CN105203028B - 基于人眼特征的激光图像散斑的测量系统及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于人眼特征的激光图像散斑的测量系统及测量方法，该测量系统包括用于将激光图像成像到感光元件上的镜头，用于将镜头获取的激光图像成像的感光元件，用于根据成像图像数据计算得到表征激光图像的散斑特征的数据的数据处理器，镜头的有效孔径为人眼瞳孔的大小，镜头的焦距为人眼焦距，感光元件的像素尺寸近似人眼视网膜细胞尺寸，感光元件的光强响应曲线近似符合人眼对光强的强度感受的曲线。本发明所述技术方案对激光图像散斑的测量更加准确，且不需要增加设备成本。
Description
技术领域
本发明涉及激光显示领域。更具体地，涉及一种基于人眼特征的激光图像散斑的测量系统及测量方法。
背景技术
激光显示作为一种新型显示技术，其色域、对比度、亮度相比于传统显示技术拥有突出的优势。但是激光显示中由于激光的相干性导致屏幕上存在颗粒状分布的干涉图样，严重降低了激光显示的画质。因此需要对激光显示设备的激光散斑特征如散斑对比度、散斑颗粒尺寸进行准确的测量，以对激光显示设备的性能指标进行客观的评价。激光散斑按成像位置可以分为一次散斑和二次散斑。一次散斑为激光经过激光显示系统的调制后投射到屏幕上所形成的散斑，二次散斑为屏幕上的激光经过屏幕表面和人眼共同调制后在视网膜上形成的散斑。人眼观看激光显示的画面时看到的散斑为二次散斑，其散斑对比度和散斑颗粒尺寸受到激光显示光学系统和人眼光学系统的共同调制影响。
现有激光散斑测量方法使用相机拍摄激光显示的画面，将获取的图像输入计算机进行运算获得散斑对比度和散斑颗粒尺寸的信息。由于人眼在观察激光显示设备时看到的散斑是二次散斑，受到激光显示设备光学系统和人眼光学系统的共同影响，简单使用相机代替人眼以获取散斑图像并不能准确表征人眼所看到的散斑的特性。
因此，需要提供一种基于人眼特征的激光图像散斑的测量系统及测量方法。
发明内容
本发明意在提供一种基于人眼特征的激光图像散斑的测量系统及测量方法，以解决使用相机代替人眼进行散斑评价时相机成像与的人眼感受的不一致性而导致的测量误差问题。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种基于人眼特征的激光图像散斑的测量系统，该测量系统包括
用于将激光图像成像到感光元件上的镜头，
用于将镜头获取的激光图像成像的感光元件，成像后得到成像图像数据，
用于根据成像图像数据计算得到表征激光图像的散斑特征的数据的数据处理器，
镜头的有效孔径为人眼瞳孔的大小，镜头的焦距为人眼焦距，
感光元件的像素尺寸近似人眼视网膜细胞尺寸，感光元件的光强响应曲线近似符合人眼对光强的强度感受的曲线。
优选地，镜头距激光图像的间距为1.5至5m，感光元件动态范围大于激光图像的亮度变化范围。
优选地，镜头的有效孔径为2至8mm，镜头的焦距为15至20mm。
优选地，表征激光图像的散斑特征的数据包括：散斑对比度和散斑颗粒尺寸信息特征的数据。
优选地，镜头的焦距和光圈可等比例改变。
一种基于人眼特征的激光图像散斑的测量方法，该方法包括步骤：
利用镜头将激光图像成像到感光元件上；
利用感光元件将将镜头获取的激光图像成像，得到成像图像数据；
根据成像图像数据计算得到表征激光图像的散斑特征的数据；
镜头的有效孔径设置为人眼瞳孔的大小，镜头的焦距设置为人眼焦距，
感光元件的像素尺寸选取近似人眼视网膜细胞尺寸，感光元件的光强响应曲线修正为近似符合人眼对光强的强度感受的曲线。
优选地，镜头距激光图像的间距为1.5至5m，感光元件动态范围大于激光图像的亮度变化范围。
优选地，镜头的有效孔径设置为2至8mm，镜头的焦距设置为15至20mm。
优选地，表征激光图像的散斑特征的数据包括：散斑对比度和散斑颗粒尺寸信息特征的数据。
优选地，该方法还包括步骤：
将镜头的焦距和光圈等比例改变，以使得感光元件表面的激光图像的成像图像的散斑颗粒尺寸所覆盖的感光元件像素数量与人眼将激光图像成像到视网膜表面的散斑颗粒尺寸所覆盖的视网膜表面感光细胞数量相同。
本发明的有益效果如下：
本发明所述技术方案可使相机成像获得与人眼感受相一致的激光图像散斑特征评价，对激光图像散斑的测量更加准确，且不需要增加设备成本。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出基于人眼特征的激光图像散斑的测量系统的示意图。
图2示出基于人眼特征的激光图像散斑的测量方法的流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示，
显示激光图像的激光显示系统包括激光显示设备光调制器101、激光显示设备投影镜头102、屏幕103，
本实施例提供的基于人眼特征的激光图像散斑的测量系统包括
用于将激光图像成像到感光元件105上的镜头104，
用于将镜头获取的激光图像成像的感光元件105，成像后得到成像图像数据,
用于根据成像图像数据计算得到表征激光图像的散斑特征的数据的数据处理器106，
