CN102721532A - 一种灯具测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灯具测试装置，包括配光屏、凹面反射镜和多通道的第一光电探测器，凹面反射镜将待测灯具的光线成像到配光屏上，第一光电探测器接收配光屏上的光分布信息，实现待测灯具配光性能的测量。该灯具测试装置的反射成像光路中，不存在色差，同时利用曲面配光屏有效减小球差，该装置具备成像质量好、测量准确度高等特点。

Description

一种灯具测试装置

技术领域

本发明属于光辐射测量领域，具体涉及一种灯具测试装置。 

背景技术

车用灯具作为汽车的照明和指示工具，堪称为“车辆的眼睛”，车灯照明分布应能最大限度地照明车辆前方的道路和障碍物，最小限度地照射迎面而来的车辆驾驶员的眼睛，因此，车灯应具有特定的配光性能，其配光性能的好坏对安全行驶起着至关重要的作用，直接关系到人们的财产和生命安全。国内外相关标准均将车灯的配光性能列为法规或者强制性标准的检测项目，并对相关的测试装置和测试条件作了相应的规定。 

传统的车用灯具检测有两种方法，一种是被测灯具不动，用照度计分别测量配光屏上不同位置处的照度；另一种是照度计不动，转动灯具，测量探头对应灯的不同角度（相当于探头处于屏的不同位置）处的照度值。通过核查各个照度值是否符合标准规定，从而判断灯具是否合格。然而，由于国标GB 4599-2007等标准明确规定，上述测量方法中的配光屏必须位于离灯基准中心25m处、并过HV点的垂直平面，因此要求实验室的尺寸应足够大，只能适用于实验室测量，难以适用于车灯的现场检测。 

为解决传统检测方法的不足，现有技术采用在配光屏和待测灯具之间设置非涅尔透镜，将前照灯在25m处配光屏上的光能分布图成像到它的后焦面附近，大大缩短了测量距离，但由于光线经非涅尔透镜发生折射，会产生较大的色差；此外，现有的采用平面配光屏的方法，光线照射到其上时，会产生较大的球差。因此，现有的测量装置存在较大的像差，成像质量较差，测量准确度低，测量结果不能真实反映车灯的配光性能，严重影响对车灯质量的客观评价。 

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种像差小、测量准确度高的灯具测试装置。 

本发明所述的一种灯具测试装置是通过以下技术方案实现的。一种灯具测试装置，包括用以装载待测灯具的灯具座和配光屏，其特征在于，包括将待测灯具的光线成像到配光屏上的凹面反射镜，以及用以接收配光屏上光信息的第一光电探测器，第一光电探测器为多通道光电探测器；所述的第一光电探测器设置在配光屏后并对准配光屏，所述的配光屏位于凹面反射镜之后的光路中。 

本发明利用凹面反射镜的反射、会聚效应，将待测灯具的光线成像到配光屏上，再利用在其后的多通道探测器接收、测量配光屏上的光分布信息，并与相关标准中的数据进行比较，从而判断被测灯具是否符合相关标准要求。相比于现有采用非涅尔透镜的测量装置，由于本发明公开的技术方案在整个光路中，光线只进行了反射和会聚，因此，该测量装置完全不存在色差，测量准确度高。 

本发明可通过以下技术方案进一步限定和完善： 

作为优先，包括分光器，所述的分光器设置在凹面反射镜和灯具座之间，分光器将来自待测灯具光线被至少分为两束。这里的分光器为半透半反平面镜或者半透半反分光棱镜，分光器将来自待测灯具的光线分为反射光和透射光两束光线，其中透射光线经凹面反射镜反射到配光屏上，被第一光电探测器接收和测量；另一束反射光线可以入射到人眼中，人眼观察待测灯具的光信息，并根据第一光电探测器测得的光分布信息，辅助调节待测灯具的位置，实现待测灯具配光性能的精确测量。

由于人眼的主观因素，较难实现对待测灯具位置的准确调节，因此可包括第二光电探测器，第二光电探测器和凹面反射镜分别位于分光器的两边光路上，第二光电探测器为单通道或者多通道光电探测器。透射光线经凹面反射镜反射，入射到第一光电探测器上；反射光线被第二光电探测器直接地或间接地接收和测量。用客观的第二光电探测器代替人眼，接收和测量反射光线，观察并准确调节待测灯具的位置，进一步提高测量准确度。此外，可在所述的第二光电探测器前设置成像装置，将分光器的反射光线成像到第二光电探测器上，严格保证成像关系，提高测量准确度。 

