一种球面光学元件表面缺陷测量装置和测量方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 112229854 A(43)申请公布日 2021.01.15

(21)申请号 202010916390.2(22)申请日 2020.09.03

(71)申请人 中国科学院上海光学精密机械研究

所

地址 201800 上海市嘉定区清河路390号(72)发明人 倪开灶　刘世杰　邵建达　李英甲　

潘靖宇　(74)专利代理机构 上海恒慧知识产权代理事务

所(特殊普通合伙) 31317

代理人 张宁展(51)Int.Cl.

G01N 21/95(2006.01)

权利要求书2页 说明书6页 附图1页

CN 112229854 A(54)发明名称

一种球面光学元件表面缺陷测量装置和测量方法(57)摘要

本发明提出了一种球面光学元件表面缺陷测量装置和测量方法，利用照明反射光和表面缺陷产生的散射光的偏振特性的差异，去除照明反

在准直照明条射光对表面缺陷暗场成像的影响，

件下，即可实现不同曲率半径光学元件表面缺陷检测，无需因球面光学元件的曲率改变而调整照明光源，也不需要复杂的光学设计来实现不同程度聚焦照明光。结合抛光液等污染性缺陷的光致发光效应，实现对球面光学元件表面残留的抛光液等缺陷的原位同步检测。提出了一种结合位置探测器的原位反射式球面定心光路结构，球面光学元件无需在定心系统和测量系统之间移动，避免了运动定位误差，结构简单方便。

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权　利　要　求　书

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1.一种球面光学元件表面缺陷测量装置，其特征在于，包括准直光源(1)、第一偏振片(2)、半波片(3)、扩束器(4)、偏振分束器(5)、光快门(6)、第一反射镜(7)、长焦距会聚透镜(8)、会聚透镜(10)、光阑(11)、位置探测器(12)、第二反射镜(13)、第三反射镜(14)、长工作距离镜头(15)、二向色镜(16)、第二偏振片(17)、第一套筒透镜(18)、第一相机(19)、第二套筒透镜(20)、第二相机(21)、供球面光学元件(9)放置的自定心夹具(22)、旋转台(23)、弧摆台(24)、三维位移台(25)、控制器(26)和计算机(27)；

所述的准直光源(1)发出的平行光束依次通过所述的第一偏振片(2)、半波片(3)、扩束器(4)和偏振分束器(5)，所述的偏振分束器(5)将平行光束分为s偏振光和p偏振光；

s偏振光依次通过所述的光快门(6)、第一反射镜(7)和长焦距会聚透镜(8)后，聚焦到所述的球面光学元件(9)表面，经该球面光学元件(9)反射后，经所述的会聚透镜(10)聚焦后，通过所述的光阑(11)，由所述的位置探测器(12)接收，且该会聚透镜(10)的焦点位于所述的位置探测器(12)靶面的后方；

p偏振光依次经所述的第二反射镜(13)和第三反射镜(14)后，照射到所述的球面光学元件(9)表面，该球面光学元件(9)的光滑表面产生的部分发散反射光和表面缺陷产生的散射光、荧光入射到所述的长工作距离镜头(15)，其中，所述的反射光和散射光经该长工作距离镜头(15)放大后，经所述的二向色镜(16)透射后，依次通过第二偏振片(17)和第一套筒透镜(18)滤光后，在所述的第一相机(19)上成像，所述的荧光经该长工作距离镜头(15)放大后，经所述的二向色镜(16)反射后，经所述的第二套筒透镜(20)透射后，在所述的第二相机(21)上成像；

所述的第二偏振片(17)的偏振态为s偏振态；所述的第一偏振片(2)、偏振分束器(5)和第二偏振片(17)的消光比均大于10000:1；所述的第一相机(19)和第二相机(21)具有相同的分辨率，在近紫外和可见光波段均具有灵敏的光谱响应；

