专利名称：全息组合镜测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光学测量装置，特别是一种全息组合镜的测试装置。
技术背景目前，平显作为一种新型显示技术，由于其信息集成显示效率高，实用性强，已成为显 示技术的一个热点。在各种平显技术中， 一般采用衍射平显，也就是通常所说的广角全息平 显。它与普通的折射平显、反射平显相比，具有视场大、亮度高、体积小、重量轻等特点， 是当前平显的发展方向。在全息平显系统中，全息组合镜是关键元件，其性能参数直接影响着整个平显系统的质 量。因此定量测量全息组合镜的衍射性能参数，对于组合镜的设计加工、性能改善是非常必 要的。尤其是对于产业化生产来说，产品的均一性是至关重要的，而实现标准化生产的前提 就是要能对全息组合镜的性能参数进行精确测量。但是由于全息组合镜设计比较复杂，不是平板镀膜玻璃，而是具有周期性衍射结构的透 镜或透镜组，要能够将光线衍射进眼睛，则要求其视角广、均匀性好、测试精度要求高。然而现有的透镜测试装置一般是针对普通透镜的，无法实现对全息组合镜性能参数的有 效测量，因此有必要提供一种新型全息组合镜测试装置，以对全息平显系统中的全息组合镜 进行方便、快速、精确的检测。另外，鉴于全息组合镜实际应用需求，特别需要对其衍射特 性和显示均匀性进行测试。发明内容为了克服现有技术对于全息组合镜性能参数难以方便精确测定的问题，本实用新型提供 了一种结构简单、操作方便、精度高的全息组合镜测试装置。 本实用新型的技术方案是一种全息组合镜测试装置，其包括一光源、 一平移台、 一旋转台、 一信号接收器和一数 据处理显示模块，其中，待测的全息组合镜设置在所述平移台上，平移台连接旋转台，光源 发出的光束经由所述待测全息组合镜的反射或透射后出射至所述信号接收器，所述数据处理 显示模块与信号接收器电性连接，其中，所述平移台包括第一精密平移台、第二精密平移台 和第三精密平移台，所述第一精密平移台和第二精密平移台相互水平正交且设置于所述旋转 台上，所述第三精密平移台垂直设置在所述第二精密平移台上，并垂直于由所述第一精密平 移台和第二精密平移台所构成的平面，通过所述平移台和旋转台的调整可控制所述设置在平 移台上的全息组合镜位置与方位角。所述信号接收器为自动跟踪探测器，其包括顺次连接的一位置敏感探测器、 一机械跟踪 驱动组件和一位置信息处理模块。所述机械跟踪驱动组件包括一与位置信息处理模块连接的第一面、 一可相对所述第一面 平行移动的第二面及连接二者的四条棱边和舵杆，所述第一面、第二面由四棱边连接构成一 四边棱柱，其中所述四条棱边能以其与第一面相接的四个端点为支点转动，其所述棱边的另 一端与第二面活动连接，所述舵杆设置与第一面与第二面之间，并穿透第一面与所述位置信 息处理模块相接，所述第二面上设置有位置敏感探测器。所述舵杆为中空结构，其内包括电性连接位置敏感探测器和位置信息处理模块的导线。所述第一精密平移台、第二精密平移台和第兰精密平移台为电控平移台或手动调节平移 台。所述旋转台为电控旋转台或手动调节旋转台。所述全息组合镜测试装置，更包括一四维控制器，所述四维控制器与平移台和旋转台电 性连接。所述全息组合镜测试装置，更包括一分束镜和光电探测器，所述分束镜设置在光源与待 测全息组合镜之间的光路上，所述光电探测器设置在分束镜分出的光路上，且所述光电探测 器与数据处理显示模块电性连接。所述光源为气体激光器或标准光源对色灯箱。本实用新型创造的有益效果是由于本实用新型全息组合镜测试装置的平移台和旋转台 可自由调节，能实现对设置于平移台上舍息缉合镜不同特征点处不同角度下的光学参数的方 便测量，从而能对全息组合镜产品性能进行有效且方便的检测，有利于全息组合镜的加工设 计及性能改善。另外，本实用新型信号接收器可为自动跟踪装置，可对方向偏移的光束实现 实时跟踪测量，因此本实用新型全息组合镜测试装置结构简单、操作方便、精度高、实用性 强，适于全息组合镜产品的检测和加工设计。