Растровый фотометр Советский патент 1987 года по МПК G01J1/04 

1

Изобретение относится к технике измерения характеристик излучения осветительных и облучательных приборов, а именно к устройствам, предназначенным для измерения пространст- венного распределения излучения светвых приборов, а также щругих источников излучения при малых расстояниях фотометрирования.

Целью изобретения является повышние быстродействия путем одновременного измерения силы света и яркости по разным направлениям и упрощение технологии изготовления фотометра.

На фиг.1 показан растр, общий вид;,на фиг.2 - то же, сечение; на фиг.З - схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит световой прибор 1, растр 2, линзу 3, фотоприемники 4 и устройство 5 для обработки и регистрации фотосигналов. На фиг.2 обозначены: d - диаметр отверстий; h - шаг, с которым расположен отверстия по выбранному произвольному сечению пластины; п - номера отверстий, регулярно расположенных на выходной пластине, отсчитываемые от исходного отверстия до наиболее удаленного ;L -расстояние между входной и выходной пластинами.

Излучение, падающее со стороны входной пластины с любых направлени пространства и вошедшее через произвольно выбранное исходное отверстие проходит при отсутствии дополнительных пластин через п отверстий в выходной пластине по различньм направлениям. По другим направлениям излучение не проходит, так как оно экранировано непрозрачными участками выходной пластины. Угловые апертуры п прошедпшх пучков лучей определяются

45

диаметром d отверстий в пластинах и

Из анализа рядов чисел, найденных для всех возможных значений п и представляющих собой оптимальные расстояния,на которых могут устанавливаться., дополнительные пластины, следуеТдЧто одни и те же дополнительные пластины могут полностью перекрывать пучки лучей, распространяющиеся по различным направлениям. Так, для всех направлений от исходного отверстия на входной пластине к отверстиям с любыми нечетными номерами на выходние прошедших пучков определяется шагом h и номерами отверстий.

На своем пути пучки лучей пересекают область, соответствующие затененным участкам, причем количество пересечений равно номеру отверстия, в направлении к которому распространяется пучок. Чтобы перекрыть первое направление, необходимо между входной и выходной пластинами установить дополнительную пластину таким обра50

55

зом, чтобы 1ГУЧОК лучей при прохождении через затененнъй участок ветре0

5

0

5

0

35

40

тил на своем пути непрозрачный участок дополнительной пластины. Дополнительную пластину устанавливают в любое положение между точками пт , однако оптимальным является положение, соответствующее середине расстояния mm ,так как при этом отклонения от заданного положения, обусловленные технологией изготовления растра, не влияют на конечный результат, и луч надежно перекрывается.

Направление второго пучка перекрывается, если дополнительную пластину установить в любое положение в пределах расстояния рр или kk . При этом оптимальными являются два положения, также соответствующие серединам указанных растояний.Такие же выводы будут справедлив для каждого последующего пучка лучей, при этом количество возможных оптимальных положений равно номеру отверстия, в направлении которого распространяется рассматриваемый пучок лучей.

Возможные оптимальные положения дополнительных пластин характеризуются расстояниями 1| , определяемыми в общем виде по приведенной формуле. ; Таким образом, для того, чтобы перекрыть пучок лучей, распространяющийся по заданному направлению, например 0-6, дополнительную пластину следует установить на любом из расстоя- . НИИ 1 1/12 L, 1/4 L, 5/12 L, 7/12 L, 3/4 L и 11/12 L. Ширина зоны U , определяющей технологический допуск, в пределах которого в принципе можно устанавливать дополнительную пластину, определяется по формуле

d . L

45

50

55

ной пластине пучки лучей перекрываются одной дополнительной пластиной.

31

установленной на расстоянии 1/2 L; для всех направлений к отверстиям с четными номерами, представляющими собой арифметическую прогрессию с первым членом 2 и разностью 4, пучки лучей перекрываются одной дополнительной пластиной, расположенной на любом из растояний 1/4 L или 3/4 L; для всех направлений к отверстиям с четными номерами, представляющими арифметическую прогрессию с первым членом 4 и разностью 8 пучки лучей перекрываются одной дополнительной пластиной, расположенной на любом из расстояний 1/8 L, 3/8 L 5/8 L и 7/8 L, с другими четными номерами пучки лучей также перекрываются одной дополнительной пластиной для всех направлений одного ряда, устанавливаемой на одном из расстояний 1, , при значении п, равном первому числу Каждого ряда.

