CN108548481A - 一种激光焦点大小的测量系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光焦点大小的测量系统及方法，所述测量系统包括设置在激光器(1)发出激光束的路径上的图像传感器(3)、采集转换电路(4)、显示终端(5)；所述激光器(1)发出激光束直接照射到所述图像传感器(3)；所述采集转换电路(4)用于控制图像传感器对照射在所述图像传感器(3)的图像进行采集，并将采集的图像发送到所述显示终端(5)上进行显示。采用本发明测量系统及方法，利用图像传感器的像素点大小以及摄入光斑占有的像素点数量成比例关系反向计算激光光斑的大小，具备简单安全等特点。

Description

一种激光焦点大小的测量系统及方法
技术领域
本发明涉及焦点大小的测量领域，具体涉及一种激光焦点大小的测量系统及方法。
背景技术
激光焦点位置的测量相对简单，但测量激光焦点大小一直以来是行业难点。由于激光焦点位置能量密度高，目前普遍使用激光焦点测试纸测量，控制激光器发出激光打到激光焦点测试纸上，移动测试纸张与激光器的距离，反复多次可相对准确的测量激光焦点的大小和焦距。整个过程费时费力，并且在更换或者移动测试纸张时易导致激光意外开启存在一定的危险性。
发明内容
本发明的目的解决上述技术问题，利用成像原理与像素点尺寸大小的关系，提出一种准确度高并且操作简单的激光焦点大小测量系统及方法。
为达成上述目的，本发明提供了一种激光焦点大小的测量系统，包括设置在激光器(1)发出激光束的路径上的图像传感器(3)、采集转换电路(4)、显示终端(5)。
所述激光器(1)发出激光束直接照射到所述图像传感器(3)；所述采集转换电路(4)用于控制图像传感器对照射在所述图像传感器(3)的图像进行采集，并进行数据转换后的图像数据发送到所述显示终端(5)上进行显示。
进一步的，所述测量系统还包括激光能量衰减片(2)；所述激光能量衰减片(2)设置在在激光器(1)发出激光束的路径上且在激光器(1)与图像传感器(3)之间；所述激光器(1)发出激光束经过所述激光能量衰减片衰减能量后直接照射到所述图像传感器(3)；所述显示终端(5)上可以对图像传感器(3)采集的图像进行真实的还原并校正激光衰减片偏移的角度。
为了计算出真实焦点的大小,所述测量系统预先获取图像传感器的传感器尺寸与最终图像显示之间的比例关系。
进一步的,为了防止激光束能量烧毁所述图像传感器(3),所述激光能量衰减片(2)为一片或者若干片的光能量衰减镜片构成，根据激光束能量设置来进行调整光能量衰减镜片的数量。
进一步的,所述图像传感器(3)为具备图像采集的传感器，所述图像传感器(3)为面阵CCD摄像头或者为CMOS摄像头。
上述的激光焦点大小的测量系统，相对应本发明还提供了激光焦点大小的测量方法，所述测量方法包括如下步骤：
步骤一，调整激光器(1)发出激光束的能量大小和/或者调整激光器(1)的聚焦镜头使得至成激光束像斑点最小；
步骤二，对照射在所述图像传感器(3)的图像进行采集；所述图像为所述图像传感器摄入的光斑；
步骤三，对所述图像传感器(3)采集的图像进行真实的还原并校正激光衰减片偏移的角度；通过摄入光斑大小与占用图像传感器高亮显示的像素点多少以及每个像素点的大小成比例关系反向计算激光光斑的大小；
步骤四，对校正后的图像在所述显示终端(5)上进行显示；
本发明的激光焦点大小的测量方法的步骤一中，进一步的，调整激光器(1)发出激光束的能量为固定激光功率，调整激光器聚焦镜头至成像斑点最小。
进一步的，步骤一中，还包括调整激光器(1)发出的激光波长处于图像传感器采集的光线波长范围之内。
若激光焦点大小的测量系统还包含激光能量衰片，进一步的，步骤一，还包括调整激光器(1)发出的激光波长处于激光能量衰减片(2)衰减的波段范围之内。
进一步的，步骤一中，还包括调整激光器(1)发出激光束的能量大小使得射入的激光束能量不足以烧毁所述图像传感器。
