專利名稱：一種中間視覺亮度計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種中間視覺亮度計(jì)
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光輻射測量裝置，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)明視覺、中間視覺和暗 視覺下的亮度測量裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)光刺激的亮度超過lOcd/m2時，由人眼錐體細(xì)胞獲得視覺，稱為明視覺，國際照 明委員會(CIE)規(guī)定的明視覺光視效率函數(shù)V(X)是目前光度學(xué)計(jì)算、測量和照明設(shè)計(jì) 的基礎(chǔ)和依據(jù)，VU)的最大值在555nm，此處的光視效率為6831m/W。光刺激的亮度在 0.01cd/m2以下，即在暗適應(yīng)情況下主要由桿體細(xì)胞獲得視覺，稱為暗視覺，CIE也于1951 年規(guī)定了暗視覺光視效率函數(shù)V’ U)，V’ U)的最大值在507nm，最大光視效率為17001m/ W暗視覺光視效率函數(shù)曲線相對于明視覺光視效率函數(shù)曲線向短波方向移動。當(dāng)照明亮度 在明視覺和暗視覺之間時，即亮度在0. 01cd/m2 lOcd/m2之間時，比如夜間道路照明和隧 道照明等，屬于中間視覺狀態(tài)，在這種狀態(tài)下人眼的錐體細(xì)胞和桿體細(xì)胞同時活動并相互 作用。中間視覺的光視效率函數(shù)不是一個固定的函數(shù)，它與具體的光刺激亮度相關(guān)。 在夜間照明等中間視覺條件下，人眼光視效率函數(shù)相對于明視覺光視效率函數(shù)發(fā)生偏移， 如僅使用明視覺光度學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，則會在光度測量計(jì)算以及照明設(shè)計(jì)中產(chǎn)生不恰當(dāng)?shù)纳踔潦清e 誤的結(jié)果。亮度是中間視覺理論中比較關(guān)注的量值，也是照明現(xiàn)場照明檢測中的重要指標(biāo)， 但目前為止，還沒有使用方便測量精準(zhǔn)的中間測量亮度計(jì)。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實(shí)用新型旨在提供一種方便測量明視覺、暗視覺 和中間視覺的亮度計(jì)。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了下列技術(shù)方案一種亮度計(jì)，包括機(jī)殼，在機(jī)殼上設(shè)置鏡頭，被測目標(biāo)的被測量光束從鏡頭進(jìn)入機(jī) 殼內(nèi)，其特征在于在機(jī)殼內(nèi)設(shè)有小孔反射鏡、第一光電探測器和第二光電探測器，所述小孔 反射鏡是指中間帶小孔的反射鏡，小孔反射鏡接收來自鏡頭的光束，穿過小孔反射鏡的小 孔的光束被第一光電探測器和被第二光電探測器接收；第一光電探測器前設(shè)置有修 正濾色片，把第一光電探測器對入射光響應(yīng)的光譜靈敏度匹配到國際照明委員會(CIE)規(guī) 定的明視覺光視效率函數(shù)V(X)，其中考慮了鏡頭等光路所經(jīng)過光學(xué)元件的光譜選擇性； 第二光電探測器前設(shè)置有V’ (A)修正濾色片，該濾色片將第二光電探測器對入射光響應(yīng) 的光譜靈敏度匹配到CIE規(guī)定的暗視覺光視效率函數(shù)V’( X )，其中也考慮了鏡頭等光路所 經(jīng)過光學(xué)元件對光譜的選擇性。小孔反射鏡起視場光闌的作用，它僅使被測目標(biāo)上一個小區(qū)域的光束穿過小孔， 該區(qū)域可稱為瞄準(zhǔn)點(diǎn)。