CN109115804B - 一种定量检测玻璃亚表面缺陷的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种定量检测玻璃亚表面缺陷的装置及方法。该装置中光源部分包括光源和光纤耦合器；探测部分包括第一准直透镜、二维扫描振镜、样品物镜和待测件；光谱仪包括第二准直透镜、透射光栅、聚焦透镜、光电探测器；控制处理部分包括图像采集卡、信号发生卡和计算机。方法为：光源光束进入光纤耦合器，出射光束经准直透镜后，通过二维扫描振镜反射到样品物镜，聚焦光斑入射至待测件表面，反射光作为参考光，后向散射光作为样品光，两束光返回到光纤耦合器发生干涉；干涉光进入光谱仪得到三维干涉信号，计算机对该干涉信号进行图像重建处理，定量获取待测件亚表面缺陷的评价参数。本发明结构简单、性能稳定，能够高分辨率、快速地对玻璃亚表面缺陷进行定量检测。
Description
技术领域
本发明涉及光学相干层析成像术(Optical Coherence Tomography,OCT)技术领域，特别是一种定量检测玻璃亚表面缺陷的装置及方法。
背景技术
光学相干层析成像术(Optical Coherence,OCT)是一种非侵入，无缺陷，高分辨率，高灵敏度的实时成像技术。1991年，Huang等人在Science上发表了光学低相干反射仪(Optical Low Coherence Reflectometer,OLCR)对生物组织成像的图像，首次提出OCT概念。OCT系统主要包含三部分：宽带光源部分，迈克尔逊干涉光路部分和探测器部分。传统的OCT是利用参考臂的机械扫描实现深度方向的成像，并且用点探测器一次对一个待测点进行成像。该系统的成像速度较慢和成像噪声较大。1995年Fercher等采用基于光栅的光谱仪结构代替点探测器，实现了一次对整个深度的信号成像，从而出现了第二代频域OCT。频域OCT又根据光源的不同，分为谱域OCT和扫频OCT。第二代OCT系统大大的提高了成像速度和灵敏度。目前为止，OCT技术被大量的应用于眼科、皮肤科、内窥等医学领域。
光学元件的加工过程主要包括：切削，粗磨，精磨和抛光。每一个加工过程都可能会对脆性材料的表面或者亚表面造成缺陷，Preston首次提出亚表面缺陷(Subsurfacedamage,SSD)的概念，亚表面缺陷是指光学元件表面以下存在杂质，气泡，划痕，裂纹等。SSD限制了光学元件的成像质量，稳定性和耐用性。然而，由于对SSD的检测评估比较困难，目前对SSD的理解还很欠缺。在实际的机械加工过程中，不可控因素太多，导致无法找到一个统一模型去评估SSD。研究者们也采用了许多成像方法对其进行检测，例如X-ray衍射法、Raman光谱检测法等。但是上述方法都存在一定的局限性，例如X-ray衍射法采用不同类型的X射线获取图像时，由于穿透深度不同，导致测得的应力分布不同，也就是说该方法的准确性较低。而Raman光谱检测法的分辨率较高，但通常采用穿透力弱的微激光，使得该方法只能探测接近表面区域的结构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分辨率高、速度快的定量检测玻璃亚表面缺陷的装置及方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种定量检测玻璃亚表面缺陷的装置，包括光源部分、探测部分、光谱仪和控制处理部分，其中光源部分包括超连续发光光谱光源和2*2光纤耦合器；探测部分包括第一准直透镜、二维扫描振镜、样品物镜和待测件；光谱仪包括第二准直透镜、透射光栅、聚焦透镜、光电探测器；控制处理部分包括图像采集卡IMAQ、信号发生卡DAQ和计算机；
