CN103017897A - 一种光度信息测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种光度信息测量装置，该装置设有感光器件及其与之相配合的光学镜头组，所述的光学镜头组前设有固定待测发光体的支架，所述的感光器件将采集信号输送至图像处理器。该装置和测量方法是基于成像光度法对LED光强分布进行测试的分布光度计，其可以有效快速地采集灯具光强分布数据，输出灯具配光曲线图，能够特别好地适应目前LED这种体积小的新型光源的测量。为照明设计师和普通消费者选择正确灯具时提供了直观方便的参考，也为生产厂家快速验检产品性能提供了便捷可靠的解决方案。

Description

一种光度信息测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及发光元件的光度和色度空间分布测量系统及其测量方法。

背景技术

灯具分布光度计是一种大型的精密光学测试设备，是灯具分布光度测量中必备的重要设备。传统的分布光度计主要为机械式结构，通过机械控制探头旋转测量整个三维空间的灯具光强分布。目前在发展中的这类传统分布光度计主要有旋转反光镜式分布光度计、运动反光镜式分布光度计和旋转灯具式分布光度计等几种结构形式。这些设备均价格昂贵、结构复杂，检测工序繁杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现可视化效果好，建构简单的LED光度和色度空间分布测量装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种光度信息测量装置，该装置设有感光器件及其与之相配合的光学镜头组，所述的光学镜头组前设有固定待测发光体的支架，所述的感光器件将采集信号输送至图像处理器。

所述的待测发光体与光学镜头组之间设有减少光亮强度的缓冲镜片，所述的缓冲镜片固定于镜片升降支架上。

所述的镜片升降支架由步进电机控制升降，所述的步进电机由所属的处理器控制。

所述的感光器件为CCD或CMOS或数码相机。

所述的缓冲镜片采用偏振片或柔光镜，且偏振片或柔光镜数量为一个或多个的组合，所述的镜片升降支架上设有夹持偏振片的所属缓冲镜片的旋转机构。

所述的待测发光体外设有曲面反光镜。

所述的待测发光体位于曲面反光镜的焦点处。

一种光度信息测量装置的测量方法，所属测量方法包括步骤：

1）处理器接收感光器件采集的图像，判断感光器件采集的图像入射光光强是否过强超过上限阈值，若“是”则驱动镜片升降支架工作，将缓冲镜片上升至待测发光体与感光器件之间，若“否”则进入下步；

2）处理器判断感光器件采集的图像入射光光强是否过弱低于下限阈值，若“是”则控制感光器件进行自动增益控制，若“否”则进入下步；

3）根据图像，推算出待测发光体发出的光在空间分布的色度、亮度。

所述的步骤1中，若缓冲镜片采用偏振片，则升起镜片升降支架的同时，通过旋转机构对偏振片角度进行调节；若缓冲镜片采用柔光镜，则根据光强升起相应衰减系数的柔光镜。

进一步的，将待测发光体发出的光在空间分布的色度、亮度数据以IES格式输出待测发光体的配光曲线，处理器按照以下步骤执行：

1）通过感光器件获得待测发光体在不同角度和方向出射光形的图像，自动导入软件系统；

2）系统根据曝光程度将多幅光斑图像自动进行分析，获得光亮度复合图像，并显示校正后的光斑分布图以及伪色图；

3）计算出实际的光斑分布及光强值，并以C-γ空间坐标系统形式表示，光度转化公式为I=ρ*E*l²，其中，I为光强，ρ为通过缓冲镜片（3）的衰减系数，l为光程；

4）导出IES配光曲线；

5）读取图像的RGB坐标，并转化成均匀色度uv坐标，在CIE1960均匀色度空间上显示出来。

本发明的优点在于该装置和测量方法是基于成像光度法对LED光强分布进行测试的分布光度计，其可以有效快速地采集灯具光强分布数据，输出灯具配光曲线图，能够特别好地适应目前LED这种体积小的新型光源的测量。为照明设计师和普通消费者选择正确灯具时提供了直观方便的参考，也为生产厂家快速验检产品性能提供了便捷可靠的解决方案。并且该设备成本低，体积小，速度快等优点，具有很大的市场潜力。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明光度信息测量装置结构示意图；

