一种便携式滤镜光学性能检测装置及其检测方法与流程

本发明涉及透镜检测
技术领域：
，尤其涉及一种便携式滤镜光学性能检测装置及其检测方法。
背景技术：
：摄影滤镜的光学性能是衡量滤镜品质的重要参数，滤镜光学性能的好坏会直接影响摄影效果。市场上各种假冒品、次品滤镜较多，普通的消费者、经销商难以准确的分辨滤镜质量的好坏。目前主要有两种方法来判别摄影滤镜的光学质量。第一种是专业的方法，专业的滤镜质量检测是跟据辐射度学和光度学原理，建立的光学性能检测系统进行测试，检测过程复杂、成本高，只有专业的实验室才有条件进行，普通消费者乃至大部分经销商都无能为力；第二种是经验的方法，直接用眼睛观察拍照的成像效果，以此判断滤镜质量的好坏。由于人眼的个体差异，检测存在人为因素，且需要有足够的经验，才可能做出相对准确的判断，所以这种方法的检测结果可能因人、因时而异，缺乏科学性和客观性，更难以定量表述。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种便携式滤镜光学性能检测装置及其检测方法。本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种便携式滤镜光学性能检测装置，包括中部镂空的转台、平行面光源、滤镜、光传感器阵列、驱动电机和测控电路；所述滤镜设置在所述转台上并可随着所述转台转动，所述平行面光源和光传感器阵列相对设置在所述滤镜的两侧，所述平行面光源出射的平行光穿过所述滤镜后由所述光传感器阵列接收，所述驱动电机与所述转台传动连接；所述测控电路包括信号处理电路、主控制电路和驱动电路，所述光传感器阵列与所述信号处理电路电连接，所述信号处理电路、主控制电路和驱动电路顺次串联，所述驱动电机与所述驱动电路电连接，并驱动所述转台转动，所述主控制电路与所述平行面光源电连接。本发明的有益效果是：本发明的便携式滤镜光学性能检测装置，简化了专业光学性能检测的繁琐过程，操作简单，可方便快捷的检测滤镜的多种光学参数，结构紧凑，体积小，便于携带，可以有效解决市场上滤镜的光学性能检测和质量鉴别问题。在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：进一步：所述平行面光源包括准直透镜和发光源，所述发光源设置在所述准直透镜的焦点位置处，且所述发光源出射的光线穿过所述准直透镜后形成平行光向上出射至所述光传感器阵列。上述进一步方案的有益效果是：通过上述方式可以使得位于所述准直透镜焦点位置处的所述发光源出射的光线穿过所述准直透镜后形成均匀的平行光，并照射到光传感器阵列，确保所述光传感器阵列接收均匀的平行光线，从而保证检测结果的准确性。进一步：所述平行面光源包括准直透镜、发光源和平面镜，所述发光源设置在所述准直透镜的中心位置处，且所述平面镜设置在所述准直透镜的二分之一焦距位置处，使得所述发光源在所述平面镜中所成的虚像与所述准直透镜的焦点重合，且所述发光源出射的光线经过所述准直透镜反射后形成平行光向上出射至所述光传感器阵列。上述进一步方案的有益效果是：通过所述上述方式可以使得位于所述准直透镜的中心位置处的发光源出射的光线经过所述平面镜反射后形成均匀的平行光，并照射到光传感器阵列，确保所述光传感器阵列接收均匀的平行光线，从而保证检测结果的准确性。进一步：所述光传感器阵列包括多个光电传感器，且多个所述光电传感器均匀分布在所述滤镜远离所述平行面光源的一侧。上述进一步方案的有益效果是：通过所述光电传感器均匀设置，可以使得所述平行面光源1出射的平行光线穿过所述滤镜2后均匀被所述光传感器阵列接收，使得检测的结果更加准确，减小误差。