CN106813895A - 棱镜透过率的测试系统和测试方法 - Google Patents

Abstract

一棱镜透过率的测试系统和测试方法，该系统包括：一支撑体，一光源仪，一棱镜固定架，一多轴调节平台和一积分球。所述光源仪设置于所述支撑体，所述棱镜固定架用于安装一待测棱镜，所述多轴调节平台用于调节所述光源仪发出平行光线的中心与所述待测棱镜的棱镜入射口的中心的同轴度，所述积分球设置于所述支撑体用于接收所述棱镜的出射光。本发明可以快速而准确的测量棱镜的透过率。

Description

棱镜透过率的测试系统和测试方法

技术领域

本发明涉及一棱镜的测试系统，尤其涉及一棱镜透过率的测试系统。

背景技术

随着智能终端的快速发展，智能眼镜也逐渐进入人们的视野，而智能眼镜里需要用到一个很重要的器件，就是棱镜。作为一个光学器件，透过率可以说是棱镜最重要的指标。如何准确测量一个棱镜的透过率也成为一个很重要的问题。

现有技术中，为了测试棱镜的透过率，经常使用的仪器是透过率检测仪。透过率检测仪是能快速准确地测量各类平面光学元件的透射率，可用于实时在线检测，实现产品全检的仪器。一套全波长的0度角透过率检测仪，能快速准确地测量各类平面光学元件的透射率，可用于实时在线检测，实现产品全检。透过率检测仪适用于棱镜、镀膜镜、胶合镜、平行平板、太阳膜、滤光片等平面光学元件的检测。

一般而言，光学扩散片在小心使用下，可降低测量时因探测器上的入射光源不均匀分布或光束偏移所造成的微小误差，因此可以提高测量的准确性。但是在精密的测量时，就必须使用积分球作为光学扩散器使得上述的误差最小。所以，在传统的测试仪器中经常使用到积分球。积分球是一个内壁涂有白色漫反射材料的空腔球体，又称光度球，光通球等，是一个中空的完整球壳。球壁上开一个或几个窗孔，用作进光孔和放置光接收器件的接收孔。积分球是具有高反射性内表面的空心球体，用来对处于球内或放在球外并邻近某个窗口处的试样对光的散射或发射进行收集的一种高效率器件。其中，球上的小窗口可以让光进入并与检测器靠得较近。积分球内壁涂白色漫反射层，且球内壁各点漫射均匀。光源S在球壁上任意一点B上产生的光照度是由多次反射光产生的光照度叠加而成的。

但是，传统的测试仪器都是专用大型设备。除了仪器本身占用体积较大以外，操作并不方便，而且在复杂的操作过程中很容易产生各种误差的累积，造成最终测试结果误差较大，并不利于准确地测量一待测棱镜的透过率。

