CN105628346A - 透镜的透射率测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学领域，具体提供了一种透镜的透射率测试系统，所述系统包括测试光发生装置、光阑、光阑控制装置、积分球、光谱测试装置以及光谱分析装置，所述测试光发生装置用于提供测试光，所述光阑设置于所述测试光发生装置与所述积分球之间，所述光阑与所述积分球之间用于放置被测透镜，所述积分球的入光孔位于所述被测透镜的焦点位置，所述光阑控制装置用于控制所述光阑的移动以使所述测试光透过所述光阑的通光孔到所述被测透镜预定位置，所述光谱测试装置设置于所述积分球的出光孔方向，用于对所述积分球的输出光进行光谱测试，所述光谱分析装置与所述光谱测试装置电连接，用于对所述光谱测试装置获得的光谱进行光谱分析。

Description

透镜的透射率测试系统及方法

技术领域

本发明涉及光学领域，具体而言，涉及一种透镜的透射率测试系统及方法。

背景技术

被测透镜是一种广泛应用于各类光学系统的元件，其透射率分布关系着光学系统的成像质量和能量传递效率。现有的被测透镜透射率的测量方法，都只能测试被测透镜光轴处的透射率，不能获知被测透镜的各个不同位置的透射率，因此这种透射率测试无法真实地反映被测透镜的透射率的整体情况。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种透镜的透射率测试系统及方法，以改善现有技术中只能测试被测透镜光轴处的透射率的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种透镜的透射率测试系统，所述系统包括测试光发生装置、光阑、光阑控制装置、积分球、光谱测试装置以及光谱分析装置，所述测试光发生装置用于提供测试光，所述光阑设置于所述测试光发生装置与所述积分球之间，所述光阑与所述积分球之间用于放置被测透镜，所述积分球的入光孔位于所述被测透镜的焦点位置，所述光阑控制装置用于控制所述光阑的移动以使所述测试光透过所述光阑的通光孔到所述被测透镜预定位置，所述光谱测试装置设置于所述积分球的出光孔方向，用于对所述积分球的输出光进行光谱测试，所述光谱分析装置与所述光谱测试装置电连接，用于对所述光谱测试装置获得的光谱进行光谱分析。

一种透镜的透射率测试方法，应用于权利要求1所述的透镜的透射率测试系统，所述方法包括：光阑控制装置移动光阑使测试光通过所述光阑的通光孔进入所述积分球，以使所述光谱测试装置获得所述测试光的光谱图作为测试基线；放置被测透镜，所述光阑控制装置移动所述光阑，使所述测试光通过所述通光孔到所述被测透镜的预定位置，以使所述光谱测试装置获得所述测试光透过所述预定位置对应的测试光谱图；所述光谱分析装置根据所述测试基线以及所述预定位置的测试光谱图，获得所述被测透镜的预定位置的透射率。

本发明实现的有益效果：本发明实施例提供的透镜的透射率测试系统及方法，可以通过光阑控制装置控制光阑的移动，以使测试光到达被测透镜的预定位置，通过对该预定位置投射出去的光的光谱图的分析，即可获得该预定位置的透射率。由于预定位置根据需要设置，即可以根据需要移动光阑以使测试光到达被测透镜的不同位置，因此可以测试被测透镜的不同位置的透射率，从而可以真实地反映该被测透镜的透射率的整体情况。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明第一实施例提供透镜的透射率测试系统的一种实施方式的结构示意图；

图2示出了本发明第一实施例提供的光阑的结构示意图；

图3示出了本发明第一实施例提供的透镜的透射率测试系统的另一种实施方式的结构示意图；

图4示出了本发明第二实施例提供的透镜的透射率测试方法的流程图；

图5示出了本发明第二实施例提供的透镜的示意图。

其中，附图标记汇总如下：

测试光发生装置110，光阑120，光阑控制装置121，控制单元122，移动单元123，通光孔124，积分球130，积分球130的入光孔131，积分球130的出光孔132，光谱测试装置140，光谱分析装置150，测试计算机160，被测透镜100。