Найденные расстояния не зависят от диаметра отверстий и шага, с которым они расположены по пластине, поэтому одни и те же дополнительные пластины надежно экранируют пучки лучей, распространяющиеся от исходного отверстия на входной пластине к отверстиям с одинаковыми номерами на выходной пластине по любому из се чений растра, для которых суш:естЁУет регулярное расположение отверстий с любым шагом h. Описанное рассмотрение хода лучей является общим, поскольку за исходные могут быть .приняты любые два коаксиально расположенные отверстия на входной и выходной пластинах, и полным,, поскольку совокупность чисел, представленных в указанных рядах арифметических прогрессий, охватывает все возможные номера отверстий от одного до п если за ,. принять наибольшее из возможных чисел, соответствующее наибольшему номеру отверстия, для любого сечения конкретного растра.

Для растрового фотометра, имеющего чувствительность как в направлении оптической оси, так и в направлениях, отличающихся от оси на заданные углы +с, +2oi, ±3(у,и т.д. до максимальных углов +«/, необходимо так выбрать параметры пластин (диаметр отверстий и шаг) и расстояние между входной и выходной пластинами, чтобы заданные направления соответствовали направлениям, определяемым

74

одним или несколькими из указанных рядов чисел (первые члены этих рядов представляют собой геометриче- скую прогрессию с первым членом 1 и знаменателем 2, а сами ряды - арифметические прогрессии с разностью, равной удвоенному числу их первых членов), и не устанавливать дополнительные пластины, перекрывающие

эти заданные направления. Все остальные дополнительные пластины должны быть установлены.

Если требуется иметь чувствительности фотометра только в направлеНИИ оптической оси, то при конструировании растра необходимо одновременно предусмотреть установку всех дополнительных пластин, рассчитанных для экранирования пучков лучей,

распространяющихся по всем возможным направлениям, определяемым как размерами входного окна, так и структурой фотометрируемого излучения.

Фотометры с предлагаемыми растрами улучшенную технолог гчность за счет расширенных допусков на оптимальные места размещения дополнительных пластин, а возможность уста- навливать дополнительные пластины, выполняющие одни и те же функции, в различных местах растра обеспечивает более широкий выбор конструктивных решений растра. Кроме того, создание фотометров с многомаксимумны- ми индикатрисами чувствительности позволяет отказаться от углового сканирования фотоприемного устройства фотометра относительно фотометрируемого пучка излучения при измерениях индикатрис силы света (яркости) , благодаря чему существенно упрощается конструкция гониометрической

части фотометра и ускоряется процесс измерений.

Формула изобретения

Растровый фотометр для измерения светораспределения, содержащий оптический растр в виде набора плоских пластин, устройство для перераспределения оптического излучения, фотоприемное устройство и блок регистрации, при этом между входной и выходной пластинами с отверстиями расположены дополнительные пластины с отверстиями, а наибольший линейный размер отверстий меньше непрозрачных промежутков между ними, отличающийся тем, что, с целью-повьше- ния быстродействия путем одновременного измерения силы света и яркости по разным направлениям и упрощения технологии изготовления фотометра, дополнительные пластины установлены |на расстояниях, определяемых по формуле

Ч

2k - 2п

где

п - номер отверстия; k - ряд чисел от 1 до п;

L - расстояние от выходной до

входной пластин,

при этом фотоприемное устройство выполнено в виде набора фотоприемников, установленных по каждому заданному направлению

Допо/1ните/п ная ппастина

ejfoffHae пяастина Риг. f

Вылодная пдастина

Фиг. 2.

Оыкодноя мостами

Фие.З

,

Растровый фотометр относится к области измерения пространственного распределения излучения световых приборов с узкими пучками при малых расстояниях фотометрирования. Цель изобретения - повьшение быстродействия растрового фотометра с многонаправленной индикатрисой чувствительности и упрощение технологии изготовления фотометра, содержащего набор пластин с отверстиями. Это достигается введением между входной и выходной пластинами растра дополнительных пластин, каждая из которых установлена на заданном расстоянии 1(, пропускает пучки лучей, распространяющиеся по нескольким (или по одному) заданным направлениям, и перекрывает пучки лу- чей, распространяющиеся по направлениям, отличающимся от заданных. Тех- нолог ичность растра улучшена за счет повышенных допусков на место установки дополнительных пластин. Расстояние 1(( определяется по приведенной в изобретении формуле. 3 ил. С SS /)

Составитель Н.Стукова Редактор О.Юрковецкая Техред М.Ходанич Корректор М.Демчик

2346/43

Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4