CN107843412B - 光检测系统及光检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种光检测系统及光检测装置，其中，该光检测系统包括沿光路依次设置的光源、第一光阑、匀光单元、偏光转换单元、LCD板、及检测单元，光源产生光束，经第一光阑将不需要的光挡掉，有用的光经匀光单元匀光后进入偏光转换单元，输出需要的S态或P态偏振光，进一步通过第二光阑挡掉无用的杂散光，再经LCD板透射，进入检测单元，可以准确检测LCD板透射的光的光量，进而可以根据对LCD板透射光的检测值更准确地匹配光机的效率。本发明的光检测系统，解决了现有的光检测系统检测的光亮度不准确、光机效率不准确的技术问题，缩减了光检查工艺，大大提高了检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种光检测系统及光检测装置。
背景技术
目前，投影技术突飞猛进，光源经历了从传统的氙灯、UHP灯，到激光光源的技术创新，但相应的检测系统却一直没有更新，光源的效率标定还是使用较早的检测系统，即，使光源通过一个圆形小孔，通过检测通过小孔的光的亮度，将其默认为例如LCD的光阀所透射的光的光的亮度，并据此作为应用了上述检测系统所采用的光源和光阀的投影设备的出厂的亮度。现有光检测系统检测到的数据给后续光机效率的设计与分析带来了很多不确定因素，因为厂商提供的数据并非是按照优化后的设计角度和大小测试得出，具有较大的偏差，因而检测的例如LCD光阀所透射的光的亮度也不准确。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种光检测系统，旨在解决现有的光检测系统检测的光的亮度不准确、光机效率不准确的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种光检测系统，包括沿光路依次设置的光源、第一光阑、匀光单元、偏光转换单元、LCD板、及检测单元；其中，
光源，产生光束；
第一光阑，调节所述光束的角度和强弱；
匀光单元，对透过第一光阑的光束进行匀光处理；
偏光转换单元，将透过匀光单元的光束输出为S态偏振光或P态偏振光；
LCD板，接收偏光转换单元输出的S态偏振光或P态偏振光；
检测单元，检测从LCD板透射的光的亮度，进而计算光机效率。
进一步地，所述偏光转换单元包括沿光路依次设置的栅栏、PBS、及1/2波片；其中，
栅栏，过滤部分从匀光单元输出的光束；
PBS，透射P态偏振光，反射S态偏振光；
1/2波片，将从PBS透射的P态偏振光转换为S态偏振光。
进一步地，该光检测系统还包括第一聚光透镜，所述第一聚光透镜设置于所述偏光转换单元与LCD板之间的光路，收集所述偏光转换单元输出的S态偏振光，射入所述LCD板。
进一步地，该光检测系统还包括第二光阑，所述第二光阑设置于所述第一聚光透镜与LCD板之间的光路，调节射入所述LCD板的S态偏振光的角度和强弱。
进一步地，该光检测系统还包括第二聚光透镜，所述第二聚光透镜设置于所述第一聚光透镜与第二光阑之间的光路，聚焦S态偏振光，射入所述LCD板。
进一步地，所述匀光单元包括一面向光源的第一复眼透镜阵列和一背对光源的第二复眼透镜阵列，经过所述第一复眼透镜阵列的光束聚焦于第二复眼透镜阵列上的焦距为f'A，则其中，A为光束的直径，W为LCD板的宽度，f'B为第二复眼透镜阵列和第一聚光透镜组成的透镜组的焦距，或者为第二复眼透镜阵列、第一聚光透镜和第二聚光透镜组成的透镜组的焦距。
进一步地，其中，φ为光束能够进入偏光转换单元的最大偏转角度；F/#的取值为1.6-2.4。
进一步地，所述光源为激光、LED或灯泡。