所述超连续发光光谱光源发出宽带光束后，进入2*2光纤耦合器，接着出射光束经过第一准直透镜后得到准直光束，该准直光束由二维扫描振镜反射，该反射光束入射至样品物镜中心，并由样品物镜聚焦后入射至待测件表面，其中一部分聚焦光束从待测件表面反射作为参考光，另一部分聚焦光束经待测件内部缺陷产生的后向散射光作为样品光，参考光和样品光均沿原光路返回至2*2光纤耦合器并发生干涉，产生的干涉光束从2*2光纤耦合器出射后通过第二准直透镜后形成平行光，该平行光经透射光栅分光，各波长的光束以不同的出射角发散开来，聚焦透镜再将不同角度的光束聚焦在光电探测器的不同像元上，最后光电探测器将采集到的干涉信号通过图像采集卡IMAQ输入计算机；所述信号发生卡DAQ发出三角波模拟信号驱动二维扫描振镜进行扫描，获取待测件亚表面缺陷的三维干涉信号，计算机对该三维干涉信号进行图像重建处理，定量获取待测件亚表面缺陷的评价参数。
进一步地，所述超连续发光光谱光源的出射波长范围为400～2400nm的宽带光。
进一步地，所述的2*2光纤耦合器能够传导中心波长805nm、带宽200nm的光束。
进一步地，所述第一准直物镜的焦距选择标准为：使得准直后的光束直径最大，且完全打在二维扫描振镜和样品物镜上。
进一步地，所述第二准直透镜的焦距选取满足以下要求：使得准直后的平行光束完全入射至透射式光栅上。
进一步地，所述光电探测器能够完全接收经聚焦透镜后的聚焦光束。
一种定量检测玻璃亚表面缺陷的方法，包括以下步骤：
步骤1，打开超连续发光光谱光源，将出射的宽带光耦合到2*2光纤耦合器；
步骤2，调整第一准直透镜的位置，保证准直后的平行光束轴心与第一准直透镜中心高一致；调节二维扫描振镜的位置，保证入射光束的光轴和二维扫描振镜的转轴重合，经两次反射后光束垂直入射至样品物镜中心；
步骤3，样品物镜聚焦后的光束入射至待测件的表面，其中一部分聚焦光束从待测件表面反射作为参考光，另一部分聚焦光束经待测件内部缺陷产生的后向散射光作为样品光，参考光和样品光均沿原光路返回至2*2光纤耦合器并发生干涉产生干涉光束；
步骤4，干涉光束从2*2光纤耦合器出射后通过第二准直透镜后形成平行光，该平行光经透射光栅分光，各波长的光束以不同的出射角发散开来；
步骤5，聚焦透镜将不同角度的光束聚焦在光电探测器的不同像元上，调节光电探测器的位置和俯仰，使光电探测器的光敏面位于聚焦透镜的后焦面且所有光束被接收，光电探测器每个像元探测到干涉信号I(k)，并将采集到的干涉信号I(k)通过图像采集卡IMAQ输入计算机；
步骤6，信号发生卡DAQ发出三角波模拟信号驱动二维扫描振镜进行扫描，获取待测件亚表面缺陷的三维干涉信号，计算机对该三维干涉信号进行图像重建处理，定量获取待测件亚表面缺陷的评价参数。
进一步地，步骤5所述光电探测器每个像元探测到干涉信号I(k)，表达式如下：
其中S(k)表示光源的功率谱密度函数，k是波数，aR是待测件表面的反射系数，a(z)是待测件不同深度z处的反射系数。
进一步地，步骤6所述计算机对该三维干涉信号进行图像重建处理，定量获取待测件亚表面缺陷的评价参数，具体如下：
(1)通过平均值法将干涉信号I(k)的直流项去除，而干涉信号I(k)的共轭项通过希尔伯特变换去除，然后采用傅里叶变换的方法重建断层图像；
(2)进行横纵坐标的标定：纵向上，用已知高度的台阶板作为样品，重建出实际测量到的断层图像，利用台阶之间的像素数之差计算得到纵向上每个像素对应的实际尺寸；横向上，将USAF1951分辨率板作为样品，采集多幅断层图像，重建出三维结构后，提取界面图像，找到不同条纹对应的像素数之差，计算出横向上每个像素数对应的实际尺寸；