所述的自定心夹具(22)固定在所述旋转台(23)上，所述的旋转台(23)置于所述的弧摆台(24)，所述的弧摆台(24)置于所述的三维位移台(25)上；

所述的旋转台(23)、弧摆台(24)和三维位移台(25)分别与所述的控制器(26)连接，所述的计算机(27)分别与所述的第一相机(19)、第二相机(21)和控制器(26)的输出端相连。

2.根据权利要求1所述的球面光学元件表面缺陷测量装置，其特征在于，所述的光阑(11)使经球面光学元件(9)反射的s偏振光通过，经光球面光学元件(9)的光滑表面产生的反射光被遮挡。

3.利用权利要求1和2所述的球面光学元件表面缺陷测量装置进行球面光学元件表面缺陷的测量方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

1)将一片平板玻璃固定于自定心夹具(22)，打开光快门(6)，转动半波片(3)使偏振分束器(5)输出的p偏振光强度最大；所述的计算机(27)驱动三维位移台(25)沿所述的长工作距离镜头(15)的光轴方向移动，使平板玻璃的表面在第一相机(19)中清晰成像；

2)转动所述的半波片(3)，增大所述的偏振分束器(5)输出的s偏振光强度，沿s偏振光入射方向前后移动所述的长焦距会聚透镜(8)，并调节所述的第一反射镜(7)，使聚焦光束的焦点处于所述的长工作距离镜头(15)的物平面内，且位于所述的第一相机(19)对应的视场的中心；

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3)调节位置探测器(12)的位置，使经所述的会聚透镜(10)聚焦的s偏振光的光斑在位置探测器(12)的靶面中心，确保位置探测器(12)上s偏振光的光斑中心位置为(0,0)；

4)取下平板玻璃，将球面光学元件(9)置于所述的自定心夹具(22)中；

5)计算机(27)驱动三维位移台(25)沿所述的长工作距离镜头(15)的光轴方向移动，使球面光学元件(9)的待测表面在所述的第一相机(19)中清晰成像；从所述的位置探测器(12)中读取s偏振光斑的中心坐标，若坐标不是(0,0)，则球面光学元件(9)的光轴与长工作距离镜头(15)的光轴不重合，所述的计算机(27)驱动三维位移台(25)使球面光学元件(9)在与所述的长工作距离镜头(15)的光轴垂直的平面内做二维平移运动，调整球面光学元件(9)的位置，缩小s偏振光斑的中心坐标值，直至s偏振光斑的中心坐标为(0,0)，此时球面光学元件(9)的光轴与长工作距离镜头(15)的光轴重合；

6)关闭所述的光快门(6)，转动所述的半波片(3)，使所述的偏振分束器(5)输出的p偏振光强度最大，p偏振光束斜入射到球面光学元件(9)的表面，经表面反射后变为发散的p偏振态反射光，部分发散反射光和表面缺陷产生的散射光、荧光通过所述的长工作距离镜头(15)，反射光和散射光透过所述的二向色镜(16)后，反射光被所述的第二偏振片(17)滤除，表面缺陷产生的散射光中同时包含s偏振成分和p偏振成分，p偏振成分被滤除，s偏振成分透过所述的第二偏振片(17)和第一套筒透镜(18)后照射在所述的第一相机(19)的靶面上，第一相机(19)采集暗背景亮缺陷的散射暗场图像，抛光液等污染性缺陷发出的荧光被所述的二向色镜(16)反射后，通过所述的第二套筒透镜(20)后照射在所述的第二相机(21)的靶面上，所述的第二相机(21)同步采集暗背景亮缺陷的荧光暗场图像；

7)所述的计算机(27)计算所述的弧摆台(24)的摆动角度θ＝arcsin[(M-m)P/R]，其中，M为所述的第一相机(19)和第二相机(21)的高度，m为沿摆动方向的相邻成像区域重叠的像素数目，P为像素尺寸，R为球面光学元件(9)的待测面的球径；计算机(27)驱动所述的弧摆台(24)使球面光学元件(9)摆动θ后，所述的第一相机(19)和第二相机(21)同步采集当前照明区域的表面缺陷图像，采集的图像存储于计算机(27)中；

