CN102645275B - 一种产生对比度和色差观察目标的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种产生对比度和色差观察目标的装置，属于光学精密测量技术领域；具体包括第一均匀面光源、第二均匀面光源、第一基色调色系统、第二基色调色系统、第一大积分球、第二大积分球、靶板、立方分束棱镜、第一分划板和第二分划板；均匀面光源出射的光照射基色调色系统，通过基色调色系统产生不同颜色和不同亮度的光，再将基色调色系统输出的光照射大积分球进行混色，形成特定颜色和特定亮度的均匀面光源，通过另一相同光路，形成另一特定颜色和特定亮度的均匀面光源，两路面光源经过后续光路，可以产生对比度和色差两个观察目标。本发明测量范围广，结构简单，可用于产生视觉阈值测量用的连续可变的对比度和色差观察目标。

Description

一种产生对比度和色差观察目标的装置

技术领域

本发明涉及一种产生对比度和色差观察目标的装置，属于光学精密测量技术领域。

技术背景

人所感受的外界信息有95％以上来自视觉，因此视觉特性的好坏直接关系到人类的生产、生活和工作。临床上，应用视觉诊断设备及早发现视觉疾病并进行及早地干预治疗是降低视觉残疾的关键。随着物质生活水平的提高，人们对视觉健康的重视程度也越来越高，相应的检测、诊断和测试技术也不断发展，涌现出很多新型的视觉诊断设备。

虽然我国对视觉诊断设备已经开展了相关的计量研究，建立了顶焦度国家计量基准，解决了验光设备，如综合验光仪、视力表等的计量校准，但在对比敏感度测试仪、色差检查仪和视觉电生理的校准方面，我国的校准能力几乎为零。进一步深入研究视觉诊断设备的计量校准和量值溯源方法是我国“十二五”医学计量领域急需解决的关键问题。

本发明设计了一套产生两种观测目标的装置，可以产生视觉阈值测量用的对比度和色差两种观察目标。

发明内容

本发明的目的是为了解决人眼视觉阈值测量的问题，提出一种产生两个观察目标的装置，产生的对比度和色差观察目标可用于人眼视觉阈值测量。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种用于产生对比度和色差观察目标的装置，包括第一均匀面光源、第二均匀面光源、第一基色调色系统、第二基色调色系统、第一大积分球、第二大积分球、靶板、立方分束棱镜、第一分划板和第二分划板；其中，第一均匀面光源包括第一光源和第一小积分球；第二均匀面光源包括第二光源和第二小积分球；第一基色调色系统包括第一滤光盘和第一挡光盘；第二基色调色系统包括第二滤光盘和第二挡光盘。

上述组成部分的连接关系为：第一光源和第一小积分球进光口相连接，第一基色调色系统位于第一小积分球出射口与第一大积分球进光口之间，其内部第一滤光盘和第一挡光盘顺序平行放置；第二光源和第二小积分球进光口相连接，第二基色调色系统位于第二小积分球出射口与第二大积分球进光口之间，其内部第二滤光盘和第二挡光盘顺序平行放置。

所述第一滤光盘包括红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片，用来产生红绿蓝(RGB)三原色，可以沿径向移动；上述三个滤光片拼合成的平面能够完全遮挡第一小积分球的出射口和第一大积分球的进光口。第一挡光盘结构形状与第一滤光盘相同，包括三个黑色挡光板；上述三个黑色挡光板可以沿径向移动。第一挡光盘通过移动黑色挡光板来改变光线的通光面积，与第一大积分球配合产生特定颜色或特定照度的光线。

所述第二基色调色系统的结构与第一基色调色系统相同。

所述靶板上有刻线。本发明的装置中可以采用具有不同空间频率刻线的靶板。

所述第一分划板和第二分划板上的图案共轭。

所述立方分束棱镜，在产生对比度观察目标时起到混合光线的作用。

所述第一大积分球与第二大积分球起到混色器的作用，二者出射光光轴互相垂直。

所述第一基色调色系统和第二基色调色系统均用来产生三原色为RGB的特定颜色和特定照度的光线。

所述第一大积分球进光口的方向和第一大积分球出射口的方向不平行。

所述第二大积分球进光口的方向和第二大积分球出射口的方向不平行。

所述产生对比度和色差观察目标的装置中，所有接口保证不漏光。

本发明的一种用于产生两个观察目标的方法为：均匀面光源出射的光照射基色调色系统，通过基色调色系统产生不同颜色和不同亮度的光，再将基色调色系统输出的光照射混色器，形成特定颜色和特定亮度的均匀面光源，通过另一相同光路，形成另一特定颜色和特定亮度的均匀面光源，两路面光源经过后续光路，可以产生对比度和色差两个观察目标。

