【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微纳集成光学，具体为一种多组阵列均匀点阵微透镜阵列系统及均匀点成像方法。
技术介绍
1、近年来，由于微纳集成光学的发展，超分辨，结构光，转盘共聚焦，阵列探测器，阵列光纤耦合等领域因点阵光源的诸多优势,使其需求程递增趋势。例如，共聚焦显微成像技术是一种利用针孔空间滤波进行逐点照明和扫描的光学成像技术。传统的激光扫描共聚焦显微镜采用逐点扫描的成像方式，测量效率低，光能利用率不高，而转盘共聚焦显微镜采用多点式的转盘，实现多点并行扫描，大大提高了扫描速率，多点扫描所使用的点阵光斑要求光斑一致性好的，较少的杂光串扰，光线利用率高。
2、目前，用于生成点阵光斑的方法主要有diffuser，光栅分光，自由曲面透镜，微透镜阵列等。diffuser是通过将输出阵列光斑的光场作为已知条件，通过物理光学软件映射出产品的面型，这种方法生成的点阵光斑有杂光且没有办法消除，光斑的一致性差。光栅分束的原理是将照射到二维光栅的光束衍射为不同方向传播的光束矩阵，该方法适用于输出光斑为规则阵列排布方式，存在光能利用率低和加工制作难度高的问题。自由曲面透镜可以作为分束器生成任意能量比的离散光斑阵列，该方法包括三个步骤，对离散光斑阵列对应的入射光束子区域划分、入射光束子区域到对应光斑的光线映射计算和自由曲面分块儿的构建，设计方法复杂，加工制作难度高。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种多组阵列均匀点阵微透镜阵列系统及均匀点成像方法，以解决现有技术中微透
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种多组阵列均匀点阵微透镜阵列系统，包括第一压印透镜、基底玻璃、第二压印透镜、石英基底、第一光阑和第二光阑；所述基底玻璃靠近光源侧面设置第一压印透镜，基底玻璃靠近像侧面设置第二压印透镜；所述第一光阑设置在第一压印透镜和基底玻璃之间，所述第二光阑设置在第二压印透镜和基底玻璃之间；所述石英基底位于第二压印透镜的像侧面方向放置，所述第一压印透镜、第二压印透镜、第一光阑和第二光阑上均设有阵列光源孔，第一压印透镜、第二压印透镜、第一光阑和第二光阑的整列光源孔一一对应形成阵列光源子通道。
4、优选的，第一压印透镜和第二压印透镜的阵列光源孔的直径范围为0.135～0.145mm，厚度的直径范围为0.030～0.1mm。
5、优选的，第一光阑和第二光阑的阵列光源孔的直径范围为0.110～0.120mm，厚度范围为1～2μm，第一光阑和第二光阑的中心间距0.13mm～0.16mm。
6、优选的，第一压印透镜的光源侧面的面型为平凹球面，第二压印透镜的像侧面的面型为平凸非球面。
7、优选的，第一压印透镜和第二压印透镜均通过uv胶水分别设置在基底玻璃两侧，其中折射率为1.51，其中基底玻璃折射率与uv胶折射率差小于0.01。
8、一种多组阵列均匀点阵微透镜阵列系统的均匀点成像方法，基于上述所述的一种多组阵列均匀点阵微透镜阵列系统，包括如下过程：
9、高斯准直面光源垂直于微透镜阵列入射，经过第一压印透镜后发散，第一光阑滤除掉大角度的串扰光线，未滤除掉的有效光线经过基底玻璃后再经过第二光阑，进一步滤除掉第二压印透镜的串扰光束，经过第二压印透镜进行聚焦，聚焦光线再通过石英基底形成均匀点成像。
10、优选的，第一压印透镜和第二压印透镜的阵列光源子通道的对位精度小于5μm。
11、优选的，第一压印透镜和第二压印透镜采用纳米压印技术或纳米压印叠加干法刻蚀技术，环境温度范围为20℃～120℃。
12、优选的，第一压印透镜和第二压印透镜的矢高/口径小于3。
13、优选的，第一光阑和第二光阑均采用纳米光刻技术，第一光阑和第二光阑的阵列光源子通道的位置精度小于0.7μm，对位精度小于1μm。
14、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
15、本专利技术提供了一种多组阵列均匀点阵微透镜阵列系统，以玻璃为基底，基底玻璃靠近光源侧面设置有面型为平凹球面的第一压印透镜，靠近像侧面设置有面型为平凸非球面的第二压印透镜，第一压印透镜及第二压印透镜排布方式为多阵列结构，第一压印透镜与基底玻璃之间设置有第一光阑，第二压印透镜与基底玻璃之间设置有第二光阑，第一光阑与第二光阑排布方式也为多阵列结构。此外，该微透镜阵列在设计阶段采用先优化单通道，再排布成阵列模式的方法，输出光斑的一致性好，均匀性高，还可以通过增加光阑的方式消除杂光，避免了传统设计方案杂光现象严重，光斑一致性差的缺点。
16、进一步的，基底玻璃两侧的第一压印透镜和第二压印透镜，能够使用wlo工艺制作，成本低廉，对位精度高，一片晶圆上可以一次性压印制作上百颗光学组合透镜，为批量生产奠定了基础。
17、进一步的，微透镜阵列由单个透镜组合而成，光线经过微透镜阵列后，会被单个透镜分束，再结合纳米光刻光阑，可有效滤除掉串扰信号.根据环境温度可以采用不同的加工工艺，环境温度为常温可以采用纳米压印，环境温度达到200℃可以采用纳米压印结合干法刻蚀工艺，微透镜阵列具有成本低，尺寸小，可消除杂光、一致性好和均匀性高的优点。
