Phasics波前傳感器的應(yīng)用案例（二）SID4在透鏡/鏡頭檢測方面的解決方案

正文

Phasics波前傳感器的應(yīng)用案例（二）SID4在透鏡/鏡頭檢測方面的解決方案

Phasics波前傳感器以其獨有的橫向四波剪切技術(shù)聞名渐裂，其推出的SID4系列波前傳感器以高靈敏度豺旬、高分辨率、高重復(fù)性的特點更受市場青睞柒凉，以下為SID4在透鏡/鏡頭檢測方面的具體案例應(yīng)用族阅。

一、對復(fù)雜超表面進行精確表征的一種方法-超透鏡

1.1 針對超表面測量Phasics具備的優(yōu)勢

傳統(tǒng)的低分辨率技術(shù)很難準(zhǔn)確測量超透鏡的復(fù)雜特征坦刀，Phasics針對超透鏡提出了高效的解決方案，并具備以下4點優(yōu)勢:

Phasics sC8搭載顯微鏡測量場景

1.亞波長空間尺度下的高精度測量：Phasics的波前傳感器不僅具備優(yōu)于2nm RMS的光程差測量精度，還采用了便捷的C端接口設(shè)計鲤遥，能夠直接連接顯微鏡沐寺，實現(xiàn)即插即用的快速安裝和亞波長級別的空間分辨率。2.偏振無關(guān)性：Phasics的波前傳感器支持全面的偏振測量盖奈，能夠精確分析超表面在不同偏振狀態(tài)下的光學(xué)響應(yīng)混坞，從而更好地評估器件的實際性能。3.多光譜測量能力：其產(chǎn)品能夠在多個波長范圍內(nèi)進行高精度測量卜朗，確保超透鏡在多光譜應(yīng)用中的性能表現(xiàn)拔第。4.環(huán)境穩(wěn)定性：Phasics的傳感器能夠在不穩(wěn)定的環(huán)境條件下保持精確測量，消除環(huán)境影響對測量結(jié)果干擾场钉，確保數(shù)據(jù)可靠性蚊俺。

1.2 Phasics超表面測量光路搭建

在下圖1這個例子中，超表面的簡單相位偏移得到了測量逛万。Phasics的高精度波前傳感器泳猬，能夠檢測到因生產(chǎn)誤差所引起的局部相位缺陷，從而可以幫助制造工藝的評估和調(diào)整得封，保證超表面的生產(chǎn)質(zhì)量。

圖1:  基于四波橫向剪切干涉法的超表面光學(xué)表征

法國CNRS CRHEA 實驗室, S. Khadir - arXiv:2008.11369v1

下圖2描述了對一個Pancharatnam-Berry (PB) 超透鏡使用了兩種不同的圓偏振態(tài)進行測量：右旋和左旋指郁。根據(jù)設(shè)計忙上，當(dāng)改變偏振狀態(tài)時，該超透鏡會生該超透鏡會生成正透鏡或負透鏡闲坎。

圖2: 左側(cè)顯示波前曲率的相位圖疫粥，右側(cè)是其相應(yīng)的曲線輪廓。中間相位圖譜展示在濾掉波前曲率后殘余的波前誤差腰懂。

Phasics的QWLSI技術(shù)不會受到偏振的影響梗逮，因此在從右旋圓偏振切換到左旋圓偏振時，我們的設(shè)備仍然可以對波前進行詳細表征绣溜。圖2展示了波前曲率的變化慷彤。此外，可以通過濾掉主要的波前曲率來揭示殘余波前誤差怖喻，這些誤差反映了更高空間頻率的缺陷（見圖2中間的左側(cè)相位圖）底哗。

圖3：左側(cè)為在設(shè)計波長544nm下測量的PB超透鏡，右側(cè)為在633nm下測量的相同超透鏡锚沸。在減去波前曲率后，顯示出在設(shè)計波長下測量的殘余誤差較低咒吐。