(3)亚表面缺陷的评价参数包括亚表面缺陷的大小，深度，缺陷个数，缺陷面积和缺陷密度，其中缺陷大小和深度是从断层图像中获取，而缺陷个数、缺陷面积和缺陷密度从截面图像中获取；
计算机对获取的三维干涉信号进行图像重建处理得到待测件亚表面缺陷的三维结构；然后取背景噪声的平均值作为阈值，分别对不同位置的断层图像和不同深度的截面图像进行二值化处理，在二值化图像中找到各缺陷边界，获取缺陷深度和大小信息；然后以一个联通区域作为一个缺陷，计算整个视场中的缺陷个数；最后以每一个缺陷所占的总像素数作为缺陷面积，计算缺陷密度，即所有缺陷的面积除以视场面积。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)结构简单、性能稳定，基于玻璃样品自身表面的高反射性，利用从其表面反射回的光作为参考光，省去搭建参考臂结构；(2)高分辨率，由于光路完全重叠，因此系统引入的光路不对称，色散不匹配等可以完全避免，从而大大提高分辨率，能实现横纵分辨率高于2微米，成像深度大于200微米；(3)通过后期的处理能定量的获取缺陷长度、缺陷深度、缺陷个数和缺陷密度等评价参数，有助于对玻璃表面加工精度进行等级分类等。
附图说明
图1为本发明定量检测玻璃亚表面缺陷的装置的结构示意图。
图2为本发明线阵光电探测器信号传输模式的示意图。
图3为本发明二维扫描振镜和光电探测器的同步控制信号的示意图。
图4为本发明定量检测玻璃亚表面缺陷的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。
结合图1，本发明定量检测玻璃亚表面缺陷的装置，包括光源部分、探测部分、光谱仪和控制处理部分，其中光源部分包括超连续发光光谱光源1和2*2光纤耦合器2；探测部分包括第一准直透镜3、二维扫描振镜4、样品物镜5和待测件6；光谱仪包括第二准直透镜7、透射光栅8、聚焦透镜9、光电探测器10；控制处理部分包括图像采集卡IMAQ11、信号发生卡DAQ12和计算机13；
所述超连续发光光谱光源1发出宽带光束后，进入2*2光纤耦合器2，接着出射光束经过第一准直透镜3后得到准直光束，该准直光束由二维扫描振镜4反射，该反射光束入射至样品物镜5中心，并由样品物镜5聚焦后入射至待测件6表面，其中一部分聚焦光束从待测件6表面反射作为参考光，另一部分聚焦光束经待测件6内部缺陷产生的后向散射光作为样品光，参考光和样品光均沿原光路返回至2*2光纤耦合器2并发生干涉，产生的干涉光束从2*2光纤耦合器2出射后通过第二准直透镜7后形成平行光，该平行光经透射光栅8分光，各波长的光束以不同的出射角发散开来，聚焦透镜9再将不同角度的光束聚焦在光电探测器10的不同像元上，最后光电探测器10将采集到的干涉信号通过图像采集卡IMAQ11输入计算机13；所述信号发生卡DAQ12发出三角波模拟信号驱动二维扫描振镜4进行扫描，获取待测件6亚表面缺陷的三维干涉信号，计算机13对该三维干涉信号进行图像重建处理，定量获取待测件6亚表面缺陷的评价参数。
作为一种具体示例，所述超连续发光光谱光源1的出射波长范围为400～2400nm的宽带光。
作为一种具体示例，所述的2*2光纤耦合器2能够传导中心波长805nm、带宽200nm的光束。
作为一种具体示例，所述第一准直物镜3的焦距选择标准为：使得准直后的光束直径最大，且完全打在二维扫描振镜4和样品物镜5上。
作为一种具体示例，所述第二准直透镜7的焦距选取满足以下要求：使得准直后的平行光束完全入射至透射式光栅8上。
作为一种具体示例，所述光电探测器10能够完全接收经聚焦透镜9后的聚焦光束。
