CN103557497B - 光源小目标生成模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光源小目标生成模拟系统，包括光源和用于将光源发出的光反射生成小目标的小目标生成组件，还包括设置于光源和小目标生成组件之间并用于将所述光源发出的光导向小目标生成组件的导光组件；本发明操作方便、精确度高，可以对小目标的随机出现情况进行定量控制，在能获得大量的不同状态下小目标的人眼反应数据，有利于隧道照明设计的同时，使采集小目标数据变得方便、易行，在控制成本的范围内，获取大量有效的数据，减少试验的经费，还通过分解背景光源并对之加工改进，可有效节约试验过程中的能源消耗，符合当今节能环保的理念。

Description

光源小目标生成模拟系统

技术领域

本发明涉及公路及公路隧道道路照明质量测试领域，特别涉及一种光源小目标生成模拟系统。

背景技术

随着经济、技术的发展，公路及公路隧道的数量逐年增多，其照明质量对行车舒适度和交通安全的影响日益凸显；因此构造合理的现场照明环境比例模型，对公路和公路隧道照明质量进行评估显得越来越重要。公路和公路隧道中存在明视觉、暗视觉和中间视觉三种亮度水平，其中中间视觉亮度占的比例最高；尤其是夜间道路、长隧道和特长隧道，中间视觉亮度水平约占80%以上。针对明视觉和暗视觉，CIE分别推荐了对应的光谱光视效率函数V（λ）和V＇（λ）；而对于中间视觉，由于涉及到视锥细胞、视杆细胞和神经节感光细胞的同时作用，而未能得出有效的光谱光视效率函数。

目前研究中间视觉的方法主要有三种，其中视觉功效法由于考虑了视锥细胞交互作用的相加性问题（H-K效应）、视锥视杆细胞同时存在和交互作用的亚相加性（supra-addivitity）问题，且符合视觉系统中的颜色对抗通道理论，因此基于反应时间的视觉功效法对于建立中间视觉光度学光效函数的重要性日益被认可，并且CIE成立了专门的技术委员会进行中间视觉状态下视觉功效的研究工作。视觉功效法以反应时间为参量，测试在不同照明环境下，人眼对于随机出现目标的反应时间。由于试验过程中，要求小目标的亮度、偏心率、尺寸颜色均产生适量的变化，以便对公路及公路隧道现场驾驶员遇到的目标出现情况进行更完整的模拟，因此小目标生成系统显得愈加重要。

目前大部分中间视觉试验装置未将小目标生成系统作为重点，仅进行简易构造，而不是有效完整的设计；或者只能产生固定的偏心率，而不能达到随机产生目标的效果；或者采用独立的光源生成目标，导致视标亮度和背景亮度具有不同的光谱分布；或者采用固定的观察者与目标的距离，不能模拟现场观察者由远到近接近目标的场景。显然，现有的小目标生成系统没有进行全面的考虑，不能获取连续的数据且操作繁琐，不利于试验的顺利进行，不能完整的模拟驾驶条件下目标的出现情况。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种光源小目标生成模拟系统，可对公路及公路隧道环境下的照明质量进行全面考虑，不但操作简单，还可获取连续的光照明数据，完整模拟驾驶条件下光源小目标的出现情况，保证隧道照明质量测试试验的顺利进行。

本发明的光源小目标生成模拟系统，包括光源和用于将光源发出的光反射生成小目标的小目标生成组件，还包括设置于光源和小目标生成组件之间并用于将所述光源发出的光导向小目标生成组件的导光组件。

进一步，所述小目标生成组件包括模拟箱体和以可绕自身轴线旋转的方式设置于模拟箱体远光源一端的小目标生成器，模拟箱体上位于小目标生成器下方位置设置有观察孔，模拟箱体近光源一端侧壁上设有入光口，模拟箱体近光源一端侧壁内表面形成用于小目标生成器投射小目标的背景面。

进一步，所述小目标生成器包括套管、与套管端部铰接的定位板和与所述定位板活球连接的反光镜Ⅰ，还包括内套滑动配合于所述套管并用于推拉定位板的推拉杆件，所述套管以可绕自身轴线旋转的方式与模拟箱体远光源一端配合设置。

进一步，所述导光组件包括电子快门、减光片和经两次反射将光源发出的光导向电子快门和减光片的反射镜Ⅱ和反射镜Ⅲ，所述电子快门和所述减光片正对所述入光口设置并均位于所述反射镜Ⅲ的反射光线上。

进一步，所述导光组件还包括滤光片，所述滤光片位于所述减光片和所述入光口之间并与所述减光片横向并列。

进一步，所述观察孔处安装有可调焦距观察装置，所述可调焦距观察装置包括镜管、接目透镜、物镜和接目透镜调焦旋钮，接目透镜和物镜分设于所述镜管两端，所述接目透镜和所述物镜均为凸透镜，且所述接目透镜和所述物镜之间距离为两个凸透镜的焦距之和。