8)所述的计算机(27)计算所述的旋转台(23)的转动角度φ＝arcsin((N-n)P/(Rsin(karcsin((M-m)P/R))))，其中，N为所述的第一相机(19)和第二相机(21)的宽度，n为沿转动方向的相邻成像区域重叠的像素数目，k为球面光学元件(9)已摆动的次数；计算机(27)驱动所述的旋转台(23)使球面光学元件(9)转动φ后，所述的第一相机(19)和第二相机(21)同步采集当前区域的表面缺陷图像，采集的图像存储于计算机(27)中；

9)所述的计算机(27)驱动旋转台(23)再次转动φ角度后，所述的第一相机(19)和第二相机(21)同步采集当前区域的表面缺陷图像，采集的图像存储于计算机(27)中；重复旋转台(27)转动和图像采集，直至转动的角度达到360°，完成一周的测量；

10)重复步骤7)～9)，完成所述的球面光学元件(9)的整个表面的表面缺陷的散射暗场图像和荧光暗场图像的采集，所有的图像存储于所述的计算机(27)中；

11)所述的计算机(27)中的图像分析软件对采集的图像进行分析处理，提取表面缺陷的尺寸和位置信息。

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一种球面光学元件表面缺陷测量装置和测量方法

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技术领域

[0001]本发明涉及缺陷检测领域，特别是一种球面光学元件表面缺陷的测量装置和测量方法。

背景技术

[0002]球面光学元件作为光学元件的一个重要分支，广泛应用在高功率激光系统、空间望远系统、潜望系统、光刻及成像系统。但球面光学表面残留的划痕和麻点等表面缺陷会对系统光束产生散射、衍射和相位调制效应。加工过程中的抛光液和环境污染物等粒子也将大概率残留在表面缺陷中，对系统光束产生强烈吸收。上述效应将导致元件损伤阈值降低，系统杂散光增加、信噪比恶化。

[0003]目前主要依靠人工目视对球面光学元件表面缺陷进行检测，该方法存在主观性强、估读结果不准确和不可连续工作等缺点。浙江大学杨甬英等人(CN103293162B、CN104215646B)采用可变焦的聚焦照明光束照射球面元件表面，相机采集表面缺陷的散射暗场图像，避免了强球面反射光对测量的影响，实现了球面光学元件的机器检测。该方法中聚焦照明系统设计复杂、要求高，每次测量都需要根据待测元件的曲率进行调整，操作复杂。其光学自准直定中仪与测量系统分离，需要依赖导轨将元件在光学自准直定中仪和测量系统之间移动，不能实现原位定中，将引入定位误差。而且该方法不能原位探测表面是否存在加工过程中残留的抛光液等吸收性缺陷。

发明内容

[0004]为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种球面光学元件表面缺陷测量装置和测量方法。该装置通过光滑表面的反射光和表面缺陷的散射光的偏振特性差异和抛光液等污染缺陷的光致发光特性实现表面缺陷原位检测，且无需因球面光学元件的曲率改变而调整照明光源。同时亦提供一种原位球面定心装置，元件无需在定心系统和测量系统之间移动。

[0005]为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：[0006]一种球面光学元件表面缺陷测量装置，其特点在于，包括准直光源、第一偏振片、半波片、扩束器、偏振分束器、光快门、第一反射镜、长焦距会聚透镜、会聚透镜、光阑、位置探测器、第二反射镜、第三反射镜、长工作距离镜头、二向色镜、第二偏振片、第一套筒透镜、第一相机、第二套筒透镜、第二相机、供球面光学元件放置的自定心夹具、旋转台、弧摆台、三维位移台、控制器和计算机；