作为一种技术方案，所述的凹面反射镜相对于待测灯具倾斜设置，凹面反射镜的出射光线直接成像到配光屏上；或者所述的凹面反射镜的对称轴过待测灯具的基准中心，凹面反射镜的出射光线经分光器反射成像到配光屏上。 

作为优选，包括用以接收配光屏上光信息的第三光电探测器，所述的第三光电探测器为设置在配光屏后并对准配光屏的多通道探测器。第一光电探测器和第三光电探测器可分别设置在配光屏中轴线的对称位置处，两者相互配合，分别满足对配光屏上的光分布信息不同需求的测量。例如，第二光电探测器为高精度面阵CCD，用于对配光屏的光信息进行高精度测量；第三光电探测器为像素点少、高采集速度的CCD，用于对配光屏的光信息进行快速测量。 

作为一种技术方案，本发明包括一个或者多个第四光电探测器，所述的第四光电探测器为单通道光电探测器，第四光电探测器设置在配光屏后指定的一个或者多个位置上、并用以接收经配光屏入射到各个位置上的光线。所述的配光屏为开有一个或多个小孔的漫射屏，第四光电探测器设置在各个小孔后并接收透过小孔的光线，第一光电探测器接收配光屏上其它区域的光信息；或者所述的配光屏为漫透射屏，在配光屏后设置黑幕，在所述的黑幕上开一个或多个小孔，第四光电探测器设置在各个小孔后并接收透过小孔的光线，第一光电探测器接收整个配光屏上的光信息。 

由于单通道的第四光电探测器具有较高的测量精度，该测试装置测量的配光性能准确度高；特别是当所述的配光屏上的小孔或者黑幕上的小孔位于待测灯具的特征测量区域处，如GB 4599-2007中远光测试点HV点、近光测试点75R/75L/25R/25L等，通过准确测量上述特征点处的照度，可实现灯具配光性能的准确评价。当配光屏为漫射屏时，第一光电探测器接收并测量除小孔外、配光屏上其他区域的光信息，将第四光电探测器的测量结果和第一光电探测器的测量结果相结合，即可实现配光屏整体配光性能的测量。当配光屏为漫透射屏时，第一光电探测器接收并测量整个配光屏上的光信息，将第四光电探测器测得的测量值与第一光电探测器上对应位置处的测量值相比较，得到校正系数，用以校正第一光电探测器上的测量结果，提高测量准确度。 

本发明中，配光屏可以为曲面的漫反射屏或漫透射屏。传统的车灯测试装置中，均采用平面毛玻璃作为漫反射屏，但由于平面屏的球差较大，测量准确度低；若采用球面或抛物面或非球面等曲面配光屏，可有效减小装置的球差，提高测量准确度。 

作为一种技术方案，在所述的灯具座之后的光路中设置滤色片和/或光阑。为减少光路中的杂散光，可在灯具座之后、透镜单元之前设置光阑，以减少入射到配光屏的杂散光。此外，还可以在灯具座之后、透镜单元之前设置滤色片，例如可选导通波长范围为380nm~780nm的带通滤色片，以减少其他波长的杂散光，提高测量准确度。 

作为优选，包括暗箱，除待测灯具和灯具座外，其他装置均可设置在暗箱内，即上述的配光屏、凹面反射镜、分光器、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、黑幕、第四光电探测器、滤色片和/或光阑等均可设置在暗箱内，均设置在暗箱内，以提供体积小、设计一体化的测量装置，且整个测量装置受外界光线影响小，杂散光水平低。 

作为优先，包括用以处理各个光电探测器测量结果的控制器，上述的各个光电探测器与控制器均电连接；还包括用以显示测量结果的显示屏，所述的显示屏和控制器电连接。这里的控制器可以为微控制器或上位机等，显示屏可以为液晶显示屏或触摸屏等。 

综上所述，本发明中，待测灯具的光线经凹面反射镜直接成像到配光屏上；或者分光器将凹面反射镜的出射光线反射，再成像到配光屏上，多通道的第一光电探测器器接收配光屏上的光分布信息，实现待测灯具配光性能的测量。整个光路中仅发生反射和会聚，避免了光学装置的色差；同时利用曲面配光屏有效减小光学装置的球差，使得整个测量装置的像差较小，成像质量好，测量准确度高。 

附图说明

附图1是实施例1的示意图； 

附图2是实施例2的示意图；

附图3是实施例3的示意图；

附图4是实施例4的示意图；

附图5是实施例5的示意图和局部放大图。

1-待测灯具；2-灯具座；3-配光屏；4-凹面反射镜；5-第一光电探测器；6-分光器；7-第二光电探测器；7-第二光电探测器；8-第三光电探测器；9-成像装置；10-暗箱；11-黑幕；12-第四光电探测器；13--配光屏上的小孔；14-黑幕上的小孔；15-滤色片；16-光阑。 

