[發明專利]一種微透鏡陣列測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201710225491.3
• 申請日: 2017-04-07
• 公開（公告）號: CN106802233B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 韓鋒;衛文志
• 申請（專利權）人: 上海匯玨網絡通信設備股份有限公司
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種微透鏡陣列測試裝置及方法，它包括一臺激光器、一個采樣光闌、一個傅立葉透鏡、一個待測微透鏡陣列、一個顯微物鏡、一個圖像采集芯片和一個圖像處理模塊。采樣光闌置于傅立葉透鏡的前焦面上，以激光器輸出的高斯光束照明采樣光闌，經過傅立葉透鏡的變換，在其后焦面上得到與待測微透鏡陣列一一對應的第一個高斯光斑陣列。微透鏡陣列的前焦面與傅立葉透鏡的后焦面重合，第一個光斑陣列中的每個光斑經過對應的微透鏡變換，在微透鏡陣列的后焦面上得到第二個高斯光斑陣列。以顯微成像系統對第二個高斯光斑陣列成像，并通過圖像分析法得到每個光斑的尺寸，從而計算得到每個微透鏡的焦距并分析其一致性。

技術領域

本發明涉及領域，具體地講涉及一種高精度的微透鏡陣列測試裝置及方法。

背景技術

微透鏡陣列在大規模光開關、光場相機、3D成像與顯示、印刷機、虛擬現實眼鏡、光刻機等領域有著廣泛的應用。微透鏡陣列的材料和制作工藝多種多樣，典型的有兩種：其一采用聚合物材料，通過模具壓印技術制造；其二采用石英玻璃材料，通過光學微加工技術制造。

在實際應用中，焦距及其一致性是微透鏡陣列的關鍵技術指標，尤其是焦距的一致性，對這種陣列式光學元件的應用至關重要。測量微透鏡陣列焦距的技術方案多種多樣，有千分尺法、顯微鏡法、放大率法、光強計法、泰曼-格林干涉法、剪切干涉法、光柵衍射分光法、圖像分析法、波前檢測法等。考慮測試效率問題，其中能夠一次檢測多個微透鏡的技術只有放大率法、光柵衍射分光法、圖像分析法和波前檢測法；考慮微透鏡的焦距一般較小，剔除僅適用于中長焦距測量的放大率法、光柵衍射分光法和波前檢測法，能夠同時測試多個短焦距微透鏡的技術只有圖像分析法。

經過檢索發現，專利號CN200710071638.4的發明專利公開了一種基于微透鏡陣列的激光光束發散角測試方法，本發明屬于光學領域，具體涉及激光光束發散角的測試方法。它克服了現有束散角測試方法測量誤差較大和測試實時性較差的缺陷。它包括下述步驟：被測光束入射望遠鏡系統，使輸出的光斑直徑與微透鏡陣列的外形尺寸相匹配，微透鏡陣列包含m×n個排列成矩陣狀的子透鏡；利用微透鏡陣列將被測光束分解為子光束，通過CCD探測每一子光束的發射角度，并通過統計方法計算得到被測光束發散角，測量精度可達0.1μrad。

專利號CN201110338856.6的發明提供一種使用微透鏡陣列的同步移相干涉測試方法及裝置，涉及光干涉計量測試領域，方法步驟為：首先，在泰曼式干涉測試光路中得到一對偏振方向正交的參考光與測試光；其次，使用微透鏡陣列，利用波前分割的方法進行移相，光干涉信號被探測器接收，最后，對探測器得到的數據進行重新排列得到四幅移相干涉圖，利用通用的四步移相算法即可恢復被測相位。

然而，圖像分析法是通過顯微成像系統，在圖像采集芯片上分別獲得微透鏡的頂點和焦點附近的多個圖像，通過對圖像清晰度函數的分析，獲得微透鏡頂點和焦點的對焦位置，二者間距即為測得的焦距。圖像分析法適用于短焦距微透鏡陣列的測試，可同時對多個微透鏡進行測量，但是圖像清晰度函數在焦面附近比較平緩，敏感度不夠，因此測試誤差較大；故需要加以改進。

發明內容

因此，為了解決上述不足，本發明在此提供一種可以對微透鏡陣列的焦距及其一致性進行測試的裝置，它可以同時對一個基片上的所有微透鏡進行測試，具有測試效率高的優勢。

本發明是這樣實現的，構造一種微透鏡陣列測試裝置，用于對陣列中每個微透鏡的焦距及其一致性進行測試，它包括一臺激光器、一個采樣光闌、一個傅立葉透鏡、一個待測微透鏡陣列、一個顯微物鏡、一個圖像采集芯片和一個圖像處理模塊；其中，激光器位于采樣光闌前，采樣光闌后依次有傅立葉透鏡、待測微透鏡陣列、顯微物鏡、圖像采集芯片，所述圖像采集芯片與圖像處理模塊連接；

以激光器輸出的高斯光束照明采樣光闌，經過傅立葉透鏡的變換，在其后焦面上得到與待測微透鏡陣列一一對應的第一個高斯光斑陣列；