[发明专利]一种微透镜阵列焦距测量方法

摘要

本发明是一种微透镜阵列焦距测量方法。微透镜阵列的各个子单元将球面波波前分割，并成像于各自的焦面上；分析成像原理，各个被分割的波面法线方向经过各个子孔径的中心、焦面上的光斑中心和球面波波前的汇聚中心；通过确定汇聚球面波波前的汇聚中心，测量微透镜阵列各个子单元的光斑中心与光轴的偏移量，可完成对各个子单元焦距的测量。该方法一次图像采集和处理可完成多个子单元焦距的测量，具有较高的测量效率和测量精度，可用于阵列数较多的微透镜阵列的检测。

主权项

一种微透镜阵列焦距测量方法，基于哈特曼‑沙克波前检测原理测量微透镜阵列焦距，该检测系统由单色仪(1)、平行光管(2)、标准透镜(3)、被测微透镜阵列(4)、CCD探测器(5)和光栅测微仪(6)组成；其中，标准透镜(3)采用像差校正较好的双胶合透镜，使其出射波前接近于理想的球面波波前，利用清晰度函数的定焦技术，通过确定标准透镜(3)和被测微透镜阵列(4)的焦面，完成微透镜阵列焦距的测量，其特征是：通过以下步骤完成微透镜阵列各个子单元测量：步骤1：调节光路使平行光管(2)、标准透镜(3)和CCD探测器(5)的轴线一致，利用CCD探测器(5)在标准透镜(3)焦面附近采集图像；步骤2：利用数字图像的清晰度函数处理步骤1采集的图像，确定标准透镜(3)的焦点位置a，即球面波波前的汇集中心；步骤3：调节被测微透镜阵列(4)进入检测系统，标准透镜(3)移出检测系统，利用CCD探测器(5)在被测微透镜阵列(4)的焦面附近采集图像；步骤4：同样利用清晰度函数处理步骤3采集的图像，确定被测微透镜阵列(4)各个子单元的焦面位置bi，其中i为微透镜阵列各个子单元的编号，利用光栅测微仪(6)结合定焦原理，计算位置a和bi的轴向距离Li；步骤5：将标准透镜(3)移入检测系统，用CCD探测器(5)采集球面波波前入射被测微透镜阵列(4)焦面附近的光斑，并用光栅测微仪(6)记录采集图像的位置c；步骤6：根据哈特曼‑沙克波前检测原理和几何光学成像原理，分析被测微透镜阵列(4)各个子单元在位置b和位置c光斑的垂轴偏移Δyi和轴向偏移Δxi，计算微透镜阵列各个子单元的焦距fi： f i = Δ y i d i - Δ y i ( L i ± Δ x i ) + ‾ Δ x i 式中，di为微透镜阵列第i个子单元在位置c时的光斑与球面波波前汇集中心的垂轴中心距；Δyi为微透镜阵列第i个子单元在位置b和c的垂直偏移；Δxi为轴向偏移；Li为位置a和bi的轴向距离，即球面波波前的汇集中心和微透镜阵列第i个子单元焦点的轴向距离。