[發明專利]一種基于接觸式測量的離軸檢測法

有效

• 申請號: 202110433882.0
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN112964209B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 李建英;張建軍;杜曉巖;謝帥
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00;G01B21/20;G01B21/10;G01B21/02
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一種基于接觸式測量的離軸檢測法，用于測量平面圓孔徑球面復眼透鏡陣列的結構參數，屬于儀器儀表領域和精密測量技術領域。通過求解探針軌跡上各個檢測弧的圓心至鏡片基面的距離H，利用透鏡口徑值D和H計算各個透鏡的曲率半徑R₀和矢高f₀，實現了觸針軌跡離軸的情況下對復眼透鏡陣列的檢測，具有檢測效率高、檢測精度高的特點，對統計平面圓孔徑復眼透鏡陣列的結構參數，評價被測復眼透鏡陣列的器件品質和指導先進加工技術的工藝改進有較大意義。

技術領域

本文涉及一種基于接觸式測量的離軸檢測法，更具體地說涉及一種利用接觸式輪廓儀對平面圓孔徑球面復眼透鏡陣列進行離軸測量其結構參數的檢測方法，涉及儀器儀表領域和精密測量領域。

背景技術

本發明作為一種檢測方法，用于檢測平面圓孔徑球面復眼透鏡陣列的結構參數。

復眼透鏡陣列是由多個單透鏡按一定規則陣列于同一個平面上的透鏡組合，廣泛應用于顯微、照明和投影顯示等領域。

隨著精密制造技術的發展，復眼透鏡陣列的孔徑朝著微納量級發展，其陣列規模也越來越大，如何高效率、高精度地測量球面復眼透鏡陣列的結構參數，成為精密測量領域的一項重要議題。

傳統的接觸測量要求輪廓儀觸針通過透鏡的主光軸，這并不適用于小孔徑數、大陣列規模的復眼透鏡陣列檢測，主要原因為：

1)測量重復性差；

2)檢測效率低；

而非接觸式測量也有自身的應用局限性，主要為以下幾點：

1)對于球面檢測其不能給出檢測面型相對于球面的誤差；

2)對于基底的較大矢高檢測無法實現；

3)凸面檢測誤差大；

4)探測器分辨率對小面型透鏡的影響大，多個像元能量響應的一致性對檢測影響大；

5)檢測系統的視場較小，對于大尺寸的復眼透鏡陣列的檢測效率較低。

為了利用接觸式測量的高分辨精度和高測量效率，規避其要求通過透鏡主光軸的方法局限，本發明給出了一種利用接觸式測量的離軸測量法。

本發明方法可高精度、高效率檢測平面圓孔徑球面復眼透鏡陣列的結構參數，本檢測結果可作為評價相應器件性能和相應加工工藝水平的參考依據。

發明內容

本發明是為檢測平面圓孔徑球面復眼透鏡陣列而研制出的一套檢測方法，可以很好的檢測出平面圓孔徑球面復眼透鏡陣列的結構參數以及相應加工工藝水平。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案是：

首先，搭建測量系統，調校載物臺基面使之與觸針的夾角小于0.25°,然后，把復眼透鏡陣列背面貼保護膜置于接觸式輪廓儀的載物臺上，使待測復眼透鏡陣列的陣列方向與探針行走方向大致對齊，裝夾固定被測鏡片。最后，調整觸針的測量起點位置，使之落于待測透鏡鏡面，設置觸針步進數和行程數，開始測量。

通過最小二乘法求解檢測軌跡上的各個檢測弧的跨度M和半徑r，可以得出透鏡球心至透鏡基面的距離H，由于單元透鏡的F數較大，且其口徑值D偏差較小，結合口徑值D和透鏡球心至透鏡基面的距離H可以求取檢測軌跡上的各個透鏡的曲率半徑R和透鏡主光軸矢高f。

本發明的有益效果是：本發明方法可高效、高精度檢測復眼透鏡陣列的結構參數，統計復眼透鏡陣列的結構參數一致性，以此指標評價被測器件的精度和相應加工工藝水平。

附圖說明

圖1為離軸測量示意圖。

圖2為單元透鏡“球心-基面”距離等式。