与现有技术，本发明的激光焦点大小的测量系统及方法，具体是激光器发出激光束，激光束经过本身的聚焦镜头以后，将聚焦以后的光束经过激光衰减片衰减，再将衰减以后的光束直接射入图像传感器。调整激光聚焦镜头改聚焦焦距，让焦点落在图像传感器上。利用显示终端实现对衰减片偏移角度并结合图像传感器每个像素点的尺寸以及光斑在图像传感器占有的像素点数量，计算出真实激光聚焦的焦点。本发明所提供的测试系统简单，测试方法和操作流程简单且安全，并通过显示终端进行显示，具备直观性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明激光焦点大小的测量装置的示意图；
图2为本发明显示终端采集的激光焦点图像；
图3本发明激光焦点大小的测量系统的原理框图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的激光焦点大小的测量系统，包括设置在激光器(1)发出激光束的路径上的图像传感器(3)、采集转换电路(4)、显示终端(5)、激光能量衰减片(2)；所述激光器(1)发出激光束直接照射到所述图像传感器(3)；所述激光能量衰减片(2)设置在在激光器(1)发出激光束的路径上且在激光器(1)与图像传感器(3)之间；所述激光器(1)发出激光束经过所述激光能量衰减片衰减能量后直接照射到所述图像传感器(3)；所述显示终端(5)上可以对图像传感器(3)采集的图像进行真实的还原并校正激光衰减片偏移的角度。如附图1所示，所述激光发生器(1)发出激光经过聚焦透镜汇聚成一束能量较强的激光束(A)，激光束(A)经过激光能量衰减片(3)，衰减为图像传感器可承受的光能量，衰减以后的激光束直接照射到图像传感器(3)上。图像传感器(3)将进行图像的采集并将采集的图像通过采集转换电路(4)传输到显示终端(5)上。
本发明实施例中，包含了激光能量衰减片(3)，需要说明的是，激光能量衰减片(3)的设置与否，与激光束能量和图像传感器的性能相关，当激光束的能量不足以烧毁图像传感器，则可以不设置激光能量衰减片(3)。
本发明中的所述图像传感器(3)为具备图像采集的传感器，优选地，本发明实施例中的所述图像传感器(3)为面阵CCD摄像头或者为CMOS摄像头。需要说明的是，本发明所述图像传感器(3)不限于实施例所指的图像传感器。
如图2，为显示终端采集的激光焦点图像。图中网格代表图像传感器的分辨率，如图2网格为25*24，采用的图像传感器尺寸为2.5mm*2.4mm，从图中可以看出激光焦点长占据了约2格，宽占据了约2.5格。对应到实际激光焦点的大小为长0.2mm宽0.25mm。
如图3为系统的整体功能框图，激光器(1)发出激光，发出的激光经过激光能量衰减片(2)再入射到图像传感器(3)上，图像传感器(3)受到采集转换电路(4)的控制进行图像采集，并通过采集转换电路进行数据转换，并将转换以后的图像数据发送到显示终端(5)上，显示终端根据激光能量衰减片(2)的数量进行相应的激光焦点大小补偿，再显示出最终测量的激光焦点大小。其中，图像传感器发(3)图像数据给采集转换电路(4)，同时采集转换电路(4)也控制图像传感器(3)，比如使能/模式/曝光时间等参数；采集转换电路(4)发送转换完成的图像数据给显示终端(5)，显示终端(5)同样发送相应控制指令给采集转换电路(4)，比如读取指令/暂停采集指令/关闭指令等。
需要说明的是，本发明中，激光能量衰减片(2)的激光能量衰减镜片数量不仅限于一片，数量可大于一片，也可没有。当射入的激光束能量不足以烧毁所述图像传感器(3)可以不采用衰减镜片，射入激光能量很强，可采用多片衰减镜片，显示终端可对插入其中的衰减镜片对焦点测量的影响进行补偿。
需要说的是，本发明所涉及的所述图像传感器(3)为具备图像采集的传感器，所述图像传感器(3)为面阵CCD摄像头或者为CMOS摄像头。
所述测量系统需要预先获取图像传感器的传感器尺寸与最终图像显示之间的比例关系。例如图像传感器有效采集面积是3.2mm*2.4mm，对应的像素点是320*240，假如采集的激光焦点占据100*100个像素点，则实际激光焦点大小为1mm*1mm。
需要说明的是，通过调整激光器发出的能量大小或者调整聚焦镜头均会影响激光焦点大小的精确测量，实际操作中可以采用固定激光功率，调整激光器聚焦镜头至成像斑点最小，测量此斑点得到激光聚焦焦点大小。
需要说明的是，激光器发出的激光波长需处在图像传感器采集的光线波长范围之内，同时也必须处在激光衰减片衰减的波段范围之内。
