WaveSensor & WaveMaster®
Shack-Hartmann波前传感器
为了保证生产后复杂光学设计的实施,必须使用合格的测量技术。波前测量特别适合于这一目的,因为它在空间分辨率的基础上确定图像质量,即所有场角和整个样本孔径。与传统的MTF测试相比,这不仅会导致基于点的质量测量,而且还会在整个孔径上连续对齐。
产品概述
这些传感器实时分析整个光学排列或单个表面,提供波前(PV, RMS)、泽尼克系数、点扩散函数(PSF)、调制传递函数(MTF)、斯特拉比、曲率半径和非球面系数的确定。因此,它们不仅可以得出关于质量控制的结论,而且还可以得出关于生产过程的结论。
WaveSensor代表了TRIOPTICS公司对球形、非球面、自由形状和平面单透镜和透镜系统的波前测量和分析的基础。它包括一个沙克-哈特曼传感器,既可以单独使用,也可以集成在完整的测量系统中。
由于其简单的操作和灵活性,波主测量系统®紧凑系列和WaveMaster®Plan具有多个自由度,优化用于单片镜片的研发和随机样本质量检测。对表面和/或整个光学组件进行分析。
用波浪大师®PRO 2, TRIOPTICS提供了一个用于生产的优化测量系统,并提供批量测量。对于仅仅轴上波前测量是不够的,因为没有考虑到高场角,WaveMaster®field和WaveMaster®UST提供解决方案。
WaveMaster®PRO 2 / PRO 2晶圆/
PRO 2计划
透镜、晶圆系列测试
WaveMaster®PRO 2用于镜头组件和光晶片的系列测试
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全自动测量高样品量(晶片或负载托盘)
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每个镜头的测量时间小于3秒,测量步骤提供了高的样品吞吐量
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高可重复性
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用户定义的通过/失败标准,用于面向应用的质量控制,与设计数据或主样本进行比较
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通过输出每个镜头的测量数据,测量结果具有高透明度,可以对材料缺陷和生产误差进行最佳的生产控制
WaveMaster®场
离轴波前测量
的WaveMaster®用于测试大视场角下的单镜头和物镜。
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在视场角度高达60°的通用波前检测
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灵活和简单的调整个别的入射角和波长
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可变样品夹允许适应不同的样品类型-研发的理想选择
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使用以下透镜参数对样品进行表征:EFL, MTF,畸变,泽尼克分析
WaveMaster®计划
平面样品测量
的WaveMaster®Plan适用于使用Shack-Hartmann传感器进行波前分析的平面质量检测。
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平面光学元件的综合波前分析
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快速简便的测量:手动放置样品,并通过X-Y表进行调整
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采用抗振动结构,测量系统稳定,与环境无关
WaveMaster®紧凑的2
用于研发的传输测量
WaveMaster®Compact 2提供单透镜和光学系统的波前测量质量控制。
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单透镜波前测量的研发和质量控制
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测量和分析整个镜头组合在传输
WaveMaster®紧凑2反射
用于研发的反射测试
WaveMaster®紧凑2反射允许测量表面地形和单一透镜的曲率半径
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单透镜波前测量的研发和质量控制
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反射表面拓扑的测量与分析
WaveMaster®Compact 2通用
透射和反射测试
利用WaveMaster可以实现波前和表面地形的联合测量®Compact 2 Universal。
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单透镜波前测量的研发和质量控制
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测量和分析整个光学在传输和表面拓扑反射
WaveMaster®科大
步进物镜的通用测试
WaveMaster®UST可以实现双侧远心透镜的全自动波前测量
