RU2302624C2 - Portable device for control and measuring alternate-reflecting ability of light-returning articles - Google Patents

Portable device for control and measuring alternate-reflecting ability of light-returning articles Download PDF

Info

Publication number
RU2302624C2
RU2302624C2 RU2005117145/28A RU2005117145A RU2302624C2 RU 2302624 C2 RU2302624 C2 RU 2302624C2 RU 2005117145/28 A RU2005117145/28 A RU 2005117145/28A RU 2005117145 A RU2005117145 A RU 2005117145A RU 2302624 C2 RU2302624 C2 RU 2302624C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
light
photodetector
channel
axis
angle
Prior art date
Application number
RU2005117145/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005117145A (en
Inventor
Евгений Федорович Решетин (RU)
Евгений Федорович Решетин
Леонид Григорьевич Новаковский (RU)
Леонид Григорьевич Новаковский
Людмила Алексеевна Новикова (RU)
Людмила Алексеевна Новикова
Борис Борисович Анохин (RU)
Борис Борисович Анохин
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "ФАРОС-АЛЕФ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "ФАРОС-АЛЕФ" filed Critical Закрытое акционерное общество "ФАРОС-АЛЕФ"
Priority to RU2005117145/28A priority Critical patent/RU2302624C2/en
Publication of RU2005117145A publication Critical patent/RU2005117145A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2302624C2 publication Critical patent/RU2302624C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: the invention refers to optical measuring technique.
SUBSTANCE: the portable device for measuring of power of alternate-reflecting light designed for control of quality of light-reflecting articles has a source of light in a light-proof body for lighting of light-returning sample, an arrangement for stationing the sample under a given angle of lighting, a photo receiver for receiving alternate-reflective radiation and a half-transmitting mirror providing coordination of spatially dispersed channels of radiation and photo-receiving with the channel of lighting-reflective sample. The input opening of the photo receiver is fulfilled on a removable light-tight screen and its zones of light transmission are displaced from the axle of the photo receiver on a distance proportional to the required angle of divergence. At that a collecting lens is located between the screen and a light-sensitive element of the photo receiver.
EFFECT: increases accuracy of measuring.
3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области оптико-механического и электронного приборостроения и может быть использовано в приборах измерения и контроля возвратно-отражающей способности автодорожных информационных знаков и автомобильных световозвращателей.The invention relates to the field of optical-mechanical and electronic instrumentation and can be used in devices for measuring and monitoring the retroreflective ability of road information signs and automobile retroreflectors.

Уровень техникиState of the art

Известна установка RETRO 1000 (и RETRO 2000, см. [1], с.15, реализованные в соответствии со схемой [2], с.7, фиг.3) для измерения возвратно-отражающей способности (по другой терминологии, "световозвращающей" способности, или "коэффициента световозвращения" R, пропорционального отношению силы I света, возвратно-отраженного "световозвращателем" в данном направлении (близком к направлению освещения) к величине Е его освещенности: R~I/E) световозвращающих материалов и изделий при заданных углах расхождения а и освещения β (другое частое название угла расхождения "угол наблюдения", α - это угол между направлением возвратно-отраженного (или "возвращенного") луча и направлением, строго обратным падающему лучу, нормируемые углы наблюдения весьма малы, но, как правило, не равны нулю, так как даже при наблюдении со стороны источника света фотоприемник (глаз наблюдателя - шофера автомобиля) и источник (фара автомобиля) не совпадают по положению. Типичные нормативные требования (см. ГОСТ Р 50577-93, Приложение Г) распространяются на углы расхождения ("наблюдения"), равные 0°12', 0°20', 1°30'. Угол освещения β характеризует ориентацию световозвращающей поверхности относительно направления освещения: β - острый угол между падающим лучом и нормалью к этой поверхности. Коэффициент световозвращения как функция названных углов R(α, β) для хороших световозвращателей очень быстро падает с ростом α от 0 до 2° и медленно - с ростом β, обеспечивая видимость световозвращающих информационных знаков в возвратно-отраженных лучах вплоть до углов освещения β порядка 45° и более), состоящая из 1) источника света, создающего направленное (на испытуемый образец изделия) излучение, 2) устройства (например, гониометра) для базирования испытуемого образца под заданным углом освещения β, удаленного на большое (10 м и более) расстояние L (базу фотометрирования) от источника, 3) фотоприемника возвратного излучения, расположенного в одной плоскости с источником (нормальной с направлением излучения) на малом изменяемом расстоянии r≪L от источника. В терминах нижеследующих описаний прототипа и заявляемого устройства в данном устройстве-аналоге оптические "каналы излучения" и "фотоприема" практически совмещены с "главным каналом освещения-отражения" образца, ось которого проходит через геометрический центр оправы (диафрагмы) образца, ограничивающей падающий на него световой поток источника (наличие в помещении других источников света недопустимо). Заданный малый (порядка 0.3°) угол расхождения α обеспечивается определенным значением смещения (на величину r) центра входного отверстия фотоприемника от оси главного канала: a≈r/L. Такая установка требует большого, защищенного от внешнего света помещения, при этом чувствительность фотоприема невелика.A known installation of RETRO 1000 (and RETRO 2000, see [1], p. 15, implemented in accordance with the scheme [2], p. 7, Fig. 3) for measuring the retroreflectivity (in other terminology, "retroreflective" ability, or "coefficient of retroreflectivity" R, proportional to the ratio of the strength I of light reflected back by the "retroreflector" in a given direction (close to the direction of illumination) to the value E of its illumination: R ~ I / E) of retroreflective materials and products at given angles of divergence and lighting β (another common name for the angle of divergence " “observation goal”, α is the angle between the direction of the return-reflected (or “returned”) ray and the direction strictly opposite to the incident ray, the normalized viewing angles are very small, but, as a rule, are not equal to zero, since even when observed from the side the light source, the photodetector (eye of the observer - the driver of the car) and the source (headlight of the car) do not coincide in position. Typical regulatory requirements (see GOST R 50577-93, Appendix D) apply to the divergence angles ("observations") of 0 ° 12 ', 0 ° 20', 1 ° 30 '. The angle of illumination β characterizes the orientation of the retroreflective surface relative to the direction of illumination: β is the acute angle between the incident beam and the normal to this surface. The retroreflectivity coefficient as a function of the mentioned angles R (α, β) for good retroreflectors very quickly decreases with increasing α from 0 to 2 ° and slowly with increasing β, providing the visibility of retroreflective information signs in the reflected rays up to illumination angles β of the order of 45 ° or more), consisting of 1) a light source that generates radiation directed (to the test sample of the product), 2) devices (for example, a goniometer) for basing the test sample at a given angle of illumination β, located at a large (10 m or more) distance of L (base photometry) from the source, and 3) return radiation photodetector disposed in the same plane with the source (normal to the radiation direction) from the small mutable r«L distance from the source. In terms of the following descriptions of the prototype and the claimed device in this analog device, the optical "radiation channels" and "photodetectors" are practically combined with the "main illumination-reflection channel" of the sample, the axis of which passes through the geometric center of the frame (diaphragm) of the sample, restricting the incident on it luminous flux of the source (the presence of other light sources in the room is unacceptable). The specified small (about 0.3 °) angle of divergence α is provided by a certain offset value (by r) of the center of the photodetector inlet from the axis of the main channel: a≈r / L. Such an installation requires a large room, protected from external light, while the sensitivity of the photodetector is small.

