RU2465559C1

RU2465559C1 - Brightness metre

Info

Publication number: RU2465559C1
Application number: RU2011123047/28A
Authority: RU
Inventors: Борис Иванович Волков (RU); Борис Иванович Волков
Original assignee: Борис Иванович Волков
Priority date: 2011-06-07
Filing date: 2011-06-07
Publication date: 2012-10-27

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: brightness metre includes, depending on the number of colours in the radiation spectrum, seven radiation brightness-to-code converters, each having a register for the number of the converter and a decoder of the number of the converter.

EFFECT: possibility of instantly obtaining brightness codes of eight colour components of a radiation spectrum, single flashes, repeating light pulses, modulated and continuous radiation.

3 dwg

Description

Изобретение относится к светоизмерительной технике и может быть использовано для измерения яркости цветовых излучений, входящих в спектр излучения.The invention relates to a light-measuring technique and can be used to measure the brightness of color radiation included in the radiation spectrum.

Прототипом принят преобразователь "Яркость излучения - код" [1], содержащий непрозрачный корпус из двух частей. В первой части расположены сменные цветные светофильтры, во второй части корпуса расположена микролинза/объектив/, последовательно расположенные за ней и по ее оси полупрозрачные микрозеркала по числу разрядов в коде и фотоприемники, вне корпуса расположены импульсные усилители по числу фотоприемников, последовательно соединенные регистр, дешифратор и блок индикации, и последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты и элемент И. Принцип действия преобразователя в том что каждое впереди расположенное полупрозрачное микрозеркало пропускает на следующее за ним поток излучения, ослабленный в два раза, что соответствует принципу двоичного кода. Результат измерения является двоичным кодом из единиц. Сигналы с импульсных усилителей поступают в разряды регистра, с выходов которого они поступают в блок индикации и параллельно в устройство регистрации. Измерение выполняется со скоростью света. Недостатком прототипа является получение при измерении кода яркости только одного из цветов спектра излучения, при однократном импульсном излучении объекта нельзя получить синхронно коды яркости излучений всех основных цветов, входящих в спектр излучения.The prototype adopted the converter "Radiation brightness - code" [1], containing an opaque body in two parts. In the first part there are interchangeable color filters, in the second part of the case there is a microlens / lens /, translucent micro-mirrors sequentially located behind it and along its axis according to the number of bits in the code and photodetectors, pulse amplifiers according to the number of photodetectors are located outside the case, series-connected register, decoder and an indication unit, and a pulse generator, a frequency divider, and an element I connected in series. The principle of operation of the converter is that each translucent one located in front a micromirror passes a radiation stream that is weakened by a factor of two, which follows the principle of a binary code. The measurement result is a binary code of units. The signals from the pulse amplifiers enter the bits of the register, from the outputs of which they enter the display unit and in parallel to the registration device. The measurement is performed at the speed of light. The disadvantage of the prototype is to obtain when measuring the brightness code only one of the colors of the radiation spectrum, with a single pulsed radiation of the object it is impossible to obtain synchronously the brightness codes of the radiation of all the primary colors included in the radiation spectrum.

Наибольшей яркостью излучения в среде, окружающей человека, является излучение Солнца, которое в полдень составляет

[2 C.135], которое в двоичном коде представляет 1 и тридцать нулей, поэтому для получения результата в двоичном коде яркостей излучений основных цветов солнечного спектра в преобразователях регистры должны иметь тридцать разрядов. Время получения кода определяется скоростью света 3х10⁸ м/с, при размещении полупрозрачных микрозеркал друг за другом на расстоянии в 30 см время формирования кода составляетThe highest brightness of radiation in the environment surrounding a person is the radiation of the Sun, which at noon is

[2 C.135], which in binary code represents 1 and thirty zeros, therefore, in order to obtain a result in binary code, the radiance of the primary colors of the solar spectrum in the converters must have thirty digits. The time of receipt of the code is determined by the speed of light 3x10 ⁸ m / s, when placing translucent micromirrors one after another at a distance of 30 cm, the time of formation of the code is

.

