專利名稱：一種顏色匹配及物體顯色比較實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種顏色匹配及物體顯色比較實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
我們能看到物體是因?yàn)槲矬w發(fā)出的光(可以是物體本身發(fā)光，也可以是物體反射或透射的光)入射到我們的眼睛并被我們的視覺細(xì)胞所感知。我們看到不同的物體具有不同的顏色，是因?yàn)椴煌矬w發(fā)出的光具有不同顏色的光譜成分。對于光源而言，如果發(fā)出波長是62(T760nm的光，我們感覺它就是紅色的；如果發(fā)出波長是49(T570nm的光，我們感覺它就是綠色的；如果發(fā)出波長是43(T480nm的光，我們感覺它就是藍(lán)色的；如果發(fā)出波長是38(T780nm的光，我們感覺它就是白色的。同理，如果光源發(fā)出其它不同波長的光，我們就會感覺它帶有其它不同的顏色。此外，根據(jù)色度學(xué)原理，不同顏色的光混合在一起可以匹配出不同的顏色。比如，用紅色光和綠色光混合可以得到黃色光；用紅色光和藍(lán)色光混合可以得到品色光；用綠色光和藍(lán)色光混合可以得到青色
參坐坐對于反射物體而言，它呈現(xiàn)出來的顏色是由其反射光的光譜成分所決定的。不同顏色的物體反射光譜的能力也不一樣。有的物體光譜反射能力強(qiáng)，能把照射在它上面的光譜全部反射，這類物體在白光(如太陽光，其包含380-780nm的光譜成分)照明下會呈現(xiàn)出白色；有的物體反射紅色光譜(62(T760nm)的能力強(qiáng)，則它在白光照明下會呈現(xiàn)出紅色；有的物體反射綠色光譜(49(T570nm)的能力強(qiáng)，則它在白光照明下會呈現(xiàn)出綠色；有的物體反射藍(lán)色光譜(43(T480nm)的能力強(qiáng)，則它在白光照明下會呈現(xiàn)出藍(lán)色。也就是說，不同的反射物體在相同光源照明下反射了不同顏色的光譜成分，所以呈現(xiàn)出不同的顏色。對于同一反射物體，在不同光源照明下也會呈現(xiàn)出不同的顏色。比如，某一反射物體反射各種光譜的能力很強(qiáng)，在白光照明下會呈現(xiàn)白色，在紅光照明下會呈現(xiàn)紅色，在綠光照明下會呈現(xiàn)綠色，同樣在藍(lán)光照明下則會呈現(xiàn)藍(lán)色。這是因?yàn)榘坠獍鞣N顏色的光譜成分，由于它反射能力強(qiáng)把各種光譜成分都反射，所以反射光中也包含各種光譜成分，各種光譜混合就呈現(xiàn)出白色。而在紅光照明時，由于紅光包含紅色光譜成分多，因此經(jīng)該物體反射后，反射光中也是包含紅色光譜成分多，因而呈現(xiàn)出紅色。相同原理，用綠光照明時，由于綠光包含綠色光譜成分多，因此經(jīng)該物體反射后，反射光也是包含綠色光譜成分多，因而呈現(xiàn)出綠色。再比如，某一物體反射紅色光譜(62(T760nm)的能力強(qiáng)，在白光照明下，它會呈現(xiàn)出紅色。但是在綠光或藍(lán)光照明下則會呈現(xiàn)出黑色。這是因?yàn)?，在白光照明時，雖然白光中包含各種顏色的光譜成分，但它只反射了紅色光譜，因此呈現(xiàn)出紅色。而在綠光或藍(lán)光照明時，由于它對照明光中包含的綠色光譜或藍(lán)色光譜不反射，能反射的紅色光譜照明光中沒有，因此沒有光反射，所以我們看不到它，感覺它呈黑色。對于其它物體在不同光源照明下呈現(xiàn)出不同的顏色，其原理相同。對于透射物體而言，它呈現(xiàn)出來的顏色是由其透射光的光譜成分所決定的。不同顏色的透射物體其透射光譜的能力也不一樣。有的物體光譜透射能力強(qiáng)，能把照射在它上面的光譜全部透過，這類物體在白光(如太陽光，其包含380-780nm的光譜成分)照明下會呈現(xiàn)出白色，在紅光照明下呈紅色，也就是說光源什么顏色它就呈現(xiàn)什么顏色；有的物體透射紅色光譜(62(T760nm)的能力強(qiáng)，則它在含有紅色光譜的光源照明下會呈現(xiàn)出紅色，在不含有紅色光譜的光源照明下會呈現(xiàn)出黑色；有的物體對各種光譜透射的能力都很弱，則它不管在什么光源照明下都會呈黑色。