联合光科 | 自动表面光学疵病检测基本原理及产品介绍收藏

光学元件表面质量的评价标准主要有面型偏差、表面粗糙度及表面疵病三个方面其中，表面疵病在光学元件表面随机分布，对局部位置破坏性强，会对光学系统造成严重影响，因此，光学元件表面疵病的检测非常重要光学表面疵病的产生。

根据国际标准ISO10110-7所述，表面疵病是在光学表面的有效孔径内的局部缺陷，是由于制作流程中或后的不当处理造成的。表面疵病包括擦痕、麻点、斑点、破边等局部加工缺陷。

光学元件的加工目前最常用的是传统的光学冷加工技术，加工流程如图2所示，其核心工艺为精密环形抛光工艺，在研磨、抛光等加工过程中，抛光粉（通常采用ZrO2或CeO2）与表面接触形成的压应力，会产生划痕或者麻点，具体的疵病断裂形貌应由应力场决定，应力的分布取决于抛光粉、研磨材料等的特性。

图2光学冷加工流程光学表面疵病的危害对于相机和望远镜等光学系统中的元件而言，过多的表面疵病会残留微小的灰尘、微生物、抛光粉等杂质，将造成元件被腐蚀、生霉、生雾，影响视场清洁对于激光等强光中使用的光学元件，由于机械作用力产生的疵病（划痕、麻点等）会引起激光波前畸变，影响光斑质量；更严重的是，疵病对于入射的强激光进行调制，会导致亚表面损伤，损伤处会进一步对激光场进行调制，形成更严重的损伤；且疵病产生的散射光被系统其他光学元件吸收，从而造成元件的受光不均匀，当达到光学元件材料的损伤阈值时，会损坏光学元件，形成恶性循环，最终可能会导致整个强激光系统的失败。

对于微光成像系统，如夜视探测领域，因表面疵病造成的系统杂散光变多，会使得系统信噪比严重下降，影响系统性能除了影响系统的性能外，表面疵病会直接的影响光学产品的外部美观，比如对于手机屏幕、电视屏幕、眼镜片等，从而直接影响到产品的销售。

为了避免不必要的损失，疵病的检测是非常重要的光学表面疵病的检测原理表面疵病最传统的、最直接的检测方法是人工目检的方法，即操作人员在暗场照明环境下，利用裸眼或利用放大镜观测光学元件表面，由自身经验判断疵病的等级。

人工目检的方法操作性和灵活性强，但容易受人为主观因素的影响，灵敏度较低，也无法量化疵病具体的尺寸，且长时间检测容易使人眼睛疲劳，降低检测效率整体来说，目视法的检测效率很低，检测精度不稳定随着超精密光学技术的发展，球面/非球面光学元件的应用日益广泛，同时超精密光学元件表面疵病检测的要求也越来越高，光学表面疵病自动检测技术也随之发展。

图3散射法疵病检测原理图目前针对光学元件表面疵病检测一种很常用的原理，是利用表面疵病对光的散射特性，当光学元件表面无疵病时，暗场环境中光学探头无法接收到光学信号，如图3所示当光学元件表面有疵病时，平行光线照射到疵病会产生散射，有一部分光线进入光学探头内，实现表面疵病的检测。

光学元件通过运动平台加持，对光学表面进行分区域检测，成像系统获取小区域图像后，通过运动平台的逐次扫描运动完成整个表面的快速检测，将分区扫描图像经过拼接、识别和评价后得到光学元件表面疵病的统计数据光学表面疵病的检测仪器

德国DIOPTIC公司ARGOS2光学元件表面质量检测仪，是一种设计用于自动分析透明和反射元件表面缺陷的系统，ARGOS2使用一台线扫描相机结合一个旋转台和高功率LED光源捕捉样品的高分辨率图像，按照ISO 10110-7 标准应用校准图像和处理算法识别和确认光学元件的表面缺陷。

能显著减轻质检员费时、费力进行表面缺陷检验的工作，质检员可通过测试结果，给出生产线上的纠正错误，提高测试样品质量

ARGOS 2 光学元件表面疵病检测系统

ARGOS Fiber Cable QBH端面缺陷检测系统ARGOS2光学元件表面质量检测仪能够满足不同面型、多种表面疵病检测：平面、球面、非球面、柱面及其他复杂面型疵病检测光学元件内部缺陷（如气泡、杂质）检测

光学元件表面缺陷（如划痕、边缘裂缝、镀膜孔）检测玻璃、金属、半导体等光滑表面检测

图5 ARGOS2分析典型缺陷类型ARGOS2光学元件表面质量检测仪主要参数如表1，除此之外，可根据客户需求增加如下可选项：气流去除灰尘真空电动聚焦轴自动聚焦（圆形元件）2轴依次扫描EDOF（扩展景深）

自动上下料表1 ARGOS2主要参数

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