Техническим результатом является мгновенное получение кодов яркостей восьми цветовых излучений, составляющих спектр излучения, при импульсном, модулированном, непрерывном и однократном импульсном излучениях. Сущность изобретения в том что в яркомер, содержащий один преобразователь "яркость излучения - код", вводятся по числу основных цветов, входящих в спектр излучения, семь преобразователей "яркость излучения - код", а в каждый преобразователь вводятся последовательно соединенные регистр номера преобразователя и дешифратор номера преобразователя.The technical result is the instantaneous receipt of the brightness codes of eight color radiation constituting the emission spectrum for pulsed, modulated, continuous and single pulsed radiation. The essence of the invention is that in a bright meter containing one transducer "radiation brightness - code", seven primary "color radiation - code" transducers are entered according to the number of primary colors included in the radiation spectrum, and serial converter register numbers and a decoder are introduced into each converter in series converter numbers.

На фиг.1 представлен общий вид яркомера, на фиг.2 - структурная схема седьмого преобразователя "яркость излучения - код", на фиг.3 - структурная схема всего яркомера. Яркомер содержит /фиг.1/ с первого по восьмой преобразователи 1-8 "яркость излучения - код": первый преобразователь 1 "яркость излучения - код" выполняет преобразование красного R излучения в код, преобразователь 2 выполняет преобразование оранжевого цвета в код, третий преобразователь 3 преобразует излучение желтого цвета в код, четвертый 4 - зеленого G цвета в код, пятый 5 - голубого цвета в код, шестой 6 - синего B цвета в код, седьмой 7 - фиолетового цвета в код и восьмой преобразователь "яркость излучения - код" 8 преобразует излучение белого цвета в код.Figure 1 presents a General view of the bright meter, figure 2 is a structural diagram of a seventh transducer "radiation brightness - code", figure 3 is a structural diagram of the entire bright meter. The brightness meter contains / Fig. 1/ from the first to the eighth converters 1-8 "radiation brightness - code": the first converter 1 "radiation brightness - code" converts the red R radiation into code, the converter 2 converts orange to code, the third converter 3 converts yellow radiation into code, fourth 4 - green G color into code, fifth 5 - blue color into code, sixth 6 - blue B color into code, seventh 7 - violet color into code and eighth “radiation brightness - code” converter 8 converts white radiation to od.