[0007]所述的准直光源发出的平行光束依次通过所述的第一偏振片、半波片、扩束器和偏振分束器，所述的偏振分束器将平行光束分为s偏振光和p偏振光；[0008]s偏振光依次通过所述的光快门、第一反射镜和长焦距会聚透镜后，聚焦到所述的球面光学元件表面，经该球面光学元件反射后，经所述的会聚透镜聚焦后，通过所述的光阑，由所述的位置探测器接收，且该会聚透镜的焦点位于所述的位置探测器靶面的后方；

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p偏振光依次通过所述的第二反射镜和第三反射镜后，照射到所述的球面光学元

件表面，该球面光学元件的光滑表面产生的部分发散反射光和表面缺陷产生的散射光、荧光入射到所述的长工作距离镜头，其中，所述的反射光和散射光经该长工作距离镜头放大后，经所述的二向色镜透射后，依次通过第二偏振片和第一套筒透镜滤光后，在所述的第一相机上成像，所述的荧光经该长工作距离镜头放大后，经所述的二向色镜反射后，经所述的第二套筒透镜透射后，在所述的第二相机上成像；

[0010]所述的光阑使经球面光学元件反射的s偏振光通过，经光球面光学元件的光滑表面产生的反射光被遮挡；

[0011]所述的第二偏振片的偏振态为s偏振态；[0012]所述的第一偏振片、偏振分束器和第二偏振片的消光比均大于10000:1；[0013]所述的第一相机和第二相机具有相同的分辨率，在近紫外和可见光波段均具有灵敏的光谱响应；

[0014]所述的自定心夹具固定在所述旋转台上，所述的旋转台置于所述的弧摆台，所述的弧摆台置于所述的三维位移台上；[0015]所述的旋转台、弧摆台和三维位移台分别与所述的控制器连接，所述的计算机分别与所述的第一相机、第二相机和控制器的输出端相连。[0016]利用所述的球面光学元件表面缺陷测量装置进行球面光学元件表面缺陷的测量方法，该方法包括下列步骤：

[0017]1)将一片平板玻璃固定于所述的自定心夹具，打开所述的光快门，转动所述的半波片，使所述的偏振分束器输出的p偏振光强度最大；所述的计算机驱动三维位移台沿所述的长工作距离镜头的光轴方向移动，使平板玻璃的表面在第一相机中清晰成像；[0018]2)转动所述的半波片，增大所述的偏振分束器输出的s偏振光强度，沿s偏振光入射方向前后移动所述的长焦距会聚透镜，并调节所述的第一反射镜，使聚焦光束的焦点处于所述的长工作距离镜头的物平面内，且位于所述的第一相机对应的视场的中心；[0019]3)调节位置探测器的位置，使经所述的会聚透镜聚焦的s偏振光的光斑在位置探测器的靶面中心，确保位置探测器上s偏振光的光斑中心位置为(0,0)；[0020]4)取下平板玻璃，将球面光学元件置于所述的自定心夹具中；

[0021]5)所述计算机驱动三维位移台沿所述的长工作距离镜头的光轴方向移动，使球面光学元件的待测表面在所述的第一相机中清晰成像；从所述的位置探测器中读取s偏振光斑的中心坐标，若坐标不是(0,0)，则球面光学元件的光轴与长工作距离镜头的光轴不重合，所述的计算机驱动三维位移台使球面光学元件在与所述的长工作距离镜头的光轴垂直的平面内做二维平移运动，调整球面光学元件的位置，缩小s偏振光斑的中心坐标值，直至s偏振光斑的中心坐标为(0,0)，此时球面光学元件的光轴与长工作距离镜头的光轴重合；[0022]6)关闭所述的光快门，转动所述的半波片，使所述的偏振分束器输出的p偏振光强度最大，p偏振光束斜入射到所述的球面光学元件的表面，经表面反射后变为发散反射光，发散反射光的偏振态仍保持p偏振态，部分发散反射光和表面缺陷产生的散射光、荧光通过所述的长工作距离镜头，反射光和散射光透过所述的二向色镜后，元件表面反射光被所述的第二偏振片滤除，表面缺陷产生的散射光中同时包含s偏振成分和p偏振成分，p偏振成分被所述的第二偏振片滤除，s偏振成分透过所述的第二偏振片后，通过所述的第一套筒透镜