Известна схема переносного прибора (см. [3], с.4, фиг.3) для контроля световозвращателей, в котором для увеличения фотосигнала при заданном угле расхождения к используется кольцевой фотоэлемент среднего радиуса r≈α·L, охватывающий ось общего канала излучения, освещения-отражения и фотоприема (проходящую через центральное отверстие в фотоэлементе), а источник расположен позади фотоэлемента. На выходе прибора имеется собирающая линза, обеспечивающая постоянство угла освещения β по площади образца при укороченном базовом расстоянии L. Недостатком является неизменный угол расхождения α (для его изменения требуется замена фотоэлемента сложной формы), причем в габаритах переносного прибора технологически трудно по данной схеме обеспечить значения α, меньшие 1° (отсутствие развязки каналов излучения и фотоприема не позволяет реализовать достаточно малые значения r).A known portable device circuit (see [3], p. 4, Fig. 3) for monitoring retroreflectors, in which to increase the photo signal at a given angle of divergence k, an annular photocell of average radius r≈α · L, covering the axis of the common radiation channel, is used, lighting-reflection and photodetector (passing through the central hole in the photocell), and the source is located behind the photocell. There is a collecting lens at the output of the device, which ensures a constant illumination angle β over the sample area with a shortened base distance L. The disadvantage is the constant angle of divergence α (for changing it, a complex photocell must be replaced), and it’s technologically difficult to ensure α, less than 1 ° (the absence of isolation of the radiation channels and photodetector does not allow realizing sufficiently small values of r).

Известна используемая в качестве прототипа короткобазная (следовательно, пригодная для разработки портативного прибора) схема Новикова (см. [3], с.5, фиг.7), также включающая источник света, устройство базирования образца и фотоприемник, и, кроме того, светоделительное устройство (светоделитель), обеспечивающее пространственную развязку каналов излучения и фотоприема и оптическое согласование их с главным каналом освещения-отражения испытуемого образца. Прибор защищен (от внешней засветки) общим светонепроницаемым корпусом. Оптические каналы излучения и фотоприема пересекаются под прямым углом, а в качестве светоделителя используется полупрозрачное зеркало, причем расстояние от центра зеркала до источника и до фотоприемника равно одной и той же величине L0, которая в сумме с расстоянием L1 между зеркалом и испытуемым образцом образует базу фотометрирования L=L0+L1. Схема обеспечивает измерение возвратно-отражающей способности при угле расхождения α≈0, но в ней не предусмотрена возможность измерений при более важных (с точки зрения информативности возвратно-отражающих изделий) значениях угла α - малых, но не равных 0, и отсутствует возможность контроля угла α.Known used as a prototype short-base (therefore, suitable for the development of a portable device) Novikov scheme (see [3], p.5, Fig.7), also including a light source, a device based on the sample and a photodetector, and, in addition, a beam splitter a device (beam splitter) providing spatial isolation of the radiation and photodetector channels and their optical matching with the main illumination-reflection channel of the test sample. The device is protected (from external exposure) by a general opaque housing. The optical radiation and photodetector channels intersect at a right angle, and a translucent mirror is used as a beam splitter, and the distance from the center of the mirror to the source and the photodetector is the same value L 0 , which, together with the distance L 1 between the mirror and the test sample, forms photometric base L = L 0 + L 1 . The scheme provides a measurement of the retroreflective ability at an angle of divergence α≈0, but it does not provide for the possibility of measurements at more important (from the point of view of informativeness of the retroreflective products) values of the angle α - small but not equal to 0, and there is no possibility to control the angle α.

