專利名稱：手持式顏色測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于顏色測量裝置、特別是用于測量監(jiān)視器、投影儀、投影區(qū)域以及環(huán)境光的手持式顏色測量裝置的光電測量単元，以及涉及一種手持式顏色測量裝置。
背景技術(shù)：
市場上可以買到多種實(shí)施形式的通用型手持式顏色測量裝置。這種手持式顏色測量可以基于任何測量技術(shù)。例如，它們可以實(shí)施為濾波器測量裝置或光譜測量裝置，其中后者最通用，這是因?yàn)楸娝苤?，光譜測量值可以用于獲得在實(shí)際中所關(guān)注的任何其他變量(例如色值、顔色密度值等)。手持式顏色測量裝置也可以實(shí)施為獨(dú)立的裝置，或者是用于與處理測量結(jié)果的控制計(jì)算機(jī)相關(guān)聯(lián)的外圍測量裝置。獨(dú)立的手持式顏色測量裝置包括用、于測量操作所必需的所有操作和顯示部件及其自身的電源，并且在很多情況下還裝備有用干與計(jì)算機(jī)通信的接ロ，其中可以與計(jì)算機(jī)交互測量數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。配置為外圍測量裝置的手持式顏色測量裝置通常不具有自身的操作和顯示部件，并由上位計(jì)算機(jī)控制，如其他任何外圍計(jì)算機(jī)裝置一祥。為了與計(jì)算機(jī)通信，更多的現(xiàn)代手持式顏色測量裝置經(jīng)常裝有所謂的通用串行總線(USB)接ロ，在許多情況下通過該接ロ同時可以供電(來自于所連接的計(jì)算機(jī))。例如在美國專利US767199(即EP1845350B1)的說明書中描述了如此設(shè)計(jì)的測量裝置。通用型手持式顏色測量裝置借助于其實(shí)施或輔助設(shè)備而可以用于大量的測量任務(wù)。這種手持式顏色測量裝置的ー個特定使用區(qū)域是對監(jiān)視器的測量，特別是為了校準(zhǔn)和產(chǎn)生色彩特性描述文件，其中手持式顏色測量裝置被手動定位到需要測量的監(jiān)視器上，并且與監(jiān)視器接觸或設(shè)置為離監(jiān)視器的距離很小(優(yōu)選少于20cm)。在其他的應(yīng)用功能中，手持式顏色測量裝置也可以用來測量環(huán)境光，或者也可用于(遠(yuǎn)程)測量由例如電子投影儀(視頻投影儀)所照亮的投影區(qū)域。這些要點(diǎn)同樣也在例如美國專利US767199(即EP1845350B1)的說明書中有描述。對于監(jiān)視器的顏色測量，對顏色測量裝置有特殊的要求。因此，測量裝置例如應(yīng)當(dāng)具有相對大的測量斑點(diǎn)，以便通過平均化來降低監(jiān)視器的本地不均勻性。也期望對于所有的顔色都具有相同的相對小的受光角(入射角范圍)，通常為±4°。該裝置應(yīng)盡可能地不允許有任何所謂的指向誤差，即裝置的所有顔色通道必須看到同樣的角度范圍。整體的不均勻性不允許導(dǎo)致顏色偽像。如果監(jiān)視器的顔色通道R、G、B或相應(yīng)的X、Y、Z值的靈敏度沒有在局部或在角度上正好互相定位，就會產(chǎn)生顏色偽像，導(dǎo)致僅僅位置和角度上的亮度波動無法正確地表示為顏色變量。具有明顯的角度依賴性的監(jiān)視器在這方面特別嚴(yán)重。顏色測量裝置必須對測量光的極化不敏感。它也應(yīng)展現(xiàn)出高度的光靈敏度。它同時也應(yīng)盡可能地對天氣或機(jī)械影響不敏感。其他要求來自于這些裝置在半專業(yè)或?qū)Ｓ妙I(lǐng)域中的甚至更迫切的使用顏色測量裝置應(yīng)當(dāng)小、緊湊、易于操控并長期穩(wěn)定，必須能夠簡單地連接到外部計(jì)算機(jī)，最后并且也必須能以低成本的方式制造。