優(yōu)化余弦響應(yīng)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)，一路采用光譜傳感器對被測光源的光譜分布進(jìn)行測量，另外一路采用硅光電二極管作為傳感器件同時(shí)對被測光源信號進(jìn)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(jìn)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(jì)的手持式光源顏色照度分光測量儀器同時(shí)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(jìn)行光電積分測量；一種使用光譜傳感器件進(jìn)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(jìn)行綜合運(yùn)算。
【專利說明】優(yōu)化余弦響應(yīng)設(shè)計(jì)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(jì)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(qiáng)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(jì)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(jì)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(jì)， 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(jìn)行測量，另外一 路采用硅光電二極管作為傳感器件同時(shí)對被測光源信號進(jìn)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(jìn)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(jì)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(jì)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(gè)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(jì)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(shí)對被測光源進(jìn)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(shí)，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(jì)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(jìn)行測試時(shí)，光線不沿法線方向入射時(shí)，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(shí)，公式（11)成立 公式（11) 但是，在光線不沿法線方向入射時(shí)，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(shí)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(shí)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(shí)，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(jì)的手持式光源顏色照度分光測量儀器，其特 征在于：
定標(biāo)方法如下步驟： 采用N種定標(biāo)光源對
定標(biāo)，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(biāo)光源中進(jìn)行選擇，尋找與被測光源 光譜形狀最為接近的定標(biāo)光源j ; 選擇
作為帶入計(jì)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(jì)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(biāo)光源所采用的算法如下： 將N種定標(biāo)光源和被測光源的分光測試結(jié)果以最大值為100%進(jìn)行歸一化，得到N種定 標(biāo)光源和被測光源的相對光譜分布； 分別計(jì)算被測光源和每一種定標(biāo)光源相對光譜分布之間的相關(guān)系數(shù)
（i=〇, 1，2…N); 計(jì)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(qiáng)度；
代表被測光源光譜曲線相對光譜強(qiáng)度平均值，光譜分辨率為lnm時(shí)，

代表第i個(gè)定標(biāo)光源光譜曲線中在波長i處相對光譜強(qiáng)度；
代表第i個(gè)定標(biāo)光源光譜曲線相對光譜強(qiáng)度平均值，光譜分辨率為lnm時(shí)，

被測光源和定標(biāo)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(biāo)光源即為應(yīng)選擇的定標(biāo)光源。
8.如權(quán)利要求7所述的優(yōu)化余弦響應(yīng)設(shè)計(jì)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(biāo)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(jì)量學(xué)院