因此，對于同一透射物體在不同光源照明下會呈現(xiàn)出不同的顏色，同樣在相同光源照明下不同透射物體也會呈現(xiàn)不同的顏色。以上不同顏色的光混合可以匹配出其它顏色的光、相同光源照明下不同物體會呈現(xiàn)出不同的顏色、同一物體在不同光源照明下也會呈現(xiàn)出不同的顏色等都是有趣的色度學(xué)現(xiàn)象。如果在色度學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入類似的實(shí)驗(yàn)，將會大大加深學(xué)生對物體顏色的理解，激發(fā)學(xué)生對色度學(xué)學(xué)習(xí)的興趣和積極性。但目前還沒有類似可以進(jìn)行顏色匹配及物體顯色比較的實(shí)驗(yàn)裝置。 發(fā)明內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型用紅、綠、藍(lán)三種發(fā)光二極管作為照明光源，結(jié)合積分球產(chǎn)生均勻的照明光，對紅、綠、藍(lán)、黃、品、青、黑、白八種反射顏色樣品或透射顏色樣品進(jìn)行顏色分析，實(shí)現(xiàn)了一種可用于進(jìn)行顏色匹配及物體顯色比較的實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置可以實(shí)現(xiàn)用紅色、綠色、藍(lán)色的光匹配出其它顏色的光，也可以實(shí)現(xiàn)在相同光源照明下比較不同物體呈現(xiàn)出不同的顏色和比較同一物體在不同光源照明下呈現(xiàn)出不同的顏色。該裝置應(yīng)用于色度學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于加深學(xué)生對顏色匹配及物體顏色的理解，激發(fā)學(xué)生對色度學(xué)學(xué)習(xí)的興趣和積極性。該實(shí)驗(yàn)裝置具有體積小，造價低，操作簡單，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果好等特點(diǎn)。本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案是一種顏色匹配及物體顯色比較實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于該實(shí)驗(yàn)裝置包括LED照明系統(tǒng)、積分球和顏色樣品，LED照明系統(tǒng)主要由LED光源和光源控制器組成，積分球上設(shè)有入射光孔、觀察孔和照明孔，LED光源發(fā)出的光通過入射光孔照射在積分球內(nèi)壁上，照明孔和觀察孔位置在光入射的垂直方向上。所述LED光源由紅、綠、藍(lán)色發(fā)光二極管構(gòu)成。發(fā)光二極管為子彈頭型，膠體無色透明，發(fā)散角30度，正常驅(qū)動(電流為20mA)時光強(qiáng)約為15000mcd。所述積分球內(nèi)徑為300mm,照明孔直徑為40mm,觀察孔直徑為30mm,光源入射孔直徑為15mm，其中照明孔與觀察孔處于積分球的同一直徑上，光源入射孔與積分球球心的連線垂直于照明孔與觀察孔的連線。積分球是由鋁或塑料等做成的一個內(nèi)部空心球，球內(nèi)壁上均勻噴涂了多層中性漫反射材料，如氧化鎂、硫酸鋇、聚四氟乙烯等，可以使入射到積分球內(nèi)的光經(jīng)多次漫反射后被均勻化。球上開有三個小孔，分別用于光入射、觀察和安裝顏色樣品。為了防止鏡面反射光直接照射到顏色樣品上，球內(nèi)還裝有一個遮擋屏。LED照明系統(tǒng)主要包括LED光源和光源控制器。其中LED光源由紅、綠、藍(lán)色三個發(fā)光二極管構(gòu)成。發(fā)光二極管均為子彈頭型，膠體無色透明，發(fā)散角30度，正常驅(qū)動(電流為20mA)時光強(qiáng)約為15000mcd。光源控制器主要由電源變壓器、二極管、穩(wěn)壓管、電阻、電容、開關(guān)等組成。