优化余弦响应设计的手持式光源颜色照度分光测量仪器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种优化余弦响应设计的手持式光源颜色照度分光测量仪器，采用双传感器设计，一路采用光谱传感器对被测光源的光谱分布进行测量，另外一路采用硅光电二极管作为传感器件同时对被测光源信号进行检测。通过硅光电二极管的测量信号对光谱信号的测量结果进行修正，改善光谱信号测量结果余弦特性。本发明的优化余弦响应设计的手持式光源颜色照度分光测量仪器同时采用两种采样方式：一种使用硅光电二极管作为传感器件进行光电积分测量；一种使用光谱传感器件进行分光测量。使用聚四氟乙烯材料的半球形余弦校正器。建立数学模型，在算法上对两种采样结果进行综合运算。
【专利说明】优化余弦响应设计的手持式光源颜色照度分光测量仪器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及颜色照度测量【技术领域】，具体涉及一种优化余弦响应设计的手持式光 源颜色照度分光测量仪器。
【背景技术】
[0002] 类似对物体反射色的测量，对光源的辐射强度和颜色属性的测量有光电积分式和 分光光谱式两种。光电积分式测量是采用滤光片匹配仪器相对光谱响应的方法。在滤色片 的设计中，滤色片的相对光谱透过率应满足公式（1)要求：
【权利要求】
1. 一种优化余弦响应设计的手持式光源颜色照度分光测量仪器，采用双传感器设计， 其特征在于：一路采用分光光路结合阵列传感器对被测光源的光谱分布进行测量，另外一 路采用硅光电二极管作为传感器件同时对被测光源信号进行检测，通过硅光电二极管的测 量结果对光谱传感器的测量结果进行修正，改善测量结果余弦特性。
2. 如权利要求1所述的优化余弦响应设计的手持式光源颜色照度分光测量仪器，其特 征在于：光路部分采用半球壳形的余弦修正器（1)，在半球的底面设置硅光电二极管（2)， 在底面的中心位置设置狭缝（3)，作为光谱传感器的入射狭缝。
3. 如权利要求2所述的优化余弦响应设计的手持式光源颜色照度分光测量仪器，其特 征在于：在底面中心位置设置小孔，为光谱传感器的入射狭缝；采用三个硅光电二极管（2) 以入射狭缝为圆心，间隔120°放置，在底面成对称形排列。
4. 如权利要求2所述的优化余弦响应设计的手持式光源颜色照度分光测量仪器，其特 征在于：采用硅光电二极管（2)和光谱传感器同时对被测光源进行测量，分别测得信号为
和
其中，i为380-780nm范围内波长， 当被测光线从垂直于法线方向入射时，硅光电二极管信号与光谱传感器测得的光谱信 号余弦响应特性一致，两种测得信号应为和
：
其中
为比例系数，
为被测光源的在波长i处的光功率分布，
为硅光电二极 管的相对光谱响应。
5. 如权利要求4所述的优化余弦响应设计的手持式光源颜色照度分光测量仪器，其特 征在于：当对光谱分布为
的未知光源进行测试时，光线不沿法线方向入射时，假设硅 光电二极管信号与光谱传感器测得的光谱信号余弦响应特性一致，两种测得信号应为
和
公式（9)
公式（10) 此时，公式（11)成立 公式（11) 但是，在光线不沿法线方向入射时，硅光电二极管的余弦响应误差是较小的，但是分光 光谱信号的余弦响应误差很大；分光光谱信号的余弦响应误差不会影响分光光谱信号的相 对光谱分布，所以分光光谱信号实际测试结果可以用下式表示：
公式（12) 其中，
为修正系数，
为实际情况下光谱传感器测量所得信号； 将公式（12)代入公式（11)，
公式（13) 可求出修正系数
公式（14) 在测量时，取最终的测量结果为：
公式（15)。
6. 如权利要求5所述的优化余弦响应设计的手持式光源颜色照度分光测量仪器，其特 征在于：
定标方法如下步骤： 采用N种定标光源对
定标，得
值，?=0，1，2···Ν; 根据对被测光源的分光光谱测量信号，在多种定标光源中进行选择，寻找与被测光源 光谱形状最为接近的定标光源j ; 选择
作为带入计算的校正系数。
7. 如权利要求6所述的优化余弦响应设计的手持式光源颜色照度分光测量仪器，其特 征在于：步骤2中，寻找与被测光源光谱形状最为接近的定标光源所采用的算法如下： 将N种定标光源和被测光源的分光测试结果以最大值为100%进行归一化，得到N种定 标光源和被测光源的相对光谱分布； 分别计算被测光源和每一种定标光源相对光谱分布之间的相关系数
（i=〇, 1，2…N); 计算方法为
代表被测光源光谱曲线中在波长λ处相对光谱强度；
代表被测光源光谱曲线相对光谱强度平均值，光谱分辨率为lnm时，
代表第i个定标光源光谱曲线中在波长i处相对光谱强度；
代表第i个定标光源光谱曲线相对光谱强度平均值，光谱分辨率为lnm时，
被测光源和定标光源光谱形状越相似，
越接近于1;在中寻找最接近于1的值，选
择其对应的定标光源即为应选择的定标光源。
8.如权利要求7所述的优化余弦响应设计的手持式光源颜色照度分光测量仪器，其 特征在于：所述N种定标光源为氙灯(色温6500K)、冷白LED (色温8200K)、卤钨灯(色温 2850K)三种光源。
【文档编号】G01J3/28GK104062011SQ201410297978
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】袁琨 申请人:杭州彩谱科技有限公司, 中国计量学院