随着光学产业的蓬勃发展,光学元件在各种领域的应用越来越广泛,由其组成的光学系统已在民用、军事及科研等领域发挥了极其重要的作用。光学元件表面疵病严重影响着光学元件的散射特性,进而影响整个光学系统的抗激光损伤阈值、光学系统的成像质量、系统的稳定性等重要性能,因此对光学元件表面质量检测提出了更为严苛的要求。本文将以显微散射暗场成像检测技术为理论基础,研究表面疵病与表面粗糙度之间的关系模型,并通过它们之间的关系模型实现对表面疵病三维信息的检测。本文以得到光学元件表面疵病三维信息为最终目的,阐述了目前光学元件表面疵病检测以及显微散射暗场成像检测的研究现状,对显微散射暗场成像法及表面疵病与表面粗糙度的关系展开深入研究。首先,研究显微散射暗场成像法的基本理论。根据所测元件的要求设计显微散射暗场成像检测系统,实现对光学元件表面疵病二维信息的检测。在此基础上,分析了光学元件表面疵病、全积分散射及表面粗糙度三者之间的关系,给出了表面疵病与表面粗糙度之间的关系模型,以实现对光学元件表面疵病深度信息的检测。其次,对表面疵病与表面粗糙度的关系模型进行仿真分析,验证模型的正确性。首先对高斯随机粗糙表面进行仿真,在此基础上,根据表面疵病的类型及形状,在仿真好的高斯随机粗糙表面上加入疵病,得到有疵病的随机粗糙表面。根据光学元件表面粗糙度及表面疵病之间的关系模型,反演得到表面疵病深度信息。最后,搭建了显微散射暗场成像测量系统。使用该系统对标准划痕板进行检测,显微散射暗场成像系统检测得到的划痕宽度与标准划痕宽度基本保持一致,误差范围在-0.30μm～2.60μm,相对误差在-5.00%～5.50%。在此基础上,选取30mm*30mm的光学元件,通过测量得到了其二维信息。在此基础上,结合表面疵病与表面粗糙度之间的关系模型,对光学元件表面疵病的深度信息进行反演实验,实验结果表明,白光干涉仪测量出的划痕的深度与利用粗糙度计算出的深度基本保持一致,偏差在0.58nm～2.62nm之间。综上所述,本论文主要对显微散射暗场成像技术、表面疵病深度反演模型进行研究,实现了对疵病三维信息的检测。