[發明專利]一種模擬人眼對光環境感知的光學測量系統與測量方法

有效

• 申請號: 201710997138.7
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107884005B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 張宇寧;屠彥;李曉華;李帥;儲海龍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱楨榮

本發明公開了一種模擬人眼對光環境感知的光學測量系統，利用多種光學測量儀器以及相應的軟件處理系統實現人眼對光環境感知的模擬。光學測量儀器包括平面亮度計、光譜儀和動態響應測試儀。本發明還公開了一種模擬人眼對光環境感知的光學測量方法，該光學測量系統亮度測量部分通過平面亮度計獲取空間亮度分布，利用該亮度分布計算出當前條件下的瞳孔直徑，進而計算出人眼感知到的空間亮度；通過調整光譜儀的測量視角獲取人眼視野范圍內接收到的光譜輻照度；通過動態響應測試儀測量動態響應信息。本發明提出模擬人眼對光環境感知的測量方法，該方法可對人眼感知空間光環境的特性進行全方位、實時的評價。

技術領域

本發明涉及顯示器件測量技術領域，特別是一種模擬人眼對光環境感知的光學測量系統與測量方法。

背景技術

隨著顯示技術的高速發展，光環境的組成也越來越多樣化，研究人眼對光環境的感知是非常有意義的工作。人眼對于光環境的感知包括亮度、照度、光譜以及動態響應等等。目前市面上的亮度計、照度計種類眾多，其中亮度計有簡易亮度計、光譜輻射亮度計、光學成像亮度計、高準確度亮度計以及CCD成像亮度計等；照度計有目視照度計、光電照度計等。傳統亮度計只是測量被測物體的亮度，是客觀物理量，而不是人眼實際能夠感知到的亮度。并且傳統亮度存在以下缺點：1、入射孔徑遠遠大于人眼7mm瞳孔直徑，FOV為0.1°、0.2°、1°或2°，不能滿足輻射標準的要求；2、通常用V(λ)進行匹配，無法按照標準要求的加權函數進行加權；3、入瞳位置不確定，一般為透鏡后端，無法真正滿足某些測試距離的要求； 4、人眼對顯示亮度的實際感知，會受環境光的影響，但現有設備，包括點亮度計和平面亮度計，只能記錄顯示屏幕的發光亮度，并不能反映人眼感知亮度。而對于照度計，其測量范圍一般是180°，與實際人眼的視野范圍不符合，不能替代人眼在相應位置接收到的照度信息。

目前，針對人眼對空間光環境的感知，所做的研究很少并且缺乏系統性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足而提供一種模擬人眼對光環境感知的光學測量系統與測量方法，該方法通過多種光學測量儀器協同工作對人眼對空間光環境的感知情況作評估，例如測量人眼感知亮度、照度以及接收到的光譜信息等。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

根據本發明提出的一種模擬人眼對光環境感知的光學測量系統，包括十字形的支架式導軌、其中一個導軌上設有光譜儀，另一導軌上設有動態響應測試儀和平面亮度計；其中，光環境發出的光線信息通過平面亮度計記錄其亮度分布，通過光譜儀記錄其光譜分布，通過動態響應測試儀測量動態響應。

作為本發明所述的一種模擬人眼對光環境感知的光學測量系統進一步優化方案，支架式導軌上配備用于在水平和垂直方向調整角度的支架。

作為本發明所述的一種模擬人眼對光環境感知的光學測量系統進一步優化方案，所述光譜儀為非接觸式的，并且至少包含兩路探測系統，一路針對場景中心，采用點亮度計光學系統，一路針對全局視野，采用照度計光學系統，探測最大視角范圍能夠達到水平方向120°，垂直方向90°，能夠全部記錄光環境的光譜信息。

作為本發明所述的一種模擬人眼對光環境感知的光學測量系統進一步優化方案，所述動態響應測試儀包括數據采集卡，數據采集卡的數據寬度為16-bit，最大采樣率能達到100000 points/s；動態響應測試儀的檢測過程為：光環境內的顯示器提供不同分辨率和屏幕刷新率的測試圖像，動態響應測試儀接收信號，利用其內部的光電二極管進行光電轉換，通過低噪聲信號放大器將光電信號放大，利用數據采集卡獲取時變信號，實現對動態響應的檢測。

作為本發明所述的一種模擬人眼對光環境感知的光學測量系統進一步優化方案，所述平面亮度計測量視角可調，能夠達到水平方向120°，垂直方向90°，能夠全部記錄光環境的亮度信息。