本發(fā)明涉及紅外非可見準(zhǔn)直光技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種光束準(zhǔn)直度檢測組件及檢測方法。

背景技術(shù)：

在很多領(lǐng)域，需要將非可見的紅外光轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)直光出射，到目前為止，針對于光束準(zhǔn)直度檢測的方法大致有兩種類型：一是利用塔爾博特自身成像與疊柵現(xiàn)象，另一種是利用剪切干涉法。

然而，上述兩種方法對于光束準(zhǔn)直度的測量都存在制作復(fù)雜、測量范圍小(大發(fā)散度光束)、成本高昂等缺點(diǎn)。

綜上所述，如何提供一種結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，操作方便的檢測組件和方法，是本領(lǐng)域的技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種光束準(zhǔn)直度檢測組件，設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單，能夠獲得全面的準(zhǔn)直光特性，實(shí)用性強(qiáng)。

本發(fā)明的目的還在于提供了一種光束準(zhǔn)直度檢測方法，使用上述的光束準(zhǔn)直度檢測組件，具有操作簡單，方便，獲得較全面的準(zhǔn)直光特性的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的實(shí)施方式是這樣實(shí)現(xiàn)的：

基于上述目的，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種光束準(zhǔn)直度檢測組件，包括通光口、分光鏡、聚焦透鏡組件以及面陣探測器組件；

所述分光鏡的縱截面為平行四邊形且包括入光面和與所述入光面相鄰的分光面和全反面，所述通光口位于所述入光面的背離所述分光面的一側(cè)；

所述聚焦透鏡組件設(shè)置于所述分光鏡的遠(yuǎn)離所述通光口的一側(cè)，所述聚焦透鏡組件包括第一透鏡和第二透鏡，所述第一透鏡能夠與所述分光面相對應(yīng)，所述第二透鏡能夠與所述全反面相對應(yīng)；

所述面陣探測器組件位于所述聚焦透鏡組件的遠(yuǎn)離所述分光鏡的一側(cè)，所述面陣探測器組件包括第一探測器和第二探測器，所述第一探測器與所述第一透鏡相對應(yīng)，所述第二探測器與所述第二透鏡相對應(yīng)，所述面陣探測器組件用于將所述聚焦透鏡組件所形成的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。

另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式提供的光束準(zhǔn)直度檢測組件，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的可選實(shí)施方式中，所述通光口的軸線與所述入光面垂直，所述分光面與所述入光面之間的夾角為45°；

紅外非可見準(zhǔn)直光能夠沿所述通光口的軸線從所述入光面射入，二分之一的所述紅外非可見準(zhǔn)直光能夠從所述分光面射出，二分之一的所述紅外非可見準(zhǔn)直光能夠經(jīng)所述全反面射出。

在本發(fā)明的可選實(shí)施方式中，所述光束準(zhǔn)直度檢測組件還包括dsp主控面板，所述dsp主控面板能夠同時控制所述第一探測器和所述第二探測器，處理所述面陣探測器組件探測到的電信號并顯示。

在本發(fā)明的可選實(shí)施方式中，所述分光面需鍍膜處理。

在本發(fā)明的可選實(shí)施方式中，所述光束準(zhǔn)直度檢測組件還包括外殼本體和光接口件，所述面陣探測器組件、所述聚焦透鏡組件以及所述分光鏡依次嵌設(shè)于所述外殼本體內(nèi)，所述通光口開設(shè)于所述外殼本體的靠近所述分光鏡的一端，所述光接口件可拆卸的設(shè)置于所述通光口，紅外非可見準(zhǔn)直光能夠從所述光接口射入。

在本發(fā)明的可選實(shí)施方式中，所述第一透鏡和所述第二透鏡相同且均為非球面聚焦透鏡。

在本發(fā)明的可選實(shí)施方式中，所述第一透鏡與所述分光鏡之間的距離小于所述第二透鏡與所述分光鏡之間的距離。

本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了一種光束準(zhǔn)直度檢測方法，使用光束準(zhǔn)直度檢測組件，所述方法包括：