进一步地，所述检测单元还用于根据检测到的LCD板透射的光的亮度计算光机效率。
本发明的另一目的在于提出一种光检测装置，该光检测装置包括如上所述的光检测系统。
本发明的光检测系统，包括沿光路依次设置的光源、第一光阑、匀光单元、偏光转换单元、LCD板、及检测单元，光源产生光束，经过第一光阑将不需要的光挡掉，有用的光经过匀光单元匀光后进入偏光转换单元，输出需要的S态偏振光或P态偏振光，再经LCD板透射，进入检测单元，可以根据透射至LCD板的光量计算光源的实际亮度，进而更准确地匹配光机的效率。本发明的光检测系统，解决了现有的光检测系统检测的LCD透射的光的亮度不准确、光机效率不准确的技术问题，缩减了光检查工艺，大大提高了检测效率。
附图说明
为了更清楚地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地介绍，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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明光检测系统一实施例的结构示意图；
图2为图1的偏光转换单元的结构示意图；
图3为本发明光检测系统一实施例的光路图；
图4为本发明的偏光转换单元的另一结构示意图；
图5为本发明光检测装置一实施例的结构示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 10 | 光源 | 50 | LCD板 |
| 20 | 第一光阑 | 60 | 检测单元 |
| 30 | 匀光单元 | 70 | 第一聚光透镜 |
| 40 | 偏光转换单元 | 80 | 第二光阑 |
| 41 | 栅栏 | 90 | 第二聚光透镜 |
| 42 | PBS | 100 | 光源检测装置 |
| 43 | 1/2波片 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
参照图1，本发明提出一种光检测系统的实施例，包括沿光路依次设置的光源10、第一光阑20、匀光单元30、偏光转换单元40、LCD板50、及检测单元60；其中，
光源10，产生光束；
第一光阑20，调节所述光束的角度和强弱；
匀光单元30，对透过第一光阑20的光束进行匀光处理；
偏光转换单元40，将透过匀光单元30的光束输出为S态偏振光或P态偏振光；
LCD板50，接收偏光转换单元40输出的S态偏振光或P态偏振光；
检测单元60，检测从LCD板50透射的光的亮度，进而计算光机效率。
本实施例的光检测系统，包括沿光路依次设置的光源10、第一光阑20、匀光单元30、偏光转换单元40、LCD板50、及检测单元60，该光路模拟光机的光路结构，光源10产生的光束入射到第一光阑20之后、匀光单元30之前的光量模拟为入光机的光量，透射出LCD板50的光量模拟为出光机的光量。光源10用于产生光束，在本实施例中光源10由投影机中的激光提供，利用激光激发荧光轮以产生红、绿、蓝三种颜色的荧光，在其他实施例中，光源也可以选择由投影机中的LED或灯泡提供，另外，投影机类型可以是3LCD或单LCD。第一光阑20用于调节所述光束的角度和强弱，由于每次检测的光束的亮度和角度不同，为了尽可能准确地测试入射至LCD板并被透射的光的亮度，第一光阑20依据匀光单元30的整个面的大小，通过特设的通光孔径来控制光束的大小，过滤掉不需要的杂散光，将有用的光射入匀光单元30进行匀光处理，匀光单元30一般为双排复眼透镜阵列，也可以使用匀光棒，通过双排的复眼透镜阵列将角度分散的光束通过两次折射形成均匀的平行光束射入偏光转换单元40，偏光转换单元40主要用于透射光束本身携带的S态偏振光，以及将匀光单元30匀光处理后的P态偏振光转换为S态偏振光，以更利于LCD板50利用，或者投射光束的P态偏振光，以及将匀光单元30匀光处理后的S态偏振光转换为P态偏振光。
