一种光谱辐亮度计的制作方法

本发明涉及光辐射测量技术领域，具体涉及一种光谱辐亮度计装置。

背景技术：

近年来，光生物安全问题逐渐得到业内广泛重视，其中，视网膜蓝光危害作为光生物安全中关注的一种，更是得到关注。目前，业内针对灯、灯具等的视网膜蓝光危害的评价、危害等级和测量也出台了相应的规范和要求，如视网膜蓝光危害加权辐亮度等。对于视网膜蓝光危害测试，一方面需要满足标准对于视网膜蓝光危害测量和评价所提出的小视场角(如0.011rad以及0.0017rad)要求，另一方面，对于测试区域的精确对准也是视网膜蓝光危害合理评价和正确分级的关键。辐亮度计是蓝光危害测量中最常使用的设备，传统亮度计方案中，一般是通过在物镜后的光路中设置分束镜，进而将通过物镜进入系统内部的入射光线分成两束或多束，其中一部分光经过光学成像等装置后传输到探测器表面实现测量，另一部分光则最终传输至目镜实现被测区域的观测。然而，在视网膜蓝光危害小视场角的测量几何下，本来信号值就相对较弱，采用传统方案由于存在分光会进一步降低测量信号值，这对测量设备的灵敏度提出极高的要求，而灵敏度的提高在工艺上实现比较难、成本较高。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明中通过精密的光学设计，不仅确保了小视场测量条件下信号值的大小，而且还可以在不损失测量光路光能的条件下实现测试区域的精确对准。

本发明的光谱辐亮度测量装置通过以下技术方案实现：一种光谱辐亮度计，包括机壳，在机壳内部的光学系统中沿光轴依次设有物镜、孔径光阑和视场光阑，其特征在于，在物镜之前的光路中紧邻物镜位置还设有带孔反射镜，被测光源的出射光经过带孔反射镜的小孔后进而通过物镜和孔径光阑将测试区域成像至视场光阑处，经过视场光阑的光线由第一光学接收装置接收测量；在被测光源出射光经带孔反射镜反射后的光路中还设有成像透镜和第二光学接收装置，由带孔反射镜反射的光束通过成像透镜后被第二光学接收装置接收。

本发明中所述的孔径光阑为整个光学系统的入瞳，且在物镜前设置带孔反射镜的设计，使得系统在不影响沿光轴方向的测试光路的光能的情况下，方便地实现光源测试区域的对准；适用于各种光源、灯、灯具以及模组等的视网膜蓝光危害准确测量和合理评价，并且与传统亮度测量装置相比具有信号值更强、测试精度更好、稳定更好的优势。

本发明还可以通过以下技术方案进一步限定和完善：

作为一种技术方案，在带孔反射镜与成像透镜之间还设有反射镜，由带孔反射镜反射的光束经由反射镜反射后传输至成像透镜。本方案中反射镜的设置用于转折光路，在实际应用中该设计可以缩短设备在纵向的尺寸，使得设备更加美观。

作为一种技术方案，所述的视场光阑可切换。本方案包含视场光阑的数量为一个或一个以上。

作为上述方案的一种实施方式，所述的视场光阑的大小连续可调。本方案中，视场光阑的大小可通过手动或自动方式实现连续调节；作为优选，本方案中还包括驱动视场光阑尺寸调节的电机，视场光阑的大小通过电机实现自动调节；

作为上述方案的一种实施方式，所述的视场光阑包含两个及以上具有不同大小的可切换的视场光阑，并通过手动或自动方式根据实际测试需求将对应不同测量视场角的视场光阑从光路中切入或切出进而实现测试视场的切换。作为优选，本方案还包括驱动不同视场光阑切换的电机，通过电机驱动视场光阑的切换进而实现视场的切换。

作为优选，所述的视场光阑设置在同一圆盘上，并通过电机驱动实现切换；所述视场光阑的通孔可根据实际测试对象设置为圆形、矩形等；

作为优选，本方案中视场光阑包含两个不同孔径的视场光阑，且分别对应0.011rad和0.0017rad的视场角。本方案中，0.011rad和0.0017rad均为蓝光测量辐亮度测量方法中所需要的测量视场角。

作为上述方案的一种实施方式，包含两个以及两个以上的视场光阑，且部分视场光阑的大小可连续调节，部分视场光阑为具有不同大小的视场光阑。上述方案中，通过可切换视场光阑的设计可以实现多视场角的切换，满足各种测量测试对象的视场需求；

作为一种技术方案，所述的孔径光阑的孔径模拟人眼通孔在不同亮度条件下的孔径。作为优选，所述的孔径光阑的孔径位于3mm-7mm之间。本方案中孔径光阑7mm的设置是为了模拟人眼瞳孔直径；对于不同的亮度，人眼的瞳孔直径会发生变化，如当亮度非常高时，可采用3mm的瞳孔直径，一般亮度或亮度很低时，采用7mm的瞳孔直径。

