[发明专利]一种亮度测量装置

说明书

本发明公开了一种亮度测量装置，包括孔径光阑，光学成像单元，视场光阑以及第一探测单元，其特征在于还包括亮度信息已知的LED光源，分束镜和光接收器，所述光接收器为光陷阱、光电池或者光电二极管；所述的分束镜设于光学成像单元和第一探测单元之间的光路中，且第一探测单元和光接收器分别对应于分束镜的两个出光面设置。本发明装置中创新性地集成了亮度信息已知的LED光源用来对第一探测单元的信号响应进行非线性校准，完全解决了PMT、CMOS、CCD等探测单元在光信号响应中存在的非线性问题，实现了测量探测单元的非线性自校准功能，高度保证了测量结果的准确性。

【技术领域】

本发明涉及光学测量技术领域，具体涉及一种亮度测量装置。

【背景技术】

在光学检测领域，光学探测器的性能直接关系到测试结果的准确性和评价的科学性。目前硅光电池、光电倍增管、二维阵列探测器已经成为光辐射测量领域内常使用的光学探测器件。对于不同的探测器，其性能各具特点，其中硅光电池具有高线性度、宽动态范围的特点，并在各种光测量场合中得到使用；二维阵列探测器独特的成像技术使其在图像检测、光谱检测中应用广泛，但是其缺点在于灵敏度不够，大动态范围线性度较差；而光电倍增管的优势在于灵敏度很高，但缺点是线性动态范围较小且容易疲劳老化。

此外，随着显示技术飞速发展以及消费者对显示产品性能要求的提高，对其光学测量参数不断增加，除了通常的亮度均匀性、色度均匀性以外，响应时间、闪烁特性、亮度对比度以及灰阶响应时间等也已经成为衡量显示屏光学性质好坏的重要表征，这对测量设备的灵敏度和动态响应范围提出了非常高的要求。传统用于光色参数测量的硅光电池以及CCD等探测器由于对极低亮度下响应灵敏度不足，在极低亮度水平的微弱光测量时往往出现较大误差。为此，公开号为CN201420427076的专利“一种液晶显示器的灰阶响应时间测量仪”中采用了具有高灵敏度和快速响应速度的光电倍增管(PMT)探测器模块来实现液晶显示器的灰阶响应时间测量。然而，PMT虽在灵敏度和响应速度上相对于传统的光电池有着极大的优势，但是在大动态范围内的响应线性度却远不及光电池等探测器，这也是由光电倍增管的工作原理决定的。

探测器的非线性响应直接关系到测试结果的准确度。针对探测器的非线性响应问题，现有技术的思想通常是对非线性响应进行线性校正，但在线性校正过程中可能会引入较大的误差，而且其疲劳特性带来的重复性问题也无法避免，因此并不能有效提高准确度；鉴于上述问题，除了线性校正方法以外，探究一种提高非线性响应探测器测量准确度的方法以及测量设备对于显示测量以及传统光学测量应用领域来讲非常亟需。

【发明内容】

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种具有非线性自校准功能的亮度测量设备，满足各种非线性探测器响应的校准功能，确保测量信号的准确性、重复性，适用于显示屏以及照明等各种场合的测量需求。

本发明通过以下技术方案实现：一种亮度测量装置，包括孔径光阑，光学成像单元，视场光阑以及第一探测单元，其特征在于，还包括：一个及以上的用于对所述第一探测单元进行校准的LED光源，设置于光学成像单元和第一探测单元之间的分束镜，以及光接收器；其中，所述光接收器和第一探测单元分别对应于所述分束镜的两个出光面设置，且所述的光接收器为光陷阱或者校准探测器；所述LED光源或被测对象的发射光束入射至分束镜的受光面后，在分束镜的两个出光面上形成两束出射光，其中一束出射光入射至所述第一探测单元的探测面上实现测量，另一束出射光则由对应的光接收器接收。

本发明中所述用于对所述第一探测单元进行校准的LED光源的亮度信息已知，具体为LED光源在不同电流或电压驱动下的亮度信息为已知信息；本发明装置秉承对第一探测单元响应信号进行非线性校准的思路，通过采用亮度信息已知的LED光源对第一探测器在宽动态范围内的非线性响应进行校准，进而确保了第一探测单元测量信号的准确性、重复性。