发明内容

本发明的目的在于提供一棱镜透过率的测试系统及其测试方法，从而快速而准确的测量棱镜的透过率。

本发明的另一目的在于提供一棱镜透过率的测试系统及其测试方法，其适合于测量入射光和出射光在大致垂直方向的棱镜的透过率。

本发明的另一目的在于提供一棱镜透过率的测试系统及其测试方法，其通过积分球减小测量误差。

本发明的另一目的在于提供一棱镜透过率的测试系统及其测试方法，其通过多轴调节平台调节光源仪发出平行光线的中心与待测棱镜的棱镜入射口的中心的同轴度。

为了实现上述目的，本发明提供一棱镜透过率的测试系统，其包括：

一支撑体，

一光源仪，所述光源仪设置于所述支撑体，

一棱镜固定架，用于安装一待测棱镜，

一多轴调节平台，设置于所述支撑体，用于调节所述光源仪发出平行光线的中心与所述待测棱镜的棱镜入射口的中心的同轴度，和

一积分球，所述积分球设置于所述支撑体，所述积分球具有至少一窗孔，所述棱镜固定架设置于所述多轴调节平台上。

根据本发明的一个实施例，所述支撑体包括一底座和一支撑部，所述底座与所述支撑部相互连接，所述多轴调节平台和所述积分球设置于所述底座，所述光源仪设置于所述支撑部。

根据本发明的一个实施例，所述支撑部包括一基板，一调高件和一光源仪安装件，所述基板和所述调高件连接，所述光源固定件设置于所述调高件，用于安装所述光源仪。

根据本发明的一个实施例，所述光源固定件还包括相互垂直的一基板主体和一光源仪固定基板，所述基板主体设置于所述调高件，所述光源仪固定基板和所述光源仪相连接。

根据本发明的一个实施例，所述调高件还设置有一控制件，用于控制所述调高件在所述基板的位置。

根据本发明的一个实施例，所述调高件是一高度调节按钮。

根据本发明的一个实施例，所述底座还包括一底板和一积分球固定板，所述积分球设置于所述积分球固定板。

根据本发明的一个实施例，所述底板还具有一滑轨，所述积分球固定板在所述滑轨上滑动，从而供所述积分球调节与所述多轴调节平台的相对位置。

根据本发明的一个实施例，所述棱镜的入射口和所述出射口分别位于互相垂直的两个侧面。

根据本发明的另外一方面，本发明提供一棱镜透过率的测试方法，该方法包括以下步骤：

(a)把待测棱镜固定在棱镜固定架上；

(b)调节光源仪的高度，让所述光源仪发出的平行光线邻近所述棱镜的入射口，由于所述光源仪发出的光线的光强度为已知，记为P1；

(c)调节多轴调节平台，使所述光源仪发出的平行光线的中心和所述棱镜的所述入射口的中心同轴；

(d)调节积分球的位置，使所述积分球的所述窗孔邻近所述棱镜的出射口；

(e)测量出所述棱镜的出射光强度，记为P2；以及

(f)计算得到所述待测棱镜的透过率为P2/P1。

根据本发明的另外一方面，本发明提供一棱镜透过率的测试方法，该方法包括以下步骤：

(A)使光源仪的平行光线沿竖直方向进入待测的棱镜，其中所述光源仪的平行光线的光强度记为P1；

(B)使所述平行光线穿过所述棱镜并且沿水平方向的出射光进入积分球；

(C)测量得到进入所述积分球的出射光的光强度，记为P2；以及

(D)计算得到所述棱镜的透过率为P2/P1。

根据本发明的一个实施例，在上述方法中，还包括步骤：将所述光源仪设置于所述棱镜的上方并邻近所述棱镜的入射口。

根据本发明的一个实施例，在上述方法中，还包括步骤：调节所述光源仪的位置以使所述光源仪的中心和所述棱镜的入射口中心同轴。

根据本发明的一个实施例，在上述方法中，还包括步骤：通过多轴调节平台调节棱镜固定架的位置从而调节所述棱镜的位置以使所述光源仪的中心和所述棱镜的入射口中心同轴。

根据本发明的一个实施例，在上述方法中，还包括步骤：使所述积分球沿着设于支撑体的底座的导轨移动以使所述积分球的窗孔邻近所述棱镜的出射口。

附图说明

图1是根据本发明的一优选实施例的棱镜透过率的测试系统中棱镜透过率的测试装置的示意图。

图2是根据本发明上述优选实施例的棱镜透过率的测试系统的测试示意图。

图3是根据本发明上述优选实施例的棱镜透过率的测试系统的测试流程图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

如图1至图3所示为本发明的一棱镜透过率的测试系统的一优选实施例。所述棱镜透过率的测试系统提高了棱镜透过率的测试准确度。所述棱镜透过率的测试系统将多种测量仪器集中在一棱镜透过率的测试装置中，通过调节待测棱镜和光源的同轴度以及减小测量过程中的误差提高了测量结果的准确度。此外，所述棱镜透过率的测试系统采用了所述的棱镜透过率的测试装置还降低了操作难度，从而使整个测试过程在提高测量结果准确度的同时操作更为方便快捷。

