一种光斑关键参数的测量装置和测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种光斑关键参数的测量装置和测量方法，所述光斑关键参数测量装置包括位移台和位于位移台上的一维线振光学传感器，所述位移台包括X方向位移构件和与光传播方向一致的Z方向位移构件，所述X方向位移构件和Z方向位移构件相连，所述位移台驱动一维线振光学传感器沿X和/或Z方向移动，所述一维线振光学传感器的线振方向垂直于X方向位移构件的移动方向。采用本发明专利技术的技术方案，使用线阵光学传感器结合位移台，通过快速线扫描的方式实现对特定位置的大尺寸光斑的测量，可以准确的获得扫描维度方向的光斑中心位置与光斑尺寸，同时不会受限于探测位置光斑尺寸的限制。

A Measuring Device and Method for Key Parameters of Spot

【技术实现步骤摘要】
一种光斑关键参数的测量装置和测量方法
本专利技术属于光学测量
，尤其涉及一种光斑关键参数的测量装置和测量方法。
技术介绍
由于加工工艺限制了光学CCD/CMOS传感器的尺寸，致使传统的光斑分析仪的探测面元一般在15mm以下。而随着激光技术的发展及应用领域的拓展，对大尺寸光斑的测量需求已经超出了传统的光斑分析仪适用范围。在计量测试的过程中，遇到客户送检的仪器使用特殊的光源，要求对特殊尺寸形状的激光光斑进行测量。市面上及实验室现有的测量仪器由于受感光面尺寸的限制，已经不能满足对这些参数的特殊测量需求。当下市面上存在的两种测量仪器：一类是采用面阵CCD/CMOS图像传感器进行测量；另一种是基于切刀法通过点探测器采用点扫描方式进行测量。但是，这两种测量方式对于测量特定位置的光斑尺寸都存在自身的限制，前者受限于探测器感光面元的尺寸，后者受限于位移台运动的行程，而且切刀扫描主要针对连续光测量，所以对于脉冲光不适用。对于大尺寸的光斑无法实现相关参数的快速测量。
技术实现思路
针对以上技术问题，本专利技术公开了一种光斑关键参数的测量装置和测量方法，使用线阵图像传感器，通过快速线扫描的方式实现相关参数的快速测量；特别是解决了大尺寸光斑关键参数的测量问题。对此，本专利技术采用的技术方案为：一种光斑关键参数的测量装置，其包括位移台和位于位移台上的一维线振光学传感器，所述位移台包括X方向位移构件和与光传播方向一致的Z方向位移构件，所述X方向位移构件和Z方向位移构件相连，所述位移台驱动一维线振光学传感器沿X和/或Z方向移动，所述一维线振光学传感器的线振方向垂直于X方向位移构件的移动方向。采用此技术方案，通过一维线振光学传感器与位移台相结合，通过采用位移上各位置点的线阵图像，即通过线扫描的方式实现对特定位置的大尺寸光斑的测量，可以准确的获得扫描维度方向的光斑中心位置与光斑尺寸，同时不会受限于探测位置光斑尺寸的限制。此技术方案，由于采用的是使用线振光学传感器的强度进行测量，不需要成像，所以，前端不存在用于成像的透镜镜头元件，结构简单，维护方便。现有技术中，面阵CCD的像素数一般是2048*2048，也就是说横向与纵向的尺寸分别是10.24mm与10.24mm，对于横向或纵向大于10.24mm的，采用面阵CCD传感器因为是面阵式工作，就无法进行测量。如果将传统的面阵CCD结合位移台的方式，所得到的数据在两个维度方向，数据的拼接还是比较麻烦的，不利于数据处理与位移台步进位置的控制。进一步的，所述位移台可以采用榫卯限位的结构，还可以形成复位性能较好的变体结构。进一步的，所述一维线振光学传感器为一维线振CCD、CMOS或向红外波长拓展的材料形成的一维线振光学传感器。作为本专利技术的进一步改进，所述Z方向位移构件包括Z方向驱动机构和Z方向位移滑块，所述X方向位移构件包括X方向驱动机构和X方向位移滑块，所述X方向驱动机构与Z方向位移滑块连接，所述一维线振光学传感器位于X方向位移滑块上。作为本专利技术的进一步改进，所述X方向位移构件包括X方向驱动机构和X方向位移滑块，所述Z方向位移构件包括Z方向驱动机构和Z方向位移滑块，所述Z方向驱动机构与X方向位移滑块连接，所述一维线振光学传感器位于X方向位移滑块上。作为本专利技术的进一步改进，所述Z方向驱动机构、X方向驱动机构为丝杆驱动机构、齿条驱动机构或轨道驱动机构。作为本专利技术的进一步改进，所述X方向位移构件通过转接件与Z方向位移构件连接。作为本专利技术的进一步改进，所述一维线振光学传感器的前方设有平板滤光片或斩波器。采用此技术方案，可以根据需要选择特定厚度的平板滤光片在特定波长下的折射率定量计算引入的等效空气层厚度，移动位移台实现激光器出射端面与CCD光敏面之间的精确距离，进而提高测量结果的准确性。如果采用斩波器的方案，插入斩波器前后光程不变。这两种光衰减方式是辅助光强衰减的手段。本专利技术公开了一种光斑关键参数的测量方法，其采用如上任意一项所述的光斑关键参数测量装置进行测量，其包括以下步骤：控制位移台，驱动一维线振光学传感器在垂直于线振方向上移动，测量光斑在指定距离的面上的光强度分布，将测量值按照矩阵的方向将数值进行记录，将测量值结合测量的空间位置点的距离形成二维图像。作为本专利技术的进一步改进，对得到的图形进行高斯强度拟合。进一步的，二维图像的形成包括：将测量像素的一位强度值沿着横向位移运动方向进行平铺形成新的二维矩阵，将数值进行记录与图像显示，将测量强度值与像素尺寸及控制一维线振光学传感器与光传播方向垂直的位移台的运行速度、及触发采集相结合测量的空间位置点的距离作为扫描方向的横坐标一维线振光学传感器像素方向作为纵坐标形成二维强度图像；对得到的强度数据形成的图形，选择光强最大的质心位置分别选取行与列数据并附带位置信息进行横向与纵向高斯强度拟合或者其它定义的拟合，进而得到这两个方向各自的半峰全宽值，就是大光斑在这两个方向的尺寸。作为本专利技术的进一步改进，在一维线振光学传感器的线振方向测量的光斑尺寸为实际光斑尺寸的3/4所在的位置，这样做可以进一步增大测量光斑横向位置的尺寸；通常情况下，大光斑尺寸小于线振CCD一维尺寸的时候，可以直接放在线振视场内进行成像。本专利技术的技术方案可以针对当下市面上兴起的大尺寸激光光斑医疗与视网膜成像光源在指定距离位置，对大尺寸激光光斑对向角参数进行测量，同时，它也可以测量激光束的其它传统参数，如激光M2因子、发散角与光斑强度分布等。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：第一，采用本专利技术的技术方案，克服了面阵CCD或CMOS感光面尺寸的限制，以及切刀法点扫描的速度的限制，使用大尺寸线振探测器结合位移台，通过快速线扫描的方式实现对特定位置的大小尺寸光斑的测量。一维线振光学传感器在结合位移台进行测量的优点，可以准确的获得扫描维度方向的光斑中心位置与光斑尺寸，同时不会受限于探测位置光斑尺寸的限制。第二，采用本专利技术的技术方案，可以根据需求选择特定厚度的平板滤光片在特定波长下的折射率定量计算引入的等效空气层厚度，通过移动位移台实现激光器出射端面与CCD光敏面之间的精确距离，进而提高测量结果的准确性。附图说明图1是本专利技术实施例1的结构示意图。图2是本专利技术实施例2的结构示意图。图3是本专利技术实施例3的结构示意图。图4是本专利技术实施例4的圆形光斑3/4的示意图。图5是本专利技术实施例5的插入平板滤光片的光斑测量示意图。图6是本专利技术实施例5的插入斩波器的光斑测量示意图。附图标记包括：1-位移台，2-一维线振光学传感器，3-平板滤光片，4-斩波器；11-X方向位移构件，12-Z方向位移构件，13-X方向驱动机构，14-X方向位移滑块，15-Z方向驱动机构，16-Z方向位移滑块。具体实施方式下面对本专利技术的较优的实施例作进一步的详细说明。实施例1如图1所示，一种光斑关键参数的测量装置，其包括位移台1和位于位移台1上的一维线振光学传感器2，所述位移台1包括X方向位移构件11和与光传播方向一致的Z方向位移构件12，所述X方向位移构件11和Z方向位移构件12相连，所述位移台1驱动一维线振光学传感器2沿X和/或Z方向移动，所述一维线振光学传感器2的线振方向垂直于X方向位移构件11和Z方向位移构件12的移动方向。其中，所述一维线振光学传感器2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光斑关键参数的测量装置，其特征在于：其包括位移台和位于位移台上的一维线振光学传感器，所述位移台包括X方向位移构件和与光传播方向一致的Z方向位移构件，所述X方向位移构件和Z方向位移构件相连，所述位移台驱动一维线振光学传感器沿X和/或Z方向移动，所述一维线振光学传感器的线振方向垂直于X方向位移构件的移动方向。