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通过波前测量完成大型双侧远心透镜(重量可达300公斤)的离轴映射
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通用用于区域大小高达70 x 45毫米²(物体平面)或100 x 100毫米²(图像平面)
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通过高度自动化的简单快速测量
WaveMaster®术后2
人工晶状体的波前映射
用WaveMaster测量波前®IOL 2可实现人工晶状体的功率映射。
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所有常见屈光人工晶状体质量控制的通用测量系统:单焦点,环面,球形和非球形
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根据ISO 11979在空气中或可选加热的原位模型眼中测量疏水和亲水透镜
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全自动和用户独立的镜头像差,MTF, EFL和PSF的测定
基于波前分析的WaveMaster®IOL 2使用WaveSensor (TRIOPTICS公司成熟的Shack-Hartmann传感器)测量屈光单焦和环位、球形或非球形人工晶体的关键参数。因此,它被用于研究和开发以及在生产中。通过对快速测量过程中得到的波前进行分析,计算出了折光功率、像差和调制传递函数等测量参数。此外,支持环面透镜的全自动测量(两个经络的MTF,标记识别)。空中或现场测量的所有方面都安排在一个新的直观可用的界面中,指导用户完成整个过程。
- 波前测量允许完成功率映射
- 在镜片评估期间,最高可能的安全性,因为测量比ISO要求的公差精确三倍
- 用泽尼克分析方法对研发过程中的透镜像差进行个体分析
- 通过在透镜的两个主要部分进行自动MTF测量,对环面透镜的成像质量进行优化测试
- 全自动测定环面透镜在标记点和主截面之间的轴偏差
- 现场摄像机图像允许视觉分析镜头的制造质量
- 掩模直径可根据所需的分辨率和动态调整到特定的样品
应用程序
对体积小、重量轻的紧凑透镜系统的需求在许多情况下导致用一个非球面光学装置取代多个球面透镜。此外,在生产过程中已经执行的质量控制变得更加重要。在许多情况下,传统的测量方法不能用于这些测量任务。由于其较大的动态范围,使用Shack-Hartmann传感器进行波前测量代表了这里的解决方案。
软件
波传感器或波主®软件
该软件结构全面,用户友好,包括测量和分析球形和非球形样品所需的所有功能®或WaveMaster®.由于其灵活的可配置性,所有重要的测量结果都显示出来。
该软件与沙克-哈特曼传感器通信,并实时分析测量的波前。此外,WaveMaster®例如,控制测量系统以校准样品。
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清晰,菜单引导和可配置的操作
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简单直观的测量和分析整个透镜组件或表面的实时波前
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一个软件的一切:数据采集,数据计算,校准和数据显示
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绝对和相对测量模式,与ZEMAX和Code V的理论设计数据或参考镜头进行即时比较
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通过输出测量证书完成文档
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清晰的描述在可调的测量和分析范围
- 二维波阵面
- PV和RMS
- 强度
- 相机图像
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通过多个参数化完成地表形貌描述:
- 非球面方程
- 泽尼克多项式
- 锥形方程
- 球面方程
- 自由表面
技术数据
Shack-Hartmann传感器
WaveSensor | 150 | 150带反射模块 |
---|---|---|
传感器领域 | 15毫米x15毫米 | 15毫米x15毫米 |
波长 | 405纳米…1100海里1) | 405纳米…1100海里1) |
波阵面精度 | < λ/20 (rms) | 0.05 μm(均方根) |
波阵面可重复性 | < λ/200 (rms) | 0.005 μm (RMS) |
动态范围 | 2000年λ | 2000年λ |
测量频率 | 高达12赫兹 | 高达12赫兹 |
横向分辨率 | 138 x 138微透镜 | 138 x 138微透镜 |
研发
WaveMaster® | 紧凑的2 | 紧凑2反射 | Compact 2通用 |
---|---|---|---|
样品直径 | 0.5毫米…14毫米2), 3) | 4.5毫米…18毫米3), 5) | 传动:0.5毫米…14毫米2), 3) 反射:4.5毫米…14毫米3), 5) |
法兰焦距 | - 30mm…+ 100毫米4) | - 30mm…+ 100毫米4) | |
曲率半径 | -50毫米…300毫米6) | -50毫米…30毫米6) | |
