CN202188902U - 一种近场分布光度计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种近场分布光度计，近场分布光度计由转台支座，转臂，电子成像装置与光源支承臂组成，在转臂上设置测量距离调节机构，测量距离调节机构可以使装有电子成像装置的接收器支承臂沿转臂作移动，通过移动可以实现电子成像装置的测量距离的调节，从而方便实现各种不同尺寸的测量对象的有效成像测量。本实用新型所实现的近场分布光度计极易实现不同尺寸光源的空间分布的测量，灵活性强，测量精度高。

Description

一种近场分布光度计

【技术领域】

本实用新型属于光和辐射测量领域，具体涉及一种近场分布光度计。

【背景技术】

分布光度计根据测量距离的不同，可分为近场、远场两种类型。远场分布光度计由于受测量距离的影响，对实验室空间以及探测器的灵敏度要求较高。近场分布光度计能够在短距离下实现被测光源光强和亮度分布的测量，并能够通过计算，获得被测光源在远场下的光强和光源总光通量等光度学参数，由于其占地空间小、对探测器灵敏度要求较低、以及能够推断远场条件下的光学参数，近年来成为研究热点。

现有的近场分布光度计主要由电子成像装置、装载电子成像装置的旋转工作台、被测光源以及装载被测光源的灯夹具等组成，电子成像装置(如成像亮度计)与被测光源间的距离固定，这种方法不能实现对尺寸跨度较大的不同光源的有效测量。因此现有技术中，一般通过使用不同的电子成像装置、甚至不同尺寸的近场分布光度计来测量不同尺寸的光源，但且由于光源种类繁多、尺寸跨度较大，上述解决方法设备投入成本很高，而且很难真正满足对每种被测光源的测量需求，必然有部分光源的测量结果很不理想，极大地限制了近场分布光度计的广泛应用。

【实用新型内容】

针对上述现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种可调节测量距离的近场分布光度计，可方便测量宽尺寸范围内光源的空间亮度分布，从而得出被测光源的空间光度分布。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：

一种近场分布光度计，包括转台支座，转臂和光源支承臂，转臂与光源支承臂分别与转台支座连接，所述的转臂上设置电子成像装置，所述的电子成像装置在转臂的带动下绕被测光源相对转动，其特征在于，所述转臂上设置测量距离调节机构。测量距离调节机构连接转臂与装载电子成像装置的接收器支承臂，接收器臂通过测量距离调节机构沿转臂移动从而带动电子成像装置沿转臂移动。

对于尺寸较小的待测光源，如果光源在阵列探测器上所成的像偏小，可通过调节测量距离调节机构，使得接收器支承臂沿转台转臂相向待测光源运动，缩短物象距离。对于尺寸较大的待测光源，如果光源在阵列探测器上的成像偏大，可通过调节测量距离调节机构，使得接收器支承臂沿转臂相背待测光源运动，增长测量距离。上述移动完成后通过锁紧装置锁定测量距离调节机构以固定接收器支撑臂。

对技术方案进一步限定和完善如下：

作为优选，电子成像装置由成像镜头和二维阵列探测器组成，成像镜头直接接收来自被测光源的光束，并将被测光源成像到二维阵列探测器上。

作为优选，所述电子成像装置的成像镜头是可变焦镜头，可变焦镜头包括两个或两个以上的透镜、可变换镜头焦距的变焦器以及调节电子成像装置清晰成像的调焦器，通过调节变焦器来调节透镜组中各透镜的位置，即调节透镜与透镜之间的距离，改变镜头组的合成焦距的大小，从而改变被测光源的物距，保证被测光源成像到探测器上。

假设电子成像装置的透镜组由两个固定焦距的凸透镜L1，L2组成，焦距分别为f1，f2，镜头光学***的合成焦距为f.其成像几何光路图如图2所示。通过调整L1和L2的位置，可改变合成焦距f的大小，具体说明如下：

改变透镜组间的间隔后，***的合成焦距f为：

f＝f₁β₂………………………………………………………………………(1)

如果变焦镜头由k个透镜组成，改变透镜组间的间隔后，则***合成焦距f为：

f＝f₁β₂β₃·…·β_k………………………………………………………(2)

这里所述的f₁为第一个透镜组的焦距，β₂为第二个透镜组对第一个透镜组焦面的垂直放大率，β₃为第三个透镜组对第二个透镜组焦面的垂直放大率，β_k为第k个透镜组对第k-1个透镜组焦面的垂直放大率。以上组合透镜成像的缩放效果，相当于焦距为f单个透镜的缩放效果。