进一步：所述信号处理电路包括多路模拟开关、第一级滤波电路、放大电路、第二级滤波电路、电压跟随电路和ad转换电路，多个所述光电传感器均与所述多路模拟开关连接，所述多路模拟开关、第一级滤波电路、放大电路、第二级滤波电路、电压跟随电路和ad转换电路顺次串联，所述ad转换电路与所述主控制电路电连接。上述进一步方案的有益效果是：所述光传感器阵列输出的模拟信号经过多路模拟开关进入公共通道后，依次经过第一次滤波、放大、第二次滤波处理后，再经过电压跟随电路并进行ad转换，得到计算机可以识别的数字信号，并由主控制电路根据数字信号计算出所述滤镜的光学参数。进一步：所述驱动电机的输出轴与所述转台的边沿位置处传动连接，并驱动所述转台带动所述滤镜转动。上述进一步方案的有益效果是：通过上述方式可以使得所述驱动电机更加平稳的驱动转台转动，从而更加平稳的带动所述滤镜转动，进而可以更加准确的检测所述滤镜的光学参数。进一步：所述主控制电路包括单片机，所述单片机分别与所述平行面光源、信号处理电路和驱动电路电连接。上述进一步方案的有益效果是：单片机控制所述平行面光源的工作状态，且单片机通过驱动电路控制电机转动，从而控制转台带动滤镜转动，同时，单片机根据所述信号处理电路输出的数字信号计算所述滤镜的光学参数，并进行存储。进一步：所述主控制电路还包括人机交互装置，所述人机交互装置与所述单片机电连接。进一步：所述人机交互装置包括显示器和键盘，所述显示器和键盘分别与所述单片机电连接。上述进一步方案的有益效果是：通过所述显示器可以实时显示监测结果，方便检测人员实时了解；通过所述键盘方便对所述主控制电路进行功能选择，比如复位、开始检测或停止检测等，非常方便。进一步：所述主控制电路还包括状态指示灯，所述状态指示灯与所述单片机电连接。上述进一步方案的有益效果是：通过所述状态指示灯可以显示所述主控制电路的工作状态，比如可以通过控制所述状态指示灯的闪烁频率和/或颜色指示不同的工作状态。本发明还提供了一种滤镜光学性能检测方法，其采用所述的便携式滤镜光学性能检测装置，其特征在于，包括：测控电路控制平行面光源出射平行光，平行光穿过所述滤镜后到达光传感器阵列；所述光传感器阵列将光信号转换为电信号；所述测控电路将所述电信号依次进行一次滤波处理、放大处理、二次滤波处理、电压跟随处理和ad转换处理，得到数字信号，根据所述数字信号计算出穿过所述滤镜后的光信号的性能指标，并根据所述平行面光源出射的光信号的性能指标和穿过所述滤镜后的光信号的性能指标计算所述滤镜的光学性能指标，具体包括：透光率、均匀度、偏振度和偏色；其中，所述测控电路控制转台带动所述滤镜转动，并检测所述滤镜各区域的光学性能指标。本发明的一种滤镜光学性能检测方法，检测方法科学合理，检测结果定量表示，排除了人为因素的干扰，可以有效解决市场上滤镜的光学性能检测和质量鉴别问题，方便的为消费者和经销商对滤镜品质鉴定提供可靠的参考，成本较低，非常适合大面积推广使用。附图说明图1为本发明的一种便携式滤镜光学性能检测装置结构示意图；图2为本发明的一种便携式滤镜光学性能检测装置电路示意图；图3为本发明一个实施例的平行面光源结构示意图；图4为本发明另一个实施例的平行面光源结构示意图；图5为本发明的光传感器阵列分布区域示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、平行面光源，2、滤镜，3、光传感器阵列，4、信号处理电路，5、主控制电路，6、驱动电机，7、驱动电路，8、单片机，9、显示器，10、键盘，11、状态指示灯，12、转台；101、准直透镜，102、发光源，103、平面镜。具体实施方式以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。