除瞄準(zhǔn)點(diǎn)以外的被測目標(biāo)的光束被小孔反射鏡反射，可進(jìn)入目視系 統(tǒng)或者被二維陣列探測器接收，用來對準(zhǔn)和監(jiān)視瞄準(zhǔn)點(diǎn)的位置在目視系統(tǒng)或者被二維陣 列探測器中監(jiān)視到的被測目標(biāo)的圖像中具有一個黑點(diǎn)區(qū)域，該區(qū)域及對應(yīng)瞄準(zhǔn)點(diǎn)區(qū)域。[0007]從鏡頭經(jīng)小孔反射鏡到第一光電探測器的光路構(gòu)成了明視覺亮度計(jì)的測量光路， 能夠測量瞄準(zhǔn)點(diǎn)的明視覺亮度；而同樣地從鏡頭經(jīng)小孔反射鏡到第二光電探測器的光路為 暗視覺亮度計(jì)的測量光路，該光路測量瞄準(zhǔn)點(diǎn)的暗視覺亮度，第一光電探測器和第二光電 探測器所測量的被測目標(biāo)區(qū)域完全相同或這具有相同的測量區(qū)域。根據(jù)X模型、MOVE模型 等中間視覺理論，在得到環(huán)境背景亮度，被測點(diǎn)的明視覺亮度值和暗視覺亮度值后，就能夠 該點(diǎn)的中間視覺亮度值。本實(shí)用新型的亮度計(jì)能利用測得的明視覺亮度和暗視覺亮度值和 已儲存在電子儲存器中的數(shù)據(jù)，通過軟件判斷，自動給出恰當(dāng)視覺下的亮度值。本實(shí)用新型 的亮度計(jì)可同時測量明視覺亮度、中間視覺亮度和暗視覺亮度，操作簡便，成本較低，并且 不存在不同視覺下測量時因?qū)?zhǔn)目標(biāo)不一致帶來的誤差，較容易實(shí)現(xiàn)較高精度測量。根據(jù)光路的設(shè)置不同，本實(shí)用新型的亮度計(jì)可以通用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。在上述被小孔反射鏡反射的光路中設(shè)置目視系統(tǒng)或第三探測器或者是目視系統(tǒng) 和第三探測器的組合。當(dāng)亮度計(jì)中僅設(shè)置第三探測器時，第三探測器是一個二維多通道探 測器，它可以對瞄準(zhǔn)點(diǎn)的位置及其周圍環(huán)境進(jìn)行實(shí)時測量并電子記錄，在二維多通道的第 三探測器前設(shè)置濾色片，使第三探測器中的每一個像元對入射光的響應(yīng)與函數(shù)相匹 配，第三探測器還能測量瞄準(zhǔn)點(diǎn)周圍各點(diǎn)的環(huán)境亮度，它的測量值經(jīng)過處理后可作為背景 亮度。當(dāng)亮度計(jì)中既有第三探測器又有目視系統(tǒng)時，第三探測器可以是二維多通道探測器 也可以是一個單通道的探測器，并且在第三探測器前設(shè)置v( X )匹配濾色片，使得第三探 測器能夠測量瞄準(zhǔn)點(diǎn)周圍環(huán)境的亮度值，作為背景亮度的輸入量。在上述小孔反射鏡后穿過小孔的光路中設(shè)置光束分離器，穿過小孔反射鏡的光束 被所述的光束分離器分成兩束，分別被第一光電探測器和第二光電探測器接收，在本技術(shù) 方案中，鏡頭把瞄準(zhǔn)點(diǎn)成像到第一光電探測器和第二光電探測器所在位置，第一光電探測 器和第二光電探測器位于鏡頭成像的共軛面上。在小孔反射鏡和所述光束分離器之間的光路上可設(shè)置光學(xué)透鏡，或者在光束分離 器與兩個光電探測器之間的光路上各設(shè)置一個光學(xué)透鏡。在鏡頭將被測目標(biāo)成像到小孔反 射鏡上，穿過小孔反射鏡小孔的光束經(jīng)一步通過光學(xué)透鏡成像到光束分離器后的第一光電 探測器和第二光電探測器上?；蛘咴谛】追瓷溏R后透過小孔的光路中并排設(shè)置光學(xué)透鏡，透過所述的光學(xué)透鏡 的光束分別被第一光電探測器和第二光電探測器接收。