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種設(shè)計(jì)用于手持式顏色測量裝置的光電測量単元，以及裝備有該光電測量単元的手持式顏色測量裝置，其能最大程度地滿足前述的要求。這個優(yōu)選的目的至少部分地通過用于顏色測量裝置、特別是用于測量監(jiān)視器、投影儀、投影區(qū)域以及環(huán)境光的手持式顏色測量裝置的光電測量單元來解決，該光電測量單元包括用于接收測量對象所發(fā)出的測量光的光學(xué)矩陣，并且包括暴露于測量光下的傳感器矩陣，其將測量光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電測量信號，并處理這些測量信號以形成表征了測量對象的顔色的數(shù)字測量數(shù)據(jù)，其中測量單元具有光軸，并包括具有相對大直徑的凸輸入透鏡、將入射角范圍限定為±2-10°的孔、具有去極化效應(yīng)的光散射器、傳感器透鏡以及至少三個對不同光譜范圍為敏感的使用了顏色濾波器的光電傳感器，其中孔大致位于輸入透鏡的焦平面上，并且光散射器布置在光路上緊鄰于孔，并大致位于傳感器透鏡的焦平面上，其中濾波器和傳感器設(shè)置成靠近光軸，并暴露于大致平行的測量光下，其中濾波器、傳感器和散射器配置成使得由傳感器生成的電測量信號基本上表示了根據(jù)CIE的三色值XYZ，或者這些三色值XYZ的線性組合。
此外，本發(fā)明可以被表現(xiàn)為手持式顏色測量裝置，其包括容納了光電測量単元的殼體，該光電測量單元經(jīng)殼體的測量窗來接收由測量對象發(fā)出的測量光，將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電測量信號，處理這些測量信號以形成表征了測量對象的顔色的數(shù)字測量數(shù)據(jù)，并經(jīng)由通信接ロ提供這些數(shù)據(jù)，其中測量單元具有光軸，并包括具有相對大直徑的凸輸入透鏡、將入射角范圍限定為±2-10°的孔、具有去極化效應(yīng)的光散射器、傳感器透鏡以及至少三個對不同光譜范圍為敏感的使用了顏色濾波器的光電傳感器，其中孔大致位于輸入透鏡的焦平面上，并且光散射器布置在光路上緊鄰于孔，并大致位于傳感器透鏡的焦平面上，其中濾波器和傳感器設(shè)置成靠近光軸，并暴露于大致平行的測量光下，其中濾波器、傳感器和散射器配置成使得由傳感器生成的電測量信號基本上表示了根據(jù)CIE的三色值XYZ，或者這些三色值XYZ的線性組合。根據(jù)本發(fā)明的光電測量単元和手持式顏色測量裝置的優(yōu)選實(shí)施例和改進(jìn)構(gòu)成了從屬權(quán)利要求的主題。對于光電測量単元，本發(fā)明的要點(diǎn)如下用于顏色測量裝置特別是用于測量監(jiān)視器、投影儀、投影區(qū)域以及環(huán)境光的手持式顏色測量裝置的光電測量単元包括用于接收測量對象所發(fā)出的測量光的光學(xué)矩陣，以及暴露于測量光下的傳感器矩陣，其將測量光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電測量信號，并處理這些測量信號來形成表征了測量對象的顔色的數(shù)字測量數(shù)據(jù)。測量單元具有光軸，并包括具有相對大直徑的凸的、優(yōu)選是非球面的輸入透鏡、將入射角范圍限定為±2-10°的孔、具有去極化效應(yīng)的光散射器、直徑通常小于輸入透鏡的傳感器透鏡以及至少三個對不同光譜范圍為敏感的使用了顏色濾波器的光電傳感器。孔大致位于輸入透鏡的焦平面上，并且光散射器布置在光路上緊鄰于孔，并大致位于傳感器透鏡的焦平面上。濾波器和傳感器設(shè)置成靠近光軸，并暴露于大致平行的測量光下。源自濾波器光譜的顏色通道的光譜靈敏度、所使用的傳感器的光譜靈敏度以及所有其它器件即透鏡和散射器的光譜透射性基本上構(gòu)造成根據(jù)CIE的三色值XYZ的光譜特性，使得由傳感器產(chǎn)生的電測量信號基本上表示了根據(jù)CIE的三色值XYZ。作為XYZ特性的替代，単獨(dú)的顏色通道和/或光譜靈敏度也可具有XYZ特性的線性組合。
