[發(fā)明專利]一種大口徑均勻光源的均勻性測試裝置及方法

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• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108534994A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發(fā)明（設計）人: 昌明;趙建科;李晶;薛勛;曹昆;胡丹丹
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 倪金榮

1.一種大口徑均勻光源的均勻性測試裝置，其特征在于：包括支架(1)、升降裝置(2)、平臺位置轉(zhuǎn)換裝置(3)、載物臺(4)、擺臂(5)、滑塊(6)、探測器位置轉(zhuǎn)換裝置(7)、光亮度探測器(8)以及測量控制系統(tǒng)(9)；

所述升降裝置(2)設置在支架(1)上，載物臺(4)通過平臺位置轉(zhuǎn)換裝置(3)設置在升降裝置(2)上；載物臺(4)設置旋轉(zhuǎn)電機，擺臂(5)安裝在旋轉(zhuǎn)電機的輸出端；滑塊(6)安裝在擺臂(5)上，并通過滑塊驅(qū)動電機驅(qū)動其沿擺臂(5)移動；所述平臺位置轉(zhuǎn)換裝置(3)可相對支架(1)旋轉(zhuǎn)，從而使擺臂(5)的旋轉(zhuǎn)平面與水平面垂直或平行；

所述光亮度探測器(8)通過探測器位置轉(zhuǎn)換裝置(7)安裝在滑塊(6)上，探測器位置轉(zhuǎn)換裝置(7)用于控制光亮度探測器(8)的探測方向，使探測器的探測方向垂直或平行于擺臂(5)的旋轉(zhuǎn)平面；

所述光亮度探測器(8)、旋轉(zhuǎn)電機和滑塊驅(qū)動電機分別與測量控制系統(tǒng)(9)電連接，測量控制系統(tǒng)(9)用于實現(xiàn)光亮度探測器(8)探測數(shù)據(jù)的處理，以及控制旋轉(zhuǎn)電機和滑塊驅(qū)動電機的運動。

2.根據(jù)權利要求1所述的大口徑均勻光源的均勻性測試裝置，其特征在于：所述測量控制系統(tǒng)(9)包括數(shù)據(jù)采集卡、主控計算機和電機控制裝置；

數(shù)據(jù)采集卡采集光亮度探測器(8)輸出的光電信號，并對其進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸至主控計算機；

主控計算機控制規(guī)劃測試路徑，完成自動測試和數(shù)據(jù)處理；

電機控制裝置將計算機的運動控制指令轉(zhuǎn)換為可驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機、滑塊驅(qū)動電機運動的電信號。

3.根據(jù)權利要求2所述的大口徑均勻光源的均勻性測試裝置，其特征在于：所述光亮度探測器(8)的鏡頭前設置衰減片。

4.根據(jù)權利要求3所述的大口徑均勻光源的均勻性測試裝置，其特征在于：所述光亮度探測器(8)適配1°或3°或10°視場角的光學鏡頭。

5.根據(jù)權利要求4所述的大口徑均勻光源的均勻性測試裝置，其特征在于：所述擺臂(5)遠離光亮度探測器(8)的一端設置配重塊。

6.根據(jù)權利要求2至5任一所述的大口徑均勻光源的均勻性測試裝置，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)電機為步進電機或配有旋轉(zhuǎn)編碼器的直流伺服電機，其與電機控制裝置電連接。

7.根據(jù)權利要求6所述的大口徑均勻光源的均勻性測試裝置，其特征在于：所述滑塊驅(qū)動電機為步進電機或配有光柵編碼器的直流伺服電機，其與電機控制裝置電連接。

8.一種基于權利要求2至7任一所述大口徑均勻光源均勻性測試裝置的面均勻性測試方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：調(diào)整待測均勻光源或均勻性測試裝置的位置，使待測均勻光源出射面與擺臂(5)的旋轉(zhuǎn)平面平行；通過升降裝置(2)調(diào)整載物臺(4)的高度，使擺臂(5)的旋轉(zhuǎn)中心與待測均勻光源出射面的中心等高，

步驟2：根據(jù)待測均勻光源面均勻性的測試要求，設置擺臂(5)和滑塊(6)的測試步長；

步驟3：主控計算機規(guī)劃測試路徑，控制滑塊(6)移動到指定位置后啟動測試過程；

步驟4：主控計算機記錄擺臂(5)及滑塊(6)的當前位置；數(shù)據(jù)采集卡采集光亮度探測器(8)輸出的光電信號，對其進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)傳輸至主控計算機；

步驟5：滑塊(6)位置保持不變，旋轉(zhuǎn)電機帶動擺臂(5)按其測試步長旋轉(zhuǎn)，主控計算機同時記錄擺臂(5)和滑塊(6)位置；擺臂(5)旋轉(zhuǎn)一圈后，滑塊(6)按其測試步長移動至下一位置；

步驟6：重復步驟4、步驟5，進行逐點測試，直至完成待測均勻光源出射面的同心圓環(huán)形掃描；

步驟7：主控計算機根據(jù)面均勻性數(shù)據(jù)處理方法對數(shù)據(jù)進行處理。

9.一種基于權利要求2至7任一所述大口徑均勻光源均勻性測試裝置的角均勻性測試方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：調(diào)整待測均勻光源或均勻性測試裝置的位置，使待測均勻光源出射面與擺臂(5)的旋轉(zhuǎn)平面垂直；

步驟2：當進行垂直方向角均勻性測試時，調(diào)整平臺位置轉(zhuǎn)換裝置(3)旋轉(zhuǎn)，使擺臂(5)的旋轉(zhuǎn)平面與水平面垂直；

當進行水平方向角均勻性測試時，調(diào)整平臺位置轉(zhuǎn)換裝置(3)旋轉(zhuǎn)，使擺臂(5)的旋轉(zhuǎn)平面與水平面平行；

步驟3：通過升降裝置(2)調(diào)整載物臺(4)的高度，使擺臂(5)的旋轉(zhuǎn)中心與待測均勻光源出射面的中心等高，

定義光亮度探測器(8)的探測方向與均勻光源出射面(11)的中心光軸方向重合時為零度，擺臂(5)向下、向左旋轉(zhuǎn)時為負向角度，向上、向右為正向角度；上、下、左、右是處于均勻光源的位置，向均勻性測試裝置看去時的方位；負向角度最大的位置作為測試起始位置，正向角度最大的位置作為測試起始位置；

步驟4：根據(jù)待測均勻光源的出射口徑，設置滑塊(6)在擺臂(5)上的位置，使其與出射口徑一致；根據(jù)角均勻性的測試要求，設置載物臺(4)旋轉(zhuǎn)電機的角度范圍和測試步長；

步驟5：主控計算機規(guī)劃測試路徑，控制滑塊(6)移動到指定位置，控制擺臂(5)移動到測試角度范圍的測試起始位置后啟動測試過程；

步驟6：數(shù)據(jù)采集卡采集光亮度探測器(8)輸出的光電信號，對其進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)傳輸至主控計算機，主控計算機記錄擺臂(5)的當前位置；

步驟7：滑塊(6)位置保持不變，擺臂(5)按其測試步長向正向角度方向旋轉(zhuǎn)至下一位置，

步驟8：重復步驟6、步驟7，進行逐角度測試，直至擺臂(5)運行至測試角度范圍的測試終止位置，完成待測均勻光源出射面的等角度間隔的圓弧形掃描；

步驟9：主控計算機根據(jù)角均勻性數(shù)據(jù)處理方法對數(shù)據(jù)進行處理。