CN218297556U - 一种光分布测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光分布测量装置，包括用于夹持被测光源的夹具、成像屏、具有阵列探测器的成像测量装置以及光辐射强度分布已知的标准光源，所述标准光源和夹具设置在所述成像屏的一侧，所述成像测量装置设置在成像屏的另一侧且对准成像屏；所述标准光源的设置使其光轴与成像屏按照指定夹角相交，所述成像测量装置获取成像屏上的图像并测量图像光分布信息。本实用新型可适用于不同灯具的配光测试，可确保测量结果的一致性和准确性，并且操作方便、成本低廉。

Description

一种光分布测量装置

技术领域

本实用新型涉及光电测试领域，具体涉及一种光分布测量装置。

背景技术

照明光源的空间光分布测量主要用于评价其有效照明范围、照明效率以及光生物辐射危害等参数，为照明设计提供依据。这类照明光源包括可见光照明灯具、投影灯和智能感知应用的红外照明。

一般光辐射分布测量采用分布光辐射度计在整个空间内扫描测量，精度虽高，但测量速度较慢。其中3D结构光这一类点阵分布的红外光源往往难以用空间扫描的方式测量，主要是每个光斑极小，远小于一般探测器的探测面，且分布离散，对空间扫描的分辨力要求极高，扫描非常耗时，实验室和产线测量都急需一种快速测量的方式。

现有技术有一些通过反射屏和成像测量装置测量光辐射照度分布，类似于图1，对于很多红外光源，其在短距离下，照明范围较大，测量时，为了将整个照明光斑成像，不受被测光源挡光，成像测量装置一般需要大角度倾斜放置，且距离比较远，不仅会给测量带来较大的畸变误差，精度不高，而且测试需要较大的场地。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种光分布测量装置，旨在解决现有技术中对标准光源的对准要求高、线性误差大且光谱失匹配误差大等导致的测量不准确问题。本实用新型可适用于不同灯具的配光测试，并确保测量结果的一致性和准确性，并且操作方便、成本低廉。

本实用新型公开了一种光分布测量装置，包括用于夹持被测光源的夹具、成像屏、具有阵列探测器的成像测量装置以及光辐射强度分布已知的标准光源，所述标准光源和夹具设置在所述成像屏的一侧，所述成像测量装置设置在成像屏的另一侧且对准成像屏；所述标准光源的设置使其光轴与成像屏按照指定夹角相交，所述成像测量装置获取成像屏上的图像并测量图像光分布信息。所述标准光源可以是有量值的标准光源，其空间光强分布连续，可以事先在分布光度计系统中测量得到，或者所述标准光源是无量值的光源，其空间光强分布可以通过在成像屏上安装光学探测器测量得到。所述成像屏为中性漫透射式屏幕，使得标准光源或被测光源发出的光束投射在屏幕上成像，其透射光向另一侧漫射，被成像测量装置接收。

在实际测量时，可选择光谱与被测光源相同或相似的光源作为标准光源，或者峰值波长相同，带宽不同；标准光源发出的光照射到成像屏上，产生一个光斑，成像测量装置对准拍摄成像屏上形成的光斑，成像屏光斑中的各点与成像测量装置中阵列探测器像素相对应，阵列探测器的各个像素在该光辐射强度下的响应值可以通过标准光源已知的光辐射分布强度或者照度值标定。具体的，根据标准光源至成像屏的距离D、光轴与成像屏的交点，可推算出标准光源在该距离下，投影至成像屏上的光辐射照度E（i,j）分布；根据成像屏和成像测量装置之间的距离，可获得成像测量装置各个像素I（x,y）与成像屏上各位置之间的关系，从而为每个像素进行定标赋值，计算定标系数k，

；定标后，测量被测光源的光分布信息I’（x,y），并进而获得其在距离D下的光辐射照度分布E’（i,j），E’（i,j）=k*I’（x,y），进而对E’（i,j）数据进行分析，获得被测光源的辐射强度分布、最大辐射角度和辐射剂量，综合分析其辐射特性和光生物安全剂量。

作为优选，上述成像屏为漫透射良好的漫射屏，且面内各点均匀、各向同性。

作为优选，上述成像屏为透射比高、厚度薄的漫透射膜材。

作为一种技术方案，所述标准光源可选用光谱性能与被测光源接近的光源。具体的，所述标准光源可为卤钨灯和/或LED灯和/或OLED灯和/或激光组合而成的可调光，选择与被测光源光谱相同或相似的标准光源对成像测量系统和成像屏进行校准，进一步保证测试结果的准确性。通过成像测量系统和成像屏在对应光输出下的响应校准，不但能够解决成像测量装置的光谱失匹配误差问题，还能减小成像测量装置存在的线性误差，进一步保证被测光源光分布测量的准确性。

作为一种技术方案，所述标准光源为两个或以上的光源或光源组，所述光源或光源组设于所述成像屏的同一侧，所述光源或光源组的设置位置不同。所述两个或以上的光源或光源组的设置，用于不同光束角、不同安装距离的被测光源的定标测试，在进行定标时不需要移动标准光源和被测光源，可实时标定测量，提高测量效率。