傳感器優(yōu)選地設(shè)置在距傳感器透鏡的距離大致對應(yīng)于傳感器透鏡的焦距的位置處?？變?yōu)選地將入射角的范圍限制為±4-6°。根據(jù)ー個優(yōu)選實(shí)施例，光散射器由分子散射材料、特別是聚甲醛構(gòu)成，該分子散射材料包括大量的具有非常小散射角的散射中心。光散射器優(yōu)選地實(shí)施為薄板，其板厚度為O. 3-0. 5mm，特別是約O. 4mm。光散射器優(yōu)選地具有至少25 %的透明度，優(yōu)選為至少50%。同樣優(yōu)選地，光散射器將通過其的光去極化至少95%，優(yōu)選至少99%。輸入透鏡實(shí)施為使其投射平行光到點(diǎn)上。傳感器透鏡實(shí)施和設(shè)置成使其將散射器所發(fā)出的分散光投射到無限遠(yuǎn)。顏色濾波器優(yōu)選地實(shí)施為具有介質(zhì)層結(jié)構(gòu)的透射濾波器。優(yōu)選地，顏色濾波器定位和固定在一插入件內(nèi)，該插入件將顏色濾波器和傳感器彼此密封起來，并保護(hù)它們不暴露于外界光以及交互式散射光。關(guān)于手持式顏色測量裝置，本發(fā)明的要點(diǎn)如下手持式顏色測量裝置包括容納了光電測量単元的殼體，該光電測量單元經(jīng)殼體的測量窗接收由測量對象發(fā)出的測量光，將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電測量信號，處理這些測量信號以形成表征了測量對象的顔色的數(shù)字測量數(shù)據(jù)，并經(jīng)由通信接ロ提供這些數(shù)據(jù)，其中光電測量単元裝備有ー個或多個如上所述的特征，其中對于環(huán)境光的測量來說，優(yōu)選地在殼體上提供了外部散射器，其設(shè)置成可放置在測量單元的輸入透鏡之前。


下面將基于附圖所示的示例性實(shí)施例來對本發(fā)明進(jìn)行詳述。其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的手持式顏色測量裝置的剖面圖，該手持式顏色測量裝置包括根據(jù)本發(fā)明的光電測量単元；圖2是圖I所示手持式顏色測量裝置的光電測量単元的示意圖；圖3是圖I所示手持式顏色測量裝置的光電測量単元的剖開的透視圖；圖4是圖I所示手持式顏色測量裝置的光電測量単元的軸向剖面圖；圖5是圖4的細(xì)節(jié)放大圖；圖6是光電測量單元的一些器件的分解圖。
具體實(shí)施例方式如下的約定適于下文中對附圖的描述如果單個附圖標(biāo)記沒有在圖中指明，那么可參閱其余的圖和說明書的相應(yīng)部分?！皽y量對象”應(yīng)理解為使用手持式顏色測量裝置來進(jìn)行測量的任何類型的光源，特別是監(jiān)視器、被投影儀照亮的投影區(qū)域以及環(huán)境光。在圖I中最佳地顯示了根據(jù)本發(fā)明的手持式顏色測量裝置的外形。該裝置包括整體上用H表示的殼體，其包括大致平坦的前壁I、與前壁I平行且同樣大致平坦的后壁2、大致平坦的底壁3、與底壁3平行且同樣大致平坦的頂壁4，以及向外略微彎曲的兩個側(cè)壁(未顯示)。在殼體H內(nèi)容納了整體上用M表示的光電測量単元，其由夾持元件(未顯示)局部地固定。測量單元M包括兩次變徑且包含各種光學(xué)器件的管件10，以及固定至管件10 —端的印制電路板20,在該印制電路板上設(shè)有光電傳感器S1-Sj圖2),其暴露于經(jīng)過光學(xué)器件的測量光下，并將測量光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電測量信號。