將紅外非可見準(zhǔn)直光從所述通光口射入，所述第一探測器探測到所述第一透鏡收集到的光線，對所述第一探測器檢測到的光斑作對數(shù)量度處理。

在本發(fā)明的可選實(shí)施方式中，所述第一探測器能夠?qū)⑺龅谝煌哥R所形成的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，根據(jù)光斑輻照度的數(shù)量獲得所述紅外非可見準(zhǔn)直光的發(fā)散角。

在本發(fā)明的可選實(shí)施方式中，所述第二探測器探測到所述第二透鏡收集到的光線，對所述第二探測器檢測到的光斑作對數(shù)量度處理，所述第二探測器能夠?qū)⑺龅诙哥R所形成的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，通過dsp主控面板處理獲得所述紅外非可見準(zhǔn)直光是呈現(xiàn)發(fā)散形態(tài)或者收斂形態(tài)。

本發(fā)明實(shí)施方式的有益效果是：設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單，可以獲得更加全面的準(zhǔn)直光的特性，實(shí)用性好，成本較低，使用方便、易操作，實(shí)用性較好，具有很好的市場推廣前景。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施方式的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施方式，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施方式1提供的光束準(zhǔn)直度檢測組件的一個視角的示意圖；

圖2為圖1的工作原理示意圖；

圖3為圖1待檢測的紅外非可見準(zhǔn)直光的光路示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施方式2提供的光束準(zhǔn)直度檢測方法中發(fā)散角為0mrad的光斑輻照度示意圖；

圖5為發(fā)散角為1mrad的光斑輻照度示意圖；

圖6為發(fā)散角為2mrad的光斑輻照度示意圖；

圖7為發(fā)散角為3mrad的光斑輻照度示意圖；

圖8準(zhǔn)直光的三種形態(tài)示意圖；

圖9為發(fā)散角為1mrad的發(fā)散態(tài)-短光程的準(zhǔn)直光形成的光斑輻照度示意圖；

圖10為發(fā)散角為1mrad的發(fā)散態(tài)-長光程的準(zhǔn)直光形成的光斑輻照度示意圖；

圖11為發(fā)散角為1mrad的收斂態(tài)-短光程的準(zhǔn)直光形成的光斑輻照度示意圖；

圖12為發(fā)散角為1mrad的收斂態(tài)-長光程的準(zhǔn)直光形成的光斑輻照度示意圖。

圖標(biāo)：100-光束準(zhǔn)直度檢測組件；10-外殼本體；13-光接口件；132-通光口；14-分光鏡；142-入光面；143-分光面；145-全反面；15-聚焦透鏡組件；153-第一透鏡；154-第二透鏡；16-面陣探測器組件；163-第一探測器；165-第二探測器；18-紅外非可見準(zhǔn)直光。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施方式的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施方式中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施方式是本發(fā)明一部分實(shí)施方式，而不是全部的實(shí)施方式。

因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施方式的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施方式?；诒景l(fā)明中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

其中圖1—圖3對應(yīng)本發(fā)明的實(shí)施方式1，圖4-圖12對應(yīng)本發(fā)明的實(shí)施方式2，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。

實(shí)施方式1

如圖1和圖2所示，本發(fā)明實(shí)施方式1提供的光束準(zhǔn)直度檢測組件100包括外殼本體10、光接口件13、分光鏡14、聚焦透鏡組件15以及面陣探測器組件16。

下面對該光束準(zhǔn)直度檢測組件100的各個部件的具體結(jié)構(gòu)和相互之間的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)說明。

光接口件13是用于提供通光口132，使得待檢測的紅外非可見準(zhǔn)直光18能夠由該通光口132進(jìn)入到光束準(zhǔn)直度檢測組件100中，該分光鏡14的縱截面為平行四邊形且包括入光面142和與入光面142相鄰的分光面143和全反面145，即分光面143與全反面145是相互平行的兩個平面，通光口132位于入光面142的背離分光面143的一側(cè)。

聚焦透鏡組件15設(shè)置于分光鏡14的遠(yuǎn)離通光口132的一側(cè)，且該聚焦透鏡組件15包括第一透鏡153和第二透鏡154，其中，第一透鏡153能夠與分光面143相對應(yīng)匹配，第二透鏡154能夠與全反面145相對應(yīng)匹配，在設(shè)置時，該第一透鏡153和第二透鏡154均與入光面142平行設(shè)置，且第一透鏡153與分光鏡14之間的距離小于第二透鏡154與分光鏡14之間的距離。