在圖3中，我們對同一個PB超透鏡在兩種不同的波長下進行了測量：544nm（其設(shè)計波長）和633nm。Phasics技術(shù)具有自消色差的特性恬叹，可以在傳感器模型的靈敏度范圍內(nèi)對任意波長進行測量候生。

測量結(jié)果顯示，當(dāng)超透鏡在其設(shè)計的波長下使用時绽昼，產(chǎn)生的高空間頻率波前誤差較少唯鸭。

圖4：PB金屬透鏡的測量。左側(cè)為強度圖像和總波前圖硅确，右側(cè)通過濾波波前曲率（或澤尼克離焦項）揭示了其他光學(xué)像差目溉。底部的柱狀圖顯示了主要的低階澤尼克像差。根據(jù)強度圖和波前圖生成了超透鏡的點擴散函數(shù)（PSF）菱农，并計算了調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）（右下角的圖像和圖表）

在圖4中缭付，我們對一個PB金屬透鏡進行了測量。Phasics的SID4-HR波前傳感器的高動態(tài)范圍能夠同時捕捉主要波前曲率循未，并通過像差過濾顯示所需要的光學(xué)像差陷猫。

該樣品表現(xiàn)出45度的散光作為主要的澤尼克光學(xué)像差的妖。通過使用強度圖和波前圖绣檬，Phasics技術(shù)能夠?qū)崟r計算超透鏡的點擴散函數(shù)（PSF）、二維光學(xué)傳遞函數(shù)（OTF）以及調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）嫂粟。

通過精確測量波前并將其與制造樣品的設(shè)計理論進行比較娇未，Phasics能夠幫助表征制造過程，確保實現(xiàn)預(yù)期的光學(xué)功能星虹。此外零抬，Phasics的計量解決方案能夠通過經(jīng)典的光學(xué)像差（如澤尼克系數(shù)）、調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）媚值、點擴散函數(shù)（PSF）以及總波前誤差圖提供對超透鏡的全面光學(xué)性能表征。重要的是护糖，這些測量均能實時進行褥芒，且僅需單次測量即可完成。

二嫡良、Phasics助力自動駕駛車載鏡頭光學(xué)性能優(yōu)化-Kaleo MTF測量儀/傳函儀解決方案

2.1 車載光學(xué)超寬視場與高性能需求

基于視覺成像方向的自動駕駛領(lǐng)域锰扶，從倒車輔助到全自動駕駛，鏡頭不僅需要滿足超寬視場（超過180°寝受，如超廣角鏡頭坷牛，魚眼鏡頭等）和高數(shù)值孔徑（F/2）的需求，還需在400-1100 nm光譜范圍內(nèi)實現(xiàn)高質(zhì)量成像很澄，以適應(yīng)更小的傳感器像素和復(fù)雜的圖像處理鏈京闰。

傳統(tǒng)的光學(xué)測試方法面臨諸多挑戰(zhàn)：

- 低效的 MTF 傳函儀：效率低下颜及，更換視場位置要進行復(fù)雜且耗時的重新對準(zhǔn)。并且普通傳函儀不能提供MTF以外的光學(xué)缺陷信息蹂楣，例如離焦俏站、失準(zhǔn)或非球面加工誤差等，并將缺陷類型與MTF結(jié)果關(guān)聯(lián)掛鉤痊土。

