[發(fā)明專利]一種微透鏡陣列面形的單點(diǎn)光學(xué)測(cè)量路徑生成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110674765.3
• 申請(qǐng)日: 2021-06-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113251949B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李澤驍;張效棟;房豐洲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三代光學(xué)科技(天津)有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/24
• 分類號(hào): G01B11/24;G01M11/02;G02B3/00
• 代理公司: 北京沁優(yōu)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11684
• 代理人: 周慶路

本發(fā)明涉及微透鏡面型測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微透鏡陣列面形的單點(diǎn)光學(xué)測(cè)量路徑生成方法，包括如下步驟：1）選取具有待測(cè)表面全域的弧矢傾斜角不大于單點(diǎn)光學(xué)測(cè)頭的角度特性的θ_max的微透鏡陣列；2）規(guī)劃所述待測(cè)表面的采樣路徑，并獲取采樣路徑上多組測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)；3）將各組所述測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為測(cè)量系統(tǒng)中各軸系的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)。本發(fā)明的方法通過(guò)提前判斷選取具有待測(cè)表面全域的弧矢傾斜角不大于單點(diǎn)光學(xué)測(cè)頭的角度特性的θ_max的微透鏡陣列進(jìn)行測(cè)量，由此可以避免將待測(cè)表面的弧矢傾斜角不符合單點(diǎn)光學(xué)測(cè)頭測(cè)量要求的微透鏡陣列放入到本測(cè)量系統(tǒng)中進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)而避免無(wú)效測(cè)量的發(fā)生。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微透鏡面型測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微透鏡陣列面形的單點(diǎn)光學(xué)測(cè)量路徑生成方法。

背景技術(shù)

微透鏡陣列是一種由一系列孔徑在微米至毫米級(jí)的微小型透鏡按照一定規(guī)律排列而成的光學(xué)復(fù)雜曲面。具有尺寸小、集成度高、便于制造、傳輸損耗小、有特殊功能等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用包括光場(chǎng)相機(jī)，大視場(chǎng)成像系統(tǒng)，光電探測(cè)及傳感，光線均勻，光纖掃描，光刻等方面。對(duì)比傳統(tǒng)透鏡及反射鏡具有更優(yōu)越的性能。對(duì)微透鏡陣列面形的測(cè)量對(duì)于其本身的制造及性能保障具有關(guān)鍵作用。

目前對(duì)于微透鏡陣列的面形測(cè)量方式，主要包括以下幾種：

方式1：采用接觸式探針對(duì)微透鏡陣列各單元面形進(jìn)行接觸式測(cè)量，該方法簡(jiǎn)單有效，但會(huì)劃傷表面，并且在微透鏡陣列單元銜接處測(cè)量失效；（Gao H M, Zhang X D, FangF Z. Study on error analysis and accuracy improvement for aspheric profilemeasurement[J]. Measurement Science and Technology, 2017, 28(6): 065004.）；

方式2：采用白光干涉方法對(duì)微透鏡陣列表面直接進(jìn)行面干涉測(cè)量，該方法可獲得微透鏡陣列表面三維信息，但該方法視場(chǎng)小，難以對(duì)微透鏡陣列表面全區(qū)域進(jìn)行測(cè)量（PhanN N, Le H H, Duong D C. Surface curvature measurement of microlenses using awhite-light interference microscope and fast geometric fit algorithm[J].Optical Engineering, 2019, 58(12): 124105.）；

方式3：采用單點(diǎn)光學(xué)測(cè)頭對(duì)微透鏡陣列各單元面形進(jìn)行非接觸式點(diǎn)測(cè)量，利用測(cè)量系統(tǒng)的軸系運(yùn)動(dòng)完成對(duì)微透鏡陣列各個(gè)區(qū)域的掃描測(cè)量。

采用單點(diǎn)光學(xué)測(cè)頭進(jìn)行測(cè)量是目前微透鏡陣列等復(fù)雜曲面面形測(cè)量的有效方法，然而在該方法中，單點(diǎn)光學(xué)測(cè)頭面臨著工作距離的限制，同時(shí)單點(diǎn)光學(xué)測(cè)頭具有一定的角度特性，該角度特性具體表現(xiàn)為使得單點(diǎn)光學(xué)測(cè)頭能夠準(zhǔn)確測(cè)量表面的測(cè)量點(diǎn)到測(cè)頭出瞳距離的情況下，測(cè)頭方向與表面法矢所允許的夾角不能超過(guò)一定閾值。但是微透鏡陣列表面起伏復(fù)雜多變，斜率方向變化大，因此需要設(shè)置合適的測(cè)量路徑。目前的主要測(cè)量路徑構(gòu)建方法按照相關(guān)系統(tǒng)分類可包括柵格線掃描型以及螺旋線型。

然而，現(xiàn)有螺旋線型的測(cè)量方式中會(huì)出現(xiàn)大量的由于不符合單點(diǎn)光學(xué)測(cè)頭工作特性的要求而產(chǎn)生的無(wú)效測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種微透鏡陣列面形的單點(diǎn)光學(xué)測(cè)量路徑生成方法，該方法根據(jù)單點(diǎn)光學(xué)測(cè)頭的工作距離及角度特性和微透鏡陣列面形特點(diǎn)，將微透鏡陣列測(cè)量控制點(diǎn)與測(cè)量裝置軸系坐標(biāo)相聯(lián)立，以生成適合于微透鏡陣列的測(cè)量路徑。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種微透鏡陣列面形的單點(diǎn)光學(xué)測(cè)量路徑生成方法，包括如下步驟：

1）選取具有待測(cè)表面全域的弧矢傾斜角不大于單點(diǎn)光學(xué)測(cè)頭的角度特性的θ_max的微透鏡陣列；