镜头104的有效孔径为人眼瞳孔的大小，镜头104的焦距为人眼焦距，
感光元件105的像素尺寸近似人眼视网膜细胞尺寸，感光元件的光强响应曲线为近似符合人眼对光强的强度感受的曲线。
其中
镜头104距屏幕103的间距为1.5至5m，感光元件105动态范围大于激光图像的亮度变化范围。
人眼在不同亮度环境下，瞳孔直径会在2-8mm之间变化，所以镜头104的有效孔径为2至8mm，
人眼的焦距通常为15-20mm，所以镜头的焦距设置为15至20mm。
由于感光元件如CCD或者CMOS对光强的响应为线性，即输出值与光强成正比例，而人眼对光强响应为对数响应，即光强增加10倍，人眼感受到的亮度增加为2倍。所以感光元件105的光强响应曲线，即感光元件的输出值与入射光强关系曲线为对数关系，近似符合人眼对光强度变化时的感受。
表征激光图像的散斑特征的数据包括：散斑对比度和散斑颗粒尺寸信息特征的数据。
受到当前半导体器件制造工艺的限制，感光元件像元尺寸最小约为3.5μm，仍然大于人眼视网膜感光细胞的间距。所以为了能兼容现有器件，镜头104的焦距和光圈(F值)可等比例改变，以使得所述感光元件表面的激光图像的成像图像的散斑颗粒尺寸所覆盖的感光元件像素数量与人眼将激光图像成像到视网膜表面的散斑颗粒尺寸所覆盖的视网膜表面感光细胞数量相同。
实施例2
如图2所示，本实施例提供的基于人眼特征的激光图像散斑的测量方法包括步骤：
利用镜头将激光图像成像到感光元件上；
利用感光元件将将镜头获取的激光图像成像，得到成像图像数据；
根据成像图像数据计算得到表征激光图像的散斑特征的数据；
镜头的有效孔径设置为人眼瞳孔的大小，镜头的焦距设置为人眼焦距，
感光元件的像素尺寸选取近似人眼视网膜细胞尺寸，感光元件的光强响应曲线修正为近似符合人眼对光强的强度感受的曲线。
其中
镜头距激光图像的间距为1.5至5m，感光元件动态范围大于激光图像的亮度变化范围。
镜头的有效孔径设置为2至8mm，镜头的焦距设置为15至20mm。
感光元件的光强响应曲线修正为近似符合人眼对光强的强度感受的曲线，即对数曲线。
表征激光图像的散斑特征的数据包括：散斑对比度和散斑颗粒尺寸信息特征的数据。
受到当前半导体器件制造工艺的限制，感光元件像元尺寸最小约为3.5μm，仍然大于人眼视网膜感光细胞的间距。所以为了能兼容现有器件，该方法还包括步骤：
将镜头的焦距和光圈等比例改变，以使得感光元件表面的激光图像的成像图像的散斑颗粒尺寸所覆盖的感光元件像素数量与人眼将激光图像成像到视网膜表面的散斑颗粒尺寸所覆盖的视网膜表面感光细胞数量相同。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (8)
1.一种基于人眼特征的激光图像散斑的测量系统，其特征在于，该测量系统包括
用于将激光图像成像到感光元件上的镜头，
用于将镜头获取的激光图像成像的感光元件，
用于根据成像图像数据计算得到表征激光图像的散斑特征的数据的数据处理器，
所述镜头的有效孔径为人眼瞳孔的大小，所述镜头的焦距为人眼焦距，
所述感光元件的像素尺寸近似人眼视网膜细胞尺寸，所述感光元件的光强响应曲线近似符合人眼对光强的强度感受的曲线，所述镜头的焦距和光圈可等比例改变。
2.根据权利要求1所述的基于人眼特征的激光图像散斑的测量系统，其特征在于，所述镜头距激光图像的间距为1.5至5m，所述感光元件动态范围大于激光图像的亮度变化范围。
3.根据权利要求1所述的基于人眼特征的激光图像散斑的测量系统，其特征在于，所述镜头的有效孔径为2至8mm，所述镜头的焦距为15至20mm。
4.根据权利要求1所述的基于人眼特征的激光图像散斑的测量系统，其特征在于，所述表征激光图像的散斑特征的数据包括：散斑对比度和散斑颗粒尺寸信息特征的数据。
5.一种基于人眼特征的激光图像散斑的测量方法，其特征在于，该方法包括步骤：
利用镜头将激光图像成像到感光元件上，所述镜头的有效孔径设置为人眼瞳孔的大小，所述镜头的焦距设置为人眼焦距；
利用感光元件将镜头获取的激光图像成像，所述感光元件的像素尺寸选取近似人眼视网膜细胞尺寸，所述感光元件的光强响应曲线修正为近似符合人眼对光强的强度感受的曲线；
将所述镜头的焦距和光圈等比例改变，以使得所述感光元件表面的激光图像的成像图像的散斑颗粒尺寸所覆盖的感光元件像素数量与人眼将激光图像成像到视网膜表面的散斑颗粒尺寸所覆盖的视网膜表面感光细胞数量相同；
根据成像图像数据计算得到表征激光图像的散斑特征的数据。
6.根据权利要求5所述的基于人眼特征的激光图像散斑的测量方法，其特征在于，所述镜头距激光图像的间距为1.5至5m，所述感光元件动态范围大于激光图像的亮度变化范围。
7.根据权利要求5所述的基于人眼特征的激光图像散斑的测量方法，其特征在于，所述镜头的有效孔径设置为2至8mm，所述镜头的焦距设置为15至20mm。
8.根据权利要求5所述的基于人眼特征的激光图像散斑的测量方法，其特征在于，所述表征激光图像的散斑特征的数据包括：散斑对比度和散斑颗粒尺寸信息特征的数据。
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