结合图2～4，本发明定量检测玻璃亚表面缺陷的方法，包括以下步骤：
步骤1，打开超连续发光光谱光源1，将出射的宽带光耦合到2*2光纤耦合器2；
步骤2，调整第一准直透镜3的位置，保证准直后的平行光束轴心与第一准直透镜3中心高一致；调节二维扫描振镜4的位置，保证入射光束的光轴和二维扫描振镜4的转轴重合，经两次反射后光束垂直入射至样品物镜5中心；
步骤3，样品物镜5聚焦后的光束入射至待测件6的表面，其中一部分聚焦光束从待测件6表面反射作为参考光，另一部分聚焦光束经待测件6内部缺陷产生的后向散射光作为样品光，参考光和样品光均沿原光路返回至2*2光纤耦合器2并发生干涉产生干涉光束；
步骤4，干涉光束从2*2光纤耦合器2出射后通过第二准直透镜7后形成平行光，该平行光经透射光栅8分光，各波长的光束以不同的出射角发散开来；
步骤5，聚焦透镜9将不同角度的光束聚焦在光电探测器10的不同像元上，调节光电探测器10的位置和俯仰，使光电探测器10的光敏面位于聚焦透镜10的后焦面且所有光束被接收，光电探测器10每个像元探测到干涉信号I(k)，并将采集到的干涉信号I(k)通过图像采集卡IMAQ11输入计算机13；
步骤6，信号发生卡DAQ12发出三角波模拟信号驱动二维扫描振镜4进行扫描，获取待测件6亚表面缺陷的三维干涉信号，计算机13对该三维干涉信号进行图像重建处理，定量获取待测件6亚表面缺陷的评价参数。
进一步地，步骤5所述光电探测器(10)每个像元所探测到的干涉谱I(k)表达式如下：
其中S(k)表示光源的功率谱密度函数，k是波数，aR和a(z)分别是参考臂的反射系数和样品不同深度z处的反射系数。
进一步地，步骤6所述计算机13对该三维干涉信号进行图像重建处理，定量获取待测件6亚表面缺陷的评价参数，具体如下：
(1)通过平均值法将干涉信号I(k)的直流项去除，而干涉信号I(k)的共轭项通过希尔伯特变换去除，然后采用傅里叶变换的方法重建断层图像；
(2)进行横纵坐标的标定：纵向上，用已知高度的台阶板作为样品，重建出实际测量到的断层图像，利用台阶之间的像素数之差计算得到纵向上每个像素对应的实际尺寸；横向上，将USAF1951分辨率板作为样品，采集多幅断层图像，重建出三维结构后，提取界面图像，找到不同条纹对应的像素数之差，计算出横向上每个像素数对应的实际尺寸；
(3)亚表面缺陷的评价参数包括亚表面缺陷的大小，深度，缺陷个数，缺陷面积和缺陷密度，其中缺陷大小和深度是从断层图像中获取，而缺陷个数、缺陷面积和缺陷密度从截面图像中获取；
计算机13对获取的三维干涉信号进行图像重建处理得到待测件6亚表面缺陷的三维结构；然后取背景噪声的平均值作为阈值，分别对不同位置的断层图像和不同深度的截面图像进行二值化处理，在二值化图像中找到各缺陷边界，获取缺陷深度和大小信息；然后以一个联通区域作为一个缺陷，计算整个视场中的缺陷个数；最后以每一个缺陷所占的总像素数作为缺陷面积，计算缺陷密度，即所有缺陷的面积除以视场面积。
实施例1
本实施例中所述的超连续发光光谱光源1选用英国Fianium公司的SC480，该激光器的出射光总功率约2w，波长带宽约为2000nm，其中最大波长为2400nm。物镜5选用Thorlabs公司的焦距为10mm，数值孔径为0.4的消色差透镜。二维扫描振镜4选用Thorlabs公司的通光孔径为10mm的GVS012。透射光栅8选用Wasatch公司的1002-1，其线对数为1200，工作波长为830nm。聚焦透镜9选用Thorlabs公司的两英寸消色差透镜。光电探测器10选用E2V公司的线阵EM4。