如图1和图2所示，一种便携式滤镜光学性能检测装置，包括中部镂空的转台12、平行面光源1、滤镜2、光传感器阵列3、驱动电机6和测控电路；所述滤镜2设置在所述转台12上并可随着所述转台12转动，所述平行面光源1和光传感器阵列3相对设置在所述滤镜的两侧，所述平行面光源1出射的平行光穿过所述滤镜2后由所述光传感器阵列3接收，所述驱动电机6与所述转台12传动连接；所述测控电路包括信号处理电路4、主控制电路5和驱动电路7，所述光传感器阵列3与所述信号处理电路4电连接，所述信号处理电路4、主控制电路5和驱动电路7顺次串联，所述驱动电机6与所述驱动电路7电连接，并驱动所述转台12转动，所述主控制电路5与所述平行面光源1电连接。实际中，所述滤镜2水平设置在所述转台12的上方，所述驱动装置6驱动转台12带动所述滤镜2水平转动，所述平行面光源1设置在所述滤镜2的下方，所述光传感器阵列3为条状并平行于所述滤镜2设置，其一端位于所述滤镜2的中心，另一端位于所述滤镜2的边缘，且所述光传感器阵列3设置在所述滤镜2的上方，并与所述平行面光源1相对设置在所述滤镜2的半径方向，确保所述平行面光源1出射的平行光不受转台12的遮挡，并经由所述转台12穿过所述滤镜2的非中心区域后由所述光传感器阵列3接收，这样，随着所述转台12带动所述滤镜2转动，所述平行面光源1出射的平行光即可穿过所述滤镜2的不同区域，从而实现对滤镜2的不同区域全覆盖检测。本发明中，所述平行面光源1采用直径为d的圆柱形结构，具体有如下两种实现方式：如图3所示，优选地，作为本发明的一个实施例，所述平行面光源1包括准直透镜101和发光源102，所述发光源102设置在所述准直透镜101的焦点(焦距为f)位置处，且所述发光源102出射的光线穿过所述准直透镜101后形成平行光向上出射至所述光传感器阵列3。通过上述方式可以使得位于所述准直透镜101焦点位置处的所述发光源102出射的光线穿过所述准直透镜101后形成均匀的平行光，并照射到光传感器阵列3，确保所述光传感器阵列3接收均匀的平行光线，从而保证检测结果的准确性。如图4所示，优选地，作为本发明的一个实施例，所述平行面光源1包括准直透镜101、发光源102和平面镜103，所述发光源102设置在所述准直透镜101的中心位置处，且所述平面镜103设置在所述准直透镜101的二分之一焦距(焦距为f)位置处，使得所述发光源102在所述平面镜103中所成的虚像与所述准直透镜101的焦点重合，且所述发光源102出射的光线经过所述准直透镜101反射后形成平行光向上出射至所述光传感器阵列3。通过所述上述方式可以使得位于所述准直透镜101的中心位置处的发光源102出射的光线经过所述平面镜103反射后形成均匀的平行光，并照射到光传感器阵列3，确保所述光传感器阵列3接收均匀的平行光线，从而保证检测结果的准确性。上述两个实施例中，所述准直透镜101采用菲涅尔透镜，所述发光源102包括rgb三色光源和紫外光源。需要指出的是，由于要检测滤镜的偏振度，所以所述滤镜2必须要转动起来。为了检测过程的方便，将滤镜2均匀划分成八个扇形区域，如图5所示。图5中圆形虚线区域s1为平行面光源1照射在所述滤镜2上形成的光斑，落在圆形虚线区域s1内的扇形阴影区域s2是光传感器阵列3的分布区域，通过驱动电路7驱动转台12带动所述滤镜2八次旋转，每次旋转45度，就可以测得整个滤镜2的镜面信息。当然，光传感器阵列3的布设方式有多种，此处仅举一例进行示意性说明，实际应用中不仅限于这一种方式，这里不做任何限定。为了控制所述滤镜2转动角度的精度，本实施例中，所述驱动电机选用步进电机，所述驱动电路采用对应的驱动芯片，可以实现对滤镜2转动角度的精准控制。