專利名稱：一種中間視覺光度值的測量方法及其裝置的制作方法
一種中間視覺光度值的測量方法及其裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光輻射測量領(lǐng)域，具體涉及一種中間視覺光度值的測量方法及其測量裝置。
背景技術(shù)：
當人眼光刺激的亮度在約3cd/m2以上時，主要由人眼錐體細胞獲得的視覺稱明視 覺或錐體細胞視覺，CIE規(guī)定的明視覺光視效率函數(shù)ν(λ)是目前光度學計算、測量和照 明設(shè)計的基礎(chǔ)和依據(jù)。光刺激的亮度約在O.OOlcd/m2以下，即在暗適應(yīng)情況下主要由桿體 細胞獲得的視覺稱暗視覺或桿體細胞視覺，CIE也于1951年規(guī)定了暗視覺光視效率函數(shù) V' (λ )，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。當照 明亮度在明視覺和暗視覺之間時，即亮度在0. 001cd/m2 3cd/m2之間時，比如夜間道路照 明和交通照明等，屬于中間視覺狀態(tài)，在這種狀態(tài)下人眼的錐體細胞和桿體細胞同時活動 并相互作用。中間視覺的光視效率函數(shù)Vm( λ)與具體照明水平相關(guān)，在夜間照明等中間視 覺條件下，光視效率函數(shù)相對于明視覺光視效率函數(shù)的偏移，如均使用明視覺光度學標準， 則會在光度測量計算以及照明設(shè)計中產(chǎn)生不恰當?shù)纳踔潦清e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量精度較高的測 量中間視覺光度量的方法。本發(fā)明的另一個目的是旨在提供一種精度較高的中間視覺光度量測量裝置。為了達到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案一種中間視覺光度值的測量方法，其特征在于包括以下步驟(1)用光譜儀測量被測光的相對光譜功率分布Pt ( λ )，用光譜靈敏度與CIE規(guī)定 的明視覺光視效率函數(shù)ν( λ )相匹配的明視覺光度探頭測量被測光的明視覺光度量G ；(2)由明視覺光度量G和被測光的相對光譜功率分布Pt ( λ )，計算被測光的絕對 光譜功率分布Ρ( λ)<formula>formula see original document page 3</formula>(3)根據(jù)被測光的絕對光譜功率分布Ρ(λ)，由中間視覺光度學模型計算中間視
覺光度量。在本發(fā)明中，利用對被測光的明視覺光度量和相對光譜的測量和計算，得到被測 光的絕對光譜功率，通過該量值，能夠保證在使用任意模型的條件下準確得到中間視覺光 度量值。本發(fā)明的中間視覺光度值的測量方法適用于任意光源。與本發(fā)明所述方法類似的還可以使用光譜靈敏度與暗視覺光度探頭測量被測光 的暗視覺光度值，通過同樣方法計算出中間視覺光度值，但與明視覺光度探頭相比，市場上的暗視覺的光度探頭很少，技術(shù)相對不成熟，因此該方法雖然可行，但實際應(yīng)用存在困難。本發(fā)明還可以作進一步的改進和完善由光譜儀測得的Pt ( λ )，明視覺光視效率函數(shù)V( λ )以及所述明視覺光度探頭的 相對光譜靈敏度Sm1 (λ),計算光譜修正系數(shù)K，并用來修正明視覺光度量G得到更為精確 的明視覺光度量G。，光譜解析修系數(shù)K可按下式進行
<formula>formula see original document page 4</formula>
式中PtU)為所述光譜分析系統(tǒng)測得的被測光的相對光譜功率分布，SM1(X)， S' rel(A)分別為所述明視覺光度探頭和暗視覺光度探頭的相對光譜靈敏度，ρ3(λ)為用 于定標所述光度探頭的標準光源的已知光譜功率分布，ν(λ)為CIE推薦的明視覺光視效 率函數(shù)。用修正后的明視覺光度量G。替代式(1)中的G，計算被測光的絕對光譜功率分布， 以得到更高的絕對值精度，計算公式如下<formula>formula see original document page 4</formula>(3)式中Pt ( λ )為所述光譜分析系統(tǒng)測得的被測光的相對光譜功率分布。上述方案中，中間視覺光度學模型為CIE規(guī)定的模型或者X摸型或者MOVE模型或 者其他已知的中間視覺光度學模型。