具体实施方式

被测透镜的透射率分布于光学系统的成像质量及能量传递效率密切相关，但是现有的对被测透镜的透射率的测试方法，只能测试被测透镜光轴处的透射率，不能测试其他不同部位的透射率，从而不能获知整个被测透镜的透射率分布情况。

鉴于上述情况，发明人经过长期的研究和大量的实践，提供了一种透镜的透射率测试系统及方法以改善现有问题。本透镜的透射率测试系统及方法中，测试光通过光阑的通光孔到达被测透镜，通过控制光阑的通光孔对应被测透镜的位置，测试被测透镜不同的部位的透射率，结构简单，应用方便。

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一实施例

图1示出了本发明实施例提供的透镜的透射率测试系统，该测试系统用于测试被测透镜的透射率，并且，主要用于测试凸透镜的透射率。如图1所示，该系统包括测试光发生装置110、光阑120、光阑控制装置121、积分球130、光谱测试装置140以及光谱分析装置150。

其中，测试光发生装置110用于提供测试光，具体的，该测试光发生装置110提供的测试光为平行光。测试光发生装置110可以设置有光源，并且将光源产生的光处理为满足要求的测试光。

光阑120为用来限制光束出射的装置，包括限制光束的出射位置。在本实施例中，光阑120设置于测试光发生装置110与积分球130之间，测试光发生装置110提供的测试光的出射方向朝向光阑120，即从测试光发生装置110出射的测试光照射到光阑120，图1中位于光阑120两侧的虚线为对测试光的简单图示。在本实施例中，光阑120包括遮光区域以及通光孔124，部分测试光被遮光区域遮挡，部分测试光穿过通光孔124，即通光孔124对应的测试光穿过通光孔124。并且，在本实施中，光阑120与积分球130之间用于放置被测透镜100，积分球130的入光孔131位于被测透镜100的焦点位置，从光阑120的通光孔124到达被测透镜并透过被测透镜的测试光进入该积分球130。测试光发生装置110、光阑120、被测透镜100以及积分球130在同一方向上依次设置。

进一步的，在本实施例中，该光阑120的通光孔124为矩形，当然，优选的，如图2所示，光阑120的通光孔124为正方形。并且，通光孔124的边长小于被测透镜的直径，根据实际需要确定，优选的，通光孔124的边长w的范围可以是0.1mm至10mm。

另外，该光阑120的遮光区域的外边缘为矩形，优选的，如图2所示，光阑120的遮光区域的外边缘为正方形，在图2中，阴影部分表示遮光区域。并且，再进一步的，该遮光区域的外边缘的最短边长L大于被测透镜100的直径的两倍，以避免当通光孔124对应被测透镜100的边缘位置时有杂光从其他边缘透过被测透镜100。

进一步的，在本实施例中，光阑120的表面设置有黑色涂层，该黑色涂层可以减小光的漫反射对测量结果的影响。

在本实施例提供的透镜的透射率测试系统中，光阑控制装置121用于控制光阑120的移动，具体的，光阑控制装置121可以包括控制单元122以及移动单元123，控制单元122与移动单元123具有信号连接关系，该信号连接关系可以是有线连接，也可以是无线连接，移动单元123用于在控制单元122的控制下移动该光阑120。光阑120的移动位置主要是根据通光孔124对应的被测透镜的位置确定，即通过移动光阑120，可以使测试光透过光阑120的通光孔124到被测透镜100的预定位置。

并且，在本实施例中，光谱测试装置140设置于积分球130的出光孔132的出光方向，从积分球130的入光孔131进入的光在积分球130内多次反射，在内壁上形成均匀照度，从积分球130的出光孔132输出的光进入光谱测试装置140，如图1所示，在图1中，积分球130与光谱测试装置140之间的箭头表示光的传播方向。该光谱测试装置140对积分球130的输出光进行光谱测试，并且，光谱分析装置150与光谱测试装置140电连接，用于对所述光谱测试装置140获得的光谱进行光谱分析。当然，在本系统中，放置被测透镜之前，先从光阑120的通光孔124透过一束测试光到积分球130，以使光谱测试装置140对为经被测透镜100的测试光进行测试，获得可以作为透射率测试基线的光谱图。

