專利名稱：一種成像亮度計(jì)的制作方法
一種成像亮度計(jì)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種亮度測(cè)量裝置，尤其涉及一種圖像式亮度測(cè)量裝置。背景技術(shù)：
亮度或者輻亮度是指單位面積的光源在某一方向的光強(qiáng)(輻射強(qiáng)度)，單位為Cd/ m2(W/m2/sr)，它直接反應(yīng)人眼對(duì)光的感知，在平板顯示、照明工程和光源設(shè)計(jì)等領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，成像亮度計(jì)的應(yīng)用也越來越廣泛。成像亮度計(jì)中采用二維陣列光電探測(cè)器，經(jīng)過一次成像得到探測(cè)器中各像素對(duì)應(yīng)的視場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的亮度或輻亮度。在二維陣列光電探測(cè)器前設(shè)置濾色片組使探測(cè)器的光譜靈敏度與指定光譜函數(shù)相擬合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)參數(shù)的測(cè)量，例如光譜靈敏度與明視覺人眼效率函數(shù)V ( λ )擬合，實(shí)現(xiàn)明視覺亮度測(cè)量。然而有些參量并不能直接測(cè)量，而是通過一定的計(jì)算才得到的，例如， 要得到中間視覺亮度起碼要得到明視覺亮度和暗視覺亮度，即探測(cè)器的光譜靈敏度要與明視覺人眼效率函數(shù)V( λ)和暗視覺人眼效率函數(shù)V’ (λ)分別匹配；而為了測(cè)量顏色參數(shù)，起碼要測(cè)量得到顏色三刺激值X、Y、Ζ，即探測(cè)器的光譜靈敏度必須要與三刺激值函數(shù)孓(λ),分別匹配?，F(xiàn)有的成像亮度計(jì)中往往僅有一個(gè)二維陣列光電探測(cè)器，為了與多個(gè)函數(shù)相匹配，往往采用在探測(cè)器前設(shè)置色輪，在色輪上安裝多個(gè)濾色片組，每個(gè)濾色片組分別使得探測(cè)器與指定函數(shù)匹配，通過旋轉(zhuǎn)色輪的方法來實(shí)現(xiàn)不同匹配函數(shù)的切換，從而完成上述參量的測(cè)量。然而注意到，為了匹配不同的函數(shù)，濾色片組的機(jī)械厚度和其他光學(xué)性能各不相同，造成的結(jié)果是，經(jīng)過不同的濾色片組后，被測(cè)目標(biāo)的像面位置各不相同， 不能保證探測(cè)器在測(cè)量過程中總接收到清晰的成像，從而導(dǎo)致較大的測(cè)量誤差。而且通過旋轉(zhuǎn)色輪的方法中，各個(gè)參量分時(shí)測(cè)量，測(cè)量速度較慢，而且被測(cè)目標(biāo)在測(cè)量過程中可能已經(jīng)發(fā)生變化，進(jìn)一步增加了測(cè)量誤差。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)精確、快速、方便測(cè)量的成像亮度計(jì)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案一種成像亮度計(jì)，包括機(jī)殼，在機(jī)殼上設(shè)置鏡頭，被測(cè)目標(biāo)的光束從鏡頭進(jìn)入機(jī)殼內(nèi)，其特征在于在機(jī)殼內(nèi)設(shè)有光束分離器、第一光電探測(cè)器和第二光電探測(cè)器，上述的第一光束分離器將來自鏡頭的光束分成兩路或兩路以上，一路被第一光電探測(cè)器接收，另一路被第二光電探測(cè)器接收，且第一光電探測(cè)器和第二光電探測(cè)器均分別處于被測(cè)目標(biāo)像面位置上，上述的第一光電探測(cè)器和第二光電探測(cè)器都是二維陣列探測(cè)器，并且第一光電探測(cè)器前的光路上設(shè)置有第一濾色片組，第二光電探測(cè)器前的光路上設(shè)置有第二濾色片組。