一种中间视觉光度计及其测量方法技术

本发明专利技术涉及一种中间视觉光度计及一种测量中间视觉光度量的方法。中间视觉光度计包括光谱仪，一个明视觉光度探头和一个暗视觉光度探头，三者与同一微电子处理单元电连接；相应中间视觉光度值的测量方法为：测量被测光的相对光谱功率分布Ｐｔ（λ）、明视觉光度量和暗视觉光度量，并通过光谱修正系数修正所测光度量的光谱失匹配误差，根据中间视觉光度学模型，计算得到中间视觉光度值。本发明专利技术的中间视觉光度计适用于各种中间视觉光度量模型，易于实现且测量操作简便，同时大幅降低了光度量的光谱失匹配误差，能够得到精确的中间视觉光度量量值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光辐射测量领域，具体涉及一种中间视觉光度计及测量中间视觉光度 值的方法。
技术介绍
当人眼光刺激的亮度在约lOcd/m2以上时，主要由人眼锥体细胞获得的视觉称明 视觉或锥体细胞视觉，CIE规定的明视觉光视效率函数V( λ)是目前光度学计算、测量和照 明设计的基础和依据。光刺激的亮度约在O.Olcd/m2以下，即在暗适应情况下主要由杆体 细胞获得的视觉称暗视觉或杆体细胞视觉，CIE也于1951年规定了暗视觉光视效率函数 V' (λ )，暗视觉光视效率函数曲线相对于明视觉光视效率函数曲线向短波方向移动。当照 明亮度在明视觉和暗视觉之间时，即亮度在0. 01cd/m2 lOcd/m2之间时，比如夜间道路照 明和交通照明等，属于中间视觉状态，在这种状态下人眼的锥体细胞和杆体细胞同时活动 并相互作用。中间视觉的光视效率函数Vm( λ)与具体照明水平相关，在夜间照明等中间视觉条件下，光视效率函数相对于明视觉光视效率函数发生偏移，如均使用明视觉光度学标 准，则会在光度测量计算以及照明设计中产生不恰当的甚至是错误的结果。
技术实现思路
为了克服现有技术中的缺陷，本专利技术旨在提供一种使用方便且测量精度较高的中 间视觉光度计及测量中间视觉的方法。为了达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案一种中间视觉光度计，其特征在于包括一个用于测量光谱功率分布的光谱仪，一 个光谱响应灵敏度与CIE规定的明视觉光视效率函数V( λ)相匹配的明视觉光度探头，一 个光谱响应灵敏度与CIE规定的暗视觉光视效率函数V' ( λ )相匹配的暗视觉光度探头， 所述光谱仪、明视觉光度探头和暗视觉光度探头都与微电子处理单元电连接。明视觉光度 探头和暗视觉光度探头可分别通过一个用于将模拟信号转换为数字信号的转换电路与所 述微电子处理单元电连接。上述的光谱仪是由阵列探测器作为光电转换单元的快速光谱仪。或者上述光谱仪是由单色仪和单通道光电传感器作为主要元件组成的机械扫描 式光谱仪，所述的单通道光电传感器件通过一个信号处理电路与所述微电子处理单元连接。本专利技术的中间视觉光度计，将各个中间视觉光度学计算模型中的几个要素明视 觉光度量、暗视觉光度量和光谱的测量装置有机结合到一起，只需一次光信号采样，微电子 处理单元就可以得到所有要素的量值，可通过软件计算出中间视觉的光度量。该中间视觉 光度计使用方便，适用于现有的任何一种中间视觉光度学模型。一种中间视觉光度值的测量方法，其特征在于包括以下步骤用所述光谱仪测量被测光的相对光谱功率分布Pt (λ )，由所述明视觉光度探头测量被测光的明视觉光度量，由所述暗视觉光度探头测量被测光的暗视觉光度量，由测得的明视觉光度量、暗视觉光度量和Pt(x )，根据中间视觉光度学模型计算出被测光的中间视觉光度值。根据上述测得的量值，实现中间视觉光度值的计算方法有多种一种方法是由测得的PtU)，CIE规定的明视觉光视效率函数ν(λ)，CIE规定的暗视觉光视效率函数V' ( λ )以及所述明视觉光度探头的相对光谱灵敏度Srel (λ)和暗视 觉光度探头的相对光谱灵敏度S' rel(A)，用公式计算出明视觉光谱修正系数K和暗视觉 光谱修正系数K'，并将测得的明视觉光度量G乘以光谱修正系数K得到修正的明视觉光度 量G。，将测得的暗视觉光度量G’乘以光谱修正系数K'得到修正的暗视觉光度量G。’，由G。 和G。’根据模型公式计算出中间视觉光度值。在本方法中，参与中间视觉光度值计算的明视觉光度量和暗视觉光度量都经由相 应的光谱修正系数修正，有光度探头的光谱失匹配误差大大降低，因此最后得到的中间视 觉光度值也具有较高的测量精度。另一种可实现方法是由测得的Pt ( λ )，CIE规定的明视觉光视效率函数V( λ )，以 及所述明视觉光度探头的相对光谱灵敏度Sm1 ( λ )，用公式计算出明视觉光谱修正系数K， 并将测得的明视觉光度量G乘以光谱修正系数K得到修正的明视觉光度量G。