專利名稱：一種成像亮度計的制作方法
一種成像亮度計
技術領域：
本發明涉及一種亮度測量裝置，尤其涉及一種圖像式亮度測量裝置。背景技術：
亮度或者輻亮度是指單位面積的光源在某一方向的光強(輻射強度)，單位為Cd/ m2(W/m2/sr)，它直接反應人眼對光的感知，在平板顯示、照明工程和光源設計等領域有著十分廣泛的應用。隨著微電子技術的發展，成像亮度計的應用也越來越廣泛。成像亮度計中采用二維陣列光電探測器，經過一次成像得到探測器中各像素對應的視場內各點的亮度或輻亮度。在二維陣列光電探測器前設置濾色片組使探測器的光譜靈敏度與指定光譜函數相擬合，從而實現對應參數的測量，例如光譜靈敏度與明視覺人眼效率函數V ( λ )擬合，實現明視覺亮度測量。然而有些參量并不能直接測量，而是通過一定的計算才得到的，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，即探測器的光譜靈敏度要與明視覺人眼效率函數V( λ)和暗視覺人眼效率函數V’ (λ)分別匹配；而為了測量顏色參數，起碼要測量得到顏色三刺激值X、Y、Ζ，即探測器的光譜靈敏度必須要與三刺激值函數孓(λ),分別匹配。現有的成像亮度計中往往僅有一個二維陣列光電探測器，為了與多個函數相匹配，往往采用在探測器前設置色輪，在色輪上安裝多個濾色片組，每個濾色片組分別使得探測器與指定函數匹配，通過旋轉色輪的方法來實現不同匹配函數的切換，從而完成上述參量的測量。然而注意到，為了匹配不同的函數，濾色片組的機械厚度和其他光學性能各不相同，造成的結果是，經過不同的濾色片組后，被測目標的像面位置各不相同， 不能保證探測器在測量過程中總接收到清晰的成像，從而導致較大的測量誤差。而且通過旋轉色輪的方法中，各個參量分時測量，測量速度較慢，而且被測目標在測量過程中可能已經發生變化，進一步增加了測量誤差。
發明內容為了克服現有技術中的缺陷，本發明旨在提供一種能夠實現精確、快速、方便測量的成像亮度計。為了達到上述目的，本發明采用了下列技術方案一種成像亮度計，包括機殼，在機殼上設置鏡頭，被測目標的光束從鏡頭進入機殼內，其特征在于在機殼內設有光束分離器、第一光電探測器和第二光電探測器，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器接收，另一路被第二光電探測器接收，且第一光電探測器和第二光電探測器均分別處于被測目標像面位置上，上述的第一光電探測器和第二光電探測器都是二維陣列探測器，并且第一光電探測器前的光路上設置有第一濾色片組，第二光電探測器前的光路上設置有第二濾色片組。本發明中，從鏡頭經過光束分離器和第一濾色片組到第一光電探測器構成了一路測量光路，從鏡頭經過光束分離器和第二濾色片組到第二光電探測器構成了另一路測量光路，兩個測量光路能夠同時工作，二者的測量目標相同，并且兩光路中都能夠根據各自的濾色片組情況設置光電探測器的位置，兩個光電探測器都位于被測目標的成像位置上，實現光學共軛關系，各自精確測量，從而計算得到較為精確的光色參數，操作方便簡單，重復性好。本發明可通過下述技術方案進一步加以限定和完善。上述的第一光電探測器和/或第二光電探測器前設置光學成像透鏡。設置光學成像透鏡的目的是為了更好地使被測目標和第一光電探測器和/或第二光電探測器滿足物像關系。作為一種技術方案，上述機殼中包括第三光電探測器，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器、第二光電探測器和第三光電探測器接收，且所述第三光電探測器位于被測目標的像面位置上。作為一種技術方案，上述的第一濾色片組是使第一光電探測器對入射光響應的光譜靈敏度與明視覺光視效率函數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器對入射光響應的光譜靈敏度與暗視覺光視效率函數V’(λ)相匹配的V’(λ)修正濾色片組。在本技術方案中，兩個光電探測器分別實現明視覺亮度分布和暗視覺亮度分布的測量。由于中間視覺亮度和明視覺背景亮度、被測點的位置以及S/P值 (暗視覺光度與明視覺光度的比值)有關系，因此通過本技術方案能夠測量得到中間視覺亮度評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。作為一種技術方案，上述的第三光電探測器前具有光采集元件和色散元件，所述的第三光電探測器是接收經過色散元件的色散光的陣列探測器。該技術方案中，第三光電探測器能夠得到光譜信息，與上述的第一光電探測器和第二光電探測器分別與ν( λ )和 V' (λ)的技術方案相結合，本技術方案不僅能夠得到被測目標在明視覺、暗視覺和中間視覺的亮度分布，還能進一步得到被測目標的平均光譜信息或被測目標中某一點的光譜信肩、O作為一種技術方案，上述的第三光電探測器也是二維陣列探測器，并且在第三光電探測器前設置第三濾色片組，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器、第二光電探測器和第三光電探測器與顏色三刺激值函數中的