【技术特征摘要】
1.一种光斑关键参数的测量装置，其特征在于：其包括位移台和位于位移台上的一维线振光学传感器，所述位移台包括X方向位移构件和与光传播方向一致的Z方向位移构件，所述X方向位移构件和Z方向位移构件相连，所述位移台驱动一维线振光学传感器沿X和/或Z方向移动，所述一维线振光学传感器的线振方向垂直于X方向位移构件的移动方向。2.根据权利要求1所述的光斑关键参数测量装置，其特征在于：所述Z方向位移构件包括Z方向驱动机构和Z方向位移滑块，所述X方向位移构件包括X方向驱动机构和X方向位移滑块，所述X方向驱动机构与Z方向位移滑块连接，所述一维线振光学传感器位于X方向位移滑块上。3.根据权利要求1所述的光斑关键参数测量装置，其特征在于：所述X方向位移构件包括X方向驱动机构和X方向位移滑块，所述Z方向位移构件包括Z方向驱动机构和Z方向位移滑块，所述Z方向驱动机构与X方向位移滑块连接，所述一维线振光学传感器位于X方向位移滑块上。4.根据权利要求2或3所述的光斑关键参数测量装置，其特征在于：所述Z方向驱动机构、X方向驱动机构为丝杆驱动机构、齿条驱动机构或轨道驱动机构。5.根据权利要求1所述的光斑关键参数测量装置，其特征在于：所述X方向位移构件通过转接件与Z方向位移构件连接。6.根据权利要求1所述的光斑...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯国辉，李向召，黄志凡，李名兆，杜岚，郑欢欢，
申请(专利权)人：深圳市计量质量检测研究院国家高新技术计量站，国家数字电子产品质量监督检验中心，
类型：发明
国别省市：广东,44