作为一种技术方案，所述视场光阑处的光线由光纤传输至第一光学接收装置；本方案中，所述的视场光阑处的光线直接通过光纤传输将光传导至第一光学接收装置内部实现测量；

上述方案中，光纤的位置与视场光阑的位置相对应，且光纤的大小不小于视场视场光阑的大小。

作为上述方案的一种实施方式，还包括耦合透镜，所述的视场光阑处的光线经耦合透镜后进而由光纤传输至第一光学接收装置。所述视场光阑的光线通过耦合透镜耦合到第一光学接收装置的光纤输入端，进而进入到第一光学接收装置内部实现测量。

作为一种技术方案，第一光学接收装置的入射狭缝直接位于所述视场光阑处。本方案中，视场光阑处的光线直接通过第一光学接收装置的入射狭缝进入到第一光学接收装置内部实现测量；

作为一种技术方案，所述的第一光学接收装置为光谱仪。通过光谱仪可以获得给定视场角下的被测光源测试区域的光谱分布或光谱辐亮度分布，进而获得蓝光危害的蓝光危害加权辐亮度、蓝光危害效率等参数。

作为一种技术方案，所述的第二光学接收装置为图像探测器，所述的图像探测器可以为CMOS探测器或CCD探测器。图像探测器的设计旨在直接观察被测光源位置的对准情况。

作为优选，在CCD探测器前设有与人眼光视效率函数V(λ)匹配的滤色片；本方案不仅可以方便观察者对光源位置进行对准，另一方面可以探测被测光源在观察区域内的亮度分布。

附图说明

附图1为实施例1中本发明内部光路示意图；

附图2为实施例1中本发明视场光阑的示意图；

附图3为实施例2中本发明内部光路示意图；

附图4为实施例2和3中视场光阑的示意图；

附图5为实施例3和4中本发明内部光路示意图；

1-物镜；2-孔径光阑；3视场光阑；4-带孔反射镜；5-第一光学接收装置；5-1-光纤；5-2-入射狭缝，6-成像透镜；7-第二光学接收装置；8-反射镜；9-耦合透镜；10-滤色片

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明不仅限于以下实施例。

实施例一

如图1，2所述，本实施例公开一种光谱辐亮度计装置，包括机壳(图中未画出)，在机壳内部的入射光路中沿光轴依次设有带孔反射镜4、物镜1、孔径光阑2、视场光阑3，所述的带孔反射镜4紧邻设置在物镜1之前，所述的孔径光阑2紧邻设置在物镜1之后，被测光源的光线通过带孔反射镜4的小孔后进一步通过物镜1和孔径光阑2并将被测光源的测试区域成像至视场光阑3处，即光源测试区域的位置和大小视场光阑3的大小决定；进一步的，所述的视场光阑3处的光线通过第一光学接收装置5的入射狭缝5-2后进入第一光学接收装置5内部实现测量，本实施例中所述的第一光学接收装置5为光谱仪；此外，光源经由带孔反射镜4反射的光线经过反射光路中的反射镜8和成像透镜6后进而成像至由第二光学接收装置7的光接收面上实现测量；此处，第二光学接收装置7为二维面阵CCD探测器，且在CCD探测器前设置使得第二接收装置7的光谱响应与人眼光视效率函数V(λ)相匹配的滤色片10；本实施例中所述的视场光阑3为设置在同一个圆盘上的两个不同直径的圆形通孔，通过电机进而实现不同孔径视场光阑3在光路中的切换；

实施例二

如图3，4所述，本实施例公开一种光谱辐亮度计装置，包括机壳(图中未画出)，在机壳内部的入射光路中沿光轴依次设有带孔反射镜4、物镜1、孔径光阑2、视场光阑3，所述的带孔反射镜4紧邻设置在物镜1之前，所述的孔径光阑2紧邻设置在物镜1之后，被测光源的光线通过带孔反射镜4的小孔后进一步通过物镜1和孔径光阑2并将被测光源的光源测试区域成像至视场光阑处，即光源测试区域的位置和大小视场光阑3的大小决定；进一步的，所述视场光阑3处的光线由光纤5-1传输至第一光学接收装置5；所述的第一光学接收装置5为光谱仪；此外，光源经由带孔反射镜4反射的光线经过反射光路中的反射镜8和成像透镜6后进而由第二光学接收装置7接收测量；此处，第二光学接收装置7为二维面阵CCD探测器，且在CCD探测器前设置使得第二光学接收装置7的光谱响应与人眼光视效率函数V(λ)相匹配的滤色片10；本实施例中所述的视场光阑3包含两个不同孔径的视场光阑3，且视场光阑3均为圆形；且两个视场光阑3通过电机(图中未画出)实现在光路中的切换；

实施例三

如图4，5,所述，本实施例公开的光谱辐亮度计装置，与实施例2的不同之处在于在视场光阑3之后设置了耦合透镜9，视场光阑3处的光线经过耦合透镜9后进而由光纤5-1传输至第一光学接收装置5中。其余设置与实施例2相同；

实施例四

如图5所示，本实施例公开的光谱辐亮度计装置，与实施例3的不同之处在于本装置仅包含一个视场光阑3，且视场光阑3的尺寸连续可调，其余设置与实施例3相同。