LED光源安裝在積分球的光源入射孔上，LED發(fā)出的光照射在積分球的內(nèi)壁上。系統(tǒng)所用積分球內(nèi)徑為300mm,照明孔直徑為40mm,觀察孔直徑為30mm,光源入射孔直徑為15mm，其中照明孔與觀察孔處于積分球的同一直徑上，光源入射孔與積分球球心的連線垂直于照明孔與觀察孔的連線。反射顏色樣品包含紅、綠、藍(lán)、黃、品、青、黑、白八種，使用時安裝在積分球的照明孔上。透射顏色樣品包含紅、綠、藍(lán)、黃、品、青、黑、白八種，使用時安裝在積分球的觀察孔上。功能和操作方法說明本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)I.使用了發(fā)光二極管作為照明光源，壽命長，功耗小，體積小，成本低；使用紅、綠、藍(lán)三種顏色的發(fā)光二極管可以混合出多種顏色、多種光譜類型的照明光源；2.使用積分球可以使照明光更加均勻，使觀察到的物體顏色更加真實(shí)可靠；3.該裝置可以實(shí)現(xiàn)顏色匹配實(shí)驗(yàn)，也可以實(shí)現(xiàn)物體顯色比較實(shí)驗(yàn)；對于物體顯色實(shí)驗(yàn)可用于反射物體也可用于透射物體。

圖I為本實(shí)用新型顏色匹配及物體顯色比較實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。其中，LED光源I，光源控制器2，積分球3，觀察孔4，照明孔5，摭擋屏6，顏色樣品7。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述。如圖I所示，一種顏色匹配及物體顯色比較實(shí)驗(yàn)裝置，包括LED照明系統(tǒng)、積分球3和顏色樣品7，LED照明系統(tǒng)主要由LED光源I和光源控制器2組成，積分球上設(shè)有入射光孔、觀察孔4和照明孔5，LED光源I發(fā)出的光通過入射光孔照射在積分球3內(nèi)壁上，照明孔5和觀察孔4位置在光入射的垂直方向上。積分球3可設(shè)置遮擋屏6。所述LED光源由紅、綠、藍(lán)色發(fā)光二極管構(gòu)成。發(fā)光二極管為子彈頭型，膠體無色透明，發(fā)散角30度，正常驅(qū)動(電流為20mA)時光強(qiáng)約為15000mcd。所述積分球內(nèi)徑為300mm,照明孔直徑為40mm,觀察孔直徑為30mm,光源入射孔直徑為15mm，其中照明孔與觀察孔處于積分球的同一直徑上，光源入射孔與積分球球心的連線垂直于照明孔與觀察孔的連線。本實(shí)用新型的實(shí)施過程如下I.光源控制器調(diào)節(jié)LED光源發(fā)光顏色和亮度(I)只開啟紅色LED可以得到紅光，紅色LED的電流調(diào)節(jié)旋鈕可以調(diào)節(jié)紅光的亮度；(2)只開啟綠色LED可以得到綠光，綠色LED的電流調(diào)節(jié)旋鈕可以調(diào)節(jié)綠光的亮度；(3)只開啟藍(lán)色LED可以得到藍(lán)光，藍(lán)色LED的電流調(diào)節(jié)旋鈕可以調(diào)節(jié)藍(lán)光的亮度；(4)開啟紅色和綠色LED可以得到黃光，紅色LED的電流調(diào)節(jié)旋鈕和綠色LED的電流調(diào)節(jié)旋鈕可以調(diào)節(jié)紅光和綠光的比例，從而得到其它不同顏色的光；(5)開啟紅色和藍(lán)色LED可以得到品光，紅色LED的電流調(diào)節(jié)旋鈕和藍(lán)色LED的電流調(diào)節(jié)旋鈕可以調(diào)節(jié)紅光和藍(lán)光的比例，從而得到其它不同顏色的光；(6)開啟綠色和藍(lán)色LED可以得到青光，綠色LED的電流調(diào)節(jié)旋鈕和藍(lán)色LED的電流調(diào)節(jié)旋鈕可以調(diào)節(jié)綠光和藍(lán)光的比例，從而得到其它不同顏色的光；(7)開啟紅色、綠色和藍(lán)色LED可以得到白光，紅色、綠色和藍(lán)色LED的電流調(diào)節(jié)旋鈕可以分別調(diào)節(jié)紅光、綠光和藍(lán)光的比例，從而得到其它不同顏色的光；·[0039](8)如果紅色、綠色和藍(lán)色LED全部關(guān)閉，則無光，呈黑色。