專利名稱：一種變焦亮度計的制作方法
技術領域：
一種變焦亮度計技術領域：
[0001]本實用新型涉及一種亮度測量，尤其是一種具有變焦功能的亮度計。背景技術：
[0002]亮度計是一種測量亮度的儀器，主要用于景觀照明工程測試、LED顯示屏測 試、LED背光測試、LED交通信號燈測試、LED液晶屏測試、CCFL燈測試等。目前 常用亮度計主要有瞄點式亮度計和成像亮度計，常用瞄點式亮度計的工作原理為待測 目標的光束經設置在亮度計前端的物鏡，成像在傾斜的反射鏡上，反射鏡上有一系列尺 寸不等的圓孔，稱為帶孔反射鏡，待測目標上的待測光束穿過帶孔反射鏡和濾光片，照 到光電探測器上。帶孔反射鏡上的圓孔被用作視場光闌，待測目標上的實際待測面積由 圓孔的直徑決定。轉動帶孔反射鏡，讓待測光束進入帶孔反射鏡上不同直徑的圓孔，從 而改變亮度計測量視場角的大小。而常用圖像亮度計的工作原理為待測目標的光束經 設置在亮度計前端的物鏡和濾光片后，直接成像在二維陣列式多通道光電探測器上，從 而測量每個像素點所對應的待測目標的亮度。[0003]瞄點式亮度計上的帶孔反射鏡的通光孔、圖像亮度計上的二維陣列式多通道光 電探測器的像素大小，與亮度計鏡頭的焦距，決定了亮度計的視場角的大小，也因此決 定了亮度計的測量區域，視場角越大，測量區域越大。瞄點式亮度計在測量過程中，一 般通過分布在帶孔反射鏡上一圈大小不同的圓孔，即視場光闌來改變視場角的大小。但 是，這個方法的難點在于多個視場角在進行切換時，由于圓孔中心很難對準到光電探測 器的光軸上，在高要求場合會帶來測量誤差。而且這樣的視場調節是不能連續可調的， 經常不能夠得到滿意的視場角。而在現有圖像亮度計中，每個像素的視場以及測量的總 視場都是固定的。綜上所述，現有亮度計在需要改變視場的測量場合中，由于自身的缺 陷，總不能方便實現或者不可避免的帶來測量誤差。
實用新型內容[0004]針對上述現有技術的不足，本實用新型旨在提供一種無需改變(或切換)視場光 闌大小，只需通過改變物鏡焦距，即可簡單靈活改變物方測量視場角大小，具有較高測 量精度的亮度測量裝置。[0005]本實用新型所述的一種變焦亮度計，包括鏡頭、光電探測器和電子測量控制單 元，其中，鏡頭上設有透鏡組和對焦器，其特征在于，所述的透鏡組可變焦，鏡頭上設 有與透鏡組相聯動的改變鏡頭焦距的變焦器，所述鏡頭上還設有與變焦器聯動的焦距測 量器，焦距測量器與電子測量控制單元電連接，電子測量控制單元根據鏡頭焦距改變的 大小對測量結果進行校正。[0006]所述變焦亮度計在亮度測量過程中，根據所需測量視場角調節焦距。當鏡頭焦 距發生變化時，所述變焦亮度計所測量的視場相應地發生變化，無需調節視場光闌的大 小或者二維陣列式多通道光電探測器的像素大小，因此不會出現因機械調節視場光闌而帶來的對準誤差，并且具有視場調節方便等優點。并且在亮度測量過程中，焦距測量器 將測量信號傳輸給電子測量控制單元，電子測量控制單元根據焦距的變化和預先在設定 的校正模型計算出校正系數，從而修正因焦距離發生變化而引起的測量誤差。[0007]所述對焦器是通過整體移動透鏡組來改變像距，直至達到合適的視場角，使得 被測物清晰成像，如圖1所示。[0008]所述變焦器是利用透鏡組中兩個或兩個以上透鏡(組)的相對移動，改變透鏡組 間的間隔來從而改變整個鏡頭的焦距的，如圖1所示。[0009]作為優選，在實驗室建立的亮度測量誤差和焦距之間的關系，并建立修正模 型。亮度計在一系列不同的焦距下測量同一均勻光源，亮度測量結果應相同，根據這一 原理計算得到各個不同焦距下的焦距校正系數。[0010]作為一種技術方案，所述變焦器為設置在鏡頭上的變焦環，通過旋轉改變變焦 亮度計測量視場角的大小；或者，所述變焦器為通過前后伸縮平移改變焦距的推拉器。