一种透明介质薄层的缺陷检测装置

1.本实用新型属于缺陷检测领域，具体地涉及一种透明介质薄层的缺陷检测装置。


背景技术：

2.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。
3.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。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种透明介质薄层的缺陷检测装置用以解决上述存在的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种透明介质薄层的缺陷检测装置，包括光源单元、固定机构和光电探测器，固定机构用于固定待测透明介质薄层，光源单元用于提供一入射光，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，光电探测器用于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.进一步的，还包括外壳，光源单元、固定机构和光电探测器均设置在外壳内，外壳上设于一对应于固定机构的可打开的腔门。
7.更进一步的，还包括反射镜，反射镜转动设置在外壳内，用于改变该入射光入射至待测透明介质薄层的表面的入射角度。
8.进一步的，所述固定机构为夹紧机构，包括多个夹持件，多个夹持件分别夹持在待测透明介质薄层的相对两侧边。
9.进一步的，还包括一透光的耦合件，耦合件的折射率大于待测透明介质薄层的折射率，耦合件用于贴附在待测透明介质薄层的表面上，入射光通过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。
10.更进一步的，还包括二相对设置的滑槽，耦合件的两端分别可滑动地设置在二滑槽内，以改变耦合件贴附在待测透明介质薄层的表面的位置。
11.进一步的，所述耦合件采用软性的透明材料制成。
12.进一步的，所述光源单元用于提供一准直的白色入射光。
13.更进一步的，所述光源单元包括光源和透镜单元，透镜单元用于将光源的出射的光处理形成准直的线性的入射光，光源为led光源或激光驱动光源。
14.进一步的，所述光电探测器可移动地设置在外壳内，以探测待测透明介质薄层的表面的不同区域是否有对应于该入射光的漫散射光出射。
15.本实用新型的有益技术效果：
16.本实用新型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，且结构简单，成本低。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。
18.图1为本实用新型具体实施例的结构图；
19.图2为本实用新型具体实施例的腔门打开状态图；
20.图3为本实用新型具体实施例的部分结构图；
21.图4为本实用新型具体实施例的另一视角的部分结构图；
22.图5为本实用新型具体实施例的剖视图；
23.图6为本发明的倏逝波检测缺陷原理示意图一；
24.图7为本发明的倏逝波检测缺陷原理示意图。
具体实施方式
25.为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，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实用新型的优点。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。
26.在对本实用新型进行具体说明之前，先对本实用新型采用的缺陷检测原理进行说明，以便于理解本实用新型，本实用新型的透明介质薄层的缺陷检测原理为：
27.如图6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7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。
28.由于倏逝波的穿透深度不大于5μm，因此，本实用新型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。本实用新型更适用于平面结构的
透明介质薄层。
29.以下实施例中，将以镀膜在方形基底(如方形平面镜片等)上的厚度不大于5μm平面的的透明薄膜作为待测透明介质薄层来进行说明，但并不以此为限。
30.现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
31.如图1-5所示，一种透明介质薄层的缺陷检测装置，包括光源单元1、反射镜2、固定机构和光电探测器3，固定机构用于固定待测透明介质薄层4，光源1单元用于提供一入射光100，该入射光100经过反射镜2反射后以全反射角或大于全反射角入射至待测透明介质薄层4的表面，光电探测器3用于探测待测透明介质薄层4是否有对应于该入射光100的漫散射光出射。
32.本具体实施例中，还包括外壳5，光源单元1、反射镜2、固定机构和光电探测器3均设置在外壳5内，既使得整体结构更紧凑，且可以为待测透明介质薄层4的检查提供暗场环境，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，但并不限于此。
33.外壳5上设于一对应于固定机构的可打开的腔门6，以便进行待测透明介质薄层4的安装和更换。
34.本具体实施例中，待测透明介质薄层4的表面朝下设置，光电探测器3设置在待测透明介质薄层4的上方，用于接收待测透明介质薄层4的后向散射光，但并不限于此。
35.优选的，本具体实施例中，反射镜2可转动设置在外壳5内，用于改变该入射光100入射至待测透明介质薄层4的表面的入射角度，使用更方便，适用性更广。本具体实施例中，反射镜2通过转轴21可转动设置在外壳5内结构简单，易于实现，但并不以此为限。
36.本具体实施例中，固定机构为夹紧机构，包括多个夹持件7，多个夹持件7分别夹持在待测透明介质薄层4的相对两侧边(图3中的前后侧边)，结构简单，稳固性好，待测透明介质薄层4的拆装便捷，但并不限于此，在一些实施例中，也可以采用现有的其它固定机构来实现。
37.本具体实施例中，夹持件7为4个，两两设置在待测透明介质薄层4的相对两侧边，但并不限于此。
38.优选的，本具体实施例中，光源单元1用于提供一准直的入射光100，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，也可以采用一些出射光的发散角较小的光源单元来实现，只要能满足入射光100都以全反射角或大于全反射角入射至待测透明介质薄层4的表面即可。
