專利名稱：測色色差儀及其測色方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測色技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用紫色和藍(lán)色LED芯片做光源 的測色色差儀及其測色方法。
背景技術(shù)：
目前色差儀所采用的顏色測量的方法主要有分光光度法和光電積分法兩 種。分光光度法通過測量光源的光譜功率分布或物體反射光的光譜分布來計(jì)算 顏色的二刺激值，精度高，但是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，成本高。光電積分法不是測量某一 波長的光譜功率分布，而是在整個測量波長區(qū)間內(nèi)通過積分測量樣品的三刺激 值，從而實(shí)現(xiàn)色源的色值和不同色源的色差測量。但目前光電積分法色差儀的 光源大多采用鹵鎢燈，其能耗大，散發(fā)的熱量多， 一些采用LED作為光源的色 差儀不能包含全部可見光區(qū)，頻響不好，且測色過程中LED光源不穩(wěn)定，測試 結(jié)果不精確。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明旨在提供一種測色色差儀及其測色方 法的技術(shù)方案，采用LED燈作為光源，用傳感器監(jiān)測光源波動，減少由于光源 波動帶來的誤差。
所述的測色色差儀，其特征在于LED光源通過后部依次設(shè)置的毛玻璃、光 闌與準(zhǔn)直透鏡光路連接，準(zhǔn)直透鏡后部設(shè)置分光鏡，其中反射光經(jīng)反射鏡反射 后與參考光傳感器光路連接；透射光與積分球光路連接，參考光傳感器及積分 球上連接設(shè)置的測量光傳感器分別與嵌入式處理器傳輸連接，積分球?qū)?yīng)于透
射光位置配合設(shè)置樣品池。
所述的測色色差儀，其特征在于所述的LED光源由藍(lán)色、紫色雙LED芯片 加YAG熒光粉構(gòu)成。
所述的測色色差儀，其特征在于所述的測量光傳感器由三個對應(yīng)于顏色分 量R、 G、 B的傳感器組合構(gòu)成。
所述的測色色差儀，其特征在于所述的參考光傳感器是一個可見區(qū)響應(yīng)的 硅光電池。
所述的測色色差儀，其特征在于所述的透射光相對于樣品池的入射角度為 0-10。。
所述測色色差儀的測色方法，其特征在于包括樣品顏色數(shù)據(jù)庫建模和顏色 回歸分析檢測；所述的樣品顏色數(shù)據(jù)庫建模方法如下 (Ml)開始建模程序；
(M2)輸入標(biāo)準(zhǔn)樣品的顏色RGB值； (M3)用光譜方法測量其三刺激值XYZ; (M4)建立顏色RGB值與三刺激值XYZ的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫； (M5)將顏色RGB值與三刺激值XYZ進(jìn)行回歸分析； (M6)建立標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模型； (M7)結(jié)束建模程序； 所述的顏色回歸分析檢測方法如下
(Nl)開始檢測程序；
(N2)測量待測樣品顏色RGB值； (N3)與標(biāo)準(zhǔn)模型比對；
(N4)計(jì)算比對方差；
(N5)判斷精度方差是否小于閾值；當(dāng)精度方差不小于閾值時，返回執(zhí)行 步驟N2，當(dāng)方差小于閾值時，執(zhí)行步驟N6; (N6)輸出結(jié)果。
本發(fā)明采用由藍(lán)色、紫色雙芯片加熒光粉構(gòu)成的LED光源，用參考光傳感 器監(jiān)測光源波動，消除LED光源的光強(qiáng)不穩(wěn)定性，減少由于光源波動帶來的誤 差。參考光傳感器、測量光傳感器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過處理后送入嵌 入式處理器中進(jìn)行處理后即可達(dá)到測量顏色或測量色差的目的。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡 單，功耗低，且檢測結(jié)果重復(fù)性好。


圖1本發(fā)明光路原理圖2樣品顏色數(shù)據(jù)庫建模程序流程圖;
圖3顏色回歸分析檢測程序流程圖。
具體實(shí)施例方式
LED光源1為藍(lán)色、紫色雙芯片加YAG熒光粉構(gòu)成的LED，藍(lán)光或紫光激發(fā) 熒光粉，加上透過的部分紫光和藍(lán)光，構(gòu)成寬光譜的白光，提供波長為400 — 700nm的連續(xù)可見光。LED光源1發(fā)出的光經(jīng)過毛玻璃2、光闌3后得到具有一 定光斑大小的均勻光束。該光束經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡4變成平行光，然后經(jīng)分光鏡5 分光。其中的反射光經(jīng)反射鏡6反射后作為參考光信號入射到參考光傳感器8 中，透射光入射到積分球7中，積分球7的直徑為6cm。積分球7對應(yīng)于透射光 位置配合設(shè)置樣品池11，該光線以一定的入射角直接照射到樣品池11內(nèi)樣品的 表面，相對于樣品池ll的入射角度為O-l(T 。積分球收集反映樣品表面顏色信 息的漫反射光后被測量光傳感器9檢測，測量光傳感器9由三個對應(yīng)于顏色分 量R、 G、 B的傳感器構(gòu)成。參考光傳感器8是一個可見區(qū)響應(yīng)的硅光電池，用來監(jiān)測光源信號的穩(wěn)定性，四個傳感器將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，?jīng)過電路放
大、A/D轉(zhuǎn)換后送入到嵌入式處理器10中進(jìn)行軟件計(jì)算處理，獲得被測樣品的 色值信號。
