一种体散射缺陷检测设备及方法

1.本发明涉及光学检测技术领域，具体而言，涉及一种体散射缺陷检测设备及方法。


背景技术：

2.光学元件的损伤问题是限制高功率/高能量激光装置运行通量的瓶颈，当前各类光学元件的实际损伤阈值远低于其理论阈值，导致该现象的根本原因是元件的各类缺陷控制不到位，包括表面缺陷和体缺陷。其中表面缺陷主要由成形加工、表面处理等工艺过程引入，体缺陷则是在材料制备、生长过程中产生的，如气泡、颗粒、包裹物、开裂等。人们针对光学元件表面缺陷的结构、组分、物理形貌等缺陷性质研发了多种无损检测技术，但是光学元件体缺陷的无损检测仍面临检测效率低、成像质量差、分辨率低等难题。
3.目前光学元件体缺陷的无损检测方法主要有x射线形貌法和光散射法，x射线形貌法要求测试样品必须很薄，而且由于光源强度的限制导致检测效率极低，拍摄1张形貌像一般需要十几个小时。相较而言，光散射法是当前研究人员在光学元件体缺陷检测中主要应用的技术手段，但是检测准确性还有待提高。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种体散射缺陷检测设备及方法，能够有效地提高光学元件体散射缺陷检测结果的准确性。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种体散射缺陷检测设备，包括：
6.样品台，用于装夹目标光学元件；
7.照明系统，用于输出传输方向相互垂直的第一探测光束和第二探测光束，并使得所述第一探测光束和所述第二探测光束入射到所述目标光学元件内，在所述目标光学元件内一区域处交汇形成体照明区域，其中，所述第一探测光束和所述第二探测光束的光束输出面均与所述目标光学元件表面平行，且所述第一探测光束和所述第二探测光束在厚度方向的位置坐标范围相同；
8.显微成像系统，用于对所述体照明区域的散射光进行成像，得到所述目标光学元件的缺陷图像，所述第一探测光束、所述第二探测光束以及所述体照明区域的厚度均与所述显微成像系统的景深相同。
9.进一步地，所述体照明区域为方形柱状区域，宽度在5～10mm范围内，厚度在0.1～2mm范围内。
10.进一步地，所述显微成像系统的视场尺寸与所述体照明区域在所述目标光学元件表面的正投影尺寸相等。
11.进一步地，所述照明系统包括两路照明光路，分别为第一照明光路和第二照明光路，所述第一探测光束包括相向传输的第一子光束和第二子光束，所述第二探测光束包括相向传输的第三子光束和第四子光束，所述目标光学元件的侧壁包括依次邻接的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁，
12.所述第一照明光路用于输出平行于所述目标光学元件表面且相互垂直的第一子光束和第三子光束，并使得所述第一子光束从所述第一侧壁入射到所述目标光学元件内，所述第三子光束从所述第二侧壁入射到所述目标光学元件内；
13.所述第二照明光路用于输出平行于所述目标光学元件表面且相互垂直的第二子光束和第四子光束，并使得所述第二子光束从所述第三侧壁入射到所述目标光学元件内，所述第四子光束从所述第四侧壁入射到所述目标光学元件内。
14.进一步地，每路照明光路均包括激光器、光束整形器、分束器、第一反射镜以及第二反射镜，
15.所述激光器出射的激光束经所述光束整形器整形为目标形状以及尺寸后，入射到所述分束器，被分为相互垂直的两束子光束，其中一束子光束经所述第一反射镜反射后从所述目标光学元件的一侧壁进入所述目标光学元件内，另一束子光束经所述第二反射镜反射后从所述目标光学元件的另一相邻侧壁入射到所述目标光学元件内。
16.进一步地，所述第一反射镜以及所述第二反射镜的透光侧设置有光陷阱，用于吸收透射的杂散光。
17.进一步地，上述体散射缺陷检测设备还包括数据处理装置，所述数据处理装置与所述显微成像系统的图像输出端连接，用于对所述显微成像系统输出的缺陷图像进行处理，得到所述目标光学元件内的体散射缺陷分布。