本发明中，所述光传感器阵列3包括多个光电传感器，且多个所述光电传感器均分分布在所述滤镜2远离所述平行面光源1的一侧。通过所述光电传感器均匀设置，可以使得所述平行面光源1出射的平行光线穿过所述滤镜2后均匀被所述光传感器阵列接收，使得检测的结果更加准确，减小误差。本发明中，所述信号处理电路4包括多路模拟开关、第一级滤波电路、放大电路、第二级滤波电路、电压跟随电路和ad转换电路，多个所述光电传感器均与所述多路模拟开关连接，所述多路模拟开关、第一级滤波电路、放大电路、第二级滤波电路、电压跟随电路和ad转换电路顺次串联，所述ad转换电路与所述主控制电路5电连接。所述光传感器阵列3输出的模拟信号经过多路模拟开关进入公共通道后，依次经过第一次滤波、放大、第二次滤波处理后，再经过电压跟随电路并进行ad转换，得到计算机可以识别的数字信号，并由主控制电路5根据数字信号计算出所述滤镜2的光学参数，比如透光率、偏振度、均匀度和偏色等。优选地，作为本发明的一个实施例，所述驱动电机6的输出轴与所述转台12的边沿位置处传动连接，并驱动所述转台12带动所述滤镜2转动。通过上述方式可以使得所述驱动电机6更加平稳的驱动转台12转动，从而更加平稳的带动所述滤镜2转动，进而可以更加准确的检测所述滤镜2的光学参数。本发明中，所述主控制电路5包括单片机8，所述单片机8分别与所述平行面光源1、信号处理电路4和驱动电路7电连接。单片机8控制所述平行面光源1的工作状态，且单片机8通过驱动电路7控制电机转动，从而控制转台12带动滤镜2转动，同时，单片机8根据所述信号处理电路4输出的数字信号计算所述滤镜2的光学参数，并进行存储。具体地，所述单片机8控制所述平行面光源1出射平行光，并穿过所述滤镜2后到达光传感器阵列3，所述光传感器阵列3将光信号转换成电信号，再将多路电信号通过模拟多路开关切换依次输入到公共信号通道中，并经由第一级滤波电路、放大电路、第二级滤波电路和电压跟随电路进行处理，再通过ad转换将放大后的电信号转换为数字信号，并输出至单片机8，所述单片机8根据所述数字信号计算出穿过所述滤镜2后的光信号的性能指标，并根据所述平行面光源1出射的光信号性能指标与穿过所述滤镜2后的光信号的性能指标进行比较，计算出所述滤镜2的光学性能指标，包括透光率、均匀度、偏振度和偏色。并且，所述单片机同时控制转台12带动所述滤镜转动，以检测所述滤镜2各个区域。优选地，所述单片机8计算出穿过所述滤镜2光信号的性能指标后，所述单片机8还采用校正因子对所述光信号的性能指标进行校正，并根据所述平行面光源1出射的光信号的性能指标和经过校正后的穿过所述滤镜2的光信号性能指标计算所述滤镜2的光学性能指标；其中，所述校正因子为采用标准滤镜测得的光信号性能指标实际值与标准值之间的偏差。通过对穿过所述滤镜2光信号的性能指标进行校正，可以减小由于测量装置自身引起的误差，使得得到的光信号的性能指标更加准确。对于校正因子，测量时预先采用一个光学性能指标已知的标准滤镜设置在所述转台12上，并用上述方法测量所述标准滤镜的光学性能实际指标值，并根据所述标准滤镜的光学性能实际指标值与标准值计算出校正因子，并且二者之间的偏差为系统性误差，由测量装置引起。实际中，所述平行面光源1出射的光信号的性能指标通过如下方式获取：在测试待测的滤镜2之前，将待测的滤镜2取下，使得所述平行面光源1出射的光线不经过任何阻碍，直接到达所述光传感器阵列3，并根据上述方法计算出所述平行面光源1出射的光信号的性能指标值，再通过上述校正因子对所述平行面光源1出射的光信号的性能指标值进行校正，并用校正后的光平行面光源1出射的光信号的性能指标作为计算滤镜2的性能指标的依据。