CN204330129U - 内置光源的亮度检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种内置光源的亮度检测仪，包括：光学成像系统，所述光学成像系统包括沿入射光路依次设置的成像镜头、滤光片、光电探测器；以及信号处理电路；信号处理电路用于产生并输出视频信号给外部的计算机；内置光源固定在成像镜头旁；全反射镜设置在成像镜头一侧前方，用于反射内置光源出射的平行光束进入成像镜头，并聚焦到光电探测器的成像区域；光电探测器固定在成像镜头的焦平面上。本实用新型通过在成像系统中设置内置光源，以内置光源的亮度与灰度为参照，就可以推算目标的亮度，可以省去传统方法中大量的标定工作。

Description

内置光源的亮度检测仪

技术领域

本实用新型涉及亮度检测设备，尤其是一种内置光源的亮度检测仪。 

背景技术

亮度检测技术是一门广泛应用于照明工程、交通信号、光源设计、电影电视等领域的技术。传统的亮度计主要采用一对一定距离的光孔接收固定立体角，固定投光面积的光通量，从而不受物体距离的影响，一般为了为瞄准物体，常在光学系统中加一些分光元件，使部分光束经过反射镜及目镜可以由人眼接收进行瞄准，另一部分光束仍达到光电探测器件上产生光电转换从而实现亮度测量。这种传统的亮度检测仪器一般视场角都比较小，而且只能靠人工瞄准并记录所测目标的位置和范围，使用起来极为不便。 

随着光电检测技术的发展，成像式亮度计逐渐成熟。成像式亮度计用到二维阵列光电探测器，如果不固定曝光时间和增益测量，需获取不同的曝光时间和增益时的辐射量与数字输出量之间的关系，需要进行繁琐的标定工作，非常耗时。专利申请号为201110031822.2的发明专利《一种成像亮度计》中，提到的用光电探测器实现亮度检测，由于光电探测器的响应值和亮度值会随光电探测器的曝光时间的变化而变化，所以使用光电探测器检测亮度，需要提前在实验室中标定多个曝光时间时对应的辐射量与数字输出量之间的关系，然后在标定过的曝光时间值下对检测目标成像，根据辐射量和数字输出量之间的关系曲线得出目标的亮度，此法标定工作不仅繁琐，而且难以标定所有的曝光时间，限制了检测仪器的使用范围。 

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有仪器中存在的不足，提供一种内置光源的亮度检测仪，通过在系统中设置已知亮度的内置光源，同时获取被测目标和内置光源的图像及灰度信息，利用外部的计算机就可以计算出目标的亮度信息。本实用新型采用的技术方案是： 

一种内置光源的亮度检测仪，包括：光学成像系统，所述光学成像系统包括沿入射光路依次设置的成像镜头、滤光片、光电探测器；以及信号处理电路；信号处理电路用于产生并输出视频信号给外部的计算机；内置光源固定在成像镜头旁；全反射镜设置在成像镜头一侧前方，用于反射内置光源出射的平行光束进入成像镜头，并聚焦到光电探测器的成像区域；光电探测器固定在成像镜头的焦平面上； 