18.进一步地，上述体散射缺陷检测设备还包括位移传感器，所述位移传感器与所述数据处理装置连接，
19.所述位移传感器用于采集所述目标光学元件的位置信息，所述数据处理装置还用于基于所述位置信息，确定所述目标光学元件的姿态以及位置是否满足预设条件。
20.进一步地，上述样品台为三维平移台，用于带动所述目标光学元件移动，以使得所述体照明区域对所述目标光学元件进行扫描，得到所述目标光学元件中每个扫描区域的缺陷图像。
21.第二方面，本发明实施例提供了一种体散射缺陷检测方法，包括：
22.将目标光学元件装夹在样品台上；
23.控制照明系统输出传输方向相互垂直的第一探测光束和第二探测光束，并使得所述第一探测光束和所述第二探测光束入射到所述目标光学元件内，在所述目标光学元件内一区域处交汇形成体照明区域，其中，所述第一探测光束和所述第二探测光束的光束输出面均与所述目标光学元件表面平行，且所述第一探测光束和所述第二探测光束在厚度方向的位置坐标范围相同；
24.通过所述样品台控制所述目标光学元件按照预设轨迹移动，以使得所述体照明区域对所述目标光学元件进行扫描；
25.分别控制显微成像系统对所述目标光学元件中每个扫描区域的散射光进行成像，得到所述目标光学元件的缺陷图像，所述第一探测光束、所述第二探测光束以及所述体照明区域的厚度均与所述显微成像系统的景深相同。
26.本发明实施例提供的体散射缺陷检测设备及方法，通过照明系统输出传输方向相互垂直且光束输出面平行于目标光学元件表面的第一探测光束和第二探测光束，并使得第一探测光束和第二探测光束入射到目标光学元件内，在目标光学元件内一区域处交汇形成
厚度与显微镜头景深一致的体照明区域，然后通过显微成像系统对该体照明区域的散射光进行成像，得到目标光学元件的缺陷图像，以识别出目标光学元件内的体散射缺陷。这样就可以使得镜头景深以外的缺陷不被照亮，以消除体散射检测成像结果中的离焦虚像，实现散射缺陷的高质量成像，从而提高体散射缺陷识别结果的准确性。
27.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。
29.图1为本说明书实施例中一种示例性体散射缺陷检测设备的结构示意图；
30.图2为本说明书实施例中一种示例性体散射缺陷检测方法的流程图；
31.图3为本说明书实施例中显微成像系统的调焦位置示意图；
32.图4为本说明书实施例中目标光学元件的切面标定示意图；
33.图5为本说明书实施例中一种逐层扫描路径示意图；
34.图6为本说明书实施例中包含离焦虚像的示例性成像图一；
35.图7为本说明书实施例中包含离焦虚像的示例性成像图二；
36.图8为本说明书实施例中消除离焦虚像的示例性成像图一；
37.图9为本说明书实施例中消除离焦虚像的示例性成像图二；
38.图10为本说明书实施例中一种示例性体散射缺陷分布图。
具体实施方式
39.在本说明书实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”、“耦合”应做广义理解。例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。两个器件之间耦合，表示由其中一个器件出射的光入射到另一个器件。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。另外，本文中所述的“相等”“相同”“一致”“平行”以及“垂直”也应做广义理解，在可接受的检测精度范围内，也可以略微存在误差，具体误差范围可以根据实际应用场景的需要以及多次试验确定。
41.考虑到光散射法是当前研究人员在光学元件体缺陷检测中主要应用的技术手段，发明人对光学材料体散射缺陷的检测也进行了长期研究。在研究中发现，目前的光学元件
体缺陷检测装置得到的成像结果中往往存在离焦虚像，这会使得部分散射缺陷的识别解析比较困难，极大地影响了体散射缺陷识别结果的准确性。
