CN212646044U

CN212646044U - 一种照度均匀度测量装置及测量系统

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Publication number: CN212646044U
Application number: CN202021396477.3U
Authority: CN
Inventors: 游庆虎; 段晓东
Original assignee: Ankon Medical Technologies Shanghai Ltd
Current assignee: Ankon Medical Technologies Shanghai Ltd
Priority date: 2020-07-15
Filing date: 2020-07-15
Publication date: 2021-03-02
Anticipated expiration: 2030-07-15

Abstract

一种照度均匀度测量装置，用以测量镜头的照度均匀度，包括固定结构以及位于所述固定结构上的四个照度计，四个所述照度计位于同一平面、正交排布且共圆，用以测量所述镜头在测量视场带四个正交方位的照度值，进而获得所述照度均匀度，所述测量视场带与所述镜头的成像视场边缘成比例。本实用新型还公开一种包括照度均匀度测量装置的照度均匀度测量系统。本实用新型提供的照度均匀度测量装置及测量系统通过设置四个位于固定结构并在同一平面、正交排布且共圆的照度计，利用四个照度计测量视场带四个正交方位的照度值，从而能够快速高效、简单易行地测量出镜头的照度均匀度，提高了使用方便性。

Description

一种照度均匀度测量装置及测量系统

技术领域

本实用新型涉及测量技术领域，特别是涉及一种照度均匀度测量装置及测量系统。

背景技术

目前，由于光学仪器已广泛应用于人类生活中，则其光学性能显得尤为重要，而其照度为其中一项重要指标，且主要是照度的均匀度。照度均匀度反映物体被照亮的程度，如果照度不能充满视场，则周边模糊，进而影响视野，影响工作效率。从而需要测量照度均匀性，并且要满足一定的指标要求。现有的照度均匀度测量，大多数采用单个照度检测仪器，并需人工手持着对光学仪器视场进行逐点测量。此测量方式耗时间、成本高、过程繁琐、效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够快速高效地测出照度均匀度的照度均匀度测量装置及测量系统。

本实用新型提供一种照度均匀度测量装置，用以测量镜头的照度均匀度，包括固定结构以及位于所述固定结构上的四个照度计，四个所述照度计位于同一平面、正交排布且共圆，用以测量所述镜头在测量视场带四个正交方位的照度值，进而获得所述照度均匀度，所述测量视场带与所述镜头的成像视场边缘成比例。

进一步地，所述照度均匀度测量装置还包括测量标尺，所述测量标尺与四个所述照度计的连线中心相交，且与四个所述照度计处于同一平面上，所述测量标尺设有测量参照点，所述测量参照点位于所述镜头的成像视场边缘；所述固定结构包括两个相互垂直且中部相交的条形部，所述条形部两端分别设有固定部，用于固定安装所述照度计。

进一步地，所述测量参照点为所述测量标尺的两个端点。

进一步地，所述固定部末端设有凹槽，用于活动安装所述照度计，使得所述照度计沿与所述连线中心形成的直线上移动；所述测量标尺上设有刻度标记线，所述刻度标记线形成所述测量参照点。

进一步地，所述凹槽上设有位置刻度线，用于指示所述照度计的移动位置，使所述照度计位于所述测量视场带。

进一步地，所述测量标尺上设有刻度标记线，所述刻度标记线形成所述测量参照点。

进一步地，所述测量标尺与所述固定结构为一体结构，所述测量标尺与所述条形部形成夹角。

进一步地，所述测量标尺与所述条形部形成的夹角为45°。

进一步地，所述测量视场带与所述成像视场边缘的比例不小于90％。

本实用新型还提供一种照度均匀度测量系统，包括如上所述的照度均匀度测量装置，还包括夹持结构、光源和显示装置，所述夹持结构用于夹持所述镜头，并在竖直方向上调整所述镜头与所述固定结构之间的距离；通过控制所述光源的开启或关闭，来测量所述镜头的照度值；所述显示装置用以通过对所述测量标尺成像来获得所述镜头的视场范围。

本实用新型提供的照度均匀度测量装置及测量系统通过设置四个位于固定结构并在同一平面、正交排布且共圆的照度计，利用四个照度计测量视场带四个正交方位的照度值，从而能够快速高效、简单易行地测量出镜头的照度均匀度，提高了使用方便性。