39.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。
40.本具体实施例中，光源单元包括光源11和透镜单元12，光源11采用白色led光源来实现，透镜单元12用于将光源11的出射的光进行聚焦扩束整形成准直的线性的入射光100，采用该光源结构，易于实现，成本低，但并不以此为限。
41.本具体实施例中，透镜单元12包括两个柱透镜121和一光阑122，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。
42.当然，在一些实施例中，光源11也可以采用激光驱动光源等其它宽光谱光源来实现。
43.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介质薄层4的待检测区域。
44.进一步的，光电探测器3可移动地设置在外壳5内，以探测待测透明介质薄层4的表面的不同区域是否有对应于该入射光100的漫散射光出射，实现大尺寸待测透明介质薄层4上各个区域的检测。
45.本具体实施例中，外壳5的内顶面上设有一滑动槽31，光电探测器3的顶部可滑动地设置在滑动槽31内而可移动地设置在外壳5内，结构简单，易于实现，但并不以此为限。
46.进一步的，本实施例中，还包括一透光的耦合件8，耦合件8的折射率大于待测透明介质薄层4的折射率，耦合件8用于贴附在待测透明介质薄层4的表面上，入射光100通过耦合件8后以全反射角或大于全反射角入射至待测透明介质薄层4的表面。
47.优选的，本实施例中，耦合件8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8也可以采用透光但不透明的材料制成。
48.优选的，耦合件8采用具有柔性的材料制成，使得其可以与待测透明介质薄层4的表面紧密贴合，减少干扰，提高检测的准确性。耦合件8可以采用氧化铬等透明材料制成。
49.进一步的，本具体实施例中，还包括二相对设置的滑槽81，耦合件8为长条形结构，耦合件8的两端分别可滑动地设置在二滑槽81内，以改变耦合件8贴附在待测透明介质薄层4的表面的位置，实现大尺寸待测透明介质薄层4上各个区域的检测。
50.检测时，将待测透明介质薄层4(包括基底)固定在夹持件7上，使得待测透明介质薄层4的表面与耦合件8紧密贴合，然后打开光源11产生入射光100，转动反射镜2，使入射光100入射进耦合件8后以全反射角或大于全反射角入射至待测透明介质薄层4的表面，若光电探测器3探测到漫散射光，则说明有缺陷，否则没有缺陷；通过周期性移动耦合件8和光电探测器3，即可实现大尺寸待测透明介质薄层4上各个区域的检测。
51.当然，对于基底的材料是透明且折射率大于待测透明介质薄层4的折射率的情况，可以将待测透明介质薄层4的表面朝上设置，入射光100可以无需通过耦合件7而直接从基底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，检测更简便。当然，对于基底是透光但不透明材料的情况也适用。
52.本实用新型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，且结构简单，成本低。
53.尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，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实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种透明介质薄层的缺陷检测装置，其特征在于：包括光源单元、固定机构和光电探测器，固定机构用于固定待测透明介质薄层，光源单元用于提供一入射光，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，光电探测器用于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。2.根据权利要求1所述的透明介质薄层的缺陷检测装置，其特征在于：还包括外壳，光源单元、固定机构和光电探测器均设置在外壳内，外壳上设于一对应于固定机构的可打开的腔门。3.根据权利要求2所述的透明介质薄层的缺陷检测装置，其特征在于：还包括反射镜，反射镜转动设置在外壳内，用于改变该入射光入射至待测透明介质薄层的表面的入射角度。4.根据权利要求1所述的透明介质薄层的缺陷检测装置，其特征在于：所述固定机构为夹紧机构，包括多个夹持件，多个夹持件分别夹持在待测透明介质薄层的相对两侧边。5.根据权利要求1所述的透明介质薄层的缺陷检测装置，其特征在于：还包括一透光的耦合件，耦合件的折射率大于待测透明介质薄层的折射率，耦合件用于贴附在待测透明介质薄层的表面上，入射光通过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。6.根据权利要求5所述的透明介质薄层的缺陷检测装置，其特征在于：还包括二相对设置的滑槽，耦合件的两端分别可滑动地设置在二滑槽内，以改变耦合件贴附在待测透明介质薄层的表面的位置。7.根据权利要求5所述的透明介质薄层的缺陷检测装置，其特征在于：所述耦合件采用软性的透明材料制成。8.根据权利要求1所述的透明介质薄层的缺陷检测装置，其特征在于：所述光源单元用于提供一准直的白色入射光。9.根据权利要求8所述的透明介质薄层的缺陷检测装置，其特征在于：所述光源单元包括光源和透镜单元，透镜单元用于将光源的出射的光处理形成准直的线性的入射光，光源为led光源或激光驱动光源。10.根据权利要求1所述的透明介质薄层的缺陷检测装置，其特征在于：所述光电探测器可移动地设置在外壳内，以探测待测透明介质薄层的表面的不同区域是否有对应于该入射光的漫散射光出射。

技术总结
本实用新型涉及缺陷检测领域，特别地涉及一种透明介质薄层的缺陷检测装置。本实用新型公开了一种透明介质薄层的缺陷检测装置，包括光源单元、固定机构和光电探测器，固定机构用于固定待测透明介质薄层，光源单元用于提供一入射光，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，光电探测器用于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。本实用新型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，且结构简单，成本低。低。低。


技术研发人员：宋鲁明 孙栋 周贤建 林洪沂 穆瑞珍 秦怀远 陈益铭 包尚峰
受保护的技术使用者：厦门理工学院
技术研发日：2021.11.16
技术公布日：2022/5/25