表面疵病作为表面质量三大影响因素之一,是评价光学元件质量的一项非常重要的指标。由于表面疵病的存在,不仅会使得光学表面产生衍射条纹、散射耀斑、导致表面膜层的破坏以及光束能量聚集等不利影响,更多的是还会影响光学系统中元器件的成像质量和使用寿命。在进行表面疵病检测时,通过对比最早使用的人工目视法和其他仪器检测方法,可以发现,基于显微暗场技术而搭建的光学表面疵病的检测系统,它的灵敏度更高、结果更直观的同时,也能满足检测效率和检测精度。因此,自该方法被提出以来,在表面疵病检测领域,显微暗场成像法逐渐成为了最佳使用方案。然而目前针对显微暗场成像法的疵病散射理论尚不完备,光照特性不够清晰准确,在系统结构选型和参数设置时,目前最主要还是根据经验或利用几何光学理论进行分析,不满足更小、更微弱的表面疵病的高精度检测需求,无法有效指导高质量图像的获取。本文为了满足光学表面疵病的检测要求,首先建立了针对表面疵病的散射理论模型,对照明光源及疵病几何特性等因素对疵病散射成像的影响进行仿真和分析。然后以显微暗场成像法为基础,设计搭建了光学表面疵病检测系统,进行了验证实验。本文主要包含了以下研究内容:首先论述了针对光学表面疵病检测技术的研究现状,以及当下常采用的检测方法,着重介绍了基于光学散射法的检测原理。并根据显微暗场法的检测原理,分析了它的系统组成以及各部分影响因素对散射场强度和分布的影响。其次还分析了散射场强度的计算表征方法,并基于矢量散射理论和双向反射分布函数,建立光学表面疵病散射理论模型,再对此模型进行软件仿真计算。分析了光学表面疵病深度、疵病宽度、光源入射角度、入射光线方向,入射光波长、光偏振态等几何特性和光照影响因素对表面疵病散射的光场分布和散射场强度的影响。根据仿真结果,提出最佳照明光源条件。最后通过在显微暗场成像的疵病检测系统中,设计加入基于多光谱和偏振的检测技术,对光学表面疵病进行了检测。并开展了疵病散射特性分析实验,将实验结果与仿真得到的散射场分布规律进行比对,明确选取高质量光学表面疵病图像的最佳照明光源条件。同时通过对实验结果的分析可知,在利用多光谱技术和偏振技术对光学表面疵病检测时,可以提高显微暗场成像系统的检测精度。