Предпосылки усовершенствованияImprovement Background

Цель изобретения: увеличение точности измерений возвратно-отражающей способности световозвращающих изделий портативными (короткобазными, защищенными от внешнего света) моделями прибора путем более точного выбора (выделения из общего отраженного потока) лучей возвратно-отраженных под заданными углами расхождения и повышения уровня функциональности (расширение диапазона параметров функционирования) за счет обеспечения перенастройки прибора на различные углы расхождения.The purpose of the invention: to increase the measurement accuracy of the retroreflective ability of retroreflective products with portable (short-base, protected from external light) models of the device by more accurate selection (separation from the total reflected stream) of the rays of the return-reflected at a given angle divergence and increase the level of functionality (expanding the range of parameters functioning) by ensuring the reconfiguration of the device at different angles of divergence.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Цель достигается в приборе для измерения и контроля возвратно-отражающей способности образцов световозвращающих изделий и материалов, имеющем общий светонепроницаемый корпус и содержащем 1) канал излучения, включающий источник света, 2) канал освещения-отражения ("главный канал"), включающий устройство базирования испытуемого образца изделия, 3) канал фотоприема, включающий фотоприемник, и 4) светоделительное устройство ("светоделитель"), например, в виде полупрозрачного зеркала, которое размещено на пересечении осей названных каналов, на одинаковом расстоянии от выходного отверстия источника и входного отверстия фотоприемника и обеспечивает пространственную развязку (пространственное разделение) каналов излучения и фотоприема и оптическое согласование их с главным каналом освещения-отражения (так, что ось одного - любого - из каналов излучения и фотоприема является геометрическим продолжением главного канала, а ось другого совпадает с зеркальным изображением первого), отличающемся тем, что входное отверстие фотоприемника выполнено в виде светопропускающих зон на отдельном - сменном или подвижном - непрозрачном экране, при этом между экраном и светочувствительным элементом фотоприемника (малогабаритным фотоэлементом или фотоумножителем) соосно с этим элементом размещена короткофокусная собирающая линза, а светопропускающие зоны смещены от оси фотоприема на расстояние, пропорциональное требуемому углу расхождения (при этом общая ось линзы и фотоэлемента и ось фотоприема могут совпадать, а могут не совпадать).The goal is achieved in a device for measuring and monitoring the retroreflective ability of samples of retroreflective products and materials, having a common light-tight housing and containing 1) a radiation channel including a light source, 2) a light-reflection channel ("main channel"), including a test-based device product sample, 3) a photodetector channel including a photodetector, and 4) a beam splitter (“beam splitter”), for example, in the form of a translucent mirror, which is placed at the intersection of the axes of the said channels, the same distance from the outlet of the source and the inlet of the photodetector and provides spatial isolation (spatial separation) of the radiation and photodetectors and their optical matching with the main channel of illumination-reflection (so that the axis of one - any of the radiation and photodetectors is a geometric continuation of the main channel, and the axis of the other coincides with the mirror image of the first), characterized in that the inlet of the photodetector is made in the form of light-transmitting zones on an integral - removable or movable - opaque screen, while between the screen and the photosensitive element of the photodetector (small-sized photocell or photomultiplier), a short-focusing collecting lens is placed coaxially with this element, and the light-transmitting zones are displaced from the axis of the photodetector by a distance proportional to the required angle of divergence (while the total the axis of the lens and the photocell and the axis of the photodetector may or may not coincide).

Входное отверстие фотоприемника может быть выполнено в виде дуговой, в частности кольцевой, прорези, центр кривизны которой лежит на оси фотоприема (что, в качестве дополнительного эффекта, позволяет существенно увеличить чувствительность измерений за счет увеличения площади приемного отверстия).The inlet of the photodetector can be made in the form of an arc, in particular circular, slot, the center of curvature of which lies on the axis of the photodetector (which, as an additional effect, can significantly increase the sensitivity of measurements by increasing the area of the receiving hole).

Прибор снабжен дополнительным контрольным каналом, ось которого пространственно совпадает с положением зеркального изображения оси главного канала (канала освещения-отражения), при этом в корпусе прибора на оси контрольного канала выполнено дополнительное наблюдательное отверстие.The device is equipped with an additional control channel, the axis of which spatially coincides with the position of the mirror image of the axis of the main channel (illumination-reflection channel), while an additional observation hole is made on the axis of the control channel in the device case.

Перечень чертежейList of drawings

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показан вариант оптической схемы прибора в целом. На фиг.2, 3 - варианты диафрагмы источника света и экрана-диафрагмы фотоприемника соответственно, а на фиг.4 - совмещение их изображений. На фиг.5, 6 приведены варианты экрана-диафрагмы фотоприемника (с наложением изображения метки источника), обеспечивающие высокую чувствительность к слабому возвратному отражению за счет интегрирования сигналов в разных информационно-значимых направлениях световозвращения. На фиг.4, 5, 6 обозначения позиций, указывающих не на реальные элементы, а на их изображения, создаваемые полупрозрачным зеркалом, подчеркнуты, например, в то время как входное отверстие фотоприемника имеет обозначение "15", его изображение - "15".The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a variant of the optical circuit of the device as a whole. In Fig.2, 3 - options for the diaphragm of the light source and the diaphragm screen of the photodetector, respectively, and in Fig.4 - a combination of their images. Figures 5, 6 show variants of the diaphragm screen of the photodetector (with the superimposition of the image of the source label), providing high sensitivity to weak return reflection due to the integration of signals in different information-significant directions of retroreflection. In FIGS. 4, 5, 6, the designations of positions indicating not real elements but their images created by a translucent mirror are underlined, for example, while the photodetector inlet has the designation “15”, its image is “ 15 ”.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, и работа устройстваInformation confirming the possibility of carrying out the invention and the operation of the device