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型全息组合镜测试装置第一实施方式的结构示意图； 图2是图1中信号接收器的结构示意图； 图3是图1中信号接收器工作状态示意图；图4是本实用新型全息组合镜测试装置第二实施方式的结构示意图； 图5是本实用新型全息组合镜测试装置第三实施方式的结构示意图。图中，1-第一面、2-第二面、3-活动棱边、4-舵杆、5-导线、11-光源、12-衰减片、13-分束镜、14-平移台、15-旋转台、16-四维控制器、17-全息组合镜、18-光电探测器、19-信号接收器、20-数据处理显示模块、141-第一精密平移台、142-第二精密平移台、143-第三精 密平移台、191-位置敏感探测器、192-机械跟踪驱动组件、193-位置信息处理模块具体实施方式
装置实施例l:请参阅图l，所述全息组合镜测试装置包括一光源ll、 一衰减片12、 一 分束镜13、 一平移台14、 一旋转台15、 一四维控制器16、 一光电探测器18、 一信号接收器 19和一数据处理显示模块20。所述平移台14包括第一精密平移台141、第二精密平移台142 和第三精密平移台143，本实施方式中，所述第一精密平移台141和第二精密平移台142为 TSA400-B重载型电控平移台，所述第三精密平移台143为TSA150电控平移台。另外所述第 一精密平移台141和第二精密平移台142相互水平正交且设置于所述旋转台15上，所述第三 精密平移台143垂直设置在所述第二精密平移台142上，并垂直于由所述第一精密平移台141 和第二精密平移台142所构成的平面。所述第一精密平移台141和第二精密平移台142能实 现水平位置的调节，所述第三精密平移台M3可实现竖直方向的调节。另外，所述平移台14 和旋转台15均与所述四维控制器16电性连接，受四维控制器16控制，本实施方式中，所述 四维控制器16采用MC400型电移台控制箱，所述旋转台15采用RSA400旋转台。本实施方式中，所述全息组合镜测试装置所测试的全息组合镜17设置于所述第三精密平 移台143上，且所述全息组合镜17为全息组合镜，其表面设置衍射光栅，为全息衍射光栅。 其中，通过所述第一精密平移台141、第二精密平移台142和第三精密平移台143及旋转台 15方位的调整可改变所述全息组合镜17的位置和方位角。另外，所述光源11和信号接收器19分别设置于所述全息组合镜17两侧，并相互对应。 其中，所述光源11为氦氖激光器，所述衰减片12和分束镜13顺序排列在所述光源11与全 息组合镜17之间的光路上，所述光电探测器18设置于光源11通过分束镜13分出的一条光 路上，以接收由分束镜13分出的光束。分束镜13分出的另一路光束穿透全息组合镜17。所 述信号接收器19为自动跟踪探测器，可以自动跟踪光源11所发出并穿透全息组合镜17的光 束。所述数据处理显示模块20为一计算机，其均与光电探测器18和信号接收器19电性连接。请参阅图2，.所述信号接收器19包括一位置敏感探测器191、 一机械跟踪驱动组件192 和一位置信息处理模块193。其中，所述机械跟踪驱动组件192包括一第一面1、 一可相对所 述第一面1平行移动的第二面2及连接二者的四条活动棱边3和舵杆4，所述第一面1、第二 面2和棱边3构成一四边棱柱。所述四条棱边3能以其与第一面l相接的四个端点为支点转 动，其另一端与第二面2相连，并可带动所述第二面2进行上下和左右的方位调整。所述第 二面2中央设置有位置敏感探测器191，所述位置敏感探测器191为一个二维位置敏感器件 (PSD， Position Sensitive Device),且面积较大，易于接收不同方位的光束。所述第一面1与所述位置信息处理模块193相接，所述位置信息处理模块193内设一计算控制电路和与 其电性连接的舵机。所述舵杆4为一中空机械杆，其一端与位置信息处理模块193的舵机机 械连接，另一端设置在所述机械跟踪驱动组件192的第一面1与第二面2之间，且所述舵杆 4为中空结构，其内部设置有导线5，所述导线5电性连接位置敏感探测器191与所述位置信 息处理模块193内的计算控制电路。