專(zhuān)利名稱(chēng)：一種亮度計(jì)的制作方法
一種亮度計(jì)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光輻射測(cè)量裝置，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)明視覺(jué)、中間視覺(jué)和暗視覺(jué)下的亮度測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)光刺激的亮度超過(guò)lOcd/m2時(shí)，由人眼錐體細(xì)胞獲得視覺(jué)，稱(chēng)為明視覺(jué)，國(guó)際照 明委員會(huì)(CIE)規(guī)定的明視覺(jué)光視效率函數(shù)ν(λ)是目前光度學(xué)計(jì)算、測(cè)量和照明設(shè)計(jì) 的基礎(chǔ)和依據(jù)，ν(λ)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(jué)，稱(chēng)為暗視覺(jué)，CIE也于1951 年規(guī)定了暗視覺(jué)光視效率函數(shù)V’(λ)，Γ (λ)的最大值在507nm，最大光視效率為17001m/ W暗視覺(jué)光視效率函數(shù)曲線(xiàn)相對(duì)于明視覺(jué)光視效率函數(shù)曲線(xiàn)向短波方向移動(dòng)。當(dāng)照明亮度 在明視覺(jué)和暗視覺(jué)之間時(shí)，即亮度在0. 01cd/m2 lOcd/m2之間時(shí)，比如夜間道路照明和隧 道照明等，屬于中間視覺(jué)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(shí)活動(dòng)并相互 作用。中間視覺(jué)的光視效率函數(shù)Vm( λ)不是一個(gè)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(jué)條件下，人眼光視效率函數(shù)相對(duì)于明視覺(jué)光視效率函數(shù)發(fā)生偏移， 如僅使用明視覺(jué)光度學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，則會(huì)在光度測(cè)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(cuò) 誤的結(jié)果。亮度是中間視覺(jué)理論中比較關(guān)注的量值，也是照明現(xiàn)場(chǎng)照明檢測(cè)中的重要指標(biāo)， 但目前為止，還沒(méi)有使用方便測(cè)量精準(zhǔn)的中間測(cè)量亮度計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種方便測(cè)量明視覺(jué)、暗視覺(jué)和中間視覺(jué)的亮度計(jì)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(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(cè)目標(biāo)的被測(cè)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(cè)器和第二光電探測(cè)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(lái)自鏡頭的光束，穿過(guò)小孔反射鏡的小 孔的光束被第一光電探測(cè)器和被第二光電探測(cè)器接收；第一光電探測(cè)器前設(shè)置有ν(λ)修 正濾色片，把第一光電探測(cè)器對(duì)入射光響應(yīng)的光譜靈敏度匹配到國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)規(guī) 定的明視覺(jué)光視效率函數(shù)ν(λ)，其中考慮了鏡頭等光路所經(jīng)過(guò)光學(xué)元件的光譜選擇性； 第二光電探測(cè)器前設(shè)置有V’ (λ)修正濾色片，該濾色片將第二光電探測(cè)器對(duì)入射光響應(yīng) 的光譜靈敏度匹配到CIE規(guī)定的暗視覺(jué)光視效率函數(shù)V’( λ )，其中也考慮了鏡頭等光路所 經(jīng)過(guò)光學(xué)元件對(duì)光譜的選擇性。小孔反射鏡起視場(chǎng)光闌的作用，它僅使被測(cè)目標(biāo)上一個(gè)小區(qū)域的光束穿過(guò)小孔， 該區(qū)域可稱(chēng)為瞄準(zhǔn)點(diǎn)。除瞄準(zhǔn)點(diǎn)以外的被測(cè)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(cè)器接收，用來(lái)對(duì)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(cè)器中監(jiān)視到的被測(cè)目標(biāo)的圖像中具有一個(gè)黑點(diǎn)區(qū)域，該區(qū)域及對(duì)應(yīng)瞄準(zhǔn)點(diǎn)區(qū)域。