面陣探測器組件16位于聚焦透鏡組件15的遠(yuǎn)離分光鏡14的一側(cè)，該面陣探測器組件16包括第一探測器163和第二探測器165，其中，第一探測器163與第一透鏡153相對應(yīng)，第二探測器165與第二透鏡154相對應(yīng)，且該面陣探測器組件16用于將聚焦透鏡組件15所形成的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。

具體的，該通光口132的軸線與入光面142垂直，分光面143與入光面142之間的夾角為45°，從而使得待檢測的紅外非可見準(zhǔn)直光18能夠沿通光口132的軸線從入光面142射入，當(dāng)紅外非可見準(zhǔn)直光18經(jīng)過分光面143時，會被分為透射和反射傳播的兩束光，使該準(zhǔn)直光的能量一分為二，二分之一的紅外非可見準(zhǔn)直光18能夠從分光面143射出，二分之一的紅外非可見準(zhǔn)直光18被反射能夠經(jīng)全反面145射出。

從分光面143射出的準(zhǔn)直光經(jīng)過第一透鏡153能夠聚焦在第一探測器163上，被反射經(jīng)全反面145射出的準(zhǔn)直光經(jīng)過第二透鏡154能夠聚焦在第二探測器165上。

在本發(fā)明的實(shí)施方式1中，分光面143需鍍膜處理。

可選的，在本發(fā)明的實(shí)施方式1中，光束準(zhǔn)直度檢測組件100還包括dsp主控面板，蓋dsp主控面板能夠同時控制第一探測器163和第二探測器165，處理面陣探測器組件16探測到的電信號并顯示。

可選的，面陣探測器組件16、聚焦透鏡組件15以及分光鏡14依次嵌設(shè)于外殼本體10內(nèi)，通光口132開設(shè)于外殼本體10的靠近分光鏡14的一端，光接口件13可拆卸的設(shè)置于通光口132處，紅外非可見準(zhǔn)直光18能夠從光接口射入，其中，該光接口件13可拆卸、可更換，根據(jù)實(shí)際需求可以進(jìn)行定制。

請參照圖3所示，可選的，第一透鏡153和第二透鏡154相同且均為非球面聚焦透鏡，入射紅外非可見準(zhǔn)直光18經(jīng)過通光口132進(jìn)入該光束準(zhǔn)直度檢測組件100，在分光面143處，分為透射和反射的兩束準(zhǔn)直光，透射準(zhǔn)直光經(jīng)過第一透鏡153，焦點(diǎn)落在第一探測器163上，從而將光信號轉(zhuǎn)換為形成電信號；反射準(zhǔn)直光經(jīng)過全反面145后，將經(jīng)分光面143反射的光轉(zhuǎn)45°后全出射為準(zhǔn)直光，經(jīng)第二透鏡154后，焦點(diǎn)落在第二探測器165上，將光信號轉(zhuǎn)換為另一組電信號，在本發(fā)明的實(shí)施方式1中，第一透鏡153和第二透鏡154均為相同的非球面聚焦透鏡，形成的電信號便于后期數(shù)據(jù)處理。

如果待檢測的紅外非可見準(zhǔn)直光18是一個完美的準(zhǔn)直光，則經(jīng)過探測器會形成一個非常小的光斑，如果待檢測的紅外非可見準(zhǔn)直光18是一個非完美的準(zhǔn)直光，則經(jīng)過探測器會形成一個彌散斑，在本發(fā)明的實(shí)施方式1中，通過設(shè)置兩個不同光路長度的透鏡，不僅可以得到待檢測的紅外非可見準(zhǔn)直光18的出射角，還可以獲得該待檢測的紅外非可見準(zhǔn)直光18是直接發(fā)散出射還是先聚焦后發(fā)散，同時可以檢測準(zhǔn)直光的能量分布。