进一步，所述光源为LED灯、荧光灯或高压钠灯。

进一步，反射镜Ⅱ和反射镜Ⅲ之间距离大于30cm，反光镜Ⅲ距所述反光镜Ⅰ的距离大于120cm、小于等于180cm。

进一步，所述推拉杆件上标有用于确定推拉距离的刻度。

进一步，所述反光镜Ⅰ在2-5cm的直径范围内可调。

本发明的有益效果：本发明的光源小目标生成模拟系统，可对隧道环境下的照明质量进行全面考虑，不但操作简单，还可获取连续的光照明数据，完整模拟驾驶条件下光源小目标的出现情况，保证隧道照明质量测试试验的顺利进行；而且采用小目标生成器绕自身轴线旋转的方式与模拟箱体配合，可以实现小目标在整个背景面上的随机出现，使模拟效果更完整、真实；小目标生成器的定位板与反光镜通过活球结构连接，可调节反光镜的倾斜角度，从而达到与入射光校正对准的目的，提高模拟完整性；另外，通过设置减光片和滤光片，可以获得不同亮度、不同颜色的小目标，可以实现视标亮度与背景亮度具有相同的光谱分布。

总之，本发明操作方便、精确度高，可以对小目标的随机出现情况进行定量控制，在能获得大量的不同状态下小目标的人眼反应数据，有利于隧道照明设计的同时，使采集小目标数据变得方便、易行，在控制成本的范围内，获取大量有效的数据，减少试验的经费，还通过分解背景光源并对之加工改进，可有效节约试验过程中的能源消耗，符合当今节能环保的理念。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明结构示意图；

图2为小目标生成器结构示意图；

图3为可调焦距观察装置结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明结构示意图，图2为小目标生成器结构示意图，图3为可调焦距观察装置结构示意图，如图所示：本实施例的光源小目标生成模拟系统，包括光源1和用于将光源1发出的光反射生成小目标的小目标生成组件，还包括设置于光源和小目标生成组件之间并用于将所述光源发出的光导向小目标生成组件的导光组件；其中，光源安装在自制灯箱2内。

本实施例中，所述小目标生成组件包括模拟箱体3和以可绕自身轴线旋转的方式设置于模拟箱体远光源一端的小目标生成器4，模拟箱体上位于小目标生成器下方位置设置有观察孔5，模拟箱体近光源一端侧壁上设有入光口6，模拟箱体近光源一端侧壁内表面形成用于小目标生成器投射小目标的背景面7；模拟箱体指是按照一定比例模拟公路或公路隧道的真实情况做成的箱体结构，包括近光源一端侧壁、远光源一端侧壁和连接两侧壁的周壁。

本实施例中，所述小目标生成器包括套管8、与套管8端部铰接的定位板9和与所述定位板活球连接的反光镜Ⅰ10，还包括内套滑动配合于所述套管并用于推拉定位板的杆件11，所述套管以可绕自身轴线旋转的方式与模拟箱体远光源一端配合设置；本实施例中，套管与模拟箱体的配合通过轴承实现，可以通过绕中心轴旋转套筒实现整个背景面目标的随机出现，使模拟效果更完整、真实，而且，轴承上标有旋转刻度，可对套管的旋转定量化，从而提高整体系统的定量化标准；另外，定位板上固定设置有一球连结构，包括用于与反光镜活球连接的球体12和与将球体与定位板固定连接的连接杆13，球体固定不动，反光镜Ⅰ背面设置有与球体活球连接的凹面，反光镜Ⅰ可绕球体调节倾斜角度，达到与入射光校正对准的目的，提高模拟系统的完整性和真实性，反光镜Ⅰ的调节可通过手动方式，也可通过电机带动的自动方式，均可实现本发明的目的；通过调节推拉杆件可实现同一水平面任意偏心率的变化，增加小目标的随机出现情况。

本实施例中，所述导光组件包括电子快门14、减光片15和经两次反射将光源发出的光导向电子快门14和减光片15的反射镜Ⅱ16和反射镜Ⅲ17，所述电子快门14和所述减光片15正对所述入光口设置并均位于所述反射镜Ⅲ17的反射光线上；如图所示，由光源1发出的光经反射镜Ⅱ16反射到反射镜Ⅲ17，再由反射镜Ⅲ17反射依次经过电子快门和减光片进入入光口6，其中反射镜Ⅱ16、反射镜Ⅲ17、电子快门14和减光片15均采用支架安置在指定位置，反光镜Ⅱ和反射镜Ⅲ沿竖向设置并且中心在一条直线上，以保证光源发出的光经过一系列反射，对光源进行适当选择，减少扩散角，从而得到近似的平行光，减光片放置在反射镜Ⅲ之后可达到减弱光强的目的，还可对减光片调节以获得不同亮度的小目标，提高模拟系统的完整性和真实性。

本实施例中，所述导光组件还包括滤光片（图中未标示），所述滤光片位于所述减光片和所述入光口之间并与所述减光片横向并列；滤光片也采用支架安置在指定位置，也可与减光片重叠使用，可以帮助获得不同颜色的小目标，进一步提高模拟系统的完整性和真实性。

