[发明专利]一种模拟人眼对光环境感知的光学测量系统与测量方法

说明书

本发明公开了一种模拟人眼对光环境感知的光学测量系统，利用多种光学测量仪器以及相应的软件处理系统实现人眼对光环境感知的模拟。光学测量仪器包括平面亮度计、光谱仪和动态响应测试仪。本发明还公开了一种模拟人眼对光环境感知的光学测量方法，该光学测量系统亮度测量部分通过平面亮度计获取空间亮度分布，利用该亮度分布计算出当前条件下的瞳孔直径，进而计算出人眼感知到的空间亮度；通过调整光谱仪的测量视角获取人眼视野范围内接收到的光谱辐照度；通过动态响应测试仪测量动态响应信息。本发明提出模拟人眼对光环境感知的测量方法，该方法可对人眼感知空间光环境的特性进行全方位、实时的评价。

技术领域

本发明涉及显示器件测量技术领域，特别是一种模拟人眼对光环境感知的光学测量系统与测量方法。

背景技术

随着显示技术的高速发展，光环境的组成也越来越多样化，研究人眼对光环境的感知是非常有意义的工作。人眼对于光环境的感知包括亮度、照度、光谱以及动态响应等等。目前市面上的亮度计、照度计种类众多，其中亮度计有简易亮度计、光谱辐射亮度计、光学成像亮度计、高准确度亮度计以及CCD成像亮度计等；照度计有目视照度计、光电照度计等。传统亮度计只是测量被测物体的亮度，是客观物理量，而不是人眼实际能够感知到的亮度。并且传统亮度存在以下缺点：1、入射孔径远远大于人眼7mm瞳孔直径，FOV为0.1°、0.2°、1°或2°，不能满足辐射标准的要求；2、通常用V(λ)进行匹配，无法按照标准要求的加权函数进行加权；3、入瞳位置不确定，一般为透镜后端，无法真正满足某些测试距离的要求； 4、人眼对显示亮度的实际感知，会受环境光的影响，但现有设备，包括点亮度计和平面亮度计，只能记录显示屏幕的发光亮度，并不能反映人眼感知亮度。而对于照度计，其测量范围一般是180°，与实际人眼的视野范围不符合，不能替代人眼在相应位置接收到的照度信息。

目前，针对人眼对空间光环境的感知，所做的研究很少并且缺乏系统性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种模拟人眼对光环境感知的光学测量系统与测量方法，该方法通过多种光学测量仪器协同工作对人眼对空间光环境的感知情况作评估，例如测量人眼感知亮度、照度以及接收到的光谱信息等。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种模拟人眼对光环境感知的光学测量系统，包括十字形的支架式导轨、其中一个导轨上设有光谱仪，另一导轨上设有动态响应测试仪和平面亮度计；其中，光环境发出的光线信息通过平面亮度计记录其亮度分布，通过光谱仪记录其光谱分布，通过动态响应测试仪测量动态响应。

作为本发明所述的一种模拟人眼对光环境感知的光学测量系统进一步优化方案，支架式导轨上配备用于在水平和垂直方向调整角度的支架。

作为本发明所述的一种模拟人眼对光环境感知的光学测量系统进一步优化方案，所述光谱仪为非接触式的，并且至少包含两路探测系统，一路针对场景中心，采用点亮度计光学系统，一路针对全局视野，采用照度计光学系统，探测最大视角范围能够达到水平方向120°，垂直方向90°，能够全部记录光环境的光谱信息。

作为本发明所述的一种模拟人眼对光环境感知的光学测量系统进一步优化方案，所述动态响应测试仪包括数据采集卡，数据采集卡的数据宽度为16-bit，最大采样率能达到100000 points/s；动态响应测试仪的检测过程为：光环境内的显示器提供不同分辨率和屏幕刷新率的测试图像，动态响应测试仪接收信号，利用其内部的光电二极管进行光电转换，通过低噪声信号放大器将光电信号放大，利用数据采集卡获取时变信号，实现对动态响应的检测。

作为本发明所述的一种模拟人眼对光环境感知的光学测量系统进一步优化方案，所述平面亮度计测量视角可调，能够达到水平方向120°，垂直方向90°，能够全部记录光环境的亮度信息。