CN112611450A - 一种光束质量分析仪和激光发射器振镜校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光束质量分析仪和激光发射器振镜校准方法。分析仪包括壳体和能将光束分成主光束和待分析光束的分光结构，壳体上沿光路方向依次设有物镜、分光结构和摄像头；壳体上还设有位于分光结构一侧的主光束出光孔。分析校准方法包括从激光发射器射出的光束中抽取光束分量形成待分析光束，照射在基准面的原点并形成光斑；让激光发射器中的振镜扫描一定角度，获得光斑实际移动距离，并计算光斑实际移动距离与光斑理想移动距离的差值。本发明提供的光束质量分析仪和激光发射器振镜校准方法，能快速获得光束的光斑图像，有利于提高对光束质量分析的准确性，从而提高对激光发射器的校准效率。
Description
技术领域
本发明涉及光束质量分析领域，尤其涉及一种光束质量分析仪和激光发射器振镜校准方法。
背景技术
激光发射器在生产完成后需要进行光束质量的分析和校准，主要分析的内容包括光束的圆度以及光斑中点是否为亮度最高的点。目前由于缺少分析设备，常用的方法为用激光发射器的光束在固定的板上进行多次激光打点，通过各种测量平台检测打出的点的位置来判断激光扫描振镜是否有定位误差。然而，由于激光光束有热效应，在板上打点时，形成的点的尺寸要略大于光斑尺寸，而且可能会因为热量分布不均导致实际打出的点其轮廓形状与光斑轮框形状有所不同，从而造成无法准确分析光束的实际圆度和光斑中点位置。该方式不仅操作繁琐，测量时间长，而且聚焦光斑的位置与实际存在较大误差，同时也无法获得光束质量信息。
发明内容
本发明的目的是提供一种光束质量分析仪和激光发射器振镜校准方法，能快速获得光束的光斑图像，有利于提高对光束质量分析的准确性，从而提高对激光发射器的校准效率。
为实现上述目的，本发明提供一种光束质量分析仪，包括壳体和能将光束分成主光束和待分析光束的分光结构，所述壳体上沿光路方向依次设有物镜、所述分光结构和摄像头；壳体上还设有位于分光结构一侧的主光束出光孔。
作为本发明的进一步改进，所述分光结构包括第一棱镜；所述第一棱镜的入光反射面朝向所述物镜，第一棱镜的出光面朝向所述出光孔；所述摄像头设置在所述待分析光束所在的路径上。
作为本发明的更进一步改进，所述分光结构还包括第二棱镜；所述第二棱镜位于物镜与第一棱镜之间的光路一侧，第一棱镜的入光反射面与摄像头的镜头均朝向第二棱镜的反光面。
作为本发明的更进一步改进，所述壳体上还设有位于所述分光结构与摄像头之间的光衰减结构。
作为本发明的更进一步改进，所述光衰减结构包括至少一块衰减片。
作为本发明的更进一步改进，所述壳体上设有插槽；所述衰减片设置在安装架上，所述安装架与壳体上的插槽插接配合。
作为本发明的更进一步改进，所述壳体上通过连接件连接有挡光板，所述挡光板位于所述物镜入光端的一侧；所述挡光板上设有与物镜的入光端正对的通光孔。
为实现上述目的，本发明还提供一种激光发射器振镜校准方法，包括以下步骤：
步骤a：从激光发射器射出的光束中抽取光束分量形成待分析光束，让待分析光束照射在基准面的原点并形成光斑；
步骤b：让激光发射器中的振镜扫描一定角度，所述基准面上的光斑相对原点偏移一段距离，获得光斑实际移动距离；
步骤c：计算光斑实际移动距离与光斑理想移动距离的差值。
作为本发明的更进一步改进，步骤b中所述基准面上的光斑相对原点偏移一段距离后，步骤b还包括使激光发射器与基准面相对移动，直至所述光斑重新照射在基准面原点，获取光斑实际移动距离；将步骤b重复多次，修正光斑实际移动距离的数值。
作为本发明的更进一步改进，将所述光斑实际移动距离与光斑理想移动距离的差值输入激光发射器自带的软件，激光发射器通过软件实现振镜的校准。
有益效果
与现有技术相比，本发明的光束质量分析仪和激光发射器振镜校准方法的优点为：
