用于检测发光模组的光功率的检测系统
技术领域
本实用新型涉及发光模组的光功率的检测技术领域,特别涉及一种检测发光模组的光功率的检测系统。
背景技术
目前,发光模组的最大光功率的检测一般通过对发光模组旋转和倾斜预定角度,每次旋转或倾斜预定角度都使得发光模组的一个发光区域对准光检测器以获取一个光功率值,通过累计旋转360度和倾斜90度,将对应的发光模组所有发光区域均进行检测,然后比较获取最大光功率值以判断激发光模组是否对人眼有伤害,检测效率较低。
实用新型内容
本实用新型提供一种检测发光模组的光功率的检测系统。
本实用新型实施方式的检测系统包括透光膜、取像装置和光检测模组,所述透光膜及所述取像装置依次设置在发光模组的发光光路上。在所述发光模组朝所述透光膜发射光线时,所述取像装置用于拍摄所述透光膜以形成拍摄图像,所述拍摄图像中的最亮区域与所述发光模组的待检测区域对应。所述光检测模组对准所述待检测区域进行检测以获取所述发光模组的最大光功率。
本实用新型实施方式的检测系统通过发光模组照射透光膜,取像装置拍摄透光膜以形成拍摄图像,发光模组的待检测区域与拍摄图像中的最亮区域对应,光检测模组对准待检测区域进行检测就能获取发光模组的最大光功率,从而能够快速快速检测出发光模组的最大光功率,检测效率较高且检测结果较为准确。
在某些实施方式中,所述待检测区域包括最大值区域,所述拍摄图像中的最亮区域对应所述发光模组的最大值区域;所述光检测模组用于对准所述最大值区域进行检测以将检测到的光功率值作为所述发光模组的最大光功率值。
最亮区域与最大值区域对应,光检测模组通过检测最大值区域的光功率即可快速得到发光模组的最大光功率,检测效率高。
在某些实施方式中,所述待检测区域包括最大值区域及校准区域,所述拍摄图像中的最亮区域对应所述发光模组的最大值区域,所述校准区域为以所述最大值区域为中心的多个周边区域;所述光检测模组用于依次对准所述最大值区域进行检测及对准所述校准区域进行检测以将所述最大值区域的光功率与所述校准区域的光功率中较大者作为所述发光模组的最大光功率值。
光检测模组通过检测最大值区域及周边的校准区域,处理器通过比较最大值区域和校准区域的光功率值将其中较大的光功率值作为发光模组的最大光功率,不仅检测速度较快,而且检测结果较为精确。
在某些实施方式中,所述检测系统还包括移动装置,所述移动装置用于在获取拍摄图像之后移动所述发光模组以使得所述光检测模组对准所述发光模组的所述待检测区域。
在获取到拍摄图像后,检测系统通过移动装置移动发光模组,可快速准确地将发光模组移动到光检测模组下方并将待检测区域对准发光模组以检测待检测区域的光功率,无需人工操作,有利于实现自动化。
在某些实施方式中,所述检测系统还包括移动装置,所述移动装置用于在获取拍摄图像之后移动所述发光模组使得所述光检测模组对准所述发光模组的所述最大值区域、及在检测完所述最大值区域的光功率后转动所述发光模组使得所述光检测模组对准所述发光模组的所述校准区域。
检测系统通过移动装置移动发光模组以使得最大值区域和校准区域依次对准光检测模组,可快速地检测最大值区域和校准区域的光功率,从而提高检测效率。
在某些实施方式中,所述检测系统还包括轨道,所述发光模组放置在所述轨道上并能够在所述移动装置的驱动下沿着所述轨道移动。
移动装置在轨道上移动,移动较为平稳,且通过设计轨道的延伸方向可准确控制移动装置的移动方向,有利于发光模组与光检测模组的对准,提升检测精度。
在某些实施方式中,所述检测系统还包括能够隔绝可见光的暗箱,所述透光膜、取像装置、和光检测器均设置在所述暗箱内。
暗箱可隔绝暗箱外的光线,从而防止暗箱外的光线进入暗箱影响取像装置获取的拍摄图像的质量。
在某些实施方式中,所述透光膜覆盖所述发光模组的发光视场范围,所述取像装置的视场范围覆盖所述发光模组的发光视场范围。
透光膜覆盖发光模组的发光视场范围,使得发光模组所有区域的光线(即,发光视场内的所有光线)均可以穿过透光膜;取像装置的视场范围覆盖发光模组的发光视场范围,使得发光模组所有区域的光线(即,发光视场内的所有光线)均能被取像装置获取。
在某些实施方式中,所述取像装置的光轴与所述发光模组的中心轴平行或重合。
当发光模组的中心轴与取像装置的光轴平行,发光模组的各个区域离取像装置的垂直距离均相同,从而保证取像装置获取拍摄图像时,各个区域的光线的光程基本相同,光线的能量损耗也基本相同,可提升检测精度。
