優(yōu)化余弦響應(yīng)設(shè)計的手持式光源顏色照度分光測量儀器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種優(yōu)化余弦響應(yīng)設(shè)計的手持式光源顏色照度分光測量儀器，采用雙傳感器設(shè)計，一路采用光譜傳感器對被測光源的光譜分布進行測量，另外一路采用硅光電二極管作為傳感器件同時對被測光源信號進行檢測。通過硅光電二極管的測量信號對光譜信號的測量結(jié)果進行修正，改善光譜信號測量結(jié)果余弦特性。本發(fā)明的優(yōu)化余弦響應(yīng)設(shè)計的手持式光源顏色照度分光測量儀器同時采用兩種采樣方式：一種使用硅光電二極管作為傳感器件進行光電積分測量；一種使用光譜傳感器件進行分光測量。使用聚四氟乙烯材料的半球形余弦校正器。建立數(shù)學(xué)模型，在算法上對兩種采樣結(jié)果進行綜合運算。
【專利說明】優(yōu)化余弦響應(yīng)設(shè)計的手持式光源顏色照度分光測量儀器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及顏色照度測量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種優(yōu)化余弦響應(yīng)設(shè)計的手持式光 源顏色照度分光測量儀器。

【背景技術(shù)】
[0002] 類似對物體反射色的測量，對光源的輻射強度和顏色屬性的測量有光電積分式和 分光光譜式兩種。光電積分式測量是采用濾光片匹配儀器相對光譜響應(yīng)的方法。在濾色片 的設(shè)計中，濾色片的相對光譜透過率應(yīng)滿足公式（1)要求：

【權(quán)利要求】
1. 一種優(yōu)化余弦響應(yīng)設(shè)計的手持式光源顏色照度分光測量儀器，采用雙傳感器設(shè)計， 其特征在于：一路采用分光光路結(jié)合陣列傳感器對被測光源的光譜分布進行測量，另外一 路采用硅光電二極管作為傳感器件同時對被測光源信號進行檢測，通過硅光電二極管的測 量結(jié)果對光譜傳感器的測量結(jié)果進行修正，改善測量結(jié)果余弦特性。
2. 如權(quán)利要求1所述的優(yōu)化余弦響應(yīng)設(shè)計的手持式光源顏色照度分光測量儀器，其特 征在于：光路部分采用半球殼形的余弦修正器（1)，在半球的底面設(shè)置硅光電二極管（2)， 在底面的中心位置設(shè)置狹縫（3)，作為光譜傳感器的入射狹縫。
3. 如權(quán)利要求2所述的優(yōu)化余弦響應(yīng)設(shè)計的手持式光源顏色照度分光測量儀器，其特 征在于：在底面中心位置設(shè)置小孔，為光譜傳感器的入射狹縫；采用三個硅光電二極管（2) 以入射狹縫為圓心，間隔120°放置，在底面成對稱形排列。
4. 如權(quán)利要求2所述的優(yōu)化余弦響應(yīng)設(shè)計的手持式光源顏色照度分光測量儀器，其特 征在于：采用硅光電二極管（2)和光譜傳感器同時對被測光源進行測量，分別測得信號為
和
其中，i為380-780nm范圍內(nèi)波長， 當(dāng)被測光線從垂直于法線方向入射時，硅光電二極管信號與光譜傳感器測得的光譜信 號余弦響應(yīng)特性一致，兩種測得信號應(yīng)為和
：

其中
為比例系數(shù)，
為被測光源的在波長i處的光功率分布，
為硅光電二極 管的相對光譜響應(yīng)。
5. 如權(quán)利要求4所述的優(yōu)化余弦響應(yīng)設(shè)計的手持式光源顏色照度分光測量儀器，其特 征在于：當(dāng)對光譜分布為
的未知光源進行測試時，光線不沿法線方向入射時，假設(shè)硅 光電二極管信號與光譜傳感器測得的光譜信號余弦響應(yīng)特性一致，兩種測得信號應(yīng)為
和

公式（9)
公式（10) 此時，公式（11)成立 公式（11) 但是，在光線不沿法線方向入射時，硅光電二極管的余弦響應(yīng)誤差是較小的，但是分光 光譜信號的余弦響應(yīng)誤差很大；分光光譜信號的余弦響應(yīng)誤差不會影響分光光譜信號的相 對光譜分布，所以分光光譜信號實際測試結(jié)果可以用下式表示：
公式（12) 其中，
為修正系數(shù)，
為實際情況下光譜傳感器測量所得信號； 將公式（12)代入公式（11)，
公式（13) 可求出修正系數(shù)
公式（14) 在測量時，取最終的測量結(jié)果為：
公式（15)。
6. 如權(quán)利要求5所述的優(yōu)化余弦響應(yīng)設(shè)計的手持式光源顏色照度分光測量儀器，其特 征在于：
定標方法如下步驟： 采用N種定標光源對
定標，得
值，?=0，1，2···Ν; 根據(jù)對被測光源的分光光譜測量信號，在多種定標光源中進行選擇，尋找與被測光源 光譜形狀最為接近的定標光源j ; 選擇
作為帶入計算的校正系數(shù)。
7. 如權(quán)利要求6所述的優(yōu)化余弦響應(yīng)設(shè)計的手持式光源顏色照度分光測量儀器，其特 征在于：步驟2中，尋找與被測光源光譜形狀最為接近的定標光源所采用的算法如下： 將N種定標光源和被測光源的分光測試結(jié)果以最大值為100%進行歸一化，得到N種定 標光源和被測光源的相對光譜分布； 分別計算被測光源和每一種定標光源相對光譜分布之間的相關(guān)系數(shù)
（i=〇, 1，2…N); 計算方法為

代表被測光源光譜曲線中在波長λ處相對光譜強度；
代表被測光源光譜曲線相對光譜強度平均值，光譜分辨率為lnm時，

代表第i個定標光源光譜曲線中在波長i處相對光譜強度；
代表第i個定標光源光譜曲線相對光譜強度平均值，光譜分辨率為lnm時，

被測光源和定標光源光譜形狀越相似，
越接近于1;在中尋找最接近于1的值，選
擇其對應(yīng)的定標光源即為應(yīng)選擇的定標光源。
8.如權(quán)利要求7所述的優(yōu)化余弦響應(yīng)設(shè)計的手持式光源顏色照度分光測量儀器，其 特征在于：所述N種定標光源為氙燈(色溫6500K)、冷白LED (色溫8200K)、鹵鎢燈(色溫 2850K)三種光源。
【文檔編號】G01J3/28GK104062011SQ201410297978
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】袁琨 申請人:杭州彩譜科技有限公司, 中國計量學(xué)院