1、在需要分析激光发射器射出的光束质量时，让光束从物镜射入光束质量分析仪，通过分光结构将光束分成高亮度的主光束和低亮度的待分析光束，再通过摄像头来拍摄低亮度的待分析光束形成的光斑。由于待分析光束的光斑亮度低，人眼或软件都能很容易通过亮度差别分辨出光斑的亮度最高位置和光斑的形状，有利于提高对光束质量分析的准确性，从而提高对激光发射器的校准效率。分光结构分出的低亮度待分析光束，不仅方便观察，而且不会损坏摄像头；而分出的高亮度主光束从出光孔射出，避免光束质量分析仪因高温损坏。
2、光束质量分析仪中集成了物镜，可以分析非常小的聚焦光斑(小至一微米)，同时内置了分光和衰减，允许大功率聚焦激光直接入射，无需使用者再设计检测用外光路。激光发射器可以直接放在设备中而不需要拆开设备进行检测，做到边加工边检测，满足芯片、oled面板等高端精密加工的需求，提高良品率。
3、由于不同激光发射器的功率不同，则通过分光结构分离出的待分析光束其亮度也有高有低。为了避免待分析光束因亮度过高而导致摄像头获得的成像难以分析甚至损坏摄像头，通过设置光衰减结构能进一步减弱待分析光束的亮度，从而让摄像头获得的光斑成像更清晰，更利于分析光束质量，同时起到保护摄像头的作用。
4、衰减片通过安装架与壳体上的插槽插接配合，实现衰减片的可拆式安装，让技术人员能跟根据所需分析的激光发射器更换适合的衰减片，让摄像头的光斑成像尽可能清晰。
5、挡光板能确保激光光束只能从物镜的中心线进入光束质量分析仪，即使激光出现偏移，也不会直接照射在光束质量分析仪的壳体上并造成光束质量分析仪损坏，从而起到保护光束质量分析仪的作用。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
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获得其他的附图。
图1为光束质量分析仪的局部剖视图之一；
图2为光束质量分析仪的局部剖视图之二；
图3为激光发射器振镜校准方法示意图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例。
实施例
本发明的具体实施方式如图1至图2所示，一种光束质量分析仪，包括壳体1和能将光束分成主光束和待分析光束的分光结构3，壳体1上沿光路方向依次设有物镜2、分光结构3和摄像头7。壳体1上还设有位于分光结构3一侧的主光束出光孔11。摄像头7上设有用于与显示设备连接的数据线接头71。
分光结构3包括第一棱镜31。第一棱镜31的入光反射面朝向物镜2，第一棱镜31的出光面朝向出光孔11。摄像头7设置在待分析光束所在的路径上。本实施例中，分光结构3还包括第二棱镜32，第一棱镜31和第二棱镜32的截面均呈三角形。第二棱镜32位于物镜2与第一棱镜31之间的光路一侧，第一棱镜31的入光反射面与摄像头7的镜头均朝向第二棱镜32的反光面。摄像头7的镜头朝向和从第一棱镜31入光反射面反射的待分析光束，两者相对于第二棱镜32的反光面法线对称。
壳体1上还设有位于分光结构3与摄像头7之间的光衰减结构6。光衰减结构6包括至少一块衰减片。本实施例中，光衰减结构6包括一块第一衰减片61和一块第二衰减片62。第一衰减片61和第二衰减片62沿待分析光束依次布置。光衰减结构6与分光结构3之间通过隔板隔开，隔板上设有一个供待分析光束穿过的通孔。
壳体1上设有插槽。衰减片设置在安装架8上，安装架8与壳体1上的插槽插接配合。安装架8外侧通过螺钉与壳体1固定连接。
壳体1上通过连接件5连接有挡光板4，挡光板4位于物镜2入光端的一侧。挡光板4上设有与物镜2的入光端正对的通光孔41。挡光板4的厚度较大，避免在短时间内被激光直接射穿。本实施例中，连接件5为连接柱，数量为四根。各连接柱连接在挡光板4和壳体1端部的四个角之间。
如图3所示，采用上述光束质量分析仪对激光发射器10的振镜进行校准，其包括以下步骤：
步骤a：将光束质量分析仪设置在二维或三维移动平台9上；从激光发射器10射出的光束中抽取光束分量形成待分析光束，让待分析光束照射在基准面的原点并形成光斑。具体为将光束质量分析仪的摄像头7镜头作为基准面，从激光发射器10中射出的激光依次经过物镜2、分光结构3、光衰减结构6并照射在摄像头7的镜头上，通过摄像头7获取待分析光束的光斑。
