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专利名称：一种成像亮度计的制作方法
一种成像亮度计
技术领域：
本发明涉及一种亮度测量装置，尤其涉及一种图像式亮度测量装置。背景技术：
亮度或者辐亮度是指单位面积的光源在某一方向的光强(辐射强度)，单位为Cd/ m2(W/m2/sr)，它直接反应人眼对光的感知，在平板显示、照明工程和光源设计等领域有着十分广泛的应用。随着微电子技术的发展，成像亮度计的应用也越来越广泛。成像亮度计中采用二维阵列光电探测器，经过一次成像得到探测器中各像素对应的视场内各点的亮度或辐亮度。在二维阵列光电探测器前设置滤色片组使探测器的光谱灵敏度与指定光谱函数相拟合，从而实现对应参数的测量，例如光谱灵敏度与明视觉人眼效率函数V ( λ )拟合，实现明视觉亮度测量。然而有些参量并不能直接测量，而是通过一定的计算才得到的，例如， 要得到中间视觉亮度起码要得到明视觉亮度和暗视觉亮度，即探测器的光谱灵敏度要与明视觉人眼效率函数V( λ)和暗视觉人眼效率函数V’ (λ)分别匹配；而为了测量颜色参数，起码要测量得到颜色三刺激值X、Y、Ζ，即探测器的光谱灵敏度必须要与三刺激值函数孓(λ),分别匹配。现有的成像亮度计中往往仅有一个二维阵列光电探测器，为了与多个函数相匹配，往往采用在探测器前设置色轮，在色轮上安装多个滤色片组，每个滤色片组分别使得探测器与指定函数匹配，通过旋转色轮的方法来实现不同匹配函数的切换，从而完成上述参量的测量。然而注意到，为了匹配不同的函数，滤色片组的机械厚度和其他光学性能各不相同，造成的结果是，经过不同的滤色片组后，被测目标的像面位置各不相同， 不能保证探测器在测量过程中总接收到清晰的成像，从而导致较大的测量误差。而且通过旋转色轮的方法中，各个参量分时测量，测量速度较慢，而且被测目标在测量过程中可能已经发生变化，进一步增加了测量误差。

发明内容为了克服现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种能够实现精确、快速、方便测量的成像亮度计。为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案一种成像亮度计，包括机壳，在机壳上设置镜头，被测目标的光束从镜头进入机壳内，其特征在于在机壳内设有光束分离器、第一光电探测器和第二光电探测器，上述的第一光束分离器将来自镜头的光束分成两路或两路以上，一路被第一光电探测器接收，另一路被第二光电探测器接收，且第一光电探测器和第二光电探测器均分别处于被测目标像面位置上，上述的第一光电探测器和第二光电探测器都是二维阵列探测器，并且第一光电探测器前的光路上设置有第一滤色片组，第二光电探测器前的光路上设置有第二滤色片组。本发明中，从镜头经过光束分离器和第一滤色片组到第一光电探测器构成了一路测量光路，从镜头经过光束分离器和第二滤色片组到第二光电探测器构成了另一路测量光路，两个测量光路能够同时工作，二者的测量目标相同，并且两光路中都能够根据各自的滤色片组情况设置光电探测器的位置，两个光电探测器都位于被测目标的成像位置上，实现光学共轭关系，各自精确测量，从而计算得到较为精确的光色参数，操作方便简单，重复性好。本发明可通过下述技术方案进一步加以限定和完善。上述的第一光电探测器和/或第二光电探测器前设置光学成像透镜。设置光学成像透镜的目的是为了更好地使被测目标和第一光电探测器和/或第二光电探测器满足物像关系。