测量光源的远场发光强度和颜色特性的装置和方法制造方法及图纸

提供了一种用于测量光源的远场发光强度和颜色特性的装置，该装置包括用于接收用于测试的灯的灯测试位置和位于相对于灯测试位置的固定光接收位置并位于固定光发射位置，用于以相对于光接收位置的预定角度反射来自灯的光束。测量屏幕定位在相对于镜的位置，以接收从镜以预定角度反射的抛物面凝聚光图像，并且光检测器定位以捕获从测量屏幕反射的光图像。光检测器配置为将测量屏幕上的反射光图像转换为数字信号并输出数字信号。根据算法校准用于测量发光强度的计算机处理数字信号。于测量发光强度的计算机处理数字信号。于测量发光强度的计算机处理数字信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】测量光源的远场发光强度和颜色特性的装置和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请主张于2020年8月25日提交的美国临时专利申请序列号63/069,872的优先权和利益，并主张于2021年2月9日提交的美国技术专利申请序列号17/171,458的优先权，其标题为“APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING FAR
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FIELD LUMINOUS INTENSIY AND COLOR CHARACTERISTICS OF LIGHT SOURCES”，其全文并入本文。


[0003]本申请涉及使用镜、屏幕、光度计、分光辐射计和/或科学照相机的组合来测量光源的远场发光强度和颜色特性的光测量装置和方法。与传统方法相比，该装置和方法的特征在于具有大大缩短的物理测量距离。此外，该装置和方法具有高分辨率、高精度和快速的测量速度，这是当今可用装置所不具备的。

技术介绍

[0004]发光强度的测量(以坎德拉(candela)为单位测量特定方向上光源的强度)要求被测光/灯充当“点光源”，且测量距离必须足够大，以遵循“距离平方定律”。粗略定义的“距离平方定律”指出，随着从光源到检测器的测量距离的增加，在检测器处测量的照度(单位为“勒克斯(lux)”)将以距离的平方减少。基本公式为“照度＝发光强度/距离
2”。为了使公式起作用，光源应接近“点光源”，如小灯泡或灯丝，且距离应至少为光源直径的10倍。
[0005]在汽车和航空航天照明中，存在着优先于样式、外观和外观考虑的关键安全问题。关于各种技术因素，需要满足政府法规和行业标准。各种灯的方向、颜色和强度必须符合与照明和/或信号/标记相关的标准。例如，车辆前照灯将光投射到路面以及车辆前方，以使驾驶员能够看到障碍物和行人。停车灯、尾灯和轮廓灯允许其他车辆确定道路上其他车辆的尺寸、位置和一般行驶方向。制动灯和信号灯向其他驾驶员发出车辆计划改变方向或速度的信号。
[0006]类似地，飞机导航和指示灯也称为防撞灯、信标灯或闪光灯，允许飞行员判断其他飞机在空中和地面的飞行距离和方向。着陆灯允许飞行员看到前方的跑道、滑行道和障碍物，同时为停机坪工作人员、空中交通管制员和其他人员提供飞机的前视照明。机场地面照明通过给出跑道和滑行道的大小、形状和位置的指示，以及在滑行和起飞期间在地面上安全操纵飞机的指导，用于引导飞行员安全着陆。
[0007]所有这些类型的灯传统上都在“测角光度计”上进行测试，测角光度计是一种手动或自动定位装置，用于将被测灯固定并移动到不同的角度方向，并与一种称为“光度计”的装置相结合，该装置测量这些不同角度方向上的光的发光强度。“测角光度计”是测角仪的变体，测角仪是一种测量角度或允许物体旋转到精确角度位置的仪器。此外，色度计和光谱辐射计可添加到系统中，以准确测量被测灯的颜色特性。为了满足基本信号灯和其他小型灯的距离平方定律，根据现有技术惯例，直径约为12英寸的装置的最小测试距离约为该值的10倍，或10英尺。
[0008]对于产生光束模式的灯，如车辆前照灯或飞机着陆灯，最小测试距离可能不仅取决于距离平方定律，还取决于确保测量距离灯的距离至少为其模式“组合”或“聚焦”所需的距离。在美国，前照灯测试要求规定，最小测试距离应为60英尺。例如，在世界大部分地区，根据联合国欧洲经济委员会(UN
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ECE)制定的法规，前照灯的唯一允许测试距离为25米(82英尺)。大多数灯制造商需要按照客户要求规定的频率对其生产的灯进行测试，每次测试的时间至少为10
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60分钟。正确使用测角光度计所需的测光实验室可能非常大，从10英尺到15英尺宽不等，如果测试回复反射器，大多数实验室至少为60英尺，甚至高达100英尺长。
[0009]因此，需要一种比目前更紧凑、功能更快、技术先进的远场光度计(“FFP”)。