当发光模组的中心轴与取像装置的光轴重合。不仅发光模组的各个区域离取像装置的垂直距离均相同,从而保证取像装置获取拍摄图像时,各个区域的光线的光程基本相同,光线的能量损耗也基本相同,可提升检测精度;而且取像装置的视场范围只需覆盖发光模组的发光视场范围,而无需设置较大视场范围的取像装置即可准确的获取到发光模组的几乎所有光线。
在某些实施方式中,所述检测系统还包括反射镜,所述发光模组发射的光线经所述反射镜反射后射向所述取像装置。
检测系统通过设置反射镜改变发光模组的光路,从而较为灵活的设计发光模组的发光光路,可适应不同形状的暗箱。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是本实用新型某些实施方式的检测系统的结构示意图。
图2是本实用新型某些实施方式的检测系统的原理示意图。
图3是本实用新型某些实施方式的检测系统的另一状态的结构示意图。
图4是本实用新型某些实施方式的检测系统的结构示意图。
图5和图6是本实用新型某些实施方式的待检测区域的结构示意图。
图7本实用新型某些实施方式的检测方法的流程示意图。
图8是本实用新型某些实施方式的检测系统的原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
另外,下面结合附图描述的本实用新型的实施方式是示例性的,仅用于解释本实用新型的实施方式,而不能理解为对本实用新型的限制。
请一并参阅图1和图2,本实用新型实施方式的用于检测发光模组200的光功率的检测系统100包括透光膜20、取像装置30和光检测模组40。透光膜20及取像装置30依次设置在发光模组200的发光光路上。发光模组200用于发射光线,在发光模组200朝透光膜20发射光线时,取像装置30用于拍摄透光膜20以形成拍摄图像,拍摄图像中的最亮区域与发光模组200的待检测区域210对应;光检测模组40对准待检测区域210进行检测以获取发光模组200的最大光功率。
具体地,发光模组200朝透光膜20发射光线,透光膜20的透光率位于预定透光率范围(例如30%至70%)内,以使得取像装置30拍摄透光膜20以形成拍摄图像时不会因光线过强导致过曝,从而影响拍摄图像的质量,可以理解,单个区域的光线越强,透光膜20 对应的被照射区域亮度越高,取像装置30获取到的拍摄图像的对应区域也越亮,所以拍摄图像中的最亮区域对应的待检测区域210的光功率一般为整个发光模组200的最大光功率,在根据拍摄图像的最亮区域确定待检测区域210后,光检测模组40对准待检测区域210以获取待检测区域210的光功率(即发光模组200的最大光功率)。
本实用新型实施方式的检测系统100通过发光模组200照射透光膜20,取像装置30拍摄透光膜20以形成拍摄图像,发光模组200的待检测区域210与拍摄图像中的最亮区域对应,光检测模组40对准待检测区域210进行检测就能获取发光模组200的最大光功率,从而能够快速检测出发光模组200的最大光功率,检测效率较高且检测结果较为准确。
请继续参阅图1和图2,本实用新型实施方式的用于检测发光模组200的光功率的检测系统100包括暗箱10、透光膜20、取像装置30、光检测模组40、移动装置50、和轨道 60。发光模组200、透光膜20、取像装置30、光检测模组40、移动装置50和轨道60均设置在暗箱10内。
发光模组200可以是红外光发光模组,例如,垂直腔面发射器(Vertical-CavitySurface-Emitting Laser,VCSEL),也可以是可见光发光模组(如发光二极管组成的阵列发光模组200),在此不做限制。目前,为红外光发光模组的发光模组200,已经广泛作为结构光深度相机或飞行时间深度相机中的一个零件,应用于手机、平板电脑、汽车、无人机、智能穿戴设备等产品中进行深度检测,然而在深度检测的过程中,若光功率过大变会对人体造成伤害,例如手机中的结构光深度相机或飞行时间深度相机在人脸解锁、支付时,会利用发光模组200来进行深度检测,若光功率过大,人眼就会受到伤害。暗箱10为密闭的箱体,可隔绝暗箱10外的光线,从而防止暗箱10外的光线进入暗箱10影响取像装置30 获取的拍摄图像的质量。
由于没有暗箱10外的杂光的影响,取像装置30拍摄透光膜20时,光线仅来自于发光模组200,取像装置30获取的拍摄图像不同区域的亮度与发光模组200各个区域的亮度的对应关系较好,有利于提升检测精度。
暗箱10可以是矩形体,也可以是梯形体等等,可根据透光膜20、取像装置30、光检测模组40、移动装置50和轨道60的大小以及排布确定,在此不做限制。