本发明基于上述定量检测玻璃亚表面缺陷的自参考频域光学相干层析成像装置及缺陷评估方法，包括以下步骤：
步骤1，打开超连续发光光谱光源1，将出射的宽带光耦合到2*2光纤耦合器2；
步骤2，调整第一准直透镜3的位置，保证准直后的平行光束轴心与透镜中心高一致；调节二维扫描振镜4的位置，保证入射光束的光轴和二维扫描振镜7的转轴重合，经两次反射后光束垂直入射至样品物镜5中心；
步骤3，样品物镜5聚焦后的光束最后落在待测玻璃样品6的表面附近，保证从表面返回的参考光足够强，同时保证样品光返回；由于光的可逆性，两光束返回到光纤耦合器2相遇发生干涉。
步骤4，干涉光束经过第二准直透镜7后形成平行光，该平行光入射至透射光栅8上，然后经透射光栅8分光，各波长的干涉光以不同的出射角发散开来；
步骤5，调节聚焦透镜9的位置，使得所有光束都入射至聚焦透镜9的光瞳中心区域，聚焦透镜9将不同角度的干涉光聚焦在光电探测器10的不同像元上，调节光电探测器10的位置和俯仰，使光电探测器10的光敏面位于聚焦透镜10的后焦面且所有光束被接收，光电探测器10每个像元探测到干涉谱I(k)；
步骤6，通过信号发生模块12驱动二维扫描振镜，开始采集干涉图像，然后通过图像采集卡11将干涉信号输入计算机13，进行后续图像重建处理，获取亚表面缺陷的大小，深度，缺陷个数，缺陷面积和缺陷密度等评价参数。
8、根据权利要求7所述的定量检测玻璃亚表面缺陷的自参考频域光学相干层析成像装置，其特征在于，步骤5所述光电探测器10每个像元所探测到的干涉谱I(k)表达式如下：
其中S(k)表示光源的功率谱密度函数，k是波数，aR和a(z)分别是参考臂的反射系数和样品不同深度z处的反射系数。绝对值中的第一项表示参考光，第二项表示样品光，显然该方法可以一次探测到玻璃内部不同深度的缺陷信号。该表达式认为零光程点位于样品表面，显然该式右边展开后会出现四项，而只有其中一项是互相干项，还有一个共轭项和两个直流项。通过平均值法将直流项去除，从而提高重建图像的对比度，而共轭项通过希尔伯特变换去除。然后采用傅里叶变换的方法重建断层图像，获取玻璃内部的亚表面缺陷缺陷。
为了定量的得到缺陷的长度和深度等评价参数，需要对该自参考谱域光学相干层析成像系统进行横纵坐标的标定。纵向上，用已知高度的台阶板作为样品，重建出实际测量到的断层图像，利用台阶之间的像素数之差计算得到纵向上每个像素对应的实际尺寸；横向上，将USAF1951分辨率板作为样品，采集多幅断层图像，重建出三维结构后，提取界面图像，找到不同条纹对应的像素数之差，计算出横向上每个像素数对应的实际尺寸。
缺陷长度和深度是从断层图像中获取，而缺陷个数和缺陷密度都从截面图像中获取。自参考谱域光学相干层析成像系统直接重建出来的是断层图像，因此为了提取截面图像，需要采集大量的断层图像，重建出其三维结构。然后分别对不同位置的断层图像和不同深度的截面图像进行二值化处理，该步骤中如何选择合适的阈值对图像进行二值化处理尤为重要。通常取背景噪声的平均值，作为阈值。然后在二值化图像中找到各缺陷边界，获取缺陷长度和深度信息，并且计算出缺陷个数和缺陷密度缺陷面积/视场大小。
综上所述，本发明自参考谱域光学相干层析成像结构实现对亚表面缺陷的定量检测，并提出采用缺陷深度，缺陷长度，缺陷个数和缺陷密度等来定量评估缺陷的方法。本装置采用超宽带光源和高数值孔径物镜，实现高分辨率，可达亚微米量级，保证了对亚微米量级的玻璃亚表面裂纹的成像精度。利用自参考结构，完全消除了由于参考臂和样品臂的不对称引入的色散或像差等，大大提高了系统的分辨率和稳定性。
Claims (7)
