一种用于识别入射光的颜色的色度检测系统包括至少两个分立的色检测器．这些色检测器具有各自的响应特性，使得检测器的输出信号Ｘ，Ｙ，……，分别相当于：Ｘ＝∫Ｐ（λ）ｘ（λ）ｄλ，Ｙ＝∫Ｐ（λ）ｙ（λ）ｄλ，……．其中Ｐ（λ）是在波长λ的光谱功率分布，而ｘ（λ），ｙ（λ），……，是对应于检测器各自响应特性的色匹配函数．这个色度检测系统还具有用于Ｘ，Ｙ，……的模拟变换的装置，它使色度图中的Ｘ和Ｙ的值能够对应待计算的入射光的颜色．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种色度量化系统，它能够通过色度调制器，单值地、高精度地检测待测的物理的和化学的参数。色度调制器是一种按传感器原理检测光谱变化的传感器。它们不同于编码波长传感器;在编码波长传感器中，检测大部分光谱或整个光谱，而不是简单地检测特殊的波长。虽然可以列出几种色度调制器，但是目前只有两种在技术上是可行的。第一种是基于英国专利申请号8522202和8528982的色度调制器，它使调制元件，例如滤光器，在光束中机械移动，使光束的光谱含量根据这种移动而变化(见我们的待批准的专利申请第 号)。第二种是通过化学反应的开始和进展来产生调制。然而，毫无疑问，在不久的将来其他类型的色度调制器将成为在技术上是可行的，而且下文所述的这个色度量化系统将同样可用于这些色度调制器。利用色度调制来测量位移的最简单的方法是在两个不同的波长( 1， 2)上监视强度变化，并且把这些强度的比值与位置联系起来。为更充分叙述后者的技术，参考上述我们的待批准的申请第号。附图1A和1B中重新说明了这项技术。通过把一个调制元件，例如一片滤色片插入多色光束(即，宽频带电磁辐射波束，它可以包含可见的和/或不可见的电磁辐射)中，以对应一个待测的位移来改变多色光束。图1A中表示对于滤光片的两个不同的位移，透射光的强度(Ⅰ)对光的波长 的关系曲线。在滤色片的许多不同的位移下测量两种波长的光的强度，从测量结果中可以构成图1B的校准曲线，它对应两个波长 1 2的辐射强度的比值随滤色片位移的变化。在做完强度的定标之后，为了计算滤色片的位移(并因此计算了待测的位移)，只要测量两个不同波长的发射光线的强度通过计算它们的比值，并且把这比值与图1B的校准曲线比较，得到上述的位移。虽然后者的技术是完整的，并具有一些吸引人的特点，但是它也有一些实际的缺点。例如，为了光谱的分辨率，信号检测需要采用复杂的光学系统，而且只有极少量的可用信息被利用。此外，对于多参数监视，待测波长的数目按比例增加，因此导致硬件和软件越来越复杂。由于捕捉光谱必需的周期受限，时间分辨率也受到限制。在上述其他可能的色度调制技术中，化学反应中反映化学反应进程的颜色的变化，需要一种适当的测量颜色的方法，而不是仅仅测量给定的特殊波长下强度的变化。例如，对于化学分解的监视或pH计(酸碱计)，这种测量常常是必需的。直到现在，还没有一种令人满意的、达到这种精度的测量颜色的方法。本专利技术的基本目的是提供一种测量真正的颜色变化的方法，它不同于在有限个数的特殊波长下测量强度的变化。为了帮助理解本专利技术的概念，回顾一下关于颜色测量的一般概念和原理是有益的。图2表示普通的三维色空间图，其中径向表示色饱和度，圆周方向表示色度，轴向表示亮度。本专利技术原则上涉及色度和色饱和度的测量;可以用光谱的功率分布(P )近似地描述色度和色饱和度。一般用色度图来达到定量确定颜色，被普遍接受的色度图是复制于图3中的所谓C.I.E.图(CIE-国际照明委员会)。在这个图中，纯光谱颜色落在由如下定义的色度坐标所确定的X-Y空间中的马蹄形封闭曲线中;由这个边界中的位置决定特殊波长占优势或者不同的色饱和度。白色对应具有坐标(0.33，0.33)的点。这样，利用这张图，用二维空间的单个点可以标记任何特殊的颜色。如同下述那样定义色度坐标x＝ (X)/((X+Y+Z)) 方程(1)y＝ (Y)/((X+Y+Z)) 方程(2)其中X＝SλP(λ)X(λ)dλY＝SλP(λ)y(λ)dλZ＝SλP(λ)Z(λ)dλP( )＝光谱功率分布中在波长 处的功率;X( )，y( )，Z( )是色匹配函数，即，对应三个不同接收器的独立响应的三个不同的波长函数。现在参考附图4，它表示三个接收器的典型的、所需要的响应特性，它们构成函数X( )，y( )和Z( )。注意每种色匹配函数的相关重叠。为进行微处理机辅助分析，可以把这些色匹配函数以数字形式存贮起来;为提供这种匹配函数，已经建立相应颜色的数字库。这样，用于标记任何“混合”颜色的色度的一般方法，需要用三个具有图4的响应特性的接收器对那种颜色取样，然后利用结果值X( )，y( )和Z( )计算色度图上对应那种颜色的X和Y的值。附图5表示如何在色度图上描述颜色变化。