[0011]作為一種技術方案，所述焦距測量器是與變焦環相連的滑動變阻器。[0012]作為一種技術方案，本實用新型所述的光電探測器為單通道光電探測器，光電 探測器前設置有帶孔反射鏡和修正光電探測器光譜響應的濾色片或濾色片色輪，帶孔反 射鏡處于待測目標的像面位置。一般情況下，在單通道光電探測器前設置的濾色片使 光電探測器的光譜響應與人眼光視效率函數ν(λ)相匹配，光電探測器前方設置濾色片 色輪時，一般色輪上的濾色片分別使濾色片對入射光束的響應與顏色三刺激值函數相匹 配。本技術方案中的變焦亮度計能夠測量穿過帶孔反射鏡的被測目標亮度及色度。[0013]作為一種技術方案，上述的光電探測器為多通道光電探測器，多通道光電探測 器前設置有帶孔反射鏡，每個通道前設置有修正各自通道光譜響應的濾色片，使各個通 道的光譜響應分別與顏色三刺激值函數相匹配。本技術方案中的變焦亮度計也能夠測量 穿過帶孔反射鏡的光源亮度和色度。[0014]作為一種技術方案，上述的鏡頭后設置有視場光闌，該視場光闌可為上述的帶 孔反射鏡。在視場光闌和光電探測器之間設置色散元件，該色散元件可以是平面光柵或 凹面光柵。本技術方案即在視場光闌后設置光譜儀，所述色散元件和光電探測器都是光 譜儀的重要組成部分。作為優選，所述的色散元件為凹面光柵，所述的光電探測器為陣 列式多通道光電探測器。穿過視場光闌的光束達到光譜儀內部，由光譜儀中的反光鏡改 變傳播方向，入射到凹面光柵上，經過凹面光柵的色散和聚焦，將色散光反射到陣列式 多通道光電探測器上，發生光譜響應。本技術方案的變焦亮度計測量光束穿過視場光闌 的對應點的亮度和光譜輻亮度。由于光譜儀的入射狹縫一般較小，傳統的切換視場光闌 的方法可能帶來的對準問題尤為嚴重，因此本實用新型對采用光譜儀作為測量器件的變 焦亮度計具有特別好的效果。[0015]作為一種技術方案，上述的光電探測器也可以為二維陣列式多通道光電探測 器，光電探測器處于待測目標的像面位置，光電探測器前設置有修正光電探測器光譜響 應度的濾色片，該濾色片一般使得多通道光電探測器中的各個通道的光譜響應均與人眼 光視效率函數ν(λ)相匹配。本技術方案的變焦亮度計能夠通過一次取樣測量被測平面 內各點的亮度，通過改變焦距，能夠方便地改變總的測量視場、每個像素的測量視場和 分辨率。[0016]作為一種技術方案，在所述變焦亮度計鏡頭后的光路上還可設置分光器，來自 鏡頭的光束經過分光器被分成兩束或多數，分別進入對應的兩個或兩個以上光電探測 器，上述的光電探測器可以為多通道光電探測器或單通道光電探測器。綜上所述，本實用新型所述的一種變焦亮度計，無需改變(或切換)帶孔反射鏡 出光孔大小，只需通過變焦器改變鏡頭焦距，即可簡單靈活控制測量視場角大小。所述 變焦亮度計還通過電子測量控制單元計算校正系數，具有焦距校正功能。所述變焦亮度 計不僅適用于瞄點亮度測量，也適用于圖像亮度測量。
附圖1為本實用新型的變焦器的原理示意圖；附圖2為本實用新型的實施例1的結構示意圖；附圖3為本實用新型的實施例2的結構示意圖；附圖4為本實用新型的實施例3的結構示意圖；1-鏡頭；2-透鏡組；2-1透鏡組2中的透鏡；2_2透鏡組2中的透鏡；3_變焦 器；4-對焦器；5-焦距測量器；6-帶孔反射鏡；7-光電探測器；8-濾色片或濾色片色 輪;9-目測系統；10-電子測量控制單元；11顯示屏；12-待測目標；12-1待測目標瞄 準點；13-光譜儀；14-色散元件；15-反光鏡。