本發(fā)明中，從鏡頭經(jīng)過光束分離器和第一濾色片組到第一光電探測(cè)器構(gòu)成了一路測(cè)量光路，從鏡頭經(jīng)過光束分離器和第二濾色片組到第二光電探測(cè)器構(gòu)成了另一路測(cè)量光路，兩個(gè)測(cè)量光路能夠同時(shí)工作，二者的測(cè)量目標(biāo)相同，并且兩光路中都能夠根據(jù)各自的濾色片組情況設(shè)置光電探測(cè)器的位置，兩個(gè)光電探測(cè)器都位于被測(cè)目標(biāo)的成像位置上，實(shí)現(xiàn)光學(xué)共軛關(guān)系，各自精確測(cè)量，從而計(jì)算得到較為精確的光色參數(shù)，操作方便簡(jiǎn)單，重復(fù)性好。本發(fā)明可通過下述技術(shù)方案進(jìn)一步加以限定和完善。上述的第一光電探測(cè)器和/或第二光電探測(cè)器前設(shè)置光學(xué)成像透鏡。設(shè)置光學(xué)成像透鏡的目的是為了更好地使被測(cè)目標(biāo)和第一光電探測(cè)器和/或第二光電探測(cè)器滿足物像關(guān)系。作為一種技術(shù)方案，上述機(jī)殼中包括第三光電探測(cè)器，上述的光束分離器來自鏡頭的光束分成三路，分別被第一光電探測(cè)器、第二光電探測(cè)器和第三光電探測(cè)器接收，且所述第三光電探測(cè)器位于被測(cè)目標(biāo)的像面位置上。作為一種技術(shù)方案，上述的第一濾色片組是使第一光電探測(cè)器對(duì)入射光響應(yīng)的光譜靈敏度與明視覺光視效率函數(shù)ν(λ)相匹配的ν(λ)修正濾色片組；所述的第二濾色片組是使第二光電探測(cè)器對(duì)入射光響應(yīng)的光譜靈敏度與暗視覺光視效率函數(shù)V’(λ)相匹配的V’(λ)修正濾色片組。在本技術(shù)方案中，兩個(gè)光電探測(cè)器分別實(shí)現(xiàn)明視覺亮度分布和暗視覺亮度分布的測(cè)量。由于中間視覺亮度和明視覺背景亮度、被測(cè)點(diǎn)的位置以及S/P值 (暗視覺光度與明視覺光度的比值)有關(guān)系，因此通過本技術(shù)方案能夠測(cè)量得到中間視覺亮度評(píng)估中的幾乎所有要素，可方便快速地分析中間視覺亮度分布。作為一種技術(shù)方案，上述的第三光電探測(cè)器前具有光采集元件和色散元件，所述的第三光電探測(cè)器是接收經(jīng)過色散元件的色散光的陣列探測(cè)器。該技術(shù)方案中，第三光電探測(cè)器能夠得到光譜信息，與上述的第一光電探測(cè)器和第二光電探測(cè)器分別與ν( λ )和 V' (λ)的技術(shù)方案相結(jié)合，本技術(shù)方案不僅能夠得到被測(cè)目標(biāo)在明視覺、暗視覺和中間視覺的亮度分布，還能進(jìn)一步得到被測(cè)目標(biāo)的平均光譜信息或被測(cè)目標(biāo)中某一點(diǎn)的光譜信肩、O作為一種技術(shù)方案，上述的第三光電探測(cè)器也是二維陣列探測(cè)器，并且在第三光電探測(cè)器前設(shè)置第三濾色片組，所述的第一濾色片組、第二濾色片組和第三濾色片組分別使第一光電探測(cè)器、第二光電探測(cè)器和第三光電探測(cè)器與顏色三刺激值函數(shù)中的
相匹配。本技術(shù)方案能夠一次測(cè)量被測(cè)目標(biāo)的顏色三刺激值，進(jìn)而計(jì)算出被測(cè)目標(biāo)的顏色和亮度分布。上述的光束分離器可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)光束分離器是由兩塊或三塊棱鏡粘接并在粘接面上鍍半透半反膜的組合分光棱鏡，或者光束分離器是鍍半透半反膜的分光平面鏡，或者光束分離器是分叉光纖，或者光束分離器由兩塊相分離的分光棱鏡或平面鏡串聯(lián)組成。上述的機(jī)殼內(nèi)設(shè)有微處理器，所述的微處理器與上位計(jì)算機(jī)電連接。上述的第一光電探測(cè)器、第二光電探測(cè)器第三光電探測(cè)器都與微處理器電連接。綜上所述，本發(fā)明的有益效果是通過在一個(gè)成像亮度計(jì)中同時(shí)設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上二位陣列光電探測(cè)器，并分別在光電探測(cè)器前設(shè)置濾色片組，使其分別與不同的函數(shù)相匹配，所有的光電探測(cè)器都能夠位于被測(cè)目標(biāo)的像面上，并且能夠?qū)崿F(xiàn)同步測(cè)量，從而能夠夠方便快速地得到視場(chǎng)內(nèi)的被測(cè)目標(biāo)各點(diǎn)的亮度、輻亮度或顏色分布等信息，測(cè)量精度高，復(fù)現(xiàn)性好，并且操作方便。

附圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1示意圖；附圖2是本發(fā)明的實(shí)施例2示意圖；附圖3是本發(fā)明的實(shí)施例3示意具體實(shí)施方式實(shí)施例1 如圖1所示的本發(fā)明的實(shí)施例1示意圖，包括外殼1和鏡頭2，鏡頭2后設(shè)置有光束分離器3，所述的光束分離器3是兩塊棱鏡粘接并在粘接面上鍍半透半反膜的立方分光棱鏡。光束分離器3把來自鏡頭2的光束分為兩路，分別被第一光電探測(cè)器4和第二光電探測(cè)器5接收，兩個(gè)光電探測(cè)器4，5都是二維陣列探測(cè)器，而且兩個(gè)光電探測(cè)器4，5都位于被測(cè)目標(biāo)20的成像位置上，成光學(xué)共軛關(guān)系。在第一光電探測(cè)器4前設(shè)有使第一光電探測(cè)器的各個(gè)像元對(duì)入射光的光譜靈敏度與CIE規(guī)定的V ( λ )函數(shù)的第一濾色片組6，第一光電探測(cè)器4測(cè)量被測(cè)目標(biāo)20上各點(diǎn)的明視覺亮度；在第二光電探測(cè)器5前設(shè)有使第二光電探測(cè)器5的各個(gè)像元對(duì)入射光的光譜靈敏度與CIE規(guī)定的V’( λ )函數(shù)的第二濾色片組7，第二光電探測(cè)器5測(cè)量被測(cè)目標(biāo)20上各點(diǎn)的暗視覺亮度。第一光電探測(cè)器4和第二光電探測(cè)器5與內(nèi)置的微處理器12電連接，微處理器又與上位機(jī)13電連接，把測(cè)量數(shù)據(jù)傳遞到上位機(jī)進(jìn)行處理和顯示。使用本實(shí)施例的多視覺亮度計(jì)，能夠分析測(cè)量得到被測(cè)目標(biāo)20各點(diǎn)的明視覺亮度和亮度分布、暗視覺亮度和亮度分布以及中間視覺亮度和亮度分布。實(shí)施例2:如圖2所示的本發(fā)明的實(shí)施例2示意圖，包括外殼1和鏡頭2，鏡頭2后設(shè)置有光束分離器3，所述的光束分離器3是三塊棱鏡粘接并在粘接面上鍍半透半反膜的組合分光棱鏡。光束分離器3把來自鏡頭2的光束分為三路，分別被第一光電探測(cè)器4、第二光電探測(cè)器5和第三光電探測(cè)器8接收，所述的三個(gè)光電探測(cè)器4，5都是二維陣列探測(cè)器，而且三個(gè)光電探測(cè)器4，5都位于被測(cè)目標(biāo)20的成像位置上，成光學(xué)共軛關(guān)系。在第一光電探測(cè)器 4前設(shè)有使第一光電探測(cè)器的各個(gè)像元對(duì)入射光的光譜靈敏度與顏色三刺激值中的又(λ) 函數(shù)相匹配的第一濾色片組6 ；在第二光電探測(cè)器5前設(shè)有使第二光電探測(cè)器5的各個(gè)像元對(duì)入射光的光譜靈敏度與顏色三刺激值中的函數(shù)相匹配的的第二濾色片組7，在第三光電探測(cè)器8前設(shè)有使第三光電探測(cè)器8的各個(gè)像元對(duì)入射光的光譜靈敏度與顏色三刺激值中的函數(shù)相匹配的的第三濾色片組9。第一光電探測(cè)器4和第二光電探測(cè)器5與內(nèi)置的微處理器12電連接，微處理器又與上位機(jī)13電連接，把測(cè)量數(shù)據(jù)傳遞到上位機(jī)進(jìn)行處理和顯示。