优选地，作为本发明的一个实施例，所述主控制电路5还包括人机交互装置，所述人机交互装置与所述单片机8电连接。优选地，作为本发明的一个实施例，所述人机交互装置包括显示器9和键盘10，所述显示器9和键盘10分别与所述单片机8电连接。通过所述显示器9可以实时显示监测结果，方便检测人间实时了解；通过所述键盘10方便对所述主控制电路5进行功能选择，比如复位、开始检测或停止检测等，非常方便。优选地，作为本发明的一个实施例，所述主控制电路5还包括状态指示灯11，所述状态指示灯11与所述单片机8电连接。通过所述状态指示灯11可以显示所述主控制电路5的工作状态，比如可以通过控制所述状态指示灯11的闪烁频率和/或颜色指示不同的工作状态。本发明的便携式滤镜光学性能检测装置，具有以下优点：第一，简化了专业光学性能检测的繁琐过程，即使用户无相关专业知识也可顺利操作；第二，将多种功能集合到一个装置上，可方便快捷的检测摄影滤镜的多种光学参数；第三，装置结构设计紧凑，体积较小，且采用电池和外接电源的双供电模式，具有良好的便携性与适应性；第四，成本较低，非常适合大面积推广使用。所以本发明的检测装置可以有效解决市场上滤镜的光学性能检测和质量鉴别问题，方便的为消费者和经销商对滤镜品质鉴定提供可靠的参考，并且，本发明的检测装置的实际尺寸为167*113*70mm(长*宽*高)，便于携带，非常方便。本发明还提供了一种滤镜光学性能检测方法，包括：测控电路控制平行面光源1出射平行光，平行光穿过所述滤镜2后到达光传感器阵列3；所述光传感器阵列3将光信号转换为电信号；测控电路将所述电信号依次进行一次滤波处理、放大处理、二次滤波处理、电压跟随处理和ad转换处理，得到数字信号，根据所述数字信号计算出穿过所述滤镜2后的光信号的性能指标，并根据所述平行面光源1出射的光信号的性能指标和穿过所述滤镜2后的光信号的性能指标计算所述滤镜2的光学性能指标，具体包括：透光率、均匀度、偏振度和偏色；其中，所述测控电路控制转台12带动所述滤镜2转动，并检测所述滤镜2各区域的光学性能指标。实际中，如果光传感器阵列3采用光敏二极管，则还需将光敏二极管转换成电压，然后在进行一次滤波处理、放大处理、二次滤波处理、电压跟随处理和ad转换处理，得到数字信号。为了表述的方便和统一做如下规定：采用菲涅尔透镜准直rgb光源照明，将开机自检光照强度作为所述平行面光源1出射光信号的光照强度，记为ir、ig、ib，穿过待测滤镜2后的光信号，其光照强度记为ir′、ig′、ib′，光传感器阵列的探测点数为n，角标r、g、b，分别表示红、绿、蓝三种光照情形，光传感器阵列3的任一个探测点i处的透光率记为ti。另外，为了便于说明，本实施例中，所述滤镜2选用圆偏振镜进行解释。对于滤镜2的透光率计算，采用如下方法：对于光传感器阵列3的任一个探测点i有：则所述滤镜2的总透光率t为：对于所述滤镜2的均匀度，采用如下算法：定义滤镜2的均匀度为镜片上各点透光率的离散程度，可以用透光率的平均偏差来表示，即滤镜的均匀度为：由上式可知，α的值越小，滤镜的透光率越均匀，说明滤镜生产技术高，各处厚度一致性好，平均偏差小；反之则说明滤镜生产技术低，各处厚度一致性差，平均偏差大，质量不好。对于滤镜2的偏振度，采用如下算法：配合旋转式扫描探测，偏振度得以方便测量，在光传感器阵列3中选用其中一个做为偏振度测量的专用传感器，其上方装配有固定的检偏器。执行旋转操作时，单片机8实时采集该传感器的信号，旋转一圈后，记录到最大光强为imax，最小光强为imin，则偏振度表达式为：由于圆偏振镜内含有一片1/4波片，测量时将其放置在光源方向一侧。理论上分析，这样的放置方式，不会影响起偏器的线偏振光的产生，对偏振度的测量没有影响。