與傳感器協(xié)同操作的印制電路板20上的測量電子器件21 (圖2)控制傳感器，并在通信接ロ 22處提供其數(shù)字形式的測量信號。電纜23連接到例如實(shí)施為USB接ロ的通信接ロ 22，并且在可消除應(yīng)變的保護(hù)性電纜套24中被引導(dǎo)通過殼體H的頂部4到達(dá)外部。在殼體H的前壁I上提供了測量窗5，其中測量光可以通過所述測量窗5進(jìn)入測量単元M。光電測量単元接收測量對象所發(fā)出的光，將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電測量信號，處理這些測量信號以形成表征了測量對象的顔色的數(shù)字測量數(shù)據(jù)，并將該測量數(shù)據(jù)經(jīng)通信接ロ及與其連接的電纜提供給外部裝置，例如外部計(jì)算機(jī)。通過電纜也可向測量電子器件供電。通常來說，根據(jù)本發(fā)明的手持式顏色測量裝置包括測量電子器件，其基本上對應(yīng)于所知的這種類型的測量裝置，例如在開頭部分提到的美國專利No. 767199的說明書中所描述的，因此不需要對這方面進(jìn)行詳細(xì)的討論。相對于該所知的現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別是光電測量単元M的特定實(shí)施例，將在下面描述其所有的關(guān)鍵細(xì)節(jié)。 根據(jù)本發(fā)明的光電測量単元M的測量技術(shù)概念在圖2中示意性示出。在上述管件10中，在測量光路中連續(xù)地設(shè)置了輸入透鏡L1、孔B、散射器D、傳感器透鏡L2、三個顏色濾波器F1到F3以及四個光電傳感器S1-S4，其中四個傳感器安裝在固定到管件端部的印制電路板20上，并電連接至同樣位于印制電路板上的測量電子器件21。當(dāng)然，配有濾波器的通道的數(shù)量也可以為四個或更多(通常為3-12個)。同樣也可以提供沒有濾波器的通道，其可配備特殊傳感器，例如用于測量紫外光或快速測量可隨時間變化或脈沖化的測量光的傳感器。 這三個顏色濾波器F1-F3以及四個光電傳感器S1-S4設(shè)置成靠近測量単元M的光軸A。三個顏色濾波器F1-F3分別被分配至和/或連接至三個傳感器S1-S3之一的上游；第四個傳感器S4(圖6)沒有濾波器。四個光電傳感器S1-S4用傳統(tǒng)的方式實(shí)施,例如用CMOS技術(shù)實(shí)施為集成在芯片上的小電路。合適的傳感器包括例如TAOS公司的型號為TSL238T的高靈敏度光頻轉(zhuǎn)換傳感器。輸入透鏡L1緊接著位于測試窗5之后，其實(shí)施為凸透鏡且根據(jù)要求是非球面的，并被優(yōu)化為將經(jīng)過測量窗所進(jìn)入的平行測量光投射到點(diǎn)上。輸入透鏡L1相對較大，并具有例如大約20mm的直徑Cl1 (圖3)。輸入透鏡L1的焦距も通常為約20_30mm，尤其是約24_26mm。孔B位于輸入透鏡L1的焦平面上?？譈的孔徑d3(圖3)通常大約為3_5mm，尤其大約是4_。孔B限制了測量單元的入射角范圍(視角)，其中可相互間調(diào)整輸入透鏡L1的焦距も和孔B的孔徑d3，使得入射角范圍大約為±2-10°，尤其是約±4-6°。連同輸入透鏡L1的相對大的直徑，這實(shí)現(xiàn)了通常直徑約為2. 5cm的相對大的測量斑點(diǎn)，這對于監(jiān)視器的測量來說是有利的，這是因?yàn)榫植康牟痪鶆蛐员黄骄Ｉ⑸淦鱀緊鄰于孔B地設(shè)置在測量光路上。它由半透明、散射和去極化材料的薄板構(gòu)成。散射器D的板厚度為大約O. 3-0. 