目前研究中間視覺光度學比較可靠的方法是視覺功 能法，人們根據(jù)視覺功能法得到了中間視覺光視效率函數(shù)的各種不同的模型，例如X模型， MOVE模型等1)·Χ 模型<formula>formula see original document page 4</formula>(5)其中Vm( λ )表示中間視覺光譜視效函數(shù)。 X-lL 0.001"0.599 m 0.599 (6)當明視覺亮度為0. 001尼特以下時X = 0 ；明視覺亮度為0. 6尼特以上時，X = 1。 Lm為中間視覺亮度。由式(5) (6)并測得明視覺和暗視覺亮度、，1^可以求得任意中間視覺 照明條件下的νω(λ)。2). MOVE 模型<formula>formula see original document page 4</formula>)^ = xek + (l~x)^00
mm( 7 Λ其中x=l. 49+0. 2821glm<formula>formula see original document page 5</formula>
其中λ。= 555nm，任意位置滿MKmm(X)Vm (λ。，χ) = 683。測得明視覺和暗視覺亮 度、，Ls，由式(7)⑶可以求得任意中間視覺照明條件下&νω(λ)。其中λ。= 555nm, λ ‘ (λ 0) = 683/1700。根據(jù)中間視覺光度學模型計算出中間視覺的光視效率函數(shù)Vm( λ )，將被測光的絕 對光譜功率Ρ(λ)分別與Vm(X)加權(quán)積分求得被測光的中間視覺光度值?；蛘?，由被測光的絕對光譜功率P ( λ )與CIE規(guī)定的暗視覺光視效率函數(shù)V’( λ ) 計算出被測光的暗視覺光度值，根據(jù)中間視覺光度學模型由明視覺光度值和暗視覺光度值 計算出被測光的中間視覺光度值。本發(fā)明還提供了一種測量中間視覺光度值的裝置，即一種中間視覺光度計，包括 一個用于測量光譜功率分布的光譜儀和一個光譜靈敏度與CIE規(guī)定的明視覺光視效率函 數(shù)ν(λ)相匹配的明視覺光度探頭，所述光譜儀和明視覺光度探頭與同一個微電子處理單 元電連接。通過微電子處理單元與電腦電連接，有電腦軟件直接計算出中間視覺光度量。上述的光譜儀是由單色儀和光電探測器組成的機械掃描式光譜儀或者所述的光 譜儀是由陣列探測器作為光電轉(zhuǎn)換器件的快速光譜儀。綜上所述，本發(fā)明的中間視覺光度值的測量方法，能夠使用任一中間視覺計算模 型，方便、準確地測量出被測光的中間視覺光度值，適用于任何光源的測量。本發(fā)明的中間 視覺光度計，結(jié)合了光譜儀和明視覺探頭，操作方便，適用性強。

附圖1是CIE相對光譜光視效率曲線V( λ )(明視覺)和V' (λ)(暗視覺)。附圖2是本發(fā)明的中間視覺光度計結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式如圖2所示的本發(fā)明的中間視覺光度計，光譜儀1和明視覺光度探頭2與同一個 微電子處理單元3電連接，并連接到電腦。光譜儀是具有陣列探測器1-1的快速光譜儀， 明視覺光度探頭的光譜靈敏度擬合CIE規(guī)定的明視覺光視效率函數(shù)V( λ )。在電腦中存儲 已知的明視覺和暗視覺光譜視效函數(shù)V( λ )、V’( λ )、明視覺光度探頭的相對光譜靈敏度 Srel(λ)、定標明視覺光度探頭的標準燈的相對光譜功率Ps(λ)以及相對應(yīng)的中間視覺光 度計算程序。光譜儀的光信號采集裝置1-2和光度探頭同時測量被測光，得到被測光的相 對光譜靈敏度PtU)和明視覺光度量G。根據(jù)下式計算光譜修正系數(shù)，<formula>formula see original document page 5</formula>將K乘以G得到具有更高精度的明視覺光度值G。。利用G。和被測光的相對光譜， 計算出被測光的絕對光譜功率，<formula>formula see original document page 6</formula> 利用絕對光譜功率，根據(jù)CIE文件規(guī)定的中間視覺光度計算模型，計算出被測光 的中間視覺光度值。
權(quán)利要求
