[發明專利]一種微透鏡陣列焦距測量方法

無效

• 申請號: 201210098272.0
• 申請日: 2012-04-05
• 公開（公告）號: CN102607820A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 朱咸昌;伍凡;曹學東;吳時彬
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 許玉明;賈玉忠

1.一種微透鏡陣列焦距測量方法，基于哈特曼-沙克波前檢測原理測量微透鏡陣列焦距，該檢測系統由單色儀(1)、平行光管(2)、標準透鏡(3)、被測微透鏡陣列(4)、CCD探測器(5)和光柵測微儀(6)組成；其中，標準透鏡(3)采用像差校正較好的雙膠合透鏡，使其出射波前接近于理想的球面波波前，利用清晰度函數的定焦技術，通過確定標準透鏡(3)和被測微透鏡陣列(4)的焦面，完成微透鏡陣列焦距的測量，其特征是：通過以下步驟完成微透鏡陣列各個子單元測量：

步驟1：調節光路使平行光管(2)、標準透鏡(3)和CCD探測器(5)的軸線一致，利用CCD探測器(5)在標準透鏡(3)焦面附近采集圖像；

步驟2：利用數字圖像的清晰度函數處理步驟1采集的圖像，確定標準透鏡(3)的焦點位置a，即球面波波前的匯集中心；

步驟3：調節被測微透鏡陣列(4)進入檢測系統，標準透鏡(3)移出檢測系統，利用CCD探測器(5)在被測微透鏡陣列(4)的焦面附近采集圖像；

步驟4：同樣利用清晰度函數處理步驟3采集的圖像，確定被測微透鏡陣列(4)各個子單元的焦面位置b_i，其中i為微透鏡陣列各個子單元的編號，利用光柵測微儀(6)結合定焦原理，計算位置a和b_i的軸向距離L_i；

步驟5：將標準透鏡(3)移入檢測系統，用CCD探測器(5)采集球面波波前入射被測微透鏡陣列(4)焦面附近的光斑，并用光柵測微儀(6)記錄采集圖像的位置c；

步驟6：根據哈特曼-沙克波前檢測原理和幾何光學成像原理，分析被測微透鏡陣列(4)各個子單元在位置b和位置c光斑的垂軸偏移Δy_i和軸向偏移Δx_i，計算微透鏡陣列各個子單元的焦距f_i：

fi=Δyidi-Δyi(Li±Δxi)+‾Δxi]]>

式中，d_i為微透鏡陣列第i個子單元在位置c時的光斑與球面波波前匯集中心的垂軸中心距；Δy_i為微透鏡陣列第i個子單元在位置b和c的垂直偏移；Δx_i為軸向偏移；L_i為位置a和b_i的軸向距離，即球面波波前的匯集中心和微透鏡陣列第i個子單元焦點的軸向距離。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征是：其基于圖像清晰度的數字圖像自動定焦技術，利用該定焦技術對微透鏡陣列成像進行分析，清晰度函數用來確定標準透鏡(3)的焦點位置即球面波波前的匯聚中心位置a和微透鏡陣列各個子單元焦面位置bi的軸向距離Li，根據圖像分析原理，圖像越清晰，即越接近像面，其銳度越大，相應的圖像相鄰像素間的灰度差也增大，因此，在成像位置上，反映灰度變化趨勢的清晰度函數具有極大值，在測量步驟2中，CCD探測器(5)放置在電動平移臺上，以適當的步距在標準透鏡(3)的焦面附近采集圖像并將各幀圖像依次編號，處理分析圖像并確定焦面位置采集的圖像編號n_a，；移動CCD探測器(5)至微透鏡陣列(4)的焦面附近并采集圖像，用光柵測微儀記錄兩次圖像采集起始位置的軸向距離L；同樣處理分析圖像并確定被測微透鏡陣列(4)各個子單元焦面位置采集的圖像編號n_bi，計算位置a和位置b的軸線距離L_i：

L_i＝(n_bi-n_a)×l+L

式中，l為步進電機的步距，根據公式計算，一組圖像采集能確定微透鏡陣列多個子單元的焦面位置，即一次圖像處理完成多個子單元的焦距測量。