本发明专利技术公开了一种二维光谱测量装置，包括机壳，被测二维目标的被测量光束从镜头进入机壳内，并分别被机壳内的观察器和光谱仪接收；观察器用来对准被测目标和／或测量被测目标的图像亮度信息，光谱仪由狭缝、色散部件和二维多通道探测器组成，一次测量能够得到某一行／列中各点的光谱分布；在机壳内或者在机壳上设置扫描机构，使狭缝与被测二维目标像面产生相对位移，扫描机构和光谱仪相配合测得被测二维目标上各点的光谱分布、亮度、颜色等详尽光学参数；本发明专利技术的二维光谱测量装置操作简便、快速，重复性好，测量精度高，可测量参数齐全。
【技术实现步骤摘要】
一种二维光谱测量装置
本专利技术涉及光辐射测量领域，具体涉及一种集图像和光谱测量为一体的光谱测量装置。
技术介绍
亮度和颜色参数直接反应人眼对光的感知，在平板显示、照明工程和光源设计等 领域有着十分广泛的应用。在平板显示等领域，需考察被测光源二维平面内每一点的亮度、 色度等光色光谱信息，目前常用测量这些参数的设备包括瞄点式亮度计和图像式亮度计。 瞄点式亮度计每次仅能对准测量一点的亮度和色度，测量整个二维平面的效率比较低。图 像式亮度计能够通过一次成像测量二维平面内各点的亮度，但是现有图像式亮度计的色度 一般是通过三刺激值法实现的在图像式亮度计的阵列探测器前设置一组滤色片，使阵列 探测器的整体相对光谱灵敏度与颜色三刺激值曲线λ),7(λ),ζ(λ)相匹配，通过测量 光源的三刺激值χ、Υ、Ζ，并计算得到被测光的色品坐标、色温等色度参数。一方面该方法会 存在探测器光谱失匹配误差，而且由于阵列探测器的面一个像元的相对光谱灵敏度都存在 差异，这种差异会使探测器的光谱失匹配误差进一步加剧，导致最终测量精度不高；另一方 面，该方法不能得到被测光源的光谱信息，因而不能对被测光源进行详尽的光色分析。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的缺陷，本专利技术旨在提供一种能够精确且方便地测量被测 二维目标各点的光谱功率、亮度、颜色等光色参数的二维光谱测量装置。本专利技术通过以下技术方案实现一种二维光谱测量装置，其特征在于包括机壳，在 机壳上设置镜头，被测二维目标所发出的被测量光束从镜头进入机壳，并成像于机壳内；在 机壳内设置观察器和光谱仪，所述光谱仪由狭缝、色散部件和二维多通道探测器，被测光从 狭缝进入光谱仪内；由带缝的平面反射镜构成的狭缝或者在镜头后的光路上设置的分光器 将从镜头出射的光至少分成两路，其中一路光束被所述观察器接收，另一路光束穿过狭缝 进入光谱仪内被分光测量，狭缝位于被测二维目标的通过镜头所成像的像面位置上；在机 壳内或者在机壳上还设置扫描机构，该扫描机构使狭缝与被测二维目标的像面产生相对位 移。本专利技术的技术方案中，被测二维目标通过镜头分别成像于光谱仪的狭缝和观察 器。通过观察器观察和对准所需测量的二维区域，同时观察器还能起到辅助调节镜头焦距， 使得狭缝和被测二维目标形成较好的光学成像共轭关系的目的。光谱仪测量被测二维目标 各点的光谱和亮度、颜色等光学参数。光谱仪的狭缝位于被测二维目标的像面上，且仅使像 面上的一部分光束通过，一般狭缝为矩形狭缝，因此被测二维目标中的仅有某一行/列或 某一行/列的部分区域内的各点发出的被测光束通过镜头进入狭缝，光谱仪的色散部件将 该行/列光源的光束沿与该行/列垂直的方向依光谱次序色散好，并将色散光投射到二维 多通道探测器上。二维多通道探测器中的一维表示进入狭缝的被测二维目标的一行/列光源的各点，另一维表示某一点光源发出的光在不同波长的功率，即光谱。一次测量中，光谱 仪能够测得被测二维目标某一行/列或某一行/列的部分区域上各点的发光光谱、亮度等 参数。通过扫描机构的带动，被测二维目标的像面与狭缝发生相对移动，被测二维光源像面 的各行/列都依次进入光谱仪进行分光测量。通过机壳中的微处理器或者上位机软件合成 光谱仪的各次测量结果，即可得到被测二维目标上各点的被测光束光谱分布、亮度和颜色 等完备的光学参数，并且操作方便，测量精确高。本专利技术还可以通过以下技术方案进一步限定和完善上述的扫描机构与光谱仪相连的平移机构，平移机构驱动光谱仪发生平移，使光 谱仪的狭缝在被测二维目标的像平面内移动，以使像平面内不同区域的光穿过狭缝进入光 谱仪中测量。由于物象关系的存在，光谱仪相对机壳移动较小范围就能测量实际尺寸较大 的被测二维目标的测量。