一種中間視覺光度值的測量方法，其特征在于包括以下步驟(1)用光譜儀測量被測光的相對光譜功率分布Pt(λ)，用光譜靈敏度與CIE規(guī)定的明視覺光視效率函數(shù)V(λ)相匹配的明視覺光度探頭測量被測光的明視覺光度量G；(2)由明視覺光度量G和被測光的相對光譜功率分布Pt(λ)，計算被測光的絕對光譜功率分布P(λ) <mrow><mi>P</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>&lambda;</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>G</mi><msub> <mrow><mo>&CenterDot;</mo><mi>P</mi> </mrow> <mi>t</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>&lambda;</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><mn>683</mn><munderover> <mo>&Integral;</mo> <mn>360</mn> <mn>830</mn></munderover><msub> <mi>P</mi> <mi>t</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>&lambda;</mi> <mo>)</mo></mrow><mi>V</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>&lambda;</mi> <mo>)</mo></mrow><mi>d&lambda;</mi> </mrow></mfrac><mo>;</mo> </mrow>(3)根據(jù)被測光的絕對光譜功率分布P(λ)，由中間視覺光度學模型計算中間視覺光度量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中間視覺光度值的測量方法，其特征在于由光譜儀測得的相 對光譜功率分布Pt ( λ )，明視覺光視效率函數(shù)V( λ )以及明視覺光度探頭的相對光譜靈敏 度Sm1 (λ),計算光譜修正系數(shù)K，并用來修正明視覺光度量G得到更為精確的明視覺光度 量Ge，用修正后的明視覺光度量Gc計算被測光的絕對光譜功率分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的中間視覺光度值的測量方法，其特征在于根據(jù)中間視覺 光度學模型計算出中間視覺的光視效率函數(shù)Vm( λ )，將被測光的絕對光譜功率P ( λ )分別 與Vm( λ )加權(quán)積分求得被測光的中間視覺光度值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的中間視覺光度值的測量方法，其特征在于根據(jù)被測 光的絕對光譜功率Ρ( λ)與CIE規(guī)定的暗視覺光視效率函數(shù)V’ (λ)計算出被測光的暗視 覺光度值，根據(jù)中間視覺光度學模型由明視覺光度值和暗視覺光度值計算出被測光的中間 視覺光度值。
5.一種測量中間視覺光度值的裝置，其特征在于包括一個用于測量光譜功率分布的光 譜儀⑴和一個光譜靈敏度與CIE規(guī)定的明視覺光視效率函數(shù)ν(λ)相匹配的明視覺光度 探頭(2)，所述光譜儀⑴和明視覺光度探頭(2)與同一個微電子處理單元(3)電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的中間視覺光度計，其特征在于所述的光譜儀(1)是由陣列探 測器(1-1)作為光電轉(zhuǎn)換器件的快速光譜儀或者所述的光譜儀(1)是由單色儀和光電探測 器組成的機械掃描式光譜儀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種中間視覺光度值的測量方法及其裝置。在本發(fā)明的測量方法中，用光譜儀和明視覺光度探頭分別測量被測光的相對光譜功率分布和明視覺光度量，通過二者計算出被測光的絕對光譜功率分布，并進而根據(jù)中間視覺模型，計算出被測光的中間視覺光度值。該方法能夠適用于任一中間視覺計算模型，具有較高的測量精度。本發(fā)明的中間視覺光度計將光譜儀和明視覺光度探頭相結(jié)合成為一臺測量設(shè)備，使得中間視覺的測量操作方便，且適用于任何光源的測量。
文檔編號G01J1/42GK101813518SQ20091030651
公開日2010年8月25日 申請日期2009年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月3日
發(fā)明者潘建根 申請人:杭州遠方光電信息有限公司