基于数字全息法的微透镜测量技术研究

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1、基于数字全息法的微透镜测量技术研究学科：光学工程研究生签字：指导教师签字：摘要微透镜最大的特点就是它的尺寸较小、重量也很轻、容易集成，不仅在军事领域发挥重要作用，而且广泛应用在民用各种光电仪器设备中。由于它广泛的应用，所以对它的一些参数进行测量显得十分必要。目前测量微透镜的方法有探针测量和干涉测量两种。探针测量需要重复选取合适的测量位置和路线，而且可能对被测元件表面结构造成损伤。干涉法测量精度高，但环境要求较高，结构复杂。近年来，随着微光学器件的快速发展，微透镜检测的需求越来越多，不仅要实现快速检测，而且测量精度也要满足用户要求。数字全息法具有

2、光学系统简单，操作方便，成本低廉,精度高，信息容量大等特点。本文在分析比较一般检测微透镜技术优缺点的基础上，研究了基于数字全息法测量微透镜的三维轮廓。为了测量微透镜的像差探讨了哈特曼的测量方法，完成了以下工作：1)在理论研究方面，分析了数字全息图的数学模型和记录数值再现的实现方法，推导出无透镜傅里叶变换数字全息的数值再现公式。重点分析CCD参数在应用中对于记录条件的限制，研究了记录物体的最大尺寸与记录距离间的数学关系、以及物光和参考光的最大夹角。并且指出：相对于平面光波，用球面光波记录全息图可以更有效地利用CCD的频谱宽度。2)在数字全息的计算

3、机仿真方面，根据数字全息的相关理论，进行了数字全息术的计算机仿真研究，对不同的编码方法进行了仿真再现。3)在实验研究方面，分析了实验条件，设计了实验光路，搭建了数字全息的实验平台，并且获得了被测物体的数字全息图像，得到了被测物体的再现像。4)在微透镜测量方面，介绍了微透镜初步测量的方法，通过对微透镜数字全息图的相关处理，验证了无透镜傅里叶变换数字全息技术可以测量微透镜的三维轮廓。5)为了分析微透镜的像差，搭建了基于哈特曼传感器的实验装置，并对微透镜波前进行了实际测量，运用多项式，分析得到微透镜的各种像差。关键词：微透镜测量；数字全息；无透镜傅里

4、叶变换；数值再现；数字图像处理；像差ResearchonMicrolensMeasurementTechnologyBasedonDigitalHolographyDiscipline:OpticalEngineerStudentSignature:SupervisorSignature:AbstractMicrolensarrayhastheadvantageswhicharesizesmall,lightweightandeasytointegrateofthemilitary,anditplaysanimportantroleinscie

5、ntificresearch.ThesizesofMicrolensarrayisbetweenafewmicronsandafewhundredmicrons.Sincethewiderangeapplicationofmicrolens,themicrolens’parametersmeasurementisvital.Themicrolenscanbemeasuredusingprobeorinterferometryatpresent.Whenusingprobeapropermeasuringpositionandpathneedto

6、bechoserepeatedlyandstructuraldamagemayoccuronthetestedelement.Theinterferometryisbasedonphaseshiftshearinginterferencewhichhasahighprecision;however,thestructureanddigitalprocessarecomplicated.Withthedevelopmentofmicroopticaldevices,therearegreatdemandsforthefastandprecisem

7、easurementofmicrolens.UsingHartmann sensingtechnology,realtimemeasurementcanbeimplementedandthephaseandintensitydistributionoftheopticalfieldcanbemeasured.Thedigitalholography hasmanyadvantagessuchassimpleopticalsystem,easytooperate,lowcostandhighprecision.Inthispaper,themic

8、rolenstestingtechnologywasproposedbasedondigitalholography.Inordertomeasure