18、本专利技术提供了一种多组阵列均匀点阵微透镜阵列系统的均匀点成像方法，一束具有高斯特性的准直光束垂直于微透镜阵列入射，经过第一压印透镜之后，光线发散，出射光束看上去是从面积较小的光源发出的，第一压印透镜需要严格控制球差，球差越小，虚拟光源直径越小，经过第二压印透镜的再次聚焦，通过石英基底实现输出光斑直径＜10μm目标。
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1.一种多组阵列均匀点阵微透镜阵列系统，其特征在于，包括第一压印透镜(1)、基底玻璃(2)、第二压印透镜(3)、石英基底(4)、第一光阑(5)和第二光阑(6)；所述基底玻璃(2)靠近光源侧面设置第一压印透镜(1)，基底玻璃(2)靠近像侧面设置第二压印透镜(3)；所述第一光阑(5)设置在第一压印透镜(1)和基底玻璃(2)之间，所述第二光阑(6)设置在第二压印透镜(3)和基底玻璃(2)之间；所述石英基底(4)位于第二压印透镜(3)的像侧面方向放置，所述第一压印透镜(1)、第二压印透镜(3)、第一光阑(5)和第二光阑(6)上均设有阵列光源孔，第一压印透镜(1)、第二压印透镜(3)、第一光阑(5)和第二光阑(6)的整列光源孔一一对应形成阵列光源子通道。
2.根据权利要求1所述的一种多组阵列均匀点阵微透镜阵列系统，其特征在于，所述第一压印透镜(1)和第二压印透镜(3)的阵列光源孔的直径范围为0.135～0.145mm，厚度的直径范围为0.030～0.1mm。
3.根据权利要求1所述的一种多组阵列均匀点阵微透镜阵列系统，其特征在于，所述第一光阑(5)和第二光阑(6)的
4.根据权利要求1所述的一种多组阵列均匀点阵微透镜阵列系统，其特征在于，所述第一压印透镜(1)的光源侧面的面型为平凹球面，第二压印透镜(3)的像侧面的面型为平凸非球面。
5.根据权利要求1所述的一种多组阵列均匀点阵微透镜阵列系统，其特征在于，所述第一压印透镜(1)和第二压印透镜(3)均通过UV胶水分别设置在基底玻璃(2)两侧，其中折射率为1.51，其中基底玻璃折射率与UV胶折射率差小于0.01。
6.一种多组阵列均匀点阵微透镜阵列系统的均匀点成像方法，基于权利要求1-5任一项所述的一种多组阵列均匀点阵微透镜阵列系统，其特征在于，包括如下过程：
7.根据权利要求6所述的一种多组阵列均匀点阵微透镜阵列系统的均匀点成像方法，其特征在于，所述第一压印透镜(1)和第二压印透镜(3)的阵列光源子通道的对位精度小于5μm。
8.根据权利要求6所述的一种多组阵列均匀点阵微透镜阵列系统的均匀点成像方法，其特征在于，所述第一压印透镜(1)和第二压印透镜(3)采用纳米压印技术或纳米压印叠加干法刻蚀技术，环境温度范围为20℃～120℃。
9.根据权利要求6所述的一种多组阵列均匀点阵微透镜阵列系统的均匀点成像方法，其特征在于，所述第一压印透镜(1)和第二压印透镜(3)的矢高/口径小于3。
10.根据权利要求6所述的一种多组阵列均匀点阵微透镜阵列系统的均匀点成像方法，其特征在于，所述第一光阑(5)和第二光阑(6)均采用纳米光刻技术，第一光阑(5)和第二光阑(6)的阵列光源子通道的位置精度小于0.7μm，对位精度小于1μm。
...【技术特征摘要】
1.一种多组阵列均匀点阵微透镜阵列系统，其特征在于，包括第一压印透镜(1)、基底玻璃(2)、第二压印透镜(3)、石英基底(4)、第一光阑(5)和第二光阑(6)；所述基底玻璃(2)靠近光源侧面设置第一压印透镜(1)，基底玻璃(2)靠近像侧面设置第二压印透镜(3)；所述第一光阑(5)设置在第一压印透镜(1)和基底玻璃(2)之间，所述第二光阑(6)设置在第二压印透镜(3)和基底玻璃(2)之间；所述石英基底(4)位于第二压印透镜(3)的像侧面方向放置，所述第一压印透镜(1)、第二压印透镜(3)、第一光阑(5)和第二光阑(6)上均设有阵列光源孔，第一压印透镜(1)、第二压印透镜(3)、第一光阑(5)和第二光阑(6)的整列光源孔一一对应形成阵列光源子通道。
2.根据权利要求1所述的一种多组阵列均匀点阵微透镜阵列系统，其特征在于，所述第一压印透镜(1)和第二压印透镜(3)的阵列光源孔的直径范围为0.135～0.145mm，厚度的直径范围为0.030～0.1mm。
3.根据权利要求1所述的一种多组阵列均匀点阵微透镜阵列系统，其特征在于，所述第一光阑(5)和第二光阑(6)的阵列光源孔的直径范围为0.110～0.120mm，厚度范围为1～2μm，第一光阑(5)和第二光阑(6)的中心间距0.13mm～0.16mm。
4.根据权利要求1所述的一种多组阵列均匀点阵微透镜阵列系统，其特征在于，所述第一压印透镜(1)的光源侧面的面型为平凹球面...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗妮，白越越，吴丹尼，
申请(专利权)人：华天慧创科技西安有限公司，
类型：发明
国别省市：
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