- 繁瑣的傳統(tǒng)干涉法：需要雙程測量，并在切換視場位置時重新校準(zhǔn)參考球體赁酝，無法實現(xiàn)測量自動化犯祠。

這些限制使得傳統(tǒng)方法難以滿足高效生產(chǎn)對精密測量的需求。

針對這一挑戰(zhàn)酌呆，Phasics為雷諾（Renault）研發(fā)了一種專為車載鏡頭提供自動化且高精度的質(zhì)量檢測計量平臺衡载。該平臺能夠測量調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）、光學(xué)像差系數(shù)以及光輻射數(shù)據(jù)肪笋，并涵蓋多個波長和視場點的測試月劈。該算法還能夠推導(dǎo)出光闌透過率，以精確考慮視場邊緣出現(xiàn)的漸暈效應(yīng)（vignetting effects）藤乙。整個平臺實現(xiàn)了完全自動化猜揪，能夠自動生成大量數(shù)據(jù)集，全面而詳盡地描述鏡頭的光學(xué)性能坛梁。這些數(shù)據(jù)集隨后通過仿真工具進一步處理而姐，從場景到顯示圖像，成功幫助雷諾評估車載攝像頭的性能划咐。

Kaleo MTF 全自動測試工作站

2.2 Kaleo MTF測量儀/傳函儀解決方案核心優(yōu)勢-雷諾汽車（Renault）

Phasics為雷諾提供的基于Kaleo MTF技術(shù)的解決方案通過四波橫向剪切干涉儀（QWLSI）技術(shù)拴念，徹底革新傳統(tǒng)測量方式褐缠。通過單程光路配置即可實現(xiàn)鏡頭的快速實時表征政鼠。該平臺的測量方式非常簡單并且滿足:

高效測量：無需在不同視場點之間進行多次對準(zhǔn)或復(fù)雜配置，快速完成光程差（OPD）和調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）的全視場測量队魏。

精準(zhǔn)校正：借助光線追蹤算法公般，回溯波前至出瞳面，精準(zhǔn)計算漸暈效應(yīng)和孔徑傳輸胡桨。

廣譜兼容：適用于多波長環(huán)境官帘，自動切換波長且無需額外校準(zhǔn)，覆蓋從可見光到近紅外的應(yīng)用需求昧谊。

通過Kaleo MTF的自動化操作，平臺在2.5秒內(nèi)即可完成一個視場點的數(shù)據(jù)采集呢诬，大幅提升產(chǎn)線檢測的效率和一致性涌哲。同時胖缤，系統(tǒng)的測量誤差在整個視場內(nèi)保持在1%以下，為汽車鏡頭性能評價提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐阀圾。

我們利用該計量平臺對兩款來自不同廠商的汽車魚眼鏡頭進行了測試草姻，測試結(jié)果如下圖。

鏡頭#1 的 MTF 和低階像差性能表現(xiàn)

鏡頭#2的 MTF 和低階像差性能表現(xiàn)

分析顯示稍刀，盡管兩款鏡頭在整體光學(xué)質(zhì)量上表現(xiàn)相近，但在無漸暈視場范圍方面存在顯著差異敞曹，該測試為鏡頭性能優(yōu)化提供了可靠的依據(jù)账月。且該測試平臺具有極高的效率，每個視場點的測量時間僅為2.5秒澳迫，同時在自動化數(shù)據(jù)采集流程的支持下局齿，具備優(yōu)異的重復(fù)性和可靠性。

2.3 Kaleo MTF-技術(shù)優(yōu)勢

Kaleo MTF可測試光譜范圍覆蓋紫外,可見光,近紅外以及短波紅外橄登，且支持:

- 超寬視場（可達 ±90°）和高主光線角（CRA 高達 50°）的鏡頭測試(超廣角鏡頭抓歼，魚眼鏡頭等)

- 單次拍攝即可實現(xiàn)高精度MTF 和波前誤差（TWE）的同步測量

- 滿足在軸/離軸情況下有限/無限共軛光學(xué)配置

- 該系統(tǒng)完全自動化，可快速完成大批量鏡頭的完整視場測量谣妻，測量精度符合ISO 5725標(biāo)準(zhǔn)。

Kaleo MTF平臺的設(shè)計具有高度的適應(yīng)性卒稳，可進一步擴展以滿足更大口徑鏡頭的完整MTF表征需求蹋半，從而實現(xiàn)快速、高精度的測量充坑。通過引入適用于紫外（UV）及紅外（SWIR减江、MWIR、LWIR）波段的波前傳感器捻爷，該平臺可滿足多光譜范圍的光學(xué)系統(tǒng)測試需求辈灼，為更復(fù)雜的光學(xué)應(yīng)用場景提供靈活且可靠的解決方案。

