CN113218631A - 一种光源光强分布测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光源光强分布测试装置，包括光源、光强检测器以及运动机构，运动机构与光源和/或光强检测器传动连接，带动光源和/或光强检测器运动，使得光源与光强检测器之间相对位置发生变化，光强检测器能够测量不同位置的光照强度。与现有技术相比，本光源光强分布测试装置利用运动机构来改变光源与光强检测器之间的相对位置关系，可以对光源作不同距离、不同视场角和不同方位角的光强数据测量，将采集到的数据处理即可形成光源的三维光强分布曲线；测量过程中操作方便快捷，测量得到的光强数据准确。
Description
技术领域
本发明涉及光强度检测技术领域，尤其涉及一种光源光强分布测试装置及测试方法。
背景技术
传统的光强分布测试主要针对单个发光源，通过光强测试仪，在水平或垂直方向上单独进行测量，进而得到其二维光强分布曲线图，如图1所示，再进行拟合得到发光源的三维光强分布。
这种测量方法在实际应用中存在一下问题：对于发光源来说，其空间光强分布是一个如图2所示的曲面，光强测试仪只能测得其某一截面上的二维光强分布曲线，无法准确反映其空间分布情况。
并且发光光源在生产制造时，由于封装工艺、遮光板结构等因素会影响发光源的光强分布，因此采用二维光强分布曲线拟合三维光强分布会产生严重的偏差。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种光源光强分布测试装置及其测试方法，用以解决现有技术中缺乏直接测量发光源三维空间内光强分布的实验设备，采用二维光强分布拟合得到三维光强分布的方式误差较大的技术问题。
本发明提供一种光源光强分布测试装置，该光源光强分布测试装置包括：光源、光强检测器以及运动机构，运动机构与光源和/或光强检测器传动连接，带动光源和/或光强检测器运动，使得光源与光强检测器之间相对位置发生变化，光强检测器能够测量不同位置的光照强度。
进一步的，运动机构具有X轴、Y轴以及Z轴三个方向上的运动自由度，能够带动光源和/或光强检测器在X轴、Y轴以及Z轴三个方向上运动。
进一步的，运动机构包括第一运动机构和第二运动机构，第一运动机构与光源传动连接，用于带动光源运动，第二运动机构与光强检测器传动连接，用于带动光强检测器运动。
进一步的，第一运动机构具有X轴、Y轴以及Z轴三个方向上的运动自由度，能够带动光源在X轴、Y轴以及Z轴三个方向上运动；第二运动机构具有X轴与Y轴两个方向上的运动自由度，能够带动光强检测器在X轴与Y轴两个方向上运动。
进一步的，第一运动机构包括相互传动连接的第一X轴运动平台、第一Y轴运动平台以及第一Z轴运动平台。
进一步的，第二运动机构包括第一旋转平台与第一直线运动平台，第一旋转平台与第一直线运动平台传动连接且能够带动第一直线运动平台旋转，第一直线运动平台与光强检测器传动连接且能够带动光强检测器作直线运动。
进一步的，第一运动机构具有X轴与Y轴两个方向上的运动自由度，能够带动光源在X轴与Y轴两个方向上运动；第二运动机构具有X轴、Y轴以及Z轴三个方向上的运动自由度，能够带动光强检测器在X轴、Y轴以及Z轴三个方向上运动。
进一步的，第一运动机构包括第二X轴运动平台与第二Y轴运动平台，第二X轴运动平台与第二Y轴运动平台传动连接，能够带动第二Y轴运动平台沿X轴方向运动，第二Y轴运动平台与光源传动连接，能够带动光源沿Y轴方向运动。
进一步的，第二运动机构包括第二Z轴运动平台、第二旋转平台与第二直线运动平台，第二Z轴运动平台与第二旋转平台传动连接且能够带动第二旋转平台在Z轴方向上运动，第二旋转平台与第二直线运动平台传动连接且能够带动第二直线运动平台旋转，第二直线运动平台与光强检测器传动连接且能够带动光强检测器作直线运动。
本发明提供一种光源光强分布的测试方法，该光源光强分布的测试方法，采用上述任意一项的光源光强分布测试装置进行测量，使运动机构带动光强检测器在光源产生的光照区域内运动，光强检测器测量其处于不同位置时的光照强度，记录并形成光源产生的光强分布情况。