请同时参阅图3，所述位置敏感探测器191探测光束方向，根据所接收的光强位置信息 经由导线5传输至位置信息处理模块193内的计算控制电路，由计算电路将光强位置信息转 换为对应的几何位置控制信号，并根据控制信号由计算控制电路驱动舵机，使舵机驱动舵杆 4，再由舵杆4带动位置敏感探测器191偏转，修正位置敏感探测器191的方位，使其中心朝 向光强最强的方位，即光束入射方向，从而实现对光束的跟踪。本实用新型全息组合镜测试装置工作时，所述全息组合镜17需设置在所述第三精密平移 台143上。所述氦氖激光器发出的激光先出射至衰减片12，由所述衰减片12衰减后出射至 分束镜13。所述分束镜13为高反射率的反射镜，反射率接近90%，且与光束传播方向成一角 度。所述分束镜13将入射的光束分成两束， 一束透射至光电探测器18;另外一束反射至全 息组合镜17，然后经所述全息组合镜17衍射出射，并由信号接收器19接收其透射光。由于 所述信号接收器19与所述数据处理显示模块20电性连接，故由信号接收器19接收的光信号 先转换成电信号，再由数据处理显示模块20进行处理和显示。另外，由于所述由分束镜13 分离的光束光强可由光电探测器18测定，因此根据分束镜13本身穿透和反射比率，可得到 出射至全息组合镜17的光强，所得光束信息也由数据处理显示模块20进行处理。因此所述 数据处理显示模块20能一并处理所述由光电探测器18和信号接收器19接收的光束，进行数 据处理后，可分别得到该光束的衍射峰值、衍射效率和衍射角度选择特性(衍射带宽)等光 学参数。本实用新型全息组合镜测试装置的全息组合镜17由于设置在相互整合的平移台14和旋 转台15之上，而所述平移台14和旋转台15与四维控制器16电性连接并受其控制。因此本 实用新型全息组合镜测试装置可通过所述四维控制器16控制所述第一精密平移台141、第二 精密平移台142和第三精密平移台143以对全息组合镜17的位置进行移动，并调节所述旋转 台15改变所述全息组合镜17的方位。因此通过所述平移台14和旋转台15的调节可改变光 束在全息组合镜17上的入射点位置和方位，从而方便测定全息组合镜17不同特征点处在不 同入射角度时的光学参量，易于实现对全息组合镜17方便且精确的测试。另外，由于平移台14和旋转台15的调整，将改变全息组合镜17的位置和方位角，使得经全息组合镜17衍射的出射光束产生移动。所述经全息组合镜17衍射后出射的光束先由所述位置敏感探测器191接收，所接收的光束位置信息经由舵杆4内的导线5传输至位置信息 处理模块193并由其进行处理。然后所述位置跟踪处理模块193根据所接收的位置信息控制 所述舵杆4，调整舵杆4的方位，使得位置敏感探测器191中心面向光束入射方位，从而使 得所述信号接收器19能完全接收该光束信息。因此本实施方式全息组合镜测试装置通过改变 全息组合镜17的位置和方位角，实现对全息组合镜17不同特征点及多角度的测量，并可自 动跟踪透射光束方向，因此方便实用，有利于全息组合镜17加工设计时性能的改善，且方便 全息组合镜17性能的检测，以保证产品的质量。本实用新型全息组合镜测试装置由光源11发出的光束经分束镜13分束后，其反射光经 全息组合镜17衍射，然后由信号接收器19接收，所接收的光信号再传输至数据处理显示模 块20进行处理显示；其透射光直接由光电探测器18接收，在传输至数据处理显示模块20进 行处理。两束光束经由数据处理显示模块20数据处理后，可得到以特定角度入射至全息组合 镜17时的光束衍射峰值、衍射效率和衍射角度选择特性(衍射带宽)等光学参数。然后通过 所述四维控制器16调节第一精密平移台141、第二精密平移台142和第三精密平移台143及 旋转台15，改变全息组合镜17的方位角度，从而相对改变光束的入射角，并由所述信号接 收器19对光束进行自动跟踪。