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照射在所述的第一相机的靶面上，第一相机采集暗背景亮缺陷的散射暗场图像，抛光液等污染性缺陷发出的荧光被所述的二向色镜反射后，通过所述的第二套筒透镜后照射在所述的第二相机的靶面上，所述的第二相机同步采集暗背景亮缺陷的荧光暗场图像；[0023]7)所述的计算机计算所述的弧摆台的摆动角度θ＝arcsin[(M-m)P/R]，其中，M为所述的第一相机和第二相机的高度，m为沿摆动方向的相邻成像区域重叠的像素数目，P为像素尺寸，R为球面光学元件的待测面的球径；计算机驱动所述的弧摆台使球面光学元件摆动θ后，所述的第一相机和第二相机同步采集当前照明区域的表面缺陷图像，采集的图像存储于计算机中；

[0024]8)所述的计算机计算所述的旋转台的转动角度φ＝arcsin((N-n)P/(Rsin(karcsin((M-m)P/R))))，其中，N为所述的第一相机和第二相机的宽度，n为沿转动方向的相邻成像区域重叠的像素数目，k为球面光学元件已摆动的次数；计算机驱动所述的旋转台使球面光学元件转动φ后，所述的第一相机和第二相机同步采集当前区域的表面缺陷图像，采集的图像存储于计算机中；

[0025]9)所述的计算机驱动旋转台再次转动φ角度后，所述的第一相机和第二相机同步采集当前区域的表面缺陷图像，采集的图像存储于计算机中；重复旋转台转动和图像采集，直至转动的角度达到360°，完成一周的测量；[0026]10)重复步骤7)～9)，完成所述的球面光学元件的整个表面的表面缺陷的散射暗场图像和荧光暗场图像的采集，所有的图像存储于所述的计算机中；

[0027]11)所述的计算机中的图像分析软件对采集的图像进行分析处理，提取表面缺陷的尺寸和位置信息。

[0028]本发明的优点如下：

[0029]本发明球面光学元件表面缺陷测量装置和测量方法利用球面光学元件的照明反射光和表面缺陷产生的散射光的偏振特性的差异，去除照明反射光对表面缺陷暗场成像的影响，实现准直照明条件下，即可实现不同曲率半径的光学元件表面缺陷检测，无需因球面光学元件的曲率改变而调整照明光源，也不需要复杂的光学设计来实现不同程度聚焦照明光。结合抛光液等污染性缺陷的光致发光效应，实现对球面光学元件表面残留的抛光液等缺陷的原位同步检测。结合位置探测器的原位反射式球面定心光路结构，球面光学元件无需在定心系统和测量系统之间移动，避免了运动定位误差。附图说明

[0030]图1是本发明球面光学元件表面缺陷测量装置示意图[0031]图2是本发明聚焦s偏振光、准直p偏振光和长工作距离镜头成像物面重合的示意图

[0032]图中：1-准直光源；2-第一偏振片；3-半波片；4-扩束器；5-偏振分束器；6-光快门；7-第一反射镜；8-长焦距会聚透镜；9-球面光学元件；10-会聚透镜；11-光阑；12-位置探测器；13-第二反射镜；14-第三反射镜；15-长工作距离镜头；16-二向色镜；17-第二偏振片；18-第一套筒透镜；19-第一相机；20-第二套筒透镜；21-第二相机；22-自定心夹具；23-旋转台；24-弧摆台；25-三维位移台；26-控制器；27-计算机。

