CN110579342B - 眩光测量装置及眩光测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种眩光测量装置及眩光测量方法，其中，眩光测量装置包括光源、遮罩和接收器，光源用于发出平行光束；遮罩包括位于中心的第一区域和环绕第一区域的第二区域，第一区域设置有光线不能透过的全黑色块，第二区域为透明区域；接收器包括位于中心的第三区域和环绕第三区域的第四区域，待测光学***位于遮罩和接收器之间，第三区域为全黑色块的影像区域，第四区域为透明区域的影像区域；光圈设置在光源与遮罩之间或者遮罩与待测光学***之间，光圈的内径能够调节，用于调节通过第二区域的光束量。眩光测量装置及眩光测量方法，通过改变光圈的内径，能够计算出光源不同位置发出的光或者不同光圈内径间的光所单独造成的眩光强度。

Description

眩光测量装置及眩光测量方法
技术领域
本发明涉及光学测量装置领域，特别是涉及一种眩光测量装置及眩光测量方法。
背景技术
眩光，又称杂光(Flare，Veiling Glare)，为光学***中，从光源发出的光线，在通过光学***时，部分光的光路路径不依照光学***设计扭曲，而进入错误的接收范围位置的现象。眩光的存在并不在光学***的原设计中，因此其光路的扭曲现象也不会按照设计发生，传统的眩光测量装置或者测量方法只能计算出单一比值，不能计算出光源不同位置发出的光所单独造成的眩光强度，不利于后续查找原因或者改进光路设计。
发明内容
基于此，有必要针对传统的眩光测量装置或者测量方法计算结果单一的问题，提供一种眩光测量装置及眩光测量方法。
本发明的眩光测量装置，包括光源、遮罩和接收器，其中光源用于发出平行光束；遮罩，包括位于中心的第一区域和环绕第一区域的第二区域，所述第一区域设置有光线不能透过的全黑色块，所述第二区域为光线能够透过的透明区域；接收器，包括位于中心的第三区域和环绕第三区域的第四区域，待测光学***位于遮罩和接收器之间，第三区域为所述全黑色块的影像区域，第四区域为所述透明区域的影像区域；光圈，设置在光源与遮罩之间或者遮罩与待测光学***之间，所述光圈的内径能够调节，用于调节通过所述第二区域的光束量；所述眩光测量装置通过改变光圈的内径，能够计算出光源不同位置发出的光或者不同光圈内径间的光所单独造成的眩光强度。
在一个实施例中，所述光源的中心、遮罩的中心、光圈的中心、待测光学***的中心和接收器的中心在同一条直线上。
在一个实施例中，在正常的光路设计中，所述光束经过遮罩的第一区域和所述待测光学***后，在接收器的第三区域形成所述全黑色块的影像；所述光束经过遮罩的第二区域和所述待测光学***后，在接收器的第四区域形成所述透明区域的影像；在实际使用时，部分所述光束经过遮罩的第二区域和所述待测光学***后，路径未依照所述光学***的设计扭曲而到达所述接收器的第三区域。
在一个实施例中，所述光圈的最大内径大于所述全黑色块的外径，所述光圈的最大内径大于所述全黑色块的外径
在一个实施例中，眩光测量装置还包括控制器，用于调节并且控制所述光圈的内径。
在一个实施例中，所述眩光强度的计算公式为，I＝(Q1-Q0)/(Q2-Q0)；其中，I为所述眩光强度，Q1为所述接收器第三区域的光强，Q2为所述接收器第四区域的光强，Q0为所述接收器的环境光强度。
本发明还提出一种上述眩光测量装置的眩光测量方法，包括以下步骤：调节光圈的内径；记录调节光圈前后接收器测得的眩光强度；计算光圈调节前后眩光强度的差值的绝对值，得到光源不同位置发出的光或者不同光圈内径间的光所单独造成的眩光强度。
在一个实施例中，所述眩光测量方法还包括比率计算的步骤：计算光源不同位置发出的光或者不同光圈内径间的光所单独造成的眩光强度占总眩光强度的比率，所述总眩光强度为光圈内径调到最大时，所述接收器测得的眩光强度。
在一个实施例中，调节光圈的内径时，将光圈的内径调大最大，然后逐渐调小所述光圈的内径；或者，将光圈的内径调大最小，然后逐渐调大所述光圈的内径；调节光圈前，接收器记录测得的眩光强度I0；第i次调节光圈后接收器测得的眩光强度Ii，Ii＝(Q1i-Q0i)/(Q2i-Q0i),i为自然数,Q1i为第i次调节光圈后所述全黑色块的影像区域的光强，Q2i为第i次调节光圈后所述透明区域的影像区域的光强，Q0i为第i次调节光圈后环境光强度。
