CN114184624A - 一种透明介质薄层的缺陷检测方法和装置 - Google Patents

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周贤建
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Abstract

本发明涉及缺陷检测领域，特别地涉及一种透明介质薄层的缺陷检测方法和装置。本发明公开了一种透明介质薄层的缺陷检测方法和装置，其中，方法包括如下步骤：S1，提供一入射光，使该入射光以全反射角或大于全反射角入射至待测透明介质薄层的表面；S2，探测待测透明介质薄层是否有对应于该入射光的漫散射光出射，若有，则待测透明介质薄层存在缺陷。本发明可以有效可靠地检测透明介质薄层中的细微缺陷，操作便捷，检测速度快，效率高，节省大量人力成本，且设备简单，成本低。

Description

一种透明介质薄层的缺陷检测方法和装置
技术领域
本发明属于缺陷检测领域，具体地涉及一种透明介质薄层的缺陷检测方法和装置。
背景技术
在透明光学介质(如平面镜片)加工生产过程中，通常需要经过多种工艺加工环节，如：基模加工、沉积镀膜、真空溅射镀膜等环节。每一个环节都会存在加工缺陷的现象，如靶材溅射不均匀、风干引入杂质颗粒等，这些统称为缺陷。为了避免加工资源浪费，通常需要检查经过每一步工艺加工后产品是否有缺陷。此环节将直接淘汰掉有缺陷的产品，避免后续加工资源浪费。
现有的缺陷检测技术主要有CNC影像仪检测以及人工肉眼观察。CNC影像仪可进行高精度测量，重复精度达到±0.1μm，2000万像素超高清CMOS传感器可实现高倍率测量，但观察区域有限，需人工转动载玻片位置，检测速度慢，设备成本高。人工肉眼观察是在明场下，利用人眼自动变焦功能，在一定角度对着投射光源观察镜片，会观测到膜层中的缺陷(瑕点)，设备成本低，但需要利用大量人力，人力成本高，且受到人眼视觉疲劳影响，存在误检。
发明内容
本发明的目的在于提供一种透明介质薄层的缺陷检测方法和装置用以解决上述存在的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种透明介质薄层的缺陷检测方法，包括如下步骤：
S1，提供一入射光，使该入射光以全反射角或大于全反射角入射至待测透明介质薄层的表面；
S2，探测待测透明介质薄层是否有对应于该入射光的漫散射光出射，若有，则待测透明介质薄层存在缺陷。
进一步地，步骤S1中，入射光为准直光。
更进一步地，步骤S1中，入射光为白光。
更进一步地，步骤S1中，采用LED光源或激光驱动光源提供入射光。
进一步地，在步骤S2中，采用光电探测器探测待测透明介质薄层是否有对应于该入射光的漫散射光出射。
更进一步地，所述光电探测器为CCD光电探测器或CMOS光电探测器。
进一步地，将光电探测器设置在待测透明介质薄层的表面外侧。
进一步地，步骤S1中，还提供一透光的耦合件，耦合件的折射率大于待测透明介质薄层的折射率，耦合件贴附在待测透明介质薄层的表面上，入射光从耦合件以全反射角或大于全反射角入射至待测透明介质薄层的表面。
更进一步地，所述耦合件采用透明材料制成。
本发明还提供了一种透明介质薄层的缺陷检测装置，用于实现上述的缺陷检测方法。
本发明的有益技术效果：
本发明可以有效可靠地检测出透明介质薄层中的细微缺陷，操作便捷，检测速度快，效率高，节省大量人力成本，且设备简单，成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施例的方法流程图；
图2为本发明的倏逝波检测缺陷原理示意图一；
图3为本发明的倏逝波检测缺陷原理示意图二；
图4为本发明一实施例的缺陷检测装置结构示意图；
图5为本发明另一实施例的缺陷检测装置结构示意图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，一种透明介质薄层的缺陷检测方法，包括如下步骤：
S1，提供一入射光，使该入射光以全反射角或大于全反射角入射至待测透明介质薄层的表面。
S2，探测待测透明介质薄层是否有对应于该入射光的漫散射光出射，若有，则待测透明介质薄层存在缺陷。
检测原理：
如图2所示，当入射光100以全反射角或大于全反射角的入射角θ入射至一透明介质400的表面时，会在透明介质400的表面发生全反射，同时会在透明介质400的表面处产生倏逝波300沿表面传播，若是透明介质400的对应于倏逝波300传播的区域不存在缺陷，此时，除了全反射光200外，透明介质400没有漫散射光出射，形成暗场背景；若是透明介质400的对应于倏逝波300传播的区域存在缺陷600，则倏逝波300受缺陷600影响，会有漫散射(包括前向散射、后向散射等)光500出射，如图3所示，导致缺陷600处的亮度会比暗场背景亮得多，易于检测缺陷，因此，若探测到透明介质400有对应于入射光100的漫散射光500出射，则说明透明介质400的对应于倏逝波300传播的区域存在缺陷。
由于倏逝波的穿透深度不大于5μm，因此，本发明适用于检测厚度不大于5μm的透明介质薄层中是否存在缺陷。透明介质薄层可以是厚度不大于5μm的透明薄膜，也可以是厚透明薄膜或厚透明基材的深度不大于5μm的浅表层。本发明更适用于平面的透明介质薄层。
本具体实施例中，将以镀膜在基底5上的厚度不大于5μm平面的的透明薄膜4(如图4和5所示)为例来进行说明，但并不以此为限。基底5可以是平面镜片等。