2.顏色匹配實(shí)驗(yàn)操作方法和步驟(I)打開實(shí)驗(yàn)裝置電源，并在積分球的照明孔安裝白色反射板；(2)開啟紅色(或綠色、藍(lán)色)LED，可以在積分球的觀察孔內(nèi)看到紅色(或綠色、藍(lán)色)；(3)開啟紅色和綠色LED，關(guān)閉藍(lán)色LED，可以在積分球的觀察孔內(nèi)看到黃色，調(diào)節(jié)紅色(或綠色)LED的電流調(diào)節(jié)旋鈕，可以得到其它顏色；(4)開啟紅色和藍(lán)色LED，關(guān)閉綠色LED，可以在積分球的觀察孔內(nèi)看到品色，調(diào)節(jié)紅色(或藍(lán)色)LED的電流調(diào)節(jié)旋鈕，可以得到其它顏色；(5)開啟綠色和藍(lán)色LED，關(guān)閉紅色LED，可以在積分球的觀察孔內(nèi)看到青色，調(diào)節(jié)綠色(或藍(lán)色)LED的電流調(diào)節(jié)旋鈕，可以得到其它顏色；(6)同時開啟紅色、綠色和藍(lán)LED，可以在積分球的觀察孔內(nèi)看到白色，調(diào)節(jié)紅色(或綠色、藍(lán)色)LED的電流調(diào)節(jié)旋鈕，可以得到其它顏色。3.在某一顏色的光照明下，觀察并比較不同反射物體呈現(xiàn)不同的顏色( I)打開實(shí)驗(yàn)裝置電源；(2)調(diào)節(jié)光源控制器，使產(chǎn)生一定顏色(如紅、綠、藍(lán)、黃、品、青、白等)的照明光；(3)在積分球的照明孔處安裝反射樣品，在積分球的觀察孔觀察樣品呈現(xiàn)的顏色，并記錄；(4)更換反射樣品，在積分球的觀察孔觀察該樣品呈現(xiàn)的顏色，并記錄；(5)重復(fù)步驟(4)，觀察不同反射樣品在相同光源照明下呈現(xiàn)不同的顏色，記錄并比較；(6)也可以調(diào)節(jié)光源控制器，使產(chǎn)生其它顏色的照明光，重復(fù)步驟(4)，觀察不同反射樣品呈現(xiàn)不同的顏色，記錄并比較。4.觀察并比較同一反射樣品在不同光源照明下呈現(xiàn)出不同的顏色( I)打開實(shí)驗(yàn)裝置電源；(2)在積分球的照明孔處安裝被觀察的反射樣品；(3)調(diào)節(jié)光源控制器，使產(chǎn)生一定顏色(如紅色)的照明光，在觀察孔觀察樣品呈現(xiàn)的顏色，并記錄；(4)調(diào)節(jié)光源控制器，使產(chǎn)生其它顏色(如綠色)的照明光，在觀察孔觀察樣品呈現(xiàn)的顏色，并記錄；[0059](5)重復(fù)步驟(4)，觀察反射樣品在不同光源照明下呈現(xiàn)不同的顏色，記錄并比較；(6)也可以更換反射樣品，重復(fù)步驟(4)，觀察反射樣品在不同光源照明下呈現(xiàn)不同的顏色，記錄并比較。5.在某一顏色的光照明下，觀察并比較不同透射物體呈現(xiàn)不同的顏色( I)打開實(shí)驗(yàn)裝置電源；(2)在積分球的照明孔處安裝白色反射板；(3)調(diào)節(jié)光源控制器，使產(chǎn)生一定顏色(如紅、綠、藍(lán)、黃、品、青、白等)的照明光；(4)在積分球的觀察孔處安裝透射樣品，透過透射樣品觀察呈現(xiàn)的顏色，并記錄；(5)更換透射樣品，觀察樣品呈現(xiàn)的顏色，并記錄；(6)重復(fù)步驟(4)，觀察不同透射樣品在相同光源照明下呈現(xiàn)不同的顏色，記錄并比較；(7)也可以調(diào)節(jié)光源控制器，使產(chǎn)生其它顏色的照明光，重復(fù)步驟(4)，觀察不同透射樣品在相同光源照明下呈現(xiàn)不同的顏色，記錄并比較。6.觀察同一透射樣品在不同光源照明下呈現(xiàn)出不同的顏色( I)打開實(shí)驗(yàn)裝置電源；(2)在積分球的照明孔處安裝白色反射板；(3)在積分球的觀察孔處安裝被觀察的透射樣品；(4)調(diào)節(jié)光源控制器，使產(chǎn)生一定顏色(如紅色)的照明光，在觀察孔觀察樣品呈現(xiàn)的顏色，并記錄；(5)調(diào)節(jié)光源控制器，使產(chǎn)生其它顏色(如綠色)的照明光，在觀察孔觀察樣品呈現(xiàn)的顏色，并記錄；(6)重復(fù)步驟(4)，觀察透射樣品在不同光源照明下呈現(xiàn)不同的顏色，記錄并比較；(7)也可以更換其它透射樣品，重復(fù)步驟(4)，觀察透射樣品在不同光源照明下呈現(xiàn)不同的顏色，記錄并比較。