技术实现思路

[0010]因此，本申请中公开的新型FFP测量的发光强度和颜色特性与全测角光度计系统相同，但在极度凝聚的物理足迹内。FFP使用一个或多个精密镜(抛物面、球面或平面)将光源的出射光线聚焦到漫反射屏幕上。然后使用已校准用于测量发光强度的照相机(CCD、CMOS或其他)捕获新形成的图像。由于凸面镜/凹面镜遵循与传统玻璃透镜相同的原理，因此可以制造镜的尺寸和形状，以聚焦光源图案的图像，就像它在空间中处于特定距离一样。镜的曲率/形状决定了镜“透镜”的焦距。从镜到测量屏幕表面的距离决定了被测量灯图案的“投影距离”。
[0011]根据应用，这种新型FFP系统可配置为测量不同用途和应用的灯。最简单的FFP系统在系统输入端放置灯，对准镜并返回该灯的测量图案。灯角度输出测量的视野由灯到镜的距离、镜本身的尺寸和测量屏幕的尺寸决定。
[0012]为了增加测量的角度视野，可以添加测角仪、测角光度计的定位装置，甚至是简单的转台，以固定和移动被测灯。测量屏幕上的图像与第一次应用中固定灯的图像相同。然而，通过在旋转、垂直倾斜或两者中以精确的角度移动灯，可以捕获灯的不同位置的多个图像并将其“缝合”在一起，以创建更大的灯输出图案视野。尽管测角光度计系统执行一种类型的功能，但测试距离要大得多，大多数测量应用中使用的单个光度计就像照相机的单个“像素”，需要进行数千或数百万次测量，以模拟即使是低分辨率照相机在一次曝光中也能拍摄到的内容。
[0013]在第三种应用中——对准汽车前照灯以及生产线上的其他类型的灯，目前使用相对较小的菲涅耳透镜(Fresnel lens)执行对准过程，以将灯图案的图像凝聚到小测量屏幕上。然后，使用科学照相机对屏幕成像，并使用图像确定必要的对准参数，以使驾驶员能够正确看到。如果图像显示灯未正确对准，则可以在屏幕上显示操作员，或使用某种类型的视觉或听觉信号，根据捕获的图像，以何种方式对准灯，或者计算机操作的螺丝刀可以自动调整灯。目前使用的系统存在局限性。首先，与玻璃透镜相比，菲涅耳透镜具有非常差的“分辨率”，并且足够大以捕获前照灯输出的玻璃透镜成本过高。此外，旧前照灯被视为“点光源”，因为它们通常使用小型灯丝灯泡制造。但采用LED和其他技术的现代前照灯有时非常大，在某些情况下宽度可达15英寸或更大。行业中现有的对准装置太小，无法接受这些大型灯的输出，并且由于测量物理不接受灯的全角度输出，因此存在较大的误差。
[0014]根据本专利技术的一个实施例，提供了一种用于测量光源的远场发光强度和颜色特性的装置，其包括用于接收用于测试的灯的灯测试位置。抛物面镜位于相对于灯测试位置的
固定光接收位置，并且位于固定光发射位置，用于以相对于光接收位置的预定角度反射抛物面凝聚光束。屏幕被定位以接收抛物面镜以预定角度反射的抛物面凝聚光图像。照相机定位为从屏幕捕获反射光图像，将反射光图像转换为数字信号并输出数字信号。提供一台计算机，用于接收来自照相机的与反射光图像相对应的信号，并根据计算机中编程的算法校准以测量发光强度。
[0015]根据本专利技术的另一方面，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于测量光源的远场发光强度和颜色特性的装置，包括：a.灯测试位置，其用于接收用于测试的灯；b.镜，其位于相对于灯测试位置的固定光接收位置，并位于固定光发射位置，用于以相对于光接收位置的预定角度反射来自灯的光束；c.测量屏幕，其位于相对于镜的位置，接收以预定角度从镜反射的抛物面凝聚光图像；d.照相机，其定位为捕捉从测量屏幕反射的光图像，照相机配置为将测量屏幕上的反射光图像转换为数字信号并输出所述数字信号；和e.光检测器，其配置用于接收和处理与反射光图像相对应的数字信号，并根据计算机中编程的算法进行校准以测量发光强度。2.根据权利要求1所述的装置，其包括用于接收从光检测器输出的数字信号的测角仪。3.根据权利要求1所述的装置，其中灯测试位置包括位于靠近镜的框架上的灯支架。4.根据权利要求1所述的装置，其中灯测试位置包括与镜和测量屏幕物理分离的位置。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述镜包括具有抛物面反射面的镜，所述抛物面反射面位于固定光发射位置，用于将抛物面凝聚光束从灯以相对于光接收位置的预定角度反射到测量屏幕。6.根据权利要求5所述的装置，其中灯测试位置包括位于镜附近位置的车辆，用于将光投射到镜上。7.根据权利要求5所述的装置，其中所述镜相对于所述测量屏幕以倾斜角度定位。8.根据权利要求7所述的装置，其中所述镜与水平面成66度角，水平面由光束传输至镜的角度限定。9.根据权利要求7所述的装置，其中测量屏幕位于相对于镜的垂直方向上。10.根据权利要求7所述的装置，其中测量屏幕位于相对于镜以倾斜角度上。11.根据权利要求8所述的装置，其中镜和测量屏幕分别相对于水平面倾斜放置，水平面由光束传输到镜的角度限定。12.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置安装用于相对于所述灯移动。13.一种用于测量光源的远场发光强度和颜色特性的装置，包括：a.灯测试位置，其用于接收用于测试的灯；b.镜，其抛物面反射面位于相对于灯测试位置的固定光接收位置，并位于固定光发射位置，用于以相对于光接收位置的预定角度反射来自灯的光束；c.第一测量屏幕，其位于接收以预定角度从镜反射的抛物面凝聚光图像的位置；d.第二测量屏幕，其位于接收由第一测量屏幕接收的光图像的位置；e.照相机，其定位为捕捉从所述第二测量屏幕反射的光图像，所述照相机配置为将所述第二测量屏幕上的反射光图像转换为数字...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：M，
类型：发明
国别省市：