[发明专利]一种批量测试DOE衍射效率和均匀性的方法及装置

说明书

本发明公开一种批量测试DOE衍射效率和均匀性的方法及装置，包括：拍摄测量光经DOE产生的衍射光斑图；计算所述衍射光斑图内每个光斑的灰度值G；测试所述衍射光斑图内各光斑的衍射功率P和入射测量光的总功率P0；更换不同的DOE，根据各DOE中某一光斑对应的灰度值G和衍射功率P，计算确定该该光斑的最佳功率校正系数α；后续其他DOE的批量测试，则直接根据机器视觉拍摄得到衍射光斑图来计算得到每个光斑的灰度值G，再乘以各自的最佳功率校正系数α，得到每个衍射光斑的功率值，根据这些功率值可以直接计算得出所测试DOE的衍射效率和均匀性。

技术领域

本发明涉及衍射光学器件领域，尤其是涉及一种批量测试DOE衍射效率和均匀性的方法及装置。

背景技术

微型摄像头和投影器广泛应用于生活中常见的智能手机、平板、电脑等数码产品。随着3D成像技术的发展，3D摄像头也被集成到数码产品中中，用于人脸识别、虚拟现实等领域。而构成3D摄像头之一的衍射光学器件(DOE)相比同类产品具有成本低、体积小、投影效果好等优点，开始得到微型摄像头的广泛应用。

在选用DOE的时候，通常会关注它的2个指标：衍射效率和均匀性。DOE的衍射效率指的是光源入射在DOE上面形成的衍射光斑的总功率与入射光功率的比值，均匀性指的是衍射光斑各点的功率大小的差异，相当于衍射光斑各点的衍射效率的差异。

如图1所示，是传统测试DOE衍射效率和均匀性的装置示意图，包括：激光器1，激光器控制模块6，DOE(衍射光学器件)2，接收屏3、功率测试装置探头4和表头5。激光器1和激光器控制模块6用于提供测量光源，这是因为激光单色性好，不会有其他杂光干扰，而且激光的发散角小，直线度好，能够垂直入射在DOE表面，此外，激光的高度相干性，能够得到稳定的光强分布和图案分布；DOE(衍射光学器件)2用于产生衍射图案；接收屏3使DOE衍射图案在其上成像；功率测试装置探头4和表头5，用以测试衍射点的光功率大小。传统测试DOE衍射光斑的衍射效率采用的方法是让一束光源垂直照射DOE，在投影面形成衍射光斑图案，使用功率测试装置如积分球分别对每个光斑的功率p进行测试，可以得到光斑之间的均匀性指标。再用测得的每个衍射光斑的功率之和P除以入射光功率P₀得到DOE的衍射效率η，即：

由于每测试一个光斑就需要机械移动功率测试装置探头4到对应的位置，每颗DOE元件通常会有50-150个衍射光斑，测试一颗DOE会花费长达数分钟的时间，因此传统的测试装置和方法效率低下，无法满足批量DOE的测试需求。

发明内容

为了克服目前DOE衍射效率和均匀性的测试效率低下问题，本发明提供一种批量测试DOE衍射效率和均匀性的方法及装置，结合图像处理的技术，使用机器视觉获取图像并结合一系列算法处理得到相应数据，不仅大大提高了DOE测试的效率，还能保证测试的准确性，使DOE量产测试得以实现。

本发明采用的具体方案如下：

一种批量测试DOE衍射效率和均匀性的方法，包括：

步骤1：拍摄测量光经DOE产生的衍射光斑图，含n个衍射光斑；

步骤2：计算所述衍射光斑图内每个光斑的灰度值G；

步骤3：测试所述衍射光斑图内各光斑的实际衍射功率P；

步骤4：更换不同的DOE m次，重复步骤1～3，根据m个DOE中每一个光斑对应的灰度值G和衍射功率P来建立评价函数，计算确定每一个光斑最佳的功率矫正系数α，；

步骤5：测试光源的实际出射光总功率P0，完成校正过程；