CN103245411A - 亮度检测仪及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种亮度检测仪，包括壳体，设置在壳体内的标准光源、光源采集单元、光电探测器、处理单元、和设置在壳体外侧的显示单元；所述光源采集单元和光电探测器沿被检光源发出的待测光光路依次设置；所述光源采集单元包括一分光棱镜，设置在分光棱镜和标准光源之间的小物镜，设置在分光棱镜与被检光源之间的带通滤光片，设置在分光棱镜与光电探测器之间的成像物镜。本发明提供的亮度检测仪，能够基于相对测量的原理对被检光源进行测量，有效扩展亮度检测仪的使用范围，使其能在非特定检测环境下进行测量，并降低光电探测器自身噪声、老化对亮度检测结果的影响。该亮度检测仪体积小，重量轻。

Description

亮度检测仪及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种亮度检测仪及其检测方法，尤其是一种自带标准光源的亮度检测仪和使用该亮度检测仪进行亮度测量的方法。

背景技术

亮度被定义为单位面积光源在某一方面的光强，亮度检测仪在亮度检测领域有广泛的应用。目前常用的亮度检测仪，一般都采用绝对测量的方式工作，即由光电探测器对被检光源响应并生成电信号，系统根据电信号的强弱，得出被检光源亮度的大小。然而，传统的亮度检测仪对环境的要求非常高，通常只能在特定的检测环境下工作；同时，光电探测器自身的噪声以及伴随使用年限的增长而出现的老化现象也会影响亮度测量结果；再者，传统的亮度检测仪体积大，重量重，使用携带极不方便。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种亮度检测仪，内置标准光源作为基准，能准确地对被检光源的亮度进行测量，体积小、重量轻、便于携带。并且在非特定检测环境下亦能提供准确检测结果。

本发明的第二目的是提供一种应用上述亮度检测仪的亮度检测方法，基于相对测量原理，有效扩展亮度检测仪的使用范围，使其能在非特定检测环境下进行测量，并降低光电探测器自身噪声、老化对亮度检测结果的影响。

本发明采用的技术方案是：

一种亮度检测仪，包括壳体，还包括：设置在壳体内的标准光源、光源采集单元、光电探测器、处理单元、和设置在壳体外侧的显示单元；

所述光源采集单元和光电探测器沿被检光源发出的待测光光路依次设置；

检测时，标准光源发出的基准光经光源采集单元反射后汇聚至光电探测器上，分时地，被检光源发出的待测光经光源采集单元透射后汇聚至光电探测器上；所述光电探测器分别对标准光源发出的基准光和被检光源发出的待测光进行响应，产生相应的电信号；所述处理单元对光电探测器分时产生的电信号进行对比处理，得到被检光源发出的待测光的亮度值，并通过显示单元显示该待测光的亮度值。

进一步地，所述光源采集单元包括一分光棱镜，设置在分光棱镜和标准光源之间的小物镜，设置在分光棱镜与被检光源之间的带通滤光片，设置在分光棱镜与光电探测器之间的成像物镜。

更进一步地，所述光源采集单元采用共光路系统，即标准光源发出的基准光和被检光源发出的待测光经过分光棱镜后，通过相同的光路至成像物镜，经成像物镜汇聚到光电探测器上的光敏元件上。

进一步地，所述壳体内部还包括一个使亮度检测仪内部温度维持在允许工作温度范围内的恒温控制单元。

进一步地，所述标准光源与被检光源的光谱相同或相近。所述标准光源设置有一个或多个，以满足不同光谱或不同亮度范围的测量。所述标准光源采用恒流源或恒压源进行驱动。光源采集单元前方的壳体上设置有蜂窝光阑。

