[發(fā)明專利]紅外激光照明源發(fā)散角的測試方法及測試裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810238414.2
• 申請日: 2008-12-10
• 公開（公告）號: CN101435700A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王峻寧;余志勇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26;G01B21/22;G01M11/00;G01M11/02
• 代理公司: 蚌埠鼎力專利商標事務所有限公司
• 代理人: 陸淑賢

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學領(lǐng)域，具體涉及紅外激光照明源發(fā)散角的測試方法及測試裝置。

背景技術(shù)

紅外激光照明源用于監(jiān)視成像系統(tǒng)照明，與一般激光器不同，它的光束經(jīng)過擴束和勻化處理。激光光束的發(fā)散角是一種評價紅外激光照明源、決定紅外激光照明源應用領(lǐng)域的重要指標，而且在監(jiān)視對象距離變化時，照明源需要改變發(fā)散角，以保證近距離時有足夠的視場，遠距離時有足夠的照度，并且盡可能保持照明光斑形狀、大小不變，發(fā)散角的調(diào)節(jié)范圍可以很大。用于照明目的激光光源的發(fā)散角，一般簡單定義為照射光斑對發(fā)射口的張角。目前測試激光光束的發(fā)散角主要有光電探測器測試法以及CCD成相法。光電探測器測試法的缺點是無法測量發(fā)散角小的激光光束以及操作比較繁瑣。CCD成相法是用CCD相機接收激光器的光束在標準鏡頭的后焦面處形成的聚焦光斑的信號，通過計算機處理CCD相機輸出的光斑信號，計算激光光束的發(fā)散角。這種測量方法比較簡便，但是此方法比較適合小發(fā)散角的測量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種快速、操作簡單以及測量范圍大的紅外激光照明源發(fā)散角的測量方法及其裝置。

本發(fā)明所提供的紅外激光照明源發(fā)散角的測試方法按如下步驟進行：

(1)調(diào)節(jié)由衰減片裝置、可變焦光學鏡頭、濾光片及CCD相機組成的CCD成像單元的中心位置，使CCD成像單元的中心和被測紅外激光照明源與漫射靶的距離相等，且光軸近似重合，由該CCD成像單元和計算機處理系統(tǒng)對漫射靶上的紅外激光光斑進行測試；

(2)在漫射靶上設(shè)置圍成正方形的四個發(fā)光二極管，四個發(fā)光二極管置于正方形的四個頂點的位置上；

(3)關(guān)閉被測紅外激光照明源，打開漫射靶上設(shè)置的四個固定發(fā)光二極管；

(4)調(diào)整CCD成像系統(tǒng)的位置，通過計算機處理系統(tǒng)，使四個固定發(fā)光二極管都在可視的范圍內(nèi)；

(5)通過計算機處理系統(tǒng)計算被測紅外激光照明源到漫射靶的距離；

(6)將被測紅外激光照明源發(fā)出的光束照在漫射靶上，并調(diào)整被測紅外激光照明源，使紅外激光光斑落在漫射靶上設(shè)置的四個位置固定的發(fā)光二極管圍成的正方形內(nèi)；

(7)關(guān)閉漫射把上設(shè)置的四個固定發(fā)光二極管；

(8)通過計算機處理系統(tǒng)計算紅外激光光斑大小；

(9)通過計算機處理系統(tǒng)計算被測紅外激光照明源的發(fā)散角。

步驟(8)中紅外激光光斑大小的確定與分析計算步驟又分為：

(8.1)光強截取：由CCD攝像機的暗電流確定光能量計算的閾值，確定光強高于閾值的像素點為參與計算的有效信號，即對有效和無效照明像素進行二值化處理；

(8.2)光斑中心確定：采用質(zhì)心法確定光斑中心；

(8.3)光斑大小計算：以光斑中心為圓心，以等距圓環(huán)逐漸向外擴展，直到圓內(nèi)所有點的光強滿足：圓內(nèi)所有點的光強和/總光強和＝預定的功率能量比，以此理想圓的直徑表示光斑大小。

根據(jù)漫射靶與照明源發(fā)射端口的距離D、光斑半徑R即可算出紅外激光照明源的發(fā)散角為：

θ=2×arctan(RD)]]>

本發(fā)明所提供紅外激光照明源發(fā)散角的測試裝置由被測紅外激光照明源1、包括CCD攝像機6的CCD成像單元及計算機處理系統(tǒng)7組成，CCD攝像機6的輸出與計算機處理系統(tǒng)7連接，其特點是裝置上還有設(shè)在被測紅外激光照明源1的初始光路上的漫射靶2，所述CCD成像單元是由衰減片裝置3、可變焦光學鏡頭4、濾光片5、CCD攝像機6構(gòu)成，所述CCD成像單元的中心與漫射靶2的距離和被測紅外激光照明源與漫射靶2的距離相等，且光軸近似重合。

本發(fā)明所提供的紅外激光照明源發(fā)散角的測試方法基于反射成像原理，它采用CCD成像單元記錄漫射靶反射的紅外激光，漫射靶反射的紅外激光經(jīng)可變焦光學鏡頭成像，經(jīng)CCD攝像機換成數(shù)字圖像，由計算機處理系統(tǒng)運用圖像處理技術(shù)，通過對光斑進行分析得出光束發(fā)散角。由于紅外激光照明源發(fā)出的光束經(jīng)漫射靶反射后的光束，經(jīng)過衰減片裝置后再通過可變焦光學鏡頭成像，成像光斑沒有飽和點，同時由于漫射靶與可變焦光學鏡頭配合，不但適合小發(fā)散角的測試，而且適合測試發(fā)散角大的激光光束。