附图说明

图1为本实用新型实施例一照度均匀度测量装置的立体结构示意图。

图2为图1所示照度均匀度测量装置的平面示意图。

图3为图1所示照度均匀度测量装置的测量视场示意图。

图4为图1所示照度均匀度测量装置的测量原理示意图。

图5为本实用新型实施例二照度均匀度测量装置的平面示意图。

图6为图5所示照度均匀度测量装置的测量原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1至图4所示为本实用新型照度均匀度测量装置的实施例一。如图1、图2所示，照度均匀度测量装置包括固定结构2和四个照度计1。四个照度计1固定安装于固定结构2上。所述照度均匀度测量装置还包括测量标尺3，所述测量标尺3与固定结构2为一体结构，避免固定结构2移动导致测量不准确。

所述四个照度计1位于同一平面，正交排布且共圆。所述固定结构2包括两个相互垂直且中部相交的条形部21，所述条形部21两端分别设有固定部211，用于固定安装所述四个照度计1。

本实施例中，照度均匀度测量装置用于测量内窥镜4的照度均匀度，内窥镜4包括镜头41。下面以测量内窥镜4的镜头41为例进行说明。当然，在其他实施例中，也可用于测量其它具有光学镜头的产品。

如图3所示，实线圆表示所述镜头41的成像视场，对应的视场角为W。虚线圆表示测量视场带，根据照度均匀性要求，所述测量视场带与所述成像视场边缘的比例ω，不小于90％。所述测量视场带上的四个点A1、A2、A3和A4，为正交的四个测试点。所述四个照度计1对应测量这四个位置的照度值，进而获得照度均匀度。

所述照度均匀度测量装置能同时测量四个正交方位的照度值，且结构简单、操作方便，从而能够快速高效、简单易行地测量出镜头41的照度均匀度，提高了使用方便性。

如图1至图4所示，本实施例中，测量标尺3与四个照度计1的连线中心相交，即测量标尺3的中心与所述连线中心重合，且与四个照度计1处于同一平面上。测量标尺3用以配合光源(未图示)和显示装置(未图示)测量内窥镜4的视场范围。通过控制光源的开启或关闭，来测量镜头41的照度值。显示装置用以通过对测量标尺3成像来获得镜头41的视场范围，以便调整内窥镜4的镜头41所处的位置。在其他实施例中，还可用视场角检测卡等其他方式测量内窥镜4的视场范围。测量标尺3设有测量参照点31，所述测量参照点31位于所述镜头41的成像视场边缘。照度计1到连线中心的距离与测量参照点31到连线中心的距离之比，即为所述测量视场带与所述成像视场边缘的比例ω。也就是说，所述测量参照点31刚好处于镜头41的成像视场边缘，同时，四个照度计1位于所述测量视场带，以便测量照度均匀度。

如图2至图4所示，本实施例中，测量参照点31为测量标尺3的两个端点(在其他实施例中，测量参照点31可选取测量标尺3上其它位置的点，如靠近末端设置的通孔或涂设特别颜色的点)，以标定内窥镜4的镜头41的位置。此时在空间距离上，测量标尺3的两个端点与镜头41的端点的夹角θ₁，即为所述镜头41的视场角W。而位于同一直线上的两个照度计1(称为一组照度计1)的感光面顶点与镜头41的端点的夹角θ₂，即为所述镜头41在所述测量视场带的成像角度。所述θ₂与θ₁的比值即为ω。本实施例中，所述ω的值为90％，所述θ₁的值为140°，所述θ₂的值为126°。在其他实施例中，ω的值可根据实际需要设定，原则上不小于90％即可；θ₁与θ₂的取值，满足θ₂/θ₁＝ω即可。本实施例中，测量标尺3与正交的两组照度计1连线成45°夹角，以保证测量装置重心均匀。在其他实施例中，夹角可以不为45°，只要在机械上测量标尺3与照度计1不接触即可。

本实施例的照度均匀度测量装置主要应用的测量原理为：

在镜头41的有效景深范围内选择一个光学工作距离H，H不小于50mm。确定所述照度均匀测量装置在该光学工作距离H的测量视场带，用四个照度计1测量该视场带上四个正交方位的照度值。照度值设为E₁、E₂、E₃、E₄，照度均匀度计算按照下面公式(1)计算：