或者，所述的电子成像装置的成像镜头是可替换的，以适应不同尺寸和类型的被测光源，成像镜头可以为广角镜头或长焦镜头或其他类型镜头，其类型选择视具体被测光源而定。

作为优选，在转台支座上设置与转台支座固接的定臂，定臂上连接光源调节机构，光源支承臂通过光源调节机构和定臂连接。所述的光源调节机构为光源调节导轨和光源调节滑块的组合，光源调节滑块与光源支承臂连接，调节光源调节机构移动光源支承臂，带动被测光源沿定臂方向移动，以调节被测光源的垂直距离。

作为优选，在光源支承臂上设置光源工作平台，被测光源装载在所述的光源工作平台上。光源调节机构带动光源支撑臂沿定臂方向上下移动，光源工作平台在光源支撑臂的带动下也上下移动，从而调整被测光源的垂直位置；同时被测光源也在光源工作平台所在的水平面上水平移动。在实际测量时，可通过调节被测光源的垂直和水平位置，使被测光源的光度中心位于转臂转轴上，并与分布光度计的旋转中心重合，保证测量结果的准确性。

上述的近场分布光度计，测量过程中包含两种转动方式：转臂绕转轴转动带动电子成像装置绕被测光源转动，以及被测光源绕光源转轴自转。测量时，先调整被测光源的垂直和水平位置，使得光源的光度中心位于转臂转轴上；启动转臂转动装置，转臂绕转臂转轴转动，被测光源光度中心与电子成像装置的连线为成像轴，电子成像装置收集以待测光源为中心、平行与转臂的某一圆周环带面上的光度参数。然后，将被测光源绕光源转轴转动某一间隔角度，重复上述测量。这两种转动方式相结合可实现待测光源全空间光度分布的测量。需要注意的是，采用这种测量方式，被测光源在光度取样中保持静止状态，稳定发光，从而克服了由于光源运动带来的测量误差，测量精度高。

作为优选，所述的测量距离调节导轨和测量距离调节滑块的组合，所述的测量距离调节滑块与接收器支承臂相连接，使接收器支承臂带动电子成像装置沿转臂方向移动，以调节被测光源的测量距离。

上述的测量距离调节机构和电子成像装置的成像镜头调节可以结合使用，以进一步扩大可测光源的尺寸跨度和类型。例如，如对于某一尺寸较大的被测光源，测量距离调节机构已经调节到转臂的至高点仍不能满足测量需求，此时可改变电子成像装置的成像镜头的焦距，从而改变被测光源的物距，保证被测光源成像到探测器上，以满足测量要求。总之，通过灵活应用不同的调节机构，本实用新型的近场分布光度计可测量的光源尺寸跨度大，且类型种类多。

作为一种技术方案，上述的近场分布光度计包括可校准由测量距离的变化而带来的测量误差的电子控制测量单元，电子控制测量单元与电子成像装置电连接。这是因为当测量距离一定时，光源亮度和电子成像装置中的探测器响应值成正比关系，利用该原理可实现亮度测量；但当测量距离改变时，上述正比关系改变，亮度测量则会产生误差。利用电子控制测量单元事先测量一系列不同测量距离下的同一均匀亮度源，得到亮度测量误差和距离之间的关系，采用插值方法得到距离校正系数，校正电子成像装置的测量结果，得到精确的测量结果。

综上所述，本实用新型公开的近场分布光度计，对于尺寸跨度大的不同待测光源，既不用更换分布光度计，也不用更换电子成像装置，只需通过测量距离调节机构改变物象之间的共轭距，即可方便测量宽尺寸范围内光源的空间亮度分布，从而得出被测光源的空间光度分布。

【附图说明】

附图1为实施例1的结构图；

附图2为本实用新型的变焦器变焦成像示意图；

1-转台支座；2-转臂；3-光源支承臂；4-电子成像装置；5-被测光源；6-测量距离调节机构；6-1-测量距离调节导轨；6-2-测量距离调节滑块；7-接收器支承臂；8-光源转轴；9-转臂转轴；10-成像光轴；11-定臂；12-光源调节机构；12-1-光源调节导轨；12-2-光源调节滑块；13-光源工作平台。

【具体实施方式】

实施例1

如图1所示，一种近场分布光度计，包括转台支座1，转臂2和光源支承臂3，转臂2和光源支承臂3分别与转台支座1连接；转臂2上设置电子成像装置4，转臂2绕转臂转轴9转动带动电子成像装置4绕被测光源5相对转动；转臂2上还设置测量距离调节机构6，测量距离调节机构6连接转臂2和装载电子成像装置4的接收器支承臂7，测量距离调节机构6带动接收器支承臂7沿转臂2移动。

本实施例中的测量距离调节机构6为测量距离调节导轨6-1和测量距离调节滑块6-2的组合，所述的测量距离调节滑块6-2与接收器支承臂7相连接，使接收器支承臂7带动电子成像装置4沿转臂2方向移动，以调节被测光源5的测量距离。