透光膜20的透光率位于预定透光率范围内,预定透光率范围为基于透光需求而设定的相应范围的透光率范围,例如预定透光率范围为30%至70%,例如预定透光率为30%、40%、 55%、60%、70%等。优选地,预定透光率范围也可以是30%至50%,例如,预定透光率为 30%、35%、40%、45%、50%等。可根据发光模组200的发光亮度选择合适的透光率的透光膜20,从而使得取像装置30获取的拍摄图像既不会过曝,也不会过暗导致不同区域的亮度值差异较小,从而防止最亮区域的确定出现误差,影响检测精度。
透光膜20覆盖发光模组200的发光视场范围,使得发光模组200所有区域的光线(即,发光视场内的所有光线)均可以穿过透光膜20。
取像装置30的视场范围覆盖发光模组200的发光视场范围,使得发光模组200所有区域的光线(即,发光视场内的所有光线)均能被取像装置30获取。取像模组30可以是红外摄像模组或可见光摄像模组,只需与发光模组200(红外发光模组和可见光发光模组) 对应即可,即,当发光模组200为红外光发光模组时,取像装置30为红外摄像模组;当发光模组200为可见光发光模组时,取像装置30为可见光摄像模组。在其他实施方式中,发光模组200发射预定波段的红外光,取像装置30仅获取预定波段的红外光,从而使得取像装置30仅获取发光模组200发出的预定波段的红外光,可进一步降低其他波段的光线对取像装置30获取拍摄图像的影响,保证检测精度。
透光膜20和取像装置30依次位于发光模组200的发光光路上。本实施例中,发光模组200的中心轴与取像装置30的光轴重合。不仅使得发光模组200的各个区域离取像装置30的垂直距离均相同,从而保证取像装置30获取拍摄图像时,各个区域的光线的光程基本相同,光线的能量损耗也基本相同,可提升检测精度;而且,取像装置30的视场范围只需覆盖发光模组200的发光视场范围,而无需设置较大视场范围的取像装置30即可准确的获取到发光模组200的几乎所有光线。在其他实施方式中,发光模组200的中心轴与取像装置30的光轴平行。如此,发光模组200的各个区域离取像装置30的垂直距离均相同,从而保证取像装置30获取拍摄图像时,各个区域的光线的光程基本相同,光线的能量损耗也基本相同,可提升检测精度。
光检测模组40用于检测发光模组200的光功率。光检测模组40包括积分球42和光检测器44,光检测器44设置在积分球42上。具体地,积分球42开设有检测口46和入光口 48,光检测器44设置在检测口46,用以检测从检测口46出来的光线以获取光功率。积分球42可以将从入光口48进入的光线均匀分布在积分球42内,使得积分球42内任意部分的光功率基本一致,从而保证较高的检测精度。本实施例中,入光口48的大小为7毫米 (mm),和人眼接收光的孔径基本一致,在发光模组200朝光检测模组40发射光线时,入光口48位于积分球42的正下方,入光口48离发光模组200的距离为10厘米(cm),该距离与用户正常观看手机等电子装置时人眼离电子装置的距离基本相同,从而起到模拟人眼正常观看手机等电子装置时人眼接收发光模组200发射的光线的作用,待光检测器44检测出发光模组200的最大光功率后,可通过处理器,例如计算机判断检测出来的最大光功率是否大于预定光功率,其中,预定光功率为对人眼无安全风险的最大光功率,在最大光功率大于预定光功率时即可判断被检测的发光模组200存在人眼安全风险。当然,判断检测出来的最大光功率是否大于预定光功率也可以是人为判断,例如用户比较最大光功率与预定光功率即可知道,具体的判断方式并不局限于此两种形式。
请参阅图2和图3,移动装置50安装在轨道60上并可以沿着轨道60进行移动。移动装置50用于移动发光模组200,移动包括平移以及转动。移动装置50开设有与发光模组 200视场范围对应的出光口52,发光模组200设置在移动装置50内,发光模组200发射的光线从出光口52射出。本实施例中,透光膜20、取像装置30和光检测模组40均设置在轨道60的正上方。在初始状态下,移动装置50位于取像装置30的正下方,在通过拍摄图像的最亮区域确定待检测区域210后,移动装置50沿着轨道60将发光模组200平移到光检测模组40的正下方,并使得待检测区域210与入光口48对准,由于在移动过程中,移动装置50始终是沿着轨道60行进,一方面,移动过程较为平稳,可较为准确地将发光模组200移动到光检测模组40的正下方,另一方面,移动效率提高,进一步提升了最大光功率的检测效率。若仅仅依靠移动不能使得待检测区域210与入光口48对准,移动装置50 还能转动以带动发光模组200转动(可绕着发光模组200的中心轴自转及相对中心轴偏转),最终使得待检测区域210正对入光口48以检测待检测区域210的光功率。