Прибор (фиг.1) содержит в общем светонепроницаемом корпусе 1 следующие блоки и элементы: блок источника света 2 с условной точкой Ои в плоскости его выходного отверстия; устройство базирования, в качестве которого используется плоскость главного светового отверстия 3 в корпусе 1 с условным центром О, перекрытое защитным стеклом или линзой 4, и прилегающее (в рабочем состоянии прибора) к испытуемому возвратно-отражающему образцу 5; блок фотоприемника 6 с условной точкой Оф в плоскости его входного отверстия. В центре Оц системы - для пространственной развязки канала излучения Оиц и канала фотоприема Оцф и оптического согласования их с главным каналом освещения-отражения Оц-О - размещено светоделительное устройство 7 в виде полупрозрачного зеркала 8 или клееной светоделительной призмы (В случае изготовления светоделителя 7 в виде призмы следует учитывать некоторый излом (на фиг.1 не показан), который главная и контрольная оси прибора будут претерпевать на преломляющих гранях призмы, так как эти грани должны быть выполнены с отклонением от нормального (к осевым лучам) положения, обеспечивающим отражение неизбежных паразитных (френелевских) бликов на светопоглощающий корпус прибора (т.е. в сторону от фотоприемника)!), содержащей плоскую полупрозрачную внутреннюю грань-зеркало 8. Оптимальный коэффициент отражения светоделителя - 50%.The device (Fig. 1) contains in the general opaque housing 1 the following blocks and elements: light source block 2 with a conditional point O and in the plane of its outlet; a basing device, which is used as the plane of the main light hole 3 in the housing 1 with a conditional center O, covered with a protective glass or lens 4, and adjacent (in the working state of the device) to the test reflective sample 5; a photodetector unit 6 with a conditional point O f in the plane of its inlet. In the center of the Ос system - for the spatial isolation of the radiation channel О иЦ and the photodetector channel О Цф and their optical matching with the main illumination-reflection channel О Ц -О - a beam splitting device 7 is placed in the form of a translucent mirror 8 or glued beam splitting prism (In the case of manufacturing a beam splitter 7 in the form of a prism, one should take into account some kink (not shown in Fig. 1), which the main and control axes of the device will undergo on the refracting faces of the prism, since these faces must be deviated from the normal (to the axial rays) position, providing reflection of the inevitable parasitic (Fresnel) glare on the light-absorbing body of the device (ie, away from the photodetector)!), containing a flat translucent inner face-mirror 8. Optimum reflector reflector - 50% .

Кроме главного отверстия 3, в корпусе 1 может быть выполнено вспомогательное отверстие 9 с центром О', которое при наладке и юстировке прибора дополнено (снаружи) наблюдательным устройством 10 (лупой или зрительной трубкой), а в рабочем режиме может быть перекрыто (изнутри) дополнительным фотоэлементом сравнения 11, и образует с центром Оц системы контрольный канал Оц-О'. Фотоприемник 6 и фотоэлемент сравнения 11 подключены к общему электронному блоку с дисплеем, служащим для снятия показаний (на фиг.1 не показаны).In addition to the main hole 3, in the housing 1, an auxiliary hole 9 with a center О 'can be made, which, when setting up and adjusting the device, is supplemented (externally) by an observing device 10 (magnifying glass or telescope), and in the operating mode it can be blocked (from the inside) by an additional photocell 11, and forms with the center O C system control channel O C -O '. The photodetector 6 and the comparison photocell 11 are connected to a common electronic unit with a display used for taking readings (not shown in FIG. 1).

Нормаль к плоскости главного отверстия 3 - плоскости базирования образца 5 образует угол β с осью О-Оц, равный требуемому углу освещения образца 5. При необходимости обеспечить постоянный угол освещения β по всей площади образца отверстие 3 необходимо перекрыть собирающей линзой 4 с фокусным расстоянием, равным L или (если допустим некоторый разброс угла освещения относительно величины β) большим L.Normal to the plane of the main hole 3 — the basal plane of sample 5 forms an angle β with the axis O- Oc equal to the required angle of illumination of sample 5. If necessary, to ensure a constant angle of illumination β over the entire area of the sample, hole 3 must be covered by a collecting lens 4 with a focal length, equal to L or (if we allow some variation in the angle of illumination with respect to β) by large L.

Оси Оц-О и Оц-О' главного и контрольного каналов соотносятся как зеркальные изображения друг друга, создаваемые зеркалом 8 (плоскость зеркала пересекает плоскость угла между осями по биссектрисе), и образуют между собой угол 2φ, где φ - угол от ≈15 до ≈75° (в зависимости от компоновки прибора) между главной осью и плоскостью зеркала 8. Оси Оци и Оцф каналов излучения и фотоприема являются геометрическим продолжением осей О-Оц и О'-Оц, причем если Оци (или Оцф) является продолжением главной оси О-Оц, то Оцф (или Оци) - продолжение контрольной оси О'-Оц. Расстояние от центра Оц до точки Ои выходного отверстия источника 2 и до точки Оф экрана входного отверстия фотоприемника 6 равно одной и той же величине L0, которая в сумме с расстоянием L1 между зеркалом и испытуемым образцом 5 образует базу фотометрирования L=L0+L1. Таким образом, точка Оф совпадает с изображением точки Ои в зеркале 8. Вследствие этого точка Оф определяет путь на фотоприемник 6 луча, испускаемого точкой Ои источника 2 и испытавшего на образце 5 идеальное световозвращение, то есть луча, возвратно-отраженного под углом расхождения α=0.The axes O c -O and O c -O 'of the main and control channels are correlated as mirror images of each other created by mirror 8 (the plane of the mirror intersects the plane of the angle between the axes along the bisector) and form an angle 2φ between themselves, where φ is the angle from ≈ 15 to ≈75 ° (depending on the device layout) between the reference axis and the plane mirror 8. axles O n -O and n and O p -O radiation channels and are photoreception geometrical continuation of the axes O-O and O 'p O q , wherein if G n and -O (O i -O or f) is a continuation of the major axis O-O n, then G p -O f (n or O and -O) - cont of the reference axis O'-O n. The distance from the center of O C to the point O and the outlet of the source 2 and to the point O f of the screen of the inlet of the photodetector 6 is equal to the same value L 0 , which, together with the distance L 1 between the mirror and the test sample 5 forms the base of the photometry L = L 0 + L 1 . Thus, the point O f coincides with the image of the point O and in the mirror 8. As a result, the point O f determines the path to the photodetector 6 of the beam emitted by the point O and source 2 and experienced perfect retroreflection on the sample 5, that is, the beam reflected back under angle of divergence α = 0.

