CN111007016A - 一种检测透明材料表面微小颗粒杂质的装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

一种检测透明材料表面微小颗粒杂质的装置，包括平行光路模块、偏振照明模块、待测样品和相衬成像模块和图像收集模块，所述待测样品设置于偏振照明模块内，所述相衬成像模块包括第一透镜、相位板、第二透镜和聚焦显微物镜，平行光路模块产生的光速通过偏振照明模块，随后依次通过第一透镜、相位板、第二透镜和聚焦显微物镜形成光斑传输至图像收集模块。

Description

一种检测透明材料表面微小颗粒杂质的装置及使用方法

技术领域

本发明涉及光学检测领域，具体涉及一种检测透明材料表面微小颗粒杂质的装置及使用方法。

背景技术

目前，手机屏幕、电视屏幕这类的透明材料，在生活、科研中得到了广泛的应用。随着人们对手机、电视的成像视觉要求越来越高，其表面质量、洁净度需要满足一定的要求。因此，在这种透明材料的生产过程中，实时的颗粒杂质检测是生产的重要环节。但是，目前的生产工艺中还没有自动化的实时检测。线下的质量检测增加了时间成本，而人工检测又增加了人工成本及错误率。为了从源头上改善透明材料的质量问题，急需设计一种新型的实时检测杂质颗粒的装置和方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供一种检测透明材料表面微小颗粒杂质的装置，本发明可以将照明光的相位信息转换为振幅信息，无须对透明样品材料进行额外处理，能够与样品制备相结合，实现实时检测。

本发明还提供了一种检测透明材料表面微小颗粒杂质的装置的使用方法。

本发明的目的可以通过如下技术方案实现：

一种检测透明材料表面微小颗粒杂质的装置，包括平行光路模块、偏振照明模块、待测样品和相衬成像模块和图像收集模块，所述待测样品设置于偏振照明模块内，所述相衬成像模块包括第一透镜、相位板、第二透镜和聚焦显微物镜，平行光路模块产生的光束通过偏振照明模块，随后依次通过第一透镜、相位板、第二透镜和聚焦显微物镜形成光斑传输至图像收集模块，通过在装置中加入相位板，将照明光的相位信息转换为振幅信息，无须对透明样品材料进行额外处理，能够与样品制备相结合，可以实现对透明材料的实时检测。

优选的，所述相位板为π/2相位板。

优选的，所述相位板位于第一透镜的后焦点处，所述相位板位于第二透镜的前焦点处。

优选的，所述偏振照明模块包括起偏器和检偏器，所述待测样品放置于起偏器和检偏器之间，所述起偏器与检偏器的偏振方向互相垂直。通过起偏器和检偏器改变入射光的偏振态，提高了CCD相机接收光的对比度，便于后期计算机对图形进行分析处理，有利于颗粒杂质的检测，提高检测精度。

优选的，所述平行光路模块包括红光激光器、显微物镜、小孔光阑和准直透镜，所述红光激光器的输出光速方向依次设有显微物镜、小孔光阑和准直透镜，红光激光器发出红光，经过显微物镜聚焦于小孔光阑，红光穿过小孔光阑后通过准直透镜平行射出。

优选的，所述小孔光阑的一端位于显微物镜的焦点处，小孔光阑的另一端位于准直透镜的前焦点处。

优选的，所述图像收集模块包括CCD相机与计算机，所述CCD相机位于聚焦显微物镜的焦点处，所述CCD相机与计算机连接。

一种检测透明材料表面微小颗粒杂质的装置的使用方法，包括以下步骤：

1)红光激光器发出红光，经过显微物镜聚焦于小孔光阑，红光穿过小孔光阑后通过准直透镜平行射出；

2)平行射出的红光经过起偏器后形成偏振光，偏振光平行入射在待测样品表面发生反射产生反射光，同时偏振光入射到微小颗粒杂质产生衍射光；

3)反射光和衍射光经过检偏器后改变偏振态，随后入射到第一透镜；

4)第一透镜将衍射光和反射光聚焦至相位板，衍射光和反射光通过相位板后相位产生变化随后经过第二透镜变为平行光；

5)平行光入射至聚焦显微物镜，最后在CCD相机上成像光斑，所述CCD相机将光斑图像传输至计算机，由计算机进行图像处理，得到微小颗粒杂质的大小。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明在通过在装置中加入相位板，将照明光的相位信息转换为振幅信息，无须对透明样品材料进行额外处理，能够与样品制备相结合，实现实时检测，具有广泛的应用前景。

2、本发明中通过在装置中加入起偏器和检偏器改变入射光的偏振态，提高了CCD相机接收光的对比度，便于后期计算机对图形进行分析处理，有利于颗粒杂质的检测，提高检测精度。