由于目前為止，針對于光束準(zhǔn)直度檢測的方法有以下兩種：

一是利用塔爾博特自身成像與疊柵現(xiàn)象：即當(dāng)光柵由一單色準(zhǔn)直光束照明時，在垂直于光傳播方向的特定平面內(nèi)將形成準(zhǔn)確的光柵自身像，若在光柵自身像處放置第二塊光柵，則可以觀察到疊柵條紋。光束的非準(zhǔn)直會引起疊柵條紋的變化。反之，由疊柵條紋的變化，即可檢測光束的準(zhǔn)直性。關(guān)于對偶線性光柵、螺旋形光柵、漸屈形光柵和圓形光柵進(jìn)行光束準(zhǔn)直度檢測的研究發(fā)現(xiàn)，采用圓形光柵優(yōu)于其他形狀的光柵。

另一種是利用剪切干涉法：剪切干涉法中應(yīng)用最為廣泛的是默蒂的楔形板剪切干涉儀，它以干涉條紋與基準(zhǔn)線平行作為光束準(zhǔn)直性的基準(zhǔn)，而非準(zhǔn)直光束的干涉條紋與基準(zhǔn)線之間將存在一個傾角，后來kothiyal等對該技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，引入了自參考準(zhǔn)直方法。

現(xiàn)有的這兩種方法對于光束準(zhǔn)直度的測量都存在制作復(fù)雜、測量范圍小(大發(fā)散度光束)、成本高昂等缺點(diǎn)。

本發(fā)明的實(shí)施方式1提供的光束準(zhǔn)直度檢測組件100，采用簡單的分光結(jié)構(gòu)，通過將待檢測的紅外非可見準(zhǔn)直光18一分為二，使其中一束光經(jīng)過較短的光程就被聚焦透鏡聚焦，經(jīng)光探測器探測并顯示探測結(jié)果，從而能夠分析出當(dāng)前待檢測的紅外非可見準(zhǔn)直光18的發(fā)散角。

待檢測的紅外非可見準(zhǔn)直光18一分為二后，兩束光的光程不相同，光束發(fā)散之后的光斑半徑也發(fā)生改變，該兩束光經(jīng)過聚焦透鏡聚焦后將形成不同的形態(tài)，對比分析可獲得該待檢測的紅外非可見準(zhǔn)直光18的收斂形態(tài)還是發(fā)散形態(tài)，從而獲得更加全面的準(zhǔn)直光的特性。

本發(fā)明實(shí)施方式1提供的光束準(zhǔn)直度檢測組件100具有的有益效果是：設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單，可以獲得更加全面的準(zhǔn)直光的特性，實(shí)用性好，成本較低。

實(shí)施方式2

本發(fā)明實(shí)施方式2提供了一種光束準(zhǔn)直度檢測方法，使用上述實(shí)施方式1提供的光束準(zhǔn)直度檢測組件100，具體說明如下：

首先，采用單個探測器顯示結(jié)果進(jìn)行分析：

將紅外非可見準(zhǔn)直光18從通光口132射入，該紅外非可見準(zhǔn)直光18在分光鏡14的分光面143上被一分為二，其中，二分之一的光從分光面143上投射出，經(jīng)過第一透鏡153聚焦，第一探測器163探測到第一透鏡153收集到的光線，對光信號轉(zhuǎn)化為電信號并對第一探測器163檢測到的光斑作對數(shù)量度處理，形成第一組電信號。

該單個探測器探測到聚焦透鏡收集到的光線，根據(jù)探測器上光斑的收斂程度可以判斷準(zhǔn)直光的發(fā)散程度，并計算出當(dāng)前準(zhǔn)直光的發(fā)散角。

如圖4-圖7所示，取四組不同發(fā)散角的準(zhǔn)直光入射，以第一透鏡153和第一探測器163為分析目標(biāo)，具體如下：

分別取0mrad、1mrad、2mrad和3mrad準(zhǔn)直光入射時在第一探測器163上檢測到的光斑輻照度示意圖(均作對數(shù)量度處理)，從圖5-圖8中就可以非常直觀的看出不同發(fā)散角的準(zhǔn)直光光斑不同。

0mrad的準(zhǔn)直光理論上為完美的準(zhǔn)直光，光斑的收斂程度比1mrad發(fā)散角的準(zhǔn)直光更好。第一透鏡153(即非球面準(zhǔn)直透鏡)針對于完全準(zhǔn)直的光束來說，已經(jīng)作了球差處理，所以，光斑收斂程度變差，完全是由準(zhǔn)直光光束發(fā)散而引起的。隨著發(fā)散角越大，第一探測器163所探測到的光斑越發(fā)散。