Яркомер в непрозрачном корпусе 9 /фиг.1/ объединяет восемь преобразователей "яркость излучения - код". Преобразователи 1-8 "яркость излучения - код" выполнены идентично, каждый включает непрозрачный корпус 10 /фиг.2/ из двух частей, разделенных непрозрачной перегородкой 11, в которой закреплена микролинза 12, выполняющая роль объектива. В передних торцах первых частей корпусов 10 всех преобразователей "яркость излучения - код" расположены соответствующие светофильтры 13: в преобразователе 1 - красный R светофильтр, в преобразователе 2 - оранжевый светофильтр, в преобразователе 3 - желтый светофильтр, в преобразователе 4 - зеленый R светофильтр, в преобразователе 5 - голубой светофильтр, в преобразователе 6 синий В светофильтр, в преобразователе 7 - Фиолетовый светофильтр, в преобразователе 8 - нейтральный светофильтр. Материалы для светофильтров являются цветные оптические стекла [3 с.223, 224]. Для удобства учета ослабления потока излучения светофильтрами кратность светофильтров должна быть одинаковой и принимается двухкратной 2^Х. Вторые части 14 корпусов 10 преобразователей /фиг.2/ выполнены идентично как в прототипе. Во второй части 14 корпуса 10 последовательно друг за другом по оптической оси микролинзы 12 и под соответствующим углом 45° к оптической оси расположены полупрозрачные микрозеркала 15_1-30, которых по числу разрядов в коде/с учетом кратности светофильтров 13-2^Х /, и фотоприемники 16_1-30 по числу полупрозрачных микрозеркал 15. Фотоприемники 16 оптически соединены со своими микрозеркалами 15_1-30. Вне корпуса 10 /фиг.2/ в преобразователе 1-8 размещены импульсные усилители 17_1-30, которых по числу фотоприемников, последовательно соединенные регистр 18 с числом разрядов по числу импульсных усилителей 17, дешифратор 19, и вновь введенные последовательно соединенные регистр 20 номера преобразователя и дешифратор 21 номера преобразователя. Яркомер включает блок 22 индикации /фиг.3/, соответствующие входы которого подключены к выходам дешифраторов 19_1-8 восьми преобразователей 1-8 "яркость излучения - код" и дешифраторов 21_1-8 восьми преобразователей 1-8, последовательно соединенные генератор 23 тактовых импульсов, делитель 24 частоты и элемент И 25, первый вход которого подключен параллельно и через диоды к соответствующим/тридцатым/ выходам блоков 17_1-8 импульсных усилителей. Принцип действия преобразователей 1-8 "яркость излучения - код" основан на том, что каждое впереди расположенное полупрозрачное микрозеркало 15 /фиг.2/ пропускает на следующее за ним поток излучения, ослабленный в два раза. что соответствует принципу двоичного кода. В полупрозрачных микрозеркалах 15 применяется светоделительное покрытие, выполняющее отношение отраженного излучения в фотоприемник 16 к пропущенному как 1:0,5. Внутренние стенки корпуса 10 имеют светопоглощающее покрытие. Излучение от излучающего объекта проходит светофильтр 13 /фиг.2/, собирается микролинзой 12 и направляется на центры полупрозрачных микрозеркал 15_30-1. Излучение проходит сквозь микрозеркала, которых тридцать, и отражается на фотоприемники 16. Каждое полупрозрачное микрозеркало ослабляет поток излучения в два раза: после микрозеркала 15₃₀ в два раза, после 15₂₉ в четыре раза, после 15₂₈ в восемь раз и так далее. Отраженная часть излучения поступает в свой фотоприемник 16, электрический импульс с которого поступает в свой импульсный усилитель 17, где усиливается и формируется по амплитуде и длительности и поступает в свой разряд регистра 18 /фиг.2/. Число разрядов в регистре 18 соответствует числу полупрозрачных микрозеркал 15. Старшим разрядом является сигнал с импульсного усилителя 17₁, младшим является сигнал с импульсного усилителя 17₃₀. Частота выдачи U_ВЫД результата измерения соответствует частоте поступающих импульсов излучения в микролинзу 12. При измерении яркости непрерывного излучения частота выдачи результатов устанавливается в делителе 24 частоты оператором, выполняющим измерения.A bright meter in an opaque casing 9 / Fig. 1/ combines eight transducers "radiation brightness - code". Converters 1-8 "radiation brightness - code" are identical, each includes an opaque body 10/2 / of two parts separated by an opaque partition 11, in which a microlens 12, which acts as a lens, is fixed. The corresponding filters 13 are located in the front ends of the first parts of the housings 10 of all the “radiation brightness - code” converters: in the converter 1, there is a red R filter, in converter 2 is an orange filter, in converter 3 is a yellow filter, and in converter 4 is a green R filter, in the converter 5, a blue filter, in the converter 6, a blue B filter, in the converter 7, a purple filter, and in the converter 8, a neutral filter. Materials for light filters are colored optical glasses [3 p.223, 224]. For the convenience of taking into account the attenuation of the radiation flux by filters, the multiplicity of filters should be the same and taken twice 2 ^X. The second part 14 of the housing 10 of the transducers / Fig.2/ made identically as in the prototype. In the second part 14 of the housing 10, translucent micromirrors 15 _1-30 are arranged sequentially one after another along the optical axis of the microlens 12 and at a corresponding angle of 45 ° to the optical axis, which are 13-2 ^X / in terms of the number of bits in the code /, and photodetectors 16 _1-30 in the number of translucent micromirrors 15. Photodetectors 16 are optically connected to their micromirrors 15 _1-30 . Outside the housing 10 / Fig. 2/, in the converter 1-8 are placed pulse amplifiers 17 _1-30 , of which the number of photodetectors is connected in series by register 18 with the number of bits in the number of pulse amplifiers 17, the decoder 19, and the newly entered serial connected register 20 numbers converter and decoder 21 converter numbers. The brightness meter includes an indication unit 22 / Fig. 3/, the corresponding inputs of which are connected to the outputs of the decoders 19 _{1-8 of} eight converters 1-8 "radiation brightness - code" and decoders 21 _{1-8 of} eight converters 1-8, connected in series 23 clock generator pulses, a frequency divider 24 and an element And 25, the first input of which is connected in parallel and through diodes to the corresponding / thirties / outputs of blocks 17 _1-8 pulse amplifiers. The principle of operation of the transducers 1-8 "radiation brightness - code" is based on the fact that each front located translucent micromirror 15 / Fig.2/ passes to the next next radiation stream, attenuated by half. which corresponds to the principle of binary code. In the translucent micromirrors 15, a beam splitting coating is used that fulfills the ratio of reflected radiation to the photodetector 16 to the transmitted one as 1: 0.5. The inner walls of the housing 10 have a light-absorbing coating. The radiation from the emitting object passes through a light filter 13 / Fig. 2/, is collected by a microlens 12 and sent to the centers of translucent micromirrors 15 _30-1 . The radiation passes through thirty micromirrors and is reflected on photodetectors 16. Each translucent micromirror attenuates the radiation flux twice: after a micromirror 15 ₃₀ twice, after 15 ₂₉ four times, after 15 ₂₈ eight times and so on. The reflected part of the radiation enters its photodetector 16, the electric pulse from which enters its pulse amplifier 17, where it is amplified and formed in amplitude and duration and enters its register bit 18/2 /. The number of bits in the register 18 corresponds to the number of translucent micromirrors 15. The highest bit is the signal from the pulse amplifier 17 ₁ , the least is the signal from the pulse amplifier 17 ₃₀ . The frequency of issuing U _OUT the measurement result corresponds to the frequency of the incoming radiation pulses in the microlens 12. When measuring the brightness of continuous radiation, the frequency of the results is set in the frequency divider 24 by the operator performing the measurements.