作为一种技术方案，所述标准光源在成像屏上的照明范围大于成像测量装置在所述成像屏上的测量范围。标准光源发出的光照射到所述成像屏上会产生较亮的光斑，即照明区域，在该照明区域内的照度均匀连续分布，不存在照度极低的情况。所述标准光源在成像屏上的照明范围大于成像测量装置在所述成像屏上的测量范围，能够保证在被测视场区域内，面阵探测器上的每个像素都能接受到较为一致且足够的光刺激，从而能够较为准确地得到每个像素的标定系数。照明范围内足够均匀的光分布也进一步保证了对于标准光源对准的容差，也就是说即便标准光源的对准存在一定角度偏差，由于其在成像屏上产生的光斑足够均匀，对最后的校准误差也非常小，也可以在成像屏法线同平面内对称布置两个标准光源，提高标准光源照明光斑的均匀性。在某些情况下，由标准光源直接发出的光所形成的光斑不能一次性全部覆盖成像测量装置的测量视场区域，可以采用扫描拼接的方法，使得亮区光斑范围完全覆盖测量视场。

作为一种技术方案，还包括运动机构，所述运动机构用于调节标准光源的光轴与成像屏的夹角和/或调节标准光源与成像屏的距离，所述标准光源设置在所述运动机构上。具体的，所述运动机构可以为转台和移动滑轨相结合的装置，精确定位光源光轴在成像屏上相交的位置，并以此位置为中心，根据相交夹角和标准光源的标准光辐射强度或者光强分布值，映射标准光源的光辐射照度或照度分布量值。

作为一种技术方案，所述夹持被测光源的夹具包括调整组件，所述调整组件用于调整被测光源与成像屏之间的距离和/或被测光源的方向。具体的，所述调整组件可为高精度五维转台系统，可使得所夹持的被测光源进行前后左右上下移动，进而将被测光源调整到合适测试位置，有利于被测光源的光分布测量，提高测试准确度。

作为一种技术方案，还包括用于调整成像测量装置与成像屏的距离的位移组件，所述成像测量装置与所述位移组件相连接。通过位移组件，调整成像测量装置与成像屏的距离，使得成像测量装置处于合适的位置，以适配不同光斑大小的测试需求，即被测光斑较大，成像装置设置在较远的距离下，使被测光斑完全落在测量视场内，当被测光斑较小时，成像装置设置在较近的距离下，使被测光斑完全落在测量视场内，同时提高测量分辨率。

作为一种技术方案，还包括一个或以上可移动或可拆卸的光学探测器，所述光学探测器安装在成像屏上，其受光面平行于成像屏，接收被测光源或标准光源的光线。具体的，使用光学探测器测量成像屏表面上照度或光谱辐照度分布，从而对成像测量装置进行校准；或者利用这些位置测得的照度或光谱辐照度值对成像测量装置的测量值进行修正，进一步保证配光测试结果的准确性。

作为一种技术方案，所述光学探测器是具有余弦响应修正的照度探头或者光谱辐照度计。根据余弦关系计算定标数据，进一步确保被测光源光分布测量结果的准确性。

在一些可选的实施例中，所述夹持被测光源的夹具还包括电源，电源用于被测光源的供电。

作为一种技术方案，所述成像测量装置为成像辐射亮度计。

作为一种技术方案，还包括暗箱，所述成像屏、成像测量装置、标准光源以及夹持被测光源的夹具均设置在所述暗箱内，进一步避免环境光的影响，确保测量结果的准确性。此外，采用暗箱一体化设计，集成化程度高，所占体积和面积小，方便快捷。

作为一种技术方案，所述成像屏可在水平或垂直方向上推拉，方便成像测量系统的测量，以进一步简化测量步骤。

本实用新型专利的有益效果：本实用新型的测量装置可适用于不同灯具的光分布测量，可确保测量结果的一致性和准确性，并且操作方便、成本低廉。

附图说明

附图1为现有的光分布测量示意图；

附图2 为本实用新型实施例提供的光分布测量装置结构示意图；

附图3为本实用新型实施例提供的光分布测量装置校准示意图；

图中，1为夹具，2为被测光源，3为标准光源，4为成像屏，5为成像测量装置，6为光学探测器，7为调整组件，8为运动机构，9为位移组件。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作了说明，但本领域技术人员应当理解，以下实施例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域技术人员应当理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以下实施例进行修改。本实用新型的保护范围由所附的权利要求来限定。

