CN221123788U - 一种紧凑型的超透镜多参数测试装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种紧凑型的超透镜多参数测试装置，属于测试装置技术领域，其包括光源模块、被测超透镜、位移驱动模块、功率测试模块、图像收集模块、图像处理模块和导轨。导轨竖直固定在桌面上，导轨上有刻度信息。光源模块、被测超透镜、位移驱动模块、功率测试模块、图像收集模块和图像处理模块自上而下依次固定在导轨上，且光学中心同轴。本申请的装置采用有限物距的正投影方案，无需繁杂的操作步骤，操作简单。

Description

一种紧凑型的超透镜多参数测试装置

技术领域

本申请属于测试装置领域，特别涉及一种紧凑型的超透镜多参数测试装置。

背景技术

超表面（metasurface）是一种厚度小于波长的人工材料，由一系列微米级别的二维结构单元组成。超表面的制造工艺相对简单，可以采用常规光刻、溅射、喷涂等方法，成本较低。可以通过合理的设计超表面来收集光场信息，从而获得物体的深度。所以利用超表面技术制备的镜头有利于将设备微型化，有利于节约成本。这一技术的突破将广泛地应用于人工智能、虚拟现实、工业制造等领域。

超透镜性能测试对于光学系统和应用的成功非常重要。超透镜性能测试可以确保超透镜制造的质量符合标准和规格，这有助于减少制造缺陷，提高产品一致性，以及降低不良产品的数量。可以验证超透镜是否按照设计要求工作的关键步骤。可以帮助评估超透镜对图像质量的影响，确保所需的分辨率、对比度和色彩准确性。在超透镜的研究和开发阶段，性能测试是优化设计和改进性能的关键工具。通过测试不同设计和配置的超透镜，可以提高其性能，以满足不同应用的需求。

但目前超透镜的测试装置还是使用传统的镜头测试装置，如imagemaster HR，该设备成本高昂，系统复杂。且镜头多参数测试装置采用正投影无限远物，测量不同视角参数时需要转动光源，操作繁琐复杂。即使使用逆投影的方案，则需要很多个相机才可完成不同视场角的MTF测量，其余参数也需要移动相机位置，操作繁琐。

实用新型内容

本申请提供了一种紧凑型的超透镜多参数测试装置，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。

本申请实施例提供一种紧凑型的超透镜多参数测试装置，包括光源模块、被测超透镜、位移驱动模块、功率测试模块、图像收集模块、图像处理模块和导轨；所述导轨竖直固定在桌面上，所述导轨上有刻度信息；所述光源模块、被测超透镜、位移驱动模块、功率测试模块、图像收集模块和图像处理模块自上而下依次固定在所述导轨上，且光学中心同轴。

在一可实施方式中，光学模块包括相干光源模组和非相干光源模组，所述非相干光源模组位于所述相干光源模组的下方，所述非相干光源模组与所述导轨可拆卸链接，所述非相干光源模组在所述导轨上移动以调节距离并绕所述导轨旋转。

在一可实施方式中，相干光源模组包括相干光源、准直透镜和光阑，所述相干光源经过所述准直透镜准直，并穿过孔径小于所述被测超透镜有效孔径的所述光阑。

在一可实施方式中，所述非相干光源模组包括非相干光源和目标物，所述目标物固定安装于所述非相干光源。

在一可实施方式中，还包括装载台，所述装载台用于装载被测超透镜。

在一可实施方式中，所述位移驱动模块固定在与所述导轨相邻竖直平面上，所述位移驱动模块上有所述装载台，所述位移驱动模块实现三维方向位移。

在一可实施方式中，所述功率测试模块可绕所述导轨旋转以实现快速移入移出。

在一可实施方式中，所述图像收集模块通过线缆连接所述图像处理模块。

与现有技术相比，本申请具有如下优点：

1、本申请的测试装置采用有限物距的正投影方案，无需繁杂的操作步骤，操作简单；

2、本申请的测试装置采用集成的结构设计，成本低，稳定性好，可以同时测量超透镜多个性能指标；

3、本申请的装载台设计可准确测量超透镜的透过率，并且可连续小批量测试超透镜，提升测量效率。

附图说明

图1是本申请实施例中超透镜多参数测试装置的结构示意图；

图2是本申请实施例中相干光源模组的结构示意图；

图3是本申请实施例中非相干光源模组的结构示意图；

图4是本申请实施例中被测超透镜与位移驱动模块的示意图；

图5是本申请实施例中被测超透镜与装载台的示意图；

图6是本申请实施例中后焦和另一种透过率的测试示意图；

图7是本申请实施例中一种透过率测试示意图；

图8是本申请实施例中一种透过率测试示意图；

图9是本申请实施例中视场角、MTF、相对照度、畸变测试示意图。

附图标记说明：

光源模块；11、相干光源模组；111、相干光源；112、准直透镜；113、光阑；12、非相干光源模组；121、非相干光源；122、目标物；2、被测超透镜；3、位移驱动模块；4、功率测试模块；5、图像收集模块；6、图像处理模块；7、导轨；8、装载台。

具体实施方式

下面结合附图，对本申请作进一步详细说明。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。

参考图1本申请公开了一种紧凑型的超透镜多参数测试装置，其包括光源模块1、被测超透镜2、位移驱动模块3、功率测试模块4、图像收集模块5、图像处理模块6和导轨7。导轨7竖直固定在桌面上，导轨7上有刻度信息。光源模块1、被测超透镜2、位移驱动模块3、功率测试模块4、图像收集模块5和图像处理模块6自上而下依次固定在导轨7上，且光学中心同轴。功率测试模块4可绕导轨7旋转以实现快速移入移出。图像收集模块5位于导轨7的最下方，可选择CCD或者CMOS，并通过线缆连接图像处理模块6。