具体实施方式

实施例1 

如图1所示，本实施例公开了一种灯具测试装置，包括待测灯具1、用于装载待测灯具1的灯具座2、配光屏3、凹面反射镜4、多通道光电探测器5和暗箱10，配光屏3、凹面反射镜4和多通道光电探测器5均设置在暗箱10内。

本实施例中，凹面反射镜4相对于待测灯具1倾斜设置，凹面反射镜4的对称轴不过待测灯具1的基准中心，凹面反射镜4的对称轴与配光屏3的中心轴线相互重合，多通道光电探测器5位于凹面反射镜4附近、且其中心轴线与凹面反射镜4的对称轴的夹角应尽可能小。在光路中凹面反射镜4、配光屏3、多通道光电探测器5依次按顺序设置，即多通道光电探测器5设置在配光屏3后并对准配光屏3，配光屏3位于凹面反射镜4之后的光路中。 

实际工作时，将待测灯具1安装在灯具座2上，待测灯具1的光线入射到凹面反射镜4上，凹面反射镜4将光线反射、会聚，并直接成像到配光屏3上，多通道光电探测器5接收配光屏3上的光信息，并将测量数据与相关标准中的数据进行比较，从而判断待测灯具1是否符合相关标准要求，实现待测灯具1配光性能的准确评价。由于在整个光路中，光线只进行了反射和会聚，因此，本实施例的测量装置完全不存在色差，测量准确度高。 

此外，在本实施例包括设置在灯具座2和透镜单元4之间的滤色片15，该滤色片15为导通波长范围为380nm~780nm的带通滤色片，以减少其他波长的杂散光，提高测量准确度。 

需要说明的是，这里的配光屏3可以为平面漫反射屏，也可以为曲面漫反射屏。曲面漫反射屏可有效减小装置的球差，进一步提高测量准确度。 

实施例2 

如图2所示，本实施例1包括待测灯具1、用于装载待测灯具1的灯具座2、配光屏3、凹面反射镜4、多通道光电探测器5、分光器6、第二光电探测器7、成像装置9和暗箱10，配光屏3、凹面反射镜4、多通道光电探测器5、分光器6和成像装置9均设置在暗箱10内。

相比于实施例1，本实施例在灯具座2和凹面反射镜4之间设置了分光器6。这里的分光器6为半透半反镜，待测灯具1的光线经半透半反镜6后，光线被分为反射光线和透射光线两部分，反射光线经成像装置9成像后，被第二光电探测器7接收；透射光线经凹面反射镜4反射、会聚到配光屏3上后，被第一光电探测器5接收。本实施例中的第二光电探测器7为多通道光电探测器，用以观察待测灯具的光信息，根据第一光电探测器7测得的光分布信息，辅助调节待测灯具的位置，实现待测灯具配光性能的精确测量。 

此外，该实施例还包括设置在灯具座2和分光器6之间的光阑16，以减少入射到配光屏3的杂散光，这里的光阑16可为可调光阑，根据待测灯具1的发光强度，调节透光口的大小。 

实施例3 

如图3所示，本实施例1包括待测灯具1、用于装载待测灯具1的灯具座2、配光屏3、凹面反射镜4、第一光电探测器5、分光器6、第二光电探测器7、第三光电探测器8、成像装置9和暗箱10，配光屏3、凹面反射镜4、多通道光电探测器5、分光器6、第二光电探测器7、第三光电探测器8和成像装置9均设置在暗箱10内。

不同于实施例1和实施例2，本实施例中的凹面反射镜4的对称轴过待测灯具1的基准中心，配光屏3的中心轴线与凹面反射镜4的对称轴相垂直。实际工作时，待测灯具1的光线经半透半反镜6分光后，反射光线经成像装置9成像后，被第二光电探测器7接收；透射光线被凹面反射镜4反射后，入射到半透半反镜6上，凹面反射镜4的出射光线再被半透半反镜6反射、并入射到配光屏3上；这里的第二光电探测器7和第三光电探测器8均为多通道光电探测器，两个多通道光电探测器分别接收配光屏3上的光分布信息。其中第二光电探测器7为高精度面阵CCD，用于配光屏3上光信息的高精度测量；而第三光电探测器8为像素点较少的CCD，用于配光屏3上光信息的快速测量，两者相互配合以实现待测灯具1的配光性能的高精度快速测量。 

