[实用新型]一种大口径均匀光源的均匀性测试装置

说明书

本实用新型涉及光学测试技术领域，针对现有均匀光源均匀性测试装置中，面均匀性测试装置有效扫描区域不完整，角均匀性测试装置不能通用、结构复杂、难以满足均匀光源出射面直径不断增大的实际需要，提供一种大口径均匀光源的均匀性测试装置，其包括支架、升降装置、平台位置转换装置、载物台、摆臂、滑块、探测器位置转换装置、光亮度探测器以及测量控制系统；升降装置设置在支架上，载物台通过平台位置转换装置设置在升降装置上；载物台设置旋转电机，摆臂安装在旋转电机的输出端；滑块安装在摆臂上，光亮度探测器通过探测器位置转换装置安装在滑块上，光亮度探测器、旋转电机和滑块驱动电机分别与测量控制系统电连接。

技术领域

本实用新型涉及光学测试技术领域，具体涉及一种大口径均匀光源的均匀性测试装置。

背景技术

空间光学领域中，为了得到灰度均匀的图像，人们采用均匀辐射光源在其出光口得到高均匀性的光线，然后在其均匀光源出射面前放置成像相机进行拍摄；当均匀光源出射面覆盖相机光学镜头口径(即均匀光源出射面与相机光学镜头口径相适应)，且相机的入瞳被光源全部充满时，就能拍摄一幅灰度均匀的图像。

影响相机得到灰度均匀图像的因素包含两方面，一方面在于相机本身，即相机各像元件响应的不一致性以及后续电子电路的不一致性。这方面通过采集不同亮度条件下拍摄图像，找出其中规律，即可实现相机响应一致性的校正。另一方面在于均匀光源的均匀性；为保证均匀光源辐射均匀光源出射面的均匀性，使其精度满足测试要求，需对均匀光源进行标定。

但是，随着相机观测精细度的不断提高，相机的口径越来越大，相应的均匀光源出射口径也越来越大，这就给均匀光源的标定带来了困难。

均匀光源均匀性主要是指其辐射均匀光源出射面的面均匀性和角均匀性。

现有面均匀性的测试方法如图1所示，在均匀光源10输出面前方安装X-Y坐标扫描装置，其运动平面垂直于均匀光源10的光轴，扫描平面为均匀光源10出射面的外切正方形。光亮度探测器安装在X-Y坐标扫描架上，使其光轴垂直于均匀光源10输出平面。扫描架带动光亮度计以一定的X向和Y向步长移动，对整个均匀光源10出射面进行扫描，扫描结束，人工剔除那些位于出射平面外的数据点，按照评价算法计算此均匀光源10出射面的面均匀性。

此方法存在如下几个问题：

1)扫描步长的选择，步长过大，位于均匀光源出射面内的数据点太少，不足以表征均匀光源出射面的细微差别；步长过小，虽然可以满足对均匀光源出射面细微差别判断的需要，但位于均匀光源出射面的边缘附近的数据点不易判别其归属，如图2所示，有效的扫描区域仅为图中黑色实线所包围的区域，通常均匀性较差的边缘部分却无有效数据供参考；

2)随着均匀光源出射面的进一步增大，需要搭建更大尺寸的X-Y扫描架，使得标定设备过于庞大沉重，不易调试维修。

现有角均匀性的测试方法如图3所示，其定义为在垂直于均匀光源10出射面的平面内，以均匀光源10出射面圆心为原点，以均匀光源10出射面半径为半径，沿水平方向和垂直方向扫描形成的圆弧线上，一定角度范围内光亮度的均匀性。按照此定义，光亮度探测器的运动轨迹为圆弧线，圆弧中心为均匀光源10出射面圆心，半径为均匀光源10出射面半径。

要进行角均匀性测试，必须配置与均匀光源出射面直径一致的圆弧导轨，但是由于不同口径均匀光源的均匀光源出射面尺寸不用，因此圆弧导轨的半径也随之变化，不同半径的圆弧导轨之间不能通用，容易造成资源浪费；而且随着均匀光源出射面的直径不断增大，配备相适应的导轨越来越复杂，投入不断提高。

实用新型内容