一种均匀光源角均匀性测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于光学测试领域，涉及一种均匀光源角均匀性测试装置及方法，解决了现有技术存在的一套弧形导轨只能适配一种直径出射面，造成投入过高、资源浪费的问题。本发明专利技术的技术解决方案是：一种均匀光源角均匀性测试装置，包括X‑Y二维扫描架、旋转平台、光亮度探测器和控制计算机；X‑Y二维扫描架包括横板和竖板，竖板垂直设置在横板上，且竖板可沿横板轴向往复运动；旋转平台设置在竖板上，旋转平台可沿竖板轴向往复运动，还可在竖板上转动，光亮度探测器设置在旋转平台上；控制计算机控制竖板沿横板轴向、旋转平台沿竖板轴向运动的位移量及旋转平台的转动角度。本发明专利技术同时还提供了一种均匀光源角均匀性测试装置的测试方法。

A uniform light source angle uniformity testing device and method

The invention belongs to the field of optical testing, and relates to a measuring device and method for angle uniformity of uniform light source, which solves the problem that a set of arc guide rails in the prior art can only fit one diameter exit surface, resulting in excessive investment and waste of resources. The technical solution of the present invention is: a uniform light source angle uniformity testing device, including X Y two-dimensional scanner, rotary platform, brightness detector and control computer; X Y two-dimensional scanner includes horizontal plate and vertical plate, which are vertically arranged on the horizontal plate, and the vertical plate can reciprocate along the axial direction of the horizontal plate; On the vertical plate, the rotating platform can move reciprocally along the vertical plate axis, and rotate on the vertical plate. The brightness detector is set on the rotating platform. The displacement of the vertical plate along the transverse plate axis, the displacement of the rotating platform along the vertical plate axis and the rotating angle of the rotating platform are controlled by computer. The invention also provides a testing method for the uniform light source angle uniformity test device.

【技术实现步骤摘要】
一种均匀光源角均匀性测试装置及方法
本专利技术属于光学测试领域，涉及一种均匀光源角均匀性测试装置及方法。
技术介绍