作为一种技术方案，上述机壳中包括第三光电探测器，上述的光束分离器来自镜头的光束分成三路，分别被第一光电探测器、第二光电探测器和第三光电探测器接收，且所述第三光电探测器位于被测目标的像面位置上。作为一种技术方案，上述的第一滤色片组是使第一光电探测器对入射光响应的光谱灵敏度与明视觉光视效率函数ν(λ)相匹配的ν(λ)修正滤色片组；所述的第二滤色片组是使第二光电探测器对入射光响应的光谱灵敏度与暗视觉光视效率函数V’(λ)相匹配的V’(λ)修正滤色片组。在本技术方案中，两个光电探测器分别实现明视觉亮度分布和暗视觉亮度分布的测量。由于中间视觉亮度和明视觉背景亮度、被测点的位置以及S/P值 (暗视觉光度与明视觉光度的比值)有关系，因此通过本技术方案能够测量得到中间视觉亮度评估中的几乎所有要素，可方便快速地分析中间视觉亮度分布。作为一种技术方案，上述的第三光电探测器前具有光采集元件和色散元件，所述的第三光电探测器是接收经过色散元件的色散光的阵列探测器。该技术方案中，第三光电探测器能够得到光谱信息，与上述的第一光电探测器和第二光电探测器分别与ν( λ )和 V' (λ)的技术方案相结合，本技术方案不仅能够得到被测目标在明视觉、暗视觉和中间视觉的亮度分布，还能进一步得到被测目标的平均光谱信息或被测目标中某一点的光谱信肩、O作为一种技术方案，上述的第三光电探测器也是二维阵列探测器，并且在第三光电探测器前设置第三滤色片组，所述的第一滤色片组、第二滤色片组和第三滤色片组分别使第一光电探测器、第二光电探测器和第三光电探测器与颜色三刺激值函数中的
相匹配。本技术方案能够一次测量被测目标的颜色三刺激值，进而计算出被测目标的颜色和亮度分布。上述的光束分离器可以通过以下技术方案实现光束分离器是由两块或三块棱镜粘接并在粘接面上镀半透半反膜的组合分光棱镜，或者光束分离器是镀半透半反膜的分光平面镜，或者光束分离器是分叉光纤，或者光束分离器由两块相分离的分光棱镜或平面镜串联组成。上述的机壳内设有微处理器，所述的微处理器与上位计算机电连接。上述的第一光电探测器、第二光电探测器第三光电探测器都与微处理器电连接。综上所述，本发明的有益效果是通过在一个成像亮度计中同时设置两个或两个以上二位阵列光电探测器，并分别在光电探测器前设置滤色片组，使其分别与不同的函数相匹配，所有的光电探测器都能够位于被测目标的像面上，并且能够实现同步测量，从而能够够方便快速地得到视场内的被测目标各点的亮度、辐亮度或颜色分布等信息，测量精度高，复现性好，并且操作方便。

附图1是本发明的实施例1示意图；附图2是本发明的实施例2示意图；附图3是本发明的实施例3示意具体实施方式实施例1 如图1所示的本发明的实施例1示意图，包括外壳1和镜头2，镜头2后设置有光束分离器3，所述的光束分离器3是两块棱镜粘接并在粘接面上镀半透半反膜的立方分光棱镜。光束分离器3把来自镜头2的光束分为两路，分别被第一光电探测器4和第二光电探测器5接收，两个光电探测器4，5都是二维阵列探测器，而且两个光电探测器4，5都位于被测目标20的成像位置上，成光学共轭关系。在第一光电探测器4前设有使第一光电探测器的各个像元对入射光的光谱灵敏度与CIE规定的V ( λ )函数的第一滤色片组6，第一光电探测器4测量被测目标20上各点的明视觉亮度；在第二光电探测器5前设有使第二光电探测器5的各个像元对入射光的光谱灵敏度与CIE规定的V’( λ )函数的第二滤色片组7，第二光电探测器5测量被测目标20上各点的暗视觉亮度。