一种便携分光辐射屏幕亮度计及其光学系统技术方案

本发明专利技术公开了亮度计技术领域的一种便携分光辐射屏幕亮度计及其光学系统，旨在解决聚光透镜对排列的像素成像造成的狭缝处入射光光谱波长分布与屏幕出光光谱波长分布不一致的问题。入射光依次穿过匀光器、聚光透镜和狭缝后照射在前球面反射镜上，前球面反射镜将入射光反射在平面光栅上，后球面反射镜将平面光栅出射的光反射到CCD上；聚光透镜固定在第一旋盖和底座之间，底座固定在亮度计壳体上，匀光器固定在第二旋盖与第一旋盖之间。通过光栅分光的光谱法测量，在实现亮度、光谱、色坐标等参数的近距离小范围测量的同时具备便携性，通过匀光器的匀光性保证亮度计接收光谱与实际屏幕发出光谱的波长分布的一致性，提升了屏幕光谱和亮度的测量精度。

A portable spectroradiometer and its optical system

【技术实现步骤摘要】
一种便携分光辐射屏幕亮度计及其光学系统
本专利技术属于亮度计
，具体涉及一种便携分光辐射屏幕亮度计及其光学系统。
技术介绍
现有的亮度计的常见类型有成像式亮度计、瞄点式亮度计、分光辐射亮度计。还没有专用于屏幕检测的便携亮度计。成像式亮度计是在较远距离对一个较大物体成像测量亮度，难以准确测量小型显示屏(如智能手表屏)，而且相比于分光辐射亮度计体积较大不便携。瞄点式亮度计使用接近CIE标准观察者颜色匹配函数的滤色片测量三刺激值实现亮度、色坐标等参数的测量，由于滤色片难以完全匹配标准曲线，通常精度比分光辐射亮度计低。普通分光辐射亮度计由于采用透镜直接入光，会因屏幕像素排列产生亮度计入光光谱波长分布与屏幕出光光谱波长分布不一致导致测量屏幕像素叠加光谱及亮度精度低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种便携分光辐射屏幕亮度计的光学系统，以解决现有技术中亮度计采用聚光透镜直接入光，聚光透镜对排列的像素成像造成的狭缝处入射光光谱波长分布与屏幕出光光谱波长分布不一致的问题。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种便携分光辐射屏幕亮度计，包括匀光器，入射光依次穿过匀光器、聚光透镜和狭缝后照射在前球面反射镜上，所述前球面反射镜将所述入射光反射在平面光栅上，后球面反射镜将所述平面光栅出射的光反射到CCD上；所述聚光透镜、狭缝、前球面反射镜、平面光栅、后球面反射镜和CCD封装在亮度计壳体内，所述聚光透镜固定在第一旋盖和底座之间，所述底座固定在所述亮度计壳体上，所述匀光器固定在第二旋盖与第一旋盖之间。所述底座上设有第一凹槽，所述聚光透镜设置在所述第一凹槽内。所述第一旋盖上设有第二凹槽，所述匀光器设置在所述第二凹槽内。所述第二旋盖的材质为橡胶。所述聚光透镜与所述狭缝的间距等于所述聚光透镜的焦距。所述匀光器的匀光介质是能够匀光且等比例吸收可见光的乳白玻璃。所述CCD连接信号接收电路，所述信号接收电路将入光量信号送往高速AD转换电路进行AD转换后发送至中央处理器，所述中央处理器通过FPGA控制电路控制信号接收电路和高速AD转换电路以改变CCD的积分时间直至CCD接收的入光量符合要求，所述中央处理器计算入光量符合要求时的光谱、亮度和色坐标并输出。一种便携分光辐射屏幕亮度计的光学系统，所述光学系统沿着光轴依次包括：匀光器、聚光透镜、狭缝、前球面反射镜、平面光栅、后球面反射镜和CCD，所述匀光器的匀光介质是能够匀光且等比例吸收可见光的乳白玻璃，所述聚光透镜与所述狭缝的间距等于所述聚光透镜的焦距。所述匀光器的匀光介质的厚度通过公式(1)确定：I＝I0e-αl(1)其中，I是出射光强，I0是入射光强，e是自然常数，α是材料吸光系数，l是材料厚度。所述聚光透镜的类型包括双胶合透镜、平凸透镜和柱面透镜。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：本专利技术所述一种便携分光辐射屏幕亮度计及其光学系统，通过匀光器的匀光性保证亮度计接收光谱与实际屏幕发出光谱的波长分布的一致性，提升了屏幕光谱和亮度的测量精度，通过光栅分光的光谱法测量，在实现亮度、光谱、色坐标等参数的近距离小范围测量的同时具备便携性。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的一种便携分光辐射屏幕亮度计的剖面结构示意图；图2是本专利技术实施例一提供的一种便携分光辐射屏幕亮度计的匀光器的安装结构示意图；图3是专利技术实施例二提供的一种便携分光辐射屏幕亮度计的平面镜的安装结构示意图一；图4是专利技术实施例二提供的一种便携分光辐射屏幕亮度计的平面镜的安装结构示意图二；图5是本专利技术实施例提供的一种便携分光辐射屏幕亮度计的光学系统的系统结构示意图；图6是本专利技术实施例提供的一种便携分光辐射屏幕亮度计的系统结构示意图；图7本专利技术实施例提供的一种便携分光辐射屏幕亮度计的FPGA控制电路模块图；图8是本专利技术实施例提供的一种便携分光辐射屏幕亮度计的工作流程示意图；图中：1.匀光器；2.聚光透镜；3.狭缝；31.底座；32.槽口；4.前球面反射镜；5.平面光栅；6.后球面反射镜；7.CCD；8.壳体；81.底座；811.第一凹槽；82.第一旋盖；821.第二凹槽；83.第二旋盖；9.平面镜。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。实施例一：如图1所示，一种便携分光辐射屏幕亮度计，包括匀光器1、聚光透镜2、狭缝3、前球面反射镜4、平面光栅5、后球面反射镜6和CCD7。入射光依次穿过匀光器1、聚光透镜2和狭缝3后照射在前球面反射镜4上，前球面反射镜4将入射光反射在平面光栅5上，后球面反射镜6将平面光栅5出射的光反射到CCD7上。聚光透镜2用于汇聚入射光至狭缝3，狭缝3用于提供光谱分析所需线光源，前球面反射镜4用于改变光路方向，使结构紧凑，并输出平行光至平面光栅5。平面光栅5用于分光，使不同波长的光以不同角度出射，后球面反射镜6用于改变光路方向，使结构紧凑，并使光线聚焦于CCD7，CCD7用于接收光谱信号；聚光透镜2、狭缝3、前球面反射镜4、平面光栅5、后球面反射镜6和CCD7封装在亮度计壳体8内，聚光透镜2与狭缝3的间距等于聚光透镜2的焦距，以保证狭缝处的入光效果。本实施例所述便携分光辐射屏幕亮度计结构紧凑，尺寸可小于8cm×20cm，方便单手持握操作。如图2所示，壳体8上固定有底座81，底座81上设有第一凹槽811，聚光透镜2安装于第一凹槽811内，第一旋盖82通过卡扣或螺纹连接底座81，将聚光透镜2固定在第一旋盖82与底座81之间；第一旋盖82上设有第二凹槽821，匀光器1安装于第二凹槽821内，第二旋盖83通过卡扣或螺纹连接第一旋盖82，将匀光器1固定在第一旋盖82与第二旋盖83之间。匀光器1的匀光介质是能够匀光且等比例吸收可见光的乳白玻璃，能够等比例的将各种波长的入射光的光强衰减，使CCD7接收的光谱只在光强方面整体变小而波长分布不发生改变。所以匀光器1能在保证光谱测量精度的前提下，使CCD7在被测发光面板或显示屏亮度更高时才饱和，从而提高亮度计的最大可测亮度。匀光器1的匀光作用表现在光线以漫透射的方式均匀的出射。当测量显示屏时，匀光器1将屏幕红绿蓝三种像素所发各波长的光混合，均匀出射，不会出现因聚光透镜2对排列的像素成像造成的狭缝3处入射光光谱波长分布与屏幕出光光谱波长分布不一致的问题。因此CCD7能准确接收到叠加光谱信息，分析出各波长光的比例，得到准确的亮度值。匀光器1的匀光介质的厚度不能太薄，太薄会导致匀光不均匀，无法实现准确测量屏幕亮度的功能，而且会使进入狭缝3的光强过大，导致CCD7容易饱和。厚度也不能太厚，太厚会导致进入狭缝3的光强过小，在测量低亮度时，CCD7的曝光时间将会很长。匀光器1的匀光介质厚度取决于光强衰减倍数，光强衰减倍数主要取决于亮度量程的设计指标和CCD7的光电特性。在确定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便携分光辐射屏幕亮度计，其特征是，包括匀光器，入射光依次穿过匀光器、聚光透镜和狭缝后照射在前球面反射镜上，所述前球面反射镜将所述入射光反射在平面光栅上，后球面反射镜将所述平面光栅出射的光反射到CCD上；/n所述聚光透镜、狭缝、前球面反射镜、平面光栅、后球面反射镜和CCD封装在亮度计壳体内，所述聚光透镜固定在第一旋盖和底座之间，所述底座固定在所述亮度计壳体上，所述匀光器固定在第二旋盖与第一旋盖之间，所述底座上设有第一凹槽，所述聚光透镜设置在所述第一凹槽内，所述第一旋盖上设有第二凹槽，所述匀光器设置在所述第二凹槽内。/n