具體實施方式實施例1如圖2所示，一種變焦亮度計結構示意圖，包括鏡頭1，透鏡組2，變焦器3、對 焦器4，焦距測量器5，帶孔反射鏡6，光電探測器7，濾色片色輪8，目測系統9，電子 測量控制單元10。其中變焦器3和對焦器4為設置在鏡頭上的變焦環和對焦環，可通過 旋轉改變焦距和像距。光電探測器7為單通道光電探測器。待測目標12的待測目標瞄準點12-1光束從鏡頭1進入，且成像在帶孔反射鏡6 的位置，所述帶孔反射鏡6為中間帶小孔的反射鏡，來自鏡頭1的光束分成2部分，一部 分穿過帶孔反射鏡6到達單通道的光電探測器7，另一部分被反射到目測系統9。人眼在 目測系統9觀察待測目標12，在觀察區域中存在一個黑點，是由于在帶孔反射鏡6上待測 目標瞄準點12-1的光束穿過小孔沒有發生反射造成的，因此，黑點位置即為光電探測器 7所測量的位置，測量者可以根據這一現象準確對準待測目標瞄準點12-1。對準待測目 標12后，調整鏡頭1上的變焦器3，選擇合適的測量視場角。當選定測量范圍后，固定 變焦器3的位置，旋轉鏡頭1上的對焦器4，直至能清晰看到待測目標12。電子測量控 制單元10根據焦距測量器5的交化，計算校正系數。光電探測器7前設置有濾光片色輪 8，濾色片色輪8上有一組濾色片，分別使光譜響應與顏色三刺激值函數相匹配。本實施 例中的變焦亮度計實現了目標瞄準點12-1的亮度和色度測量，并且能通過改變焦距，方 便地調節測量視場大小，即目標瞄準點12-1的區域。上述亮度計亮度測量步驟如下i)先將變焦亮度計鏡頭1瞄準待測目標瞄準點12-1 ；ii)轉動變焦器3，調節變焦亮度計的焦距，直至達到合適的測量視場角，再轉動對焦器4進行對焦；iii)用變焦亮度計測量步驟ii)中確定的待測目標瞄準點12-1的亮度值；iv)焦距測量器5將焦距變化的大小轉換成電信號傳輸給電子測量控制單元10， 電子測量控制單元10根據相應的電信號，計算出焦距校正系數，對步驟iii)中的測量結 果進行校正；ν)輸出正確亮度值。實施例2如圖3所示，一種變焦亮度計結構示意圖，包括鏡頭1，透鏡組2，變焦器3，對 焦器4，焦距測量器5，光電探測器7，濾色片8，電子測量控制單元10和顯示屏11。其 中變焦器3和對焦器4為設置在鏡頭上的變焦環和對焦環，可通過旋轉改變焦距和像距。 光電探測器7為二維陣列式多通道光電探測器。待測目標12的光束從鏡頭1進入，成像在光電探測器7上。對準待測目標12 后，根據預先設定的測量范圍定好測量視場角，然后調整鏡頭1上的變焦器3，當確定焦 距后，固定變焦器3的位置，旋轉鏡頭1上的對焦器4，直至通過顯示屏11能清晰看到測 量目標12。電子測量控制單元10根據焦距測量器5的變化，計算校正系數。光電探測 器7前設有V(Iamb)校正濾色片8，V(Iamb)校正濾色片8使光電探測器7的各個通道的 光譜響應均與與人眼光視效率函數V( λ)相匹配。本實施例中所述的的變焦亮度計測量 待測目標12各點的亮度，并且通過焦距調節方便地改變測量視場即待測目標12的面積區 域以及分辨率。上述亮度計亮度測量步驟如下i)先將變焦亮度計鏡頭1瞄準待測目標12 ；ii)轉動變焦器3，調節變焦亮度計的焦距，直至達到合適的測量視場角，再轉 動對焦器4進行對焦，使待測目標12清晰成像；iii)用變焦亮度計測量步驟ii)中確定的待測目標12的亮度值；iv)焦距測量器5將焦距變化的大小轉換成電信號傳輸給電子測量控制單元10， 電子測量控制單元10根據相應的電信號計算出校正系數，對步驟iii)中的測量結果進行 校正；ν)輸出正確亮度值。實施例3如圖4所示，一種變焦亮度計結構示意圖，包括鏡頭1，透鏡組2，變焦器3， 對焦器4，焦距測量器5，帶孔反射鏡6，光電探測器7，目測系統9，電子測量控制單元 10，待測目標12，待測目標瞄準點12-1，光譜儀13，色散元件14和反光鏡15。其中變 焦器3和對焦器4為設置在鏡頭上的變焦環和對焦環，可通過旋轉改變焦距和像距。光 譜儀13由光電探測器7、色散元件14和反光鏡15組成。本實施例中的色散元件為凹面 光柵14，所述的光電探測器7為陣列式多通道光電探測器。