三個(gè)探測(cè)器相結(jié)合能夠測(cè)得被測(cè)目標(biāo)各點(diǎn)的顏色三刺激值Χ、Υ、Ζ，其中，Y和 Z值分別由第二光電探測(cè)器5和第三光電探測(cè)器8測(cè)得，X值是通過結(jié)合第一光電探測(cè)器4 和第三光電探測(cè)器8的測(cè)量值得到的。使用本實(shí)施例的成像亮度計(jì)，能夠分析測(cè)量得到被測(cè)目標(biāo)20各點(diǎn)的顏色坐標(biāo)、色溫和亮度分布。實(shí)施例3 如圖3所示的本發(fā)明的實(shí)施例3示意圖，包括外殼1和鏡頭2，鏡頭2后設(shè)置有光束分離器3，所述的光束分離器3是由一個(gè)立方分光棱鏡3-1和一個(gè)半透半反平面反射鏡3-2組成的。所述的半透半反平面反射鏡3-2是一個(gè)中間具有小孔的反射鏡，被測(cè)目標(biāo)的光束一部分穿過小孔，大部分光束被反射，穿過小孔的光束來源為瞄準(zhǔn)點(diǎn)20-1。立方分光棱鏡 3-1先把把來自鏡頭2的光束分為兩路，其中一部分被第一光電探測(cè)器4，另一部分入射到半透半反平面反射鏡3-2，并被半透半反平面反射鏡3-2又分成兩束，分別被第二光電探測(cè)器5和第三光電探測(cè)器8接收，第一光電探測(cè)器4和第二光電探測(cè)器5是二維陣列探測(cè)器， 而且兩個(gè)光電探測(cè)器4，5都位于被測(cè)目標(biāo)20的成像位置上，第一光電探測(cè)器4前設(shè)有光學(xué)透鏡21，使其更好地滿足成像關(guān)系。在第一光電探測(cè)器4前設(shè)有使第一光電探測(cè)器的各個(gè)像元對(duì)入射光的光譜靈敏度與CIE規(guī)定的V ( λ )函數(shù)的第一濾色片組6，第一光電探測(cè)器4 測(cè)量被測(cè)目標(biāo)20上各點(diǎn)的明視覺亮度；在第二光電探測(cè)器5前設(shè)有使第二光電探測(cè)器5的各個(gè)像元對(duì)入射光的光譜靈敏度與CIE規(guī)定的V’( λ )函數(shù)的第二濾色片組7，第二光電探測(cè)器5測(cè)量被測(cè)目標(biāo)20上各點(diǎn)的暗視覺亮度。第三光電探測(cè)8位于一個(gè)快速光譜儀中，也是陣列探測(cè)器，第三光電探測(cè)8前設(shè)置有光學(xué)采集裝置10和色散元件11，第三光電探測(cè)器 8測(cè)量被測(cè)目標(biāo)中瞄準(zhǔn)點(diǎn)20-1的光譜。 第一光電探測(cè)器4和第二光電探測(cè)器5與內(nèi)置的微處理器12電連接，微處理器又與上位機(jī)13電連接，把測(cè)量數(shù)據(jù)傳遞到上位機(jī)進(jìn)行處理和顯示。使用本實(shí)施例的多視覺亮度計(jì)，能夠分析測(cè)量得到被測(cè)目標(biāo)20各點(diǎn)的明視覺亮度和亮度分布、暗視覺亮度和亮度分布、中間視覺亮度和亮度分布以及瞄準(zhǔn)點(diǎn)20-1的光譜。
權(quán)利要求
1.一種成像亮度計(jì)，包括機(jī)殼(1)，在機(jī)殼(1)上設(shè)置鏡頭(2)，被測(cè)目標(biāo)(20)的光束從鏡頭(2)進(jìn)入機(jī)殼(1)內(nèi)，其特征在于在機(jī)殼(1)內(nèi)設(shè)有光束分離器(3)、第一光電探測(cè)器⑷和第二光電探測(cè)器(5)，所述的第一光束分離器(3)將來自鏡頭(2)的光束分成兩路或兩路以上，一路被第一光電探測(cè)器(4)接收，另一路被第二光電探測(cè)器(5)接收，第一光電探測(cè)器(4)和第二光電探測(cè)器(5)均分別處于被測(cè)目標(biāo)(20)像面位置上，所述的第一光電探測(cè)器⑷和第二光電探測(cè)器(5)都是二維陣列探測(cè)器，并且在第一光電探測(cè)器⑷前的光路上設(shè)置有第一濾色片組(6)，在第二光電探測(cè)器(5)前的光路上設(shè)置有第二濾色片組(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像亮度計(jì)，其特征在于所述的第一光束分離器(3)后面、第一光電探測(cè)器(4)和/或第二光電探測(cè)器(5)前的光路上設(shè)置光學(xué)成像透鏡(21)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像亮度計(jì)，其特征在于機(jī)殼(1)中包括第三光電探測(cè)器 (8)，所述的光束分離器將來自鏡頭(2)的光束分成三路，分別被第一光電探測(cè)器(4)、第二光電探測(cè)器(5)和第三光電探測(cè)器(8)接收。