；根据G。和精度.<formula>formula see original document page 4</formula>求得被测光的绝对光谱灵敏度根据中间视觉光度学模型计算出中间视觉的光视效率函数Vm(λ)，将被测光的绝对光谱功率Ρ(λ)分别与vm(λ) 加权积分求得被测光的中间视觉光度值。上述的明视觉光谱解析修正系数K和明视觉光谱解析修正系数K'分别按下式进 行计算<formula>formula see original document page 4</formula>以上公式中Pt(X)为光谱仪测得的相对光谱功率分布，V( λ)，V' (λ)分别表示 已知的标准明视觉光视效率函数和暗视觉光视效率函数，Srel(A), S' rel(A)分别表示明 视觉和暗视觉探头在可见光波段，一般为360nm和830nm波段(或380nm-780nm)的相对光 谱灵敏度(探头在此范围内与CIE标准光谱光效函数的均为正误差，且在此波段外的光谱 响应均为0)，Ps( λ )表示用于定标所述光度探头的标准光源的已知光谱功率分布。上述中间视觉光度学模型是X摸型或者MOVE模型，或者其它已知的中间视觉光度 学计算模型。目前研究中间视觉光度学比较可靠的方法是视觉功能法，人们根据视觉功能 法得到了中间视觉光视效率函数的各种不同的模型，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 )表示中间视觉光谱视效函数。X =-1/0.599 LM-0.001/0.599----(3)当明视觉亮度为0. 001尼特以下时X = 0 ；明视觉亮度为0. 6尼特以上时，X = 1。 Lm为中间视觉亮度。由式(2) (3)并测得明视觉和暗视觉亮度、，1^可以求得任意中间视觉 照明条件下的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，任意位置满MKmm(X)Vm (λ。，χ) = 683。测得明视觉和暗视觉亮 度、，Ls，由式(4) (5)可以求得任意中间视觉照明条件下&νω(λ)。其中λ 0 = 555nm，V' ( λ 0) = 683/1700。综上所述，本专利技术的中间视觉光度计，将各个中间视觉光度学计算模型中的几个 要素明视觉光度量、暗视觉光度量和光谱的测量装置有机结合到一起。采用测量光谱对明 视觉探测器和暗视觉探测器的测量结果进行光谱修正，大幅降低了光度探头由于光谱失匹 配带来的误差，提高了所测明视觉光度量和暗视觉光度量的精度，因此本专利技术的中间视觉 光度计的使用方便且具有很高的测量精度。附图说明附图1是CIE规定的明视觉相对光谱光视效率曲线V( λ )和CIE规定的暗视觉相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中间视觉光度计，其特征在于：包括一个用于测量光谱功率分布的光谱仪（１），一个光谱响应灵敏度与ＣＩＥ规定的明视觉光视效率函数Ｖ（λ）相匹配的明视觉光度探头（２），一个光谱响应灵敏度与ＣＩＥ规定的暗视觉光视效率函数Ｖ′（λ）相匹配的暗视觉光度探头（３），所述光谱仪（１）、明视觉光度探头（２）和暗视觉光度探头（３）与微电子处理单元（４）电连接。

【技术特征摘要】
一种中间视觉光度计，其特征在于包括一个用于测量光谱功率分布的光谱仪(1)，一个光谱响应灵敏度与CIE规定的明视觉光视效率函数V(λ)相匹配的明视觉光度探头(2)，一个光谱响应灵敏度与CIE规定的暗视觉光视效率函数V′(λ)相匹配的暗视觉光度探头(3)，所述光谱仪(1)、明视觉光度探头(2)和暗视觉光度探头(3)与微电子处理单元(4)电连接。2.根据权利要求1所述的中间视觉光度计，其特征在于所述的光谱仪(1)是由阵列 探测器(1-1)作为光电转换单元的快速光谱仪(1)。3.根据权利要求1所述的中间视觉光度计，其特征在于所述光谱仪(1)是由单色仪 和单通道光电传感器组成的机械扫描式光谱仪。4.一种测量中间视觉光度值的方法，其特征在于包括以下步骤1)用光谱仪(1)测量被测光的相对光谱功率分布PtU)，由明视觉光度探头(2)测量 被测光的明视觉...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘建根，
申请(专利权)人：杭州远方光电信息有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]