三也榄、Phasics變焦電影鏡頭/手機鏡頭的精準(zhǔn)波前測量

3.1 Phasics變焦電影鏡頭/手機鏡頭的精準(zhǔn)波前測量-Angénieux(安琴)

在電影行業(yè)巡莹，鏡頭制造商如Angénieux（安琴）、Arri（阿萊）手蝎、Cooke（庫克）和Zeiss（蔡司）為許多經(jīng)典電影作品得以呈現(xiàn)卓越的視覺效果榕莺。

在電影和手機鏡頭的生產(chǎn)過程中，光學(xué)子組件（即鏡群組）的測量和校準(zhǔn)是確保成像質(zhì)量的關(guān)鍵步驟之一棵介。鏡頭通常由可移動的光學(xué)子組件組成钉鸯，需對這些組件進行微米級的精確控制，以檢測對準(zhǔn)偏差唠雕、拋光誤差或材料中微小的折射率不均勻性贸营。此外，由于鏡群組在未完全裝配時無法實現(xiàn)成像效果岩睁，其成像質(zhì)量難以直接測量钞脂，且鏡群組普遍具有高球差，這給測量帶來了很大的難度捕儒。

傳統(tǒng)的MTF傳函儀無法對未成像狀態(tài)的鏡群組進行有效檢測冰啃；同時，鏡群組的品控過程中需要高動態(tài)范圍的測量能力刘莹，而非準(zhǔn)直光束的檢測也超出了普通Shack-Hartmann波前傳感器的能力阎毅。因此，迫切需要一種合適的波前測量技術(shù)点弯，以實現(xiàn)鏡群組的精確品控并滿足:

- 確保鏡群組符合設(shè)計規(guī)范：在zui終組裝前能夠驗證各個子組件是否符合光學(xué)設(shè)計扇调，并支持與Zemax的模擬設(shè)計進行對比。

- 適用于高數(shù)值孔徑系統(tǒng)（F值低于F/2）且具有高球差（>45 μm PV）：快速成像系統(tǒng)中的鏡頭設(shè)計通常伴隨較大的球差抢肛，需要特殊的檢測手段來保證性能狼钮。

- 提高生產(chǎn)率：在組裝變焦鏡頭之前識別出有缺陷的組件，確保不合格組件不進入下一步流程捡絮，從而優(yōu)化生產(chǎn)效率熬芜。

3.2 Phasics針對安琴的解決方案

在光學(xué)檢測的高標(biāo)準(zhǔn)需求下福稳，Phasics與安琴展開了深入合作猛蔽，匯集雙方的專業(yè)技術(shù)，成功開發(fā)出一款獨特的工業(yè)檢測平臺灵寺，能夠高精度測量光學(xué)鏡群組曼库。這一光學(xué)平臺搭載了基于四波橫向剪切技術(shù)的SID4-HR波前傳感器以及準(zhǔn)直光源，具備超高動態(tài)范圍測量能力略板。

Phasics測量平臺

3.3 Phasics檢測平臺的主要特點

- 支持與Zemax設(shè)計的比較：可以與光學(xué)設(shè)計軟件Zemax的模擬結(jié)果進行比較分析毁枯，以確保實際組件符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

- 逆?zhèn)鞑ニ惴ǎ和ㄟ^逆?zhèn)鞑ニ惴z測和校正光學(xué)誤差种玛，有效提高鏡群組的成像質(zhì)量。

- 高質(zhì)量的100 毫米口徑準(zhǔn)直光源：配備100毫米口徑的高質(zhì)量準(zhǔn)直光源瓤檐，確保整個平臺的絕對精度優(yōu)于100nmPV赂韵。