因此本实用新型全息组合镜测试装置可对全息组合镜17不同 入射点在不同角度下进行的光学参数的测量，得到全息组合镜衍射效率与入射角度的关系以 及二者的关系曲线。因此有利于全息组合镜17性能的检测，且方便全息组合镜17的加工设 计及其性能的改善。本实施方式全息组合镜测试装置还可作如下改进在成本考虑下或经全息组合镜17衍射后光束偏离方向过大时，所述信号接收器19的自动跟踪装置可通过人工调整来实现对光束方向的跟踪。本实施方式全息组合镜测试装置不限于测试表面设置有衍射光栅的全息组合镜，也可测试夹层内设置衍射光栅全息组合镜。所述第一精密平移台141、第二精密平移台142和第三精密平移台143不限于电控平移台，根据实际需要，也可为手动调节平移台，通过手动调节来实现全息组合镜17的精确定位。另外，本实施方式中的TSA400-B， TSA150， RSA400，MC400均为北京卓立汉光仪器有限公司的产品型号，但本实用新型的第一精密平移台141、第二精密平移台142、第三精密平移台143、旋转台15和四维控制器16均不限于使用该型号的产品，亦可为类似功能的电控平移台和电移台控制器及旋转台所替换，然此相似功能的相似 器件的简单替换应属于本发明创造的创造思想之内，应属等同改造。装置实施例2:请参阅图4，所述全息組合镜测试装置第二实施方式的结构与全息组合镜 测试装置第一实施方式的结构相似，亦包括光源11、 一衰减片12、 一分束镜13、 一平移台 14、 一旋转台15、 一四维控制器16、 一光电探测器18、 一信号接收器19和数据处理显示模块20。与实施例1不同之处在于其所测试的全息组合镜17为反射式，即为一反射式全息光 栅，其能实现光束的反射衍射，且较小的角度偏移能引起反射光束方向较大的变化。另外， 本实施方式中，所述信号接收器19为手动跟踪装置，.其与光源11设置于同一侧，以测试时 接收由全息组合镜17反射的光束。所述光源11发出的光束经衰减片12衰减和分束镜13分束后一部分由光电探测器18接 收，另一部分入射至所述反射式全息组合镜17，并通过四维控制器16控制改变平移台14和 旋转台15，使得全息组合镜17方位发生变化，从而经由所述全息组合镜17反射的光束角度 发生较大的偏移，因此调整信号接收器19方位，使其对准光束方向，以完全接收反射光束。 然后，所接收的光束由数据处理显示模块20处理并显示，从而实现对反射式全息组合镜17 的不同特征点处不同角度的光学参数测量。本实用新型全息组合镜测试装置不限于测定全息组合镜的衍射特性，通过增加一些测试 组件即可测定其他的光学参量。 ，装置实施例3:请参阅图5，所述全息组合镜测试装置与第二实施方式的结构相似，其包 括一光源ll、 一平移台14、 一旋转台15、 一四维控制器16、 一信号接收器19和一数据处理 显示模块20。然而本实施方式中，所述信号接收器19为高分辨率彩色图像采集系统彩色CCD， 所述数据处理显示模块20为计算机，其中，所述计算机包含有专用的颜色分析及数据处理软 件并与高分辨率彩色图像釆集系统电性壤接。,、另外，所述光源,ll为标准对色光源照明系统， 其包括一标准对色灯箱，可获得均匀白光输出。本实施方式中所述全息组合镜测试装置对反射式全息组合镜的显示均匀性进行测试。其 光源ll由于包括一标准对色灯箱的标准对色光源照明系统，能实现均匀的白光输出，所出射 的白光直接入射至所述全息组合镜17,并由所述全息组合镜17反射衍射后由彩色CCD接收， 然后传输至计算机。同时通过四维控制器16调节平移台14和旋转台15，改变全息组合镜17 位置和方位，使得光束经由全息组合镜17的不同入射点后被反射衍射，从而得到全息组合镜 17不同特征点处的光束信息。所得信息由专用的颜色分析及数据处理软件处理后，可得到所 述全息组合镜17不同特征点处显示均匀性的特性。因此本实用新型全息组合镜测试装置利用标准光源对色灯箱原理对全息组合镜进行均 匀照明，可以获得好的均匀性。通过旋转全息组合镜，以实现不同角度的测量，从而可获得 较高的稳定性和可重复性。