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申请/专利权人：浙江大学

摘要：本发明公开了一种光学元件表面质量角分辨检测装置及方法，其中，检测装置包括光源模块、高精度经纬扫描平台、安装在经纬扫描平台上的散射信号探测模块、放置待检测光学元件的样品台以及控制样品台的多维运动平台；所述的高精度经纬扫描平台包含水平布置的圆弧齿轨和竖直布置的半圆弧齿轨，所述的半圆弧齿轨通过第一滑块滑动固定在圆弧齿轨上，所述的散射信号探测模块通过第二滑块滑动固定在半圆弧齿轨上；所述的样品台布置在圆弧齿轨的圆心位置。利用本发明，可以实现对光学元件表面散射信号全范围覆盖稳定检测。

主权项：1.一种光学元件表面质量角分辨检测方法，其特征在于，采用的检测装置包括光源模块、高精度经纬扫描平台、安装在经纬扫描平台上的散射信号探测模块、放置待检测光学元件的样品台以及控制样品台的多维运动平台；所述的高精度经纬扫描平台包含水平布置的圆弧齿轨和竖直布置的半圆弧齿轨，所述的半圆弧齿轨通过第一滑块滑动固定在圆弧齿轨上，所述的散射信号探测模块通过第二滑块滑动固定在半圆弧齿轨上；所述的样品台布置在圆弧齿轨的圆心位置；所述的第一滑块和第二滑块上分别设有第一减速电机和第二减速电机，所述的第一减速电机和第二减速电机上分别设有与圆弧齿轨和半圆弧齿轨匹配的齿轮；所述圆弧齿轨实现半圆弧齿轨0～360°范围运动；所述半圆弧齿轨一半位于圆弧齿轨上方，一半位于下方，实现散射信号探测模块-90°～90°范围运动；所述圆弧齿轨和半圆弧齿轨配合实现散射信号探测模块的球面4π立体角检测；所述的多维运动平台包括从下往上依次布置的二维平面位移台、升降台、旋转台和俯仰台，所述的样品台固定在俯仰台上；所述的二维平面位移台用于样品水平移动，实现全口径探测；升降台用于实时弥补高精度经纬扫描平台的误差，使散射信号探测模块在半圆弧齿轨上运动时正对样品中心；旋转台的运动范围为0～360°；俯仰台运动范围为0～90°；所述的光学元件表面质量角分辨检测方法包括以下步骤：1采用水平放置姿态，将待测光学元件通过夹持工具固定在样品台上；2根据需求使多维运动平台的旋转台和俯仰台运动至所需角度，即设定激光入射角；3操作高精度经纬扫描平台，将散射信号探测模块对待测光学元件表面2π范围内的散射信号进行检测；4对获得的散射信号进行处理，得到待测光学元件表面的散射光强角分布；当散射信号探测模块随高精度经纬扫描平台运动至光源模块的分光镜正下方时，散射信号探测模块会遮挡光源导致无法测量，对于由遮挡导致的漏检，结合理论推导计算获得漏检数据，具体过程如下：双向散射分布函数BSDF定义为目标在某一方向上的散射亮度dLs与入射方向的照度dEi的比值，表达式为： 其中，dPs是微分投影立体角dΩs对应的散射功率，Pi是入射功率；PSD作为表征元件表面质量的统计参数，包含空间频率分布情况；光学元件表面的RMS粗糙度和工作波长满足σλ时，PSD和BSDF之间存在如下关系： Q作为表面的偏振反射率，是一个无量纲实数，与表面材料特性有关；Δn是散射表面边界的折射率差，f为空间频率，表达式为： 其中， K-correlation模型用于拟合光滑表面的PSD值，表达式为： K-correlation模型是一种参数化的对光学表面PSD的一种逼近，参数A、B、C为拟合参数，由该理论模型对采样数据进行拟合进而推导出漏检区段，即 其中f0为漏检角度θ0、对应的空间频率；通过增大检测的空间频率间隔Δfinterval，节省检测时间，公式为： 由式3式4可知，由于检测角度与对应的空间频率NΔfinterval并不是线性关系，因此需要转换确定待测角度θs′和

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