相匹配。本技術方案能夠一次測量被測目標的顏色三刺激值，進而計算出被測目標的顏色和亮度分布。上述的光束分離器可以通過以下技術方案實現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組成。上述的機殼內設有微處理器，所述的微處理器與上位計算機電連接。上述的第一光電探測器、第二光電探測器第三光電探測器都與微處理器電連接。綜上所述，本發明的有益效果是通過在一個成像亮度計中同時設置兩個或兩個以上二位陣列光電探測器，并分別在光電探測器前設置濾色片組，使其分別與不同的函數相匹配，所有的光電探測器都能夠位于被測目標的像面上，并且能夠實現同步測量，從而能夠夠方便快速地得到視場內的被測目標各點的亮度、輻亮度或顏色分布等信息，測量精度高，復現性好，并且操作方便。
附圖1是本發明的實施例1示意圖；附圖2是本發明的實施例2示意圖；附圖3是本發明的實施例3示意具體實施方式實施例1 如圖1所示的本發明的實施例1示意圖，包括外殼1和鏡頭2，鏡頭2后設置有光束分離器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器4和第二光電探測器5接收，兩個光電探測器4，5都是二維陣列探測器，而且兩個光電探測器4，5都位于被測目標20的成像位置上，成光學共軛關系。在第一光電探測器4前設有使第一光電探測器的各個像元對入射光的光譜靈敏度與CIE規定的V ( λ )函數的第一濾色片組6，第一光電探測器4測量被測目標20上各點的明視覺亮度；在第二光電探測器5前設有使第二光電探測器5的各個像元對入射光的光譜靈敏度與CIE規定的V’( λ )函數的第二濾色片組7，第二光電探測器5測量被測目標20上各點的暗視覺亮度。第一光電探測器4和第二光電探測器5與內置的微處理器12電連接，微處理器又與上位機13電連接，把測量數據傳遞到上位機進行處理和顯示。使用本實施例的多視覺亮度計，能夠分析測量得到被測目標20各點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。實施例2:如圖2所示的本發明的實施例2示意圖，包括外殼1和鏡頭2，鏡頭2后設置有光束分離器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器4、第二光電探測器5和第三光電探測器8接收，所述的三個光電探測器4，5都是二維陣列探測器，而且三個光電探測器4，5都位于被測目標20的成像位置上，成光學共軛關系。在第一光電探測器 4前設有使第一光電探測器的各個像元對入射光的光譜靈敏度與顏色三刺激值中的又(λ) 函數相匹配的第一濾色片組6 ；在第二光電探測器5前設有使第二光電探測器5的各個像元對入射光的光譜靈敏度與顏色三刺激值中的函數相匹配的的第二濾色片組7，在第三光電探測器8前設有使第三光電探測器8的各個像元對入射光的光譜靈敏度與顏色三刺激值中的函數相匹配的的第三濾色片組9。第一光電探測器4和第二光電探測器5與內置的微處理器12電連接，微處理器又與上位機13電連接，把測量數據傳遞到上位機進行處理和顯示。三個探測器相結合能夠測得被測目標各點的顏色三刺激值Χ、Υ、Ζ，其中，Y和 Z值分別由第二光電探測器5和第三光電探測器8測得，X值是通過結合第一光電探測器4 和第三光電探測器8的測量值得到的。使用本實施例的成像亮度計，能夠分析測量得到被測目標20各點的顏色坐標、色溫和亮度分布。實施例3 如圖3所示的本發明的實施例3示意圖，包括外殼1和鏡頭2，鏡頭2后設置有光束分離器3，所述的光束分離器3是由一個立方分光棱鏡3-1和一個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是一個中間具有小孔的反射鏡，被測目標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點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器5和第三光電探測器8接收，第一光電探測器4和第二光電探測器5是二維陣列探測器， 而且兩個光電探測器4，5都位于被測目標20的成像位置上，第一光電探測器4前設有光學透鏡21，使其更好地滿足成像關系。