- 高動態(tài)范圍下的高球差處理能力：可處理球差高達45 μm PV的情況，并具備在此高動態(tài)范圍下的50 nm PV的球差測量精度挠蛉，滿足大球差鏡群組的檢測要求祭示。

- 用戶友好的操作界面：操作過程簡單便捷，用戶友好谴古，含計算機輔助檢測步驟质涛，數(shù)據(jù)庫記錄檢測結(jié)果稠歉，對準(zhǔn)輔助工具，合格/不合格判定標(biāo)準(zhǔn)等汇陆。

Phasics的測量平臺

Phasics的測量平臺

四怒炸、Phasics助力多波長激光干涉儀解決方案-哈爾濱某大學(xué)

2019年7月17-19號，上海昊量光電在哈爾濱某大學(xué)成功安裝了一套法國Phasics公司多波長激光干涉儀系統(tǒng)毡代，并經(jīng)過專家組驗收通過阅羹。多波長激光干涉儀在驗收過程中通過了各項指標(biāo)要求檢測，獲得了客戶團隊的高度評價以及肯定教寂。多波長激光干涉儀的品質(zhì)以及昊量光電優(yōu)質(zhì)的技術(shù)服務(wù)獲得了哈爾濱某大學(xué)驗收團隊的一致認(rèn)可灯蝴。

五孝宗、波前傳感器系列介紹

5.1 Kaleo MTF 測量儀/傳函儀

5.2 多波長激光干涉儀

5.3 190-400nm紫外波前傳感器

5.4 400-1100nm可見光-近紅外波前傳感器

5.5 900-1700nm短波紅外波前傳感器

5.6  3-5μm＆8-14μm中紅外波前傳感器

關(guān)于生產(chǎn)商：

PHASICS成立于2003年，提供光學(xué)計量和成像解決方案耕肩，從獨立的SID4波前傳感器到全自動測試臺因妇、Kaleo MTF、MultiWAVE猿诸，以及全模塊化計量解決方案Kaleo Kit婚被。這一系列波前測量系統(tǒng)和定量相位成像解決方案基于創(chuàng)新的高分辨率波前傳感技術(shù)。PHASICS獨特的梳虽、波前傳感技術(shù)被稱為四波橫向剪切干涉術(shù)（QWLSI）。

上海昊量光電作為PHASICS在中國大陸地區(qū)的代理商窜觉，為您提供專業(yè)的選型以及技術(shù)服務(wù)谷炸。對于PHASICS有興趣或者任何問題，都歡迎通過電話禀挫、電子郵件或者微信與我們聯(lián)系旬陡。

如果您對波前傳感器有興趣，請訪問上海昊量光電的官方網(wǎng)頁：

http://www.wjjzl.com/details-1631.html

歡迎繼續(xù)關(guān)注上海昊量光電的各大媒體平臺语婴，我們將不定期推出各種產(chǎn)品介紹與技術(shù)新聞描孟。

更多詳情請聯(lián)系昊量光電/歡迎直接聯(lián)系昊量光電

關(guān)于昊量光電：

上海昊量光電設(shè)備有限公司是光電產(chǎn)品專業(yè)代理商，產(chǎn)品包括各類激光器砰左、光電調(diào)制器匿醒、光學(xué)測量設(shè)備、光學(xué)元件等缠导，涉及應(yīng)用涵蓋了材料加工廉羔、光通訊、生物醫(yī)療僻造、科學(xué)研究蜜另、國防适室、量子光學(xué)、生物顯微举瑰、物聯(lián)傳感捣辆、激光制造等；可為客戶提供完整的設(shè)備安裝汽畴，培訓(xùn)，硬件開發(fā)耸序，軟件開發(fā)忍些，系統(tǒng)集成等服務(wù)。

您可以通過我們昊量光電的官方網(wǎng)站www.wjjzl.com了解更多的產(chǎn)品信息坎怪，或直接來電咨詢4006-888-532罢坝。