從鏡頭經(jīng)小孔反射鏡到第一光電探測(cè)器的光路構(gòu)成了明視覺(jué)亮度計(jì)的測(cè)量光路， 能夠測(cè)量瞄準(zhǔn)點(diǎn)的明視覺(jué)亮度；而同樣地從鏡頭經(jīng)小孔反射鏡到第二光電探測(cè)器的光路為 暗視覺(jué)亮度計(jì)的測(cè)量光路，該光路測(cè)量瞄準(zhǔn)點(diǎn)的暗視覺(jué)亮度，第一光電探測(cè)器和第二光電 探測(cè)器所測(cè)量的被測(cè)目標(biāo)區(qū)域完全相同或這具有相同的測(cè)量區(qū)域。根據(jù)X模型、MOVE模型 等中間視覺(jué)理論，在得到環(huán)境背景亮度，被測(cè)點(diǎn)的明視覺(jué)亮度值和暗視覺(jué)亮度值后，就能夠 該點(diǎn)的中間視覺(jué)亮度值。本發(fā)明的亮度計(jì)能利用測(cè)得的明視覺(jué)亮度和暗視覺(jué)亮度值和已儲(chǔ) 存在電子儲(chǔ)存器中的數(shù)據(jù)，通過(guò)軟件判斷，自動(dòng)給出恰當(dāng)視覺(jué)下的亮度值。本發(fā)明的亮度計(jì) 可同時(shí)測(cè)量明視覺(jué)亮度、中間視覺(jué)亮度和暗視覺(jué)亮度，操作簡(jiǎn)便，成本較低，并且不存在不 同視覺(jué)下測(cè)量時(shí)因?qū)?zhǔn)目標(biāo)不一致帶來(lái)的誤差，較容易實(shí)現(xiàn)較高精度測(cè)量。根據(jù)光路的設(shè)置不同，本發(fā)明的亮度計(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(cè)器或者是目視系統(tǒng)和第三探測(cè)器的組合。當(dāng)亮度計(jì)中僅設(shè)置第三探測(cè)器時(shí)，第三探測(cè)器是一個(gè)二維多通道探 測(cè)器，它可以對(duì)瞄準(zhǔn)點(diǎn)的位置及其周?chē)h(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量并電子記錄，在二維多通道的第 三探測(cè)器前設(shè)置濾色片，使第三探測(cè)器中的每一個(gè)像元對(duì)入射光的響應(yīng)與ν(λ)函數(shù)相匹 配，第三探測(cè)器還能測(cè)量瞄準(zhǔn)點(diǎn)周?chē)鼽c(diǎn)的環(huán)境亮度，它的測(cè)量值經(jīng)過(guò)處理后可作為背景 亮度。當(dāng)亮度計(jì)中既有第三探測(cè)器又有目視系統(tǒng)時(shí)，第三探測(cè)器可以是二維多通道探測(cè)器 也可以是一個(gè)單通道的探測(cè)器，并且在第三探測(cè)器前設(shè)置ν( λ )匹配濾色片，使得第三探 測(cè)器能夠測(cè)量瞄準(zhǔn)點(diǎn)周?chē)h(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(guò)小孔的光路中設(shè)置光束分離器，穿過(guò)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(cè)器和第二光電探測(cè)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(cè)器和第二光電探測(cè)器所在位置，第一光電探測(cè) 器和第二光電探測(cè)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(gè)光電探測(cè)器之間的光路上各設(shè)置一個(gè)光學(xué)透鏡。在鏡頭將被測(cè)目標(biāo)成像到小孔反 射鏡上，穿過(guò)小孔反射鏡小孔的光束經(jīng)一步通過(guò)光學(xué)透鏡成像到光束分離器后的第一光電 探測(cè)器和第二光電探測(cè)器上?；蛘咴谛】追瓷溏R后透過(guò)小孔的光路中并排設(shè)置光學(xué)透鏡，透過(guò)所述的光學(xué)透鏡 的光束分別被第一光電探測(cè)器和第二光電探測(cè)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(gè)光電探測(cè)器，每篇探測(cè)器都把來(lái)自 瞄準(zhǔn)點(diǎn)的一部分光束成像到其后的光電探測(cè)器上，實(shí)現(xiàn)瞄準(zhǔn)點(diǎn)的明視覺(jué)、暗視覺(jué)以及中間 視覺(jué)的測(cè)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(chǔ)單元，所述的第一光電探測(cè)器和第二光電 探測(cè)器與微處理器電連接。同時(shí)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(gè)光電探測(cè)器的直接測(cè)量值以及計(jì)算得到的中間視覺(jué)亮度 值。包括圖像在內(nèi)的測(cè)量結(jié)果可以在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中記錄保存。
綜上所述，本發(fā)明的有益效果是通過(guò)在亮度計(jì)的光電探測(cè)器前設(shè)置ν(λ)和 V'(λ)修正濾色片，能夠方便準(zhǔn)確地測(cè)量被測(cè)點(diǎn)的明視覺(jué)亮度和暗視覺(jué)亮度，并可根據(jù)中 間視覺(jué)模型方便計(jì)算出中間視覺(jué)亮度，測(cè)量操作簡(jiǎn)便，成本較低，且不存在對(duì)準(zhǔn)誤差，測(cè)量 復(fù)現(xiàn)性較高。

附圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1示意圖；附圖2是本發(fā)明的實(shí)施例2示意圖；附圖3是本發(fā)明的實(shí)施例3示意圖；附圖4是本發(fā)明的實(shí)施例4示意圖。
具體實(shí)施方式實(shí)施例1 如圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1示意圖。本實(shí)施例的多視場(chǎng)亮度計(jì)包括機(jī)殼1，在機(jī)殼 1上設(shè)置鏡頭2，被測(cè)目標(biāo)20的被測(cè)量光束從鏡頭2進(jìn)入機(jī)殼1內(nèi)，鏡頭2把被測(cè)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(lái)自鏡頭2的一部 分光束穿過(guò)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(cè)目標(biāo)，在觀察區(qū)域中存在一個(gè)黑點(diǎn)，是由于在小孔視場(chǎng)光闌上瞄準(zhǔn)點(diǎn) 20-1的光束穿過(guò)小孔沒(méi)有發(fā)生反射造成的，因此，黑點(diǎn)位置即為兩個(gè)光電探測(cè)器所測(cè)量的 位置，用戶(hù)可以根據(jù)這一現(xiàn)象準(zhǔn)確對(duì)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(gè)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(cè)器4和第二光電探測(cè)器5。第一光電探測(cè)器4前具有 V(A)修正濾色片6，將第一光電探測(cè)器4對(duì)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(cè)器4測(cè)量瞄準(zhǔn)點(diǎn)的明視覺(jué)亮度；而在第二光電探測(cè)器5前也具 有V’( λ )修正濾色片7，將第二光電探測(cè)器5對(duì)入射光的響應(yīng)光譜靈敏度匹配到CIE規(guī)定 的V’(λ)函數(shù)，即第二光電探測(cè)器5測(cè)量瞄準(zhǔn)點(diǎn)的暗視覺(jué)亮度。機(jī)殼1內(nèi)部具有微處理器14，第一光電探測(cè)器4和第二光電探測(cè)器5都與微處理器14電連接，微處理器根據(jù)兩個(gè)光電探測(cè)器4，5的測(cè)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(jué)亮度，查詢(xún)預(yù)設(shè)在微處理器中的中間視覺(jué)對(duì)照 表，求得瞄準(zhǔn)點(diǎn)的中間視覺(jué)亮度，這些量值都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元16中，并且通過(guò)機(jī)殼1上 的顯示單元15顯示出來(lái)。本實(shí)施例的亮度計(jì)操作很簡(jiǎn)單，首先測(cè)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(duì)準(zhǔn)被測(cè)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(cè)目標(biāo)中20所需瞄準(zhǔn)點(diǎn)20-1為黑點(diǎn)，通過(guò)機(jī)殼1上的顯示單 元15讀出瞄準(zhǔn)點(diǎn)的明視覺(jué)亮度、中間視覺(jué)亮度和暗視覺(jué)亮度。實(shí)施例2 如圖2所示的本發(fā)明的實(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(gè)光學(xué)透鏡9，光學(xué)透鏡把來(lái)自小孔反射鏡3的小孔的光再次成像到第一光電 探測(cè)器4和第二光電探測(cè)器5的位置，使二者同時(shí)接收和測(cè)量來(lái)自瞄準(zhǔn)點(diǎn)的光束。實(shí)施例3 如圖3所示的本發(fā)明的實(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(méi)有設(shè)置目視系統(tǒng)，被小孔反射鏡反射的光 束經(jīng)過(guò)一個(gè)成像光學(xué)透鏡12后聚焦到第三探測(cè)器11上，第三探測(cè)器11是一個(gè)二維(XD，并 且在第三探測(cè)器11前設(shè)置有一個(gè)濾色片13，用以將第三探測(cè)器11對(duì)入射光的響應(yīng)的光譜 靈敏度與V( λ )函數(shù)相匹配，也即，第三探測(cè)器測(cè)量除瞄準(zhǔn)點(diǎn)20-1之外的被測(cè)目標(biāo)20各點(diǎn) 的亮度，第三探測(cè)器11與微處理器14電連接。同時(shí)在亮度計(jì)的光束分離器8與第一光電 探測(cè)器4和第二光電探測(cè)器5之間都個(gè)設(shè)置有一個(gè)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(cè)器4和第二光電探測(cè)器5上。