式中，U_L为照度均匀度，i、j可选范围为1、2、3、4。

如图1至图4所示，本实施例的照度均匀度测量装置的具体测量过程如下：

先将内窥镜4垂直放置于测量装置上方，使镜头41的端点到所述测量装置表面的距离为50mm(光学工作距离H)。此时的成像视场如图3中的实线圆所示，视场中心为圆的中心A0。

再将镜头41正对测量装置的中心位置。由于已设定了内窥镜视场角W和光学工作距离H，只要调整测量装置的水平位置使得测量标尺3的两个端点，都能够在显示装置中观察到成像，就说明此时内窥镜4的镜头41正对测量装置的中心位置。

然后测量照度值。这时，四个照度计1位于测量视场带上A1、A2、A3、A4四个正交的测试点，从而可利用四个照度计1测量内窥镜4出光在A1、A2、A3、A4这四个位置的照度值，即照度值分别为E₁、E₂、E₃、E₄。本实施例中，通过测量光源开启与关闭时的环境照度值，获得内窥镜4的照度值，现描述如下。所述内窥镜4在上述四个位置的照度值，分别为四个照度计1在光源开启时的读数减去四个照度计1在光源关闭时的读数，因此需要先后测量两次照度值。首先，将光源关掉，记录四个照度计1对环境的照度值E₁₀、E₂₀、E₃₀、E₄₀；接着，开启光源，依次记录四个照度计1的照度值E₁₁、E₂₁、E₃₁、E₄₁。那么，内窥镜4在四个照度计1位置的照度值按公式(2)进行计算：

最后计算照度均匀度。将公式(2)中计算的四个照度值E₁、E₂、E₃、E₄，代入到如上公式(1)中即可计算镜头41的照度均匀度。

如图5、图6所示为本实用新型照度均匀度测量装置实施例二。相较于实施例一，所述照度均匀度测量装置的区别在于所述固定部211和测量标尺3。本实施例中，各固定部211末端设有凹槽2111，用以活动安装照度计1，使得照度计1可在凹槽2111内沿与连线中心形成的直线上移动，以便于配合测量标尺3工作。当然，在其它实施例中，也可采用其它固定方式。所述凹槽2111上还设有位置刻度线6，以便记录照度计1的位置。

测量标尺3上设有刻度标记线32，以记录测量标尺3的成像范围。刻度标记线32形成测量参照点31。通过刻度标记线32记录镜头41视场边缘的刻度值，得到视场角W及满足ω的测量视场带，使四个照度计1移动至视场带，以便测量内窥镜4任意视场角W的照度均匀性。在此实施例中，各照度计1与固定结构2之间的安装位置上设有位置刻度线6，利用位置刻度线6可指引四个照度计1移动至视场带，确保四个照度计1能够测量视场带处四个正交方位的照度值。

如图5、图6所示，相较于实施例一，本实施例测量装置还可测量具有其他视场角W的镜头41的照度均匀度，此时需要重新设置每一组照度计1之间的间距和测量参照点31。意味着可以对具有任意未知视场角的内窥镜进行照度均匀度的测试，可以拓展其使用范围。具体的实现方式及测量原理如下：

在镜头41的有效景深范围内选择一个光学工作距离H，H不小于50mm。通过观测测量标尺3在平面上的成像，根据刻度标记线32，记录视场的大小为C1C2。

先计算出视场角W，其满足公式(3)

式中，FOV为视场角W。

再通过视场角W计算出对应的照度计1的间距B1B2，其满足公式(4)

B1 B2＝2×tan(ω×FOV×0.5) 公式(4)

式中，ω为所述测量视场带与所述成像视场边缘的比例。

接着将各照度计1移动至B1和B2刻度位置进行测量，即将四个照度计1移动至视场带，即可以完成任意视场角W内窥镜的照度均匀度测量，此时视场带、照度值及照度均匀度测量公式与前面叙述相同，在此不再重复。

本实施例可采用其他替代方案。

第一替换方案为，四个照度计1固定安装于固定结构2，测量标尺3上设有刻度标记线32。此时先将四个照度计1所在的位置预设为测量视场带位置，由于所述测量视场带与所述镜头41的成像视场边缘的比例ω是确定的，则此时根据ω可得出镜头41的视场边缘。再通过显示装置观测测量标尺3的成像来找到镜头41的视场边缘，即可通过读取此时刻度标记线32的具体刻度值确定视场角W。最终在镜头41的有效景深范围内，确定一个光学工作距离H，将所述镜头41垂直放置，使其与所述测量装置的距离为H。这样，即可利用四个照度计1测量该预设的视场带四个正交方位的照度值，从而测出照度均匀度。

