專利名稱：一種中間視覺(jué)光度計(jì)及其測(cè)量方法
一種中間視覺(jué)光度計(jì)及其測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光輻射測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種中間視覺(jué)光度計(jì)及測(cè)量中間視覺(jué)光度 值的方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)人眼光刺激的亮度在約lOcd/m2以上時(shí)，主要由人眼錐體細(xì)胞獲得的視覺(jué)稱明 視覺(jué)或錐體細(xì)胞視覺(jué)，CIE規(guī)定的明視覺(jué)光視效率函數(shù)V( 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)。光刺激的亮度約在O.Olcd/m2以下，即在暗適應(yīng)情況下主要由桿體 細(xì)胞獲得的視覺(jué)稱暗視覺(jué)或桿體細(xì)胞視覺(jué)，CIE也于1951年規(guī)定了暗視覺(jué)光視效率函數(shù) V' (λ )，暗視覺(jué)光視效率函數(shù)曲線相對(duì)于明視覺(jué)光視效率函數(shù)曲線向短波方向移動(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 明和交通照明等，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)與具體照明水平相關(guān)，在夜間照明等中間視覺(jué)條件下，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，如均使用明視覺(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。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種使用方便且測(cè)量精度較高的中 間視覺(jué)光度計(jì)及測(cè)量中間視覺(jué)的方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案一種中間視覺(jué)光度計(jì)，其特征在于包括一個(gè)用于測(cè)量光譜功率分布的光譜儀，一 個(gè)光譜響應(yīng)靈敏度與CIE規(guī)定的明視覺(jué)光視效率函數(shù)V( λ)相匹配的明視覺(jué)光度探頭，一 個(gè)光譜響應(yīng)靈敏度與CIE規(guī)定的暗視覺(jué)光視效率函數(shù)V' ( λ )相匹配的暗視覺(jué)光度探頭， 所述光譜儀、明視覺(jué)光度探頭和暗視覺(jué)光度探頭都與微電子處理單元電連接。明視覺(jué)光度 探頭和暗視覺(jué)光度探頭可分別通過(guò)一個(gè)用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換電路與所 述微電子處理單元電連接。上述的光譜儀是由陣列探測(cè)器作為光電轉(zhuǎn)換單元的快速光譜儀?；蛘呱鲜龉庾V儀是由單色儀和單通道光電傳感器作為主要元件組成的機(jī)械掃描 式光譜儀，所述的單通道光電傳感器件通過(guò)一個(gè)信號(hào)處理電路與所述微電子處理單元連接。本發(fā)明的中間視覺(jué)光度計(jì)，將各個(gè)中間視覺(jué)光度學(xué)計(jì)算模型中的幾個(gè)要素明視 覺(jué)光度量、暗視覺(jué)光度量和光譜的測(cè)量裝置有機(jī)結(jié)合到一起，只需一次光信號(hào)采樣，微電子 處理單元就可以得到所有要素的量值，可通過(guò)軟件計(jì)算出中間視覺(jué)的光度量。該中間視覺(jué) 光度計(jì)使用方便，適用于現(xiàn)有的任何一種中間視覺(jué)光度學(xué)模型。一種中間視覺(jué)光度值的測(cè)量方法，其特征在于包括以下步驟用所述光譜儀測(cè)量被測(cè)光的相對(duì)光譜功率分布Pt (λ )，由所述明視覺(jué)光度探頭測(cè)量被測(cè)光的明視覺(jué)光度量，由所述暗視覺(jué)光度探頭測(cè)量被測(cè)光的暗視覺(jué)光度量，由測(cè)得的明視覺(jué)光度量、暗視覺(jué)光度量和Pt(x )，根據(jù)中間視覺(jué)光度學(xué)模型計(jì)算出被測(cè)光的中間視覺(jué)光度值。