[发明专利]一种测量微透镜阵列焦距的方法

权利要求书

1.一种测量微透镜阵列焦距的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将检测光源、准直扩束模块、微透镜阵列和光电探测器依次同光轴设置；

S2：沿光轴方向移动光电探测器，采集光束经过微透镜阵列后不同传播距离下对应的多幅光斑阵列图像，提取得到若干个子光斑图像；

S3：计算给定阈值与能量比例系数下各子光斑的等效面积；

S4：计算不同光斑阵列图像中，各子光斑图像对应的质心偏移，对光电探测器沿轴向的相对位移量进行修正；

S5：对光束经过微透镜的光场传输进行建模，得到仿真光斑图像；

S6：采用梯度类迭代优化算法，求解获得各微透镜的焦距。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测光源为宽带检测光源时，在检测光源与准直扩束模块之间嵌入滤光片。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微透镜阵列的焦距短，导致安装光电探测器的空间受限时，在微透镜阵列与光电探测器之间嵌入4f光学系统。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，光电探测器与微透镜阵列或微透镜阵列共轭像面之间的轴向距离记为Z_i，光斑阵列图像记为{I_i，i＝1，2，......，N}，将采集到的光斑阵列图像，根据光电探测器所处位置与微透镜阵列焦面的前后关系进行分组，分别为且P+Q＝N，其中，f_mla表示微透镜阵列的焦距，分别表示欠焦、过焦位置采集的光斑阵列图像，将光斑阵列图像划分成若干个子区域，且每个子区域内仅包含与微透镜阵列中某一微透镜对应的传输光斑，即可得到若干子光斑图像。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述光电探测器沿轴向的相对位移分别为其中，

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，子光斑图像记为其中，m表示对应微透镜的序号，(x，y)表示对应子光斑图像内的像素坐标，子光斑图像的质心为(x₀，y₀)，则：

其中，σ表示图像阈值；

将二维矩阵按照光强值大小排序，展开成一维矢量，即：其中，T为对应的像素总数目，max[]表示取极大值函数，min[]表示取极小值函数；

令

其中，1UT，r表示能量比例系数，且其取值为0.6～0.95，则对于给定的图像阈值σ与能量比例系数r条件下，子光斑的等效面积为S＝U。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中，多幅子光斑图像的质心记为其中，j＝1，2，......，P；k＝1，2，......，Q；对分别采用最小二乘法进行线性拟合，得到：

光电探测器沿轴向的运动方向与微透镜对应主光线的夹角为β，则：

其中，arctan()表示反正切函数，对光电探测器沿轴向的相对位移进行修正，则：其中，表示光电探测器沿轴向相对位移量的修正值，j＝1，2，......，P，k＝1，2，......，Q。