CN104406937B - 一种测量逆反射系数的光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量逆反射系数的光学系统，包括照明光源、分光镜、反光镜、消色差物镜、滤光镜和光电二极管接收器。分光镜设置在照明光源的下方。反光镜与消色差物镜、滤光镜与光电二极管接收器分别设置在照明光源及分光镜的左右两侧。照明光源包括暖白光LED灯和依次设置在暖白光LED灯下方的光源小孔光栏、柔光镜以及散射光处理装置。分光镜为透反式分光镜，且其倾斜设置在散射光处理装置的下方。反光镜为来复式反光镜，包括成对设置的大反光镜和小反光镜。综上所述，本发明具有体积小、精度高、操作方便、入射角与观察角可变等特点。

Description

一种测量逆反射系数的光学系统

技术领域

本发明涉及逆反射系数检测技术领域，具体涉及一种测量逆反射系数的光学系统。

背景技术

目前，交通建设发展很快，道路上的交通标识也日益完善。交通标识对交通安全起着重要的作用，然而检测这这些反光标识逆反射系数的装置却远远落后于实际的需求。现有的逆反射系数检测装置大多数都是室内台式的，具有体积庞大、测试过程繁琐、测试精度低等不足，且其入射角与观察角是固定的、其焦距为长焦距。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量逆反射系数的光学系统，该光学系统具有体积小、精度高、操作方便、适合现场测试等特点。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种测量逆反射系数的光学系统，包括照明光源、分光镜、反光镜、消色差物镜、滤光镜和光电二极管接收器。所述的分光镜设置在照明光源的下方。所述的反光镜与消色差物镜、滤光镜与光电二极管接收器分别设置在照明光源及分光镜的左右两侧。优选的，所述的消色差物镜为中焦距双胶合消色差物镜。所述的滤光镜为视觉矫正滤光镜，该滤光镜做了视觉曲线的矫正。所述的光电二极管接收器为硅光电二极管接收器。

所述的照明光源包括暖白光LED灯和依次设置在暖白光LED灯下方的光源小孔光栏、柔光镜以及散射光处理装置。所述的柔光镜的毛面向上。所述的散射光处理装置为螺纹散射光处理装置。

所述的分光镜为透反式分光镜，且其倾斜设置在散射光处理装置的下方。所述的透反式分光镜的工作原理为：当有光线照射该分光镜时，光线被该分光镜分为透射光和反射光。本发明中所采用的透反式分光镜，其透射光和反射光的比例为1:1。

所述的反光镜为来复式反光镜，包括成对设置的大反光镜和小反光镜。

所述的暖白光LED灯发射的光依次经过光源小孔光栏、柔光镜、散射光处理装置、分光镜、大反光镜、小反光镜与消色差物镜处理后，平行射向逆反射光膜层。

进一步的，所述的光源小孔光栏位于消色差物镜的焦平面的中心点上。

进一步的，所述的分光镜下方设有杂光吸收装置。

进一步的，所述的分光镜与大反光镜之间设有杂光光栏。

进一步的，所述的消色差物镜与逆反射光膜层之间设有逆反射光口径光栏。

更进一步的，所述的滤光镜一侧设有色度传感器，且所述的滤光镜与色度传感器之间设有接收器小孔光栏。色度传感器，用于鉴别反射光的颜色。

由以上技术方案可知，本发明通过采用暖白光LED灯作为光源，能够因暖白光LED灯的功率小等优点而延长该光学系统的使用寿命；通过采用柔光镜对暖白光LED灯照射的光线进行处理，能够使入射的光线更加均匀，保证逆反射系数测量结果的准确性；通过采用由大反光镜与小反光镜组合成的来复式反光镜来对光线进行二次反射，能够大大缩短焦距，并大大减小具有该光学系统的逆反射系数测量装置的体积；通过采用硅光电二极管接收器接收经逆反射膜层反射后的光线，能够使测量结果更加精确。综上所述，本发明具有体积小、精度高、操作方便、适合现场测试、入射角与观察角可变等特点，尤其适用于道路两旁信号牌和车辆反光标识的逆反射系数的现场检测。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A的局部放大示意图；