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具体实施方式

[0033]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细阐述，但不应以此限制本发明的保护范围。

[0034]实施例

[0035]图1为本发明实施例球面光学元件表面缺陷测量装置示意图，包括准直光源1、第一偏振片2、半波片3、扩束器4、偏振分束器5、光快门6、第一反射镜7、长焦距会聚透镜8、球面光学元件9、会聚透镜10、光阑11、位置探测器12、第二反射镜13、第三反射镜14、长工作距离镜头15、二向色镜16、第二偏振片17、第一套筒透镜18、第一相机19、第二套筒透镜20、第二相机21、自定心夹具22、旋转台23、弧摆台24、三维位移台25、控制器26和计算机27；[0036]所述的准直光源1发出的平行光束依次通过所述的第一偏振片2、半波片3、扩束器4和偏振分束器5，所述的偏振分束器5将平行光束分为s偏振光和p偏振光；[0037]s偏振光依次通过所述的光快门6、第一反射镜7和长焦距会聚透镜后8，聚焦到所述的球面光学元件9表面，经该球面光学元件9反射后，经所述的会聚透镜10聚焦后，通过所述的光阑11，由所述的位置探测器12接收，且该会聚透镜10的焦点位于所述的位置探测器12靶面的后方；

[0038]p偏振光依次通过所述的第二反射镜13和第三反射镜14后，照射到所述的球面光学元件9表面，该球面光学元件9的光滑表面产生的部分发散反射光和表面缺陷产生的散射光、荧光入射到所述的长工作距离镜头15，其中，所述的反射光和散射光经该长工作距离镜头15放大后，经所述的二向色镜16透射后，依次通过第二偏振片17和第一套筒透镜18滤光后，在所述的第一相机19上成像，所述的荧光经该长工作距离镜头15放大后，经所述的二向色镜16反射后，经所述的第二套筒透镜20透射后，在所述的第二相机21上成像；[0039]所述的光阑11使经球面光学元件9反射的s偏振光通过，经光球面光学元件9的光滑表面产生的反射光被遮挡；

[0040]所述的第二偏振片17的偏振态为s偏振态；[0041]所述的第一偏振片2、偏振分束器5和第二偏振片17的消光比均大于10000:1；[0042]所述的第一相机19和第二相机21具有相同的分辨率，在近紫外和可见光波段均具有灵敏的光谱响应；

[0043]所述的自定心夹具22固定在所述旋转台23上，所述的旋转台23置于所述的弧摆台24，所述的弧摆台24置于所述的三维位移台25上；[0044]所述的旋转台23、弧摆台24和三维位移台25分别与所述的控制器26连接，所述的计算机27分别与所述的第一相机19、第二相机21和控制器26的输出端相连。[0045]利用所述的球面光学元件表面缺陷测量装置进行球面光学元件表面缺陷的测量方法，该方法包括下列步骤：

[0046]1)将一片平板玻璃固定于所述的自定心夹具22，打开所述的光快门6，转动所述的半波片3，使所述的偏振分束器5输出的p偏振光强度最大；所述的计算机27驱动三维位移台25沿所述的长工作距离镜头15的光轴方向移动，使平板玻璃的表面在第一相机19中清晰成像；

[0047]2)转动所述的半波片3，增大所述的偏振分束器5输出的s偏振光强度，沿s偏振光入射方向前后移动所述的长焦距会聚透镜8，并调节所述的第一反射镜7，使聚焦光束的焦

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点处于所述的长工作距离镜头15的物平面内，且位于所述的第一相机19对应的视场的中心，聚焦s偏振光、准直p偏振光和所述的长工作距离镜头15成像物面重合的结果如图2所示；

[0048]3)调节位置探测器12的位置，使s偏振光的反射光斑在位置探测器12的靶面中心，确保位置探测器12上s偏振光的光斑中心位置为(0,0)；[0049]4)取下平板玻璃，将球面光学元件9置于所述的自定心夹具22中；