附图说明

图1是本发明的一种检测透明材料表面微小颗粒杂质的装置的结构示意图；

其中1为红光激光器，2为显微物镜、3为小孔光阑、4为准直透镜、5为起偏器、6为待检测样品、7为检偏器、8为第一透镜、9为相位板、10为第二透镜、11为聚焦显微物镜，12为CCD相机。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，一种检测透明材料表面微小颗粒杂质的装置，包括平行光路模块、偏振照明模块、待测样品6和相衬成像模块和图像收集模块；所述平行光路模块包括红光激光器1、显微物镜2、小孔光阑3和准直透镜4；所述偏振照明模块包括起偏器5和检偏器7；所述相衬成像模块包括第一透镜8、相位板9、第二透镜10和聚焦显微物镜11。所述图像收集模块包括CCD相机12与计算机13。

所述红光激光器1的输出光束依次通过显微物镜2、小孔光阑3、准直透镜4、起偏器5、待检测样品6、检偏器7、第一透镜8、相位板9、第二透镜10、聚焦显微物镜11和CCD相机12。

所述相位板9为π/2相位板，所述相位板9位于第一透镜8的后焦点处，所述相位板9位于第二透镜10的前焦点处。

所述起偏器5与检偏器7的偏振方向互相垂直。通过起偏器5和检偏器7改变入射光的偏振态，提高了CCD相机45接收光的对比度，便于后期计算机13对图形进行分析处理，有利于颗粒杂质的检测，提高检测精度。

所述小孔光阑3的一端位于显微物镜2的焦点处，小孔光阑3的另一端位于准直透镜4的前焦点处。

所述CCD相机12位于聚焦显微物镜11的焦点处，所述CCD相机12与计算机13连接。

一种检测透明材料表面微小颗粒杂质的装置的使用方法，包括以下步骤：

1)红光激光器1发出红光，经过显微物镜2聚焦于小孔光阑3，红光穿过小孔光阑3后通过准直透镜4平行射出；

2)平行射出的红光经过起偏器5后形成偏振光，偏振光平行入射在待测样品6表面发生反射产生反射光，同时偏振光入射到微小颗粒杂质产生衍射光；

3)反射光和衍射光经过检偏器7后改变偏振态，随后入射到第一透镜8；

4)第一透镜8将衍射光和反射光聚焦至相位板9，衍射光和反射光通过相位板9后相位产生变化随后经过第二透镜10变为平行光；

5)平行光入射至聚焦显微物镜11，最后在CCD相机12上成像光斑，所述CCD相机12将光斑图像传输至计算机13，由计算机13进行图像处理，得到微小颗粒杂质的大小。

上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种检测透明材料表面微小颗粒杂质的装置，其特征在于，包括平行光路模块、偏振照明模块、待测样品和相衬成像模块和图像收集模块，所述待测样品设置于偏振照明模块内，所述相衬成像模块包括第一透镜、相位板、第二透镜和聚焦显微物镜，平行光路模块产生的光速通过偏振照明模块，随后依次通过第一透镜、相位板、第二透镜和聚焦显微物镜形成光斑传输至图像收集模块。

2.根据权利要求1所述的一种检测透明材料表面微小颗粒杂质的装置，其特征在于，所述相位板为π/2相位板。

3.根据权利要求1所述的一种检测透明材料表面微小颗粒杂质的装置，其特征在于，所述相位板位于第一透镜的后焦点处，所述相位板位于第二透镜的前焦点处。

4.根据权利要求1所述的一种检测透明材料表面微小颗粒杂质的装置，其特征在于，所述偏振照明模块包括起偏器和检偏器，所述待测样品放置于起偏器和检偏器之间，所述起偏器与检偏器的偏振方向互相垂直。

5.根据权利要求1所述的一种检测透明材料表面微小颗粒杂质的装置，其特征在于，所述平行光路模块包括红光激光器、显微物镜、小孔光阑和准直透镜，所述红光激光器的输出光速方向依次设有显微物镜、小孔光阑和准直透镜。

6.根据权利要求5所述的一种检测透明材料表面微小颗粒杂质的装置，其特征在于，所述小孔光阑的一端位于显微物镜的焦点处，小孔光阑的另一端位于准直透镜的前焦点处。

7.根据权利要求1所述的一种检测透明材料表面微小颗粒杂质的装置，其特征在于，所述图像收集模块包括CCD相机与计算机，所述CCD相机位于聚焦显微物镜的焦点处，所述CCD相机与计算机连接。

8.基于权利要求1～7所述的一种检测透明材料表面微小颗粒杂质的装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)红光激光器发出红光，经过显微物镜聚焦于小孔光阑，红光穿过小孔光阑后通过准直透镜平行射出；

2)平行射出的红光经过起偏器后形成偏振光，偏振光平行入射在待测样品表面发生反射产生反射光，同时偏振光入射到微小颗粒杂质产生衍射光；

3)反射光和衍射光经过检偏器后改变偏振态，随后入射到第一透镜；

4)第一透镜将衍射光和反射光聚焦至相位板，衍射光和反射光通过相位板后相位产生变化随后经过第二透镜变为平行光；

5)平行光入射至聚焦显微物镜，最后在CCD相机上成像光斑，所述CCD相机将光斑图像传输至计算机，由计算机进行图像处理，得到微小颗粒杂质的大小。

Images