CN203259248U - 一种便携式彩色亮度计 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种便携式彩色亮度计，其结构包括光学系统(1)，色彩照度计(2)、数据处理和显示器(3)三部分。待测发光面的光从光学系统的透镜(1-1)进入光栏(1-2)后，再入射到带孔反射镜(1-3)上，其中一部分被反射至反射镜(1-4)，并通过成像透镜(1-5)成像在分划板(1-6)上，通过观察目镜(1-7)，对准被测目标。而另一部分光则穿过小孔入射到成像面上，用色彩照度计的测光探头(2-1)测量其成像面的照度和颜色参数。色彩照度计(2)后连接数据处理和显示器(3)，根据照度和亮度之间的关系，测出待测目标的亮度参数。

Description

一种便携式彩色亮度计

技术领域

本实用新型涉及光学仪器技术领域，尤其涉及一种便携式彩色亮度计。 

背景技术

亮度是经常要测量的发光体光度特性之一，它直接反映人眼对光的感知。彩色亮度计作为一种用于测量与颜色相关的亮度和色度参数的仪器，已经被广泛的应用于彩色电视图像、交通信号灯、景观照明、LED/LCD大屏幕广告牌等相关领域的亮度检测中。 

目前，彩色亮度计的测量方法主要有两种：一种是光谱光度法，通过光谱扫描的方式，利用光谱分布测量光源，实现最佳精确度。根据国际照明委员会(CIE)推荐的标准色度观察者光谱三刺激值X(λ)Y(λ)Z(λ)计算出目标相关的亮度与色度参数。这种彩色亮度计测量精度较高，但是结构复杂、体积庞大、耗时长且价格相对昂贵；另一种是光电积分法，通过多色仪或滤光片将被测目标以一定的视场角成像在探测器上，应用一组红、绿、蓝滤色片组与光探测器组合，将它们的光谱响应匹配成国际照明委员会(CIE)推荐的标准色度观察者光谱三刺激值X(λ)Y(λ)Z(λ)，然后计算出相关的亮度与色度参数。这类仪器精度低于前者，但是仪器成本较低，测量速度较快。综合而言，以上两种方法制成的亮度计，结构均较为复杂，且价格昂贵，体积庞大，不利于携带。 

照度测量是光度量测量中最广泛的一种，光强度、光通量的测量往往是通过测量照度来实现的。与亮度计相比，照度计不仅具有体积小、结构简单、成本低的优点，而且测量精度高，便于携带。理论表明，可以根据照度和亮度之间的关系，通过测定发光面照度的方法间接得出它的亮度。 

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种便携式彩色亮度计，它以可拆卸的方式安置于色彩照度计上使用。通过该亮度计，实现利用色彩照度计测量发光面的亮度。 

本实用新型采用以下技术方案：一种便携式色彩亮度计，用于测量与颜色相关的亮度和色度参数，包括光学系统(1)、色彩照度计(2)和数据处理与显示器(3)三部分。其中光学系统包括透镜(1-1)、光栏(1-2)、带孔反射镜(1-3)、反射镜(1-4)、成像透镜(1-5)、分划板(1-6)、目镜(1-7)。其中，透镜(1-1)采用焦距为17.78cm的标准物镜，视场角为6’，在1.5处设置成像面，可测量0.25cm直径面积内的平均亮度。亮度测量范围为3.426×10^-4～3.426×10⁸。色彩照度计(2)包括测光探头(2-1)，光电放大模块(2-2)，数据处理模块(2-3)和读数显示器(2-4)四部分。其中，测光探头(2-1)由余弦修正器和硅光电池组成。在光照度的测量过程中，余弦修正器使得测光探头在接收不同角度的光辐射的照度时能满足余弦关系。经余弦修正器修正后的光辐射照射到硅光电池上后，产生光电信号，经过光电放大模块(2-2)、数据处理模块(2-3)，在显示器(2-4)上显示光照度值。数据处理与显示器(3)接收从色彩照度计(2)得到的照度和颜色参数信息，并根据已知的照度与亮度的关系处理式，进行数据处理，得到发光面的亮度并进行显示。其光路为：发光面发出的光从透镜(1-1)进入光栏(1-2)后分成两部分，一部分光经带孔反射镜(1-3)照射到反射镜(1-4)，并通过成像透镜(1-5)，成像到分划板(1-6)上，最后到达目镜(1-7)。通过观察使得光学测量系统对准被测目标。另一部分光则穿过带孔反射镜(1-3)后成像到像面上。像面后连接有色彩照度计(2)测光探头(2-1)，对像面上的照度和颜色参数进行即时测量。 

由于本实用新型的技术方案，本实用新型具有以下优点：一，便携性：采 用在照度计前以可拆卸方式加设目视系统，在色彩照度计后加一个简单的综合数据处理与显示器，结构简单，体积小，便于携带。二，多功能性：传统的彩色亮度计只能测量与颜色相关的亮度和色度参数，功能单一。本实用新型可以结合不同的照度计制成不同功能的亮度计，如可以结合色温照度计，可以实现同时测试亮度、色温、照度等参数。三，高测量精度：由于亮度计最大误差源由其光学系统各表面产生的反射、漫射和杂散光所引起，本实用新型实际测量部分由照度计完成，而照度计在使用时可以通过余弦校正和标定使误差减小，精度提高。 