在一个实施例中，计算第i次调节光圈前后眩光强度的差值的绝对值，得到光源不同位置发出的光或者不同光圈内径间的光所单独造成的眩光强度qi,qi＝|Ii-Ii-1|；其中，Ii为第i次调节光圈后的眩光强度；Ii-1为第i次调节光圈前的眩光强度。
本发明的眩光测量装置及眩光测量方法，其有益效果为：
本发明的眩光测量装置及眩光测量方法，通过在光源与遮罩之间或者遮罩与待测光学***之间设置内径可调节的光圈，通过调节光圈的内径，能够调节通过遮罩透明区域的光束量，并且通过计算光圈调节前后所测得的眩光强度的差值，能够得到光源不同位置发出的光或者不同光圈内径间的光或者遮罩不同透明区域的光所单独造成的眩光强度。
附图说明
图1本发明一个实施例中眩光测量装置正常光线的光路示意图。
图2为本发明一个实施例中遮罩的结构示意图。
图3为本发明一个实施例中眩光测量装置眩光光线的光路示意图。
图4为本发明一个实施例中光圈的结构示意图。
图5为本发明一个实施例中眩光测量装置的光圈处于第二内径时的结构示意图。
图6为本发明一个实施例中眩光测量装置的光圈处于第三内径时的结构示意图。
附图标记：
光源100，遮罩200，第一区域210，第二区域220，光圈300，待测光学***400，接收器500，第三区域510，第四区域520。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
在一个实施例中，如图1所示，眩光测量装置包括光源100、遮罩200、光圈300和接收器500，其中，光源100用于发出平行光束；遮罩200设置在光源100上方，遮罩200的结构如图1和图2所示，包括位于中心的第一区域210和环绕第一区域210的第二区域220，第一区域210设置有光线不能透过的全黑色块，第二区域220为光线能够透过的透明区域。如图1所示，接收器500包括位于中心的第三区域510和环绕第三区域510的第四区域520，待测光学***400位于遮罩200和接收器500之间，第三区域510为全黑色块的影像区域，第四区域520为透明区域的影像区域。
在正常的光路设计中，光源100发出的光束经过遮罩200的第一区域210和待测光学***400后，在接收器500的第三区域510形成全黑色块的影像，光源100发出的光束经过遮罩200的第二区域220和待测光学***400后，在接收器500的第四区域520形成透明区域的影像，即在正常的光路设计中，光源100发出的光束在遮罩200全黑色块的遮挡作用下，不会有光束到达接收器500的第三区域510，在接收器500的第三区域510形成全黑色块的影像,接收器500的第三区域510呈全黑，接收器500的第四区域520由于有光束到达，因此呈现出光亮。但是，在实际使用时，如图3所示，部分光束经过遮罩200的第二区域220和待测光学***400后，路径未依照光学***的设计扭曲而形成眩光，到达接收器500的第三区域510，导致第三区域510所对应的全黑色块的影像区域并非全黑。眩光测量装置计算眩光强度I的公式为I＝(Q1-Q0)/(Q2-Q0)；其中，I为眩光强度，Q1为接收器500中第三区域510的光强，Q2为接收器500中第四区域520的光强，Q0为接收器500的环境光强度。
在图1和图3所示的实施例中，以全黑色块为中心，在遮罩200的上方设置光圈300，如图4所示，光圈300的内径能够调节，用于调节通过遮罩200第二区域220，即遮罩200透明区域的光束量。需要说明的是，在图4所示的实施例中，仅示意性地画出了光圈300从一个内径向另一个内径缩小的示意图，光圈300内径的可调节范围并不局限在图4所示的缩小范围内，可以理解的是，只要光圈300最大内径大于全黑色块的外径即可。另外，需要说明的是，在图2所示的实施例中，光圈300设置在遮罩200的上方，可以理解的是，在其他实施例中，光圈300还可以设置在光源100与遮罩200之间，或者设置在遮罩200与待测光学***400之间，只要改变光圈300的内径能够改变通过遮罩200第二区域220的光束量即可。
另外，在图1和图3所示的实施例中，光源100的中心、遮罩200的中心、光圈300的中心、待测光学***400的中心和接收器500的中心在同一条直线上，如此设置，便于调节眩光测量装置各个部件的相对位置。另外，在一个实施例中，眩光测量装置还包括控制器，用于调节并且控制光圈300的内径。