产生色差观察目标的具体过程为：

第一光源光线射入第一小积分球，经过第一小积分球的出射口，进入第一基色调色系统，通过第一滤光盘和第一挡光盘的共同作用后，进入第一大积分球混合，在第一大积分球出射口产生一束特定颜色的均匀面光源；第二光源光线射入第二小积分球，经过第二小积分球的出射口，进入第二基色调色系统，通过其内部第二滤光盘和第二挡光盘的共同作用后，进入第二大积分球混合，在第二大积分球出射口产生另一束特定颜色的均匀面光源；两束带有不同特定颜色的光线分别经过第一分划板、第二分划板和立方分束棱镜后，产生带有色差的观察目标。

产生带有对比度观察目标的具体过程为：

将两个基色调色系统中滤光盘里的滤光片全部沿径向移出；使第一光源光线射入第一小积分球，经过第一小积分球的出射口，进入第一基色调色系统，通过第一挡光盘的作用，光线进入第一大积分球，从其出射口射出一束特定照度的均匀光线，照射到靶板上；第二光源光线射入第二小积分球，经过第二小积分球的出射口，进入第二基色调色系统，通过第二挡光盘的作用，光线进入第二大积分球，从其出射口射出另一束特定照度的均匀光线；两束带有不同照度的光线分别进入立方分束棱镜后，产生带有对比度的观察目标。

有益效果

对比已有技术，本发明测量范围广，结构简单，实现了一套装置可以产生对比度和色差连续可调的两种观察目标。

附图说明

图1为本发明的产生对比度和色差观察目标装置的结构示意图；

图2为本发明的第一基色调色系统的内部结构示意图；

图3为具体实施方式中产生对比度和色差观察目标装置的应用示意图；

图4为具体实施方式中产生对比度测量用的靶板刻线图案；

图5为具体实施方式中第一分划板和第二分划板图案示意图，其中a为第一分划板上的图案，b为第二分划板上的图案；

图6为具体实施方式中产生色差测量用图案的示意图。

标号说明：

1-第一光源、2-第一小积分球、3-第二光源、4-第二小积分球、5-第一小积分球出射口、6-第一基色调色系统、7-第一大积分球进光口、8-第二小积分球出射口、9-第二基色调色系统、10-第二大积分球进光口、11-第一大积分球、12-第一大积分球出射口、13-第二大积分球、14-第二大积分球出射口、15-第一滤光盘、16-第一挡光盘、17-红色滤光片、18-绿色滤光片、19-蓝色滤光片、20-第一黑色挡光板、21-第二黑色挡光板、22-第三黑色挡光板、23-第一分划板、24-第二分划板、25-立方分束棱镜、26-靶板、27-双通道光谱仪、28-照度计。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明的基本思想是利用本装置产生两路光路，每路光路产生具有一定照度或颜色的均匀光线，通过两路光路混合使用，可以产生两个观察目标；均匀面光源照射基色调色系统，进入大积分球混合，从出射口射出光线，然后进入分束棱镜系统叠加产生带有对比度和色差的两种观察目标。

本实施方式所述用于产生对比度和色差观察目标的装置，如图1所示，包括第一均匀面光源(包括第一光源1和第一小积分球2)、第二均匀面光源(包括第二光源3和第二小积分球4)、第一基色调色系统6、第二基色调色系统9、第一大积分球11、第二大积分球13、第一分划板23、第二分划板24、立方分束棱镜25和靶板26。

第一光源1和第一小积分球2进光口相连接，第一基色调色系统6位于第一小积分球出射口5与第一大积分球进光口7之间；第二基色调色系统9位于第一小积分球出射口8与第二大积分球进光口10之间。

第一基色调色系统6由第一滤光盘15和第一挡光盘16组成；第二基色调色系统9与第一基色调色系统6结构相同，第一基色调色系统内部结构如图2所示；第一滤光盘15由红色滤光片17、绿色滤光片18和蓝色滤光片19组成，每个滤光片成120°的扇形，滤光片可以沿径向移动；第一挡光盘16由第一黑色挡光板20、第二黑色挡光板21和第三黑色挡光板22组成，每个黑色挡光板成120°的扇形，并且可以沿径向移动，以改变光线的通光面积。

本实施例中的第一光源1和第二光源3均采用卤素灯光源。

如图3所示，产生对比度和色差观察目标的方法，其操作步骤为：

首先，打开第一光源1和第二光源3的电源，点亮卤素灯并预热几分钟，使卤素灯发光稳定。第一小积分球2和第一光源1组成第一均匀面光源、第二小积分球4和第二光源3组成第二均匀面光源，产生光谱连续分布的均匀出射光。

产生对比度观察目标的操作步骤：

第一光源1光线射入第一小积分球2，经过第一小积分球的出射口5，进入第一基色调色系统6，通过挡光盘16的作用，进入第一大积分球11混合，从第一大积分球出射口12射出一束特定照度的均匀光线，光线照射带有刻线的靶板26，出来的光线射入立方分束棱镜25；第二光源3光线射入第二小积分球4，经过第二小积分球的出射口8，进入第二基色调色系统9，通过挡光盘的作用，进入第二大积分球13混合，从第二大积分球出射口14射出另一束特定照度的均匀光线，进入立方分束棱镜25；两路光线通过立方分束棱镜25叠加后，产生带有对比度的观察目标。

