疵病的检测是精密元件质量检测的主要项目之一。精密表面疵病对光学元件的影响首先表现为散射,并在系统中造成一个连续效应,引起其他严重的危害。因此在光学加工和应用中疵病的检测越来越受到重视。 结合实际大口径元件的检测要求,本论文中提出了一种疵病检测方法,并以此建立了疵病检测系统,即光学显微散射成像系统。该系统采用环状分布的多束光纤光源照明,将光以一定角度入射到被检表面,使疵病散射光成像在变倍显微物镜中;所得到图像是暗背景上的亮疵病像,非常适合于数字图像处理;通过光照系统的合理设计,实现了对表面上任意分布的疵病的检测;系统疵病检测分辨率已经达到微米量级,可对微米甚至是亚微米宽的疵病成清晰的像。 本论文中主要内容包括以下几个方面: 首先,从疵病特性着手,分析疵病对光学系统的影响。由于疵病检测主要利用表面疵病的散射光进行,因此论文中讨论了多种表面散射的情况。并且根据课题检测疵病的主要内容,分析光学显微散射成像中各种散射的特性和主要表现,提出了适用于光学显微成像的疵病散射理论。 其次,论文系统地介绍了检测系统各部分的功能,包括光源照明系统、显微系统、平面扫描系统和系统定标等几个部分。着重分析了光源照明系统中各方面参数对疵病成像的影响,建立了能够得到适合于数字图像处理的疵病图像的光源照明系统。在系统标定部分,论文中提出了一种全新的标准比对板设计和制作方法,建立了疵病检测量化的标定系统,对疵病检测实现正确度量。 最后,文章中分析了光学显微散射成像系统的实验结果,分析疵病散射光成像对疵病成像的放大作用。利用标准比对板中的标准疵病,建立疵病数据库来分析疵病散射成像特性,并确定标准比对函数。经实际疵病检测检验,利用该标准比对函数能对疵病实现正确量化。 通过以上几方面的工作,对精密表面缺陷的特征进行了全面的分析,完成了表面疵病检测从理论分析到检测系统完整构建和实际检测实验的进行,再到疵病检测与疵病特性相结合的一系列较为系统的研究。