参考图2和图3，光源模块1包括相干光源模组11和非相干光源模组12，非相干光源模组12位于相干光源模组11的下方，非相干光源模组12与导轨7可拆卸连接，非相干光源模组12可在导轨7上移动以调节距离并绕导轨7旋转，可快速移入移出。

相干光源模组11包括相干光源111、准直透镜112和光阑113。相干光源111经过准直透镜112准直，并穿过孔径小于被测超透镜2有效孔径的光阑113。非相干光源模组12包括非相干光源121和目标物122。目标物122固定安装于非相干光源121。本实施例中，目标物122贴在非相干光源121的表面。

光源根据测试内容进行选择，本实施例中，相干光源111可以选用激光，非相干光源121可以选用灯板。

参考图4和图5，位移驱动模块3固定在与导轨7相邻竖直平面上，位移驱动模块3上有装载台8，装载台8用于装载被测超透镜2，位移驱动模块3可实现三维方向位移。装载台8可放置多个被测超透镜2，装载台8上左上角位置81空白，以便测量初始功率值。

上述任一超透镜多参数测试装置均能够测试透过率、后焦、视场角、MTF、相对照度和畸变。以下分别阐述各性能的测试方法。

后焦测试的具体方式如图6所示，相干光源111发射的光经由准直透镜112以及光阑113打到装载台8上，水平调节位移驱动模块3，使得激光光束通过装载台8上的被测超透镜2，且保证光路对中，在位移驱动模块3带动被测超透镜2在竖直方向上连续移动时，图像收集模块5在d0时会看到被测超透镜的表面微观结构，在d1时会看到光斑汇聚最小的点。两者差值即可得到后焦的参数。

透过率的一种测试具体方式如图7和图8所示，后焦测试完成后，将功率测试模块4沿导轨7旋转移入光路，结构保证光路的对中，且相干光源111发射的光穿过被测超透镜2汇聚的光以及穿过空白位置81的光能够全部被功率测试模块4接收。相干光源111发射的光穿过被测超透镜2汇聚的光功率为P1，位移驱动模块3调节水平方向，在同一位置测量空白位置81处的功率P0，即可得到被测超透镜2的透过率参数。

透过率的另一种测试具体方式如图6所示，首先标定功率和灰度的线性对应关系，然后保证相干光源111发射的光穿过被测超透镜2汇聚的光能够全部被图像收集模块5接收。图像接收时要控制不能过曝，相干光源111发射的光穿过被测超透镜2汇聚的图像为T1，将T1转换为灰度值，再利用功率和灰度的标定曲线即可得到对应的功率值P1，即可得到透过率数据。该种方式在直接测量超透镜后焦的同时就可得到透过率数据，仪器每间隔特定时间进行功率标定，在具体实施过程中即可省略功率测试模块。

视场角、MTF、相对照度以及畸变测试的具体工作方式如9所示，移入非相干光源模块12，非相干光源121发出的光照亮目标物122，发散光经过被测超透镜2汇聚到图像收集模块5，最后传输到图像处理模块6进行分析得到相应的参数。

以上装置可配合计算机，机械自动化实现小批量连续测量，提高测量效率。

以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种紧凑型的超透镜多参数测试装置，其特征在于，包括光源模块（1）、被测超透镜（2）、位移驱动模块（3）、功率测试模块（4）、图像收集模块（5）、图像处理模块（6）和导轨（7）；

所述导轨（7）竖直固定在桌面上，所述导轨（7）上有刻度信息；

所述光源模块（1）、被测超透镜（2）、位移驱动模块（3）、功率测试模块（4）、图像收集模块（5）和图像处理模块（6）自上而下依次固定在所述导轨（7）上，且光学中心同轴。

2.根据权利要求1所述的一种超透镜多参数测试装置，其特征在于：光学模块包括相干光源模组（11）和非相干光源模组（12），所述非相干光源模组（12）位于所述相干光源模组（11）的下方，所述非相干光源模组（12）与所述导轨（7）可拆卸链接，所述非相干光源模组（12）在所述导轨（7）上移动以调节距离并绕所述导轨（7）旋转。

3.根据权利要求2所述的一种超透镜多参数测试装置，其特征在于：相干光源模组（11）包括相干光源(111)、准直透镜（112）和光阑（113），所述相干光源（111）经过所述准直透镜（112）准直，并穿过孔径小于所述被测超透镜（2）有效孔径的所述光阑（113）。

4.根据权利要求2所述的一种超透镜多参数测试装置，其特征在于：所述非相干光源模组（12）包括非相干光源（121）和目标物（122），所述目标物（122）固定安装于所述非相干光源（121）。

5.根据权利要求1所述的一种超透镜多参数测试装置，其特征在于：还包括装载台（8），所述装载台（8）用于装载被测超透镜（2）。

6.根据权利要求5所述的一种超透镜多参数测试装置，其特征在于：所述位移驱动模块（3）固定在与所述导轨（7）相邻竖直平面上，所述位移驱动模块（3）上有所述装载台（8），所述位移驱动模块（3）实现三维方向位移。

7.根据权利要求1所述的一种超透镜多参数测试装置，其特征在于：所述功率测试模块（4）绕所述导轨（7）旋转以实现快速移入移出。

8.根据权利要求1所述的一种超透镜多参数测试装置，其特征在于：所述图像收集模块（5）通过线缆连接所述图像处理模块（6）。