Блок источника 2 включает либо диафрагму с выходным отверстием 12 заданной, чаще круглой формы диаметра dи; центр отверстия (фиг.2) - на оси Оци. Диафрагма освещается лампой накаливания или другим источником с компактным светящим телом 13. Освещение либо непосредственное (тогда светящее тело должно быть больше отверстия 12 диафрагмы), либо через линзу 14, создающую изображение (увеличенное примерно в a/b раз, где a и b расстояния от линзы до светящего тела и диафрагмы соответственно) тела 13 вблизи диафрагмы, покрывающее ее выходное отверстие 12. Но "выходным отверстием" источника может быть и само светящее тело или его изображение, если оно компактное ("точечное"). Диафрагма в этом случае отсутствует или заменяется, для уменьшения паразитной засветки, светозащитным экраном с отверстием 12, большим тела 13 (или его изображения).The source unit 2 includes either a diaphragm with an outlet 12 of a predetermined, often round, shape of diameter d and ; the center of the hole (figure 2) is on the axis O c -O and . The diaphragm is illuminated by an incandescent lamp or other source with a compact luminous body 13. Illumination is either direct (then the luminous body should be larger than the aperture 12 of the diaphragm) or through a lens 14 creating an image (enlarged approximately a / b times, where a and b are the distances from lenses to the luminous body and the diaphragm, respectively) of the body 13 near the diaphragm, covering its outlet 12. But the “outlet" of the source can be the luminous body itself or its image, if it is compact ("point"). The diaphragm in this case is absent or replaced, in order to reduce spurious illumination, by a light-shielding screen with a hole 12 larger than the body 13 (or its image).

Входное отверстие 15 фотоприемника 6 - круглое диаметра dф (фиг.3) или более сложной формы (фиг.4, 5) - выполнено на непрозрачном экране 16, пересекающем ось фотоприема в точке Оф, и его светопропускающие зоны отстоят от точки Оф на заданную величину r=α·L (где α - в радианах). Это смещение светового отверстия 15 от оси Офц, определяющее габариты экрана 16, может быть существенно больше габаритов светочувствительной части приемника - фотоэлемента 17. Поэтому непосредственно за экраном размещена короткофокусная собирающая линза 18, а уже затем - вблизи плоскости изображения главного отверстия 3 прибора, создаваемого линзой 18 - сам светочувствительный элемент 17. Размер фотоэлемента 17 согласован с размером изображения отверстия 3 (совпадающего с размером светящей зоны образца 5): оно должно умещаться на светочувствительной зоне фотоэлемента и может быть во много раз (а именно, в L/f, где f - фокусное расстояние линзы 18) меньше отверстия 3 прибора. Габариты (диаметр) линзы 18 (и экрана 16) согласуются с максимальным значением угла d (при центральном положении точки Оф диаметр линзы не меньше величины 2α·L+dф).The inlet 15 of the photodetector 6 - round diameter d f (Fig.3) or more complex shape (Fig.4, 5) - is made on an opaque screen 16 that intersects the axis of the photodetector at the point O f , and its light transmitting zones are separated from the point O f by a given value r = α · L (where α is in radians). This is the displacement of the light hole 15 from the axis О фц , which determines the dimensions of the screen 16, which can be significantly larger than the dimensions of the photosensitive part of the receiver - photocell 17. Therefore, a short-focusing collecting lens 18 is placed directly behind the screen, and only then, near the image plane of the main hole 3 the device created by the lens 18 is the photosensitive element itself 17. The size of the photocell 17 is consistent with the image size of the hole 3 (coinciding with the size of the luminous zone of the sample 5): it should fit on the photosensitivity itelnoy photocell area and can be many times (i.e., in the L / f, where f - focal length of lens 18) is less than the opening 3 of the device. The dimensions (diameter) of the lens 18 (and the screen 16) are consistent with the maximum value of the angle d (with the central position of the point О f, the diameter of the lens is not less than 2α · L + d f ).

Положение (относительно оси Офц), форма и размер входного светопропускающего отверстия 15 в экране 16 задают значение угла расхождения α, a также положение плоскости наблюдения (плоскости угла α) относительно плоскости освещения (плоскости угла β) и баланс между точностью задания угла α и чувствительностью прибора. Соответствующим выбором положения и формы светового отверстия 15 (для чего экран может быть сменным) можно обеспечить измерение возвратно-отражающей способности образца 5 при различных значениях угла α и в различных плоскостях угла α (относительно плоскости угла освещения β), а также интегральных характеристик (суммарного возвратного отражения в направлениях, отвечающих практически наиболее информационно значимым величинам α).The position (relative to the axis О фц ), the shape and size of the inlet light-transmitting hole 15 in the screen 16 determine the divergence angle α, as well as the position of the observation plane (angle plane α) relative to the illumination plane (angle plane β) and the balance between the accuracy of the job angle α and sensitivity of the device. By appropriate selection of the position and shape of the light hole 15 (for which the screen can be interchangeable), it is possible to measure the retroreflectivity of sample 5 at different values of the angle α and in different planes of the angle α (relative to the plane of the angle of illumination β), as well as the integral characteristics (total return reflection in directions corresponding to practically the most informationally significant values of α).