將具有代表性的顏色樣品，用光譜方法測得其光譜漫發(fā)射率，計(jì)算這些樣 品在D65， D50， C， A， F等不同光源下的三刺激值XYZ，作為標(biāo)準(zhǔn)三刺激值； 然后再將這些代表性色樣在本發(fā)明下測得對應(yīng)的R、 G、 B信號，對應(yīng)存入計(jì) 算機(jī)，形成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫。通過數(shù)學(xué)方法將這些三刺激值和對應(yīng)的R、 G、 B值 進(jìn)行回歸分析，用多元校正方法建立一種定量的關(guān)系，形成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)模 型。再對待測樣品進(jìn)行測量時，多次測量待測樣品，得到平均的該樣品表面顏 色的RGB值，與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行比對，計(jì)算出待測樣品的在要求光源下三刺 激值XYZ，同時計(jì)算比對方差，據(jù)方差是否符合測量精度要求來判斷結(jié)果的可靠 性，從而獲得檢測結(jié)果。
光譜數(shù)據(jù)庫建模程序流程圖如圖2所示。開始建模程序M1，輸入代表性樣 品的顏色RGB值M2，測量代表性樣品顏色RGB和三刺激值之間關(guān)系M3，建立顏 色RGB值與三刺激值XYZ的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫M4，將顏色RGB值與三刺激值XYZ進(jìn)行 回歸分析M5，建立標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)數(shù)學(xué)模型M6，結(jié)束建模程序M7。
顏色冋歸分析檢測程序流程圖如圖3所示。開始檢測程序N1，測量待測樣 品顏色RGB值N2，與標(biāo)準(zhǔn)模型比對N3，計(jì)算比對方差N4，判斷精度方差是否小 于閾值N5，當(dāng)精度方差小于閾值，則輸出檢測結(jié)果N6，否則重新測量樣品RGB 數(shù)據(jù)N2。得到色源的色值后，即可計(jì)算獲得不同色源的色差值。
權(quán)利要求
1.測色色差儀，其特征在于LED光源(1)通過后部依次設(shè)置的毛玻璃(2)、光闌(3)與準(zhǔn)直透鏡(4)光路連接，準(zhǔn)直透鏡(4)后部設(shè)置分光鏡(5)，其中反射光經(jīng)反射鏡(6)反射后與參考光傳感器(8)光路連接；透射光與積分球(7)光路連接，參考光傳感器(8)及積分球(7)上連接設(shè)置的測量光傳感器(9)分別與嵌入式處理器(10)傳輸連接，積分球(7)對應(yīng)于透射光位置配合設(shè)置樣品池(11)。
2. 如權(quán)利要求1所述的測色色差儀，其特征在于所述的LED光源(1)由藍(lán) 色、紫色雙LED芯片加YAG熒光粉構(gòu)成。
3. 如權(quán)利要求1所述的測色色差儀，其特征在于所述的測量光傳感器(9) 由三個對應(yīng)于顏色分量R、 G、 B的傳感器組合構(gòu)成。
4. 如權(quán)利要求1所述的測色色差儀，其特征在于所述的參考光傳感器(8) 是一個可見區(qū)響應(yīng)的硅光電池。
5. 如權(quán)利要求1所述的測色色差儀，其特征在于所述的透射光相對于樣品 池(11)的入射角度為O-IO。。
6. 如權(quán)利要求1所述測色色差儀的測色方法，其特征在于包括樣品顏色數(shù) 據(jù)庫建模和顏色回歸分析檢測；所述的樣品顏色數(shù)據(jù)庫建模方法如下(Ml)開始建模程序；(M2 )輸入標(biāo)準(zhǔn)樣品的顏色RGB值；(M3)用光譜方法測量其三刺激值XYZ;(M4)建立顏色RGB值與三刺激值XYZ的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫；(M5)將顏色RGB值與三刺激值XYZ進(jìn)行回歸分析；(M6)建立標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模型；(M7)結(jié)束建模程序；所述的顏色回歸分析檢測方法如下(Nl)開始檢測程序；(N2)測量待測樣品顏色RGB值； (N3)與標(biāo)準(zhǔn)模型比對； (N4)計(jì)算比對方差；(N5)判斷精度方差是否小于閾值；當(dāng)精度方差不小于閾值時，返冋執(zhí)行 步驟N2，當(dāng)方差小于閾值時，執(zhí)行步驟N6; (N6)輸出結(jié)果。
全文摘要
測色色差儀及其測色方法，屬于測色技術(shù)領(lǐng)域。LED光源通過設(shè)置的毛玻璃、光闌與準(zhǔn)直透鏡光路連接，準(zhǔn)直透鏡后部設(shè)置分光鏡，其中反射光經(jīng)反射鏡反射后與參考光傳感器光路連接；透射光與積分球光路連接，參考光傳感器及積分球上連接設(shè)置的測量光傳感器分別與嵌入式處理器傳輸連接，積分球?qū)?yīng)于透射光位置配合設(shè)置樣品池。本發(fā)明采用由藍(lán)色、紫色雙芯片加熒光粉構(gòu)成的LED光源，用參考光傳感器監(jiān)測光源波動，消除LED光源的光強(qiáng)不穩(wěn)定性，減少由于光源波動帶來的誤差。參考光傳感器、測量光傳感器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過處理后送入嵌入式處理器中進(jìn)行處理后即可達(dá)到測量顏色或測量色差的目的。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，功耗低，且檢測結(jié)果重復(fù)性好。
文檔編號G01J3/50GK101183025SQ200710156710
公開日2008年5月21日 申請日期2007年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月4日
發(fā)明者朱周洪, 王焱華, 琨 袁, 金尚忠 申請人:中國計(jì)量學(xué)院