CN211783857U - 一种空间分布光学测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种空间分布光学测量装置，包括外罩，样品台，待测发光源以及成像测量装置，其中所述外罩的内表面设有漫反射涂层；所述待测发光源设置在所述样品台上；所述成像测量装置的视场覆盖所述待测发光源投射到所述外罩内表面的像。本实用新型通过设置内表面设有漫反射涂层的外罩，去接收待测发光源的光斑，然通过成像测量装置直接对光斑在外罩内表面的像进行拍摄，避免使用匀光膜，防止横向散射对测量结果的影响，从而到达较少测量误差提高测量精度的技术效果。

Description

一种空间分布光学测量装置

技术领域

本实用新型涉及光电测试领域，具体涉及一种空间分布光学测量装置。

背景技术

光源的空间分布对于照明设计来说至关重要，尤其是红外泛光源，包括VCSEL、ToF（Time-of-Fight）等，经常用作人工智能AI、激光雷达和手机红外光源，结合接近传感器和红外摄像头，用作脸部和手势识别，光源的照明面积、均匀性以及光辐射安全等是决定其应用效果的关键参数。一般实验室测量，需要采用分布辐射度或者分布光度的方式对光源进行全空间扫描，以获得空间分布信息以及指定距离平面上的辐照度分布，测量精度高，但费时费力，不适宜产线应用。现有技术中，也有使用透射扩散膜，光源以一定距离，入射透射扩散膜，在膜上成像，再利用成像测量的方式获得该距离下的像。上述方式中，膜对于光源有一定吸收，会影响光辐射安全量值的绝对值测量，另外一方面，光源和膜之间的对准、膜的安装平整度等要求极高，且光线易在扩散膜内横向散射，导致光斑变形，也会对测量造成较大误差。现在的泛光源投射角度越来越大，也需要更大尺寸的扩散膜，对于产线集成来说，更需要一种能兼容各类泛光源测量、对准安装方便、测量准确的技术方案。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种空间分布光学测量装置，旨在解决现有技术测量误差较大的问题。

本实用新型公开一种空间分布光学测量装置，包括外罩，样品台，待测发光源以及成像测量装置，其中所述外罩的内表面设有漫反射涂层；所述待测发光源设置在所述样品台上；所述成像测量装置的视场覆盖所述待测发光源投射到所述外罩内表面的像。

本实用新型中样品台上的待测发光源发出的光辐射入射到外罩内表面的漫反射涂层上，形成光斑图像，光斑的大小、形状和亮度分布与待测发光源的空间光分布、待测发光源在外罩中的几何位置以及外罩的几何形状有关，当外罩几何和待测发光源位置固定时，通过成像测量装置直接对光斑在外罩内表面的像进行拍摄获取光斑的亮度分布，则可推算出待测发光源的空间光分布情况。漫反射涂层的反射率较高，且避免使用匀光膜，防止光线在膜内横向散射以及膜的固定拉伸对测量结果的影响，从而到达较少测量误差提高测量精度的技术效果。外罩的形状可以与光斑的形状尺寸适应，以降低杂散光，测量精度更高。

需要说明是，采用封闭式的外罩或者在黑暗的测量环境下，可减小环境杂散光对测量结果的干扰。

在一些可选的实施例中，所述样品台位于所述外罩的几何中心处。对于规则形状的外罩来说，样品台置于几何中心处，可以获得照射更加均匀、真实的像，有利于后期对成像测量装置的像的处理。

在一些可选的实施例中，所述成像测量装置靠近所述样品台设置。在成像测量装置的视场角不被待测发光源遮挡的前提下，成像测量装置越靠近样品台，拍摄到的反射成像的图像畸变越小，还原性越高。

在一些可选的实施例中，所述成像测量装置为广角相机。通过设置广角相机对外罩内表面的反射成像进行拍摄，可以更加完整的获取待测发光源在外罩内表面的成像。

在一些可选的实施例中，所述成像测量装置包括广角镜头、潜望光学系统及面阵探测器，其中，所述潜望光学系统包括反射镜片。反射镜片通常设置于潜望光学系统的弯折处。反射成像通过广角镜头、反射镜片后，最后进入面阵探测器的接收面。以上实施例设置的成像测量装置，可以使得本实用新型提供的快速空间反射率分布测量装置在设计时有更大的可变动性，通过延伸设置的成像测量装置，可以在有限空间内，根据实际情况完成仪器的配置和组装。

在一些优选的实施例中，所述成像测量装置的拍摄角度为150°或以内。150°或以内的拍摄视场角可以使得像的畸变在可控可校准的范围内，过大的视场角会影响最终的测量精度。

在一些可选的实施例中，所述外罩为半球形。规则的外罩形状，例如半球形，可以获取分布更加均匀的像，利于对成像测量装置拍摄图像的后期处理和分析。

需要说明的是，此处外罩的形状并不以半球形为限，也可以是长方体状、正方体状、椭圆体状、或球体的一部分等等，此处仅为示例。

在一些可选的实施例中，还包括基板，所述外罩设置在所述基板上；所述基板上设有两个或以上的窗口用于容置所述待测发光源和所述成像测量装置。需要说明的是，此处样品台可容置与窗口内，也可设置在窗口外，此处不做限制。