本实用新型实施方式的检测系统100通过发光模组200照射透光膜20,取像装置30拍摄透光膜20以形成拍摄图像,发光模组200的待检测区域210与拍摄图像中的最亮区域对应,光检测模组40对准待检测区域210进行检测就能获取发光模组200的最大光功率,从而能够快速检测出发光模组200的最大光功率,检测效率较高且检测结果较为准确。另外,透光膜20、取像装置30、光检测模组40、移动装置50和轨道60均设置在暗箱10内,暗箱10为密闭的箱体,可隔绝暗箱10外的光线,从而防止暗箱10外的光线进入暗箱10 影响取像装置30获取的拍摄图像的质量。进一步地,入光口48的大小为7毫米(mm),和人眼接收光的孔径基本一致,入光口48离发光模组200的距离为10厘米(cm),该距离与用户正常观看手机等电子装置时人眼离电子装置的距离基本相同,起到模拟人眼正常观看手机等电子装置时人眼接收发光模组200发射的光线的作用,从而可以准确地检测发光模组200是否超出安全标准。
请结合图4,在某些实施方式中,检测系统100还包括反射镜80,发光模组200发射的光线经过反射镜80反射后射射向取像装置30,也即是说,发光模组200的中心轴与取像装置30的光轴不平行。如此,检测系统100可通过设置反射镜80改变发光模组200的光路,从而灵活的设计发光模组200的发光光路,可适应不同形状的暗箱。
请结合图5,某些实施方式中,待检测区域210为最大值区域220,拍摄图像中的最亮区域与最大值区域220对应,光检测模组40对准最大值区域220进行检测以将检测到的光功率值作为发光模组200的最大光功率值。本实施例中,最大值区域220可以是发光模组200的任意位置,例如,最大值区域220可以是发光模组200的中心区域、边缘区域等。最亮区域与最大值区域220对应,光检测模组200通过检测最大值区域210的光功率即可快速得到发光模组200的最大光功率,检测效率高。
在其他实施方式中,请参阅图6,待检测区域210包括最大值区域220校准区域230,拍摄图像中的最亮区域对应发光模组200的最大值区域220,校准区域230为以最大值区域220为中心的多个周边区域。光检测模组40用于依次对准最大值区域220进行检测及对准校准区域230进行检测,然后处理器将最大值区域220的光功率与校准区域230的光功率中较大者作为发光模组200的最大光功率值。
具体的,由于在取像装置30摄取拍摄图像时受环境因素或人为因素的影响,可能使得检测出的拍摄图像的最亮区域的光功率并非为最大值,对应地,最大值区域220的光功率可能不是最大的,所以为了进一步保证检测出来的光功率为发光模组200的最大光功率,不仅要检测待检测区域210的最大值区域220,还要检测最大值区域220周边的多个校准区域230。校准区域230的大小与最大值区域220的大小可以相同,也可以不同。校准区域230可以是2个、3个、4个等,本实施例中,如图6,校准区域230为4个,每个校准区域230的大小与最大值区域220的大小相同,并分别位于最大值区域220相邻并相接的正前方区域232、正后方区域234、左边区域236和右边区域238。在检测完最大值区域220 的光功率后,移动装置50以预定偏转角度转动发光模组200,预定偏转角度包括预定旋转角度和预定倾斜角度,预定偏转角度可根据最大值区域220或校准区域230的大小确定,例如,最大值区域220或校准区域230越大,预定偏转角度就越大;最大值区域220或校准区域230越小,预定偏转角度就越小。以最大值区域220位于发光模组200的发光面的中心为例,向正前方倾斜预定倾斜角度即可使得正后方区域234对准入光口48,向正后方倾斜预定倾斜角度即可使得正前方区域232对准入光口48,向左边区域236倾斜预定倾斜角度即可使得右边区域238对准入光口48,向右边区域238倾斜预定角度即可使得左边区域236对准入光口48。如此,光检测模组40可以快速检测最大值区域220及多个校准区域230的光功率。最后,处理器比较最大值区域220和多个校准区域230的光功率值后,将二者中最大的光功率值作为发光模组200的最大光功率值,从而较为准确地确定发光模组200的最大光功率。
请参阅图1和图7,本实用新型实施方式的检测方法包括:
010:控制发光模组200朝透光膜20发射光线;
020:控制取像装置朝透光膜20拍摄以形成拍摄图像;
030:处理拍摄图像以获取拍摄图像的最亮区域;
040:根据最亮区域获取发光模组200的待检测区域210;及
050:检测待检测区域210的光功率以得到发光模组200的最大光功率。
发光模组200朝透光膜20发射光线。取像装置30用于拍摄透光膜20以形成拍摄图像;处理器用于处理拍摄图像以获取拍摄图像的最亮区域、及根据最亮区域获取发光模组200 的待检测区域210。光检测模组40用于检测待检测区域210的光功率以得到发光模组200 的最大光功率。
也即是说,步骤010、步骤020、步骤030和步骤040可以由处理器执行。步骤050可以由光检测模组40执行。
具体地,请参阅图3和图8,初始状态下,处理器控制发光模组200在取像装置30的正下方并与取像装置30正对,发光模组200向透光膜20发射光线后,处理器控制取像装置30朝透光膜20拍摄以获取拍摄图像,拍摄图像与发光模组200对应。处理器可对拍摄图像进行处理,例如将拍摄图像转化为灰度图像,根据灰度图像中平均灰度值最大的区域快速确定最亮区域。在确定最亮区域后,根据拍摄图像和发光模组200的对应关系,例如发光模组200右上角区域与拍摄图像的右上角区域对应,发光模组200中心区域与拍摄图像的中心区域对应。如此,处理器可以快速确定与拍摄图像的最亮区域对应的发光模组200 的待检测区域210。接着,移动装置50平移发光模组200到光检测模组40的正下方,此时,为了将待检测区域210与光检测模组40的入光口48对准以使得待检测区域210发出的光线刚好被入光口48接收,进行如下处理:首先,处理器根据拍摄图像和透光膜20的对应关系,确定与拍摄图像的最亮区域对应的透明膜20上的最亮区域,由于拍摄图像的最亮区域与待检测区域210对应,所以透光膜20的最亮区域也与待检测区域210对应,也即是说,待检测区域210发出的光线刚好被透光膜20的最亮区域覆盖,然后以透光膜20中心为原点O(0,0,0)建立如图2所示的三维坐标系(单位均为厘米(cm)),发光模组 200中心坐标P1为(0,0,10)(即发光模组200离透光膜20的距离为10cm),透光膜20 上最亮区域的中心P2的坐标为(5,0),在XOY坐标平面,P2O与X轴的夹角为对应的角度为30度,P2O的长度为所以在P2、O、和P1组成的三角形中,P2P1与Z轴的夹角为tan10/10=tan1,对应的角度为45度,也即是说,偏转角度为顺时针旋转30度、向X轴的负方向倾斜45度。待检测区域210中心本来对准透光膜20的最亮区域中心,发光模组200顺时针旋转30度后P2O与X轴重合,然后在发光模组200向X轴的负方向倾斜45度后P1P2与Y轴重合,如图8所示,此时,待检测区域210中心对准透光膜20的中心。如此,处理器根据透光膜20的最亮区域的中心在三维坐标系中的坐标及发光模组200的发光面中心在三维坐标系中的坐标可以计算出使得待检测区域210中心对准透光膜20的中心的偏转角度(包括旋转角度和倾斜角度)。
本实施例中,由于光检测模组40的入光口48与透光膜20在同一水平面(即XOY坐标平面上),而且,入光口48的中心位于发光模组200的中心轴上,在移动装置50移动发光模组200到光检测模组40正下方后,移动装置50按偏转角度(即顺时针旋转30度,然后向X轴的负方向倾斜45度)转动发光模组200即可使得待检测区域210的中心对准入光口48的中心(对应透光膜20中心),也即是说,待检测区域210对准入光口48。
最后,在待检测区域210对准入光口48后,待检测区域210的光线从入光口48进入积分球42后被均匀分布在积分球42内,一部分光线射向位于检测口46的光检测器44被检测从而得到发光模组200的最大光功率。
本实用新型实施方式的检测方法通过发光模组200照射透光膜20,取像装置30拍摄透光膜20以形成拍摄图像,发光模组200的待检测区域210与拍摄图像中的最亮区域对应,光检测模组40对准待检测区域210进行检测就能获取发光模组200的最大光功率,从而能够快速检测出发光模组200的最大光功率,检测效率较高且检测结果较为准确。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本实用新型的限制,本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。