本实施例公开了一种光分布测量装置，如图2所示，包括用于夹持被测光源（2）的夹具（1）、成像屏（4）和具有阵列探测器的成像测量装置（5）以及2个光辐射强度分布已知的标准光源（3），所述标准光源（3）和夹具（1）设置在所述成像屏（4）的一侧，所述成像测量装置（5）设置在成像屏（4）的另一侧且对准成像屏（4）；所述标准光源（3）的设置使其光轴与成像屏（4）按照指定夹角相交，所述成像测量装置（5）获取成像屏（4）上的图像并测量图像的光分布信息。在成像屏（4）上安装有可拆卸的光学探测器（6），所述光学探测器（6）是具有余弦响应修正的照度探头，其受光面平行于成像屏（4），可接收被测光源（2）或标准光源（3）的光线。其中，所述成像屏（4）采用薄的漫透射膜材，所述成像测量装置（5）为成像辐射亮度计，标准光源（3）为LED灯组合而成的可调光源，分别设置在不同位置；2个标准光源（3）分别与运动机构（8）相连接，所述运动机构（8）为转台和移动滑轨相结合的装置，通过运动机构（8）可调节标准光源（3）的光轴与成像屏（4）的夹角和/或调节标准光源（4）与成像屏（4）的距离；夹持被测光源（2）的夹具（1）与调整组件（7）相连接，所述调整组件（7）为高精度五维转台系统，通过调整组件（7）调整被测光源（2）与成像屏（4）之间的距离和/或被测光源（2）的方向；成像测量装置（5）与所述位移组件（9）相连接，所述位移组件（9）为前后平移台，通过位移组件（9）调整成像测量装置（5）与成像屏（4）的距离。

作为优选，还包括暗箱，所述成像屏（4）、成像测量装置（5）、标准光源（3）以及夹持被测光源（2）的夹具（1）均设置在所述暗箱内。

本实施例还公开了一种光分布测量装置的校准方法，校准示意如图3所示，通过调节运动机构（8）使得所述标准光源（3）的光轴与成像屏（4）按照指定夹角相交，然后使用标准光源（3）对成像屏（4）和成像测量装置（5）进行校准。所述标准光源（3）为有量值的光源，其空间光强分布连续，事先在分布光度计系统中测量得到。所述成像屏（4）为中性漫透射式屏幕，使得标准光源（3）发出的光束投射在成像屏（4）上成像，其透射光向另一侧漫射，被成像测量装置（5）接收。在实际测量过程中，成像屏（4）光斑中的各点与成像测量装置（5）中阵列探测器像素相对应，阵列探测器的各个像素在该光辐射强度下的响应值可以通过标准光源（3）已知的光辐射分布强度或者照度值标定。使用校准后的成像测量装置（5）测量被测光源的空间光分布，可提高测量结果的准确性和一致性。

Claims (10)

1.一种光分布测量装置，包括用于夹持被测光源(2)的夹具(1)、成像屏(4)和具有阵列探测器的成像测量装置(5)，其特征在于，还包括光辐射强度分布已知的标准光源(3)，所述标准光源(3)和夹具(1)设置在所述成像屏(4)的一侧，所述成像测量装置(5)设置在成像屏(4)的另一侧且对准成像屏(4)；所述标准光源(3)的设置使其光轴与成像屏(4)按照指定夹角相交，所述成像测量装置(5)获取成像屏(4)上的图像并测量图像的光分布信息；所述成像屏(4)为中性漫透射式屏幕。

2.根据权利要求1所述的一种光分布测量装置，其特征在于，所述成像屏(4)为薄的漫透射膜材。

3.根据权利要求1所述的一种光分布测量装置，其特征在于，所述标准光源(3)为光谱性能与被测光源接近的光源。

4.根据权利要求1所述的一种光分布测量装置，其特征在于，所述标准光源(3)为两个或以上的光源或光源组，所述光源或光源组设于所述成像屏(4)的同一侧，所述光源或光源组的设置位置不同。

5.根据权利要求1所述的一种光分布测量装置，其特征在于，所述标准光源(3)在成像屏(4)上的照明范围大于成像测量装置(5)在所述成像屏(4)上的测量范围。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种光分布测量装置，其特征在于，还包括用于调节标准光源(3)光轴与成像屏(4)的夹角和/或调节标准光源(3)与成像屏(4)的距离的运动机构(8)，所述标准光源(3)设置在所述运动机构(8)上。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种光分布测量装置，其特征在于，所述夹持被测光源(2)的夹具(1)包括调整组件(7)，所述调整组件(7)用于调整被测光源(2)与成像屏(4)之间的距离和/或被测光源(2)的方向。

8.根据权利要求1或2或3所述的一种光分布测量装置，其特征在于，还包括用于调整成像测量装置(5)与成像屏(4)的距离的位移组件(9)，所述成像测量装置(5)与所述位移组件(9)相连接。

9.根据权利要求1或2所述的一种光分布测量装置，其特征在于，还包括一个或以上可移动或可拆卸的光学探测器(6)，所述光学探测器(6)安装在成像屏(4)上，其受光面平行于成像屏(4)，接收被测光源(2)或标准光源(3)的光线。

10.根据权利要求9所述的一种光分布测量装置，其特征在于，所述光学探测器(6)是具有余弦响应修正的照度探头或者光谱辐照度计。

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