應用于哈特曼傳感器的球面微透鏡陣列

      哈特曼波前傳感器主要由微透鏡陣列和高速CCD構成，波前經(jīng)過微透鏡陣列聚焦到CCD焦面上，經(jīng)過質(zhì)心計算及波前重構算法可以得到探測波面。

入射波前到達微透鏡陣列后進行光線分束，在微透鏡焦平面上形成光斑陣列，若入射波面含有波前畸變，則焦面CCD上得到的光斑將偏離理想位置，形成不規(guī)則的光斑陣列，這些散亂光斑與理想位置的偏離量包含了波面的畸變信息，通過計算這些散亂光斑的質(zhì)心位置偏離理想位置的大小并運用波前重構算法可將入射波前重構出來。

海納光學專業(yè)生產(chǎn)高質(zhì)量球面型塑料微透鏡陣列，可以應用于CCD成像，其主要是用于哈特曼波前傳感器。哈特曼波前傳感器的基本思想是把一個待測區(qū)域內(nèi)完整波前劃分為很多小區(qū)域疊加的形式，通過使用密布的微透鏡陣列對波前來實現(xiàn)劃分，入射波前經(jīng)過微透鏡陣列后在微透鏡陣列的焦平面上匯聚于一系列焦點上，位于焦平面上的CCD能夠捕獲光波前通過每一個微透鏡后匯聚點所在的位置，畸變的波前經(jīng)過微透鏡陣列后，其匯聚點相對于理想平面波垂直入射微透鏡陣列所形成的匯聚點（微透鏡的焦點）之間會產(chǎn)生一個偏移量。通過計算每個光波匯聚點的質(zhì)心相對于微透鏡焦點在焦平面上的偏移量，可以計算各子波面的平均法線斜率。

四邊形微透鏡陣列和六邊形微透鏡陣列：

塑料折射型微透鏡陣列的基本參數(shù)：

-焦距一致性：±10%

-子單元小尺寸0.01mm，大尺寸2mm

-大加工尺寸150 x 150mm

-微透鏡間隙：<0.3μm，可以做到0.1μm

-耐溫性：塑料基底80℃至100℃，石英貼膜塑料基底200℃

-矢高：400μm

-表面粗糙度：10nm，可以做到1nm

-基底厚度：塑料基底0.5至1mm，石英貼膜塑料基底1.5至2mm

-填充因子：≥98%

-排列方式：四邊形，六邊形，隨機排列

-基底材料：PET或UV固化膠，可以在UV固化膠底部添加石英貼膜

-微透鏡材料：PET或UV固化膠

塑料折射型微透鏡陣列的特點：

-工作波段寬，從紫外波段到近紅外波段

-雜散光小

-集成度高

-單元尺寸小

-傳輸損耗小

-質(zhì)量輕

-可加工成正透鏡和負透鏡

海納光學同時提供塑料型衍射微透鏡陣列，微透鏡陣列中每一個微透鏡子單元使用的是菲涅耳透鏡，菲涅耳透鏡的原理是基于菲涅耳波帶片的近場衍射。將菲涅耳波帶片中的環(huán)帶制作成相應的位相結構來實現(xiàn)光束的聚焦，具有很高的衍射效率。

衍射微透鏡與傳統(tǒng)的折射透鏡一樣, 也有聚光和成像的作用, 由于它體積小、質(zhì)量輕、集成度高、易于復制而被廣泛地應用于紅外光電探測器、圖像識別和處理、光通訊、激光醫(yī)學及空間光學等許多領域。

通過注塑成型技術實現(xiàn)高精度的塑料衍射微透鏡陣列，在光學傳感，紅外探測等方面有廣泛應用。塑料型衍射微透鏡陣列聚焦性好，*光斑直徑小，可以有效減少光斑間的串擾。光斑串擾：微透鏡的焦斑能量主要集中在*光斑范圍內(nèi)，當*光斑直徑小于微透鏡列陣周期時，光斑之間可看作無串擾。隨著*光斑的增大，光斑斑之間將明顯交疊，即發(fā)生串擾現(xiàn)象，這將導致光斑與周圍環(huán)境對比度降低，甚至導致光斑不能分辨。