5mm,優(yōu)選為約O. 4mm。散射器D優(yōu)選實(shí)施為使其具有至少25%、優(yōu)選至少50%的透明度，并且?guī)缀跬耆厝O化了通過它的光(一般為至少95%，優(yōu)選99%或更多)。散射器D也被實(shí)施成能在所有入射角上產(chǎn)生很好的混合，并具有對溫度和濕度的低靈敏度。散射器D尤其優(yōu)選由分子散射材料的薄板構(gòu)成，該分子散射材料包括大量的具有非常小的散射角的散射中心，例如聚甲醛(POM)，它可以從杜邦公司買至IJ，商標(biāo)名為DELRIN 。令人驚奇的是，由這種材料制成的散射器即使在非常小的規(guī)定板厚度的情況下仍然具有超過95%的去極化程度。第一組光學(xué)器件包括輸入透鏡L1、孔B以及散射器D,并用作測量光的光拾取器。傳感器透鏡L2以及顏色濾波器F1-F3形成了位于光拾取器之后的光學(xué)傳感器。散射器D用作光學(xué)傳感器的輔助光源，其中光被散射并(實(shí)際上完全地)被去極化。因此，所發(fā)出的光“忘記”了其初始入射角及其輸入極化(如果有的話)。光從散射器D的后側(cè)在與其從前側(cè)進(jìn)入散射器D的(幾乎)相同的位置點(diǎn)處離開。因而，光已經(jīng)“忘記”其到散射器D上的入射點(diǎn)。這個問題被如下描述的光學(xué)傳感器的焦闌實(shí)施例所解決，其使得所有傳感器可接收來自于散射器D的所有點(diǎn)的光，S卩，使得每個傳感器接收來自整個散射器的光，其中散射器的所有點(diǎn)的倍率相同。傳感器透鏡L2設(shè)置在測量光路中，使得散射器D位于傳感器透鏡L2的焦平面上。、傳感器透鏡L2 —般具有比輸入透鏡L1更小的直徑d2，并且焦距f2大約為3-8mm，優(yōu)選大約
6.5_。傳感器透鏡L2被優(yōu)化，以將從作為輔助光源的散射器D中發(fā)出的發(fā)散光投射到無限遠(yuǎn)。因此，光通過位于錐體中的顏色濾波器F1-F3,該錐體的軸線垂直于顏色濾波器的表面，其中錐體的頂角一般大約為±10-20°。傳感器透鏡L2也可實(shí)施和設(shè)置成使得傳感器S1-S4暴露于散射器D所發(fā)出的平行光下,和/或傳感器透鏡L2被優(yōu)化以將傳感器S1-S4暴露于散射器D所發(fā)出的平行光下。傳感器S1-S4被安置在距傳感器透鏡L2為距離s處，該距離大致對應(yīng)于傳感器透鏡L2的焦距f2。顏色濾波器F1-F3實(shí)施為具有介質(zhì)層結(jié)構(gòu)的透射濾波器，其可非常精確地確定各自的透射曲線。這種透射濾波器也具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即它們可以制成為具有很好的溫度穩(wěn)定性和濕度穩(wěn)定性。眾所周知，這種顏色濾波器的透射特征高度依賴于入射角。測量光實(shí)際上垂直于顏色濾波器的表面而入射在濾波器上的事實(shí)有益于使用這種濾波器，和/或使得可以首選地使用這種濾波器。顏色測量裝置的光譜靈敏度應(yīng)對應(yīng)于如CIE1931中所定義的普通觀察者。顏色測量裝置的光譜靈敏度大體上隨從于顏色濾波器的光譜透射性和所使用傳感器的光譜靈敏度。此外，透鏡和散射器的透射性也在這一方面有影響。配備了顏色濾波器F1-F3的三個顏色通道的光譜靈敏度對應(yīng)于根據(jù)CIE1931的普通觀察者的三色值。結(jié)果是，傳感器S1-S3生成的測量信號直接對應(yīng)于根據(jù)CIE的三色值XYZo作為XYZ特征的替代，顏色通道的靈敏度當(dāng)然也可以具有XYZ特征的線性組合。顏色濾波器不連接到第四傳感器S4的上游，即其接收未經(jīng)濾波的光。第四傳感器的測量值例如可以被評估用于獨(dú)立于顏色的亮度測量。傳感器同樣適于快速抓取變化的測量光。