图2为图1所示光度信息测量装置系统工作流程图；

上述图中的标记均为：1、感光器件；2、光学镜头组；3、缓冲镜片；4、待测发光体；5、曲面反光镜；6、镜片升降支架。

具体实施方式

参见图1可知，光度信息测量装置包括感光器件1、光学镜头组2、缓冲镜片3、曲面反光镜4、处理器和镜片升降支架6，其中感光器件1与光学镜头组2相配合采集待测发光体4（如LED光源）图像，感光器件1可采用CCD、CMOS或数码相机，选用CCD、CMOS或数码相机具有成像技术比较成熟，同时具有可视化效果好，简易方便的优点。

光学镜头组2的正前方设有一个固定待测发光体4的支架，待测发光体4外可以设置一个曲面反光镜5，将待测发光体4发出的光亮投射到光学镜头组2上，待测发光体4优选位于曲面反光镜5的焦点处，使得待测发光体4发出的光亮呈光柱照射到光学镜头组2，以提高检测正确率，其中曲面反光镜5的反射率可调。固定待测发光体4的支架与光学镜头组2之间设有减少光亮强度的缓冲镜片3，该缓冲镜片3可以设有多片固定于镜片升降支架6上，镜片升降支架6由高精度步进电机控制升降，将缓冲镜片3升上来，挡在待测发光体4与光学镜头组2之间，或者降下去使待测发光体4发出的光亮直接照在光学镜头组2上，缓冲镜片3可以采用偏振片或柔光镜，若缓冲镜片3采用偏振片，则需要将两片重叠的偏振片固定在镜片升降支架6上，同时镜片升降支架6上设有分别夹持偏振片的旋转机构，旋转机构由步进电机控制，配合齿轮齿条，调整偏振片角度，从而调整衰减系数，若缓冲镜片3采用柔光镜，则柔光镜可设置一片或多片衰减系数不同的柔光镜组合，若为多片衰减系数不同的柔光镜组合，则每片柔光镜分别固定于独立的镜片升降支架6上，可以根据光强选择性的升起相应衰减系数的柔光镜。

处理器为一台电脑或DSP数字信号处理板，处理器接收感光器件1采集待测发光体4出射的光斑形状和强度，根据该图像信号输出控制命令至步进电机，同时处理图像信号，结合图像处理技术，计算其光斑光强，并推导其出射光线方向和强度，得到待测发光体4灯具的出射光线的亮度、色度空间分布信息，并经过专业软件转换格式，最终得到待测发光体4配光曲线；并通过感光器件1采集待测发光体4在不同角度和方向出射光形的图像，通过预先编辑的图像转换算法处理，将图像信号转换成光度信息，模拟得到待测发光体4的配光曲线，通过多组图像的结合模拟待测发光体4立体配光曲线。并最终将数据转换成可用于照明设计软件的IES灯具文件。

基于上述设备，处理器内的软件系统测量控制方法如下：

1）处理器接收到感光器件1采集的图像信号后，判断感光器件1采集的图像入射光光强是否过强超过上限阈值，该上限阈值根据具体设备性能情况设定，若“是”超过上限阈值，则说明入射光光强过大，驱动镜片升降支架6工作，将缓冲镜片3加在光路上，若“否”低于上限阈值，则进入下步；

其中步骤1中，若缓冲镜片3采用两片偏振片，则升起镜片升降支架6的同时，通过旋转机构对偏振片角度进行调节，具体的说偏振片可以转动，通过步进电机控制这两片偏振片的偏振角度来调整入射光的光强大小；若缓冲镜片3采用柔光镜，则根据光强升起相应衰减系数的柔光镜；

2）再判断感光器件1采集的图像入射光光强是否过弱低于下限阈值，若“是”则入射光光强过弱，将光信号转为电信号，感光器件1应内置软件开发包，控制其自动调节增益、曝光时间，调节分辨率，若“否”则入射光光强正常，进入下步；

3）最后根据图像信息，推算出待测发光体4发出的光在空间分布的色度、亮度数据。

进一步的，通过感光器件1获得待测发光体4在不同角度和方向出射光形的图像，自动导入软件系统，利用预先设定的程序先标定好的公式对多幅光斑图像进行测算，推算出待测发光体4发出的光在空间分布的色度、亮度数据。这些数据经视觉参量修正后将被送往设备内固有的软件进行格式转换，最后以IES格式输出待测发光体4灯的配光曲线。