42.由此，本说明书实施例提供了一种体散射缺陷检测设备及方法，通过照明系统输出传输方向相互垂直且光束输出面平行于目标光学元件表面的第一探测光束和第二探测光束，并使得第一探测光束和第二探测光束入射到目标光学元件内，在目标光学元件内一区域处交汇形成厚度与显微镜头景深一致的体照明区域，然后通过显微成像系统对该体照明区域的散射光进行成像，得到目标光学元件的缺陷图像，以识别出目标光学元件内的体散射缺陷。这样就可以使得镜头景深以外的缺陷不被照亮，消除体散射检测成像结果中的离焦虚像，实现散射缺陷的高质量成像，从而提高体散射缺陷识别结果的准确性。
43.为了更好的理解本说明书实施例提供的技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本说明书实施例的技术方案做详细的说明，应当理解本说明书实施例以及实施例中的具体特征是对本说明书实施例技术方案的详细的说明，而不是对本说明书技术方案的限定，在不冲突的情况下，本说明书实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。另外，附图中各结构的尺寸并不是体散射缺陷检测设备中各结构的真实尺寸，目的在于示意说明本发明内容。
44.图1示出了本说明书实施例提供的体散射缺陷检测设备的一种示例性结构示意图，如图1所示，该体散射缺陷检测设备包括：样品台(图中为示出)、照明系统以及显微成像系统130。
45.其中，样品台用于装夹目标光学元件100。目标光学元件100即为待检测的光学元件，例如，可以是晶体元件如kdp晶体，或其他需要进行体散射缺陷检测的透明光学元件如熔石英元件。具体实施时，样品台可以根据实际需要设计，例如可以是三维电动平移台，也可以是手动平移台，用于调整目标光学元件100的位置和姿态。
46.照明系统用于输出传输方向相互垂直的第一探测光束和第二探测光束，并使得第一探测光束和第二探测光束均平行于目标光学元件100表面入射到目标光学元件100内，在目标光学元件100内一区域处交汇形成体照明区域。也就是说，第一探测光束与第二探测光束均为平行光束，且第一探测光束与第二探测光束在目标光学元件100内的交汇区域即为体照明区域(如图1中示出的斜线填充的区域)。
47.上述照明系统中，第一探测光束和第二探测光束的光束输出面均与目标光学元件100的表面平行。需要说明的是，此处的光束输出面是指在光束厚度方向上相对的两个光束输出面。例如，第一探测光束和第二探测光束对应的光斑均为矩形，则这两个光束输出面对应于矩形光斑的长边，而光束的侧面对应于矩形光斑的短边。
48.此外，第一探测光束和第二探测光束的厚度相同，且第一探测光束和第二探测光束在厚度方向的位置坐标范围也相同，即两种光束在厚度方向上对准，使得交汇形成的体照明区域与第一探测光束以及第二探测光束的厚度保持一致。需要说明的是，本说明书实施例所述的厚度方向是指垂直于所装夹的目标光学元件100表面的方向。
49.例如，以体缺陷检测设备的任意一点为原点构建三维坐标系，其中，x轴方向平行于目标光学元件100的长度方向，y轴方向平行于目标光学元件100的宽度方向，z轴方向平行于目标光学元件100的厚度方向，即z轴方向为垂直于目标光学元件100表面的方向。第一
探测光束和第二探测光束均平行于目标光学元件100的表面，假设第一探测光束和第二探测光束所在区域的z坐标范围为z0～z1，则交汇形成的体照明区域的z坐标范围也为z0～z1。
