[发明专利]一种自聚焦透镜的数值孔径测量装置及方法有效

专利信息
申请号: 201910944508.X 申请日: 2019-09-30
公开(公告)号: CN110686871B 公开(公告)日: 2021-08-27
发明(设计)人: 邢春蕾;许峰;邹快盛 申请(专利权)人: 苏州大学
主分类号: G01M11/02 分类号: G01M11/02
代理公司: 深圳市道臻知识产权代理有限公司 44360 代理人: 陈琳
地址: 215006*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 自聚焦 透镜 数值孔径 测量 装置 方法
【说明书】:

发明涉及自聚焦透镜领域,具体涉及一种自聚焦透镜的数值孔径测量装置及方法。一种自聚焦透镜的数值孔径测量装置,包括相机、显微物镜、自聚焦透镜和导光单元,以及带动导光单元平移的平移台,以及与相机连接的处理单元,所述导光单元上设有条形图。本发明的有益效果在于,与现有技术相比,本发明通过提供一种操作简单、测试快速、自动计算、结果准确客观的自聚焦透镜的数值孔径测量装置及方法,基于计算机处理器对图像数据的处理,实现了高精度的自聚焦透镜数值孔径测量。

技术领域

本发明涉及自聚焦透镜领域,具体涉及一种自聚焦透镜的数值孔径测量装置及方法。

背景技术

自聚焦透镜材料又称为梯度变折射率材料,是指其折射率分布是沿径向渐变的柱状光学透镜。自聚焦透镜体积小,重量轻,具有聚焦和准直作用,其耦合效率高。由于自聚焦透镜内的折射率变化可以调节,当它用于复杂的光学系统时,可以减少系统中光学元件的数量,在某些场合可以代替非球面光学元件。此外,这种光学元件的几何形状简单,容易进行光学加工,且使用这种光学元件的系统具有结构紧凑、性能稳定、成本低廉等优点。

同时,自聚焦透镜由于其特点在集成光学领域如微型光学系统、医用光学仪器、光学复印机、传真机、扫描仪等设备有着广泛的应用。

其中,数值孔径是确定光学系统会聚光功率的重要物理量,其定义是在物空间中半孔径角的正弦值乘以物空间的折射率。自聚焦透镜数值孔径表征了自聚焦透镜端面接收光的能力,是自聚焦透镜的重要参数。

但是,现有现有检测自聚焦透镜数值孔径的方法具有测试速度慢、操作复杂、依靠人工等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种自聚焦透镜的数值孔径测量装置及方法,解决测试速度慢、操作复杂、依靠人工等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种自聚焦透镜的数值孔径测量装置,包括相机、显微物镜、自聚焦透镜和导光单元,以及带动导光单元平移的平移台,以及与相机连接的处理单元,所述导光单元上设有条形图;其中,所述相机、显微物镜和自聚焦透镜共光轴设置;所述条形图通过菲林片制作并形成透光间隙;所述导光单元的光从条形图的透光间隙透出并到达自聚焦透镜,再经过显微物镜入射至相机;所述处理单元获取通过平移台平移距离D所形成的两张图像,并得到每一图像所对应的充满自聚焦透镜视场的物面高度,再结合距离D和两个物面高度,获取自聚焦透镜的数值孔径。

其中,较佳方案是:所述平移台包括一光栅尺,所述平移台沿着光栅尺的方向平移。

其中,较佳方案是:所述导光单元包括导光板以及设置在导光板上的测光源,所述条形图设置在导光板上,所述测光源发光至导光板,并均匀照射至条形图。

其中,较佳方案是:所述条形图为矩形图,并间隔设置有多个透光间隙。

其中,较佳方案是:所述自聚焦透镜为1/4周期长,且其焦点在端面上。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种自聚焦透镜的数值孔径测量方法,所述数值孔径测量方法应用于所述的数值孔径测量装置,其步骤包括:平移台平移距离D,并通过相机获取平移前后的两幅图像;得到每一图像所对应的充满自聚焦透镜视场的物面高度;结合距离D和两个物面高度,获取自聚焦透镜的数值孔径。

其中,较佳方案是,所述得到每一图像所对应的充满自聚焦透镜视场的物面高度的步骤包括:提取图像感兴趣区域,获取感兴趣区域的中心截线上个像素点的灰度信息,以及获取感兴趣区域的中心截线的两个边缘点的位置信息;根据灰度信息确定中心截线上的N个有效峰值的位置信息,并获取对应的位置信息的拟合曲线并且外插峰值点;将边缘点的位置信息回代拟合曲线以得到上边缘和下边缘的长度;将视场纵向占据的N-1个矩形的高度加上上边缘和下边缘的长度,得到每一图像所对应的充满自聚焦透镜视场的物面高度。

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