[发明专利]一种微透镜阵列与二维成像器件高精度耦合装置及方法

说明书

本发明公开了一种微透镜阵列与二维成像器件高精度耦合装置及方法，包括平行光产生装置、高精度装配平台和信号处理模块；所述高精度装配平台和信号处理模块连接；所述平行光产生装置产生平行光束并将平行光束投射到高精度装配平台；高精度装配平台将平行光束转换为焦点图像并将焦点图像上传到信号处理模块；信号处理模块接收焦点图像并输出控制信号用以控制高精度装配平台完成高精度耦合。本发明通过改变微透镜阵列的位置和俯仰角，记录微透镜处于不同状态下二维成像器件的焦点图像，通过与标准焦点图像的对比找到最佳匹配状态完成耦合。

技术领域

本发明涉及传感器制造领域，具体涉及一种微透镜阵列与二维成像器件高精度耦合装置及方法。

背景技术

光场相机作为一种记录光场来实现被动式三维立体成像的设备，有着广泛的民用与军事领域应用前景。在光场相机中微透镜阵列与二维成像阵列耦合而成的光场传感器的好坏对后续成像、深度计算、三维重建等都有着重大影响。而CMOS成像器件像素一般在微米量级，为了实现宏像素与探测器像素的准确匹配，其配准工艺就需要控制在10nm精度。因此，在保证技术参数不变的前提下，微透镜阵列与二维成像器件高精度耦合技术可以很好的为光场传感器制造领域提供高精度低成本的微透镜阵列与二维成像器件耦合服务。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何为光场传感器制造领域提供高精度低成本的微透镜阵列与二维成像器件耦合服务，目的在于提供一种微透镜阵列与二维成像器件高精度耦合装置及方法，解决上述的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种微透镜阵列与二维成像器件高精度耦合装置，包括平行光产生装置、高精度装配平台和信号处理模块；

所述高精度装配平台和信号处理模块连接；所述平行光产生装置产生平行光束并将平行光束投射到高精度装配平台；高精度装配平台将平行光束转换为焦点图像并将焦点图像上传到信号处理模块；信号处理模块接收焦点图像并输出控制信号用以控制高精度装配平台完成高精度耦合。

进一步地，所述高精度装配平台包括微透镜阵列、高精度三维调整架和二维成像器件；所述微透镜阵列设置在高精度三维调整架上，所述二维成像器件设置在与微透镜阵列相对应的位置；所述二维成像器件、高精度三维调整架与信号处理模块连接；

所述平行光产生装置产生平行光束并将平行光束投射到微透镜阵列，微透镜阵列将接收到的平行光束聚焦到二维成像器件上；二维成像器件根据接收到的平行光束生成焦点图像并上传到信号处理模块，信号处理模块接收焦点图像，同时信号处理模块输出控制信号至高精度三维调整架，高精度三维调整架接收信号处理模块的控制信号并根据控制信号调整微透镜阵列的位置及俯仰角完成高精度耦合。

微透镜阵列用于接收平行光管发出的平行光束，并将平行光束聚焦在二维成像器件上；高精度三维调整架可以在垂直和水平方向上自由调整微透镜阵列的位置且能调整微透镜阵列的俯仰角，使二维成像器件能产生不同状态下的微透镜阵列的焦点图像。

进一步地，所述平行光束为平行白光。

进一步地，所述平行光产生装置包括白光光源、平行光管；所述白光光源产生发散白光到平行光管，所述平行光管将接收到的发散白光转换为平行白光。

本发明原理：微透镜阵列和二维成像器件位于平行光管口径范围内，二维成像器件固定在微透镜阵列附近，由信号处理模块发出控制信号，通过改变微透镜阵列的位置和俯仰角改变焦点图像，找到最佳焦点图像时微透镜阵列的位置和俯仰角，完成微透镜和二维成像器件的耦合。

一种微透镜阵列与二维成像器件高精度耦合方法，包括以下步骤：

S1：平行光产生装置产生平行光束并将平行光束投射到高精度装配平台；

S2：高精度装配平台将平行光束转换为焦点图像并将焦点图像上传到信号处理模块；