以IES格式输出待测发光体4灯的配光曲线，处理器按照以下步骤执行：

1）通过感光器件1获得的待测发光体4在不同角度和方向出射光形的图像，自动导入软件系统；

2）软件将多幅光斑图像，根据其曝光程度，自动进行分析，得到较大范围的光亮度复合图像，可显示校正后的光斑分布图以及伪色图；

3）通过公式自动计算出实际的光斑分布及光强值，并以C-γ空间坐标系统形式表示，软件中光度转化公式为I=ρ*E*l²，其中，I为光强，ρ为通过缓冲镜片3的衰减系数，l为光程；

4）C-γ空间坐标系统形式的光强分布，可以IESNA LM．63．1995标准格式导出IES配光曲线;；

5）软件可读取图像的RGB坐标，并通过公式转化成均匀色度uv坐标，在CIE1960均匀色度空间上显示出来。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光度信息测量装置，其特征在于：该装置设有感光器件（1）及其与之相配合的光学镜头组（2），所述的光学镜头组（2）前设有固定待测发光体（4）的支架，所述的感光器件（1）将采集信号输送至图像处理器。

2.根据权利要求1所述的光度信息测量装置，其特征在于：所述的待测发光体（4）与光学镜头组（2）之间设有减少光亮强度的缓冲镜片（3），所述的缓冲镜片（3）固定于镜片升降支架（6）上。

3.根据权利要求2所述的光度信息测量装置，其特征在于：所述的镜片升降支架（6）由步进电机控制升降，所述的步进电机由所属的处理器控制。

4.根据权利要求3所述的所述的光度信息测量装置，其特征在于：所述的感光器件（1）为CCD或CMOS或数码相机。

5.根据权利要求4所述的所述的光度信息测量装置，其特征在于：所述的缓冲镜片（3）采用偏振片或柔光镜，且偏振片或柔光镜数量为一个或多个的组合，所述的镜片升降支架（6）上设有夹持偏振片的所属缓冲镜片的旋转机构。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的光度信息测量装置，其特征在于：所述的待测发光体（4）外设有曲面反光镜（5）。

7.根据权利要求6中任一项所述的光度信息测量装置，其特征在于：所述的待测发光体（4）位于曲面反光镜（5）的焦点处。

8.一种利用权力要求1-7所述的光度信息测量装置的测量方法，所属测量方法包括步骤：

1）处理器接收感光器件（1）采集的图像，判断感光器件（1）采集的图像入射光光强是否过强超过上限阈值，若“是”则驱动镜片升降支架（6）工作，将缓冲镜片（3）上升至待测发光体（4）与感光器件（1）之间，若“否”则进入下步；

2）处理器判断感光器件（1）采集的图像入射光光强是否过弱低于下限阈值，若“是”则控制感光器件（1）进行自动增益控制，若“否”则进入下步；

3）根据图像，推算出待测发光体（4）发出的光在空间分布的色度、亮度。

9.根据权力要求8所述的测量方法，其特征在于：所述的步骤1中，若缓冲镜片（3）采用偏振片，则升起镜片升降支架（6）的同时，通过旋转机构对偏振片角度进行调节；若缓冲镜片（3）采用柔光镜，则根据光强升起相应衰减系数的柔光镜。

10.根据权力要求8或9所述的测量方法，其特征在于：

进一步的，将待测发光体（4）发出的光在空间分布的色度、亮度数据以IES格式输出待测发光体（4）的配光曲线，处理器按照以下步骤执行：

1）通过感光器件（1）获得待测发光体（4）在不同角度和方向出射光形的图像，自动导入软件系统；

2）系统根据曝光程度将多幅光斑图像自动进行分析，获得光亮度复合图像，并显示校正后的光斑分布图以及伪色图；

3）计算出实际的光斑分布及光强值，并以C-γ空间坐标系统形式表示，光度转化公式为I=ρ*E*l²，其中，I为光强，ρ为通过缓冲镜片（3）的衰减系数，l为光程；

4）导出IES配光曲线；

5）读取图像的RGB坐标，并转化成均匀色度uv坐标，在CIE1960均匀色度空间上显示出来。

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