[发明专利]一种双面微柱面透镜阵列垂直度的检测装置和方法

说明书

本发明公开了一种双面微柱面透镜阵列垂直度的检测装置和方法，该装置包括双面微柱面透镜阵列(101)，第一小球(102)，第二小球(103)，绕Z轴的旋转台(105)，沿X轴和Y轴的二维平移台(104)，Z轴方向高度接触测量设备(106)和计算机(107)。第一小球(102)，第二小球(103)为两个相同的小球，通过两个小球的定位和对测试数据的拟合处理，实现精确调整双面微柱面透镜阵列与运动轴的关系。通过对上下柱面轮廓数据的测试和数据处理，计算出两个柱面的母线方向，进而实现对双面微柱面透镜阵列垂直度的精确检测。

技术领域

本发明属于光学元件检测领域，具体涉及一种双面微柱面透镜阵列垂直度的检测装置和方法。

背景技术

微透镜柱面阵列是指直径为几十到几百微米的子柱面镜在基板上整齐排列组成。微透镜柱面阵列由于单元尺寸小、集成度高等特点，被广泛用于激光阵列扫描、光束匀化、光束整形中等系统中。在实际使用中，由于空间的限制及装配问题，通常设计为双面微透镜柱面阵列，即上下面均为微透镜柱面阵列，且上下面微透镜柱面阵列的母线垂直。由于在光路中两个方向配合使用，因此对两面的垂直度要求高。由于两面的结构不在一个面上，双面垂直度的高精度检测困难。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种双面微柱面透镜阵列垂直度的检测装置和方法，实现了对双面微柱面透镜阵列垂直度的高精度检测。

为了实现上述目的，本发明提出了一种双面微柱面透镜阵列垂直度的检测装置，该装置包括：双面微柱面透镜阵列101，第一小球102，第二小球103，沿X轴和Y轴的二维平移台104，绕Z轴的旋转台105，Z轴方向高度接触测量设备106，计算机107。其中，XYZ坐标系为沿X轴和Y轴的二维平移台104，绕Z轴的旋转台105和Z轴方向高度接触测量设备106的坐标系。其中，双面微柱面透镜阵列101放在绕Z轴的旋转台105上，绕Z轴的旋转台105放在沿X轴和Y轴的二维平移台104上，双面微柱面透镜阵列101位于Z轴方向高度接触测量设备106下方。其中，Z轴方向高度接触测量设备106能沿Z轴运动，并精确测量高度信息。双面微柱面透镜阵列101的上表面为微柱面透镜阵列，下表面也是微柱面透镜阵列。其中，计算机107与沿X轴和Y轴的二维平移台104，绕Z轴的旋转台105和Z轴方向高度接触测量设备106相连，用于发出控制信号及获取被测物体的形貌信息。其中，第一小球102和第二小球103大小相同，已知曲率半径R，面形精度高，底部切除1/5球体。

另外，本发明提供了提出了一种双面微柱面透镜阵列垂直度的检测方法，使用上述的装置，该方法包括如下步骤：

步骤(1)、将双面微柱面透镜阵列101放在绕Z轴的旋转台105上，调整使得双面微柱面透镜阵列101的端面ABCD与X轴平行；

步骤(2)、测试双面微柱面透镜阵列101的上表面某一个柱面区域形貌，并做柱面拟合，获得双面微柱面透镜阵列101的上表面的母线方向向量，方向向量(a₁,b₁,c₁)；

步骤(3)、将双面微柱面透镜阵列101绕Y轴转180度后放在绕Z轴的旋转台105上，调整使得双面微柱面透镜阵列101的端面ABCD与X轴平行；

步骤(4)、测试双面微柱面透镜阵列101的下表面某一个柱面区域形貌，并做柱面拟合，获得双面微柱面透镜阵列101的下表面的母线方向，方向向量(a₂,b₂,c₂)；

步骤(5)、计算双面微柱面透镜阵列101的上表面柱面的母线方向与下表面柱面的母线方向的夹角θ，如下式所示，

进一步地，将双面微柱面透镜阵列101放在绕Z轴的旋转台105上，调整使得双面微柱面透镜阵列101的端面ABCD与X轴平行时，采用的方法如下：