50.在一种可选的实施方式中，上述第一探测光束可以包括相向传输的第一子光束l1和第二子光束l2，第二探测光束可以包括相向传输的第三子光束l3和第四子光束l4。第一子光束l1和第二子光束l2均与第三子光束l3以及第四子光束l4垂直。可以理解的是，“相向传输”也就是“面对面”传输，例如，第一子光束l1和第二子光束l2均为沿同一横向基准线朝向目标光学元件100侧壁传输，且传输方向相反，第三子光束l3和第四子光束l4均为沿同一纵向基准线朝向目标光学元件100侧壁传输，且传输方向相反。且第一子光束l1、第二子光束l2、第三子光束l3和第四子光束l4在厚度方向(如图中的z方向)的位置坐标范围相同，以保证能够在目标光学元件100内交汇于同一区域。
51.如图1所示，在一种可选的实施方式中，照明系统可以包括两路照明光路，分别为第一照明光路和第二照明光路。为了便于说明，将目标光学元件100的依次邻接的四个侧壁分别命名为第一侧壁101、第二侧壁102、第三侧壁103和第四侧壁104。第一照明光路用于输出平行于目标光学元件100表面且相互垂直的第一子光束l1和第三子光束l3，并使得第一子光束l1从第一侧壁101入射到目标光学元件100内，第三子光束l3从第二侧壁102入射到目标光学元件100内。第二照明光路用于输出平行于目标光学元件100表面且相互垂直的第二子光束l2和第四子光束l4，并使得第二子光束l2从第三侧壁103入射到目标光学元件100内，第四子光束l4从第四侧壁104入射到目标光学元件100内。
52.相比于用同一照明光路(包含一个光源)输出上述四个子光束，采用两路照明光路(包含两个光源)各自输出两个子光束，有利于缩短子光束的光程长度，从而减少光斑的变形，以保证这些子光束交汇形成的体照明区域的形状以及厚度达到预期要求，进一步提高成像结果的可靠性。
53.在一种可选的实施方式中，上述的每路照明光路均可以包括激光器、光束整形器、分束器、第一反射镜以及第二反射镜。激光器出射的激光束经光束整形器整形为目标形状以及尺寸后，入射到分束器，被分为相互垂直的两束子光束，其中一束子光束经第一反射镜反射后从目标光学元件100的一侧壁进入目标光学元件100内，另一束子光束经第二反射镜反射后从目标光学元件100的另一相邻侧壁入射到目标光学元件100内。其中，各器件可以根据实际应用场景的需要选择，例如，激光器可以采用功率为500mw，工作波长为532nm的半导体连续激光器，分束器可以采用半透半反镜。
54.进一步地，为了精准获取照明范围内的缺陷信息，同时需要排除照明范围之外的设备内部杂散光的干扰，以减低杂散照明光，提高成像的信噪比，第一反射镜以及第二反射镜的透光侧设置有光陷阱(图中未示出)，用于吸收透射的杂散光。其中，透光侧是指与反射面相对的一侧。可以理解的是，反射镜的反射率通常能达到百分之九十多，但是不可避免仍有少量的光从反射镜透射，为了避免这部分光影响成像质量，可以通过设置光陷阱吸收这部分杂散光。
55.例如，在一种应用场景中，如图1所示，第一照明光路包括激光器111、光束整形器112、分束器113、反射镜114以及反射镜115。激光器111出射的激光束经光束整形器112整形为目标形状以及尺寸后，入射到分束器113，被分为相互垂直的两个子光束，其中一束经反射镜114反射后作为第一子光束l1垂直于目标光学元件100的第一侧壁101进入目标光学元
件100内，另一束经反射镜115反射后作为第三子光束l3垂直于目标光学元件100的第二侧壁102入射到目标光学元件100内。
56.第二照明光路包括激光器121、光束整形器122、分束器123、反射镜124以及反射镜125。激光器121出射的激光束经光束整形器122整形为目标形状以及尺寸后，入射到分束器123，被分为相互垂直的两个子光束，其中一个子光束经反射镜124反射后作为第二子光束l2垂直于目标光学元件100的第三侧壁103进入目标光学元件100内，另一个子光束经反射镜125反射后作为第四子光束l4垂直于目标光学元件100的第四侧壁104入射到目标光学元件100内。上述反射镜114、115、124以及125的透光侧均设置有光陷阱。