根據(jù)上述測(cè)得的量值，實(shí)現(xiàn)中間視覺(jué)光度值的計(jì)算方法有多種一種方法是由測(cè)得的PtU)，CIE規(guī)定的明視覺(jué)光視效率函數(shù)ν(λ)，CIE規(guī)定的暗視覺(jué)光視效率函數(shù)V' ( λ )以及所述明視覺(jué)光度探頭的相對(duì)光譜靈敏度Srel (λ)和暗視 覺(jué)光度探頭的相對(duì)光譜靈敏度S' rel(A)，用公式計(jì)算出明視覺(jué)光譜修正系數(shù)K和暗視覺(jué) 光譜修正系數(shù)K'，并將測(cè)得的明視覺(jué)光度量G乘以光譜修正系數(shù)K得到修正的明視覺(jué)光度 量G。，將測(cè)得的暗視覺(jué)光度量G’乘以光譜修正系數(shù)K'得到修正的暗視覺(jué)光度量G?！?，由G。 和G。’根據(jù)模型公式計(jì)算出中間視覺(jué)光度值。在本方法中，參與中間視覺(jué)光度值計(jì)算的明視覺(jué)光度量和暗視覺(jué)光度量都經(jīng)由相 應(yīng)的光譜修正系數(shù)修正，有光度探頭的光譜失匹配誤差大大降低，因此最后得到的中間視 覺(jué)光度值也具有較高的測(cè)量精度。另一種可實(shí)現(xiàn)方法是由測(cè)得的Pt ( λ )，CIE規(guī)定的明視覺(jué)光視效率函數(shù)V( λ )，以 及所述明視覺(jué)光度探頭的相對(duì)光譜靈敏度Sm1 ( λ )，用公式計(jì)算出明視覺(jué)光譜修正系數(shù)K， 并將測(cè)得的明視覺(jué)光度量G乘以光譜修正系數(shù)K得到修正的明視覺(jué)光度量G。；根據(jù)G。和精度.
<formula>formula see original document page 4</formula>求得被測(cè)光的絕對(duì)光譜靈敏度根據(jù)中間視覺(jué)光度學(xué)模
型計(jì)算出中間視覺(jué)的光視效率函數(shù)Vm(λ)，將被測(cè)光的絕對(duì)光譜功率Ρ(λ)分別與vm(λ) 加權(quán)積分求得被測(cè)光的中間視覺(jué)光度值。上述的明視覺(jué)光譜解析修正系數(shù)K和明視覺(jué)光譜解析修正系數(shù)K'分別按下式進(jìn) 行計(jì)算
<formula>formula see original document page 4</formula>以上公式中Pt(X)為光譜儀測(cè)得的相對(duì)光譜功率分布，V( λ)，V' (λ)分別表示 已知的標(biāo)準(zhǔn)明視覺(jué)光視效率函數(shù)和暗視覺(jué)光視效率函數(shù)，Srel(A), S' rel(A)分別表示明 視覺(jué)和暗視覺(jué)探頭在可見(jiàn)光波段，一般為360nm和830nm波段(或380nm-780nm)的相對(duì)光 譜靈敏度(探頭在此范圍內(nèi)與CIE標(biāo)準(zhǔn)光譜光效函數(shù)的均為正誤差，且在此波段外的光譜 響應(yīng)均為0)，Ps( λ )表示用于定標(biāo)所述光度探頭的標(biāo)準(zhǔn)光源的已知光譜功率分布。上述中間視覺(jué)光度學(xué)模型是X摸型或者M(jìn)OVE模型，或者其它已知的中間視覺(jué)光度 學(xué)計(jì)算模型。目前研究中間視覺(jué)光度學(xué)比較可靠的方法是視覺(jué)功能法，人們根據(jù)視覺(jué)功能 法得到了中間視覺(jué)光視效率函數(shù)的各種不同的模型，例如X模型，MOVE模型等
