CN211602365U

CN211602365U - 光学检测设备及光学器件制造设备

Info

Publication number: CN211602365U
Application number: CN202020339840.1U
Authority: CN
Inventors: 谈顺毅
Original assignee: Shanghai Intelight Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Intelight Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2020-03-17
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2020-09-29
Anticipated expiration: 2030-03-17

Abstract

本实用新型提供一种光学检测设备及光学器件制造设备，包括：调制器件，包含空间光调制器，所述空间光调制器包括第一光输入端、光输出端和第一控制端，所述第一光输入端设置于待测器件输出光线的光路上，接收从待测器件输出的光线；检测设备，包括第二光输入端和第二控制端，所述第二光输入端设置于所述光输出端输出光线的光路上，接收从所述调制器件输出的光线；控制器，分别与所述第一控制端和所述第二控制端电连接。

Description

光学检测设备及光学器件制造设备

技术领域

本实用新型涉及光学检测设备领域，具体地，涉及光学检测设备及光学器件制造设备。

背景技术

专利文献CN109520712A公开了一种光学检测方法、系统及光学器件制造系统，可以模拟任意波前，根据补偿镜头中尚未装配的镜片，可以直接模拟出已装配的镜片能够达到最终成像效果，若发现存在问题，则可以直接给出反馈停止装配进行修正，避免将后续好的镜片装配到已存在问题的镜头上。

这种结构虽然已经满足了大多数光学检测的需求，但是这种结构并不能满足所有类型的检测，导致其应用存在局限性。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种光学检测设备及光学器件制造设备。

根据本实用新型提供的一种光学检测设备，包括：

调制器件：包含空间光调制器，所述空间光调制器包括第一光输入端、光输出端和第一控制端，所述第一光输入端设置于待测器件输出光线的光路上，接收从待测器件输出的光线；

检测设备：包括第二光输入端和第二控制端，所述第二光输入端设置于所述光输出端输出光线的光路上，接收从所述调制器件输出的光线；

控制器：分别与所述第一控制端和所述第二控制端电连接。

优选地所述检测设备的包含一件或多件调制器件，和一件或多件检测设备。

优选地，所述空间光调制器包含硅基液晶、LCD、微镜阵列DMD、OLED、微振镜、光栅和光栅阵列中的任一种或任多种。

优选地，所述调制器件还包括光学元器件，所述光学元器件设置于所述待测器件与所述空间光调制器之间的光路上；或者，所述光学元器件还设置于所述空间光调制器与所述检测设备之间的光路上。

优选地，所述光学元器件包括透镜、透镜组、光阑、rotator、玻片、Polarisor和BS中的任一种或任多种光学元器件。

优选地，所述光学检测设备还包括光源，所述光源输出的光线照射在所述待测器件上。

优选地，所述光源包括LED或LD，所述LED或所述LD与所述控制器电连接；

所述光源还包括依次设置于所述LED或LD输出光路上的：chart、窄带滤光片、偏振片和准直片。

优选地，所述检测设备包括CCD、CMOS和胶片中的任一种或任多种感光元件。

根据本实用新型提供的一种光学器件制造设备，包括光学检测设备。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型相对于现有技术，提供了一种新的光学检测设备，在满足光学检测的同时，具有更好的可扩展性。

2、在本实用新型的结构基础上，可以在同一待测器件的输出光路上设计多个调制器件和检测设备，从而实现多视场的同时检测，提高检测效率。

本实用新型还可以实现如下效果：

通过对待测器件输出的波前进行任意补偿，使其能够成像或提高成像质量，从而可被检测设备检测，所述补偿是通过调制设备的空间光调制器实现，其能够生成任意相位分布，可以模拟任意曲面(例如平面，柱面，球面，非球面，自由曲面及其组合。

能够检测完整镜头，或者尚未装配完成的部分镜头，直接判断其成像质量。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型提供的光学检测设备的框架结构示意图。

图2、3、4分别为不同实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型提供的光学检测设备，包括：光源、调制器件、检测设备和控制器。

光源输出的光线照射在待测器件上，光线穿过待测器件后输出。调制器件包含空间光调制器，调制器件包括第一光输入端、光输出端和第一控制端，第一光输入端设置于待测器件输出光线的光路上，接收从待测器件输出的光线。检测设备包括第二光输入端和第二控制端，第二光输入端设置于光输出端输出光线的光路上，接收从调制器件输出的光线。控制器分别与第一控制端、第二控制端及光源电连接。检测设备包括CCD、CMOS和胶片中的任一种或任多种感光元件。其中，对于检测设备以及控制器的具体工作方式，本实用新型不做限制，本领域技术人员可以直接应用现有技术中的工作方式。