在一个实施例中，眩光测量装置的眩光测量方法包括以下步骤：调节光圈的内径；记录调节光圈前后接收器测得的眩光强度；计算光圈调节前后眩光强度的差值的绝对值，得到光源不同位置发出的光或者不同光圈内径间的光或者遮罩不同透明区域的光所单独造成的眩光强度。
如图3、图5和图6所示，光圈300的内径能够在三个档位间调节。需要说明的是，在图3、图5和图6所示的实施例中，仅示意性地画出了路径未依照光学***的设计扭曲的眩光的路径，以更好的表示眩光的光路，隐藏了正常的光线光路。当光圈300处在第一档位时如图3所示，光圈300具有第一内径；当光圈300处在第二档位时如图5所示，光圈300具有第二内径；当光圈300处在第三档位时如图6所示，光圈300具有第三内径。第一内径大于第二内径，第二内径大于第三内径。如图3所示，当光圈300处在第一内径时，光源100发出的光束经过遮罩200第二区域220的光束量较大，相应地，有较多的光束路径未依照光学***的设计扭曲而到达接收器500的第三区域510，导致第三区域510所对应的全黑色块的影像区域并非全黑，此时接收器500所测得的眩光强度为I1。如图5所示，当光圈300处在第二内径时，光源100发出的光束经过遮罩200第二区域220的光束量减小，相应地，路径未依照光学***的设计扭曲而到达接收器500第三区域510的光束量减小，此时接收器500所测得的眩光强度为I2。如图6所示，当光圈300处在第三内径时，光源100发出的光束经过遮罩200第二区域220的光束量最小，相应地，路径未依照光学***的设计扭曲而到达接收器500第三区域510的光束量最小，此时接收器500所测得的眩光强度为I3。
眩光强度I1与眩光强度I2的差值即为光圈300第一内径与第二内径之间所对应的光束产生的眩光强度；眩光强度I2与眩光强度I3的差值即为光圈300第二内径与第三内径之间所对应的光束产生的眩光强度；眩光强度I1与眩光强度I3的差值即为光圈300第一内径与第三内径之间所对应的光束产生的眩光强度。另外，由于光圈300不同内径间的区域对应光源100的不同位置，并且对应遮罩200不同的透明区域，因此，眩光测量装置通过改变光圈300的内径，能够计算出光源100不同位置发出的光或者不同光圈300内径间的光或者遮罩不同透明区域的光所单独造成的眩光强度。
在一个实施例中，眩光测量装置的眩光测量方法还包括比率计算的步骤：计算光源100不同位置发出的光或者不同光圈300内径间的光所单独造成的眩光强度占总眩光强度的比率，总眩光强度为光圈300内径调到最大时，接收器500测得的眩光强度。通过计算光源100不同位置发出的光或者不同光圈300内径间的光所单独造成的眩光强度占总眩光强度的比率，可以在光学软体中做进一步的分析，例如，如果发现光源100中某个位置或者光圈300某个内径范围内的眩光较严重时，利用待测光学***400中镜片形状和光学软体计算出光路，从而能够方便地找出眩光产生的可能原因以及相应的改进方式。
另外，在一个实施例中，眩光测量装置的眩光测量方法，调节光圈300的内径时，可以将光圈300的内径调大最大，然后逐渐调小所述光圈300的内径；或者，还可以将光圈300的内径调大最小，然后逐渐调大所述光圈300的内径；调节光圈300前，接收器500记录测得的眩光强度I0；第i次调节光圈300后接收器500测得的眩光强度Ii，Ii＝(Q1i-Q0i)/(Q2i-Q0i),i为自然数,Q1i为第i次调节光圈300后接收器500第三区域510的光强，Q2i为第i次调节光圈300后接收器500第四区域520的光强，Q0i为第i次调节光圈300后接收器的环境光强度。
另外，计算第i次调节光圈300前后眩光强度的差值的绝对值，得到光源100不同位置发出的光或者不同光圈300内径间的光所单独造成的眩光强度qi,qi＝|Ii-Ii-1|；其中，Ii为第i次调节光圈300后的眩光强度；Ii-1为第i次调节光圈300前的眩光强度。
在一个实施例中，眩光测量装置通过眩光强度的反相关因子Factor的值来反映不同光圈300内径时的眩光强度，眩光强度的反相关因子Factor的值与眩光强度呈反相关的关系，眩光强度的反相关因子Factor的值越大，眩光的影响越轻微；眩光强度的反相关因子Factor的值越小，眩光的影响越严重。遮罩200中心处的全黑色块的外径为7mm，通过改变光圈300的内径，获得不同的眩光强度的反相关因子Factor的值如表1所示，其中，对照例是指眩光测量装置不设置光圈300时的情况。