57.如图1所示，上述第一子光束l1、第二子光束l2、第三子光束l3和第四子光束l4在目标光学元件100内交汇于同一区域，该区域即为体照明区域。采用两组垂直光束(即第一子光束l1和第三子光束l3为一组，第二子光束l2和第四子光束l4为一组)从四个方向照射目标光学元件100，能够实现对体缺陷多角度照明，有利于更全面地对材料体内缺陷进行清晰成像。
58.当然，在本说明书其他实施例中，也可以采用单个照明光路，输出两束相互垂直的光束对目标光学元件100的测试区域进行照明，使得这两束光束在目标光学元件100内交汇形成体照明区域，此处不做限制。
59.进一步地，显微成像系统130用于对体照明区域的散射光进行成像，得到目标光学元件100的缺陷图像。可以理解的是，散射光信号能够反映出目标光学元件100内具有物理结构特性的缺陷，如散射光信号会在裂纹、坑洞等有物理结构的缺陷处出现。若体照明区域内存在这类缺陷，那么这部分缺陷就会对照明光线进行散射，产生的散射光通过显微成像系统130进行成像，即可得到体照明区域对应的缺陷图像。例如，经过图像处理后，缺陷图像中缺陷可以呈现为白色，而不存在缺陷的区域则呈现为黑色，这样通过缺陷图像中就可以识别出目标光学元件100的体散射缺陷分布情况。
60.本实施例中，显微成像系统130的光轴可以与目标光学元件100的表面垂直，显微成像系统130的景深与上述第一探测光束、第二探测光束以及体照明区域的厚度相同，以确保镜头景深以外的缺陷不被照亮，从而避免了散射成像过程中这部分缺陷散射产生的离焦虚像影响缺陷检测结果的准确性。
61.由此，在具体实施时，上述第一探测光束和第二探测光束的厚度可以根据实际应用场景中显微成像系统130的景深确定，可以通过光束整形器控制第一探测光束、第二探测光束的厚度与显微成像系统130的景深保持一致，从而保证第一探测光束、第二探测光束交汇形成的体照明区域的厚度也与显微成像系统130的景深保持一致。例如，显微成像系统130可以采用大视场高景深数字显微成像系统130。
62.例如，在一种应用场景中，显微成像系统130的景深为1mm，第一探测光束和第二探测光束的宽度为5mm，厚度为1mm，由于光束厚度较薄，可以看作为“片状”光束。也就是说，在上述示例性实施方式中，第一子光束l1、第二子光束l2、第三子光束l3和第四子光束l4均为宽度为5mm，厚度为1mm的“片状”光束。
63.在一种可选的实施方式中，为进一步确保显微成像系统130对照明区域的高效且高质量成像，显微成像系统130的视场尺寸与体照明区域在目标光学元件100表面的正投影尺寸相等，具体尺寸可以根据实际需要配置。作为一种实施方式，体照明区域可以为方形柱
状区域。例如，为了适配显微成像系统130的视场尺寸以及景深，该方形柱状区域的宽度可以在5～10mm范围内，厚度可以在0.1～2mm范围内。
64.例如，在一种应用场景中，显微成像系统130的景深为1mm，视场为5mm
×
5mm，以获得较大的单幅视场范围，提高检测效率。此时，可以将体照明区域的尺寸配置为：长度为5mm，宽度为5mm，厚度为1mm。当然，若显微成像系统130的景深为0.1mm，则体照明区域的厚度则为0.1mm，若显微成像系统130的景深为2mm，则体照明区域的厚度则为2mm，此处不做限定。
65.具体实施时，由于体照明区域尺寸远小于整个目标光学元件100的尺寸，为了得到目标光学元件100的体散射缺陷情况，需要在确定目标光学元件100的测试区域后，制定扫描路线，控制体照明区域对目标光学元件100进行扫描，得到目标光学元件100中每个扫描区域对应的缺陷图像，从而通过将这些缺陷图像进行拼接，解析出测试区域的体散射缺陷分布。例如，装载目标光学元件100的样品台可以为三维平移台，可以通过样品台带动目标光学元件100相对于显微成像系统130在x、y、z方向移动，实现体照明区域对目标光学元件100的扫描控制。具体检测过程将在下文的方法实施例中描述，此处就不做详述。