其中，空间光调制器包含硅基液晶、LCD、微镜阵列DMD、OLED、微振镜、光栅和光栅阵列中的任一种或任多种。调制器件还包括光学元器件，光学元器件设置于待测器件与空间光调制器之间的光路上；或者，光学元器件还设置于空间光调制器与检测设备之间的光路上。光学元器件包括透镜、透镜组、光阑、旋光片(rotator)、玻片、偏振片(Polarisor)和分光棱镜(BS)中的任一种或任多种光学元器件。空间光调制器采用相位调制和/或强度调制。

本实用新型的工作原理如下：

调制器件接收待测器件输出的光线，调制器件生成调制信息对待测器件输出光线的波前进行调制，调制后生成可被检测系统检测的图像信息，调制信息为全息图或者相息图。检测设备根据经过待测器件及调制器件的光得到检测图像信息，控制器计算和/或选取检测图像信息，输出至调制器件。控制器控制并同步调制器件及检测设备，控制器根据目标的波前，通过实时计算或读取的方式得到调制信息，所述实时计算或读取依据为目标的波前信息，所述控制器控制调制系统生成所述调制信息对应的波前，在物理上调制出所需光波前和/或光场。检测设备将检测得到的参数反馈所述控制器，所述控制器根据所述反馈来实时计算或读取调制信息。控制器根据检测图像信息得到的检测参数是否达到测试标准，若是则输出检测结果，若否则根据检测结果重新计算调制器件的调制信息，对检测图像进行补偿。在本实用新型中，采用Fourier Transform、Fresnel Transform、SpatialFrequency Propagation中的任一种或任多种方式来计算生成所述调制信息调制的波前对应图像的传播。调制采用将波前补偿与测试图像传播的波前叠加来生成全息图或者相息图。

测试标准包括如下至少一种标准：待测器件的设计指标参数、检测次数、检测进行的时间、检测的精度范围。检测参数包括：相同视场下的SFR、PSF、ESF、MTF、不同视场下的SFR、PSF、ESF、MTF、像差参数、色差参数、焦距中、光学多项式系数的任一种或任多种参数。补偿是补偿像差，包括：球差、彗差、像散、离焦、色散、场曲、畸变、高阶像差中的中任一种或任多种类型。

待测器件可以是部分或全部的目标视场被所述检测设备通过获取的图像信息所检测。待测器件对应的不同视场分别由所述检测设备根据调制器件分别生成的调制信息来测量；并且调制波前以不同参数和/或对应的不同视场先后输出多次。

如图2所示，实施例1中，光源包括LED或LD，LED或LD与控制器电连接；光源还包括依次设置于LED或LD输出光路上的：chart、窄带滤光片、偏振片和准直透镜。

待测器件为尚未组装完毕的光学镜头的上镜群，缺失了还未组装的下镜群。待测器件通过机械上料系统实现自动上下料。机械上料系统可由控制器控制。检测设备的光源使用RGB三色LED，并在光源后分别设置450，532，650的窄带滤光片，三色光经窄带滤光片过滤后成为谱峰半波宽小于5nm的单色光，并被合路器件合路(例如匀光板，X棱镜，波导等)，再入射偏振片被过滤为线偏光，之后入射到十字chart上(一个chart上可以只有一个十字靶标，也可以有多个十字靶标，对应不同视场，例如0.9，08，0.7等，此外也可以采用刀口chart等其它chart)。Chart之后设置准直镜，将chart上的图像调制到特定距离(例如无穷远)，之后所述光源产生的图像光入射到待测的镜头上镜群，经过上镜群之后出射到调制器件，调制器件采用相位调制的透射式液晶空间光调制器，调制器件还包含匹配透镜组(用来对入射光和空间光调制器做NA匹配)和分光棱镜，调制设备模拟缺失的下镜群，被调至的光从调制器件出射后，相当于经过下镜群调制，其能够在后续检测设备的CCD或CMOS上成像，从而根据所成的像来对待测的上进群的成像质量做分析。液晶器件采用ECB或VA模式。此例中检测的参数包括各视场成像的MTF值，像的畸变，各视场光的均匀度等指标。

此外，控制器还可以补偿由于待测的上镜群的上料位置偏差而造成的误差，其通过使调制设备中的透射式空间光调制器模拟下镜群摆放位置不同(对应上镜群实际物理位置的偏差)产生的不同波前来实现对上镜群上料位置偏差进行补偿(角度倾斜，X,Y,Z位置偏差等)，由于空间光调制器对于波前的调制全部由电子信号控制，不存在实际物理位置的移动，所以其速度(一般一秒钟可以模拟上百个不同位置/波前)将远远快于使用实际上镜群或下镜群通过机械调整进行物理改变位置的搜索速度。从而可以实现高速的位置补偿搜索以及很高检测速度。上述检测方法可以是穷举法，在一定位置偏差范围内按一定精度搜索所有可能的位置点，也可以是按照一定的算法按照特定逻辑在多个方向上搜索最优值。

此外，由于液晶的空间光调制器对波长敏感，所以RGB光源可以分时输出，空间光调制器在对应的时间将调制的参数设置为对应波段进行调制，从而输出正确波前，通过多次检测，来实现对于待测器件在多种波段下成像质量的检测。