在图1提供的实施例中，LCD板50为S态偏振光或P态偏振光的接收载体，也是测试LCD板50成像范围和亮度的重要部分，在对透过LCD板50的光的亮度进行检测时，可以通过调整LCD板50的大小，来模拟不同型号的LCD板所透射的亮度，不同的LCD板需要不同的匀光单元30与之对应，而且在该光检测系统工作时，LCD板处于非工作状态，即不改变在测光源的方向及偏振态，以便入射至LCD板50的S态偏振光或P态偏振光直接射入检测单元60，从而使检测单元60直接检测从LCD板50透射的光的亮度，保证获得的测量值准确，在图1提供的实施例中，该检测单元60为积分球，在其他实施例中也可以采用亮度侦测器。另外，由于光机效率＝出光机的光量/进光机的光量，出光机的光量直接影响光机效率的准确性。现有技术中，对于LCD板所透射的光的光量的测量值小于实际值，造成了光机效率值较实际偏低，本发明的光检测系统，检测的入射至LCD板并透射的光的亮度较为准确，因而得到的光机效率也比较客观、准确。另外，作为对进光机的光量的一种检测方式，参照图1，可以将检测单元60直接布置在第一光阑20之后，从而通过调节第一光阑20以配合检测单元60检测光源10所发光的光量，从而得到进光机的光量检测值，进而获得准确的光机效率，需要说明的是，进光机的光量也可以采用其他方式而获得，由于本发明的光检测系统能保证得到准确的LCD板透射的光的亮度检测值，因此，可以保证得到准确的光机效率。
本实施例的光检测系统，包括沿光路依次设置的光源10、第一光阑20、匀光单元30、偏光转换单元40、LCD板50、及检测单元60，光源10产生光束，经过第一光阑20将不需要的光挡掉，有用的光经过匀光单元30匀光后进入偏光转换单元40，输出需要的S态偏振光或P态偏振光，通过LCD板50透射，进入检测单元60，可以准确检测LCD透射的光的光量，进而更准确地匹配光机的效率。本发明的光检测系统，解决了现有的光检测系统检测的LCD透射的光的亮度不准确、光机效率不准确的技术问题，缩减了光检查工艺，大大提高了检测效率。
进一步地，参照图2和图3，偏光转换单元40包括沿光路依次设置的栅栏41、PBS42、及1/2波片43；其中，
栅栏41，过滤部分从匀光单元30输出的光束；
PBS42，透射P态偏振光，反射S态偏振光；
1/2波片43，将从PBS42透射的P态偏振光转换为S态偏振光。
本实施例的光检测系统，偏光转换单元40包括沿光路依次设置的栅栏41、PBS42、及1/2波片43；栅栏41一般与PBS42一体成型，用于过滤部分从匀光单元30输出的光束，激光激发荧光轮射出包括P态和S态的偏振光在φ角度范围内入射，当φ达到一定角度就会在输出时射在栅栏41上，从而阻却其投射在PBS42上，而在φ角度范围内入射的那部分荧光则经过栅栏41的间隙入射至PBS42，PBS42是一种偏振分光棱镜，能够透射P态的偏振光并反射S态偏振光，因而从PBS42透射的P态偏振光直接入射至与PBS42处于同一光路的1/2波片43，而经PBS42反射的S态偏振光经PBS阵列反射后从1/2波片43的间隙射出，入射至LCD50，1/2波片43，又称为半波片，是具有一定厚度的双折射晶体，一般用云母片来制作，主要用于将从PBS42透射的P态偏振光改变为圆偏光，并转换为LCD板50更容易接收利用的S态偏振光。