1)X 模型Vm(A) = XV(A ) + (l-X)V' ( λ ) (2)其中Vm( λ )表示中間視覺(jué)光譜視效函數(shù)。X =-1/0.599 LM-0.001/0.599----(3)當(dāng)明視覺(jué)亮度為0. 001尼特以下時(shí)X = 0 ；明視覺(jué)亮度為0. 6尼特以上時(shí)，X = 1。 Lm為中間視覺(jué)亮度。由式(2) (3)并測(cè)得明視覺(jué)和暗視覺(jué)亮度、，1^可以求得任意中間視覺(jué) 照明條件下的νω(λ)。2) MOVE 模型M(x)Vm(A ) = xV(A ) + (l-x)V' (λ)<formula>formula see original document page 5</formula>其中χ= 1. 49+0. 2821glm(5)<formula>formula see original document page 5</formula> (JC)其中λ。= 555nm，任意位置滿MKmm(X)Vm (λ。，χ) = 683。測(cè)得明視覺(jué)和暗視覺(jué)亮 度、，Ls，由式(4) (5)可以求得任意中間視覺(jué)照明條件下&νω(λ)。其中λ 0 = 555nm，V' ( λ 0) = 683/1700。綜上所述，本發(fā)明的中間視覺(jué)光度計(jì)，將各個(gè)中間視覺(jué)光度學(xué)計(jì)算模型中的幾個(gè) 要素明視覺(jué)光度量、暗視覺(jué)光度量和光譜的測(cè)量裝置有機(jī)結(jié)合到一起。采用測(cè)量光譜對(duì)明 視覺(jué)探測(cè)器和暗視覺(jué)探測(cè)器的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行光譜修正，大幅降低了光度探頭由于光譜失匹 配帶來(lái)的誤差，提高了所測(cè)明視覺(jué)光度量和暗視覺(jué)光度量的精度，因此本發(fā)明的中間視覺(jué) 光度計(jì)的使用方便且具有很高的測(cè)量精度。

附圖1是CIE規(guī)定的明視覺(jué)相對(duì)光譜光視效率曲線V( λ )和CIE規(guī)定的暗視覺(jué)相 對(duì)光譜光視效率曲線；附圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施方式一種中間視覺(jué)光度計(jì)，包括一個(gè)由陣列探測(cè)器1-1作為光電轉(zhuǎn)換器件的快速光譜 儀1，該快速光譜儀1中采用凹面平場(chǎng)光柵對(duì)被測(cè)光分光。一個(gè)光譜響應(yīng)靈敏度與CIE規(guī)定 的明視覺(jué)光視效率函數(shù)V( λ)相匹配的明視覺(jué)光度探頭2，一個(gè)光譜響應(yīng)靈敏度與CIE規(guī)定 的暗視覺(jué)光視效率函數(shù)V' (λ)相匹配的暗視覺(jué)光度探頭2，所述光譜儀與微電子處理單 元4電連接，所述明視覺(jué)光度探頭2和暗視覺(jué)光度探頭3分別與所述微電子處理單元4電 連接。微電子處理單元4與上位計(jì)算機(jī)電連接，在計(jì)算機(jī)軟件中存儲(chǔ)CIE規(guī)定的明視覺(jué)和 暗視覺(jué)光譜視效函數(shù)ν(λ)和V' (λ )，已知的明視覺(jué)探頭和暗視覺(jué)探頭的相對(duì)光譜靈敏度Sm1(X)和S' Μ (λ)，絕對(duì)光譜功率分布的計(jì)算公式，光譜解析修正算法以及中間視覺(jué)光度學(xué)模型的算法和相關(guān)參數(shù)。 光譜儀通過(guò)光信號(hào)采集裝置1-2測(cè)量被測(cè)光的相對(duì)光譜功率分布Pt ( λ )，在被測(cè) 光的空間光譜分布一致時(shí)光信號(hào)采集裝置可處于任何可接受光信號(hào)的位置。明視覺(jué)光度探 頭2和暗視覺(jué)光度探頭在同一幾何條件下測(cè)量被測(cè)光，得到被測(cè)光的明視覺(jué)光度量G和暗 視覺(jué)光度量G’。由測(cè)得的Pt ( λ )，已知的明視覺(jué)光視效率函數(shù)V ( λ )，暗視覺(jué)光視效率函數(shù) V' (λ)以及所述明視覺(jué)光度探頭的相對(duì)光譜靈敏度Srel(X)和暗視覺(jué)光度探頭的相對(duì)光 譜靈敏度S' Μ (λ)，計(jì)算出明視覺(jué)光譜修正系數(shù)K和暗視覺(jué)光譜修正系數(shù)K'，并將測(cè)得 的明視覺(jué)光度量G乘以光譜修正系數(shù)K得到更為精確的明視覺(jué)光度量G。，將測(cè)得的暗視覺(jué) 光度量G’乘以光譜修正系數(shù)K'得到更為精確的暗視覺(jué)光度量G?！Ｓ擅饕曈X(jué)光度量G。和 暗視覺(jué)光度量G?！鶕?jù)中間視覺(jué)光度學(xué)模型計(jì)算中間視覺(jué)光度值。