【技术特征摘要】
1.一种便携分光辐射屏幕亮度计，其特征是，包括匀光器，入射光依次穿过匀光器、聚光透镜和狭缝后照射在前球面反射镜上，所述前球面反射镜将所述入射光反射在平面光栅上，后球面反射镜将所述平面光栅出射的光反射到CCD上；
所述聚光透镜、狭缝、前球面反射镜、平面光栅、后球面反射镜和CCD封装在亮度计壳体内，所述聚光透镜固定在第一旋盖和底座之间，所述底座固定在所述亮度计壳体上，所述匀光器固定在第二旋盖与第一旋盖之间，所述底座上设有第一凹槽，所述聚光透镜设置在所述第一凹槽内，所述第一旋盖上设有第二凹槽，所述匀光器设置在所述第二凹槽内。


2.根据权利要求1所述的便携分光辐射屏幕亮度计，其特征是，在所述聚光透镜与所述狭缝之间设有平面镜，所述平面镜与所述狭缝具有一定的夹角。


3.根据权利要求2所述的便携分光辐射屏幕亮度计，其特征是，所述平面镜与所述狭缝的夹角为45°。


4.根据权利要求1所述的便携分光辐射屏幕亮度计，其特征是，所述第二旋盖的材质为橡胶。


5.根据权利要求1所述的便携分光辐射屏幕亮度计，其特征是，所述聚光透镜与所述狭缝的间距等于所述聚光透镜的焦距。


6.根据权利要求1所述的便携分光辐射屏幕亮度计，其特征是...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆鑫，刘英奇，沈凤祥，姚军，
申请(专利权)人：苏州奥荣光电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32