66.进一步地，本说明书实施例提供的体散射缺陷检测设备还包括数据处理装置(图中未示出)，数据处理装置与显微成像系统130的图像输出端连接，用于对显微成像系统130输出的缺陷图像进行处理，得到目标光学元件100内的体散射缺陷分布。具体图像处理过程可以参照相关技术，此处不做详述。例如，数据处理装置可以为个人计算机(personal computer，pc)，或者，也可以是其他具有图像处理功能的装置。
67.进一步地，为了确保目标光学元件100的表面与探测光束的输出面平行，同时也确保不同目标光学元件100装夹在样品台后，元件表面在z向的位置保持一致，以实现同一元件的重复性测试及不同元件测试结果的平行比较，本说明书实施例体缺陷检测设备还包括位移传感器140，位移传感器140可以设置于目标光学元件100的靠近显微成像系统130的一侧，用于采集目标光学元件100的位置信息，以便及时了解目标光学元件100的位置以及姿态情况。作为一种实施方式，位移传感器140可以与数据处理装置连接，此时，数据处理装置还用于基于位置信息，确定目标光学元件100的姿态以及位置是否满足预设条件。预设条件为根据实际应用场景的需要设置的位置基准条件。
68.例如，位移传感器140可以采用激光位移传感器，通过高精度激光位移传感器实时测量目标光学元件100的姿态和位置，再配合高精度样品台运动系统和精密调整架来实时调整，就可以保证目标光学元件100的姿态满足要求，并保证目标光学元件100在z轴方向的初始位置以及扫描过程中的移动位置均能遵循统一的位置基准，有利于保证测试结果的可靠性。
69.另外，本说明书实施例还提供了一种体散射缺陷检测方法，如图2所示，该方法至少可以包括以下步骤：
70.步骤s201，将目标光学元件装夹在样品台上；
71.步骤s202，控制照明系统输出传输方向相互垂直的第一探测光束和第二探测光束，并使得第一探测光束和第二探测光束入射到目标光学元件内，在目标光学元件内一区域处交汇形成体照明区域，其中，第一探测光束和第二探测光束的光束输出面均与目标光学元件表面平行，且第一探测光束和第二探测光束在厚度方向的位置坐标范围相同；
72.步骤s203，通过样品台控制目标光学元件按照预设轨迹移动，以使得体照明区域对目标光学元件进行扫描；
73.步骤s204，分别控制显微成像系统对目标光学元件中每个扫描区域的散射光进行成像，得到目标光学元件的缺陷图像，第一探测光束、第二探测光束以及体照明区域的厚度均与显微成像系统的景深相同。
74.需要说明的是，在搭建样品台、照明系统以及显微成像系统130时，需要预先调整好第一探测光束和第二探测光束的光斑形状以及尺寸，使得第一探测光束和第二探测光束在厚度方向的位置坐标范围相同，且第一探测光束、第二探测光束以及交汇形成的体照明区域的厚度均与显微成像系统130的景深相同。并且，第一探测光束和第二探测光束的光束输出面均与样品台上装夹目标光学元件100的基准面平行，基准面为与装夹的目标光学元件100表面平行的面。
75.在确定体照明区域位置后，可以调整显微成像系统130的位置，使得显微成像系统130的光轴与体照明区域垂直，即沿体照明区域的厚度方向(z轴方向)，以在检测时对体照明区域的散射光进行成像。另外，如图3所示，还需要调节显微成像系统130的焦平面位置，使得焦平面位于体照明区域300的参考面301(图3示出的虚线截面)。其中，参考面301平行于体照明区域300的前、后表面。显微成像系统130的景深等于前景深与后景深之和，参考面301与体照明区域300的前表面的距离δd1与显微成像系统130的前景深相等，参考面与体照明区域的后表面的距离δd2与显微成像系统130的后景深相等。需要说明的是，体照明区域300的前表面是指靠近显微成像系统130的表面，后表面是指远离显微成像系统130且与前表面相对的表面。这样就可以保证z轴方向上镜头景深以外的缺陷不被照亮，从而消除散射成像中的z方向离焦虚像。
