[发明专利]红外激光照明源发散角的测试方法及测试装置

说明书

所属技术领域

本发明属于光学领域，具体涉及红外激光照明源发散角的测试方法及测试装置。

背景技术

红外激光照明源用于监视成像系统照明，与一般激光器不同，它的光束经过扩束和匀化处理。激光光束的发散角是一种评价红外激光照明源、决定红外激光照明源应用领域的重要指标，而且在监视对象距离变化时，照明源需要改变发散角，以保证近距离时有足够的视场，远距离时有足够的照度，并且尽可能保持照明光斑形状、大小不变，发散角的调节范围可以很大。用于照明目的激光光源的发散角，一般简单定义为照射光斑对发射口的张角。目前测试激光光束的发散角主要有光电探测器测试法以及CCD成相法。光电探测器测试法的缺点是无法测量发散角小的激光光束以及操作比较繁琐。CCD成相法是用CCD相机接收激光器的光束在标准镜头的后焦面处形成的聚焦光斑的信号，通过计算机处理CCD相机输出的光斑信号，计算激光光束的发散角。这种测量方法比较简便，但是此方法比较适合小发散角的测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速、操作简单以及测量范围大的红外激光照明源发散角的测量方法及其装置。

本发明所提供的红外激光照明源发散角的测试方法按如下步骤进行：

(1)调节由衰减片装置、可变焦光学镜头、滤光片及CCD相机组成的CCD成像单元的中心位置，使CCD成像单元的中心和被测红外激光照明源与漫射靶的距离相等，且光轴近似重合，由该CCD成像单元和计算机处理系统对漫射靶上的红外激光光斑进行测试；

(2)在漫射靶上设置围成正方形的四个发光二极管，四个发光二极管置于正方形的四个顶点的位置上；

(3)关闭被测红外激光照明源，打开漫射靶上设置的四个固定发光二极管；

(4)调整CCD成像系统的位置，通过计算机处理系统，使四个固定发光二极管都在可视的范围内；

(5)通过计算机处理系统计算被测红外激光照明源到漫射靶的距离；

(6)将被测红外激光照明源发出的光束照在漫射靶上，并调整被测红外激光照明源，使红外激光光斑落在漫射靶上设置的四个位置固定的发光二极管围成的正方形内；

(7)关闭漫射把上设置的四个固定发光二极管；

(8)通过计算机处理系统计算红外激光光斑大小；

(9)通过计算机处理系统计算被测红外激光照明源的发散角。

步骤(8)中红外激光光斑大小的确定与分析计算步骤又分为：

(8.1)光强截取：由CCD摄像机的暗电流确定光能量计算的阈值，确定光强高于阈值的像素点为参与计算的有效信号，即对有效和无效照明像素进行二值化处理；

(8.2)光斑中心确定：采用质心法确定光斑中心；

(8.3)光斑大小计算：以光斑中心为圆心，以等距圆环逐渐向外扩展，直到圆内所有点的光强满足：圆内所有点的光强和/总光强和＝预定的功率能量比，以此理想圆的直径表示光斑大小。

根据漫射靶与照明源发射端口的距离D、光斑半径R即可算出红外激光照明源的发散角为：

θ=2×arctan(RD)]]>

本发明所提供红外激光照明源发散角的测试装置由被测红外激光照明源1、包括CCD摄像机6的CCD成像单元及计算机处理系统7组成，CCD摄像机6的输出与计算机处理系统7连接，其特点是装置上还有设在被测红外激光照明源1的初始光路上的漫射靶2，所述CCD成像单元是由衰减片装置3、可变焦光学镜头4、滤光片5、CCD摄像机6构成，所述CCD成像单元的中心与漫射靶2的距离和被测红外激光照明源与漫射靶2的距离相等，且光轴近似重合。

本发明所提供的红外激光照明源发散角的测试方法基于反射成像原理，它采用CCD成像单元记录漫射靶反射的红外激光，漫射靶反射的红外激光经可变焦光学镜头成像，经CCD摄像机换成数字图像，由计算机处理系统运用图像处理技术，通过对光斑进行分析得出光束发散角。由于红外激光照明源发出的光束经漫射靶反射后的光束，经过衰减片装置后再通过可变焦光学镜头成像，成像光斑没有饱和点，同时由于漫射靶与可变焦光学镜头配合，不但适合小发散角的测试，而且适合测试发散角大的激光光束。