如图3所示，在实施例1的基础上，待测器件输出的光线经过BS后进入反射式空间光调制器(例如硅基液晶空间光调制器)，反射式空间光调制器输出的光线经过BS和光学元件进入检测设备。

如图4所示，在另一实施例中的待测器件为一颗尚未组装完毕镜头的下镜群，光源采用绿色LD，均匀照射在chart靶标上，chart靶标大小与待测镜头所使用的CCD器件大小接近，在靶标上的不同位置刻有21个线宽2um的十字图案，分别对应成CCD像面上的21个视场(还可以加入透镜系统，chart作为透镜系统物面，而像面作为输入待测器件的像，或者将chart放在透镜系统的焦面上，从而输出与视场对应角度的平行光到待测器件，实现逆光路的检测)。

光源输出的图像光进入待测的下镜群，分别入射7套调制设备和对应的检测设备，其中每套调制设备和检测设备分别对应3个视场，共计对21个视场做检测。调制设备使用空间光调制器，模拟缺失的上镜群对应视场对于输入波前的调制，使其输出的调制光能够被检测设备检测，调制设备还可以包含一套或多套匹配透镜组，用于匹配待测器件的输出光与空间光调制器，还可以用于匹配空间光调制器与检测器件。匹配透镜组可以设置在空间光调制器与待测器件之间，或空间光调制器与检测设备之间，或在空间光调制器与待测器件之间及空间光调制器与检测设备之间都设置匹配透镜组的部分，具体可根据实际情况来做设置。

与上一实施例相同，控制器也可以控制调制设备补偿由于待测器件上料的位置误差造成的偏差。

检测设备包含CCD/CMOS及透镜组，接收的来自调制设备的调制光成像在CCD上，从而对像质做出评判；检测设备也可以只包含CCD(例如光源输出的是等效于无穷远的各视场的平行光时，在由空间光调制器及待测器件组成的完整透镜系统的前焦面上将会成像)，空间光调制器输出的调制光直接在CCD上成对应视场的像。

在一个实施例的实际检测中，在每一个时间周期内，每套检测设备可以同时调制其对应的3个视场的光，一个时间周期内进行3个视场检测，即7套调制和检测设备在一个周期内共同进行21个视场的检测。在另一实施例中，由于待测器件临近的三个视场对应的调制波前相差较大，检测设备可以在不同时间周期内分别模拟对应的一个视场，检测设备只对图像上对应视场的图像做检测，而忽略另两个视场位置的图像，总共用三个时间周期完成所有检测，即7套调制和检测设备在3个周期内进行所有21个视场的检测。

上述实施例中，chart还可以使用电子器件，例如DMD或LCOS芯片，从而实现动态的chart靶标图案变化及测试视场位置的调整。控制器可以使用PC机及FPGA或ASIC芯片。

本实用新型可应用于多种光学器件制造设备，用于镜头的检测。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims

1.一种光学检测设备，其特征在于，包括：

控制器：分别与所述第一控制端和所述第二控制端电连接。

2.根据权利要求1所述的光学检测设备，其特征在于，所述空间光调制器的数量为一片或多片。

3.根据权利要求1所述的光学检测设备，其特征在于，所述检测设备的包含一件或多件调制器件，和一件或多件检测设备。

4.根据权利要求2所述的光学检测设备，其特征在于，所述空间光调制器包含硅基液晶、LCD、微镜阵列DMD、OLED、微振镜、光栅和光栅阵列中的任一种或任多种。

5.根据权利要求1所述的光学检测设备，其特征在于，所述调制器件还包括光学元器件，所述光学元器件设置于所述待测器件与所述空间光调制器之间的光路上,和/或所述光学元器件还设置于所述空间光调制器与所述检测设备之间的光路上。

6.根据权利要求5所述的光学检测设备，其特征在于，所述光学元器件包括透镜、透镜组、光阑、旋光片、玻片、偏振片和分光棱镜中的任一种或任多种光学元器件。

7.根据权利要求1所述的光学检测设备，其特征在于，所述光学检测设备还包括光源，所述光源输出的光线照射在所述待测器件上。

8.根据权利要求7所述的光学检测设备，其特征在于，所述光源包括LED或LD，所述LED或所述LD与所述控制器电连接；

所述光源还包括依次设置于所述LED或LD输出光路上的：分划/靶标、窄带滤光片、偏振片和准直片。

9.根据权利要求1所述的光学检测设备，其特征在于，所述检测设备包括CCD、CMOS和胶片中的任一种或任多种感光元件。

10.根据权利要求1所述的光学检测设备，其特征在于，还包括上料设备，控制器控制上料设备对待测器件进行上下料，以及对上下料空间位置进行调整。

11.一种光学器件制造设备，其特征在于，包括权利要求1至10任一项所述的光学检测设备。