理论上，当成像用相机对准一个亮度均匀的物体拍照时，所得图像的灰度也应该是均匀的，但由于相机各像元间响应的不一致性以及后续电子电路的不一致性，使得拍摄图像并不是完全均匀的。为了消除这些不一致带来的影响，改善相机拍摄图像的视觉效果和精度，就需要研制一种装置来测定这种不一致，并消除它。均匀辐射光源，是一种利用光线在球体内表面连续多次反射，最终从出光口辐射光线的仪器设备，因为其内表面涂层具有很高的反射特性和各向一致特性，使得最终从出射口辐射出的光线在整个出光面具有很高的均匀性。在科研生产中，假如均匀光源辐射出射面的均匀性经过事先标定，其精度满足测试要求，那么拍摄图像的不均匀即是由相机自身造成的，通过对不同亮度条件下拍摄图像的灰度校正，找出其中规律，即可实现相机响应一致性的校正，达到很好的视觉效果。要进行相机均匀性校正，必须满足光源出射面与相机光学镜头口径相适应的条件。随着相机观测精细度的不断提高，相机的口径越来越大，相应的均匀光源出射口径也越来越大，这就给均匀光源的标定带来了困难。均匀光源13的均匀性主要是指其辐射出射面的面均匀性和角均匀性，面均匀性的测试方法如图1所示，在均匀光源输出面14前方安装x-y坐标扫描装置，其运动平面垂直于均匀光源系统光轴，扫描平面为均匀光源出射面的外切正方形。通过光亮度探测器3在x-y坐标扫描架上的移动，完成对整个出射面的扫描，扫描结束，控制计算机4按照评价算法计算此出射面的面均匀性。角均匀性的测试方法如图2所示，其定义为在垂直于均匀光源出射面的平面内，以光源出射面的圆心15中心为原点，以出射面半径为半径，沿水平方向和垂直方向扫描形成的圆弧面上，一定角度范围内光亮度相对零度角的均匀性。按照此定义，光亮度探测器3的运动轨迹为圆弧，以光源出射面14圆心作为圆弧中心，以出射面半径作为扫描半径。要进行角均匀性测试，必须配置与均匀光源出射面直径一致的圆弧导轨，均匀光源出射面变化，导轨半径随之变化，不能通用。但随着均匀光源出射面尺寸的不断增大，配备相适应的导轨越来越复杂，且投入不断提高，一套弧形导轨只能适配一种直径的出射面，造成资源浪费。
技术实现思路
为解决上述技术存在的一套弧形导轨只能适配一种直径的出射面，造成投入过高、资源浪费的问题，本专利技术提出一种基于X-Y二维扫描架和旋转平台实现均匀光源角均匀性测试的装置，该装置可对不同尺寸的均匀光源出射面进行测试，提高了测量设备的适应性和测试效率。本专利技术解决上述问题的技术方案是，一种均匀光源角均匀性测试装置，其特殊之处在于：包括X-Y二维扫描架、旋转平台、光亮度探测器和控制计算机；所述X-Y二维扫描架包括横板和竖板，竖板垂直设置在横板上，且竖板可沿横板轴向往复运动；旋转平台设置在竖板上，旋转平台可沿竖板轴向往复运动，还可在竖板上转动，光亮度探测器设置在旋转平台上；控制计算机控制竖板沿横板轴向、旋转平台沿竖板轴向运动的位移量及旋转平台的转动角度。以上为本专利技术的基本结构，基于该基本结构，本专利技术还做出以下优化改进：进一步地，控制计算机内安装有数据采集卡，数据采集卡采集光亮度探测器输出的信号，对其进行模数转换。进一步地，上述横板上设有第一驱动装置，竖板上设有第二驱动装置，旋转平台上设有第三驱动装置；第一驱动装置驱动竖板沿横板轴向做往复运动；第二驱动装置驱动旋转平台沿竖板轴向做往复运动；第三驱动装置驱动旋转平台转动。进一步地，上述横板上装有第一丝杠和与第一丝杠配合的第一丝杠螺母；第一驱动装置为第一电机，第一电机驱动第一丝杠转动；竖板上装有第二丝杠和与第二丝杠配合的第二丝杠螺母；第二驱动装置为第二电机，第二电机驱动第二丝杠转动；所述竖板固定在第一丝杠螺母上；所述旋转平台固定在第二丝杠螺母上；控制计算机控制第一电机和第二电机的启停。进一步地，上述第三驱动装置为第三电机，控制计算机控制第三电机的启停。进一步地，上述第一电机、第二电机和第三电机均为步进电机。另外，本专利技术还提出一种上述均匀光源角均匀性测试装置的测试方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：1)对均匀光源的Y向(垂直与地面方向)进行角均匀性测试1.1)安装X-Y二维扫描架，使X-Y二维扫描架的扫描平面垂直于地面，竖板平行于Y向；1.2)根据角均匀性测试的角度范围、测量点数，设置测试步长；1.3)控制计算机根据设定的光源出射面直径及测量参数，对X-Y二维扫描架的运行位置、旋转平台的回转角度进行规划，保证测试点位于与光源出射面的直径一致的圆弧轨迹上，光亮度探测器始终指向光源出射面的圆心，测量该角度位置的光亮度数据；1.4)控制计算机内的数据采集卡采集测试点的光亮度探测器的测试数据，控制计算机统计测试结果，生成均匀光源Y向的角均匀性测试报告；2)对均匀光源X向(平行于地面方向)的角均匀性测试2.1)安装X-Y二维扫描架，使X-Y二维扫描架的扫描平面平行于地面，竖板平行于X向；2.2)根据角均匀性测试的角度范围，测量点数，设置测试步长；2.3)控制计算机根据设定的光源出射面直径及测量参数，对X-Y二维扫描架的竖板、横板运行位置、旋转平台的回转角度进行规划，保证测试点位于与光源出射面的直径一致的圆弧轨迹上，光亮度探测器始终指向光源出射面的圆心，测量该角度位置的光亮度数据；2.4)控制计算机内的数据采集卡采集测试点的光亮度探测器的测试数据，控制计算机统计测试结果，生成均匀光源Y向的角均匀性测试报告；测试完成。