图3是滤光镜的视觉矫正曲线图；

图4是具有该光学系统的逆反射系数测量装置的入射角示意图一；

图5是具有该光学系统的逆反射系数测量装置的入射角示意图二；

图6是具有该光学系统的逆反射系数测量装置的入射角示意图三；

图7是具有该光学系统的逆反射系数测量装置的入射角示意图四；

图8是具有该光学系统的逆反射系数测量装置的观察角示意图一；

图9是具有该光学系统的逆反射系数测量装置的观察角示意图二。

其中：

1、暖白光LED灯，2、光源小孔光栏，3、柔光镜，4、散射光处理装置，5、分光镜，6、接收器小孔光栏，7、光电二极管接收器，8、滤光镜，9、色度传感器，10、杂光吸收装置，11、杂光光栏，12、小反光镜，13、大反光镜，14、消色差物镜，15、逆反射光口径光栏，16、逆反射光膜层，17、导轨，18、螺纹运动体，19、光仪座，20、螺杆座，21、多头螺纹杆，22、螺杆旋钮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1-图2所示的一种测量逆反射系数的光学系统，包括照明光源、分光镜5、反光镜、消色差物镜14、滤光镜8和光电二极管接收器7。所述的分光镜5以45度的角度倾斜设置在照明光源的下方。所述的反光镜与消色差物镜14、滤光镜8与光电二极管接收器7分别设置在照明光源及分光镜5的左右两侧。所述的分光镜5下方设有杂光吸收装置10。优选的，所述的消色差物镜14为中焦距双胶合消色差物镜。所述的滤光镜8为视觉矫正滤光镜，该滤光镜做了视觉曲线的矫正。所述的光电二极管接收器7为硅光电二极管接收器。

所述的照明光源包括暖白光LED灯1和依次设置在暖白光LED灯1下方的光源小孔光栏2、柔光镜3以及散射光处理装置4。所述的柔光镜3的毛面向上。所述的散射光处理装置4为螺纹散射光处理装置。暖白光LED灯1、光源小孔光栏2、柔光镜3、散射光处理装置4以及杂光吸收装置10的中心线重合。

所述的分光镜5为透反式分光镜，且其倾斜设置在散射光处理装置4的下方。所述的透反式分光镜的工作原理为：当有光线照射该分光镜时，光线被该分光镜分为透射光和反射光。本发明中所采用的透反式分光镜，其透射光和反射光的比例为1:1。

所述的反光镜为来复式反光镜，包括成对设置的大反光镜13和小反光镜12。

所述的暖白光LED灯1发射的光依次经过光源小孔光栏2、柔光镜3、散射光处理装置4、分光镜5、大反光镜13、小反光镜12与消色差物镜14处理后，平行射向逆反射光膜层16。

进一步的，所述的光源小孔光栏2位于消色差物镜14的焦平面的中心点上。

进一步的，所述的分光镜5与大反光镜13之间设有杂光光栏11。

进一步的，所述的消色差物镜14与逆反射光膜层16之间设有逆反射光口径光栏15。

更进一步的，所述的滤光镜8一侧设有色度传感器9，且所述的滤光镜8与色度传感器9之间设有接收器小孔光栏6。色度传感器9，用于鉴别反射光的颜色。

本发明的工作原理为：

首先，如图1所示，照射光源的光线入射至逆反射光膜层的过程为：

（1）发光光源暖白光LED灯1在2856°K±50°K的色温下发光。

（2）发出的光经过光源小孔光栏2照射到柔光镜3，柔光镜将光线均匀化。

（3）均匀化的散射光经过有螺纹散射光处理装置4，留下有效的光、处理掉多余的光。

（4）有效的光进入分光镜5，在分光镜的作用下，分为透射光和反射光。

（5）分光镜5的透射光穿过分光镜5落到杂光吸光装置10上，杂光吸光装置10几乎全部吸收这一部分的透射光。

（6）分光镜5另一部分的反射光将受限于杂光光栏11，依次反射到小反光镜13和大反光镜12上。

（7）经过来复式反光镜12和13组合反射后的光线，继续透过消色差物镜14，其光受限于逆反射光口径光栏15，而照射到被检测的逆反射光膜层16上。

在上述过程中，光源小孔光栏2要预先调整到消色差物镜14的焦平面的中心点上，且通过设置分光镜5、小反光镜12、大反光镜13之间的几何关系，使照射到被检测的逆反射光膜层16上的光是平行光。