1.一种定量检测玻璃亚表面缺陷的装置，其特征在于，包括光源部分、探测部分、光谱仪和控制处理部分，其中光源部分包括超连续发光光谱光源(1)和2*2光纤耦合器(2)；探测部分包括第一准直透镜(3)、二维扫描振镜(4)、样品物镜(5)和待测件(6)；光谱仪包括第二准直透镜(7)、透射光栅(8)、聚焦透镜(9)、光电探测器(10)；控制处理部分包括图像采集卡IMAQ(11)、信号发生卡DAQ(12)和计算机(13)；
所述超连续发光光谱光源(1)发出宽带光束后，进入2*2光纤耦合器(2)，接着出射光束经过第一准直透镜(3)后得到准直光束，该准直光束由二维扫描振镜(4)反射，该反射光束入射至样品物镜(5)中心，并由样品物镜(5)聚焦后入射至待测件(6)表面，其中一部分聚焦光束从待测件(6)表面反射作为参考光，另一部分聚焦光束经待测件(6)内部缺陷产生的后向散射光作为样品光，参考光和样品光均沿原光路返回至2*2光纤耦合器(2)并发生干涉，产生的干涉光束从2*2光纤耦合器(2)出射后通过第二准直透镜(7)后形成平行光，该平行光经透射光栅(8)分光，各波长的光束以不同的出射角发散开来，聚焦透镜(9)再将不同角度的光束聚焦在光电探测器(10)的不同像元上，最后光电探测器(10)将采集到的干涉信号通过图像采集卡IMAQ(11)输入计算机(13)；所述信号发生卡DAQ(12)发出三角波模拟信号驱动二维扫描振镜(4)进行扫描，获取待测件(6)亚表面缺陷的三维干涉信号，计算机(13)对该三维干涉信号进行图像重建处理，定量获取待测件(6)亚表面缺陷的评价参数；
其中光电探测器(10)每个像元探测到干涉信号I(k)，表达式如下：
其中S(k)表示光源的功率谱密度函数，k是波数，aR是待测件(6)表面的反射系数，a(z)是待测件(6)不同深度z处的反射系数；
所述计算机(13)对该三维干涉信号进行图像重建处理，定量获取待测件(6)亚表面缺陷的评价参数，具体如下：
(1)通过平均值法将干涉信号I(k)的直流项去除，而干涉信号I(k)的共轭项通过希尔伯特变换去除，然后采用傅里叶变换的方法重建断层图像；
(2)进行横纵坐标的标定：纵向上，用已知高度的台阶板作为样品，重建出实际测量到的断层图像，利用台阶之间的像素数之差计算得到纵向上每个像素对应的实际尺寸；横向上，将USAF1951分辨率板作为样品，采集多幅断层图像，重建出三维结构后，提取界面图像，找到不同条纹对应的像素数之差，计算出横向上每个像素数对应的实际尺寸；
(3)亚表面缺陷的评价参数包括亚表面缺陷的大小，深度，缺陷个数，缺陷面积和缺陷密度，其中缺陷大小和深度是从断层图像中获取，而缺陷个数、缺陷面积和缺陷密度从界面图像中获取；
计算机(13)对获取的三维干涉信号进行图像重建处理得到待测件(6)亚表面缺陷的三维结构；然后取背景噪声的平均值作为阈值，分别对不同位置的断层图像和不同深度的截面图像进行二值化处理，在二值化图像中找到各缺陷边界，获取缺陷深度和大小信息；然后以一个联通区域作为一个缺陷，计算整个视场中的缺陷个数；最后以每一个缺陷所占的总像素数作为缺陷面积，计算缺陷密度，即所有缺陷的面积除以视场面积。
2.根据权利要求1所述的定量检测玻璃亚表面缺陷的装置，其特征在于，所述超连续发光光谱光源(1)的出射波长范围为400～2400nm的宽带光。
3.根据权利要求1所述的定量检测玻璃亚表面缺陷的装置，其特征在于，所述的2*2光纤耦合器(2)能够传导中心波长805nm、带宽200nm的光束。
4.根据权利要求1所述的定量检测玻璃亚表面缺陷的装置，其特征在于，所述第一准直物镜(3)的焦距选择标准为：使得准直后的光束直径最大，且完全打在二维扫描振镜(4)和样品物镜(5)上。