權(quán)利要求
一種中間視覺(jué)光度計(jì)，其特征在于包括一個(gè)用于測(cè)量光譜功率分布的光譜儀(1)，一個(gè)光譜響應(yīng)靈敏度與CIE規(guī)定的明視覺(jué)光視效率函數(shù)V(λ)相匹配的明視覺(jué)光度探頭(2)，一個(gè)光譜響應(yīng)靈敏度與CIE規(guī)定的暗視覺(jué)光視效率函數(shù)V′(λ)相匹配的暗視覺(jué)光度探頭(3)，所述光譜儀(1)、明視覺(jué)光度探頭(2)和暗視覺(jué)光度探頭(3)與微電子處理單元(4)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中間視覺(jué)光度計(jì)，其特征在于所述的光譜儀(1)是由陣列 探測(cè)器(1-1)作為光電轉(zhuǎn)換單元的快速光譜儀(1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中間視覺(jué)光度計(jì)，其特征在于所述光譜儀(1)是由單色儀 和單通道光電傳感器組成的機(jī)械掃描式光譜儀。
4.一種測(cè)量中間視覺(jué)光度值的方法，其特征在于包括以下步驟1)用光譜儀(1)測(cè)量被測(cè)光的相對(duì)光譜功率分布PtU)，由明視覺(jué)光度探頭(2)測(cè)量 被測(cè)光的明視覺(jué)光度量，由暗視覺(jué)光度探頭(3)測(cè)量被測(cè)光的暗視覺(jué)光度量；2)由被測(cè)光的明視覺(jué)光度量、暗視覺(jué)光度量和相對(duì)光譜功率分布，根據(jù)中間視覺(jué)光度 學(xué)模型計(jì)算出中間視覺(jué)光度值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)量中間視覺(jué)光度值的方法，其特征在于由測(cè)得的相對(duì)光譜 功率分布Pt ( λ )，CIE規(guī)定的明視覺(jué)光視效率函數(shù)V( λ )，CIE規(guī)定的暗視覺(jué)光視效率函數(shù) V' (λ)以及所述明視覺(jué)光度探頭的相對(duì)光譜靈敏度Srel(X)和暗視覺(jué)光度探頭的相對(duì)光 譜靈敏度S' Μ (λ)，計(jì)算出明視覺(jué)光譜修正系數(shù)K和暗視覺(jué)光譜修正系數(shù)K'，并將測(cè)得 的明視覺(jué)光度量乘以光譜修正系數(shù)K得到修正的明視覺(jué)光度量G。，將測(cè)得的暗視覺(jué)光度量 乘以光譜修正系數(shù)K'得到修正的暗視覺(jué)光度量G。’，由修正的明視覺(jué)光度量G。和修正的暗 視覺(jué)光度量G。’根據(jù)中間視覺(jué)光度學(xué)模型計(jì)算中間視覺(jué)光度值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種中間視覺(jué)光度計(jì)及一種測(cè)量中間視覺(jué)光度量的方法。中間視覺(jué)光度計(jì)包括光譜儀，一個(gè)明視覺(jué)光度探頭和一個(gè)暗視覺(jué)光度探頭，三者與同一微電子處理單元電連接；相應(yīng)中間視覺(jué)光度值的測(cè)量方法為測(cè)量被測(cè)光的相對(duì)光譜功率分布Pt(λ)、明視覺(jué)光度量和暗視覺(jué)光度量，并通過(guò)光譜修正系數(shù)修正所測(cè)光度量的光譜失匹配誤差，根據(jù)中間視覺(jué)光度學(xué)模型，計(jì)算得到中間視覺(jué)光度值。本發(fā)明的中間視覺(jué)光度計(jì)適用于各種中間視覺(jué)光度量模型，易于實(shí)現(xiàn)且測(cè)量操作簡(jiǎn)便，同時(shí)大幅降低了光度量的光譜失匹配誤差，能夠得到精確的中間視覺(jué)光度量量值。
文檔編號(hào)G01J1/38GK101799323SQ20091015277
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29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