第一光电探测器4和第二光电探测器5与内置的微处理器12电连接，微处理器又与上位机13电连接，把测量数据传递到上位机进行处理和显示。使用本实施例的多视觉亮度计，能够分析测量得到被测目标20各点的明视觉亮度和亮度分布、暗视觉亮度和亮度分布以及中间视觉亮度和亮度分布。实施例2:如图2所示的本发明的实施例2示意图，包括外壳1和镜头2，镜头2后设置有光束分离器3，所述的光束分离器3是三块棱镜粘接并在粘接面上镀半透半反膜的组合分光棱镜。光束分离器3把来自镜头2的光束分为三路，分别被第一光电探测器4、第二光电探测器5和第三光电探测器8接收，所述的三个光电探测器4，5都是二维阵列探测器，而且三个光电探测器4，5都位于被测目标20的成像位置上，成光学共轭关系。在第一光电探测器 4前设有使第一光电探测器的各个像元对入射光的光谱灵敏度与颜色三刺激值中的又(λ) 函数相匹配的第一滤色片组6 ；在第二光电探测器5前设有使第二光电探测器5的各个像元对入射光的光谱灵敏度与颜色三刺激值中的函数相匹配的的第二滤色片组7，在第三光电探测器8前设有使第三光电探测器8的各个像元对入射光的光谱灵敏度与颜色三刺激值中的函数相匹配的的第三滤色片组9。第一光电探测器4和第二光电探测器5与内置的微处理器12电连接，微处理器又与上位机13电连接，把测量数据传递到上位机进行处理和显示。三个探测器相结合能够测得被测目标各点的颜色三刺激值Χ、Υ、Ζ，其中，Y和 Z值分别由第二光电探测器5和第三光电探测器8测得，X值是通过结合第一光电探测器4 和第三光电探测器8的测量值得到的。使用本实施例的成像亮度计，能够分析测量得到被测目标20各点的颜色坐标、色温和亮度分布。实施例3 如图3所示的本发明的实施例3示意图，包括外壳1和镜头2，镜头2后设置有光束分离器3，所述的光束分离器3是由一个立方分光棱镜3-1和一个半透半反平面反射镜3-2组成的。所述的半透半反平面反射镜3-2是一个中间具有小孔的反射镜，被测目标的光束一部分穿过小孔，大部分光束被反射，穿过小孔的光束来源为瞄准点20-1。立方分光棱镜 3-1先把把来自镜头2的光束分为两路，其中一部分被第一光电探测器4，另一部分入射到半透半反平面反射镜3-2，并被半透半反平面反射镜3-2又分成两束，分别被第二光电探测器5和第三光电探测器8接收，第一光电探测器4和第二光电探测器5是二维阵列探测器， 而且两个光电探测器4，5都位于被测目标20的成像位置上，第一光电探测器4前设有光学透镜21，使其更好地满足成像关系。在第一光电探测器4前设有使第一光电探测器的各个像元对入射光的光谱灵敏度与CIE规定的V ( λ )函数的第一滤色片组6，第一光电探测器4 测量被测目标20上各点的明视觉亮度；在第二光电探测器5前设有使第二光电探测器5的各个像元对入射光的光谱灵敏度与CIE规定的V’( λ )函数的第二滤色片组7，第二光电探测器5测量被测目标20上各点的暗视觉亮度。第三光电探测8位于一个快速光谱仪中，也是阵列探测器，第三光电探测8前设置有光学采集装置10和色散元件11，第三光电探测器 8测量被测目标中瞄准点20-1的光谱。 第一光电探测器4和第二光电探测器5与内置的微处理器12电连接，微处理器又与上位机13电连接，把测量数据传递到上位机进行处理和显示。使用本实施例的多视觉亮度计，能够分析测量得到被测目标20各点的明视觉亮度和亮度分布、暗视觉亮度和亮度分布、中间视觉亮度和亮度分布以及瞄准点20-1的光谱。
权利要求