其次，如图1和图2所示，入射光线至逆反射光膜层后，经逆反射光膜层反射后，返回至光电二极管接收器7的过程为：

（1）逆反射光膜层16将接收的平行光反射给消色差物镜14。由于逆反射光膜层16不是个光学平面，它是由规则的微棱镜组成或高折射率的玻璃微珠或特种塑料微珠组成的。当逆反射光膜层16被平行光照射后，逆反射光膜层16将以与入射方向相反，且较小的锥形来反射光该平行光，只是反射回来的光已经不是平行光了。也就是说，经逆反射光膜层反射后的光透射过消色差物镜14聚焦后，不是聚焦点，而是个弥散圆。无论逆反射光膜层16与消色差物镜14射出的光是什么角度，该光都能沿照射光的原方向以较小的圆锥光反射回去。

（2）返回的光线透过消色差物镜14，再经大反光镜13和小反光镜12的反射透过分光镜5。

（3）经过分光镜5后的光线会聚为弥散圆，该弥散圆覆盖色度传感器9，受限于接收器小孔光栏6并从接收器小孔光栏6穿过至滤光镜8，滤光镜对进入其的光线进行视觉曲线矫正，以使处理后的光线与人肉眼看到的光线波长一致。图3为本发明所用的滤光镜视觉矫正曲线图，其中横坐标为光的波长，纵坐标为相应波长下的光线的强度。从图3中可以看出，经本发明所采用的滤光镜8进行视觉曲线矫正后，强度较大的光线集中在500~700的波长范围内，与人眼可见光的波长范围一致。

（4）经过滤光镜8处理后的弥散圆光线，其中心光线被光电二极管接收器7接收。

在上述过程中，具有该光学系统的逆反射系数测量装置，必须预先调整平行光管的光线，使该光线以0°通过消色差物镜14进入整个光学系统。此外，具有该光学系统的逆反射系数测量装置的分划板的十字线，要正落在接收器小孔光栏的中心上。

如图4-图7所示，在消色差物镜14上装一个可转角的结构，所有转角定位不变即A1=A2=A3=A4=A。具有本发明所述光学系统的逆反射系数测量装置，其入射角是可变的，能够在符合国标的角度内变化，比如图4所示的入射角为-4°，图5所示的入射角为5°，图6所示的入射角为15°，图4所示的入射角为30°。

如图8和图9所示，在接收器小孔光栏6、光电二极管接收器7和滤光镜上装联动机构，就能够改变观察角。所示的联动机构包括导轨17、螺纹运动体18，光仪座19、螺杆座20、多头螺纹杆21和螺杆旋钮22。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种测量逆反射系数的光学系统，其特征在于：包括照明光源、分光镜（5）、反光镜、消色差物镜（14）、滤光镜（8）和光电二极管接收器（7）；所述的分光镜（5）设置在照明光源的下方；所述的反光镜与消色差物镜（14）、滤光镜（8）与光电二极管接收器（7）分别设置在照明光源及分光镜（5）的左右两侧；

所述的照明光源包括暖白光LED灯（1）和依次设置在暖白光LED灯（1）下方的光源小孔光阑 （2）、柔光镜（3）以及散射光处理装置（4）；

所述的分光镜（5）为透反式分光镜，且其倾斜设置在散射光处理装置（4）的下方；

所述的反光镜为来复式反光镜，包括成对设置的大反光镜（13）和小反光镜（12）；

所述的暖白光LED灯（1）发射的光依次经过光源小孔光阑 （2）、柔光镜（3）、散射光处理装置（4）、分光镜（5）、大反光镜（13）、小反光镜（12）与消色差物镜（14）处理后，平行射向逆反射光膜层（16）；

所述的光源小孔光阑 （2）位于消色差物镜（14）的焦平面的中心点上；

所述的分光镜（5）下方设有杂光吸收装置（10）；

所述的分光镜（5）与大反光镜（13）之间设有杂光光阑 （11）；

所述的消色差物镜（14）与逆反射光膜层（16）之间设有逆反射光口径光阑 （15）；

所述的滤光镜（8）一侧设有色度传感器（9），且所述的滤光镜（8）与色度传感器（9）之间设有接收器小孔光阑 （6）。