表1不同的光圈300内径对应不同的眩光强度的反相关因子Factor值
Figure BDA0002247887370000081
从表1中的数据可知，光圈300的内径越大，眩光测量装置测得的眩光强度的反相关因子Factor的值越小，说明眩光的影响越严重，另外，通过表1的数据，还可以说明本发明的眩光测量装置通过改变光圈300的内径大小，能够计算出光源100不同位置发出的光或者不同光圈300内径间的光所单独造成的眩光强度。
本发明的眩光测量装置及测量方法，通过在光源与遮罩之间或者遮罩与待测光学***之间设置内径可调节的光圈，通过调节光圈的内径，能够调节通过遮罩透明区域的光束量，并且通过计算光圈调节前后所测得的眩光强度的差值，能够得到光源不同位置发出的光或者不同光圈内径间的光或者遮罩不同透明区域的光所单独造成的眩光强度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种眩光测量装置，其特征在于，包括：
光源，用于发出平行光束；
遮罩，包括位于中心的第一区域和环绕第一区域的第二区域，所述第一区域设置有光线不能透过的全黑色块，所述第二区域为光线能够透过的透明区域；
接收器，包括位于中心的第三区域和环绕第三区域的第四区域，待测光学***位于遮罩和接收器之间，第三区域为所述全黑色块的影像区域，第四区域为所述透明区域的影像区域；
光圈，设置在光源与遮罩之间或者遮罩与待测光学***之间，所述光圈的内径能够调节，用于调节通过所述第二区域的光束量，所述光圈的最大内径大于所述全黑色块的外径，所述光源的中心、遮罩的中心、光圈的中心、待测光学***的中心和接收器的中心在同一条直线上；
所述眩光测量装置通过改变光圈的内径，能够计算出光源不同位置发出的光或者不同光圈内径间的光所单独造成的眩光强度。
2.根据权利要求1所述的眩光测量装置，其特征在于，在正常的光路设计中，所述光束经过遮罩的第一区域和所述待测光学***后，在接收器的第三区域形成所述全黑色块的影像；所述光束经过遮罩的第二区域和所述待测光学***后，在接收器的第四区域形成所述透明区域的影像；在实际使用时，部分所述光束经过遮罩的第二区域和所述待测光学***后，路径未依照所述光学***的设计扭曲而到达所述接收器的第三区域。
3.根据权利要求1所述的眩光测量装置，其特征在于，还包括控制器，用于调节并且控制所述光圈的内径。
4.根据权利要求1所述的眩光测量装置，其特征在于，所述眩光强度的计算公式为，I＝(Q1-Q0)/(Q2-Q0)；其中，I为所述眩光强度，Q1为所述接收器第三区域的光强，Q2为所述接收器第四区域的光强，Q0为所述接收器的环境光强度。
5.权利要求1-4任一所述眩光测量装置的眩光测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
调节光圈的内径；
记录调节光圈前后接收器测得的眩光强度；
计算光圈调节前后眩光强度的差值的绝对值，得到光源不同位置发出的光或者不同光圈内径间的光所单独造成的眩光强度。
6.根据权利要求5所述的眩光测量方法，其特征在于，还包括比率计算的步骤：计算光源不同位置发出的光或者不同光圈内径间的光所单独造成的眩光强度占总眩光强度的比率，所述总眩光强度为光圈内径调到最大时，所述接收器测得的眩光强度。
7.根据权利要求5所述的眩光测量方法，其特征在于，调节光圈的内径时，将光圈的内径调大最大，然后逐渐调小所述光圈的内径；或者，将光圈的内径调大最小，然后逐渐调大所述光圈的内径；调节光圈前，接收器记录测得的眩光强度I0；第i次调节光圈后接收器测得的眩光强度Ii，Ii＝(Q1i-Q0i)/(Q2i-Q0i),i为自然数,Q1i为第i次调节光圈后所述全黑色块的影像区域的光强，Q2i为第i次调节光圈后所述透明区域的影像区域的光强，Q0i为第i次调节光圈后环境光强度。
8.根据权利要求7所述的眩光测量方法，其特征在于，计算第i次调节光圈前后眩光强度的差值的绝对值，得到光源不同位置发出的光或者不同光圈内径间的光所单独造成的眩光强度qi,qi＝|Ii-Ii-1|；其中，Ii为第i次调节光圈后的眩光强度；Ii-1为第i次调节光圈前的眩光强度。
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