参照图4，在本实施例中，偏光转换单元40包括沿光路依次设置的栅栏41、PBS42、及1/2波片43，激光激发荧光轮射出包括P态和S态的偏振光在φ角度范围内入射，经过栅栏41的间隙入射至PBS42，PBS42透射P态偏振光，反射S态偏振光，被反射的S态偏振光再次经PBS42反射后入射至1/2波片43，经过1/2波片43的折射转换为P态偏振光，与透射PBS42并从1/2波片43之间的间隙透射的P态偏振光一起入射至LCD板50。
进一步地，参照图1，该光检测系统还包括第一聚光透镜70，所述第一聚光透镜70设置于偏光转换单元40与LCD板50之间的光路，收集所述偏光转换单元40输出的S态偏振光，射入所述LCD板50。
本实施例的光检测系统，在偏光转换单元40和LCD板50之间的光路上还设置有第一聚光透镜70，第一聚光透镜70主要用于将从偏光转换单元40输出的S态偏振光收集聚合，以使得从偏光转换单元40输出的S态偏振光尽可能多地入射至LCD板50上，从而保证获得较为准确的出射光量，进一步提高了该光检测系统的数据准确性。
进一步地，参照图1，该光检测系统还包括第二光阑80，所述第二光阑80设置于所述第一聚光透镜70与LCD板50之间的光路，调节射入所述LCD板50的S态偏振光的角度和强弱。
本实施例的光检测系统，在所述第一聚光透镜70与LCD板50之间的光路上还设置有第二光阑80，第二光阑80可以根据LCD板的大小而自动调节其透光孔径，进而调节入射至所述LCD板50的S态偏振光的角度和强弱，本实施例的光检测系统，可以根据不同的LCD板50模拟不同型号的光机，进而检测不同的出射光量，而且第二光阑80可以根据LCD板50的大小自动调节入射至LCD板50的光量，进而更准确地匹配光机的效率。
进一步地，参照图1和图3，该光检测系统还包括第二聚光透镜90，所述第二聚光透镜90设置于所述第一聚光透镜70与第二光阑80之间的光路，聚焦S态偏振光，射入所述LCD板50。
本实施例的光检测系统，根据第二复眼透镜阵列和第一聚光透镜70组成的透镜组的焦距f'B的大小，可以在第一聚光透镜70与第二光阑80之间的光路上设置第二聚光透镜90，进一步聚焦S态的偏振光，将从匀光单元30和偏光转换单元40出射的大光斑收集成需要的小光斑，进一步通过可自动调节的第二光阑80入射至所述LCD板50，减少了光束的光量损失，提高了该光检测系统的数据准确性。
进一步地，参照图1和图3，所述匀光单元30包括一面向光源10的第一复眼透镜阵列和一背对光源10的第二复眼透镜阵列，经过所述第一复眼透镜阵列的光束聚焦于第二复眼透镜阵列上的焦距为f'A，则其中，A为光束的直径，W为LCD板的宽度，f'B为第二复眼透镜阵列和第一聚光透镜70组成的透镜组的焦距。
本实施例的光检测系统，匀光单元30包括一面向光源10的第一复眼透镜阵列和一背对光源10的第二复眼透镜阵列，光源10经过可自动调节透光孔径的第一光阑20，将光源10产生的大角度的光拦截，剩余的光束入射至第一复眼透镜阵列，经第一复眼透镜阵列折射后入射至第二复眼透镜阵列，若经过所述第一复眼透镜阵列的光束聚焦于第二复眼透镜阵列上的焦距为f’A，则其中，A为光束的直径，W为LCD板的宽度或者长度，f'B为第二复眼透镜阵列和第一聚光透镜70组成的透镜组的焦距，由上述公式可知如果光束的直径过大，则会有一部分光束不会入射到第一复眼透镜阵列。
进一步地，参照图3，其中，φ为光束能够进入偏光转换单元40的最大偏转角度；F/#的取值为1.6-2.4。
本实施例的光检测系统，F数由第二复眼透镜阵列和第一聚光透镜70组成的透镜组的焦距f'B，以及光束能够进入偏光转换单元的最大偏转角度φ决定，即由于则/>F/#为本领域的专业名词，即F数、光圈数或相对孔径的倒数，f为第一聚光透镜70的焦距，d为第一聚光透镜70的直径，而且在本领域内，W与F/#之间存在一定的选择对应关系，即根据LCD板50的尺寸，可以确定F/#的取值范围，一般地，F/#的取值为1.6-2.4，因此，在确定选出最优的F数时，即可确定出光束能够进入偏光转换单元的最大偏转角度φ，也能够确定如果从第二复眼透镜阵列射出的光的角度大于φ值，则会被偏光转换单元40内的栅栏41挡掉。