測量單元M的物理結(jié)構(gòu)可以從圖3到圖6中看出。中間承載元件是前述的管件10，其包括三個臺階部分11、12和13。輸入透鏡L1設(shè)于前部11中。在后部13中提供了形成孔B的穿孔壁14，其大體上位于管件10的中部。在管件后部13的后端設(shè)置了插入件15。印制電路板20固定在該插入件15上并封閉了管件10。用語“前”和“后”參考測量光路而定，其中“前”理解為在輸入端，而“后”理解為在傳感器端。管件后部13內(nèi)的支撐環(huán)16將散射器D夾持在穿孔壁14的后側(cè)上，并形成了傳感器透鏡L2的承載表面，該傳感器透鏡L2通過插入件15固定在相反的ー側(cè)。如圖5以更大的比例所示，插入件15—方面用于夾持顏色濾波器F1到F3，另一方面使得顏色濾波器和傳感器相互間光學(xué)式隔離，并且與例如由管件內(nèi)壁所反射的外部光隔離。如圖6的分解圖最佳地顯示，插入件15具有兩個交叉的中間壁，其分隔出了四個光學(xué)式隔離的腔室15a-15d。傳感器S1-S4分別位于這些腔室中的ー個腔室內(nèi)。濾波器夾持件17也固定在插入件15內(nèi)，并具有4個相互間光學(xué)式隔離的窗ロ 17a-17d。三個顏色濾波器F1-F3分別固定在三個窗ロ 17a-17c之一內(nèi)；第四個窗ロ是空的。根據(jù)本發(fā)明的手持式顏色測量裝置特別適合用于測量屏幕(監(jiān)視器)或被投影儀照亮的投影區(qū)域的亮度和亮度的三色值XYZ。這些測量結(jié)果可以用于對屏幕和投影儀進(jìn)行各種調(diào)制，并且這樣獲得的測量數(shù)據(jù)例如可用于產(chǎn)生色彩特性描述文件。 手持式顏色測量裝置也可以用于環(huán)境光的測量，以及測量工作面上的光照強(qiáng)度及光照強(qiáng)度的三色值。在這些應(yīng)用中，外部散射器置于輸入透鏡L1之前，如圖2示意性所示。外部散射器De可以優(yōu)選地位于殼體H上，其設(shè)置成使其可定位在殼體的測量窗5之前，且之后根據(jù)要求從這個位置移開，例如通過合適的樞軸機(jī)構(gòu)或者滑動機(jī)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的手持顔色裝置是實(shí)際的色度計(jì)(根據(jù)CIE普通觀察者)，并且滿足開始列舉的關(guān)于包括USB端ロ的緊湊且易于操縱的裝置的要求。使用手持式顏色測量裝置對監(jiān)視器所進(jìn)行的測量獨(dú)立于下面的監(jiān)視器技木。由于不同類型的監(jiān)視器的基色可以非常不同，因此在根據(jù)本發(fā)明的顏色測量裝置中使用的實(shí)際顏色匹配功能顏色濾波器非常具有優(yōu)勢。使用根據(jù)本發(fā)明的顏色測量裝置對監(jiān)視器的測量獨(dú)立于測量位置和監(jiān)視器的方位，因此可再現(xiàn)性非常高?；谒鼈兊谋O(jiān)視器測量和校準(zhǔn)獨(dú)立于監(jiān)視器所發(fā)出光的極化程度。這是另ー個重要的優(yōu)勢，因?yàn)檫@正是IXD、OLED, AMOLED以及顯示出高度明顯的線性或圓形極化的其他類型監(jiān)視器。
權(quán)利要求
1.用于顏色測量裝置的光電測量單元，包括 光學(xué)矩陣，用于接收測量對象所發(fā)出的測量光；以及 傳感器矩陣，其暴露于所述測量光下，將所述測量光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電測量信號，并處理這些測量信號以形成表征了所述測量對象的顏色的數(shù)字測量數(shù)據(jù)， 其中，所述測量單元具有光軸，并包括具有相對大直徑的凸輸入透鏡、將入射角范圍限制為±2-10°的孔、具有去極化效應(yīng)的光散射器、傳感器透鏡，以及至少三個對不同光譜范圍敏感的使用了顏色濾波器的光電傳感器， 所述孔基本上位于所述輸入透鏡的焦平面上，并且所述光散射器布置在光路上，緊鄰于所述孔并基本上位于所述傳感器透鏡的焦平面上， 所述濾波器和傳感器設(shè)置成靠近所述光軸，并暴露于基本上平行的測量光下，以及 所述濾波器、傳感器和散射器配置成使得所述傳感器生成的電測量信號基本上表示了根據(jù)CIE的三色值XYZ或這些三色值XYZ的線性組合。