然后分析由光信號轉(zhuǎn)換而成的電信號，且根據(jù)光斑輻照度的數(shù)據(jù)，完全可以分析當(dāng)前準(zhǔn)直光的發(fā)散角的大小。

其次，通過設(shè)置兩個探測器的對比分析：

另外的二分之一的光從分光面143上反射后，經(jīng)過全反面145出射，經(jīng)過第二透鏡154聚焦，第二探測器165探測到第二透鏡154收集到的光線，對光信號轉(zhuǎn)化為電信號并對第二探測器165檢測到的光斑作對數(shù)量度處理，形成第二組電信號。

由于通過單個探測器探測的光斑，可以分析出當(dāng)前準(zhǔn)直光的發(fā)散角，而設(shè)置另一路分光的作用，在于檢測出射的準(zhǔn)直光是向外發(fā)散的還是向內(nèi)收斂的。

如圖8所示，為準(zhǔn)直光所出現(xiàn)的三種形態(tài)：理想態(tài)、發(fā)散態(tài)以及收斂態(tài)。

如果為發(fā)散態(tài)，則經(jīng)過聚焦透鏡所形成的焦點(diǎn)位置會出現(xiàn)在探測器的后方，而如果為收斂態(tài)，則經(jīng)過聚焦透鏡所形成的焦點(diǎn)位置會出現(xiàn)在探測器的前方，該兩種準(zhǔn)直光形成的光斑形態(tài)也會不同。

對于發(fā)散態(tài)準(zhǔn)直光：光束截面半徑會隨著光的傳播逐漸變大，再次聚焦會更困難，相對于理想準(zhǔn)直光，經(jīng)過聚焦透鏡之后，其焦點(diǎn)會落在理想焦點(diǎn)(即探測器感光面)的后面，在探測器上形成一個有一定尺寸的光斑。所以，對同一待測準(zhǔn)直光通過分光形成了兩路光束，一路光束距離聚焦透鏡近，而另一路遠(yuǎn)，兩者之間在經(jīng)過聚焦透鏡時，其光斑截面已經(jīng)不一樣了，光程更長的光束光斑截面會更大，而探測器接收到的光斑也就會變得更大。

對于收斂態(tài)準(zhǔn)直光：與發(fā)散態(tài)的準(zhǔn)直光恰好相反，光程越遠(yuǎn)，準(zhǔn)直光的光斑截面會更小，相對于理想準(zhǔn)直光，收斂態(tài)的準(zhǔn)直光的焦點(diǎn)會落在理想焦點(diǎn)的前方，同樣也會在探測器上形成一個有一定半徑尺寸的光斑，而相對于發(fā)散態(tài)準(zhǔn)直光，收斂態(tài)的準(zhǔn)直光，光程越短，形成的光斑截面越大，探測器探測到的光斑也就越大，根據(jù)兩個光束之間的對比，可以得到光斑的收斂和發(fā)散程度。

如圖9-圖12所示，為不同形態(tài)光束(其發(fā)散角均為1mrad)在探測器上光斑的輻照度，其中，圖9和圖10均為發(fā)散態(tài)的準(zhǔn)直光形成的光斑輻照度成像顯示(均作對數(shù)量度處理)，從圖中無法直觀的看出兩個光斑的大小差異，可以在用dsp處理過程中，對數(shù)據(jù)進(jìn)行放大處理。

則會有圖11和圖12所示的收斂態(tài)的準(zhǔn)直光形成的光斑輻照度成像顯示(也作對數(shù)量度處理)，從而可得出，短光程的準(zhǔn)直光束聚焦后形成的光斑尺寸更大。通過dsp數(shù)字處理，可以量化收斂的程度。

本發(fā)明實(shí)施方式2所提供的光束準(zhǔn)直度檢測方法相對于傳統(tǒng)的檢測方法，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，實(shí)現(xiàn)容易，可操作性好，成本低，通過不同光程差所帶來的差異，能夠有利于提取出更多的準(zhǔn)直光的特性參數(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化待檢測的紅外非可見準(zhǔn)直光18。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施方式中的特征可以相互結(jié)合。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。