该平移机构可设置在机壳内部，也可以设置在机壳的外部，所述的 平移机构中具有电机或带减速器的电机以及电机驱动电路，电机驱动机构和上述的二维多 通道探测器都与微处理器或者上位机或者通过微处理器与上位机电连接，由微处理器或者 上位机控制所述平移机构和光谱仪的工作，并进行数据处理，合成光谱仪测得的被测二维 目标各区域内各点的光谱分布，并通过计算求得被测二维目标上的每点在被测方向上的亮 度、光谱辐亮度和颜色参数等完备的光学参数，并可进行任意子区域内的光学参数的分析 比较。或者上述的扫描机构是与机壳相连的转动平台，所述转动平台驱动机壳整体自 转，使镜头逐次对准被测二维目标的不同区域，从而实现狭缝与被测二维目标像面产生相 对位移。所述转动平台中具有电机或带减速器的电器以及电机驱动电路，电机驱动机构和 光谱仪中的二维多通道探测器都与机壳中的微处理器或者上位机电连接，或者通过微处理 器与上位机电连接，由微处理器或者上位机控制二者工作并进行数据处理，合成光谱仪测 得的被测二维目标各区域内每点的光谱分布，并通过计算求得被测二维目标上的各点在被 测方向上的亮度、光谱辐亮度和颜色参数等完备的光学参数，并可进行任意子区域内的光 学参数的分析比较。或者上述的扫描机构是在设置外壳内部的光学旋转镜，所述光学旋转镜位于镜头 与狭缝之间的光路上，光学旋转镜通过旋转使被测二维目标的像在狭缝位置产生位移，狭 缝逐次接收到来自被测二维目标各区域的光信号。所述的光学旋转镜包括电机或带减速器 的电机以及电机驱动电路，光学旋转镜在电机驱动电路下绕旋转轴转动。电机驱动电路和 光谱仪的二维多通道探测器都与机壳中的微处理器或上位机电连接，或者通过微处理器与 上位机电连接，由微处理器或上位机控制光学旋转镜和光谱仪工作并进行数据处理，将测 得的被测二维目标各部位的光学参数信息合成。在本技术方案中，镜头所成的被测二维目 标的像可以是曲面的，刚好能保证在光学旋转镜的旋转过程中狭缝都处于像面位置，使测 量更为精确。上述从镜头到光谱仪和观察器的光路是通过以下方式安排所述狭缝为带缝的平面反射镜，来自镜头的一部分光束穿过狭缝进入光谱仪内，而另一部分来自镜头的光束被 狭缝的平面反射镜部分反射到观察器中。在本方案中，当扫描机构处于某一位置时，光谱仪 仅测量被测二维目标的某一行/列或者某一行/列的一个区域的光谱和亮度等光学参数； 反射镜将进入镜头的其它光束反射到的观察器，由于穿过狭缝的区域的光没有参与反射，观察器接收不到这部分光束，因此在观察器中，会呈现出有一个黑色狭缝型区域，该区域即为光谱仪此时所测量的区域。利用这一现象能够精确更为准确地得到本专利技术的二维光谱测 量装置的测量状态。镜头到光谱仪和观察器的光路通过也可以以下方式安排上述的镜头和光谱仪的 狭缝间的光路上设分光器。所述的分光器为部分透射部分反射的平面分光镜。当分光器为 平面分光镜时，观察器和狭缝处于光学成像的共轭位置，二者都在被测二维目标通过镜头 所成的像的像面位置。或者所述的分光器为一个平面反射镜，该平面反射镜能够切入或切离光路，从而 实现来自镜头的光束选择性地进入观察器或光谱仪。例如当平面反射镜被切入光路时，来 自镜头的光束反射到观察器，通过观察器的观察对准被测二维目标；当平面反射镜被切离 光路时，来自镜头的光束经过狭缝入射到光谱仪，由光谱仪与扫描机构相配合，测量被测二 维目标每一点的光谱分布和亮度等齐全的光学参数。镜头到观察器的入光口或光接收器件 和狭缝的光程相同，此时通过观察器调本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种二维光谱测量装置，包括机壳（１），在机壳（１）上设置镜头（２），被测二维目标（２０）所发出的被测光束从镜头（２）进入机壳（１），并成像于机壳（１）内，其特征在于：在机壳（１）内设置观察器（３）和由狭缝（４）、色散部件（５）和二维多通道探测器（６）组成的光谱仪（７）；从镜头（２）出射的光被所述的狭缝（４）或者镜头（２）后的光路上的分光器（１１）分成至少两路，其中一路光束穿过狭缝（４）进入光谱仪（７），另一路光束进入观察器（３）；狭缝（４）位于被测二维目标（２０）的像面位置，在机壳（１）内或者在机壳（１）上设置使狭缝（４）与被测二维目标（２０）像面产生相对位移的扫描机构（８）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：潘建根，
申请(专利权)人：杭州远方光电信息有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。