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的成像亮度計(jì)，其特征在于所述的第一濾色片組(6) 是使第一光電探測(cè)器(4)對(duì)入射光響應(yīng)的光譜靈敏度與明視覺光視效率函數(shù)V( λ)相匹配的ν(λ)修正濾色片組；所述的第二濾色片組(7)是使第二光電探測(cè)器(5)對(duì)入射光響應(yīng)的光譜靈敏度與暗視覺光視效率函數(shù)V’ (λ)相匹配的V’ (λ)修正濾色片組。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像亮度計(jì)，其特征在于，所述的第三光電探測(cè)器(8)也是二維陣列探測(cè)器，并且在第三光電探測(cè)器(8)前設(shè)置第三濾色片組(9)，所述的第一濾色片組(6)、第二濾色片組(7)和第三濾色片組(9)分別是使第一光電探測(cè)器(4)、第二光電探測(cè)器(5)和第三光電探測(cè)器(8)對(duì)入射光響應(yīng)的光譜靈敏度分別與顏色三刺激值函數(shù)中的 —xr (; )，]<; )^(λ)相匹配的三刺激值濾色片組。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像亮度計(jì)，其特征在于，所述的第三光電探測(cè)器(8)前具有光采集元件(10)和色散元件(11)，所述的第三光電探測(cè)器(8)是接收經(jīng)過色散元件的色散光的陣列探測(cè)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的成像亮度計(jì)，其特征在于，所述的光束分離器(3)是由兩塊或三塊棱鏡粘接并在粘接面上鍍半透半反膜的組合分光棱鏡，或者所述的光束分離器(3)是鍍半透半反膜的分光平面鏡，或者所述的光束分離器(3)由兩塊相分離的分光棱鏡或平面鏡串聯(lián)組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或5或6所述的成像亮度計(jì)，其特征在于，在所述的機(jī)殼(1)內(nèi)設(shè)有微處理器(12)，所述的微處理器(12)與上位計(jì)算機(jī)(13)電連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種成像亮度計(jì)，被測(cè)目標(biāo)的光束從鏡頭進(jìn)入機(jī)殼內(nèi)，鏡頭后的光束分離器將被測(cè)光束分成兩路，分別被第一光電探測(cè)器和第二光電探測(cè)器接收，兩個(gè)光電探測(cè)器都是二維陣列探測(cè)器，且都位于被測(cè)目標(biāo)的像面位置處，兩個(gè)光電探測(cè)器前都分別設(shè)置有使光電探測(cè)器對(duì)入射光響應(yīng)的光譜靈敏度與不同指定函數(shù)相匹配的濾色片組，以精確地測(cè)量被測(cè)目標(biāo)空間每一點(diǎn)的亮度或色度等參數(shù)。本發(fā)明的成像覺亮度計(jì)克服了對(duì)焦誤差和由被測(cè)目標(biāo)發(fā)光不穩(wěn)定帶來的誤差，能夠?qū)崿F(xiàn)明視覺、中間視覺和暗視覺亮度及其亮度分布或者亮度、色度參數(shù)及其分布的精確測(cè)量，而且測(cè)量速度，復(fù)現(xiàn)性較好，操作簡(jiǎn)便。
文檔編號(hào)G01J1/04GK102175313SQ20111003182
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者潘建根 申請(qǐng)人:杭州遠(yuǎn)方光電信息股份有限公司