在一些可选的实施例中，所述基板至少在所述外罩一侧的表面为反射率较低、且漫反射的黑色涂层。

在以上可选的实施例中，设置基板可防止环境中的杂散光对测量结果进行影响；同时黑色侧面的设置可吸收来自外罩的发射光，防止光在基板上多次反射。

在一些可选的实施例中，还包括图像数据处理装置，通过算法修正所述外罩内表面多次反射对待侧光源投射像带来的影响。由于外罩内表面设置有漫反射涂层，考虑到光线会在漫反射涂层发生多次反射，需将以上情况纳入最后图像处理的修正范围，以保证最终结果的精度。当待测发光源发出的光辐射照射到外罩的内表面时，会在内表面产生一次光反射、二次光反射以及多次光反射，成像测量装置测量的是内表面经过混光后的亮度信息，根据外罩和待测发光源的几何分布以及内表面涂层的空间漫反射比，可以建立起待测发光源光分布以及内表面亮度的对应关系，通过反卷积计算能够从内表面亮度推算得到待测发光源的空间光分布情况。

附图说明

附图1 为本实用新型实施例提供了一种空间分布光学测量装置的结构示意图；

附图2为本实用新型实施例提供了另一种空间分布光学测量装置的结构示意图；

附图3为本实用新型实施例提供了又一种空间分布光学测量装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

本实用新型实施例提供了一种空间分布光学测量装置，包括外罩2，样品台4，待测发光源1以及成像测量装置3，其中外罩2的内表面设有漫反射涂层；待测发光源1设置在样品台4上；成像测量装置3的视场覆盖待测发光源1投射到外罩3内表面的像。通过成像测量装置拍摄的像可获取待测发光源的光斑强度、尺寸以及出射角度信息，从而得到待测发光源的空间分布数据，根据空间分布数据可以确定待测发光源的照明范围（例如ToF光源的FOV），最大辐射方向和位置，并根据相关标准，计算辐射功率，对待测发光源进行光辐射安全等级划分。

实施例2

本实用新型实施例提供了一种空间分布光学测量装置，包括外罩2，样品台4，待测发光源1以及成像测量装置3，其中外罩2的内表面设有漫反射涂层；待测发光源1设置在样品台4上；成像测量装置3的视场覆盖待测发光源1投射到外罩3内表面的像。

外罩2为半球形。半球形外罩2设置在基板5上；基板5上设有两个窗口51、52，分别用于容置成像测量装置3和待测发光源1。基本2表面为黑色。

实施例3

本实用新型实施例提供了一种空间分布光学测量装置，包括外罩2，样品台4，待测发光源1以及成像测量装置3，其中外罩2的内表面设有漫反射涂层；待测发光源1设置在样品台4上；成像测量装置3的视场覆盖待测发光源1投射到外罩3内表面的像。

外罩2为半球形。半球形外罩2设置在基板5上；基板5上设有两个窗口51、52，分别用于容置成像测量装置3和待测发光源1。基本2表面为黑色。成像测量装置3包括广角镜头31、潜望光学系统32及面阵探测器33，其中，潜望光学系统32包括反射镜片34。

以上结合附图对本实用新型的具体实施方式作了说明，但本领域技术人员应当理解，以上实施例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域技术人员应当理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的保护范围由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种空间分布光学测量装置，其特征在于，

包括外罩，样品台，待测发光源以及成像测量装置，其中所述外罩的内表面设有漫反射涂层；

所述待测发光源设置在所述样品台上；

所述成像测量装置的视场覆盖所述待测发光源投射到所述外罩内表面的像。

2.如权利要求1所述的空间分布光学测量装置，其特征在于，所述样品台位于所述外罩的几何中心处。

3.如权利要求1所述的空间分布光学测量装置，其特征在于，所述成像测量装置靠近所述样品台设置。

4.如权利要求1所述的空间分布光学测量装置，其特征在于，所述成像测量装置为广角相机。

5.如权利要求1所述的空间分布光学测量装置，其特征在于，所述成像测量装置包括广角镜头、潜望光学系统及面阵探测器，其中，所述潜望光学系统包括反射镜片。

6.如权利要求4或5所述的空间分布光学测量装置，其特征在于，所述成像测量装置的拍摄角度为150°或以内。

7.如权利要求1所述的空间分布光学测量装置，其特征在于，所述外罩为半球形。

8.如权利要求1所述的空间分布光学测量装置，其特征在于，还包括基板，所述外罩设置在所述基板上；所述基板上设有两个或以上的窗口用于容置所述待测发光源和所述成像测量装置。

9.如权利要求8所述的空间分布光学测量装置，其特征在于，所述基板至少在所述外罩一侧的表面为黑色。

10.如权利要求1所述的空间分布光学测量装置，其特征在于，还包括图像数据处理装置，通过算法修正所述外罩内表面多次反射对待侧光源投射像带来的影响。

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