Например, если входное отверстие фотоприемника имеет форму дуговой или даже кольцевой прорези радиуса r и ширины h≤r/3 (фиг.5), причем выходное отверстие 12 источника (фиг.2) - круглое, диаметра dи~h, и если расположение этих элементов по отношению к зеркалу 8 обеспечивает соосность отверстия 12 и изображения (в зеркале) дугового (кольцевого) отверстия 15 (это может быть проконтролировано при наблюдении через отверстие 9), то при измерениях будет проинтегрирован сигнал от образца 5 во всех плоскостях отражения при значениях α=r/L±h/L, что существенно увеличивает чувствительность замеров возвратного отражения для заданного угла расхождения за счет увеличения площади приемного отверстия.For example, if the inlet of the photodetector has the shape of an arc or even an annular slot of radius r and width h≤r / 3 (Fig. 5), and the outlet of the source 12 (Fig. 2) is round, of diameter d and ~ h, and if the location of these elements with respect to the mirror 8 ensures the alignment of the hole 12 and the image (in the mirror) of the arc (ring) hole 15 (this can be checked when observing through the hole 9), the signal from the sample 5 will be integrated during measurements in all reflection planes at values α = r / L ± h / L, which significantly lichivaet return reflection sensitivity measurements for a given angle of divergence by increasing the area of the receiving opening.

На фиг.6 приведен другой вариант светопропускающей зоны 15, которая вытянута в радиальном направлении от r1 до r2. Здесь γ - угол между плоскостью b-b' освещения (образца 5) и плоскостью фотометрирования отраженных лучей (т.е. между плоскостями углов β и α). Прибор измеряет в этом случае некоторую интегральную (по величине α) характеристику исследуемого образца 5, моделирующую наиболее типичную ситуацию в практике использования световозвращающих материалов на автодорогах (водитель движущегося автомобиля наблюдает в свете собственных фар световозвращающий информационный знак. Угол наблюдения α при этом меняется (уменьшаясь) от значения r2/L до r1/L; угол γ примерно характеризует плоскость наблюдения).Figure 6 shows another variant of the light transmitting zone 15, which is elongated in the radial direction from r1 to r2. Here, γ is the angle between the illumination plane b-b '(sample 5) and the photometry plane of the reflected rays (i.e., between the planes of angles β and α). In this case, the device measures some integral (in α value) characteristic of the test sample 5, simulating the most typical situation in the practice of using retroreflective materials on highways (the driver of a moving car observes a retroreflective information sign in the light of his own headlights. The observation angle α changes (decreases) from r2 / L to r1 / L; the angle γ approximately characterizes the observation plane).

На передней (обращенной к центру Оц) стороне диафрагмы источника 2 может быть нанесена различимая (с помощью наблюдательного устройства 10) разметка (перекрестье), указывающая положение точки Ои, облегчающая юстировку оптической системы прибора. То же касается диафрагмы-экрана 16 фотоприемника 6, его отсчетная точка Оф наносится чаще всего (в частности, по фиг.1, 5, 6) в центре экрана 16 - на оси фотоэлемента 17 и линзы 18, но может быть и в стороне от этой оси (ср.фиг.3, 4, где ось фотоприема Оцф не совпадает с осью блока элементов 17 и 18 прибора), что позволяет уменьшить габариты экрана 16 (и диаметр линзы 18) при заданном угле α.On the front (facing the center O C ) side of the diaphragm of the source 2, a marking (crosshair) can be seen (using an observing device 10), indicating the position of the point O and facilitating the alignment of the optical system of the device. The same applies to the diaphragm-screen 16 of the photodetector 6, its reference point O f is applied most often (in particular, according to FIGS. 1, 5, 6) in the center of the screen 16 - on the axis of the photocell 17 and lens 18, but can be on the side from this axis (cf. FIGS. 3, 4, where the axis of the photodetector O c -O f does not coincide with the axis of the block of elements 17 and 18 of the device), which allows reducing the dimensions of the screen 16 (and the diameter of the lens 18) for a given angle α.

Настройка прибора на применение для измерений при заданном значении угла расхождения α осуществляется с использованием контрольного канала О'-Оц следующим образом. Открываются наблюдательное отверстие 9 (и извлекается фотоэлемент сравнения 11, перекрывающий отверстие, если он есть) и главное отверстие 3 (световозвращающий образец не требуется). Через отверстие 3 любым посторонним источником света (собственный источник 2 отключен) освещаются внутренние узлы прибора, и (с помощью наблюдательного устройства 10) контролируется совмещение изображений опорных точек Ои и Оф на диафрагмах источника 2 и фотоприемника 6, точнее совмещение одной из точек Ои и Оф с изображением (создаваемым зеркалом 8) другой (фиг.4-6). При отсутствии совмещения оно должно быть достигнуто либо необходимым поперечным смещением одного из блоков 2 и 6, либо плавным изменением наклона зеркала 8 (по меньшей мере, один из этих трех вариантов подстроенных смещений (наименьшее число нежелательных побочных эффектов, с точки зрения возможного влияния на условия освещения образца 5, следует ожидать от смещений блока 6) желательно предусмотреть в конструкции прибора заранее).The instrument is tuned for use for measurements at a given value of the divergence angle α by using the control channel O'-O c as follows. The observation hole 9 is opened (and a comparison photocell 11 is removed, covering the hole, if any) and the main hole 3 (a retroreflective sample is not required). Through the opening 3 in any extraneous light source (own source 2 is turned off) highlights the internal device components, and (via supervisory device 10) is controlled by the combination of control points of images O and and D f on the diaphragms source 2 and the photodetector 6, more precisely the combination of one of the points O and and O f with the image (created by the mirror 8) of another (Fig.4-6). In the absence of alignment, it must be achieved either by the necessary lateral displacement of one of blocks 2 and 6, or by smoothly changing the tilt of mirror 8 (at least one of these three variants of adjusted displacements (the least number of undesirable side effects, from the point of view of possible influence on the conditions illumination of sample 5, one should expect from the displacements of block 6) it is desirable to provide for the design of the device in advance).