与现有技术相比，本光源光强分布测试装置利用运动机构来改变光源与光强检测器之间的相对位置关系，可以对光源作不同距离、不同视场角和不同方位角的光强数据测量，将采集到的数据处理即可形成光源的三维光强分布曲线；测量过程中操作方便快捷，测量得到的光强数据准确。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如下。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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为某一光源二维光强分布曲线；
图2为某一光源三维光强分布曲线；
图3为光阑上小孔分布示意图；
图4为本发明提供的光源光强分布测试装置第一实施例的结构示意图；
图5为本发明提供的光源光强分布测试装置第一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
本光源光强分布测试装置包括光源、光强检测器以及运动机构，运动机构与光源和光强检测器中的至少一个传动连接，带动光源或光强检测器运动。如固定光源，运动机构带动光强检测器在三维空间内运动，检测不同位置的光照强度，或是固定光强检测器，运动机构带动光源在三维空间内运动，检测不同位置的光照强度。
也可以使运动机构与光源和光强检测器均传动连接，带动光源和光强检测器作不同的运动，使得光源与光强检测器之间相对位置发生变化，光强检测器能够测量不同位置的光照强度。
采用该光源光强分布测试装置进行光源光强分布情况的测试方法是控制运动机构带动光强检测器在光源产生的光照区域内运动，光强检测器测量其处于不同位置时的光照强度，记录并形成光源产生的光强分布情况。
其中光源根据检测需求确定，需要检测哪种光源的光强分布情况，就使用哪种光源。光强检测器选择的类型根据光源来确定，根据光源产生光线的性质不同，选择合适的光强检测器，以获得准确的测量数据。例如可以根据被测光源的波长选择与之相匹配的热敏探头或硅探头等。当光强检测器在使用过程中并不能完全匹配测试要求时，可以在测试过程中根据需要加工一些特定尺寸的光阑，光阑不仅可以使光强检测器更好的匹配测试还可以实现光强的定量测量。如图3所示，图3中小孔表示光阑的尺寸，图3中所有小孔表示在测某一距离下选取的光源照射面上的一些点的情况。
而运动机构就能选择多种结构形式来带动光源和/或光强检测器进行运动。由于需要测量光源在三维空间上各处的光强分布情况，因此运动机构优选地至少需要具有X轴、Y轴以及Z轴三个方向上的运动自由度，从而能够带动光源和/或光强检测器在X轴、Y轴以及Z轴三个方向上运动。
基于采用工程上常规设置，使得技术人员理解方便，并且也便于操作人员控制操作运动机构的考虑，X轴、Y轴以及Z轴三个方向相互垂直，组成常见的空间直角坐标系。其中X轴与Y轴组成水平面，Z轴的方向为竖直向上。
实施例一
请参见图4，在本实施例中，运动机构包括第一运动机构和第二运动机构，第一运动机构与光源1A传动连接，用于带动光源1A运动。第二运动机构与光强检测器2A传动连接，用于带动光强检测器2A运动。
其中第一运动机构具有X轴、Y轴以及Z轴三个方向上的运动自由度，能够带动光源1A在X轴、Y轴以及Z轴三个方向上运动。第二运动机构具有X轴与Y轴两个方向上的运动自由度，能够带动光强检测器2A在X轴与Y轴两个方向上运动。
优选地，在本实施例中，第一运动机构包括第一Y轴运动平台31A、第一Z轴运动平台32A以及第一X轴运动平台33A。其中第一Y轴运动平台31A有两个，分别平行设置在光源1A的两侧。两个第一Y轴运动平台31A分别与两个第一Z轴运动平台32A传动连接，带动第一Z轴运动平台32A沿Y轴方向运动。两个第一Z轴运动平台32A分别与第一X轴运动平台33A两端传动连接，能够带动第一X轴运动平台33A沿Z轴方向运动。第一X轴运动平台33A与光源1A传动连接，能够带动光源1A沿X轴方向运动。