本发明还提供了一种所述测量方法包括如下步骤：
步骤一，调整激光器(1)发出激光束的能量大小和/或者调整激光器(1)的聚焦镜头使得至成激光束像斑点最小；
步骤二，对照射在所述图像传感器(3)的图像进行采集；
步骤三，对所述图像传感器(3)采集的图像进行真实的还原并校正激光衰减片偏移的角度；通过所述图像传感器的像素点大小与摄入光斑大小成比例关系反向计算激光光斑的大小；
步骤四，对校正后的图像在所述显示终端(5)上进行显示。
进一步的，步骤一，调整激光器(1)发出激光束的能量为固定激光功率，调整激光器聚焦镜头至成像斑点最小。
进一步的，步骤一，还包括调整激光器(1)发出的激光波长处于图像传感器采集的光线波长范围之内。
进一步的，步骤一，还包括调整激光器(1)发出的激光波长处于激光能量衰减片(2)衰减的波段范围之内。
进一步的，步骤一，还包括调整激光器(1)发出激光束的能量大小使得射入的激光束能量不足以烧毁所述图像传感器。
上述说明描述了本发明的优选实施例，但应当理解本发明并非局限于上述实施例，且不应看作对其他实施例的排除。通过本发明的启示，本领域技术人员结合公知或现有技术、知识所进行的改动也应视为在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光焦点大小的测量系统，其特征在于，
包括设置在激光器(1)发出激光束的路径上的图像传感器(3)、采集转换电路(4)、显示终端(5)；
所述激光器(1)发出激光束直接照射到所述图像传感器(3)；
所述采集转换电路(4)用于控制图像传感器对照射在所述图像传感器(3)的图像进行采集，并进行数据转换后的图像数据发送到所述显示终端(5)上进行显示。
2.根据权利要求1所述的激光焦点大小的测量系统，其特征在于
所述测量系统还包括激光能量衰减片(2)；
所述激光能量衰减片(2)设置在在激光器(1)发出激光束的路径上且在激光器(1)与图像传感器(3)之间；
所述激光器(1)发出激光束经过所述激光能量衰减片衰减能量后直接照射到所述图像传感器(3)；
所述显示终端(5)上可以对图像传感器(3)采集的图像进行真实的还原并校正激光衰减片偏移的角度。
3.根据权利要求1所述的激光焦点大小的测量系统，其特征在于，
所述测量系统预先获取图像传感器的传感器尺寸与最终图像显示之间的比例关系。
4.根据权利要求2所述的激光焦点大小的测量系统，其特征在于，
所述激光能量衰减片(2)为一片或者若干片的光能量衰减镜片构成。
5.根据权利要求1所述的激光焦点大小的测量系统，其特征在于，
所述图像传感器(3)为具备图像采集的传感器，所述图像传感器(3)为面阵CCD摄像头或者为CMOS摄像头。
6.一种激光焦点大小的测量方法，其特征在于，包括权利要求1至5任意权利要求所述激光焦点大小的测量系统，
所述测量方法包括如下步骤：
步骤一，调整激光器(1)发出激光束的能量大小和/或者调整激光器(1)的聚焦镜头使得至成激光束像斑点最小；
步骤二，对照射在所述图像传感器(3)的图像进行采集；
步骤三，对所述图像传感器(3)采集的图像进行真实的还原并校正激光衰减片偏移的角度；通过摄入光斑大小与占用图像传感器高亮显示的像素点多少以及每个像素点的大小成比例关系反向计算激光光斑的大小；
步骤四，对校正后的图像在所述显示终端(5)上进行显示。
7.根据权利要求6所述的激光焦点大小的测量方法，其特征在于，
步骤一，调整激光器(1)发出激光束的能量为固定激光功率，调整激光器聚焦镜头至成像斑点最小。
8.根据权利要求6所述的激光焦点大小的测量方法，其特征在于，
步骤一，还包括调整激光器(1)发出的激光波长处于图像传感器采集的光线波长范围之内。
9.根据权利要求8所述的激光焦点大小的测量方法，其特征在于，
步骤一，还包括调整激光器(1)发出的激光波长处于激光能量衰减片(2)衰减的波段范围之内。
10.根据权利要求6所述的激光焦点大小的测量方法，其特征在于，
步骤一，还包括调整激光器(1)发出激光束的能量大小使得射入的激光束能量不足以烧毁所述图像传感器。
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