样品架 | 单座,手动定位 | 单座,手动定位 | 单座,手动定位 |
最大的非球度 | ≤7°7) | ≤7°7) |
WaveMaster® | 计划 | 场 | 科大 |
---|---|---|---|
样品直径 | 0,5毫米…14毫米2), 3) | 0,5毫米…14毫米2), 3) | 最大1100毫米x 650毫米x 1200毫米 |
样品架 | 单座,手动定位 | 单座,手动定位 | 定制镜头支架接口 |
最大样本重量 | 450公斤 | ||
最大距离 对象与像平面 |
1200毫米 | ||
Max。场维图像侧 | ±20毫米 | 100毫米× 100毫米 | |
Max。字段维度对象侧 | °±70 | 70毫米x45毫米 |
生产
WaveMaster® | 箴2 | PRO 2晶片 | PRO 2计划 |
---|---|---|---|
样品直径 | 0.5毫米…14毫米2) | 0.5毫米…14毫米2) | 0.5毫米…14毫米2) |
法兰焦距 | -12毫米…+ 50毫米2) | -12毫米…+ 50毫米4) | |
样品架 | 托盘 | 晶片夹 | 托盘 |
每个镜头的测量时间 | < 3秒8) | < 3秒8) | < 3秒8) |
每小时样品吞吐量 | ≥1200个镜头8) | ≥1200个镜头3) | ≥1200个镜头8) |
每盘镜头 | 马克斯。1482) | 马克斯。1482) | |
换镜盘的时间 | 十年代 | 十年代 | 十年代 |
晶圆盘交换时间, 包括对齐。 |
< 2分钟 | < 2分钟 | < 2分钟 |
新镜头设计的设置时间 | < 5分钟 | < 5分钟 | < 5分钟 |
1)可根据客户要求定制
2)取决于望远镜
3)更多细节要求
4)取决于显微镜
5)取决于曲率半径和透镜的照度
6)取决于样品直径和透镜的照明
7)最佳拟合范围的局部偏差
8)视样品而定
升级及配件
所有的浪主®系统具有灵活的设计,因此可以适应应用程序的特定需求。
通过对样品进行个别调整,就可以进行完整的分析。运动支架可以简单地交换光源和望远镜。
- 不同波长和数值孔径的光源
- 用于在样品和传感器之间实现最佳放大倍率的望远镜
- 不同曲率半径表面的透镜组件
- 样品盒和托盘
- 参考样品
针对测量任务,通过特定模块对软件功能进行优化:
ZERNIKE分析模块
- 实时Zernike拟合和波前分析
- 拟合结果和残差的数值和图形显示
- 从ZEMAX和CODE V中导入波前设计数据进行实时比较
- 导出ASCII和ZEMAX格式的波前数据和分析结果
MTF/PSF分析模块
- 实时计算和显示三维MTF和PSF数据
- 表与MTF测量结果
- 输出功能的测量结果
- Strehl比率的计算
- 测量范围的扩展
- 环面透镜升级(自动标记检测,简化MTF测量,视觉检测)
- 升级到546纳米
- 不同光圈尺寸的镜头架
- 模型眼,可选加热
知识库
用沙克-哈特曼传感器测量波前
沙克-哈特曼传感器工作原理及波前分析
沙克-哈特曼传感器的标准设计是将一个CCD相机置于微透镜阵列的焦平面上。微透镜阵列的透镜对入射波前进行采样,在平面波前的情况下,焦点在相机上形成均匀间隔的点状。任何由样品透镜引入的像差都会导致波前的曲率,从而导致局部波前倾斜。这引起了每个焦点位置的可测量的转移。
对得到的斜率信息进行数值积分可以高精度地重建波前剖面。
与干涉仪相比,高动态范围
沙克-哈特曼传感器的动态范围很大程度上取决于将每个测量点分配给相应微透镜的算法。只有保持这种相关性,波阵面才能被重建。特别是在较强的弯曲波阵面情况下,由于简单地在微透镜大小的CCD平面上分配预定义的搜索区域已经不够了,因此需要复杂的算法。现代技术使波前动态范围达到1500 A。
由于这种高动态范围,沙克-哈特曼传感器能够测量具有强像差的波前,这是干涉仪无法达到的。
更多专家知识
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实时波前分析泽尼克多项式
测量的波前被分解为Zernike多项式的线性组合,描述了透镜或透镜系统的典型光学特性和误差,如散焦、彗差或散光。
多项式分解给出了样本任何类型像差的数值表示。这些基本有两个来源:与镜头设计直接相关的像差,最有可能是球形术语,以及由于镜头误差造成的不对称贡献。
MTF, PSF和Strehl比值
通过计算从波前得到的光学系统的点扩散函数(PSF)、调制传递函数(MTF或Strehl比)来表征像差的影响。MTF与光传递函数的模量一样著名。
波前测量及其进一步分析给出了被测透镜成像特性的完整空间分辨率描述。
逆向无穷设置
在这种配置中,样品透镜被透镜焦平面上的点光源照亮。透镜的出瞳通过望远镜成像到波前传感器上。
点光源的高度位置、采样透镜的横向位置和夏克-哈特曼传感器的像面分别选取。仪器采用反无穷设置WaveMaster®紧凑的2而且WaveMaster®箴.
有限的设置
除了反向设置外,镜头在等于或接近其专用应用条件的配置中被照亮和测试。这意味着点光源不位于样品的焦平面上,而是在设计指定的距离上。为了使光束在传感器上完全成像,在样品透镜和望远镜之间增加了一个准直透镜。在这个构型中。此配置仅适用于推荐用于研究和开发的仪器。
反射模式
反射测量提供了样品表面形貌的信息。为了进行这种测量,在波前传感器的前面安装了带分束器的照明单元。准直透镜和望远镜的组合用于照亮样品,并将反射波前成像到沙克-哈特曼传感器上。
反射设置是一个容易附加的模块,适用于所有wavessensor产品。可使用单片测量WaveMaster®紧凑2反射而且WaveMaster®Compact 2通用.