shí)成像系統(tǒng)的監(jiān)視面與被測(cè)光學(xué)元件的疵病位置重合；

5)移動(dòng)被測(cè)光學(xué)元件，使激光束通過被測(cè)光學(xué)元件口徑的下一個(gè)測(cè)試區(qū)域，采用步驟3)～4)相同的方法對(duì)該區(qū)域進(jìn)行測(cè)試；

6)重復(fù)步驟3)至步驟5)，直至完成整個(gè)光學(xué)元件所有區(qū)域的測(cè)試；

7)將所有測(cè)試區(qū)域中存在疵病的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，得到整個(gè)光學(xué)元件的空間缺陷信息。

上述步驟5)中將待測(cè)光學(xué)元件放置在載物臺(tái)上，采用掃描機(jī)構(gòu)整體移動(dòng)載物臺(tái)和待測(cè)光學(xué)元件。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、本發(fā)明將激光器、準(zhǔn)直鏡、載物臺(tái)、掃描機(jī)構(gòu)、定焦鏡頭、CCD、移動(dòng)機(jī)構(gòu)和采集控制計(jì)算機(jī)組合，利用激光的衍射特性與物像共軛成像關(guān)系，通過掃描實(shí)現(xiàn)對(duì)大口徑光學(xué)元件的疵病檢測(cè)，能夠檢測(cè)到整個(gè)光學(xué)元件的表面、亞表面和內(nèi)部缺陷信息，對(duì)光學(xué)元件內(nèi)部的疵病測(cè)量不受限，且檢測(cè)效率高，同時(shí)，由于疵病經(jīng)激光照射時(shí)，即使尺度在亞微米量級(jí)，也可產(chǎn)生清晰的衍射條紋，因此系統(tǒng)測(cè)量精度高。

2、本發(fā)明自動(dòng)化程度高，適合光學(xué)元件疵病的無損非接觸精密測(cè)量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的機(jī)構(gòu)示意圖；

圖中，1-激光器、2-準(zhǔn)直鏡、3-載物臺(tái)、4-掃描機(jī)構(gòu)、5-定焦鏡頭、6-CCD、7-移動(dòng)機(jī)構(gòu)、8-采集控制計(jì)算機(jī)、9-待測(cè)光學(xué)元件。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明所提供的透射光學(xué)元件疵病的測(cè)試裝置包括激光器1、準(zhǔn)直鏡2、載物臺(tái)3、掃描機(jī)構(gòu)4、定焦鏡頭5、CCD 6、移動(dòng)機(jī)構(gòu)7和采集控制計(jì)算機(jī)8。

準(zhǔn)直鏡2設(shè)置在激光器1的輸出光路上，將激光器的輸出激光準(zhǔn)直后輸出平行光束。

載物臺(tái)3用于放置待測(cè)光學(xué)元件，并保證待測(cè)光學(xué)元件位于準(zhǔn)直鏡2的輸出光路上，使平行光束通過待測(cè)光學(xué)元件的某一個(gè)測(cè)試區(qū)域。

掃描機(jī)構(gòu)4安裝在載物臺(tái)3的下端，用于整體移動(dòng)載物臺(tái)3和放置在載物臺(tái)3上的待測(cè)光學(xué)元件，使激光束通過待測(cè)光學(xué)元件口徑的下一個(gè)測(cè)試區(qū)域。

定焦鏡頭5和CCD 6剛性連接，組成成像系統(tǒng)。整個(gè)成像系統(tǒng)固定在移動(dòng)機(jī)構(gòu)7上，成像系統(tǒng)的監(jiān)視面通過定焦鏡頭5和CCD 6感光面成共軛關(guān)系。成像系統(tǒng)用于測(cè)試待測(cè)光學(xué)元件當(dāng)前測(cè)試區(qū)域是否存在疵病。

掃描機(jī)構(gòu)4、成像系統(tǒng)以及移動(dòng)機(jī)構(gòu)7均與采集控制計(jì)算機(jī)8相連；

采集控制計(jì)算機(jī)8有三個(gè)功能：

1、控制掃描機(jī)構(gòu)和移動(dòng)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)步長(zhǎng)；

2、采集數(shù)據(jù)：包括成像系統(tǒng)的監(jiān)視面的位置信息、被測(cè)光學(xué)元件被照射區(qū)域信息；

3、處理數(shù)據(jù)：將被測(cè)光學(xué)元件存在疵病的各個(gè)區(qū)域位置進(jìn)行拼接，得到整個(gè)光學(xué)元件的空間缺陷信息。

基于上述測(cè)試裝置，本發(fā)明同時(shí)提供了一種透射光學(xué)元件疵病的測(cè)試方法，包括以下步驟：

1)開啟激光器1，將激光注入準(zhǔn)直鏡2后，準(zhǔn)直成平行光束，將被測(cè)光學(xué)元件固定在載物臺(tái)3上，使平行光束照射被測(cè)光學(xué)元件的某一待測(cè)區(qū)域；準(zhǔn)直的平行光經(jīng)被測(cè)光學(xué)元件透射后，進(jìn)入由定焦鏡頭5和CCD 6所組成的成像系統(tǒng)。

2)若成像系統(tǒng)上出現(xiàn)衍射圖樣，則表明被測(cè)光學(xué)元件被照射區(qū)域處有疵病，進(jìn)入步驟3)。

3)沿軸向(與準(zhǔn)直鏡的軸向平行)調(diào)整移動(dòng)機(jī)構(gòu)7的位置，當(dāng)成像系統(tǒng)上的衍射圖樣逐漸變小時(shí)，表明成像系統(tǒng)的監(jiān)視面逐漸靠近被測(cè)光學(xué)元件的疵病位置；繼續(xù)調(diào)整移動(dòng)機(jī)構(gòu)7的位置，當(dāng)衍射環(huán)消失時(shí)，滿足像傳遞原理，說明此時(shí)成像系統(tǒng)的監(jiān)視面與被測(cè)光學(xué)元件的疵病位置重合。

4)整體移動(dòng)載物臺(tái)3和被測(cè)光學(xué)元件，使激光束通過被測(cè)光學(xué)元件口徑的下一個(gè)測(cè)試區(qū)域，采用步驟2)～3)相同的方法對(duì)該區(qū)域進(jìn)行測(cè)試。

5)重復(fù)步驟2)至步驟4)，直至完成整個(gè)光學(xué)元件的測(cè)試。

6)將所有測(cè)試區(qū)域的存在疵病的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，得到整個(gè)光學(xué)元件的空間缺陷信息。

這里步驟6)中的具體拼接方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員數(shù)據(jù)處理的常用技術(shù)手段，本發(fā)明在此不再贅述。