本实施例中，所述观察孔5处安装有可调焦距观察装置，所述可调焦距观察装置包括镜管18、接目透镜、物镜和接目透镜调焦旋钮19，接目透镜和物镜分设于所述镜管两端，所述接目透镜和所述物镜均为凸透镜，且所述接目透镜和所述物镜之间距离为两个凸透镜的焦距之和；如图3所示，镜管大头端20管内装有接目透镜，与大头端相对应的另一端（小头端）21管内装有物镜，本装置的接目透镜和物镜均采用凸透镜，当然还包括对成像进行转化的棱镜组，在组合使用时并通过接目透镜调焦旋钮可对接目透镜的焦距进行调节，可以获得距离放大并镜像缩小的小目标，另外，物镜也可进行更换，通过更换不同焦距的物镜，达到模拟不同距离观察小目标的效果，并且可调焦距观察装置的距离放大倍数与接目透镜和物镜的焦距和各自放大倍数的比例有关，本实施例中，可调焦距观察装置的距离放大倍数可达到六十倍；其中接目透镜调焦旋钮的安装方式可采用现有望远镜中目镜调焦手轮的安装方式，属于现有技术，在此不再赘述；另外，如图所示，可调焦距观察装置包括左右两个镜管，两镜管通过一横向连接杆22连接，横向连接杆上还设置有一铰接耳23，该装置在安装到观察孔处时通过铰接耳实现与箱体的铰接，实现整个装置绕中心线上下、左右微旋转，使模拟效果更真实；图3所示可调焦距观察装置结构为示意图，并不代表真实比例。

本实施例中，所述光源1为LED灯、荧光灯或高压钠灯；当然，光源除LED灯、荧光灯或高压钠灯外，也可为本领域技术人员可以想到的其它光源。

本实施例中，反射镜Ⅱ16和反射镜Ⅲ17之间距离大于30cm，反光镜Ⅲ17距所述反光镜Ⅰ10的距离大于120cm、小于等于180cm。

本实施例中，所述推拉杆件11上标有用于确定推拉距离的刻度；操作方便、精确度高，可以对小目标的随机出现情况进行定量控制。

本实施例中，所述反光镜Ⅰ10在2-5cm的直径范围内可调；反光镜Ⅰ可在不同的直径间或不同形状更换，直径范围为2-5cm，以提供不同尺寸的小目标。

此外，本实施例中，小目标生成器4采用铝合金材质，保证了足够的精确性、刚度和操作灵活性。

综上可见，本发明光源小目标生成模拟系统操作方便，使得対比阈值、视锐度、目标颜色形状方便可调，且能够完成精确可视调节，保证视标亮度与背景亮度具有相同的光谱分布，模拟了小目标在不同距离出现的情况，具有很强的应用价值。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种光源小目标生成模拟系统，其特征在于：包括光源和用于将光源发出的光反射生成小目标的小目标生成组件，还包括设置于光源和小目标生成组件之间并用于将所述光源发出的光导向小目标生成组件的导光组件；所述小目标生成组件包括模拟箱体和以可绕自身轴线旋转的方式设置于模拟箱体远光源一端侧壁的小目标生成器，模拟箱体上位于小目标生成器下方位置设置有观察孔，模拟箱体近光源一端侧壁上设有入光口，模拟箱体近光源一端侧壁内表面形成用于小目标生成器投射小目标的背景面；所述小目标生成器包括套管、与套管端部铰接的定位板和与所述定位板活球连接的反光镜Ⅰ，还包括内套滑动配合于所述套管并用于推拉定位板的推拉杆件，所述套管以可绕自身轴线旋转的方式与模拟箱体远光源一端配合设置。

2.根据权利要求1所述的光源小目标生成模拟系统，其特征在于：所述导光组件包括电子快门、减光片和经两次反射将光源发出的光导向电子快门和减光片的反射镜Ⅱ和反射镜Ⅲ，所述电子快门和所述减光片正对所述入光口设置并均位于所述反射镜Ⅲ的反射光线上。

3.根据权利要求2所述的光源小目标生成模拟系统，其特征在于：所述导光组件还包括滤光片，所述滤光片位于所述减光片和所述入光口之间并与所述减光片横向并列。

4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的光源小目标生成模拟系统，其特征在于：所述观察孔处安装有可调焦距观察装置，所述可调焦距观察装置包括镜管、接目透镜、物镜和接目透镜调焦旋钮，接目透镜和物镜分设于所述镜管两端，所述接目透镜和所述物镜均为凸透镜，且所述接目透镜和所述物镜之间距离为两个凸透镜的焦距之和。

5.根据权利要求1-3任一权利要求所述的光源小目标生成模拟系统，其特征在于：所述光源为LED灯、荧光灯或高压钠灯。

6.根据权利要求2或3所述的光源小目标生成模拟系统，其特征在于：反射镜Ⅱ和反射镜Ⅲ之间距离大于30cm，反光镜Ⅲ距所述反光镜Ⅰ的距离大于120cm、小于等于180cm。

7.根据权利要求1-3任一权利要求所述的光源小目标生成模拟系统，其特征在于：所述推拉杆件上标有用于确定推拉距离的刻度。

8.根据权利要求1-3任一权利要求所述的光源小目标生成模拟系统，其特征在于：所述反光镜Ⅰ在2-5cm的直径范围内可调。