2.如權(quán)利要求I所述的測量單元，其特征在于，所述傳感器設(shè)置在距所述傳感器透鏡為大致對應(yīng)于所述傳感器透鏡的焦距的距離處。
3.如權(quán)利要求I或2所述的測量單元，其特征在于，所述孔將入射角范圍限制為±4-6°。
4.如權(quán)利要求I到3中任一項(xiàng)所述的測量單元，其特征在于，除所述傳感器之外還提供了無上游顏色濾波器的傳感器。
5.如權(quán)利要求I到4中任一項(xiàng)所述的測量單元，其特征在于，所述光散射器由分子散射材料、特別是聚甲醛構(gòu)成，所述分子散射材料包括大量的具有非常小的散射角的散射中心。
6.如權(quán)利要求5所述的測量單元，其特征在于，所述光散射器實(shí)施為板厚度為·0. 3-0. 5mm 的薄板。
7.如權(quán)利要求6所述的測量單元，其特征在于，所述光散射器具有至少25%的透明度。
8.如權(quán)利要求7所述的測量單元，其特征在于，所述光散射器將通過其的光去極化至少 95%。
9.如權(quán)利要求I到8中任一項(xiàng)所述的測量單元，其特征在于，所述輸入透鏡的焦距為20-30mmo
10.如權(quán)利要求I到9中任一項(xiàng)所述的測量單元，其特征在于，所述輸入透鏡被優(yōu)化以投射平行光到點(diǎn)上。
11.如權(quán)利要求I到10中任一項(xiàng)所述的測量單元，其特征在于，所述傳感器透鏡被優(yōu)化以將所述散射器發(fā)出的分散光投射到無限遠(yuǎn)。
12.如權(quán)利要求I到11中任一項(xiàng)所述的測量單元，其特征在于，所述孔的孔徑為3-5mm。
13.如權(quán)利要求I到12中任一項(xiàng)所述的測量單元，其特征在于，所述顏色濾波器實(shí)施為具有介質(zhì)層結(jié)構(gòu)的透射濾波器。
14.如權(quán)利要求I到13中任一項(xiàng)所述的測量單元，其特征在于，所述顏色濾波器定位和固定在插入件內(nèi)，所述插入件將所述顏色濾波器和傳感器相互間密封起來，并保護(hù)它們不暴露于外部光。
15.如權(quán)利要求I到14中任一項(xiàng)所述的測量單元，其特征在于，所述測量單元采用手持式顏色測量裝置的形式，所述手持式顏色測量裝置適于在下述至少一種測量中使用監(jiān)視器、投影儀、投影區(qū)域和環(huán)境光。
16.手持式顏色測量裝置，包括 容納了光電測量單元的殼體，所述光電測量單元經(jīng)所述殼體的測量窗接收測量對象所發(fā)出的測量光，將所述測量光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電測量信號，處理這些測量信號以形成表征了所述測量對象的顏色的數(shù)字測量數(shù)據(jù)，并經(jīng)通信接口提供所述數(shù)據(jù)， 其中，所述測量單元具有光軸，并包括具有相對大直徑的凸輸入透鏡、將入射角范圍限制為±2-10°的孔、具有去極化效應(yīng)的光散射器、傳感器透鏡，以及至少三個對不同光譜范圍敏感的使用了顏色濾波器的光電傳感器， 所述孔基本上位于所述輸入透鏡的焦平面上，并且所述光散射器布置在光路上，緊鄰于所述孔并基本上位于所述傳感器透鏡的焦平面上， 所述濾波器和傳感器設(shè)置成靠近所述光軸，并暴露于基本上平行的測量光下，以及 所述濾波器、傳感器和散射器配置成使得所述傳感器生成的電測量信號基本上表示了根據(jù)CIE的三色值XYZ或這些三色值XYZ的線性組合。