本专利技术的优点：1、通用性强。本专利技术一种均匀光源角均匀性测试装置，X-Y二维扫描架可实现不同均匀光源出射面尺寸的角均匀性测试；2、节约成本。本专利技术一种均匀光源角均匀性测试装置，均匀光源出射面尺寸变化后，无需更换导轨，一套测试装置可完成不同尺寸的均匀光源角均匀性测试。3、测量精度高。本专利技术一种均匀光源角均匀性测试装置，采用控制计算机控制X-Y二维扫描架的移动及旋转平台的转动，使得光亮度探测器的位置始终处于圆弧轨迹上，角度与测试角度一致，且光亮度探测器始终指向出射面圆心。附图说明图1为均匀光源面均匀性测试示意图；图2为均匀光源角均匀性测试示意图；图3为本专利技术的X-Y二维扫描架结构图；图4为本专利技术进行角Y向均匀性测试时的示意图；图5为本专利技术进行角X向均匀性测试时的示意图；图6为本专利技术均匀光源角均匀性测试装置测试原理示意图。其中，1-X-Y二维扫描架；101-横板；102-竖板；2-旋转平台；3-光亮度探测器；4-控制计算机；5-第一丝杠；6-第一丝杠螺母；7-第一电机；8-第二丝杠；9-第二丝杠螺母；10-第二电机；11-第三电机；13-均匀光源；14-光源出射面；15-光源出射面的圆心；16-圆弧轨迹。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。根据均匀光源角均匀性测试的定义，光亮度计的运行轨迹是与均匀光源出射面半径一致的圆弧，光亮度计的探测方向始终指向出射面圆心。只要满足上述要求，即可完成角均匀性测试。参见图3-图5，一种均匀光源角均匀性测试装置，包括X-Y二维扫描架1、旋转平台2、光亮度探测器3和控制计算机4。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种均匀光源角均匀性测试装置，其特征在于：包括X‑Y二维扫描架(1)、旋转平台(2)、光亮度探测器(3)和控制计算机(4)；所述X‑Y二维扫描架(1)包括横板(101)和竖板(102)，竖板(102)垂直设置在横板(101)上，且竖板(102)可沿横板(101)的轴向往复运动；旋转平台(2)设置在竖板(102)上，旋转平台(2)可沿竖板(102)的轴向往复运动，还可在竖板(102)上转动，光亮度探测器(3)设置在旋转平台(2)上；控制计算机(4)控制竖板(102)沿横板(101)轴向、旋转平台(2)沿竖板(102)轴向运动的位移量及旋转平台(2)的转动角度。

【技术特征摘要】
1.一种均匀光源角均匀性测试装置，其特征在于：包括X-Y二维扫描架(1)、旋转平台(2)、光亮度探测器(3)和控制计算机(4)；所述X-Y二维扫描架(1)包括横板(101)和竖板(102)，竖板(102)垂直设置在横板(101)上，且竖板(102)可沿横板(101)的轴向往复运动；旋转平台(2)设置在竖板(102)上，旋转平台(2)可沿竖板(102)的轴向往复运动，还可在竖板(102)上转动，光亮度探测器(3)设置在旋转平台(2)上；控制计算机(4)控制竖板(102)沿横板(101)轴向、旋转平台(2)沿竖板(102)轴向运动的位移量及旋转平台(2)的转动角度。2.根据权利要求1所述的一种均匀光源角均匀性测试装置，其特征在于：所述控制计算机(4)内安装有数据采集卡，数据采集卡采集光亮度探测器(3)输出的信号。3.根据权利要求1或2所述的一种均匀光源角均匀性测试装置，其特征在于：所述横板(101)上设有第一驱动装置，竖板(102)上设有第二驱动装置，旋转平台(2)设有第三驱动装置；第一驱动装置驱动竖板(102)沿横板(101)轴向做往复运动；第二驱动装置驱动旋转平台(2)沿竖板(102)轴向做往复运动；第三驱动装置驱动旋转平台(2)转动。4.根据权利要求3所述的一种均匀光源角均匀性测试装置，其特征在于：所述第一驱动装置包括第一丝杠(5)、与第一丝杠(5)配合的第一丝杠螺母(6)和第一电机(7)，第一电机(7)驱动第一丝杠(5)转动；所述第二驱动装置包括第二丝杠(8)、与第二丝杠(8)配合的第二丝杠螺母(9)和第二电机(10)，第二电机(10)驱动第二丝杠(8)转动；所述竖板(102)固定在第一丝杠螺母(6)上；所述旋转平台(2)固定在第二丝杠螺母(9)上；控制计算机(4)控制第一电机(7)和第二电机(10)的启停。5.根据权利要求4所述的一种均匀光源角均匀性测试装置，其特征在于：所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：昌明，赵建科，薛勋，周艳，李晶，曹昆，胡丹丹，宋琦，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61