76.当然，也可以先确定显微成像系统130的位置以及焦平面位置，再调整照明系统的位置，使得显微成像系统130与照明系统的相对位置满足检测需求，本实施例对此不做限制。
77.此后，就可以将要检测的目标光学元件100装夹在样品台上，并结合位移传感器，调整目标光学元件100的位置以及姿态，然后就可以开启照明系统，并配合触发显微成像系统130进行图像采集，完成对目标光学元件100的体散射缺陷检测。
78.具体实施时，目标光学元件100的尺寸往往较大，为了实现对大尺寸目标光学元件100的测试区域的缺陷检测，需要对目标光学元件100进行扫描。具体扫描方式可以根据实际需要设计。
79.举例来讲，本实施例可以将照明系统、显微成像系统130的位置固定，即预先调节好的体照明区域以及焦平面位置不变，通过三维平移台带动目标光学元件100移动，来实现对目标光学元件100的三维扫描。
80.具体来讲，如图4所示，可以先沿z轴方向采集目标光学元件100在各个切面400的单个子孔径图像401，完成z轴方向不同深度下采样位置的标定，以确保之后缺陷图像三维拼接的准确性。然后，如图5所示，按照预设轨迹在xy平面上依次扫描并记录目标光学元件100同一切面400不同扫描区域的缺陷图像。例如，可以控制目标光学元件100沿图5示出的轨迹移动，使得体照明区域依次扫描s
11
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区域，并配合显微成像系统130依次采集这些区域的子孔径图像。对采集的缺陷图像进行二维子
孔径拼接和图像处理，即可获得目标光学元件100内该切面400的二维平面缺陷图像。接着，在z轴方向定量改变目标光学元件100的位置，按照同样的平面扫描方式，逐层对目标光学元件100体内不同深度的切面400成像，这样就可以实现目标光学元件的全口径三维层析扫描，得到整个目标光学元件的体散射缺陷分布情况。由于这种扫描方式的扫描区域和显微成像系统130光轴始终保持垂直，只要照明系统输出的光束固定即体照明区域不变，显微成像系统130观测的物点就可以始终保证在整个光学系统的光轴上。
81.为了更清楚地说明本说明书实施例提供的技术方案的效果，发明人以尺寸为40mm
×
40mm
×
10mm的kdp晶体作为目标光学元件，进行了对比试验。当显微成像系统即显微镜头的景深与照明光源输出的探测光束的厚度不匹配时，得到的单幅成像结果存在大量离焦虚像，如图6和图7所示。图6和图7中用白色圆圈圈出的像即为离焦虚像。这些离焦虚像会在解析缺陷图像时导致缺陷定位错误，极大地影响体散射缺陷检测结果的准确度。而采用本说明书实施例提供的技术方案，使得照明系统输出端的探测光束、探测光束在光学元件内交汇形成的体照明区域的厚度均与显微成像系统的景深相同，能够有效地消除离焦虚像，得到清晰的单幅成像结果，如图8和图9所示。可以理解的是，图8和图9中的白色小点即为对应区域内缺陷的散射光所成的像。
82.按照上述扫描方式对40mm
×
40mm
×
10mm的kdp晶体中30mm
×
30mm
×
10mm的测试区域进行检测，对得到的各个切面的子孔径图像进行拼接并解析后，就可以得到测试区域的体散射缺陷分布，如图10所示。需要说明的是，图10中的灰度梯度表示缺陷的尺寸(size)大小。
83.需要说明的是，本说明书实施例所提供的体散射缺陷检测方法，其实现原理及产生的技术效果和前述设备实施例相同，为简要描述，方法实施例部分未提及之处，可参考前述设备实施例中的相应内容。
84.综上所述，本说明书实施例提供的体散射缺陷检测设备以及方法，采用“片状”光束照明结合大视场高景深数字显微成像系统，通过匹配照明光束的厚度与成像镜头景深，消除散射成像中的z方向离焦虚像，结合z轴层析与x、y方向扫描拼接，实现透明光学材料体内微米级散射缺陷的快速、清晰的三维层析检测。
85.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。