更进一步地，所述蜂窝光阑上设置有镜头盖。

一种亮度检测方法，包括：

测量得到亮度检测仪中光电探测器的背景噪声；

光电探测器对标准光源发出的基准光进行响应，产生对应于基准光的电信号；分时地，光电探测器对被检光源发出的待测光进行响应，产生对应于待测光的电信号；

利用上述测量所得的光电探测器背景噪声，处理单元分别对接收到的对应于基准光的电信号和对应于待测光的电信号进行噪声修正；

处理单元对比处理经过噪声修正的对应于基准光的电信号和对应于待测光的电信号，计算产生被检光源发出的待测光的亮度值。

本发明的优点：本发明提供的亮度检测仪，其检测方式不同与传统亮度检测仪以光电探测器对被检光源响应生成电信号，根据电信号的大小得到被检光源亮度的绝对测量方式，由于内置了标准光源，可以以相对测量的方式获得被检光源的亮度，因此检测的结果更加准确，不容易受到检测环境的影响。本亮度检测仪能够在非特定检测环境下进行测量，同时，仪器体积小，重量轻，能实时、快速检测目标的亮度，便于携带。

附图说明

图1为亮度检测仪的结构示意图。

图2为光源采集单元的结构示意图。

图3为实施例中亮度检测流程图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图２所示：

一种亮度检测仪，包括壳体1，设置在壳体1内的恒温控制单元4、标准光源5、光源采集单元6、光电探测器7、处理单元8、和设置在壳体1外侧的显示单元9；所述光源采集单元6和光电探测器7沿被检光源15发出的待测光光路依次设置；所述光源采集单元6包括一分光棱镜12，设置在分光棱镜12和标准光源5之间的小物镜10，设置在分光棱镜12与被检光源15之间的带通滤光片11，设置在分光棱镜12与光电探测器7之间的成像物镜13。

所述光源采集单元6采用共光路系统，即标准光源5发出的基准光和被检光源15发出的待测光经过分光棱镜12后，通过相同的光路到达成像物镜13,然后经过成像物镜13汇聚到光电探测器7上的光敏元件14上。所述恒温控制单元4可以将亮度检测仪内部温度维持在允许工作温度范围内。

所述标准光源5作为亮度测量的基准，其亮度经过标定。标准光源5与被检光源15的光谱相同或相近。为满足不同光谱或不同亮度范围的测量，标准光源5可以设置一个或多个。所述标准光源5采用恒流源或恒压源进行驱动。

光源采集单元6中的小物镜10可以使标准光源5在光电探测器7的光敏元件14上清晰成像。

光源采集单元6中的带通滤光片11用于屏蔽外界环境杂散光。

光源采集单元6中的成像物镜13用于汇聚光线。

所述光电探测器7用于对光敏元件14受到的光照进行响应并根据照度强弱产生对应的电信号。光电探测器7输出的电流与光敏元件14受到的光照强度在一定范围内具备良好的线性关系。

所述处理单元8可以对光电探测器7产生的电信号进行处理并计算被检光源15发出的待测光亮度值。

所述显示单元9用于显示光的亮度值。

进一步地，光源采集单元6前方的壳体1上设置有蜂窝光阑3，蜂窝光阑3也起到屏蔽外界环境杂散光的作用。蜂窝光阑3上还设有一个镜头盖2，镜头盖2根据需要可以取下。

检测时，标准光源5发出的基准光经过小物镜10后，再经分光棱镜12反射，然后经成像物镜13汇聚至光电探测器7上的光敏元件14上；被检光源15发出的待测光经分光棱镜12透射后，以共光路的形式同样经过经成像物镜13汇聚至光电探测器7上的光敏元件14上；上述两路光线分时测量，即同一时刻亮度检测仪中只有一路光线在工作。所述光电探测器7分别对标准光源5发出的基准光和被检光源15发出的待测光进行响应，产生相应的电信号；处理单元8根据光电探测器7分时产生的对应于基准光的电信号和对应于待测光的电信号进行对比处理，计算得到被检光源15发出的待测光的亮度值，最终的亮度测量结果由显示单元9显示。

如图3所示，具体的亮度检测过程如下：

(a)将亮度检测仪的镜头盖2合上，在内部的标准光源5熄灭的情况下，由处理单元8处理并记录光电探测器7输出的电信号（通常是输出电流），以得到亮度检测仪中光电探测器7的背景噪声；