在本技術(shù)方案中，可以采用兩片并 排設(shè)置的光學(xué)透鏡，每片光學(xué)透鏡的光路后各設(shè)置一個光電探測器，每篇探測器都把來自 瞄準(zhǔn)點(diǎn)的一部分光束成像到其后的光電探測器上，實(shí)現(xiàn)瞄準(zhǔn)點(diǎn)的明視覺、暗視覺以及中間 視覺的測量。上述的光束分離器是由兩塊棱鏡組成且在兩塊棱鏡相粘接的面上鍍半透半反膜 的棱鏡，或者所述的光束分離器是鍍半透半反膜的平面鏡，或者所述的光束分離器是分叉 光纖。上述的小孔反射鏡中間的小孔是圓孔或者方孔或者多邊形孔或者復(fù)雜圖形孔。上述機(jī)殼中設(shè)置有微處理器和數(shù)據(jù)存儲單元，所述的第一光電探測器和第二光電 探測器與微處理器電連接。同時在機(jī)殼上設(shè)置圖像顯示單元，圖像顯示單元與微處理器電 連接。圖像顯示單元能夠顯示兩個光電探測器的直接測量值以及計(jì)算得到的中間視覺亮度 值。包括圖像在內(nèi)的測量結(jié)果可以在數(shù)據(jù)存儲單元中記錄保存。[0016]綜上所述，本實(shí)用新型的有益效果是通過在亮度計(jì)的光電探測器前設(shè)置V(入) 和V’(X)修正濾色片，能夠方便準(zhǔn)確地測量被測點(diǎn)的明視覺亮度和暗視覺亮度，并可根據(jù) 中間視覺模型方便計(jì)算出中間視覺亮度，測量操作簡便，成本較低，且不存在對準(zhǔn)誤差，測 量復(fù)現(xiàn)性較高。

附圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施例1示意圖；附圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施例2示意圖；附圖3是本實(shí)用新型的實(shí)施例3示意圖；附圖4是本實(shí)用新型的實(shí)施例4示意圖。
具體實(shí)施方式實(shí)施例1 如圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例1示意圖。本實(shí)施例的多視場亮度計(jì)包括機(jī)殼1，在 機(jī)殼1上設(shè)置鏡頭2，被測目標(biāo)20的被測量光束從鏡頭2進(jìn)入機(jī)殼1內(nèi)，鏡頭2把被測光源 的光成像到小孔反射鏡3的位置，所述小孔反射鏡3為中心帶小孔的反射鏡，來自鏡頭2的 一部分光束穿過小孔到達(dá)光束分離器8，另一部分被反射到目視系統(tǒng)9中。如圖1所示，目視系統(tǒng)9中包括改變光束光路的反射鏡9-1和目鏡9-2，人眼9_3 在觀察窗口觀察被測目標(biāo)，在觀察區(qū)域中存在一個黑點(diǎn)，是由于在小孔視場光闌上瞄準(zhǔn)點(diǎn) 20-1的光束穿過小孔沒有發(fā)生反射造成的，因此，黑點(diǎn)位置即為兩個光電探測器所測量的 位置，用戶可以根據(jù)這一現(xiàn)象準(zhǔn)確對準(zhǔn)瞄準(zhǔn)點(diǎn)20-1。所述瞄準(zhǔn)點(diǎn)20-1的光束被光束分離器8分成兩束，光束分離器8是一個由兩塊 棱鏡組成且在兩塊棱鏡相粘接的面上鍍半透半反膜的棱鏡，從光束分離器8出射的兩束光 分別入射到單通道的第一光電探測器4和第二光電探測器5。第一光電探測器4前具有 V(A)修正濾色片6，將第一光電探測器4對瞄準(zhǔn)點(diǎn)的響應(yīng)光譜靈敏度匹配到CIE規(guī)定的 V(A)函數(shù)，即第一光電探測器4測量瞄準(zhǔn)點(diǎn)的明視覺亮度；而在第二光電探測器5前也具 有V’ U )修正濾色片7，將第二光電探測器5對入射光的響應(yīng)光譜靈敏度匹配到CIE規(guī)定 的V’(X)函數(shù)，即第二光電探測器5測量瞄準(zhǔn)點(diǎn)的暗視覺亮度。