如图1和图2所示，本发明的所述棱镜透过率的测试系统包括一棱镜透过率的测试装置。所述棱镜透过率的测试装置包括一支撑体10，一光源仪20，一棱镜固定架30，一多轴调节平台40和一积分球50。其中，所述光源仪20设置于所述支撑体10上，用于发出平行光线。所述棱镜固定架30用于安装一待测棱镜90。

在本发明的实施例中，所述多轴调节平台40用于调节所述光源仪20发出的所述平行光线的中心与所述待测棱镜90的棱镜入射口91的中心的同轴度。本领域的技术人员可以理解的是，所述多轴调节平台40可以具有五轴，例如x轴，y轴，z轴，u轴和v轴。为了更准确调节所述同轴度，还可以是六轴调节平台，本发明并不受此限制。

在本发明的实施例中，所述积分球50作为光学扩散器，减小因入射光源不均匀分布或光束偏移所造成的误差，从而提高测量的准确性。

具体地，在上述优选实施例中，所述支撑体10包括一底座11和一支撑部12。其中，所述底座11用于放置所述多轴调节平台40和所述积分球50。所述支撑部12用于固定所述光源仪20。所述底座11与所述支撑部12相连接，如相互垂直固定地连接。进一步地，为了能够实现所述光源体20在所述支撑部12的高度可调节以及稳定性，所述支撑部12进一步包括一基板123，一调高件121和一光源仪安装件122。其中，所述基板123和所述调高件121连接，所述光源固定件122设置于所述调高件121，用于固定所述光源仪20。值得一提的是，所述光源固定件122包括相互垂直的一基板主体1221和一光源仪固定基板1222。其中所述基板主体1221设置于所述调高件121，所述光源仪固定基板1222和所述光源仪20相连接。值得一提的是，所述光源仪固定基板1222可以根据所述光源仪20的需要调节长度。

进一步地，为了使所述光源仪20的更方便调节高度，所述调高件121还设置有一控制件1211，用于控制所述调高件121在所述基板123的位置。在本实施例中，所述控制件1211实施为一高度调节按钮，当所述高度调节按钮被按下时，所述调高件121在所述基板123的位置固定，也就是说，与所述基板123不发生相对位移，从而所述光源仪20的高度固定。当所述高度调节按钮再次被按下时，也就是恢复原状时，所述调高件121可以与所述基板123发生相对位移，也就是说，所述光源仪20的高度可以进行调节。本领域的技术人员可以理解的是，为了实现所述光源仪20的高度可调节以及稳定性，所述支撑部12也有其他变形或者等效的实施例。例如可以使所述光源仪20可滑动地连接于所述光源仪固定基板1222从而调整其高度。

进一步地，所述底座11还包括一底板111和一积分球固定板112。所述积分球50设置于所述积分球固定板112上。为了实现所述积分球50于所述底板111发生相对位移，也就是说，为了实现所述积分球50在所述底板111上可以自由水平移动，所述底板111还具有一滑轨1111。所述积分球固定板112可以在所述滑轨1111上滑动，从而所述积分球50可以调节与所述多轴调节平台40的相对位置。进一步地，为了增强所述积分球50的稳定性，所述积分球50还包括一积分球支撑体52，其和所述积分固定板111连接。

在上述优选实施例中，所述棱镜固定架30用于安装所述待测棱镜，所述棱镜固定架30具有一入射口31和一出射口32。所述光源仪20发出光线通过所述待测棱镜以及所述入射口31后在所述出射口32射出。所述多轴调节平台40包括一放置部41，用于放置所述棱镜固定架30。

具体地，在一实施例中，所述积分球50是一内壁500涂有漫反射材料的空腔球体，是一个中空的完整球壳。所述积分球50上开至少一窗孔51，用于作为进光孔或者放置光接收器件的接收孔。也就是说，所述窗孔51可以让光进入并与检测器靠得较近，是用来对处于所述积分球50的球内或放在球外并邻近所述窗孔51的试样对光的散射或发射进行收集的一种高效率元件。