所述的滤光片，用于修正光电探测器的光谱响应曲线，使其与用于检测内置光源的标准亮度检测仪器的光谱响应度匹配，从而保证光电探测器的响应与标准亮度检测仪器的响应一致。 

进一步地，成像镜头为定焦镜头或变焦镜头。 

进一步地，内置光源，包括多个光谱波段不同、亮度不同的发光均匀的稳定光源，根据测试要求选取相应的波段和合适的亮度保证其成像在光电探测器的线性成像范围内。 

本实用新型的优点在于： 

(1)本实用新型通过在成像系统中设置内置光源，以内置光源的亮度与灰度为参照，就可以推算目标的亮度，可以省去传统方法中大量的标定工作； 

(2)本发明无需固定光电探测器的曝光时间，增大了系统的动态探测范围，实现了实时标定，适用于多种亮度检测环境中。 

附图说明

图1为本实用新型的结构组成示意图。 

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。 

如图1所示：本实用新型所提出的内置光源的亮度检测仪，包括：光学成像系统1，包括沿入射光路依次设置的成像镜头2、滤光片3、光电探测器6；以及信号处理电路8；信号处理电路8用于产生并输出视频信号给外部的计算机7；内置光源4固定在成像镜头2旁；全反射镜5设置在成像镜头2一侧前方，用于反射内置光源4出射的平行光束进入成像镜头2，并聚焦到光电探测器6的成像区域；光电探测器6固定在成像镜头2的焦平面上。 

所述的成像镜头2，可以是定焦镜头也可以是变焦镜头。 

所述的滤光片3，用于修正光电探测器6的光谱响应曲线，使其与用于检测内置光源4的标准亮度检测仪器的光谱响应度匹配，从而保证光电探测器6的响应与标准亮度检测仪器的响应一致；以达到测量目标空间各点亮度的目的。 

所述的内置光源4，可以为多个光谱波段不同、亮度不同的发光均匀的稳定光源，根据测试要求选取相应的波段和合适的亮度保证其成像在光电探测器6的线性成像范围内，其成像面积较小，对光电探测器的曝光时间变化影响不大。 

利用上述内置光源的亮度检测仪，首先，光学成像系统1对准目标，使目标清晰成像于光电探测器6上，光电探测器6对目标和内置光源4同时曝光成像。 

如图1所示，目标发出或者反射光谱信息通过成像镜头2、滤光片3聚焦到光电探测器6的成像靶面，产生光电效应，经过信号处理电路8输出视频信号至计算机7保存成像的图片；同理，内置光源4发出的平行光经过全反射镜5、成像镜头2、滤光片3，最终与目标同时成像在一幅图片中，为一个亮度均匀的光斑。 

上述成像要求在光电探测器6的线性成像范围内，则对象(目标或内置光源4)的灰度与对象在光电探测器6上的像面照度E'存在线性关系，根据光学成像原理，像面照度E'的值与物面的亮度L和像方视场角余弦值的四次方的乘积成正比，因此对象(目标或内置光源4)的灰度与其亮度和其像方视场角余弦值的四次方的乘积成正比，根据内置光源的亮度、灰度、像方视场角以及目标的灰度、像方视场角即可推算出目标的亮度。 

其中，内置光源的亮度可以事先通过标准亮度检测仪器测定；内置光源的灰度和目标的灰度可以利用计算机7从成像的图片中获得。内置光源的像方视场角、目标的像方视场角可以根据内置光源以及目标各自的成像区域在成像图片中的所处位置获得。 

Claims (3)

1.一种内置光源的亮度检测仪，其特征在于，包括：光学成像系统(1)，所述光学成像系统(1)包括沿入射光路依次设置的成像镜头(2)、滤光片(3)、光电探测器(6)；以及信号处理电路(8)；信号处理电路(8)用于产生并输出视频信号给外部的计算机(7)；内置光源(4)固定在成像镜头(2)旁；全反射镜(5)设置在成像镜头(2)一侧前方，用于反射内置光源(4)出射的平行光束进入成像镜头(2)，并聚焦到光电探测器(6)的成像区域；光电探测器(6)固定在成像镜头(2)的焦平面上；

所述的滤光片（3），用于修正光电探测器（6）的光谱响应曲线，使其与用于检测内置光源（4）的标准亮度检测仪器的光谱响应度匹配，从而保证光电探测器（6）的响应与标准亮度检测仪器的响应一致。

2.如权利要求1所述的内置光源的亮度检测仪，其特征在于：

成像镜头（2）为定焦镜头或变焦镜头。

3.如权利要求1所述的内置光源的亮度检测仪，其特征在于：

内置光源（4），包括多个光谱波段不同、亮度不同的发光均匀的稳定光源，根据测试要求选取相应的波段和合适的亮度保证其成像在光电探测器（6）的线性成像范围内。