(b)将亮度检测仪的镜头盖2合上，打开内部的标准光源5，光电探测器7对标准光源5发出的基准光进行响应，产生对应于基准光的电信号；处理单元8处理并记录光电探测器7对标准光源5感应出的电信号；

(c)关闭内部的标准光源5，打开镜头盖2，外部的被检光源15打开，将亮度检测仪对准被检光源15；光电探测器7对被检光源15发出的待测光进行响应，产生对应于待测光的电信号；处理单元8处理并记录光电探测器7对被检光源15感应出的电信号；

(d)利用上述测量所得的光电探测器7背景噪声，处理单元8分别对接收到的对应于基准光的电信号和对应于待测光的电信号进行噪声修正；

(e)处理单元8对比处理经过噪声修正的对应于基准光的电信号和对应于待测光的电信号，计算产生被检光源15发出的待测光的亮度值。

(f)显示单元9显示该待测光的亮度值。

Claims (10)

1.一种亮度检测仪，包括壳体(1)，其特征在于，还包括：设置在壳体(1)内的标准光源(5)、光源采集单元(6)、光电探测器(7)、处理单元(8)、和设置在壳体(1)外侧的显示单元(9)；

所述光源采集单元(6)和光电探测器(7)沿被检光源(15)发出的待测光光路依次设置；

检测时，标准光源(5)发出的基准光经光源采集单元(6)反射后汇聚至光电探测器(7)上，分时地，被检光源(15)发出的待测光经光源采集单元(6)透射后汇聚至光电探测器(7)上；所述光电探测器(7)分别对标准光源(5)发出的基准光和被检光源(15)发出的待测光进行响应，产生相应的电信号；所述处理单元(8)对光电探测器(7)分时产生的电信号进行对比处理，得到被检光源(15)发出的待测光的亮度值，并通过显示单元(9)显示该待测光的亮度值。

2.如权利要求1所述的亮度检测仪，其特征在于：所述光源采集单元(6)包括一分光棱镜(12)，设置在分光棱镜(12)和标准光源(5)之间的小物镜(10)，设置在分光棱镜(12)与被检光源(15)之间的带通滤光片(11)，设置在分光棱镜(12)与光电探测器(7)之间的成像物镜(13)。

3.如权利要求2所述的亮度检测仪，其特征在于：所述光源采集单元(6)采用共光路系统，即标准光源(5)发出的基准光和被检光源(15)发出的待测光经过分光棱镜(12)后，通过相同的光路至成像物镜(13)，经成像物镜(13)汇聚到光电探测器(7)上的光敏元件(14)上。

4.如权利要求1、2或3所述的亮度检测仪，其特征在于：所述壳体(1)内部还包括一个使亮度检测仪内部温度维持在允许工作温度范围内的恒温控制单元(4)。

5.如权利要求1、2或3所述的亮度检测仪，其特征在于：所述标准光源(5)与被检光源(15)的光谱相同或相近。

6.如权利要求1、2或3所述的亮度检测仪，其特征在于：所述标准光源(5)设置有一个或多个，以满足不同光谱或不同亮度范围的测量。

7.如权利要求1、2或3所述的亮度检测仪，其特征在于：所述标准光源(5)采用恒流源或恒压源进行驱动。

8.如权利要求1、2或3所述的亮度检测仪，其特征在于：光源采集单元(6)前方的壳体(1)上设置有蜂窝光阑(3)。

9.如权利要求8所述的亮度检测仪，其特征在于：所述蜂窝光阑(3)上设置有镜头盖(2)。

10.一种亮度检测方法，其特征在于，包括：

测量得到亮度检测仪中光电探测器(7)的背景噪声；

光电探测器(7)对标准光源(5)发出的基准光进行响应，产生对应于基准光的电信号；分时地，光电探测器(7)对被检光源(15)发出的待测光进行响应，产生对应于待测光的电信号；

利用上述测量所得的光电探测器(7)背景噪声，处理单元(8)分别对接收到的对应于基准光的电信号和对应于待测光的电信号进行噪声修正；

处理单元(8)对比处理经过噪声修正的对应于基准光的电信号和对应于待测光的电信号，计算产生被检光源(15)发出的待测光的亮度值。

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