所述积分球50的基本原理是光通过所述窗孔51被所述积分球50收集，在所述积分球50的内部经过多次反射后非常均匀地散射在所述积分球50的内部。值得一提的是，所述积分球50的所述内壁500应是良好的球面，通常要求它相对于理想球面的偏差应不大于所述积分球50的内径的0.2％。所述积分球50的所述内壁500表面涂以理想的漫反射材料，也就是漫反射系数接近于1的材料。常用的材料是氧化镁或硫酸钡，将它和胶质粘合剂混合均匀后，喷涂在所述内壁500表面。氧化镁涂层在可见光谱范围内的光谱反射比都在99％以上。这样，进入所述积分球50的光经过所述内壁500的涂层多次反射，在所述内壁500表面形成均匀照度。为获得较高的测量准确度，所述积分球500的窗孔51的开孔比应尽可能小。所述开孔比定义为所述积分球500的所述窗孔51处的球面积与整个所述积分球的所述内壁500的面积之比。因此，由于所述积分球50可降低并除去由光线的形状、发散角度、及探测器上不同位置的响应度差异所造成的测量误差，使用所述积分球50来测量时，可使得所述棱镜透过率的测试系统的测量结果更为准确和可靠。

如图2所示为根据本发明上述实施例的测量示意图。其中，所述光源仪20的一光源出口21发出平行光线，所述平行光线透过所述待测棱镜并通过所述入射口31之后，在所述出射口32射出二次光线。所述二次光线通过所述积分球50的所述窗孔51在所述积分球50内进行漫反射形成均匀照度并在其输出孔输出，从而可以测量所述棱镜的出射光强度。

因此，根据本发明的优选实施例，操作所述棱镜透过率的测试装置进行测量的步骤为：

(a)把待测棱镜90安装在所述棱镜固定架30上；

(b)调节所述光源仪20的高度，让所述光源仪20发出的平行光线邻近所述待测棱镜90的棱镜入射口91，由于所述光源仪20发出的光线的光强度为已知，记为P1；

(c)调节所述多轴调节平台40，使所述光源仪20发出的平行光线的中心和所述待测棱镜90的所述棱镜入射口91的中心同轴；

(d)调节所述积分球固定板112，使所述积分球50的所述窗孔52邻近所述出射口32；

(e)测量出棱镜的出射光强度，记为P2；

(f)所述待测棱镜的透过率则为P2/P1。

根据图中示意的例子，在本发明的这个优选实施例中，更具体地，使所述光源仪20的平行光线沿竖直方向进入待测的棱镜90，其中所述光源仪20的平行光线的光强度记为P1；然后使所述平行光线穿过所述棱镜90并且沿水平方向的出射光进入所述积分球50；测量得到进入所述积分球50的出射光的光强度，记为P2；最后计算得到所述棱镜的透过率为P2/P1。

值得一提的是，在这个实施例中，所述棱镜90可以设置偏振结构，例如可以使出射光只是某一个方向的偏振光等。也可以是通过反射或折射作用等将出射光调整为沿水平方向射出。在另外的实施例，所述棱镜的入射光和出射光也可能是沿着大致同样的方向投射，例如入射光也可沿水平方向进入所述棱镜90，再沿水平方向射出。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (16)

1.一棱镜透过率的测试系统，其特征在于，包括：

一支撑体，

一光源仪，所述光源仪设置于所述支撑体，

一棱镜固定架，用于安装一待测棱镜，

一多轴调节平台，设置于所述支撑体，用于调节所述光源仪发出平行光线的中心与所述待测棱镜的棱镜入射口的中心的同轴度，和

一积分球，所述积分球设置于所述支撑体，所述积分球具有至少一窗孔，所述棱镜固定架设置于所述多轴调节平台上。

2.如权利要求1所述的棱镜透过率的测试系统，其中所述支撑体包括一底座和一支撑部，所述底座与所述支撑部相互连接，所述多轴调节平台和所述积分球设置于所述底座，所述光源仪设置于所述支撑部。

