[发明专利]衍射光学元件检测方法与系统

说明书

本发明公开了一种衍射光学元件检测系统及方法，包括：光源，用于发射光束；透镜，用于汇聚所述光源发射的光束并投射平行光束，在标定时直接投射到检测器上，在测定时投射到DOE上；DOE，接收、分束所述平行光束，并投射衍射光束；检测器，在标定时接收所述透镜投射的平行光束；在测定时，接收所述DOE投射的衍射光束；控制处理器，与光源及检测器连接，用于控制光源发射光束以及检测器采集光束，同时接收来自检测器采集的光束图像并对光束图像进行处理以检测DOE的性能。通过该系统和方法，可以对DOE进行性能检测，对批量DOE进行分类，从而提升光学模组的质量与产品的一致性，避免不良产品可能造成的后期危害。

技术领域

本发明涉及光学技术及计算机技术领域，尤其涉及一种衍射光学元件检测方法与系统。

背景技术

衍射光学元件(DOE)由于其高衍射效率以及突出的相位调制性能被广泛应用在光学器件中。对于结构光深度相机中的核心部件——结构光投影模组而言，DOE的性能直接影响投影图案质量，进一步影响深度相机的深度成像效果。DOE由于其内部结构尺寸高达微米甚至纳米级别，制造过程中的误差或者运输等过程中的破坏均会直接影响DOE的性能，组装后会导致投影模组的一致性较差，在一些情况下还会导致衍射零级过强产生激光危害。而现有技术中，缺乏对DOE进行性能检测的方案，从而影响基于DOE光学模组的一致性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种衍射光学元件检测方法与系统，其可以对DOE进行性能检测，对批量DOE进行分类，从而提升光学模组的质量与产品的一致性，避免不良产品可能造成的后期危害。

本发明提供一种衍射光学元件检测系统，包括：光源，用于发射光束；透镜，用于汇聚所述光源发射的光束并投射平行光束，在标定时直接投射到检测器上，在测定时投射到DOE上；DOE，接收、分束所述平行光束，并投射衍射光束；检测器，在标定时接收所述透镜投射的平行光束；在测定时，接收所述DOE投射的衍射光束；控制处理器，与光源及检测器连接，用于控制光源发射光束以及检测器采集光束，同时接收来自检测器采集的光束图像并对光束图像进行处理以检测DOE的性能。

在一些实施例中，所述检测器包括透射屏和相机，所述透射屏设置于所述DOE与所述相机之间，所述光源、透镜、DOE与所述相机在同一轴线上。在另一些实施例中，所述检测器包括反射屏和相机，所述光源、透镜、DOE在同一轴线上，并与所述相机设置在所述反射屏的同侧。再又一些实施例中，所述检测器为图像传感器，所述光源、透镜、DOE与所述图像传感器在同一轴线上。

在一些实施例中，测定时所述检测器采集所述DOE投射的全场衍射光束图像和/或局部衍射光束图像；所述控制处理器根据所述全场衍射光束图像进行斑点数量、衍射效率、对比度、FOV旋转值、光强分布的检测，根据所述局部衍射光束图像进行零级光斑功率、各个衍射级的光强分布的检测。

对于衍射效率的检测，所述控制处理器分别对标定时获取的平行光束图像以及测定时获取的全场衍射光束图像进行像素值的提取，并将全场衍射光束图像的像素值与平行光束图像的像素值的比值作为衍射效率。

对于零级光斑功率的检测，所述控制处理器对标定时获取的平行光束图像进行像素值的提取，并将平行光束的光功率值与像素值的比值作为标定比值；另对测定时获取的零级衍射光束图像进行识别以及像素值的提取；最后将零级衍射光束图像的像素值与标定比值的乘积作为零级光斑的功率。

本发明还提供一种衍射光学元件检测方法，包括：标定阶段：光源发射光束经由透镜汇聚并投射平行光束至检测器，控制处理器接收来自检测器采集的平行光束图像；测定阶段：光源发射光束经由透镜汇聚并投射平行光束至DOE，DOE接收、分束所述平行光束并投射衍射光束至检测器，控制处理器接收来自检测器采集的衍射光束图像；性能检测阶段：控制处理器接收来自检测器采集的平行光束图像和衍射光束图像并进行处理以检测DOE的性能。