[发明专利]快门式光谱透过率测试仪及测试方法

说明书

技术领域

本发明属光电测试领域，涉及一种光学系统光谱透过率的自动测试装置及方法，尤其涉及一种单探测器实现多路同源光信号的能量采集，从而进行光学系统光谱透过率的自动连续检定装置和方法。

背景技术

在测定各类光学相机时，为保证相机在特定波长范围内的探测能力，均需要对其光谱响应特性做出评定，除获取CCD的光谱响应曲线外，还需要与其配套的光学成像系统的光谱响应函数，由此确定相机的光谱响应能力和范围，验证其是否与设计一致。

光学系统的透过率测试，通常分为白光透过率和光谱透过率。白光透过率测试，利用复色白光光源，分别测量被测光学系统是否位于测量光路中时，光电探测器的信号幅值，计算白光透过率。光谱透过率测试，测试方法与白光透过率相同，只是将光源变为单色光源，计算光谱透过率。以上两种方法的缺陷在于，测试工作分两步完成，测试光源的时间稳定性、被测光学系统放入测量光路的位置重复性等因素，对测量结果的误差影响很大，尤其对于光谱透过率测试结果更是如此。

目前在售的分光光度计，将单色光源的出射光一分为二，一路作为基准光路，另一路作为测量光路，被测光学系统位于测量光路中，测试过程中不需要移动，解决了被测光学系统重复放入被测光路引起的重复性误差。同时，为对两路光信号加以区分，在光源的出射端对其进行频率调制，在信号接收端解调。整个测量系统位于一个全黑的密闭容器中，可测的光学系统的外形尺寸和参数受到一定限制，一般局限于尺寸较小，焦距较短的光学系统。

发明内容

为了解决背景技术中存在的分光光度计可测光学系统尺寸限制以及光源频率调制稳定性差的问题，本发明提供了一种快门式光谱透过率测试仪及测试方法。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种快门式光谱透过率测试仪，其特殊之处在于：所述快门式光谱透过率测试仪包括单色光源、滤光片切换装置、透镜、星点孔、半透半反镜、反射镜组、光信号接收探测装置、数据采集装置以及主控计算机；所述滤光片切换装置、透镜、星点孔以及半透半反镜依次设置在单色光源的出射光路上；所述半透半反镜将入射至半透半反镜上的光束分为透射光以及反射光；透射光以及反射光分别经过待测光学系统和反射镜组后汇聚于光信号接收探测装置上；所述数据采集装置分别与光信号接收探测装置和滤光片切换装置相连；所述主控计算机分别与数据采集装置和单色光源相连。

上述光信号接收探测装置包括光信号接收装置、光电探测器组以及光信号接收控制装置；所述光电探测器组设置在光信号接收装置上；所述光信号接收控制装置与光信号接收装置相连；所述光电探测器组与数据采集装置相连。

上述光信号接收装置包括光信号接收积分球、第一机械快门以及第二机械快门；所述光信号接收积分球包括第一入光口以及第二入光口；所述第一机械快门以及第二机械快门分别设置在第一入光口以及第二入光口上；所述光电探测器组探测经第一入光口以及第二入光口进入光信号接收积分球的光信号。

上述光信号接收控制装置包括时钟脉冲产生电路、脉冲宽度自动调节电路以及快门驱动电路；所述时钟脉冲产生电路以及脉冲宽度自动调节电路分别与快门驱动电路相连；所述快门驱动电路与第一机械快门以及第二机械快门相连。

上述光电探测器组包括用于紫外、可见光测量的探测器以及用于红外测量的探测器。

上述单色光源是由单色仪出射的单色光。

一种基于如上所述的快门式光谱透过率测试仪的测试方法，其特殊之处在于，所述方法包括以下步骤：

1)主控计算机根据待测光学系统的波长范围，控制单色仪连续产生单色光；

2)单色仪产生的单色光依次经过透镜、星点孔以及半透半反镜，将入射至透镜上的单色光光路一分为二，形成基准光路和测量光路，被测光学系统位于测量光路中；

3)基准光路和测量光路的第一机械快门以及第二机械快门在光信号接收控制装置的控制下，交替开启，并按同样的时间曝光采用上升沿触发方式进行触发；所述第一机械快门以及第二机械快门间的时序控制信号频率相同，相位相反；

4)光电探测器组分别将基准光路以及测量光路的光信号转换为电信号，经过信号处理电路送入数据采集电路，高电平采集，低电平停止；在同一波长时，基准光路和测量光路的数据队列均为非空时，计算此波长的光谱透过率。

上述方法在步骤4)之后还包括：

5)更改单色光源的输出，重复光谱透过率测试过程，直至所有波长都测量完毕，计算平均光谱透过率。

上述曝光时间由时间脉冲产生电路产生的基频信号周期与设定值的乘积获得。