由于連續(xù)面型衍射微透鏡難以加工，人們常用多臺階結構來近似連續(xù)面型結構，當環(huán)帶數(shù)較大時，越靠近微透鏡邊緣處臺階寬度越小，達到微米甚至納米量級，產(chǎn)生亞波長結構，此時，作為分析手段的標準衍射理論的假設和近似不再成立，需要采用嚴格的矢量衍射分析方法。

衍射微透鏡對于紅外成像光學系統(tǒng)具有特別適用性，因為紅外光的長波長，相應衍射結構小特征尺寸比可見光系統(tǒng)要大，加工相對容易，對表面粗糙度要求更低。衍射微透鏡的缺點是其非連續(xù)表面輪廓所引起的雜散光較多，降低了能量利用效率。

塑料型衍射微透鏡陣列的特點：

-聚焦性好，光斑小

-衍射效率高

-厚度小

-重量輕

-容易復制

-雜散光多

-能量利用效率低

塑料折射型和衍射型微透鏡陣列的應用：

-激光聚焦

-光束整形

-波前較正

-照明光源

-光學數(shù)據(jù)處理

海納光學專業(yè)生產(chǎn)隨機微透鏡陣列，隨機微透鏡陣列的微透鏡子單元幾何中心偏離光軸隨機分布，呈現(xiàn)非周期狀態(tài)，即幾何中心相對于光軸存在不同的中心離軸量，該離軸量在一定取值范圍內(nèi)隨機產(chǎn)生，達到一個非周期的目的。隨機微透鏡陣列的邊界和空間分布任意，且每個微透鏡的曲率半徑，圓錐常數(shù)，和非球面系數(shù)均為變量，這些變量是數(shù)學上表示垂直剖面的所有垂直函數(shù)，符合允許范圍內(nèi)呈現(xiàn)一定值概率的概率分布函數(shù)。

隨機微透鏡陣列的特點：

-空間分布隨機

-曲率半徑為變量

-邊界任意

隨機微透鏡陣列的應用：

-光束勻化

-抑制散斑

-TOF鏡頭

隨機微透鏡陣列應用于光束勻化：

隨機微透鏡陣列：

隨機微透鏡陣列可以應用于TOF（Time of Flight,飛行時間）技術中，TOF是一種深度信息測量方案，主要由紅外光投射器和接收模組構成。投射器向外投射紅外光，紅外光遇到被測物體后反射，并被接收模組接收，通過記錄紅外光從發(fā)射到被接收的時間，計算出被照物體深度信息，并完成3D建模。TOF已經(jīng)被廣泛應用在測繪、物流、無人駕駛等多個工業(yè)領域，方案成熟。其中TOF鏡頭所使用的光學透鏡為隨機微透鏡陣列，用于匯聚反射光線，在光學傳感器上成像。

柱面微透鏡陣列由小柱面鏡沿一維方向排列組成。它在將入射光擴展為線性的同時，也使光源能量沿擴展方向均勻化。主要應用于光學檢測和激光加工中。

柱面微透鏡陣列：

柱面微透鏡陣列的基本參數(shù)：

-基底材料：PET或UV固化膠，可以在UV固化膠底部添加石英貼膜

-微透鏡材料：PET或UV固化膠

-波長范圍：紫外到近紅外光

-排列方式：一維排列

-透鏡間距：10μm~1000μm

-間距誤差：0.2μm

-填充因子：≥98%

柱面微透鏡陣列的應用：

-勻化和擴展各種光源

-產(chǎn)生非高斯型線性模式用于焊、鉆或激光燒蝕應用

-快速軸平行光