В рабочем режиме отверстие 9 должно быть закрыто (от проникновения внешней засветки), фотоэлемент сравнения 11 установлен в контрольном канале О'-Оц, главное отверстие 3 приведено в контакт с испытуемым возвратно-отражающим образцом 5, источник 2 включен. Свет источника 2, преодолев светоделительное устройство 7, разделяется на два пучка, один из которых поглощается фотоэлементом 11, другой - под углом освещения β падает на образец 5, испытывает возвратное отражение и, снова преодолев светоделитель 7, частично теряется ("вернувшись" на источник 2), частично падает на фотоприемник 6. Лучи, "возвращаемые" образцом 5 под углом расхождения α, на который настроен прибор, проходят через светопропускающие зоны 15 экрана 16, направляются собирающей линзой 18 на фотоэлемент 7, создают фототок и образуют электронный сигнал, который на дисплее преобразуется в информацию о возвратно-отражающей способности образца 5. Сигнал от фотоэлемента 11 сравнения, пропорциональный яркости источника 2, вносит коррекцию в конечный результат измерений, зависящую от возможной нестабильности этой яркости.In operation, the opening 9 has to be closed (against the ingress of ambient light), comparing the photocell 11 installed in the control channel O'-O n, the main opening 3 is provided in contact with the test sample retroreflective 5, the source 2 is included. The light of the source 2, breaking through the beam splitting device 7, is divided into two beams, one of which is absorbed by the photocell 11, the other - at an angle of illumination β falls on the sample 5, experiences a reflection and, again breaking the beam splitter 7, is partially lost (“returning” to the source 2), partially falls on the photodetector 6. The rays “returned” by the sample 5 at the divergence angle α, to which the device is tuned, pass through the light-transmitting zones 15 of the screen 16, are sent by the collecting lens 18 to the photocell 7, create a photocurrent and form an electron nny signal which is converted into the display information on the retroreflective ability of the sample 5. The signal from the photocell 11 comparison proportional brightness source 2 introduces a correction to the final measurement result, which depends on the possible instability of the brightness.

Эффективность изобретения заключается в повышении уровня функциональности и увеличении точности измерений возвратно-отражающей способности (коэффициента световозвращения) портативными (короткобазными, переносными) схемами приборов, что обеспечивается возможностью легкой перенастройки прибора на различные углы расхождения за счет использования подвижной в поперечном направлении или (сменной) диафрагмы-экрана фотоприемника со смещенным от ее центра световым отверстием и устранением неопределенности угла расхождения благодаря использованию контрольного канала. Дополнительный эффект - в увеличении чувствительности измерений за счет увеличения площади приемного отверстия (например, в виде кольца), интегрирующего сигналы, возвратно-отраженных в разных направлениях. Возможная база фотометрирования L (она же определяет основные габариты прибора), при которой наиболее целесообразно применение заявляемой схемы в портативных и переносных приборах от 0,3 м до 0,7 м. Но возможно и применение схемы в короткобазных стационарных установках до 2-3 м, при этом допустимые углы расхождения α ограничены разумными (до 10 см) габаритами линзы 18.The effectiveness of the invention consists in increasing the level of functionality and increasing the accuracy of measurements of the retroreflective ability (retroreflectivity) of portable (short-base, portable) instrument circuits, which is ensured by the possibility of easily reconfiguring the device to different divergence angles due to the use of a movable in the transverse direction or (interchangeable) diaphragm screen of the photodetector with a light hole offset from its center and eliminating the uncertainty of the divergence angle due to using the control channel. An additional effect is to increase the sensitivity of measurements by increasing the area of the receiving hole (for example, in the form of a ring), which integrates signals that are reflected back in different directions. A possible base for photometric measurement L (it also determines the main dimensions of the device), in which it is most advisable to use the inventive scheme in portable and portable devices from 0.3 m to 0.7 m. But it is also possible to use the scheme in short-base stationary installations up to 2-3 m while the allowable angles of divergence α are limited by the reasonable (up to 10 cm) dimensions of the lens 18.

Источники информацииInformation sources

1. Рекламный проспект "LMT Photometers Colorimeters", 1998, Productinformation, p.15.1. Flyer "LMT Photometers Colorimeters", 1998, Productinformation, p.15.

2. International Standard ISO 6742/2. Cycles - Lighting and retro-reflective devices - Photometric and physical requirements - Part 2: Retro-reflective devices, 1985, p.7, fig.3.2. International Standard ISO 6742/2. Cycles - Lighting and retro-reflective devices - Photometric and physical requirements - Part 2: Retro-reflective devices, 1985, p. 7, fig. 3.

3. Реферативный сб. "Автотракторное электрооборудование", вып.2, 1967, с.1-6.3. Abstract sb. "Autotractor electrical equipment", issue 2, 1967, p.1-6.