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了一種顏色匹配及物體顯色比較實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置用紅、綠、藍(lán)三種發(fā)光二極管作為照明光源，結(jié)合積分球產(chǎn)生均勻的照明光，使用紅、綠、藍(lán)、黃、品、青、黑、白等顏色樣品作為分析對象，可以實(shí)現(xiàn)顏色匹配實(shí)驗(yàn)及物體顯色比較實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)裝置具有體積小，造價低，操作簡單、實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果好等特點(diǎn)，可以在色度學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)及科普推廣中獲得廣泛應(yīng)用。
權(quán)利要求1.一種顏色匹配及物體顯色比較實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于該實(shí)驗(yàn)裝置包括LED照明系統(tǒng)、積分球和顏色樣品，LED照明系統(tǒng)主要由LED光源和光源控制器組成，積分球上設(shè)有入射光孔、觀察孔和照明孔，LED光源發(fā)出的光通過入射光孔照射在積分球內(nèi)壁上，照明孔和觀察孔位置在光入射的垂直方向上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顏色匹配及物體顯色比較實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述LED光源由紅、綠、藍(lán)色發(fā)光二極管構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顏色匹配及物體顯色比較實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述積分球內(nèi)徑為300mm,照明孔直徑為40mm,觀察孔直徑為30mm,光源入射孔直徑為15mm,其中照明孔與觀察孔處于積分球的同一直徑上，光源入射孔與積分球球心的連線垂直于照明孔與觀察孔的連線。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種顏色匹配及物體顯色比較實(shí)驗(yàn)裝置。該實(shí)驗(yàn)裝置包括LED照明系統(tǒng)、積分球和顏色樣品，LED照明系統(tǒng)主要由LED光源和光源控制器組成，積分球上設(shè)有入射光孔、觀察孔和照明孔，LED光源發(fā)出的光通過入射光孔照射在積分球內(nèi)壁上，照明孔和觀察孔位置在光入射的垂直方向上。該裝置應(yīng)用于色度學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于加深學(xué)生對顏色匹配及物體顏色的理解，激發(fā)學(xué)生對色度學(xué)學(xué)習(xí)的興趣和積極性。該實(shí)驗(yàn)裝置具有體積小，造價低，操作簡單，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果好等特點(diǎn)。
文檔編號G09B19/00GK202748968SQ20122030021
公開日2013年2月20日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者錢惠國, 郭海, 毛和法, 吳瓊 申請人:浙江師范大學(xué)