17.如權(quán)利要求16所述的手持式顏色測量裝置，其特征在于，所述傳感器設(shè)置在距所述傳感器透鏡為大致對應(yīng)于所述傳感器透鏡的焦距的距離處。
18.如權(quán)利要求16或17所述的手持式顏色測量裝置，其特征在于，所述孔將入射角范圍限制為±4-6°。
19.如權(quán)利要求16到18中任一項(xiàng)所述的手持式顏色測量裝置，其特征在于，除所述傳感器(S1, S2, S3)之外還包括無上游顏色濾波器的傳感器(S4)。
20.如權(quán)利要求16所述的手持式顏色測量裝置，其特征在于，所述光散射器由分子散射材料構(gòu)成，所述分子散射材料包括大量的具有非常小的散射角的散射中心。
21.如權(quán)利要求19所述的手持式顏色測量裝置，其特征在于，所述光散射器實(shí)施為板 厚度為0. 3-0. 5mm的薄板。
22.如權(quán)利要求21所述的手持式顏色測量裝置，其特征在于，所述光散射器具有至少25%的透明度。
23.如權(quán)利要求22所述的手持式顏色測量裝置，其特征在于，所述光散射器將通過其的光去極化至少95%。
24.如權(quán)利要求16到23中任一項(xiàng)所述的手持式顏色測量裝置，其特征在于，所述輸入透鏡的焦距為20-30_。
25.如權(quán)利要求16到24中任一項(xiàng)所述的手持式顏色測量裝置，其特征在于，所述輸入透鏡被優(yōu)化以投射平行光到點(diǎn)上。
26.如權(quán)利要求16到25中任一項(xiàng)所述的手持式顏色測量裝置，其特征在于，所述傳感器透鏡(L2)被優(yōu)化以將所述散射器發(fā)出的分散光投射到無限遠(yuǎn)。
27.如權(quán)利要求16到26中任一項(xiàng)所述的手持式顏色測量裝置，其特征在于，所述孔的孔徑為3_5mm。
28.如權(quán)利要求16到27中任一項(xiàng)所述的手持式顏色測量裝置，其特征在于，所述顏色濾波器實(shí)施為具有介質(zhì)層結(jié)構(gòu)的透射濾波器。
29.如權(quán)利要求16到28中任一項(xiàng)所述的手持式顏色測量裝置，其特征在于，所述顏色濾波器定位和固定在插入件內(nèi)，所述插入件將所述顏色濾波器和傳感器相互間密封起來，并保護(hù)它們不暴露于外部光。
30.如權(quán)利要求16到29中任一項(xiàng)所述的手持式顏色測量裝置，其特征在于，在所述殼體上提供了另一散射器，所述另一散射器設(shè)置成位于所述輸入透鏡之前。
全文摘要
一種手持式顏色測量裝置，包括具有光電測量單元的殼體。光電測量單元包括用于接收測量光的光學(xué)矩陣和暴露于測量光下的傳感器矩陣，傳感器矩陣將測量光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電測量信號，處理這些測量信號以形成數(shù)字測量數(shù)據(jù)。測量單元包括非球面的輸入透鏡、限制了入射角范圍的孔、去極化散射器、傳感器透鏡以及至少三個對不同光譜范圍敏感的使用了顏色濾波器的光電傳感器組成?？谆旧衔挥谳斎胪哥R的焦平面上，并且光散射器緊鄰孔并位于傳感器透鏡的焦平面上。濾波器和傳感器設(shè)置成靠近光軸，并基本上暴露于平行的測量光下。濾波器配置為根據(jù)CIE的三色值XYZ的光譜特征。對于環(huán)境光測量，可在輸入透鏡的前方設(shè)置額外的散射器。
文檔編號G01J3/02GK102735341SQ20121009006
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者B·弗里克, W·L·周, 安德魯·瑪西亞 申請人:愛色麗歐洲有限公司