附图说明

图1为本实用新型的照度与亮度之间转换的光学系统示意图。 

图2为本实用新型的整体结构的示意图。 

具体实施方式

实施方式 

以下，结合说明书附图，对本实用新型的具体实施方案做具体介绍。 

首先，说明照度与亮度之间的转换方式。S₁为待测发光面，发光面发出的光经透镜(1-1)，穿过光栏(1-2)后入射到带孔反射镜(1-3)上。再穿过带孔反射镜(1-3)的小孔成像到成像面S₂上，用色彩照度计(2)的测光探头(2-1)测量S₂上照度得到E。l₁和l₂分别为S₁和S₂与透镜(1-1)的距离；透镜(1-1)的通光面积为S。S₁和S₂的直径远小l₁和l₂，由光通量的定义可知，光源向透镜(1-1)对应立体角发出的光通量为 

$\mathrm{\Φ}={\mathrm{LS}}_1\frac{S}{l_1^2}$

式中，L是光源的亮度，也即我们所需测的亮度。 

由照度的定义可知，像面S₂上的照度(τ是透镜的透射比) 

$E=\frac{\mathrm{\Φ}}{S_2}={\mathrm{LS}}_1\frac{S}{l_1^2}\frac{\mathrm{\τ}}{S_2}$

利用应用光学的物像关系式

得 

$L=\frac{1}{\mathrm{\τ}}\frac{{\mathrm{El}}_2^2}{S}$

式中，E是由照度计测出的像面照度值。从该式可以看出，根据测得的像面照度值E很容易求得光源亮度L。这就是本实用新型照度与亮度转换的原理，也即数据处理与显示器中，数据处理依赖的关系式。在本实用新型中，使用的透镜(1-1)为焦距为17.78cm的标准物镜，视场角为6’，在1.5处设置成像面，可测量0.25cm直径面积内的平均亮度。亮度测量范围为3.426×10^-4～3.426×10⁸。 

接着，具体说明本实用新型的测量方式。本实用新型由光学系统(1)、色彩照度计(2)和数据处理与显示器(3)三部分组成。光学系统包括透镜(1-1)、光栏(1-2)、带孔反射镜(1-3)、反射镜(1-4)、成像透镜(1-5)、分划板(1-6)、目镜(1-7)。由待测发光面S₁发出的光被透镜(1-1)接收后，经过限制光束孔径的光栏(1-2)，入射到带孔反射镜(1-3)上，带孔反射镜(1-3)上的小孔确定了测量仪器的视场大小。入射到带孔反射镜(1-3)上的光一部分被反射至反射镜(1-4)，并通过成像透镜(1-5)成像在分划板(1-6)上，通过观察目镜(1-7)，观察者可以看清被测目标，瞄准光路，使得测量系统对准被测目标。而另一部分光则穿过小孔成像到成像面S₂上，用色彩照度计(2)的测光探头(2-1)可以测量其成像面的照度和颜色参数。照度计(2)得到的照度值将通过数据线传输给数据处理与显示器(3)，数据处理与显示器(3)根据存储的照度与亮度关系处理式，对所得的照度值进行处理换算，得到待测的亮度值并通过显示器显示出来。 

Claims (3)

1.一种便携式彩色亮度计，其特征在于，包括：光学系统(1)、色彩照度计(2)、数据处理与显示器(3)三部分组成，光学系统由透镜(1-1)、光栏(1-2)、带孔反射镜(1-3)、反射镜(1-4)、成像透镜(1-5)、分划板(1-6)、目镜(1-7)构成，其光路为：待测目标发出的光被透镜(1-1)接收后，经过限制光束孔径的光栏(1-2)，入射到带孔反射镜(1-3)上，一部分被反射至反射镜(1-4)，并通过成像透镜(1-5)成像在分划板(1-6)上，再通过观察目镜(1-7)，使得测量系统对准被测目标，而另一部分光则穿过小孔入射到成像面S₂上，用色彩照度计(2)的测光探头(2-1)测量其成像面的照度和颜色参数，色彩照度计(2)得到的照度值将通过数据线传输给数据处理与显示器(3)，数据处理与显示器(3)再根据照度与亮度的关系，最后得出发光面的亮度参数。 

2.根据权利要求书1所述的一种便携式彩色亮度计，其特征在于：本实验使用焦距为17.78cm的标准物镜，视场角为6’，在1.5m处设置成像面，可测量0.25cm直径面积内的平均亮度，亮度测量范围为3.426×10^-4～3.426×10⁸cd／m²。 

3.根据权利要求书1所述的一种便携式彩色亮度计，其特征在于：将色彩照度计(2)的测光探头(2-1)固定在成像面S₂的中心位置上进行照度测量。 

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