機(jī)殼1內(nèi)部具有微處理器14，第一光電探測器4和第二光電探測器5都與微處理 器14電連接，微處理器根據(jù)兩個光電探測器4，5的測量結(jié)果，計(jì)算瞄準(zhǔn)點(diǎn)的S/P比值，結(jié) 合瞄準(zhǔn)點(diǎn)或其它代表背景亮度的點(diǎn)的明視覺亮度，查詢預(yù)設(shè)在微處理器中的中間視覺對照 表，求得瞄準(zhǔn)點(diǎn)的中間視覺亮度，這些量值都存儲在數(shù)據(jù)存儲單元16中，并且通過機(jī)殼1上 的顯示單元15顯示出來。本實(shí)施例的亮度計(jì)操作很簡單，首先測量并記錄背景亮度(若瞄準(zhǔn)點(diǎn)的亮度可以 作為背景亮度，則該步驟可省略)，人眼9-3對準(zhǔn)被測目標(biāo)，調(diào)節(jié)鏡頭焦距，并調(diào)整亮度計(jì)的 位置，使視野中顯示清晰的被測目標(biāo)中20所需瞄準(zhǔn)點(diǎn)20-1為黑點(diǎn)，通過機(jī)殼1上的顯示單 元15讀出瞄準(zhǔn)點(diǎn)的明視覺亮度、中間視覺亮度和暗視覺亮度。實(shí)施例2 如圖2所示的本實(shí)用新型的實(shí)施例2示意圖。本實(shí)施例與實(shí)施例1所述的亮度計(jì)結(jié)構(gòu)和功能基本相同，不同之處在于，在本實(shí)施例中，在小孔反射鏡3和光束分離器3之間 的光路上設(shè)置一個光學(xué)透鏡9，光學(xué)透鏡把來自小孔反射鏡3的小孔的光再次成像到第一 光電探測器4和第二光電探測器5的位置，使二者同時接收和測量來自瞄準(zhǔn)點(diǎn)的光束。實(shí)施例3 如圖3所示的本實(shí)用新型的實(shí)施例3示意圖。本實(shí)施例與實(shí)施例1所述的亮度計(jì) 結(jié)構(gòu)和功能基本相同，不同之處在于，在本實(shí)施例中沒有設(shè)置目視系統(tǒng)，被小孔反射鏡反射 的光束經(jīng)過一個成像光學(xué)透鏡12后聚焦到第三探測器11上，第三探測器11是一個二維 (XD，并且在第三探測器11前設(shè)置有一個濾色片13，用以將第三探測器11對入射光的響應(yīng) 的光譜靈敏度與V( X )函數(shù)相匹配，也即，第三探測器測量除瞄準(zhǔn)點(diǎn)20-1之外的被測目標(biāo) 20各點(diǎn)的亮度，第三探測器11與微處理器14電連接。同時在亮度計(jì)的光束分離器8與第 一光電探測器4和第二光電探測器5之間都個設(shè)置有一個光學(xué)透鏡10-1，10-2，它們分別 將瞄準(zhǔn)20-1的光成像到第一光電探測器4和第二光電探測器5上。在利用該亮度計(jì)實(shí)際 測量時，顯示屏首先顯示第三探測器11的測量結(jié)果，通過調(diào)節(jié)焦距和調(diào)節(jié)亮度計(jì)的位置， 對被測目標(biāo)20和瞄準(zhǔn)20-1點(diǎn)，并測量除瞄準(zhǔn)點(diǎn)之外的其它各點(diǎn)的明視覺亮度值，同時微處 理器計(jì)算出被測目標(biāo)在指定區(qū)域的平均亮度值，將第三探測器11的測量結(jié)果和平均亮度 值傳送到數(shù)據(jù)存儲單元16中加以存儲，第一光電探測器4和第二光電探測器分別測量瞄準(zhǔn) 點(diǎn)20-1的明視覺亮度和暗視覺亮度，微處理器將上述的平均亮度值作為背景亮度，計(jì)算出 瞄準(zhǔn)點(diǎn)20-1的中間視覺亮度值。實(shí)施例4:如圖4所示的本實(shí)用新型的實(shí)施例4示意圖，本實(shí)施例與實(shí)施例1所述的亮度計(jì) 結(jié)構(gòu)和功能大體相同，不同之處在于穿過小孔反射鏡3之后的光路。在小孔反射鏡3的小 孔后的光路上，上下并排設(shè)置兩個光學(xué)透鏡10-1，10-2，它們分別將一部分來自小孔的光束 成像到各自光路后的第一光電探測器4和第二光電探測器5上，分別測量明視覺亮度和暗 視覺亮度，并通過計(jì)算查表得到恰當(dāng)視覺條件下的中間亮度值。