3.如权利要求2所述的棱镜透过率的测试系统，其中所述支撑部包括一基板，一调高件和一光源仪安装件，所述基板和所述调高件连接，所述光源固定件设置于所述调高件，用于安装所述光源仪。

4.如权利要求3所述的棱镜透过率的测试系统，其中所述光源固定件还包括相互垂直的一基板主体和一光源仪固定基板，所述基板主体设置于所述调高件，所述光源仪固定基板和所述光源仪相连接。

5.如权利要求3所述的棱镜透过率的测试系统，其中所述调高件还设置有一控制件，用于控制所述调高件在所述基板的位置。

6.如权利要求5所述的棱镜透过率的测试系统，其中所述调高件是一高度调节按钮。

7.如权利要求2所述的棱镜透过率的测试系统，其中所述底座还包括一底板和一积分球固定板，所述积分球设置于所述积分球固定板。

8.如权利要求7所述的棱镜透过率的测试系统，其中所述底板还具有一滑轨，所述积分球固定板在所述滑轨上滑动，从而供所述积分球调节与所述多轴调节平台的相对位置。

9.如权利要求1至8中任一所述的棱镜透过率的测试系统，其中所述棱镜透过率的测试装置进行测试的步骤为：

(a)把待测棱镜固定在所述棱镜固定架上；

(b)调节所述光源仪的高度，让所述光源仪发出的平行光线靠近所述待测棱镜的棱镜入射口，由于所述光源仪发出的光线的光强度为已知，记为P1；

(c)调节所述多轴调节平台，使所述光源仪发出的平行光线的中心和所述待测棱镜的所述棱镜入射口的中心同轴；

(d)调节所述积分球的位置，使所述积分球的所述窗孔紧挨着所述棱镜的出射口；

(e)测量出所述待测棱镜的出射光强度，记为P2；以及

(f)所述待测棱镜的透过率则为P2/P1。

10.如权利要求1至8中任一所述的棱镜透过率的测试系统，其中所述所述棱镜的入射口和所述出射口分别位于互相垂直的两个侧面。

11.一棱镜透过率的测试方法，该方法包括以下步骤：

(a)把待测棱镜固定在棱镜固定架上；

(b)调节光源仪的高度，让所述光源仪发出的平行光线邻近所述棱镜的入射口，由于所述光源仪发出的光线的光强度为已知，记为P1；

(c)调节多轴调节平台，使所述光源仪发出的平行光线的中心和所述棱镜的所述入射口的中心同轴；

(d)调节积分球的位置，使所述积分球的所述窗孔邻近所述棱镜的出射口；

(e)测量出所述棱镜的出射光强度，记为P2；以及

(f)计算得到所述待测棱镜的透过率为P2/P1。

12.一棱镜透过率的测试方法，该方法包括以下步骤：

(A)使光源仪的平行光线沿竖直方向进入待测的棱镜，其中所述光源仪的平行光线的光强度记为P1；

(B)使所述平行光线穿过所述棱镜并且沿水平方向的出射光进入积分球；

(C)测量得到进入所述积分球的出射光的光强度，记为P2；以及

(D)计算得到所述棱镜的透过率为P2/P1。

13.如权利要求12所述的测试方法，其中还包括步骤：将所述光源仪设置于所述棱镜的上方并邻近所述棱镜的入射口。

14.如权利要求12所述的测试方法，其中还包括步骤：调节所述光源仪的位置以使所述光源仪的中心和所述棱镜的入射口中心同轴。

15.如权利要求12所述的测试方法，其中还包括步骤：通过多轴调节平台调节棱镜固定架的位置从而调节所述棱镜的位置以使所述光源仪的中心和所述棱镜的入射口中心同轴。

16.如权利要求12至15中任一所述的测试方法，其中还包括步骤：使所述积分球沿着设于支撑体的底座的导轨移动以使所述积分球的窗孔邻近所述棱镜的出射口。