С делителя 24 частоты импульсы поступают на второй вход /фиг.3/ элемента 25, на первый вход которого поступают объединенные через диоды сигналы с выходов импульсных усилителей 17₃₀. Выходной сигнал с элемента И 25 выдает с регистров 18_1-8 /фиг.3/ коды в дешифраторы 19_1-8, которые дешифрируют их, и результат в десятичном коде высвечивается в блоке 22 индикации. Сигнал с выхода элемента И 25 поступает параллельно на соответствующие из первого - четвертого входы регистров 20_1-8 номеров преобразователей /фиг.2, 3/, проходит в соответствующие номеру преобразователя выходы разрядов и не задерживаясь с них поступает в дешифраторы 21_1-8, в которых коды номеров дешифрируются и поступают на соответствующие входы блока 22 индикации. Блок 22 индикации на одной строке высвечивает в десятичном коде результат яркости излучения и номер преобразователя, так как преобразователей восемь, то блок 22 индикации высвечивает восемь строк. Для получения №1 преобразователя 1 сигнал с элемента И 25 поступает только на первый /младший/ разряд регистра 20₁ /фиг.3/, получается код 0001 /№1/, во втором преобразователе сигнал с элемента И 25 поступает в регистр 20₂ номера преобразователя только на второй разряд - получается №2-0010, в третьем преобразователе сигнал с элемента И 25 поступает в регистр 20₃ на младший и второй разряд: получается номер №3-0011, в четвертом преобразователе сигнал поступает в регистр 20₄ только в третий разряд: номер №4 - код 0100, в пятом сигнал поступает на первый и третий разряды: номер №5-0101, в шестом преобразователе сигнал поступает на второй и третий разряды: номер №6-код 0110, в седьмом преобразователе сигнал поступает на первый, второй и третий разряды регистра 20₇: номер №7 - код 0111 /фиг.2/, в восьмом преобразователе сигнал поступает только на старший разряд регистра 20₈, получается №8 - код 1000. При выдаче результатов измерений в блок 22 индикации они же параллельно поступают и в устройство регистрации /фиг.3/.From the frequency divider 24, the pulses are fed to the second input / Fig. 3/ of the element 25, the first input of which receives the signals from the outputs of the pulse amplifiers 17 ₃₀ combined through the diodes. The output signal from the element And 25 gives from the registers 18 _{1-8 /} 3 / codes to the decoders 19 _1-8 , which decode them, and the result in decimal code is displayed in the display unit 22. The signal from the output of the And 25 element arrives in parallel to the corresponding from the first to fourth inputs of the registers 20 _1-8 of the converter numbers / Figs. 2, 3 /, passes to the outputs of the discharges corresponding to the converter number and, without delay, enters the decoders 21 _1-8 , in which the codes of the numbers are decrypted and fed to the corresponding inputs of the display unit 22. The display unit 22 on one line displays in decimal code the result of the radiation brightness and the number of the converter, since there are eight converters, the display unit 22 displays eight lines. To get No. 1 of converter 1, the signal from the And 25 element only arrives at the first / low / bit of register 20 _{1 /} Fig. ₃ /, the code 0001 / No. 1 / is obtained, in the second converter, the signal from And 25 enters the register 20 _{2 of the} number the converter only to the second bit - it turns out No. 2-0010, in the third converter the signal from the And 25 element goes to register 20 ₃ to the lower and second bits: the number No. 3-0011 is obtained, in the fourth converter the signal goes to register 20 ₄ only to the third discharge: number No. 4 - code 0100, in the fifth signal arrives at the first and third ra series: double №5-0101, in the sixth inverter signal arrives at the second and third digits: number №6-code 0110 in the seventh inverter signal is supplied to the first, second and third bits of register 20 _7: Room №7 - 0111 code / Figure .2 /, in the eighth converter, the signal enters only the highest bit of register 20 ₈ , it turns out No. 8 - code 1000. When the measurement results are output to the display unit 22, they are simultaneously sent to the registration device / 3 /.