图5中左边三条曲线(图5a，5b，5c)表示接收器z(上面)，接收器y(中间)和接收器x(下面)对第一种颜色的响应;而右边的曲线(图5d，5e和5f)表示这三个接收器对第二种颜色的响应。第一种颜色具有一种光强对波长的特性曲线，在图5a、5b、5c中用实线表示。在每幅图中用虚线表示响应曲线Z( )，y( )和X( )。由图5a中实线和虚线的重叠区域给出Z值(z＝∫λp( )Z( )d( ))。同样，由图5b和5c中实线和虚线的重叠区域给出Y值(y＝∫λp( )y( )d )和X值(x＝∫λp( )X( )d )。然后，可以利用方程(1)和(2)计算x和y的值，以便得出图5g的色度图中的A点。在图5d，5e，5f中，用实线表示第二种颜色的光强对波长的特性曲线，并且用虚线表示响应曲线Z( )，y( )和X( )。可以再次利用方程(1)和(2)计算x和y的相应的值，以便在图5g的色度图上标记出点B。通过增加或减少光谱的某些部分的功率的方法来改变颜色，这样，导致颜色在色度图上沿直线A-B变化。如果两个元件适当移动的结果导致这种颜色的变化，例如，象在我们的待批准的申请第 号中所述那样，在白色光束中引入滤色片，那末，可以把沿直线A-B的颜色变化同所述相对位移相联系，由此可以提供一种测量方法。也可以利用上述技术完成对应两个不同参数的两种位移的测量，如附图6中所说明的。在这个方案中，用白色光源表示零位移，用“绿宝石”和“红宝石”表示用于监视第一和第二参数的第一种和第二种独立的位移极值。如果“绿宝石”位移是零，那末，“红宝石”位移就与参数2的实际情况是一个简单的、线性关系。然而，如果参数1和2都是非零值，那末，所得到的颜色可能是A(坐标xA，yA);从这点出发，用所存贮的校准数据，可以单值地确定参数1和2的值。例如，这样的系统可以用在位移传感器中，通过使“白色-绿宝石”参数对温度敏感，来提供自动温度补偿。上述技术也可用于具有多个色源的系统中。如附图7中所示，第四个色源(例如兰色)的引入，增加了新的色移区域，从而产生用同样的测量系统同时检测更多参数的可能性。然而，A点不再单值地被决定，因为，例如可以通过使用兰色或不使用兰色的方法来决定A点。为克服这种非单值性，必须与只用两个参数(x，y)的通常的色视觉表示法不同，把参数z也包括进去。这将使关于A的非单值性得到解决。以上的讨论概述了一种理论，根据这种理论可以进行“颜色”的确定，并建立相应的数字表示法。问题是，用于实现这种理论的实际的现有系统，或者昂贵和麻烦，或者对于同时检测光强和频谱含量变化，以提供一种单值的和精确的参数测量是不能满足的。图8中用图解法说明一种已知系统，它具有一个包含旋转光栅12和检测器14的光谱分析部分10。这是一个在我们的待批准的申请第8522202中所涉及的系统，它需要计算比值 (Iλ1)/(Iλ2) ，其中，Iλ1和Iλ2是在预先选择的波长 1和 2处测得的光强。这个系统的时间分辨率相对地是低的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于识别入射光颜色的色度检测系统，其特征在于包括：一至少两个分立的色度检测器，它们具有各自的响应特性，使得检测器的输出信号Ｘ，Ｙ，……，分别对应Ｘ＝∫Ｐ（ｉ）Ｘ（ｉ）ｄｉ，Ｙ＝∫Ｐ（ｉ）ｙ（ｉ）ｄｉ，……，其中，Ｐ（ｉ）是波长ｉ处的 光谱功率分布，而Ｘ（ｉ）ｄｉ，……，是对应检测器各自响应特性的色度匹配函数；一用于模拟计算Ｘ，Ｙ，……，的装置，以使色度图中的ｘ和ｙ的值对应待计算的入射光的颜色。
【技术特征摘要】
GB 1985-11-25 85289821.一种用于识别入射光颜色的色度检测系统，其特征在于包括一至少两个分立的色度检测器，它们具有各自的响应特性，使得检测器的输出信号X，Y，……，分别对应X=∫P()X()d，Y=∫P()y()d，……，其中，P()是波长处的光谱功率分布，而X()d，……，是对应检测器各自响应特性的色度匹配函数；一用于模拟计算X，Y，……，的装置，以使色度图中的x和y的值对应待计算的入射光的颜色。2.一种用于识别入射光的颜色的色度检测器系统，其特征在于包括-三个分立的色度检测器，它们具有各自的响应特性，使得检测器的输出信号分别对应X＝∫P()X()d，Y＝∫P()y()d，Z＝∫P()Z()d，其中P()是波长处的光谱功率分布，而X()，y()和Z()是对应三个检测器各自的响应特性的色匹配函数;-用于模拟计算X，Y，和Z的装置，以使色度图中的x和y的值对应待计算的入射光的颜色。3.如权利要求1或权利要求2中的色度检...
【专利技术属性】
技术研发人员：戈登里斯琼斯，詹姆斯洛多维料莫鲁齐，阿卡纳普拉加达纳拉纳普拉萨德，
申请(专利权)人：利物浦大学，
类型：发明
国别省市：GB[英国]
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