所述全息组合镜测试装置结构简洁，易于操作，通过配套的专用 软件可同时完成对全息组合镜的颜色均匀性、亮度均匀性以及缺陷的检测，并可为用户生成 显示均匀性综合分析报告。综上所述，本实用新型全息组合镜测试装置包括相互整合的平移台和旋转台，并通过二者位置的调节，可实现对全息组合镜不同特征点处的光学参数的方便测量，从而能实现对全 息组合镜产品性能有效且方便的检测，有利于全息组合镜的加工设计及性能改善。另外，本 实用新型全息组合镜测试装置的信号接收器整合为一自动跟踪装置，其可自动跟踪由于调节 平移台和旋转台所导致的光束偏移，从而实现对全息组合镜不同特征点不同角度下的光学参 量的实时自动跟踪测量。因此本实用新型全息组合镜测试装置结构简单、操作方便、精度高、 实用性强，适于全息组合镜产品的检测和加工设计，有助于改善全息组合镜产品性能。
权利要求1、全息组合镜测试装置，包括一光源、一平移台、一旋转台、一信号接收器和一数据处理显示模块，其特征在于待测的全息组合镜设置在所述平移台上，平移台连接旋转台，光源发出的光束经由所述待测全息组合镜反射或透射后出射至所述信号接收器，所述数据处理显示模块与信号接收器电性连接；其中，所述平移台包括第一精密平移台、第二精密平移台和第三精密平移台，所述第一精密平移台和第二精密平移台相互水平正交且设置于所述旋转台上，所述第三精密平移台垂直设置在所述第二精密平移台上，并垂直于由所述第一精密平移台和第二精密平移台所构成的平面，通过所述平移台和旋转台的调整可控制所述设置在平移台上的全息组合镜的位置与方位角。
2、 根据权利要求1所述的全息组合镜测试装置，其特征在于所述信号接收器为自动跟踪探测器，-包括顺次连接的一位i敏^i探测器、 一机械跟踪驱动组件和一位置信息处理模块；所述机械跟踪驱动组件包括一与位置信息处理模块连接的第一面、 一可相对 所述第一面平行移动的第二面及连接二者的四条棱边和舵杆，所述第一面、第二面由 四棱边连接构成一四边棱柱，其中所述四条棱边能以其与第一面相接的四个端点为支 点转动，其所述棱边的另一端与第二面活动连接，所述舵杆设置于第一面与第二面之 间，并穿透第一面与所述位置信息处理模块相接，所述第二面上设置有位置敏感探测 器。
3、 根据权利要求2所述的全息组合镜测试装置，其特征在于所述舵杆为中空结构，其内包括电性连接位置敏感探测器和位置信息处理模块的导线。
4、 根据权利要求1所述的全息组合镜测试装置，其特征在于所述第一精密平移台、第 二精密平移台和第三精密平移台为电控平移台或手动调节平移台；所述旋转台为电控 旋转台或手动调节旋转台。
5、 根据权利要求1所述的全息组合镜测试装置，其特征在于还包括一四维控制器，所 述四维控制器与平移台和旋转台电性连接。
6、 根据权利要求1所述的全息组合镜测试装置，其特征在于还包括一分束镜和光电探 测器，所述分束镜设置在光源与待测全息组合镜之间的光路上，所述光电探测器设置 在分束镜分出的光路上，且所述光电探测器与数据处理显示模块电性连接。
7、 根据权利要求1所述的全息组合镜测试装置，其特征在于所述光源为气体激光器或 标准光源对色灯箱。
专利摘要本实用新型公开了一种全息组合镜测试装置，将待测的全息组合镜设置在平移台上，平移台连接旋转台，光源发出的光束经由所述待测全息组合镜的反射或透射后出射至信号接收器，数据处理显示模块与信号接收器电性连接，通过平移台和旋转台的调整可控制所述设置在平移台上的全息组合镜位置与方位角。平移台和旋转台可自由调节，能实现对设置于平移台上全息组合镜不同特征点处不同角度下的光学参数的方便测量，从而能对全息组合镜产品性能进行有效且方便的检测，有利于全息组合镜的加工设计及性能改善。本实用新型全息组合镜测试装置结构简单、操作方便、精度高、实用性强，适于全息组合镜产品的检测和加工设计。
文档编号G01M11/00GK201096610SQ200720126109
公开日2008年8月6日 申请日期2007年10月18日 优先权日2007年10月18日
发明者鹏 张, 杨德兴, 赵建林 申请人:西北工业大学