微透鏡陣列是由大量微米級透鏡單元按一定規(guī)律排列而成的光學(xué)元件，具有光束勻化、波前調(diào)制、光場成像等關(guān)鍵功能。它廣泛應(yīng)用于激光光束整形、3D傳感、車載HUD、AR/VR近眼顯示、光通信及集成電路光刻系統(tǒng)等領(lǐng)域。

不同形態(tài)的微陣列的空間排列及有效像素面積示意圖

圖片來源：doi.org/10.3390/mi15091166

然而，微透鏡陣列光學(xué)性能，高度依賴于其微觀三維形貌的加工精度。光學(xué)領(lǐng)域中，無論是曲率半徑、面形偏差還是陣列的均勻性，任何微小的偏差都可能導(dǎo)致光束質(zhì)量下降、成像畸變或能量損失。同時，在半導(dǎo)體領(lǐng)域中，在制造、加工等也有不同的應(yīng)用。微結(jié)構(gòu)直接制作在硅片或者藍寶石等透明或非透明襯底上，制造過程中微透鏡的表面形貌、曲率半徑等直接影響器件的精度，是重點把控的參數(shù)。因此，建立一套精確、高效且無損的三維形貌量化檢測體系，是保障其性能與可靠性的核心環(huán)節(jié)，也是行業(yè)制造與品控中持續(xù)關(guān)注的關(guān)鍵課題。

傳統(tǒng)測量方法的局限性

探針式輪廓儀：

● 依賴金剛石觸針與被測表面物理接觸，對微透鏡表面材料造成劃痕、壓痕等損傷

● 僅可基于線輪廓測量，無法重建微透鏡陣列的三維全場形貌

● 點接觸掃描測量，效率低，不適合量產(chǎn)抽檢或全檢節(jié)奏

普通光學(xué)顯微鏡：

● 對玻璃、石英等透明襯底的微透鏡陣列測量效果差，邊緣識別困難

● 對微透鏡的頂點高度、凹陷深度等核心參數(shù)信息無法完全獲取

不同測量技術(shù)對比：為何白光干涉更勝一籌

微透鏡陣列的測量難點集中于透明襯底、光滑曲面、邊緣大角度、全陣列均勻性四大特征。不同光學(xué)測量技術(shù)因物理原理差異，在上述場景中表現(xiàn)迥異。

測量優(yōu)勢：不止于觀察形貌，更是數(shù)據(jù)獲取

粗糙度RMS重復(fù)性達0.008nm，可清晰解析單枚微透鏡的高精度形貌數(shù)據(jù)。

實測案例：

微透鏡樣品三維形貌圖

測試結(jié)果報告輸出

適配大高度差微結(jié)構(gòu)測量，可清晰捕捉高落差區(qū)域形貌細節(jié)，穩(wěn)定還原大高度差樣品的三維輪廓與關(guān)鍵特征。

光刻膠樣品三維形貌圖

測試結(jié)果報告輸出

微透鏡陣列全檢

MV-1000/7000搭載的自動分析模塊可以直接求解Sq、ROC等相關(guān)參數(shù)，做到批量自動化測量并生成標準化測試報告，滿足不同場景下的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)與歸檔需求。

實測案例：

微透鏡陣列樣品局部圖

測試結(jié)果報告輸出

灰度光刻制備微透鏡陣列

微透鏡陣列的高性能實現(xiàn)，既需要品控檢測技術(shù)，也離不開與之匹配的高精度制造工藝。托托科技的無掩模紫外光刻設(shè)備，憑借可達4096階的先進灰度光刻技術(shù)，能通過調(diào)控曝光劑量，輕松實現(xiàn)規(guī)則周期排列的精密微透鏡陣列加工。

灰度光刻工藝制備的微透鏡單元及陣列SEM形貌圖

托托科技產(chǎn)品矩陣

Miracle View 系列 白光干涉顯微鏡

● 為超精密測量而生，表面粗糙度重復(fù)精度高達0.008nm

● Z向測量精度可達1nm，還原微觀深度輪廓

● 單次掃描范圍10mm，搭配不同放大倍率鏡頭可同時掌握整體和局部形狀

Miracle Vision 系列 三合一顯微工作站

● 結(jié)合白光干涉、景深融合、共聚焦等不同測量技術(shù)，兼顧2D/2.5D/3D測量維度

● 納米結(jié)構(gòu)、微米臺階、宏觀紋理，一套系統(tǒng)全尺度覆蓋

● 同視野跨模態(tài)測量，消除搬運誤差，全景檢測速度大幅提升

托托科技的精密光學(xué)測量技術(shù)，可為微透鏡陣列的研發(fā)與生產(chǎn)質(zhì)量控制提供了一個標準化、數(shù)據(jù)化的解決方案。它不僅僅是一臺測量儀器，更是貫穿于設(shè)計驗證、工藝優(yōu)化、來料檢驗、成品品控全流程的關(guān)鍵工具。

在AR/VR、激光雷達、車載傳感、微型投影等前沿領(lǐng)域?qū)鈱W(xué)系統(tǒng)要求日趨嚴苛的今天，擁有對微納結(jié)構(gòu)“看得清、測得準”的能力，已成為推動光學(xué)創(chuàng)新與保障產(chǎn)品競爭力的核心環(huán)節(jié)。選擇先進且合適的計量方案，正是邁向更高精度與可靠性的堅實一步。

#微納測量 #光學(xué)檢測 #白光干涉儀 #微透鏡陣列 #精密制造