具体的，该光谱测试装置140可以是一般的光谱仪，对积分球130的输出光进行测试获得相应的输出光的光谱图，光谱分析装置150对光谱进行分析，根据测试基线以及透过被测透镜100预定位置的测试光的光谱图，获得预定测试位置的透射率并记录。另外，在本实施例中，提供的测试光可以是只有一个波长的单色光，也可以是包括多个波长的光。当测试光为多个波长的光时，光谱分析装置150同时获得被测透镜100的预定位置在不同波长下的透射率分布并进行记录。

在本实施例提供的另一种实施方式中，光谱测试装置140也可以是可直接用于测试该被测透镜100的透过率的分光光度计。该分光光度计在获得测试基线后，根据测试基线以及经过被测透镜100预定位置的光获得该预定位置的透射率。光谱分析装置150对该预定位置的透射率进行记录，并且，当测试光为具有多个波长的光，如白光时，光谱分析装置150对预定位置在不同波长下的透射率分布进行分析并记录。

另外，在本发明实施例的一种具体实施方式中，如图3所示，光阑控制装置121及光谱分析装置150可以集成为一台可以实现光阑120的控制及光谱分析的测试计算机160，其具体实施方式在本实施例中并不作为限定。

第二实施例

本实施例提供了一种透镜的透射率测试方法，该测试方法应用于第一实施例所示的透镜的透射率测试系统。如图4所示，该方法包括：

步骤S210：光阑控制装置移动光阑使测试光通过所述光阑的通光孔进入所述积分球，以使所述光谱测试装置获得所述测试光的光谱图作为测试基线；

在本步骤中，不放入被测透镜100。先通过光阑控制装置121移动光阑120，使光阑120的通光孔124对应积分球130的入光孔131，于是，测试光透过通光孔124进入积分球130，以从积分球130的出光孔132输出的没有经过被测透镜100的测试光作为光谱测试装置140的输入光源，获得光谱图。以该光谱图作为用于获取被测透镜100的透射率的测试基线。

步骤S220：放置被测透镜，所述光阑控制装置移动所述光阑，使所述测试光通过所述通光孔到所述被测透镜的预定位置，以使所述光谱测试装置获得所述测试光透过所述预定位置对应的测试光谱图。

在本步骤中，首先将被测透镜100放置到积分球130与光阑120之间的用于放置被测透镜100的位置，并且调节被测透镜100的空间姿态，使该被测透镜100完全垂直于测试光，并且，使被测透镜100的焦点位于积分球130的入光孔131处。

再通过控制装置移动光阑120，使光阑120的通光孔124对应到被测透镜100的预定位置，以使透过通光孔124的测试光照射到被测透镜100的预定位置，并透过预定位置进入积分球130，从而在光谱测试装置140获得该预定位置的测试光谱图。

进一步的，在本实施例中，预定位置可以包括多个，光阑控制装置121根据实际测试需求，依次移动光阑120，使光阑120的通光孔124对应被测透镜的不同的预定位置，以测试不同的预定位置的透射率。于是，该步骤可以包括:

所述光阑控制装置121移动所述光阑120，使所述测试光通过所述通光孔124到所述被测透镜100的第一个预定位置，以使所述光谱测试装置140获得所述测试光透过所述第一个预定位置对应的测试光谱图；

所述光阑控制装置121多次移动所述光阑120，分别使所述测试光通过所述通光孔124到所述被测透镜100的不同的预定位置，以使所述光谱测试装置140分别获得所述光阑120不同预定位置的测试光谱图。

具体的，在本实施例中，可以测试整个被测透镜100不同位置的透射率。光阑控制装置121移动光阑120，使光阑120的通光孔124对应被测透镜100的第一个预定位置，在一种具体的实施方式中，该第一个预定位置可以是如图5所示的左上角的虚线框内的被测透镜100的位置，获得该第一个预定位置的测试光谱图。在图5中，阴影部分表示被测透镜100，每个小的虚线框表示通光孔124对应区域，同时，每个小的虚线框内的阴影部分表示通光孔124移动到该对应该位置时被测透镜100的预定位置。再移动光阑120，每次移动的距离等于移动方向的通光孔124的边长，若通光孔124为正方形，则每次移动距离等于通光孔124的边长。使通光孔124按如图5所示的虚线框内的箭头所示方向依次移动，直到该被测透镜100的所有区域都被测试光透射过，即按图5所示的箭头方向移动到左下角的虚线框位置，并且分别获得每个预定位置对应的光谱图。于是，可以获得整个被测透镜100不同位置的投射光对应的光谱图。