实施例4 

如图4所示，不同于实施例2，本实施例中的配光屏3为漫射屏，这里的配光屏3为漫射屏，在漫射屏3上的中心（即HV点处）开有一个小孔13；第四光电探测器12设置在小孔13后并接收和测量透过小孔7的光线，第一光电探测器5接收和测量配光屏3上除中心小孔外、其它区域的光信息。

实际工作时，第四光电探测器12接收和测量配光屏3中心小孔13的光线，第一光电探测器5接收并测量除小孔13外、配光屏3上其他区域的光信息，利用第四光电探测器12为具有高精度的单通道光电探测器，因此，采用第四光电探测器12可实现待测灯具1远光配光HV点照度的准确测量，从而准确判断HV点的照度是否符合相关标准要求；将第一光电探测器5和第四光电探测器12的测量结果结合起来，即可实现待测灯具1的完整配光性能测量，将测量数据与相关标准中的数据进行比较，从而判断待测灯具1是否符合相关标准要求，实现待测灯具1配光性能的准确评价。 

实施例5 

如图5所示，不同于实施例3，本实施例中的配光屏3为半透明透射屏，包括设置在配光屏3后的黑幕1，在黑幕11上开三个小孔14，这三个小孔分别记为14-1、14-2和14-3，位置分别GB 4599-2007中远光测试点HV点、近光测试点75R和75L；在每个小孔14后分别设置一个第四光电探测器12，用以接收和测量透过小孔14的光线，第一光电探测器5和第三光电探测器8分别接收整个配光屏3上的光信息。

在实际测量时，将第一光电探测器5的测量结果与相关标准的要求相比较，准确判断各个特征点的照度是否符合相关标准要求；同时利用单通道的第四光电探测器12校正第一光电探测器5和第三光电探测器8的测量结果，提高测量准确度。 

因此，该实施例不仅可满足待测灯具1的近光配光要求的测量（HV点），还可满足远光配光要求的测量（75R和75L），当然，也可以根据需求在黑幕8的其他特征点上开设小孔，以满足不同的测试需求；更为重要的是，本实施例中，可利用高精度第四光电探测器12的测量结果校正第一光电探测器5和第三光电探测器8的测量结果，减小多通道光电探测器5的测量误差，进一步提高测量准确度。 

Claims (9)

1.一种灯具测试装置，包括用以装载待测灯具(1)的灯具座(2)和配光屏(3)，其特征在于，包括将待测灯具(1)的光线成像到配光屏(3)上的凹面反射镜(4)，以及用以接收配光屏(3)上光信息的第一光电探测器(5)，第一光电探测器(5)为多通道光电探测器；所述的第一光电探测器(5)设置在配光屏(3)后并对准配光屏(3)，所述的配光屏(3)位于凹面反射镜(4)之后的光路中。

2.如权利要求1所述的一种灯具测试装置，其特征在于，包括分光器(6)，所述的分光器(6)设置在凹面反射镜(4)和灯具座(2)之间，分光器(6)将来自待测灯具(1)光线被至少分为两束。

3.如权利要求1或2所述的一种灯具测试装置，其特征在于，所述的凹面反射镜(4)相对于待测灯具(1)倾斜设置，凹面反射镜(4)的出射光线直接成像到配光屏(3)上。

4.如权利要求2所述的一种灯具测试装置，其特征在于，所述的凹面反射镜(4)的对称轴过待测灯具(1)的基准中心，凹面反射镜(4)的出射光线经分光器(6)二次反射成像到配光屏(3)上。

5.如权利要求2所述的一种灯具测试装置，其特征在于，包括第二光电探测器(7)，所述的第二光电探测器(7)和凹面反射镜(4)分别位于分光器(6)两边的光路上，第二光电探测器(7)为单通道或者多通道光电探测器。

6.如权利要求1所述的一种灯具测试装置，其特征在于，包括用以接收配光屏(3)上光信息的第三光电探测器(8)，所述的第三光电探测器(8)为设置在配光屏(3)后并对准配光屏(3)的多通道探测器。

7.如权利要求1所述的一种灯具测试装置，其特征在于，包括一个或者多个单通道的第四光电探测器(12)，所述的第四光电探测器(12)设置在配光屏(3)后指定的一个或者多个位置上、并用以接收经配光屏(3)入射到各个位置上的光线。

8.如权利要求1或7所述的一种灯具测试装置，其特征在于，所述的配光屏(3)为曲面的漫反射屏或漫透射屏。

9.如权利要求1所述的一种灯具测试装置，其特征在于，在所述的第二光电探测器(7)前设置成像装置(9)。

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