平行光太阳模拟器测试系统的原理-电子发烧友网

平行光太阳模拟器测试系统的核心原理，是先通过精密光学结构生成高精度平行光（模拟无限远目标），再利用平行光的物理特性，反向或正向检测被测系统的性能参数，本质是基于 “平行光的方向性、无发散性” 建立标准化测试基准，常用于高精度机器视觉和工业检测等领域，以确保清晰、准确的成像和尺寸测量。其原理具体可拆解为两大核心模块：平行光生成原理与基于平行光的测试评估原理，下文，紫创测控Luminbox将围绕这两大模块，对平行光测试系统的原理与优势展开详细解析。

平行光的生成原理

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平行光管结构

平行光的物理定义为：光波波前与传播方向垂直，传播中无发散/ 汇聚，光程差仅与传播距离相关。系统生成平行光的核心组件是平行光管，基于几何光学“点光源位于透镜物方焦点时，发散光经折射后成平行光” 的准直原理，分为两类：

透射式平行光管（中小口径、可见光/ 近红外波段）：结构为光源→聚光镜→分划板（准直物镜物方焦点，刻有十字线、玻罗板等）→准直物镜→平行光。因分划板精准位于焦点，其 “点” 发散光经物镜折射后呈平行光，精度由物镜控制，发散角低至0.1″（角秒），波像差（RMS）≤λ/14（λ=632.8nm）。

反射式平行光管（大口径、红外/ 激光波段）：结构为光源→辅助准直镜→离轴抛物面镜（OAP）→平行光。因大口径透镜加工难、重量大，故用 OAP 替代；光源经辅助准直镜形成指向OAP 焦点的发散光，依OAP 特性，焦点光线反射后平行于对称轴，输出无透镜色差的高精度平行光，可实现直径3m 以上大口径，适配天文望远镜、激光雷达测试。

基于平行光的测试评估原理

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平行光管精度测量原理

生成平行光后，系统通过“分析被测系统对平行光的响应” 推导性能，核心分三类测试：

1.成像性能测试（MTF、星点、畸变）：平行光经镜头、相机模组等被测系统聚焦于像方焦平面，通过焦平面图像特征评估成像质量。

MTF 测试中，平行光携带标准黑白条纹，经镜头聚焦后，对比输入输出条纹对比度，计算不同空间频率的调制传递系数（MTF 值），MTF 越近 1，细节还原越强；

星点测试将平行光滤为“点光源平行光”，经镜头聚焦成衍射光斑（理想为艾里斑），通过光斑变形、拖尾判断像差；

畸变测试让平行光携带标准网格分划板，成像后对比网格坐标，按“（实际成像半径 - 理想半径）/ 理想半径 ×100%” 算畸变率，量化畸变程度。

2.光轴平行性测试（多光轴校准、偏移检测）：以系统基准平行光为参照，检测无人机吊舱、车载多摄像头等的多光轴是否重合。基准光对准被测系统后，用五棱镜或自准直仪检测，若激光发射器、红外镜头等通道光轴偏移，平行光经该通道反射/ 透射会产生偏移角，系统通过精密转台（精度0.1″）测偏移角，判断光轴平行性或校准。

3.光束参数测试（激光发散角、平行度）：以已知精度的基准平行光为参考，对比激光、LED 光的传播特性。将被测激光与基准光同轴放置，光束分析仪在 1m、2m 等距离测两束光光斑尺寸，按 “发散角=（远场光斑直径 - 近场光斑直径）/ 传播距离” 计算发散角，判断平行度。

平行光太阳模拟器测试系统的优势

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基准统一稳定：精准模拟无限远目标，避免距离误差，提供标准化参照，保障批量质检结果一致。

精度高适配强：依托精密光学结构与算法，实现亚角秒级光轴检测、λ/14 级波像差控制，满足高精度需求。

场景灵活多元：覆盖多波段，支持中小至大口径、实验室至野外场景，适配汽车照明、太阳能电池测试等跨行业需求。

检测高效全面：同步测成像、光轴、光束参数，提升效率并降低多设备操作复杂度。

综上，平行光太阳模拟器测试系统的原理可总结为：以平行光管为核心生成高精度平行光（模拟无限远目标），利用平行光的方向性和无发散性，结合几何光学、物理光学规律，通过分析被测系统对平行光的“成像响应”“光轴响应” 或 “光束交互响应”，量化评估被产品的性能参数，而其基准统一稳定、检测高效全面、精度与适配性兼具的优势，可在材料科学、汽车制造等领域提供可靠的技术支撑。

Luminbox 平行光太阳模拟器测试系统

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紫创测控Luminbox 平行光测试系统，采用高精度准直物镜与一体化稳定结构设计，可生成准直度高、波前质量优异的平行光束，为器件性能测试提供可靠基准。