当然，在本实施例中，具体测试的位置并不作为限定，并且，光阑120的具体移动距离以及移动路径都根据实际情况确定，并不作为本发明实施例的限定。

步骤S230：所述光谱分析装置根据所述测试基线以及所述预定位置的测试光谱图，获得所述被测透镜的预定位置的透射率。

根据测试基线以及测试光谱图，可以获得被测透镜100的不同位置的透射率，获得该被测透镜100的不同位置的透射率分布情况。

另外，当测试光为包括多个波长的光时，通过分析，可以获得每个波长下的该被测透镜100的透射率分布。

综上所述，本发明实施例提供的透镜的透射率测试系统及方法，通过移动光阑120确定测试光照射被测透镜的位置，以测试光透过通光孔124照射的被测透镜的位置作为被测透镜的预定位置以测试该预定位置的透射率，光阑120移动的位置不同，通光孔124对应的预定位置变化，从而可以测试被测透镜的不同位置的透射率。并且，通过选择测试光的不同，即可以使测试光为单波长的光或者具有多个波长的光，从而可以获得被测透镜在不同波长下的透射率分布。该系统及方法可以得到被测透镜的不同位置的透射率，且结构简单，使用方便，测试准确。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以上对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (10)

1.一种透镜的透射率测试系统，其特征在于，所述系统包括测试光发生装置、光阑、光阑控制装置、积分球、光谱测试装置以及光谱分析装置，所述测试光发生装置用于提供测试光，所述光阑设置于所述测试光发生装置与所述积分球之间，所述光阑与所述积分球之间用于放置被测透镜，所述积分球的入光孔位于所述被测透镜的焦点位置，所述光阑控制装置用于控制所述光阑的移动以使所述测试光透过所述光阑的通光孔到所述被测透镜预定位置，所述光谱测试装置设置于所述积分球的出光孔方向，用于对所述积分球的输出光进行光谱测试，所述光谱分析装置与所述光谱测试装置电连接，用于对所述光谱测试装置获得的光谱进行光谱分析。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光谱测试装置包括用于测试所述被测透镜的透过率的分光光度计。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光阑为矩形，所述光阑的通光孔为矩形。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述光阑的最短边长大于所述被测透镜的直径的两倍。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述光阑的通光孔为正方形，所述通光孔的边长范围为0.1mm至10mm。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测试光为包括多个波长的光。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测试光为平行光。

8.一种透镜的透射率测试方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的透镜的透射率测试系统，所述方法包括：

光阑控制装置移动光阑使测试光通过所述光阑的通光孔进入所述积分球，以使所述光谱测试装置获得所述测试光的光谱图作为测试基线；

放置被测透镜，所述光阑控制装置移动所述光阑，使所述测试光通过所述通光孔到所述被测透镜的预定位置，以使所述光谱测试装置获得所述测试光透过所述预定位置对应的测试光谱图；

所述光谱分析装置根据所述测试基线以及所述预定位置的测试光谱图，获得所述被测透镜的预定位置的透射率。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述光阑控制装置移动所述光阑，包括：

所述光阑控制装置移动所述光阑，使所述测试光通过所述通光孔到所述被测透镜的第一个预定位置，以使所述光谱测试装置获得所述测试光透过所述第一个预定位置对应的测试光谱图；

所述光阑控制装置多次移动所述光阑，分别使所述测试光通过所述通光孔到所述被测透镜的不同的预定位置，以使所述光谱测试装置分别获得所述光阑不同预定位置的测试光谱图。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述光谱分析装置根据所述测试基线以及所述测试光谱图，获得不同波长下的所述被测透镜的预定位置的透射率。