在本实施例中，为了方便操控，第一Y轴运动平台31A、第一Z轴运动平台32A以及第一X轴运动平台33A均采用电控机构。并且为了获得高精度的位移控制精度，优选采用电控丝杆模组来作为各个运动平台的动力部件。
第二运动机构包括第一旋转平台41A与第一直线运动平台42A。第一旋转平台41A布置于光源1A的下方，并与第一直线运动平台42A传动连接且能够带动第一直线运动平台42A绕其旋转中心转动。第一直线运动平台42A与光强检测器2A传动连接，能够带动光强检测器2A作直线运动。
同样为了方便操控，第一旋转平台41A与第一直线运动平台42A均采用电控机构。并且为了获得高精度的位移控制精度，第一旋转平台41A优选采用伺服电机作为动力部件，第一直线运动平台42A优选采用电控丝杆模组来作为动力部件。
使用本实施例提供的官员光强分布测试装置时，首先控制第一运动机构使得光源1A与第一旋转平台41A的旋转中心共线；然后控制第一直线运动平台42A使得光强检测器2A与光源1A以及第一旋转平台41A的旋转中心共线。
调整完成后，通过控制第一Z轴运动平台32A、第一旋转平台41A以及第一直线运动平台42A，就可以将光强检测器2A移动到相对光源1A不同照射距离、不同光照视场角以及不同方位角的位置上，并进行光照强度的测量。通过控制第一Z轴运动平台32A、第一旋转平台41A以及第一直线运动平台42A，理论上可以获得从光源1A到需求光源照射距离范围空间内所有点的光照强度。收集并处理这些光照强度数据就可以获得该光源1A的三维光照强度分布的图像。
实施例二
请参见图5，在本实施例中，运动机构包括第一运动机构和第二运动机构，第一运动机构与光源1B传动连接，用于带动光源1B运动。第二运动机构与光强检测器2B传动连接，用于带动光强检测器2B运动。
第一运动机构具有X轴与Y轴两个方向上的运动自由度，能够带动光源1B在X轴与Y轴两个方向上运动。第二运动机构具有X轴、Y轴以及Z轴三个方向上的运动自由度，能够带动光强检测器2B在X轴、Y轴以及Z轴三个方向上运动。
优选地，在本实施例中，第一运动机构包括第二Y轴运动平台31B与第二X轴运动平台32B。其中第二Y轴运动平台31B有两个，分别平行设置在光源1B的两侧。两个第二Y轴运动平台31B分别与第二X轴运动平台32B两端传动连接，能够带动第二X轴运动平台32B沿Y轴方向运动。第二X轴运动平台32B与光源1B传动连接，能够带动光源1B沿X轴方向运动。
在本实施例中，为了方便操控，第二Y轴运动平台31B与第二X轴运动平台32B均采用电控机构。并且为了获得高精度的位移控制精度，优选采用电控丝杆模组来作为各个运动平台的动力部件。
第二运动机构包括第二旋转平台41B、第二直线运动平台42B以及第二Z轴运动平台43B。第二旋转平台41B布置于光源1B的下方，并与第二直线运动平台42B传动连接且能够带动第二直线运动平台42B绕其旋转中心转动。第二直线运动平台42B与光强检测器2B传动连接，能够带动光强检测器2B作直线运动。第二Z轴运动平台43B与第二旋转平台41B传动连接，能够带动第二旋转平台41B沿Z轴方向运动。
同样为了方便操控，第二旋转平台41B、第二直线运动平台42B以及第二Z轴运动平台43B均采用电控机构。并且为了获得高精度的位移控制精度，第二旋转平台41B优选采用伺服电机作为动力部件，第二直线运动平台42B与第二Z轴运动平台43B优选采用电控丝杆模组来作为动力部件。
使用本实施例提供的官员光强分布测试装置时，首先控制第一运动机构使得光源1B与第二旋转平台41B的旋转中心共线；然后控制第二直线运动平台42B使得光强检测器2B与光源1B以及第二旋转平台41B的旋转中心共线。
调整完成后，通过控制第二Z轴运动平台43B、第二旋转平台41B以及第二直线运动平台42B，就可以将光强检测器2B移动到相对光源1B不同照射距离、不同光照视场角以及不同方位角的位置上，并进行光照强度的测量。通过控制第二Z轴运动平台43B、第二旋转平台41B以及第二直线运动平台42B，理论上可以获得从光源1B到需求光源照射距离范围空间内所有点的光照强度。收集并处理这些光照强度数据就可以获得该光源1B的三维光照强度分布的图像。
