光學(xué)元件表面存在疵病,會(huì)導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)的性能下降,因此在實(shí)際的加工、組裝環(huán)節(jié),元件的疵病檢測至關(guān)重要。目前針對(duì)表面疵病的檢測主要有散射能量法和成像法兩大類,散射法的優(yōu)勢在于其有較高的靈敏度,且裝置結(jié)構(gòu)較為簡單,而成像法的特點(diǎn)則是其可以獲得清晰的疵病圖像。多年來,人們的研究始終朝著獲得高靈敏度和直觀的疵病圖像兩個(gè)方向同時(shí)進(jìn)行,經(jīng)過發(fā)展和迭代,針對(duì)特定面型的檢測設(shè)備和方案被層出不窮。但針對(duì)光學(xué)透鏡的檢測,始終受制于元件本身不同口徑、曲率半徑等的差異,至今還沒有一款能適用于各種規(guī)格球面的檢測裝置。本文結(jié)合散射能量法和圖像法各自的優(yōu)勢,配合設(shè)計(jì)的平臺(tái)運(yùn)動(dòng)模式,較好的實(shí)現(xiàn)了不同球面透鏡的表面疵病檢測。主要工作如下:1.分析氣泡、麻點(diǎn)等疵病相對(duì)應(yīng)的Mie散射的能量分布,結(jié)合光線追跡仿真,得出麻點(diǎn)、劃痕疵病散射的能量分布規(guī)律。用理論分析結(jié)合仿真指導(dǎo)實(shí)驗(yàn),確定了實(shí)驗(yàn)光路中元件的參數(shù)、光線入射到樣品表面的角度和在前向探測散射光能量等。2.設(shè)計(jì)了具有特定運(yùn)動(dòng)模式的平臺(tái),可實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格的球面表面檢測,推導(dǎo)各電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方程并利用PLC編程實(shí)現(xiàn),并且進(jìn)行了靜態(tài)實(shí)驗(yàn),分析疵病散射的能量分布,與仿真的結(jié)果相吻合,明確... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１工廠流水線上工人利用目視法檢測透鏡表面疵病??疵病自動(dòng)化檢測的研究從上個(gè)世紀(jì)８０年代［５］開始，就一直是光學(xué)檢測領(lǐng)域的一個(gè)重??

浙江大學(xué)碩上學(xué)位論文??５ｖｍ之間，圖２．１（ｂ）為長劃痕的照片，其尺度略大，接近７／ｉｍ。因此對(duì)于常見的表面疵病，??我們運(yùn)用Ｍｉｅ散射理論對(duì)其散射光強(qiáng)度的分布進(jìn)行模擬、分析是合理的。??■■??（ａ）?（ｂ）??圖２．１高倍顯微鏡下透鏡表面疵病圖像（ａ）透鏡表面擦痕（ｂ）透鏡表面劃痕??２．１．２?Ｍｉｅ散射理論??Ｍｉｅ散射由Ｇｕｓｔａｖ?Ｍｉｅ利用麥完斯韋方程推導(dǎo)得出，再加上相應(yīng)的電磁場邊界條件，??可以解出不同尺寸、不同折射率ｗ下的球形粒子的散射光強(qiáng)，隨散射角度分布的表達(dá)形式。??目前的米氏理論已經(jīng)發(fā)展出經(jīng)典的Ｌｏｒｅｎｚ－Ｍｉｅ理論和廣義的Ｍｉｅ理論｜２５＇２６｜（Ｇｅｎｃｒａｌｉｚｅｄ??Ｌｏｒｅｎｚ－Ｍｉｅ?Ｔｈｅｏｒｙ，?ＧＬＭＴ），經(jīng)典的Ｍｉｅ理論主要針對(duì)平面波的入射產(chǎn)生的散射，而在通??常的測量系統(tǒng)中，入射光束多為激光會(huì)聚光波，因此ＧＬＭＴ彌補(bǔ)了經(jīng)典理論的不足，其核??心是將入射波的電磁場，用直角坐標(biāo)系的球矢量波函數(shù)展開。??當(dāng)平面波入射到球形粒子表面時(shí)，由于球形粒子和周圍物質(zhì)的不同，因此會(huì)存在散射??的現(xiàn)象，恨據(jù)２．１．１節(jié)中的表格，當(dāng)粒子的尺寸在幾個(gè)波長到幾十個(gè)波長之間時(shí)，散射的??光強(qiáng)分布滿足Ｍｉｅ散射定律。目前ＧＬＭＴ主要分析了高斯光束與球形、橢球形粒子等幾??種特定形狀之間的作用［２７，２８１。本實(shí)驗(yàn)中透鏡表面的麻點(diǎn)和透鏡內(nèi)部的氣泡可等效為球形的??粒子［２９］。其尺寸也大多分布在微米量級(jí)，適合用Ｍｉｅ散射去分析，其散射光強(qiáng)分布滿足［３（）＿??３２］：??又２??ｈｃａ?＝?Ｉ〇－＾ｒ＾ｉ＼Ｓｉ（Ｓ）＼２ｓｉｎ２（ｐ?＋?＼Ｓ２｛ｄ）＼２ｃｏｓ２（ｐ］?（２．１）??式中／。為入

經(jīng)過透鏡后的高斯光束的特性通常使用ｇ參數(shù)（等效于均勻球面波的曲率半徑／？）和??ｊ?ｇ傳播矩陣計(jì)算潯到，為使光束的發(fā)散角減少，實(shí)驗(yàn)中滿足物距略大于焦距，則像距??／＇？／＇，此時(shí)像方束腰半徑為：??ｆ?Ａｆ??〇ｊ〇?？?－ｒ〇ｊ〇?＝???（２．１７）??Ｉ?聽０??／為共焦參數(shù)，由激光器決定，６〇。＝５／／７？１，則得到會(huì)聚光斑約為０．５／７７？７，代入式２．１６??可得％?？?２、小的發(fā)散角度可以減小后面會(huì)聚透鏡上反射鏡的面積，減少對(duì)散射光能量的??阻擋。??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]球面光學(xué)元件表面疵病評(píng)價(jià)系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 曹頻.浙江大學(xué) 2015

碩士論文
[1]基于Mie散射的光學(xué)玻璃內(nèi)部氣泡缺陷檢測的研究[D]. 張賽.浙江大學(xué) 2016
[2]基于BRDF的光機(jī)系統(tǒng)雜散輻射研究[D]. 石棟梁.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014



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