参照图5，图5为本发明光源检测装置一实施例的结构示意图，在该实施例中，该光源检测装置100包括如上所述的光检测系统。
本实施例的光源检测装置100的光检测系统，包括沿光路依次设置的光源10、第一光阑20、匀光单元30、偏光转换单元40、LCD板50、检测单元60、第一聚光透镜70、第二光阑80、及第二聚光透镜90，光源10产生光束，经过第一光阑20将不需要的光挡掉，有用的光经过匀光单元30匀光后进入偏光转换单元40，输出需要的S态偏振光或P态偏振光，进一步通过第二光阑80挡掉无用的杂散光，再经LCD板50透射，进入检测单元60，可以准确检测LCD板透射的光的光量，进而可以根据对LCD板透射光的检测值更准确地匹配光机的效率。本发明的光检测系统，解决了现有的光检测系统检测的LCD透射的光的光亮度不准确、光机效率不准确的技术问题，缩减了光检查工艺，大大提高了检测效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种光检测系统，其特征在于，包括沿光路依次设置的光源、第一光阑、匀光单元、偏光转换单元、LCD板、及检测单元；其中，
光源，产生光束；
第一光阑，调节所述光束的角度和强弱；
匀光单元，对透过第一光阑的光束进行匀光处理；
偏光转换单元，将透过匀光单元的光束输出为S态偏振光或P态偏振光；
LCD板，接收偏光转换单元输出的S态偏振光或P态偏振光；
检测单元，检测出LCD板透射的光的亮度。
2.根据权利要求1所述的光检测系统，其特征在于，所述偏光转换单元包括沿光路依次设置的栅栏、PBS、及1/2波片；其中，
栅栏，过滤部分从匀光单元输出的光束；
PBS，透射P态偏振光，反射S态偏振光；
1/2波片，将从PBS透射的P态偏振光转换为S态偏振光。
3.根据权利要求1所述的光检测系统，其特征在于，该光检测系统还包括第一聚光透镜，所述第一聚光透镜设置于所述偏光转换单元与LCD板之间的光路，收集所述偏光转换单元输出的S态偏振光，射入所述LCD板。
4.根据权利要求3所述的光检测系统，其特征在于，该光检测系统还包括第二光阑，所述第二光阑设置于所述第一聚光透镜与LCD板之间的光路，调节射入所述LCD板的S态偏振光的角度和强弱。
5.根据权利要求4所述的光检测系统，其特征在于，该光检测系统还包括第二聚光透镜，所述第二聚光透镜设置于所述第一聚光透镜与第二光阑之间的光路，聚焦S态偏振光，射入所述LCD板。
6.根据权利要求5所述的光检测系统，其特征在于，所述匀光单元包括一面向光源的第一复眼透镜阵列和一背对光源的第二复眼透镜阵列，经过所述第一复眼透镜阵列的光束聚焦于第二复眼透镜阵列上的焦距为f'A，则其中，A为光束的直径，W为LCD板的宽度，f'B为第二复眼透镜阵列和第一聚光透镜组成的透镜组的焦距，或者为第二复眼透镜阵列、第一聚光透镜和第二聚光透镜组成的透镜组的焦距。
7.根据权利要求6所述的光检测系统，其特征在于，其中，ø为光束能够进入偏光转换单元的最大偏转角度；F/#的取值为1.6-2.4。
8.根据权利要求1所述的光检测系统，其特征在于，所述光源为激光、LED或灯泡。
9.根据权利要求1所述的光检测系统，其特征在于，所述检测单元还用于根据检测到的LCD板透射的光的亮度计算光机效率。
10.一种光检测装置，其特征在于，该光检测装置包括如权利要求1-9任一项所述的光检测系统。
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