權(quán)利要求一種亮度計(jì)，包括機(jī)殼(1)，在機(jī)殼(1)上設(shè)置鏡頭(2)，被測目標(biāo)(20)的被測量光束從鏡頭(2)進(jìn)入機(jī)殼(1)內(nèi)，其特征在于在機(jī)殼(1)內(nèi)設(shè)有小孔反射鏡(3)、第一光電探測器(4)和第二光電探測器(5)，小孔反射鏡(3)接收來自鏡頭(2)的光束，穿過小孔反射鏡(3)的小孔的光束被第一光電探測器(4)和被第二光電探測器(5)接收；所述的第一光電探測器(4)前設(shè)置有將第一光電探測器(4)對入射光響應(yīng)的光譜靈敏度與明視覺光視效率函數(shù)V(λ)相匹配的V(λ)修正濾色片(6)；所述的第二光電探測器(2)前設(shè)置有將第二光電探測器(2)對入射光響應(yīng)的光譜靈敏度與暗視覺光視效率函數(shù)V’(λ)相匹配的V’(λ)修正濾色片(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的亮度計(jì)，其特征在于機(jī)殼(1)內(nèi)或機(jī)殼(1)上設(shè)有目視系統(tǒng) (9)，被小孔反射鏡(3)反射的光束進(jìn)入目視系統(tǒng)(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的亮度計(jì)，其特征在于在被小孔反射鏡(3)反射的光路中 設(shè)置第三光電探測器(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的亮度計(jì)，其特征在于在小孔反射鏡(3)后穿過小孔的光 路中設(shè)置光束分離器(8)，穿過小孔反射鏡(3)的光束被所述的光束分離器(8)分成兩束， 分別被第一光電探測器(4)和第二光電探測器(5)接收。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的亮度計(jì)，其特征在于在穿過小孔反射鏡(3)的小孔后的 光路中，在光束分離器(8)前面或后面的光路上設(shè)置光學(xué)透鏡(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的亮度計(jì)，其特征在于在小孔反射鏡(3)后穿過小孔的光 路中設(shè)置光學(xué)透鏡(10)，透過所述的光學(xué)透鏡(10)的光束分別被第一光電探測器(4)和第 二光電探測器(5)接收。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的亮度計(jì)，其特征在于在所述的機(jī)殼(1)內(nèi)設(shè)有微處理器 (14)、數(shù)據(jù)存儲單元(16)和顯示單元(15)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種亮度計(jì)，包括機(jī)殼，被測量光束從鏡頭進(jìn)入機(jī)殼內(nèi)，在機(jī)殼內(nèi)設(shè)有小孔反射鏡和光電探測器，在光電探測器前設(shè)置V(λ)和V’(λ)修正濾色片，光電探測器分別測量出被測目標(biāo)的明視覺亮度值和暗視覺亮度值，并通過計(jì)算得出中間視覺亮度值。本實(shí)用新型的亮度計(jì)一臺亮度計(jì)可方便測量明視覺、中間視覺和暗視覺三種視覺亮度值，操作簡便，易實(shí)現(xiàn)高精度測量。
文檔編號G01J1/42GK201600189SQ200920202709
公開日2010年10月6日 申請日期2009年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者潘建根 申請人:杭州遠(yuǎn)方光電信息有限公司