1.一种成像亮度计，包括机壳(1)，在机壳(1)上设置镜头(2)，被测目标(20)的光束从镜头(2)进入机壳(1)内，其特征在于在机壳(1)内设有光束分离器(3)、第一光电探测器⑷和第二光电探测器(5)，所述的第一光束分离器(3)将来自镜头(2)的光束分成两路或两路以上，一路被第一光电探测器(4)接收，另一路被第二光电探测器(5)接收，第一光电探测器(4)和第二光电探测器(5)均分别处于被测目标(20)像面位置上，所述的第一光电探测器⑷和第二光电探测器(5)都是二维阵列探测器，并且在第一光电探测器⑷前的光路上设置有第一滤色片组(6)，在第二光电探测器(5)前的光路上设置有第二滤色片组(7)。
2.根据权利要求1所述的成像亮度计，其特征在于所述的第一光束分离器(3)后面、第一光电探测器(4)和/或第二光电探测器(5)前的光路上设置光学成像透镜(21)。
3.根据权利要求1所述的成像亮度计，其特征在于机壳(1)中包括第三光电探测器 (8)，所述的光束分离器将来自镜头(2)的光束分成三路，分别被第一光电探测器(4)、第二光电探测器(5)和第三光电探测器(8)接收。
4.根据权利要求1或2或3所述的成像亮度计，其特征在于所述的第一滤色片组(6) 是使第一光电探测器(4)对入射光响应的光谱灵敏度与明视觉光视效率函数V( λ)相匹配的ν(λ)修正滤色片组；所述的第二滤色片组(7)是使第二光电探测器(5)对入射光响应的光谱灵敏度与暗视觉光视效率函数V’ (λ)相匹配的V’ (λ)修正滤色片组。
5.根据权利要求3所述的成像亮度计，其特征在于，所述的第三光电探测器(8)也是二维阵列探测器，并且在第三光电探测器(8)前设置第三滤色片组(9)，所述的第一滤色片组(6)、第二滤色片组(7)和第三滤色片组(9)分别是使第一光电探测器(4)、第二光电探测器(5)和第三光电探测器(8)对入射光响应的光谱灵敏度分别与颜色三刺激值函数中的 —xr (; )，]<; )^(λ)相匹配的三刺激值滤色片组。
6.根据权利要求3所述的成像亮度计，其特征在于，所述的第三光电探测器(8)前具有光采集元件(10)和色散元件(11)，所述的第三光电探测器(8)是接收经过色散元件的色散光的阵列探测器。
7.根据权利要求1或2或3所述的成像亮度计，其特征在于，所述的光束分离器(3)是由两块或三块棱镜粘接并在粘接面上镀半透半反膜的组合分光棱镜，或者所述的光束分离器(3)是镀半透半反膜的分光平面镜，或者所述的光束分离器(3)由两块相分离的分光棱镜或平面镜串联组成。
8.根据权利要求1或2或5或6所述的成像亮度计，其特征在于，在所述的机壳(1)内设有微处理器(12)，所述的微处理器(12)与上位计算机(13)电连接。
全文摘要
本发明公开了一种成像亮度计，被测目标的光束从镜头进入机壳内，镜头后的光束分离器将被测光束分成两路，分别被第一光电探测器和第二光电探测器接收，两个光电探测器都是二维阵列探测器，且都位于被测目标的像面位置处，两个光电探测器前都分别设置有使光电探测器对入射光响应的光谱灵敏度与不同指定函数相匹配的滤色片组，以精确地测量被测目标空间每一点的亮度或色度等参数。本发明的成像觉亮度计克服了对焦误差和由被测目标发光不稳定带来的误差，能够实现明视觉、中间视觉和暗视觉亮度及其亮度分布或者亮度、色度参数及其分布的精确测量，而且测量速度，复现性较好，操作简便。
文档编号G01J1/04GK102175313SQ20111003182
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者潘建根 申请人:杭州远方光电信息股份有限公司