本实施例中的电子成像装置4由成像镜头和二维阵列探测器组成，所述的成像镜头直接接收来自被测光源的光束，并将被测光源5成像到二维阵列探测器上。这里的成像镜头为可变焦镜头，可变焦镜头包括两个或两个以上的透镜、可变换镜头焦距的变焦器以及调节电子成像装置清晰成像的调焦器，通过调节变焦器来调节透镜组中各透镜的位置，即调节透镜与透镜之间的距离，改变镜头组的合成焦距的大小，从而改变被测光源5的物距，保证被测光源成像到二维阵列探测器上。

在转台支座1上设置与转台支座1固接的定臂11，定臂11上连接光源调节机构12，光源支承臂3通过光源调节机构12和定臂11连接；所述光源调节机构12为光源调节导轨12-1和光源调节滑块12-2的组合，光源调节滑块12-2与光源支承臂3连接；调节光源调节机构12移动光源支承臂3，带动被测光源5沿定臂11方向移动，以调节被测光源5的垂直距离。本实施例还在光源支承臂3上设置光源工作平台13，被测光源5装载在光源工作平台13上，光源工作平台13可带动被测光源5在光源支承臂3所在的水平面上水平移动。

实际测量时，被测光源5装载在光源支撑臂3上的光源调节滑块12-2上，点燃被测光源5，通过调节被测光源5的垂直和水平位置，直至被测光源5的光度中心位于转臂转轴9上，并与分布光度计的旋转中心重合，保证测量结果的准确性；再根据被测光源5尺寸的大小调节测量距离调节机构6使得接收器支承臂7沿转臂2移动以获得最佳测试距离；或者调节电子成像装置4中的可变焦镜头的变焦器，以获得合适的镜头组焦距使得待测光源5成像在电子成像装置4的阵列探测器上，并调节调焦器，使得镜头组在共轭距连线上移动以获得最清晰的成像。确定好测量距离后，启动转臂2转动装置，转臂2绕转轴转动带动电子成像装置4绕被测光源5转动，被测光源5光度中心与电子成像装置4的连线为成像光轴10，电子成像装置4收集以被测光源5为中心、平行与转臂2的某一圆周环带面上的光度参数；同时被测光源5绕光源转轴8自转，从而实现对被测光源5空间光强分布曲线和相应的光度学参数的测量。如需变换被测光源5的光线出射方向(即改变被测光源5绕光源转轴8的位置)，需用小功率的电机给光源转轴8提供扭矩，步进的改变被测光源5相对夹具绕光源转轴8的角度。

最后需要声明的是：除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，本领域的技术人员可以对本实用新型进行修改或等同替换，但修改后或等同替换技术均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种近场分布光度计，包括转台支座(1)，转臂(2)和光源支承臂(3)，转臂(2)与光源支承臂(3)分别与转台支座(1)连接，所述的转臂(2)上设置电子成像装置(4)，所述的电子成像装置(4)在转臂(2)的带动下绕被测光源(5)相对转动，其特征在于，所述的转臂(2)上设置测量距离调节机构(6)，测量距离调节机构(6)连接转臂(2)和装载电子成像装置(4)的接收器支承臂(7)，所述的测量距离调节机构(6)带动接收器支承臂(7)沿转臂(2)移动。

2.如权利要求1所述的一种近场分布光度计，其特征在于，所述的电子成像装置(4)的成像镜头为可变焦镜头，所述可变焦镜头包括两个或两个以上的透镜以及可变换镜头焦距的变焦器。

3.如权利要求1所述的一种近场分布光度计，其特征在于，在转台支座(1)上设置与转台支座(1)固接的定臂(11)，定臂(11)上连接光源调节机构(12)，所述的光源支承臂(3)通过光源调节机构(12)与定臂(11)连接。

4.如权利要求3所述的一种近场分布光度计，其特征在于，所述光源调节机构(12)为光源调节导轨(12-1)和光源调节滑块(12-2)的组合，所述光源调节滑块(12-2)与光源支承臂(3)连接，使光源支承臂(3)带动被测光源(5)沿定臂(11)方向移动。

5.如权利要求3所述的一种近场分布光度计，其特征在于，所述的光源支撑臂(3)上设置光源工作平台(13)，被测光源(5)装载在所述的光源工作平台(13)上。

6.如权利要求1所述的一种近场分布光度计，其特征在于，所述的测量距离调节机构(6)为测量距离调节导轨(6-1)和测量距离调节滑块(6-2)的组合，所述的测量距离调节滑块(6-2)与接收器支承臂(7)相连接，使接收器支承臂(7)带动电子成像装置(4)沿转臂(2)方向移动。

7.如权利要求1所述的一种近场分布光度计，其特征在于，所述的电子成像装置的镜头可替换为广角镜头或长焦镜头。

8.如权利要求2所述的一种近场分布光度计，其特征在于，包括可校准由测量距离的变化而带来的测量误差的电子控制测量单元，电子控制测量单元与电子成像装置(4)电连接。

Images