文档介绍：基于数字全息法的微透镜测量技术研究
学科:光学工程
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摘要
微透镜最大的特点就是它的尺寸较小、重量也很轻、容易集成,不仅在军事领域发挥重要作用,而且广泛应用在民用各种光电仪器设备中。由于它广泛的应用,所以对它的一些参数进行测量显得十分必要。目前测量微透镜的方法有探针测量和干涉测量两种。探针测量需要重复选取合适的测量位置和路线,而且可能对被测元件表面结构造成损伤。干涉法测量精度高,但环境要求较高,结构复杂。近年来,随着微光学器件的快速发展,微透镜检测的需求越来越多,不仅要实现快速检测,而且测量精度也要满足用户要求。数字全息法具有光学系统简单,操作方便,成本低廉,精度高,信息容量大等特点。本文在分析比较一般检测微透镜技术优缺点的基础上,研究了基于数字全息法测量微透镜的三维轮廓。为了测量微透镜的像差探讨了哈特曼的测量方法,完成了以下工作:
1) 在理论研究方面,分析了数字全息图的数学模型和记录数值再现的实现方法,推导出无透镜傅里叶变换数字全息的数值再现公式。D参数在应用中对于记录条件的限制,研究了记录物体的最大尺寸与记录距离间的数学关系、以及物光和参考光的最大夹角。并且指出:相对于平面光波,D的频谱宽度。
2) 在数字全息的计算机仿真方面,根据数字全息的相关理论,进行了数字全息术的计算机仿真研究,对不同的编码方法进行了仿真再现。
3) 在实验研究方面,分析了实验条件,设计了实验光路,搭建了数字全息的实验平台,并且获得了被测物体的数字全息图像,得到了被测物体的再现像。
4) 在微透镜测量方面,介绍了微透镜初步测量的方法,通过对微透镜数字全息图的相关处理,验证了无透镜傅里叶变换数字全息技术可以测量微透镜的三维轮廓。
5) 为了分析微透镜的像差,搭建了基于哈特曼传感器的实验装置,并对微透镜波前进行了实际测量,运用多项式,分析得到微透镜的各种像差。
关键词:微透镜测量;数字全息;无透镜傅里叶变换;数值再现;数字图像处理;像差
Research on Microlens Measurement Technology Based on Digital Holography
Discipline: Optical Engineer
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Abstract
Microlens array has the advantages which are size small, light weight and easy to integrate of the military, and it plays an important role in scientific sizes of Microlens array is between a few microns and a few hundred microns. Since the wide range application of microlens, the microlens’parameters measurement is vital. The microlens can be measured using probe or interferometry at present. When using probe a proper measuring position and path need to be chose repeatedly and structural damage may occur on the tested element. The interferometry is based on phase shift shearing interference which has a high precision; however, the structure and digital process plicated. With the development of microoptical devices, there are great demands for the fast and precise measurement of microlens. Using Hartmann sensing technology, realtime measurement can be implemented and the phase and intensity distribution of the optical field can be measured. The digital holography has m