待測目標12的待測目標瞄準點12-1光束從鏡頭1進入，且成像在帶孔反射鏡6 的位置，所述帶孔反射鏡6為中間帶小孔的反射鏡，來自鏡頭1的光束分成2部分，一部 分穿過帶孔反射鏡6到達光譜儀13，另一部分被反射到目測系統9。穿過帶孔反射鏡6的 光束經光譜儀13中的反光鏡15改變傳播方向，再入射到凹面光柵14上發生色散和聚焦作用，在光電探測器7上發生光譜響應。人眼在目測系統9觀察待測目標12，在觀察區 域中存在一個黑點，是由于在帶孔反射鏡6上待測目標瞄準點12-1的光束穿過小孔沒有 發生反射造成的，因此，黑點位置即為光電探測器7所測量的位置，測量者可以根據這 一現象準確對準待測目標瞄準點12-1。對準待測目標12后，調整鏡頭1上的變焦器3， 此時黑點的大小也會隨之發生變化，據此選擇合適的測量視場角。當選定測量范圍后， 固定變焦器3的位置，旋轉鏡頭1上的對焦器4，直至能清晰看到待測目標12。電子測 量控制單元10根據焦距測量器5的變化，計算校正系數。本實施例中的變焦亮度計能夠 測量待測目標瞄準點12-1的光譜輻亮度、亮度和色度等參數，并可通過焦距調節，方便 地調節待測目標瞄準點12-1的大小。上述亮度計亮度測量步驟如下i)先將變焦亮度計鏡頭1瞄準待測目標瞄準點12-1 ；ii)轉動變焦器3，調節變焦亮度計的焦距，直至達到合適的測量視場角，再轉 動對焦器4進行對焦，使待測目標瞄準點12-1清晰成像；iii)用變焦亮度計測量步驟ii)中確定的待測目標瞄準點12-1的亮度值；iv)焦距測量器5將焦距變化的大小轉換成電信號傳輸給電子測量控制單元10， 電子測量控制單元10根據相應的電信號計算出校正系數，對步驟iii)中的測量結果進行 校正；ν)輸出正確亮度值。
權利要求1.一種變焦亮度計，包括鏡頭(1)、光電探測器(7)和電子測量控制單元(10)，其 中，鏡頭(1)上設有透鏡組(2)和對焦器(4)，其特征在于，所述鏡頭(1)上設有與透鏡 組(2)相聯動的改變鏡頭(1)焦距的變焦器(3)，所述鏡頭(1)上還設有與變焦器(3)聯 動的焦距測量器(5)，焦距測量器(5)與電子測量控制單元(10)電連接，電子測量控制單 元(10)根據鏡頭(1)焦距改變的大小對測量結果進行校正。
2.如權利要求1所述的一種變焦亮度計，其特征在于，所述的變焦器(4)為通過旋轉 改變焦距的變焦環。
3.如權利要求1所述的一種變焦亮度計，其特征在于，所述的變焦器(4)為通過前后 伸縮平移改變焦距的推拉器。
4.如權利要求1或3所述的一種變焦亮度計，其特征在于，所述的焦距測量器(5)是 與變焦器(3)相連的滑動變阻器。
5.如權利要求1或2或3或4所述的一種變焦亮度計，其特征在于，所述的光電探測 器(7)前設置有修正光電探測器(7)光譜響應的濾色片或濾色片色輪(8)。
6.如權利要求1或2或3或4所述的一種變焦亮度計，其特征在于，所述的光電探測 器⑵前設置有視場光闌(6)，在視場光闌(6)和光電探測器(7)間設置色散元件(14)， 所述的光電探測器(7)為陣列式多通道光電探測器。
7.如權利要求7所述的一種變焦亮度計，其特征在于，所述的光電探測器(7)是二維 陣列式多通道光電探測器，光電探測器處于鏡頭(1)的像面位置。
專利摘要本實用新型公開了一種變焦亮度計，通過在鏡頭上設置與透鏡組相聯動變焦器，方便地改變亮度計的鏡頭焦距，從而調節測量視場角。本實用新型還通過與變焦器聯動的焦距測量器測量出焦距的變化，并通過電子測量控制單元計算校正系數，從而方便實現不同視場角下的精確亮度測量。本實用新型的變焦亮度計的測量視場選擇更靈活，且避免了因視場調節帶來的對準誤差，可以實現更高的亮度測量精度。
文檔編號G01J1/42GK201803795SQ201020271608
公開日2011年4月20日 申請日期2010年7月26日 優先權日2010年7月26日
發明者潘建根 申請人:杭州遠方光電信息股份有限公司