Работа яркомера.Bright meter operation.

С передней части корпуса 9 яркомера снимается крышка, входные окна восьми преобразователей "яркость излучения - код" направляются в сторону излучающего объекта. В момент импульса излучения поток излучения проходит цветные и нейтральный светофильтры, фокусируется в каждом преобразователе 1-8 микролинзами 12 по их осям на полупрозрачные микрозеркала 15_30-1, от которых излучение отражается в фотоприемники 16_30-1, с них электрические сигналы поступают в свои импульсные усилители 17_30-1, где формируются по амплитуде и длительности и поступают в свои разряды регистров 18_1-8. С регистров 18 коды поступают в дешифраторы 19_1-8 и с них в блок 22 индикации и в устройство регистрации. Параллельно с регистров 20_1-8 коды номеров преобразователей поступают в свои дешифраторы 21_1-8, а с них - в блок 22 индикации. На табло блока 22 в десятичном коде высвечиваются результаты измерений яркости семи основных цветов и белого цвета. Заявляемый яркомер является мгновенным измерителем яркостей белого и семи цветовых составляющих спектр излучения как однократных импульсных вспышек, повторяющихся световых импульсов, модулированного и непрерывного излучений. Прибор выполняется малогабаритным с автономным питанием, удобен для выполнения светотехнических измерений в широком диапазоне яркостей и в полевых условиях.The cover is removed from the front part of the brightness meter body 9, the input windows of eight transducers "radiation brightness - code" are directed towards the radiating object. At the moment of the radiation pulse, the radiation flux passes through color and neutral filters, it is focused in each transducer by 1-8 microlenses 12 along their axes onto translucent micromirrors 15 _30-1 , from which the radiation is reflected in photodetectors 16 _30-1 , from which the electrical signals enter their pulse amplifiers 17 _30-1 , where they are formed by the amplitude and duration and enter their bits of the registers 18 _1-8 . From the registers 18, the codes enter the decoders 19 _1-8 and from them to the display unit 22 and to the registration device. In parallel with the registers 20 _{1-8, the} codes of the numbers of the converters go to their decoders 21 _1-8 , and from them to the display unit 22. On the scoreboard of block 22 in decimal code, the results of brightness measurements of seven primary colors and white are displayed. The inventive bright meter is an instant meter of the brightness of white and seven color components of the emission spectrum as single pulsed flashes, repeated light pulses, modulated and continuous radiation. The device is small-sized with autonomous power supply, convenient for performing lighting measurements in a wide range of brightnesses and in the field.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2419116 С1 кл, Q02F 7/00, бюл. №14 от 20.05.11, прототип.1. RF patent No. 2419116 C1 cell, Q02F 7/00, bull. No. 14 of 05.20.11, the prototype.