通过照度计28实时监测第一大积分球出射口12与第二大积分球出射口14的光线，得到光源的照度，并分别反馈到第一基色调色系统6和第二基色调色系统9，通过控制其内部的三片黑色挡光板，改变光线的通光面积，最后得到相应的照度。两束不同照度的均匀光线叠加混合，产生带有对比度的观察目标。

本实施例中，在产生对比度观察目标时，只用到基色调色系统中的挡光板，这时可以将其内部的滤光片全部沿径向移出。

本实施例中，测量对比度观察目标时，靶板使用如图4所示图案。

产生色差观察目标的操作步骤：

第一光源1光线经过第一小积分球出射口5，进入第一基色调色系统6，通过第一滤光盘15和第一挡光盘16的共同作用后，进入第一大积分球11混合，形成一束带有特定颜色的均匀光线；第二光源3光线经过第二小积分球出射口8，进入第二基色调色系统，通过其内部滤光盘和挡光盘的共同作用后，进入第二大积分球13混合，形成另一束带有特定颜色的均匀光线；第一大积分球11射出的光经过一块毛玻璃，照射到第一分划板23上，产生一种特定颜色的图案；第二大积分球13射出的光线经过另一块毛玻璃，照射到第二分划板24上，产生另一种特定颜色的图案。两束光线分别进入立方分束棱镜25叠加，即可产生带有色差的观察目标；到达人眼或被测设备，这时人眼便能看到一幅颜色混合的图案。

本实施例中，第一分划板和第二分划板采用的共轭图案如图5a和图5b所示，a为第一分划板图案，b为第二分划板图案，其中白色部分为透明玻璃基板，黑色部分为不透光的镀膜。

一束带有特定颜色的光线照射到第一分划板上，得到如图6a所示的图案，另一束带有特定颜色的光线照射到第二分划板上，得到如图6b所示的图案，最后，人眼或检测设备将接收到如图6c所示的图案。通过判断图案是否存在色差来测量人眼或设备的色差阈值。

在产生对比度和色差观察目标的装置中，通过采用步进量小的步进电机来控制两个基色调色系统的通光量变化，可以实现很高的输出精度。

此实施例通过一系列的措施实现了产生对比度观察目标和色差观察目标的装置与方法，与其它方法相比，具有使用方便、输出精度高、结构简单、成本低的优点。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种产生对比度和色差观察目标的装置，其特征在于：包括第一均匀面光源、第二均匀面光源、第一基色调色系统、第二基色调色系统、第一大积分球、第二大积分球、靶板、立方分束棱镜、第一分划板和第二分划板；其中，第一均匀面光源包括第一光源和第一小积分球；第二均匀面光源包括第二光源和第二小积分球；第一基色调色系统包括第一滤光盘和第一挡光盘；第二基色调色系统包括第二滤光盘和第二挡光盘；

上述组成部分的连接关系为：第一光源和第一小积分球进光口相连接，第一基色调色系统位于第一小积分球出射口与第一大积分球进光口之间，其内部第一滤光盘和第一挡光盘顺序平行放置；第二光源和第二小积分球进光口相连接，第二基色调色系统位于第二小积分球出射口与第二大积分球进光口之间，其内部第二滤光盘和第二挡光盘顺序平行放置，结构与第一基色调色系统相同；

所述第一大积分球出射光与第二大积分球出射光的光轴互相垂直；

所述第一大积分球进光口的方向与第一大积分球出射口的方向不平行；

所述第二大积分球进光口的方向与第二大积分球出射口的方向不平行。

2.根据权利要求1所述的一种产生对比度和色差观察目标的装置，其特征在于：所述第一滤光盘包括具有沿径向移动功能的红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片；三个滤光片拼合成的平面能完全遮挡第一小积分球的出射口和第一大积分球的进光口。

3.根据权利要求1所述的一种产生对比度和色差观察目标的装置，其特征在于：所述第一挡光盘包括三片具有沿径向移动功能的黑色挡光板，其结构形状与第一滤光盘中的滤光片相同。

4.根据权利要求1所述的一种产生对比度和色差观察目标的装置，其特征在于：所述第二滤光盘和第二挡光盘的结构与所述第一滤光盘和第一挡光盘的结构完全相同。

5.根据权利要求1所述的一种产生对比度和色差观察目标的装置，其特征在于：所述靶板上有刻线；且不同靶板上的刻线具有不同的空间频率。

6.根据权利要求1所述的一种产生对比度和色差观察目标的装置，其特征在于：所述立方分束棱镜用于混合光线。

7.根据权利要求1所述的一种产生对比度和色差观察目标的装置，其特征在于：所述第一分划板与第二分划板上的图案共轭。

8.根据权利要求1所述的一种产生对比度和色差观察目标的装置，其特征在于：所有接口不漏光。

Images