来云鹤-超透镜及自动化设计软件_20230504_for publish.pdf

1、香 港 应 用 科 技 研 究 院 有 限 公 司Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limitedwww.astri.org|TECH FOR IMPACT红外超透镜的应用及超透镜自动化设计工具红外超透镜的应用及超透镜自动化设计工具2023中国成都国际精密光学技术及应用研讨会香港应用科技研究院香港应用科技研究院来云鹤来云鹤博士博士目录目录红外成像超透镜的应用 近红外成像超透镜 长波红外成像超透镜超透镜设计软件及自动化工具 软件功能模块 软件性能展示香港应用科技研究院简介及智能机器视觉2红外成像

2、超透镜红外成像超透镜传统光学透镜的限制传统光学透镜的限制4主要矛盾点生产速度、加工精度材料性能、生产成本产品功能、工艺开发产品性能、结构尺寸手机镜头多片结构导致尺寸增加光波导AR技术多样开发成本高可见光镜片厚度、重量大长波红外镜片成本高、加工慢偏振、角动量控制玻片结构复杂、成本高复杂光学结构影响外观屏下成像效果不佳超透镜及其应用超透镜及其应用5传统透镜非常厚(mm)菲涅耳透镜(sub mm)衍射光学组件(DOE)(m)超透镜下一世代透镜平面光学半导体制程(nm)结构厚度 mm nm材料:玻璃/聚合物制造:磨削,注塑等材料:玻璃/聚合物制造:金刚石切削材料:硅,二氧化硅,二氧化钛等制造:纳米制造

3、材料:硅,二氧化硅,二氧化钛等制造:纳米制造超透镜如何工作:目标应用未来应用主要矛盾、难点加工精度、加工成本、良品率色散、入射角等红外成像市场红外成像市场6小型化3D检测设备在移动设备市场中具有较强竞争力移动设备3D检测技术（近红外）热成像技术（长波红外）民用热成像相机具有广泛应用红外波段优势线宽要求低、加工成本可控、波段窄、市场广阔现有产品痛点及应科院解决方案现有产品痛点及应科院解决方案移动移动3D3D感测感测7H HNIR VCSELNIR 相机超透镜近红外成像超透镜结构光投影超透镜结构光3D感测模组特点：使用12片超透镜代替传统投影、成像透镜组ToF camera moduleVCSEL

4、+Diffuser4-Lens illumination module3-Lens NIR camera module传统结构光3D感测模组传统ToF 3D感测模组3 mmNIR camera moduleDot projection module传统移动3D感测模组的主要缺点:o 光学结构复杂、光路较长o 需要主动对位安装o 需要生产多种透镜、供应链长结构尺寸大、装配复杂、性能有限超透镜3D感测模组的主要优势:光学结构简单、组件少 可采用被动对位安装 可使用压印、光刻等半导体制程 潜力更大应科院解决方案应科院解决方案结构光投影超透镜设计结构光投影超透镜设计8Fig.1(a)Flow char

5、t of iterative Fourier transform algorithm(IFTA)IFTA 工作流程生成相位目标图案dx=60 cmdy=40 cmfm=0.0Fig.1(b)Sampled target image and the generated phase map 1Fig.2(a)Collimation phase(phase map 2)generationFig.2(b)Combination of the phase map 1 and the phase map 2 点阵投影相位图 聚焦相位图 两种相位叠加为最终相位图相位叠加应科院解决方案应科院解决方案超透镜加

6、工超透镜加工9 可通过自动化生产设备扩大规模 需要EBL制造压印模具主要难点:膜层蒸镀的均匀度 光刻、电子刻蚀、压印的精度 刻蚀及拔模角的控制部分超透镜加工样品SEM照片：应科院解决方案应科院解决方案结构光投影超透镜结构光投影超透镜10超透镜局部电子显微镜照片Fig.1(a)测试环境示意图Fig.1 (b)测试环境实拍图ScreenMetalens waferLight source Infrared cameraLight SourceMetalensScreenInfrared Camera1mm100mm600 mm Fig.2 装配后结构光投影测试器件1 mm应科院解决方案应科院解决方