Claims (3)

1. Портативный прибор контроля и измерения возвратно-отражающей способности световозвращающих изделий, имеющий общий светонепроницаемый корпус и содержащий канал излучения, включающий источник света, канал освещения-отражения ("главный канал"), включающий устройство базирования испытуемого образца изделия, канал фотоприема, включающий фотоприемник, и светоделительное устройство ("светоделитель"), которое лежит на пересечении осей названных каналов, на одинаковом расстоянии от выходного отверстия источника и входного отверстия фотоприемника и обеспечивает пространственную развязку каналов излучения и фотоприема и оптическое согласование их с главным каналом, отличающийся тем, что, с целью повышения уровня функциональности, входное отверстие фотоприемника выполнено в виде светопропускающих зон на отдельном непрозрачном экране, при этом между экраном и светочувствительным элементом фотоприемника соосно с этим элементом размещена короткофокусная собирающая линза, а светопропускающие зоны смещены от оси фотоприема на расстояние, пропорциональное требуемому углу расхождения.1. A portable device for monitoring and measuring the retroreflective ability of retroreflective products, having a common light-tight housing and containing a radiation channel including a light source, a light-reflection channel ("main channel"), including a device for basing a test sample of a product, a photodetector channel including a photodetector and a beam splitter (“beam splitter”), which lies at the intersection of the axes of the said channels, at the same distance from the source outlet and the inlet detector and provides spatial isolation of the radiation and photodetector channels and their optical matching with the main channel, characterized in that, in order to increase the level of functionality, the photodetector inlet is made in the form of light-transmitting zones on a separate opaque screen, while the interface between the screen and the photosensitive element of the photodetector is coaxial a short-focusing collecting lens is placed with this element, and the light-transmitting zones are offset from the photodetector axis by a distance proportional to the required angle p ascent. 2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности, входное отверстие фотоприемника выполнено в виде дуговой прорези, центр кривизны которой лежит на оси канала фотоприема.2. The device according to claim 1, characterized in that, in order to increase sensitivity, the inlet of the photodetector is made in the form of an arc slot, the center of curvature of which lies on the axis of the photodetector channel. 3. Прибор по п.1 или 2, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерений, он снабжен дополнительным, контрольным, каналом, ось которого совпадает с изображением оси главного канала в зеркале светоделителя, при этом в корпусе прибора на оси контрольного канала выполнено наблюдательное отверстие.3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that, in order to increase the accuracy of measurements, it is equipped with an additional control channel, the axis of which coincides with the image of the axis of the main channel in the mirror of the beam splitter, while in the case of the device on the axis of the control channel made an observation hole.
RU2005117145/28A 2005-06-06 2005-06-06 Portable device for control and measuring alternate-reflecting ability of light-returning articles RU2302624C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005117145/28A RU2302624C2 (en) 2005-06-06 2005-06-06 Portable device for control and measuring alternate-reflecting ability of light-returning articles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005117145/28A RU2302624C2 (en) 2005-06-06 2005-06-06 Portable device for control and measuring alternate-reflecting ability of light-returning articles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005117145A RU2005117145A (en) 2006-12-20
RU2302624C2 true RU2302624C2 (en) 2007-07-10

Family

ID=37666434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005117145/28A RU2302624C2 (en) 2005-06-06 2005-06-06 Portable device for control and measuring alternate-reflecting ability of light-returning articles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2302624C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU203862U1 (en) * 2020-12-25 2021-04-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный лесотехнический университет" Bleskomer
RU2789206C1 (en) * 2021-11-18 2023-01-31 Общество с ограниченной ответственностью "Всесоюзный научно-исследовательский светотехнический институт имени С.И. Вавилова" Lighting device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU203862U1 (en) * 2020-12-25 2021-04-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный лесотехнический университет" Bleskomer
RU2789206C1 (en) * 2021-11-18 2023-01-31 Общество с ограниченной ответственностью "Всесоюзный научно-исследовательский светотехнический институт имени С.И. Вавилова" Lighting device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005117145A (en) 2006-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8982345B2 (en) Optical characteristic measuring apparatus
KR100521616B1 (en) Spectral reflectance measuring apparatus and spectral reflectance measuring method
EP0653056B1 (en) Spectrometer for lensometer
US20140016138A1 (en) Optical system for measuring orientation and position without image formation with point source and mask
US8675194B2 (en) Apparatus for measuring the retroreflectance of materials
US6166813A (en) Retroreflectometer and method for measuring retroreflectivity of materials
JPH0617828B2 (en) Radiation thermometer optics
CN102141440A (en) High-resolution micro broad-spectrum reflective optical system for spectrograph
US4560272A (en) Three-axis angle sensor
RU2302624C2 (en) Portable device for control and measuring alternate-reflecting ability of light-returning articles
US7298487B2 (en) Method and apparatus for measuring light reflections of an object
US20110007319A1 (en) Arrangement for Determining the Reflectivity of a Sample
RU2311631C2 (en) Device for measuring reflecting capability of light-reflecting articles
US2930281A (en) Photometers, more particularly photographic exposure meters
RU2789206C1 (en) Lighting device
EP4206628A1 (en) Color measurement device having a compact optical system
RU2547891C1 (en) Lighting unit of small-sized spectrophotometer
KR101894798B1 (en) A Light Transceiver for Pollutant Detection Telescope
RU207727U1 (en) Mirrored lens for small space telescope
JP3224859B2 (en) Surface shape inspection system for convex lenses
RU2202814C1 (en) Cat's eye index meter for optoelectronic devices
SU1133485A1 (en) Astronomic two-channel photometer
SU1511599A1 (en) Diaphragm for photographic measuring of radiation from celestial bodies and sky background
RU157299U1 (en) DEVICE FOR REGISTRATION OF INDICATRICES OF SCATTERING RADIATION FROM THE CONTROLLED SURFACE
SU1413441A2 (en) Astronomical two-channel photometer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180607