在第一光電探測器4前設有使第一光電探測器的各個像元對入射光的光譜靈敏度與CIE規定的V ( λ )函數的第一濾色片組6，第一光電探測器4 測量被測目標20上各點的明視覺亮度；在第二光電探測器5前設有使第二光電探測器5的各個像元對入射光的光譜靈敏度與CIE規定的V’( λ )函數的第二濾色片組7，第二光電探測器5測量被測目標20上各點的暗視覺亮度。第三光電探測8位于一個快速光譜儀中，也是陣列探測器，第三光電探測8前設置有光學采集裝置10和色散元件11，第三光電探測器 8測量被測目標中瞄準點20-1的光譜。 第一光電探測器4和第二光電探測器5與內置的微處理器12電連接，微處理器又與上位機13電連接，把測量數據傳遞到上位機進行處理和顯示。使用本實施例的多視覺亮度計，能夠分析測量得到被測目標20各點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點20-1的光譜。
權利要求
1.一種成像亮度計，包括機殼(1)，在機殼(1)上設置鏡頭(2)，被測目標(20)的光束從鏡頭(2)進入機殼(1)內，其特征在于在機殼(1)內設有光束分離器(3)、第一光電探測器⑷和第二光電探測器(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器(4)接收，另一路被第二光電探測器(5)接收，第一光電探測器(4)和第二光電探測器(5)均分別處于被測目標(20)像面位置上，所述的第一光電探測器⑷和第二光電探測器(5)都是二維陣列探測器，并且在第一光電探測器⑷前的光路上設置有第一濾色片組(6)，在第二光電探測器(5)前的光路上設置有第二濾色片組(7)。
2.根據權利要求1所述的成像亮度計，其特征在于所述的第一光束分離器(3)后面、第一光電探測器(4)和/或第二光電探測器(5)前的光路上設置光學成像透鏡(21)。
3.根據權利要求1所述的成像亮度計，其特征在于機殼(1)中包括第三光電探測器 (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器(4)、第二光電探測器(5)和第三光電探測器(8)接收。
4.根據權利要求1或2或3所述的成像亮度計，其特征在于所述的第一濾色片組(6) 是使第一光電探測器(4)對入射光響應的光譜靈敏度與明視覺光視效率函數V( λ)相匹配的ν(λ)修正濾色片組；所述的第二濾色片組(7)是使第二光電探測器(5)對入射光響應的光譜靈敏度與暗視覺光視效率函數V’ (λ)相匹配的V’ (λ)修正濾色片組。
5.根據權利要求3所述的成像亮度計，其特征在于，所述的第三光電探測器(8)也是二維陣列探測器，并且在第三光電探測器(8)前設置第三濾色片組(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器(4)、第二光電探測器(5)和第三光電探測器(8)對入射光響應的光譜靈敏度分別與顏色三刺激值函數中的 —xr (; )，]<; )^(λ)相匹配的三刺激值濾色片組。
6.根據權利要求3所述的成像亮度計，其特征在于，所述的第三光電探測器(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器(8)是接收經過色散元件的色散光的陣列探測器。
7.根據權利要求1或2或3所述的成像亮度計，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組成。
8.根據權利要求1或2或5或6所述的成像亮度計，其特征在于，在所述的機殼(1)內設有微處理器(12)，所述的微處理器(12)與上位計算機(13)電連接。
全文摘要
本發明公開了一種成像亮度計，被測目標的光束從鏡頭進入機殼內，鏡頭后的光束分離器將被測光束分成兩路，分別被第一光電探測器和第二光電探測器接收，兩個光電探測器都是二維陣列探測器，且都位于被測目標的像面位置處，兩個光電探測器前都分別設置有使光電探測器對入射光響應的光譜靈敏度與不同指定函數相匹配的濾色片組，以精確地測量被測目標空間每一點的亮度或色度等參數。本發明的成像覺亮度計克服了對焦誤差和由被測目標發光不穩定帶來的誤差，能夠實現明視覺、中間視覺和暗視覺亮度及其亮度分布或者亮度、色度參數及其分布的精確測量，而且測量速度，復現性較好，操作簡便。
文檔編號G01J1/04GK102175313SQ20111003182
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月28日 優先權日2011年1月28日
發明者潘建根 申請人:杭州遠方光電信息股份有限公司