2. В.В.Пясецкий. Цветное телевидение в вопросах и ответах. Минск, 1986, с.130, 135.2. V.V. Pyasetskiy. Color TV in questions and answers. Minsk, 1986, p. 130, 135.

3. Б.Н. Бегунов, Н.П.Заказнов. Теория оптических систем. 1973, с.223.3. B.N. Begunov, N.P. Zakaznov. Theory of optical systems. 1973, p. 233.

4. Т.В.Корнеева. Толковый словарь по метрологии, измерительной технике и управления качеством. М., 1990, с.459.4. T.V. Korneeva. Explanatory Dictionary of Metrology, Measurement Technology and Quality Management. M., 1990, p. 459.

Claims

A brightness meter containing one (first) transducer "radiation brightness - code", comprising an opaque case of two parts separated by an opaque partition in which the microlens is mounted, in the second part of the body, sequentially one after the other along the optical axis of the microlens and located at an appropriate angle to it translucent micromirrors by the number of bits in the code and photodetectors are located by the number of micromirrors, the inputs of the photodetectors are optically connected to the reflecting sides of the corresponding translucent micromirrors, outside the opaque housing, by the number of photodetectors, there are pulse amplifiers whose inputs are connected to the outputs of their photodetectors, a series-connected register, the discharge inputs of which are connected to the outputs of the corresponding pulse amplifiers, a decoder and an indication unit, the corresponding inputs of which are connected to the outputs of the decoder, the inputs of which are connected to the outputs the corresponding bits of the register, and containing a series-connected clock generator, a frequency divider and an element And, the second the input of which is connected to the output of the frequency divider, and the output of the element And is connected to the control U _OUTPUT register input, characterized in that seven, from the second to the eighth, converters "radiation brightness - code", all eight converters are "radiation brightness - code "combined in a common opaque housing of the brightness meter, the second parts of the cases of the second to eighth transducers" radiation brightness - code "are identical to the first converter" radiation brightness - code ", in the front ends of the first parts of the cases of the first to eighth pre For developers, the “radiation brightness - code" contains one filter: in the first converter - red, in the second - orange, in the third - yellow, in the fourth - green, in the fifth - blue, in the sixth - blue, in the seventh - violet, in the eighth - a neutral filter, in each transducer "radiation brightness - code" are entered in series-connected register of the transducer number and the decoder of the transducer number, the first input of the element And through the diodes is connected in parallel to the outputs of the corresponding x pulse amplifiers in the first to eighth transducers "emission luminances - code" output of the element and connected in parallel to the control U inputs _spd first through eighth transformers "emission luminances - code" and is connected in parallel to respective inputs of number converter registers corresponding to the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the decoders of the converter number, the outputs of the decoders of the second to eighth transducers "radiation brightness - code" and the outputs of the decoders of the number of the converter of the first to eighth of the converters "radiation brightness - code" are connected to the corresponding inputs of the display unit.