[发明专利]允许快速测量有限面积的光源的角发射图案的光学装置

说明书

一种使得能够在没有机械移动的情况下测量源的角发射图案的装置，其特征在于，该装置沿其光轴相继包括：第一物镜，其被称为傅立叶物镜(2)，该第一物镜被布置成形成傅立叶表面(3)，傅立叶表面的每个点对应于对象的一个观察方向；漫射器(8)，其用于透射并且被置于傅立叶表面上；光密度物质(12)，其置于漫射器的上游并且被布置成衰减朝向傅立叶物镜(2)和所述面积源反向散射的光；视频光度计(9)，其位于漫射器(8)的平面的下游并且被布置成对漫射器的表面进行成像。

技术领域

本发明涉及用于快速测量具有高的角分辨率和大的角孔径的有限面积的光源的角发射图案的辐射测量装置。该装置特别适用于激光或发光二极管类型及这些部件的矩阵的光辐射源，其中激光或发光二极管及其矩阵可以用于诸如用于自主车辆或智能电话的3D传感器之类的应用中。

背景技术

测量光源的远场角发射图案的最简单的方法是将发射的光投射到漫射屏上，并且使用视频光度计来测量由屏散射的光。然后，位置/发射角度校准使得能够推断出源的角发射图案。该技术已经使用了很长时间，因为其实现简单。在US 10215622 B2中特别描述了这种测量配置。本申请的图1示出了这种类型的配置的示意图。直径为d的源1在位于距源的距离D处的漫射屏8上以半角度为θ的锥形发射光。沿所有方向重新发射的光被视频光度计9拾取，视频光度计9给出源的发射锥的图像。在进行系统的校准和几何失真的校正之后，可以推断出源1在角孔径2θ上的远场角发射图案。

这种布置具有几个缺点。由于阻挡的原因，源和视频光度计不能沿相同的轴线定向，这会引起发射锥或所获得的图像的失真。屏上的漫射引起必须被吸收的显著杂散光，这在系统的尺寸大时更加困难。最后，如果源的尺寸d与漫射屏的尺寸相比不可忽略，则最大角分辨率Δθ受到限制：

可以通过增加源与漫射屏之间的距离D来提高最大角分辨率，但是漫射屏的最小直径W增加以保持相同的角孔径θ。

W＝2D*ArcTan(θ)

如图2所示，图2给出了针对若干源尺寸的作为距离D的函数的系统的最大角分辨率，必要距离随着源尺寸快速增加以保持角分辨率小于1或2度。如果需要大的角孔径，那么漫射屏的尺寸很快变得过大，使得这些大装置上的杂散光问题难以处理。然而，基于这种类型的配置的测量系统被各种公司销售。

在本申请的图4中示出了用透射漫射器8替换漫射屏的系统的简单变型，并且该系统的简单变型由Gamma Scientific公司以名称VCSEL测试系统(针对垂直腔面发射激光器系统)销售。在漫射器的另一侧上的视频光度计9的偏移克服了失真的问题，因为源1和所述视频光度计可以沿相同的轴线对准。角分辨率和角孔径约束当然与以上相同。漫射器的厚度也必须尽可能地小以不影响系统的角分辨率，而这在系统的尺寸增加并且因此漫射器的尺寸增加时变得更加困难。这种配置被称为透射配置。