步骤b：让激光发射器10中的振镜12扫描一定角度，摄像头7基准面上的光斑相对原点偏移一段距离；通过移动平台9使激光发射器10与摄像头7基准面相对移动，直至光斑重新照射在摄像头7基准面原点，并从移动平台9的工作数据中获取其移动距离信息。
将步骤b重复多次，修正光斑实际移动距离的数值。
步骤c：计算光斑实际移动距离与光斑理想移动距离的差值。
步骤d：将光斑实际移动距离与光斑理想移动距离的差值输入激光发射器10自带的软件，激光发射器10通过软件实现振镜12的校准。。
由于待分析光束的光斑亮度低，人眼或软件都能很容易通过亮度差别分辨出光斑的亮度最高位置和光斑的边缘形状，有利于提高对光束质量分析的准确性，从而提高对激光发射器的校准效率。分光结构3分出的低亮度待分析光束，不仅方便观察，而且不会损坏摄像头7。而分出的高亮度主光束从出光孔射出，避免光束质量分析仪因高温损坏。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
Claims (10)
1.一种光束质量分析仪，其特征在于，包括壳体(1)和能将光束分成主光束和待分析光束的分光结构(3)，所述壳体(1)上沿光路方向依次设有物镜(2)、所述分光结构(3)和摄像头(7)；壳体(1)上还设有位于分光结构(3)一侧的主光束出光孔(11)。
2.根据权利要求1所述的一种光束质量分析仪，其特征在于，所述分光结构(3)包括第一棱镜(31)；所述第一棱镜(31)的入光反射面朝向所述物镜(2)，第一棱镜(31)的出光面朝向所述出光孔(11)；所述摄像头(7)设置在所述待分析光束所在的路径上。
3.根据权利要求2所述的一种光束质量分析仪，其特征在于，所述分光结构(3)还包括第二棱镜(32)；所述第二棱镜(32)位于物镜(2)与第一棱镜(31)之间的光路一侧，第一棱镜(31)的入光反射面与摄像头(7)的镜头均朝向第二棱镜(32)的反光面。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种光束质量分析仪，其特征在于，所述壳体(1)上还设有位于所述分光结构(3)与摄像头(7)之间的光衰减结构(6)。
5.根据权利要求4所述的一种光束质量分析仪，其特征在于，所述光衰减结构(6)包括至少一块衰减片。
6.根据权利要求5所述的一种光束质量分析仪，其特征在于，所述壳体(1)上设有插槽；所述衰减片设置在安装架(8)上，所述安装架(8)与壳体(1)上的插槽插接配合。
7.根据权利要求1所述的一种光束质量分析仪，其特征在于，所述壳体(1)上通过连接件(5)连接有挡光板(4)，所述挡光板(4)位于所述物镜(2)入光端的一侧；所述挡光板(4)上设有与物镜(2)的入光端正对的通光孔(41)。
8.一种激光发射器振镜校准方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤a：从激光发射器(10)射出的光束中抽取光束分量形成待分析光束，让待分析光束照射在基准面的原点并形成光斑；
步骤b：让激光发射器(10)中的振镜(12)扫描一定角度，所述基准面上的光斑相对原点偏移一段距离，获得光斑实际移动距离；
步骤c：计算光斑实际移动距离与光斑理想移动距离的差值。
9.根据权利要求8所述的一种光束质量分析校准方法，其特征在于，步骤b中所述基准面上的光斑相对原点偏移一段距离后，步骤b还包括使激光发射器(10)与基准面相对移动，直至所述光斑重新照射在基准面原点，获取光斑实际移动距离；将步骤b重复多次，修正光斑实际移动距离的数值。
10.根据权利要求8或9所述的一种光束质量分析校准方法，其特征在于，将所述光斑实际移动距离与光斑理想移动距离的差值输入激光发射器(10)自带的软件，激光发射器(10)通过软件实现振镜(12)的校准。
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