在利用該亮度計(jì)實(shí)際測(cè)量時(shí)， 顯示屏首先顯示第三探測(cè)器11的測(cè)量結(jié)果，通過(guò)調(diào)節(jié)焦距和調(diào)節(jié)亮度計(jì)的位置，對(duì)被測(cè)目 標(biāo)20和瞄準(zhǔn)20-1點(diǎn)，并測(cè)量除瞄準(zhǔn)點(diǎn)之外的其它各點(diǎn)的明視覺(jué)亮度值，同時(shí)微處理器計(jì)算 出被測(cè)目標(biāo)在指定區(qū)域的平均亮度值，將第三探測(cè)器11的測(cè)量結(jié)果和平均亮度值傳送到 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元16中加以存儲(chǔ)，第一光電探測(cè)器4和第二光電探測(cè)器分別測(cè)量瞄準(zhǔn)點(diǎn)20-1 的明視覺(jué)亮度和暗視覺(jué)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(jué)亮度值。實(shí)施例4:如圖4所示的本發(fā)明的實(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(guò)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(gè)光學(xué)透鏡10-1，10-2，它們分別將一部分來(lái)自小孔的光束成像 到各自光路后的第一光電探測(cè)器4和第二光電探測(cè)器5上，分別測(cè)量明視覺(jué)亮度和暗視覺(jué) 亮度，并通過(guò)計(jì)算查表得到恰當(dāng)視覺(jué)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(cè)目標(biāo)(20)的被測(cè)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(cè)器(4)和第二光電探測(cè)器(5)，小孔反射鏡(3)接收來(lái)自鏡頭(2)的光束，穿過(guò)小孔反射鏡(3)的小孔的光束被第一光電探測(cè)器(4)和被第二光電探測(cè)器(5)接收；所述的第一光電探測(cè)器(4)前設(shè)置有將第一光電探測(cè)器(4)對(duì)入射光響應(yīng)的光譜靈敏度與明視覺(jué)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(cè)器(2)前設(shè)置有將第二光電探測(cè)器(2)對(duì)入射光響應(yīng)的光譜靈敏度與暗視覺(jué)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(cè)器(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的亮度計(jì)，其特征在于在小孔反射鏡(3)后穿過(guò)小孔 的光路中設(shè)置光束分離器(8)，穿過(guò)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(cè)器(4)和第二光電探測(cè)器(5)接收。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的亮度計(jì)，其特征在于在穿過(guò)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或3所述的亮度計(jì)，其特征在于在小孔反射鏡(3)后穿過(guò)小孔 的光路中設(shè)置光學(xué)透鏡(10)，透過(guò)所述的光學(xué)透鏡(10)的光束分別被第一光電探測(cè)器(4) 和第二光電探測(cè)器(5)接收。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6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(chǔ)單元(16)和顯示單元(15)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種亮度計(jì)，包括機(jī)殼，被測(cè)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(cè)器，在光電探測(cè)器前設(shè)置V(λ)和V’(λ)修正濾色片，光電探測(cè)器分別測(cè)量出被測(cè)目標(biāo)的明視覺(jué)亮度值和暗視覺(jué)亮度值，并通過(guò)計(jì)算得出中間視覺(jué)亮度值。本發(fā)明的亮度計(jì)一臺(tái)亮度計(jì)可方便測(cè)量明視覺(jué)、中間視覺(jué)和暗視覺(jué)三種視覺(jué)亮度值，操作簡(jiǎn)便，易實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。
文檔編號(hào)G01J1/42GK101799324SQ20091015506
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)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(qǐng)人:杭州遠(yuǎn)方光電信息有限公司