[0050]5)所述计算机27驱动三维位移台25沿所述的长工作距离镜头15的光轴方向移动，使球面光学元件9的待测表面在所述的第一相机19中清晰成像；从所述的位置探测器12中读取s偏振光斑的中心坐标，若坐标不是(0,0)，则球面光学元件9的光轴与长工作距离镜头15的光轴不重合，所述的计算机27驱动三维位移台25使球面光学元件9在与所述的长工作距离镜头15的光轴垂直的平面内做二维平移运动，调整球面光学元件9的位置，缩小s偏振光斑的中心坐标值，直至s偏振光斑的中心坐标为(0,0)，此时球面光学元件9的光轴与长工作距离镜头15的光轴重合；

[0051]6)关闭所述的光快门6，转动所述的半波片3，使所述的偏振分束器5输出的p偏振光强度最大，p偏振光束斜入射到所述的球面光学元件9的表面，经表面反射后变为发散反射光，发散反射光的偏振态仍保持p偏振态，部分发散反射光和表面缺陷产生的散射光、荧光通过所述的长工作距离镜头15，反射光和散射光透过所述的二向色镜16后，反射光被所述的第二偏振片17滤除，表面缺陷产生的散射光中同时包含s偏振成分和p偏振成分，p偏振成分被所述的第二偏振片17滤除，s偏振成分透过所述的第二偏振片17后，通过所述的第一套筒透镜18照射在所述的第一相机19的靶面上，第一相机19采集暗背景亮缺陷的散射暗场图像，抛光液等污染性缺陷发出的荧光被所述的二向色镜16反射后，通过所述的第二套筒透镜20后照射在所述的第二相机21的靶面上，所述的第二相机21同步采集暗背景亮缺陷的荧光暗场图像；

[0052]所述的第二偏振片滤除，表面缺陷产生的散射光中同时包含s偏振成分和p偏振成分，p偏振成分被所述的第二偏振片滤除，s偏振成分透过所述的第二偏振片后，通过所述的第一套筒透镜照射在所述的第一相机的靶面上，第一相机采集暗背景亮缺陷的散射暗场图像，抛光液等污染性缺陷发出的荧光被所述的二向色镜反射后，通过所述的第二套筒透镜后照射在所述的第二相机的靶面上，所述的第二相机同步采集暗背景亮缺陷的荧光暗场图像；

[0053]7)所述的计算机27计算所述的弧摆台24的摆动角度θ＝arcsin[(M-m)P/R]，其中，M为所述的第一相机19和第二相机21的高度，m为沿摆动方向的相邻成像区域重叠的像素数目，P为像素尺寸，R为球面光学元件9的待测面的球径；计算机27驱动所述的弧摆台24使球面光学元件9摆动θ后，所述的第一相机19和第二相机21同步采集当前照明区域的表面缺陷图像，采集的图像存储于计算机27中；

[0054]8)所述的计算机27计算所述的旋转台23的转动角度，φ＝arcsin((N-n)P/(Rsin(karcsin((M-m)P/R))))，其中，N为所述的第一相机19和第二相机21的宽度，n为沿转动方向的相邻成像区域重叠的像素数目，k为球面光学元件9已摆动的次数；计算机27驱动所述的旋转台23使球面光学元件9转动φ后，所述的第一相机19和第二相机21同步采集当前区域的表面缺陷图像，采集的图像存储于计算机27中；

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说　明　书

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9)所述的计算机27驱动旋转台23再次转动φ角度后，所述的第一相机19和第二相

机21同步采集当前区域的表面缺陷图像，采集的图像存储于计算机27中；重复旋转台27转动和图像采集，直至转动的角度达到360°，完成一周的测量；[0056]10)重复步骤7)～9)，完成所述的球面光学元件9的整个表面的表面缺陷的散射暗场图像和荧光暗场图像的采集，所有的图像存储于所述的计算机27中；

[0057]11)所述的计算机27中的图像分析软件对采集的图像进行分析处理，提取表面缺陷的尺寸和位置信息。

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说　明　书　附　图

图1

图2

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