5.根据权利要求1所述的定量检测玻璃亚表面缺陷的装置，其特征在于，所述第二准直透镜(7)的焦距选取满足以下要求：使得准直后的平行光束完全入射至透射式光栅(8)上。
6.根据权利要求1所述的定量检测玻璃亚表面缺陷的装置，其特征在于，所述光电探测器(10)能够完全接收经聚焦透镜(9)后的聚焦光束。
7.一种定量检测玻璃亚表面缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，打开超连续发光光谱光源(1)，将出射的宽带光耦合到2*2光纤耦合器(2)；
步骤2，调整第一准直透镜(3)的位置，保证准直后的平行光束轴心与第一准直透镜(3)中心高一致；调节二维扫描振镜(4)的位置，保证入射光束的光轴和二维扫描振镜(4)的转轴重合，经两次反射后光束垂直入射至样品物镜(5)中心；
步骤3，样品物镜(5)聚焦后的光束入射至待测件(6)的表面，其中一部分聚焦光束从待测件(6)表面反射作为参考光，另一部分聚焦光束经待测件(6)内部缺陷产生的后向散射光作为样品光，参考光和样品光均沿原光路返回至2*2光纤耦合器(2)并发生干涉产生干涉光束；
步骤4，干涉光束从2*2光纤耦合器(2)出射后通过第二准直透镜(7)后形成平行光，该平行光经透射光栅(8)分光，各波长的光束以不同的出射角发散开来；
步骤5，聚焦透镜(9)将不同角度的光束聚焦在光电探测器(10)的不同像元上，调节光电探测器(10)的位置和俯仰，使光电探测器(10)的光敏面位于聚焦透镜(10)的后焦面且所有光束被接收，光电探测器(10)每个像元探测到干涉信号I(k)，并将采集到的干涉信号I(k)通过图像采集卡IMAQ(11)输入计算机(13)；
步骤6，信号发生卡DAQ(12)发出三角波模拟信号驱动二维扫描振镜(4)进行扫描，获取待测件(6)亚表面缺陷的三维干涉信号，计算机(13)对该三维干涉信号进行图像重建处理，定量获取待测件(6)亚表面缺陷的评价参数；
步骤5所述光电探测器(10)每个像元探测到干涉信号I(k)，表达式如下：
其中S(k)表示光源的功率谱密度函数，k是波数，aR是待测件(6)表面的反射系数，a(z)是待测件(6)不同深度z处的反射系数；
步骤6所述计算机(13)对该三维干涉信号进行图像重建处理，定量获取待测件(6)亚表面缺陷的评价参数，具体如下：
(1)通过平均值法将干涉信号I(k)的直流项去除，而干涉信号I(k)的共轭项通过希尔伯特变换去除，然后采用傅里叶变换的方法重建断层图像；
(2)进行横纵坐标的标定：纵向上，用已知高度的台阶板作为样品，重建出实际测量到的断层图像，利用台阶之间的像素数之差计算得到纵向上每个像素对应的实际尺寸；横向上，将USAF1951分辨率板作为样品，采集多幅断层图像，重建出三维结构后，提取界面图像，找到不同条纹对应的像素数之差，计算出横向上每个像素数对应的实际尺寸；
(3)亚表面缺陷的评价参数包括亚表面缺陷的大小，深度，缺陷个数，缺陷面积和缺陷密度，其中缺陷大小和深度是从断层图像中获取，而缺陷个数、缺陷面积和缺陷密度从界面图像中获取；
计算机(13)对获取的三维干涉信号进行图像重建处理得到待测件(6)亚表面缺陷的三维结构；然后取背景噪声的平均值作为阈值，分别对不同位置的断层图像和不同深度的截面图像进行二值化处理，在二值化图像中找到各缺陷边界，获取缺陷深度和大小信息；然后以一个联通区域作为一个缺陷，计算整个视场中的缺陷个数；最后以每一个缺陷所占的总像素数作为缺陷面积，计算缺陷密度，即所有缺陷的面积除以视场面积。
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