在实际使用过程中，当用于医疗上时，需要确定光源照射在患者身体上各处的光照强度。由于患者一般是平躺在病床或检测台上的，不方便对患者进行上下移动。因此通常采用采用实施例一的技术方案，固定光强检测器2A的高度，改变光源1A的高度，从而改变光源1A与光强检测器2A之间的相对距离。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：本光源光强分布测试装置利用运动机构来改变光源与光强检测器之间的相对位置关系，可以对光源作不同距离、不同视场角和不同方位角的光强数据测量，将采集到的数据处理即可形成光源的三维光强分布曲线；测量过程中操作方便快捷，测量得到的光强数据准确。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光源光强分布测试装置，其特征在于，其包括：光源、光强检测器以及运动机构，所述运动机构与所述光源和/或光强检测器传动连接，带动所述光源和/或光强检测器运动，使得所述光源与所述光强检测器之间相对位置发生变化，所述光强检测器能够测量不同位置的光照强度。
2.根据权利要求1所述的光源光强分布测试装置，其特征在于，所述运动机构具有X轴、Y轴以及Z轴三个方向上的运动自由度，能够带动所述光源和/或所述光强检测器在X轴、Y轴以及Z轴三个方向上运动。
3.根据权利要求2所述的光源光强分布测试装置，其特征在于，所述运动机构包括第一运动机构和第二运动机构，所述第一运动机构与所述光源传动连接，用于带动所述光源运动，所述第二运动机构与所述光强检测器传动连接，用于带动所述光强检测器运动。
4.根据权利要求3所述的光源光强分布测试装置，其特征在于，所述第一运动机构具有X轴、Y轴以及Z轴三个方向上的运动自由度，能够带动所述光源在X轴、Y轴以及Z轴三个方向上运动；所述第二运动机构具有X轴与Y轴两个方向上的运动自由度，能够带动所述光强检测器在X轴与Y轴两个方向上运动。
5.根据权利要求4所述的光源光强分布测试装置，其特征在于，所述第一运动机构包括相互传动连接的第一X轴运动平台、第一Y轴运动平台以及第一Z轴运动平台。
6.根据权利要求4或5所述的光源光强分布测试装置，其特征在于，所述第二运动机构包括第一旋转平台与第一直线运动平台，所述第一旋转平台与所述第一直线运动平台传动连接且能够带动所述第一直线运动平台旋转，所述第一直线运动平台与所述光强检测器传动连接且能够带动所述光强检测器作直线运动。
7.根据权利要求3所述的光源光强分布测试装置，其特征在于，所述第一运动机构具有X轴与Y轴两个方向上的运动自由度，能够带动所述光源在X轴与Y轴两个方向上运动；所述第二运动机构具有X轴、Y轴以及Z轴三个方向上的运动自由度，能够带动所述光强检测器在X轴、Y轴以及Z轴三个方向上运动。
8.根据权利要求7所述的光源光强分布测试装置，其特征在于，所述第一运动机构包括第二X轴运动平台与第二Y轴运动平台，所述第二X轴运动平台与所述第二Y轴运动平台传动连接，能够带动所述第二Y轴运动平台沿X轴方向运动，所述第二Y轴运动平台与所述光源传动连接，能够带动所述光源沿Y轴方向运动。
9.根据权利要求7或8所述的光源光强分布测试装置，其特征在于，所述第二运动机构包括第二Z轴运动平台、第二旋转平台与第二直线运动平台，所述第二Z轴运动平台与所述第二旋转平台传动连接且能够带动所述第二旋转平台在Z轴方向上运动，所述第二旋转平台与所述第二直线运动平台传动连接且能够带动所述第二直线运动平台旋转，所述第二直线运动平台与所述光强检测器传动连接且能够带动所述光强检测器作直线运动。
10.一种光源光强分布的测试方法，其特征在于，采用权利要求1-9任意一项所述的光源光强分布测试装置进行测量，使所述运动机构带动所述光强检测器在所述光源产生的光照区域内运动，所述光强检测器测量其处于不同位置时的光照强度，记录并形成所述光源产生的光强分布情况。
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