优选的，本具体实施例中，入射光100为准直光，便于检测，减小干扰，提高检测精确度，且适应性更广，但并不限于此，在一些实施例中，也可以采用一些发散角较小的入射光来实现，只要能满足入射光都以全反射角或大于全反射角入射至待测透明介质薄层的表面即可。
优选的，本具体实施例中，入射光100为白光，检测效果更好，但并不限于此，在一些实施例中，入射光100也可以采用其它颜色的光来实现。
本具体实施例中，入射光100优选采用白色LED光源1来实现，如图4和5所示，白色LED光源1发出的白光通过透镜单元2聚焦扩束整形成线光源作为入射光100。入射光100采用白色LED光源1来实现，易于实现，成本低，但并不以此为限。
本具体实施例中，透镜单元2包括两个柱透镜21和一光阑22，但并不限于此，在一些实施例中，也可以采用现有的其它透镜单元来实现。
当然，在一些实施例中，入射光100也可以采用激光驱动光源等其它宽光谱光源来提供。
具体的，在步骤S2中，采用光电探测器3探测待测透明薄膜4是否有对应于该入射光100的漫散射光出射，便于实现自动化检测，提高检测效率和可靠性，降低人力成本，但并不限于此，在一些实施例中，也可以采用人眼观察进行检测。
本具体实施例中，光电探测器3优选为CCD光电探测器或CMOS光电探测器，易于实现，且检测效果好。光电探测器3的视场角覆盖待测透明薄膜4的待检测区域。
光电探测器3设置在待测透明薄膜4的表面外侧，可以是与入射光100同一侧(如图5)，检测前向散射，也可以是与入射光相背的另一侧(如图4)，检测后向散射，操作便捷灵活。
进一步的，如图5所示，步骤S1中，还提供一透光的耦合件7，耦合件7的折射率大于待测透明薄膜4的折射率，耦合件7紧密贴附在待测透明薄膜4的表面上，入射光100从耦合件7以全反射角或大于全反射角入射至待测透明薄膜4的表面。
优选的，耦合件7采用透明材料制成，可以适用于各种颜色的入射光，适用性好，检测效果好，但并不限于此，在一些实施例中，耦合件7也可以采用透光但不透明的材料制成。
优选的，耦合件7采用具有柔性的材料制成，使得其可以与待测透明薄膜4的表面紧密贴合，减少干扰，提高检测的准确性。耦合件7可以采用氧化铬等透明材料制成。
耦合件7可以做成长条状结构，检测时随着待检测区域做周期性横向移动，以满足大尺寸待测透明薄膜4上各个区域的检测。此外，也可以将耦合件7加工成与待测透明薄膜4尺寸一致的柔性平面标准件，贴附于待测透明薄膜4上，然后移动入射光100，以实现大尺寸待测透明薄膜4上各个区域的检测。
当然，对于基底5的材料是透明且折射率大于待测透明薄膜4的折射率的情况，可以无需耦合件7，入射光100直接从基底5进入以全反射角或大于全反射角入射至待测透明薄膜4的表面，如图4所示，检测更简便。当然，对于基底5是透光但不透明材料的情况也适用。
当然，在一些实施例中，还可以通过设置反射镜6来改变入射光100的入射角度，使用更方便。
优选的，将待测透明薄膜4放置在暗场环境中检测，可以排除环境光的干扰，提高检测的精确度，降低对光电探测器3性能的要求，从而降低成本。
当要检测多层透明薄膜时，可以进行逐层检测，即每镀好一层透明薄膜就检测一次，检测合格后再镀下一层透明薄膜。
可以通过增加系统个数，做到阵列式延拓，达到批量式检测，对生产加工中的镜片可实现完全机械化操作。
本发明还提供了一种透明介质薄层的缺陷检测装置，用于实现上述的缺陷检测方法。
本具体实施例中，透明介质薄层的缺陷检测装置的具体结构如图4或5所示，更详细的说明请参考上述说明，此不再细说。但并不以此为限，在一些实施例中，也可以采用其它结构来实现。
本发明可以有效可靠地检测出透明介质薄层中的细微缺陷，操作便捷，检测速度快，效率高，节省大量人力成本，且设备简单，成本低。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种透明介质薄层的缺陷检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，提供一入射光，使该入射光以全反射角或大于全反射角入射至待测透明介质薄层的表面；
S2，探测待测透明介质薄层是否有对应于该入射光的漫散射光出射，若有，则待测透明介质薄层存在缺陷。
2.根据权利要求1所述的透明介质薄层的缺陷检测方法，其特征在于：步骤S1中，入射光为准直光。
3.根据权利要求2所述的透明介质薄层的缺陷检测方法，其特征在于：步骤S1中，入射光为白光。
4.根据权利要求3所述的透明介质薄层的缺陷检测方法，其特征在于：步骤S1中，采用LED光源或激光驱动光源提供入射光。
5.根据权利要求1所述的透明介质薄层的缺陷检测方法，其特征在：在步骤S2中，采用光电探测器探测待测透明介质薄层是否有对应于该入射光的漫散射光出射。
6.根据权利要求5所述的透明介质薄层的缺陷检测方法，其特征在于：所述光电探测器为CCD光电探测器或CMOS光电探测器。
7.根据权利要求5所述的透明介质薄层的缺陷检测方法，其特征在于：将光电探测器设置在待测透明介质薄层的表面外侧。
8.根据权利要求1所述的透明介质薄层的缺陷检测方法，其特征在于：步骤S1中，还提供一透光的耦合件，耦合件的折射率大于待测透明介质薄层的折射率，耦合件贴附在待测透明介质薄层的表面上，入射光从耦合件以全反射角或大于全反射角入射至待测透明介质薄层的表面。
9.根据权利要求8所述的透明介质薄层的缺陷检测方法，其特征在于：所述耦合件采用透明材料制成。
10.一种透明介质薄层的缺陷检测装置，其特征在于：用于实现权利要求1-9任意一项所述的缺陷检测方法。
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