微透镜有许多应用,如光耦合进光纤,加强集中照明光源均匀,然后再把光聚焦到图像传感器在手机摄像头。
目前显微镜头研究调查变化等简单的球面透镜设计最小化影响散光,失真,和衍射透镜形状优化特定成像应用,包括汽车、手机、和虚拟现实眼镜。
本文讨论了使用力量白光干涉法(WLI)平台高效和精确的显微镜头特征,尤其是镜头不完美的球体。
固定曲率半径的球面透镜是最简单的显微镜头。球面镜片通常被更复杂的非球面形状,以减少失真,允许更聚焦,对散光。然而,非球面镜片的特性是具有挑战性的,因为他们没有一个恒定的球形。
菲涅耳微透镜引入新的衍射效应,但可以利用,以减少色差。自由格式的光学有更复杂的设计,但是他们提供增强的性能和新功能的同时可能减肥,大小和成本。
所有上面的镜头类型通常是通过蚀刻或成型玻璃制造的,红外晶体硅,或塑料基板生产微透镜列阵的方式,如图1所示。
图1所示。用于聚焦透镜阵列传感器的一盏灯。图片来源:力量纳米表面和计量
高表面质量和最佳显微镜头形状是必不可少的正确和有效地把光线聚焦到一个表面,如相机阵列。
曲率半径(ROC)是最重要的形状参数,定义了镜头是否凹,普莱诺,或者凸,确定射线的光学路径长度。
高透镜表面质量,缓解了光的衍射,同时保持最高的调制传递函数(MTF)。MTF量化的对比度和分辨率成像系统的性能。
一些常见的缺陷,降低表面质量的例子包括坑,划痕,泡沫,挖掘和夹杂物。
理解或预测显微镜头的性能、缺陷结构和曲率半径必须充分的特点。
白光干涉法
白光干涉法(WLI)也被称为相干扫描干涉法。这项技术利用光学显微镜有特殊干涉目标产生云纹条纹基于光束分裂的建设性和破坏性的干扰。
这些云纹条纹产生的模式是用于确定样本高度每一点。图2展示了一个典型的白光干涉仪的示意图。
图2。一个典型的白光干涉仪的示意图。图片来源:力量纳米表面和计量
获得完整的地形信息,收集图像栈使用(a)通过集中生成边缘扫描光学信封(VSI / USI测量模式)或(b)移相边缘90°(ψ测量模式)。
" WLI使大视场,micron-level横向分辨率,在任何放大和事实上高分辨率。这使得" WLI理想的三维非接触测量方法微透镜的形状和表面粗糙度和其他光学组件。
力量的" WLI数据收集
如图3所示,三种不同" WLI测量模式可用于微透镜存在:
- 垂直扫描干涉法(VSI)是最通用的模式,测量100海里10毫米的特性。
- 环球扫描干涉法(USI)是高度可重复的,提供了测量功能高度到埃水平。USI和VSI利用莫尔条纹产生的相干信封干涉目标,但USI也利用其他已知的基本面,包括强度和调制,在微透镜提供更高的分辨率。
- 移相干涉测量(PSI)是最快、最可重复的测量模式。PSI的相干光相移90°收购sub-angstrom测量。
图3。测量模桥接1毫米以下。图片来源:力量纳米表面和计量
缝合多个图像在一起可以解决这一问题的显微镜头无法融入一个视野。而不是使用一个标准的矩形网格,获得一个缝图像显微镜头从透镜的顶点开始然后下台,在透镜盘旋而下。
除了这个螺旋缝合,力量提出了进一步提高数据采集速度,如:
- 自动扫描,获得所有数据后自动停止扫描
- 自动对焦,自动发现表面
- 家庭扫描仪——开始以下扫描获得的数据在最近的测量
- 自动提示倾斜——自动设置边缘定位
- 模式匹配,自动中心或将镜头
力量的显微镜头分析工具
曲率半径分析
曲率半径(ROC)可以不同微透镜阵列光刻胶厚度不均匀等因素或反应离子束蚀刻过程的变化。即使是很小的过程变化可以导致衬底失败当民国公差紧。
快速和简单的ROC分析微透镜阵列提供" WLI因为它是一个很大的区域技术的视野。最简单的分析进行ROC是删除了中华民国的球形和报告。
力量的SureVision分析包使一个更先进的技术,它允许自动检测、对齐、显微镜头和分析,并提供输出为中华民国,高度,和显微镜头的直径。
中华民国的SureVision分析结果输出,提出了二次曲线参数和表面光洁度如图4所示。
图4。透镜参数的自动提取。图片来源:力量纳米表面和计量
多个数组区域分析和缺陷检测
微透镜阵列由多个透镜形成一维或二维数组支持衬底。直径、螺距、微透镜阵列和高度测量是至关重要的。
多个地区(先生)分析使自动检测和分析的42个不同相关数组参数(包括直径、间距和高度)检测到微透镜。
图5显示一个例子微光线阵列的测量,包括个人分析每个镜头和整体值测量透镜阵列。
图5。微透镜阵列分析使用多个地区,包括一些选定的输出参数(原始图像和分析)。图片来源:力量纳米表面和计量
一旦正确移除显微镜头的形式通过众多算法包含在力量的Vision64®软件,可以识别缺陷进行分析。
先生可以用于表面异常的自动检测。可以设置一个阈值高度和深度,将触发这些功能大于阈值的检测,结果为每个检测到的缺陷提供各种相关参数,如在图6。
图6。缺陷检测,用红线圈起的部分用白色,使用多个地区分析来描述这些缺陷。图片来源:力量纳米表面和计量
专业镜头分析
- 泽尼克分析泽尼克分析可以完全自动定位一个镜头,镜头对齐到中心,作物衬底,并进行数据分析。泽尼克分析利用正交三角函数拟合消除形式,报道了36泽尼克参数,如图7所示。表面纹理的参数和标准的曲率半径也报道。
图7。泽尼克分析显示之前和之后拆模时报告的输出参数。图片来源:力量纳米表面和计量
- Asphere和泽尼克生成和减法——Asphere和泽尼克的波阵面时可能产生的光学设计印刷和减去测量显微镜头。中华民国自动减去Asphere算法报告删除和表面纹理参数。一般的减函数可以使用测量自动对齐生成的波阵面进行进一步分析。如图8所示,剩余图像随后可以通过运行许多内置的自动分析从形式到表面分析。
图8。生成asphere波前减去测量显示剩余的减法。图片来源:力量纳米表面和计量
- 菲涅耳分析-菲涅耳分析可以自动检测和报告的14步骤一步深度diffractive-type微透镜,用一个例子展示在图9所示。如果分析是需要更多的步骤,可以使用多个地区的分析检测和报告这些高度。
图9。菲涅耳衍射的分析视觉显示高度的分析和步骤。图片来源:力量纳米表面和计量
结论
的完整的特征之一就是可以促进功能的预测,导致更好的设计和提高可靠性。白光干涉法的高效和准确的技术允许3 d非接触式光学分析可以用于定量和可视化的显微镜头形状和表面纹理。
启用了改进测量和分析工作流的力量,评价微透镜是简单和user-independent。这些改进包括螺旋缝、多个测量模式,SureVision,专业镜头分析,和多个地区分析。
力量WLI-based分析器配置任何显微镜头描述需要提供一个解决方案,使用各种各样的工具类型,包括台式和self-calibrating,完全自动化的系统。
确认
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