第二替换方案为，预设测量标尺3上的测量参照点31，即确定了所述镜头的成像视场边缘。四个照度计1活动安装于固定结构2，且照度计1可在凹槽2111内沿与连线中心形成的直线上移动。通过所述凹槽2111上的位置刻度线6，得到所述测量视场带。在镜头41的有效景深范围内，选择一个光学工作距离H，通过观测测量标尺3在平面上的像即可得到镜头41所固定的视场角W。再将四个照度计1移至所述测量视场带，最终利用四个照度计1测量视场带四个正交方位的照度值，从而亦能测出照度均匀度。

本实用新型还提供了一种照度均匀度测量系统的实施例，其包括上述实施例中公开的照度均匀度测量装置，还包括夹持结构(未图示)、光源和显示装置。所述夹持结构用于夹持所述内窥镜4，并在竖直方向上调整所述内窥镜4与所述固定结构2之间的距离。通过控制光源的开启或关闭，来测量所述镜头41的照度值。显示装置用以通过对测量标尺3成像来获得镜头41的视场范围，以便调整内窥镜4的镜头41所处的位置。

此实施例中，通过显示装置获得镜头41视场范围后确定视场角W，根据比例ω将四个照度计1置于对应的视场带。利用四个照度计1测量所述镜头41在视场带四个正交方位的照度值，其照度值分别为四个照度计1在光源开启时的读数减去四个照度计1在光源关闭时的读数。最终根据如上公式(1)进行计算出照度均匀度。

在本文中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了表达技术方案的清楚及描述方便，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种照度均匀度测量装置，用以测量镜头的照度均匀度，其特征在于，包括固定结构以及位于所述固定结构上的四个照度计，四个所述照度计位于同一平面、正交排布且共圆，用以测量所述镜头在测量视场带四个正交方位的照度值，进而获得所述照度均匀度，所述测量视场带与所述镜头的成像视场边缘成比例。

2.如权利要求1所述的照度均匀度测量装置，其特征在于，所述照度均匀度测量装置还包括测量标尺，所述测量标尺与四个所述照度计的连线中心相交，且与四个所述照度计处于同一平面上，所述测量标尺设有测量参照点，所述测量参照点位于所述镜头的成像视场边缘；所述固定结构包括两个相互垂直且中部相交的条形部，所述条形部两端分别设有固定部，用于固定安装所述照度计。

3.如权利要求2所述的照度均匀度测量装置，其特征在于，所述测量参照点为所述测量标尺的两个端点。

4.如权利要求2所述的照度均匀度测量装置，其特征在于，所述固定部末端设有凹槽，用于活动安装所述照度计，使得所述照度计沿与所述连线中心形成的直线上移动；所述测量标尺上设有刻度标记线，所述刻度标记线形成所述测量参照点。

5.如权利要求4所述的照度均匀度测量装置，其特征在于，所述凹槽上设有位置刻度线，用于指示所述照度计的移动位置，使所述照度计位于所述测量视场带。

6.如权利要求2所述的照度均匀度测量装置，其特征在于，所述测量标尺上设有刻度标记线，所述刻度标记线形成所述测量参照点。

7.如权利要求2至6任一所述的照度均匀度测量装置，其特征在于，所述测量标尺与所述固定结构为一体结构，所述测量标尺与所述条形部形成夹角。

8.如权利要求7所述的照度均匀度测量装置，其特征在于，所述测量标尺与所述条形部形成的夹角为45°。

9.如权利要求2至6任一所述的照度均匀度测量装置，其特征在于，所述测量视场带与所述成像视场边缘的比例不小于90％。

10.一种照度均匀度测量系统，其特征在于，包括如权利要求2至9中任一所述的照度均匀度测量装置，还包括夹持结构、光源和显示装置，所述夹持结构用于夹持所述镜头，并在竖直方向上调整所述镜头与所述固定结构之间的距离；通过控制所述光源的开启或关闭，来测量所述镜头的照度值；所述显示装置用以通过对所述测量标尺成像来获得所述镜头的视场范围。