为了设备功能的正常实现，对此进行了实验验证。实验对比了在光源和起偏器之间插入1/4波片的前后，偏振度的测量结果。表1记录了此次实验的数据。表11/4波片对偏振度测量的影响实验数据从表中可以看出，1/4波片的插入对偏振度测量的结果没有明显影响。可以注意到表中imin的数值一直保持在0.001μa附近，这是因为此时的光电流已经到达了电流表的最小测量极限，其真实值已经小到电流表无法测量的程度。但这对偏振度的计算造成的影响很有限，几乎可以忽略不计。从表中还可以注意到在插入1/4波片后，imax值会降低，造成此现象的可能原因是1/4波片对光产生了吸收。对于滤镜2的偏色，采用如下算法：由于偏色表示的是色彩的相对变化情况，主要是与纯白色比较来判断待测光偏向于哪个颜色。无论装置空载自检时所测的光强为何值，都可以将其rgb值认为是(255，255，255)(即纯白)。相较于常用的归一化操作，这里或可称之为“归白化”操作。所以放入滤镜后测得的出射光的相对rgb值的计算式为：将计算出来的相对rgb值与表2中的标准值比较，判断其值更接近于哪个标准颜色，则该标准颜色就可认为是待测滤镜的偏色方向。由于传感器的光谱响应与人眼的视见函数有差别，测量偏色时，严格来说需要对传感器进行人眼视见函数校正，得到一个校正参数。但从上式可以看出，这里采用的是比值算法，分子、分母同时乘上一个相同的校正参数，不会对最后的计算结果产生影响。所以不需要对传感器进行人眼视见函数校正。表2常见颜色rgb标准值表颜色rgb值纯白255，255，255纯红255，0，0橙色255，165，0纯黄255，255，0纯绿0，128，0青色0，255，255纯蓝0，0，255紫色128，0，128纯黑0，0，0优选地，作为本发明的一个实施例，计算出穿过所述滤镜2光信号的性能指标后，采用校正因子对所述光信号性能指标进行校正，并根据所述平行面光源1出射的光信号的性能指标和经过校正后的穿过所述滤镜2的光信号性能指标计算所述滤镜2的光学性能指标；其中，所述校正因子为采用标准滤镜测得的光信号性能指标实际值与标准值之间的偏差。通过对穿过所述滤镜2光信号的性能指标进行校正，可以减小由于测量装置自身引起的误差，使得得到的光信号的性能指标更加准确。对于校正因子，测量时预先采用一个光学性能指标已知的标准滤镜设置在所述转台12上，并用上述方法测量所述标准滤镜的光学性能实际指标值，并根据所述标准滤镜的光学性能实际指标值与标准值计算出校正因子，并且二者之间的偏差为由测量装置引起的系统性误差。实际中，所述平行面光源1出射的光信号的性能指标通过如下方式获取：在测试待测的滤镜2之前，将待测的滤镜2取下，使得所述平行面光源1出射的光线不经过任何阻碍，直接到达所述光传感器阵列3，并根据上述方法计算出所述平行面光源1出射的光信号的性能指标值，再通过上述校正因子对所述平行面光源1出射的光信号的性能指标值进行校正，并用校正后的光平行面光源1出射的光信号的性能指标作为计算滤镜2的性能指标的依据。本发明的一种滤镜光学性能检测方法，检测方法科学合理，检测结果定量表示，排除了人为因素的干扰，可以有效解决市场上摄影滤镜的光学性能检测和质量鉴别问题，方便的为消费者和经销商对滤镜品质鉴定提供可靠的参考，成本低较低，非常适合大面积推广使用。另外，本发明装置采用自给光源的方式，且将内部光路与外界隔离，最大程度的避免了外界环境光对测量可能产生的影响；本发明采用自动化的检测过程，除放置待测滤镜、选择检测参数和启动检测之外检测过程中无需人工参与。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12