CS204681B1

CS204681B1 - Device with the optico-electronic elements for measuring the difference or change of the colour shade

Info

Publication number: CS204681B1
Application number: CS357379A
Authority: CS
Inventors: Josef Suchanek
Original assignee: Josef Suchanek
Priority date: 1979-05-24
Filing date: 1979-05-24
Publication date: 1981-04-30

Description

Vynález se týká zařízení s optoelektronickými prvky pro měření rozdílu nebo změny barevného odstínu dvou zdrojů světla.The invention relates to a device with optoelectronic elements for measuring the difference or change in the color shade of two light sources.

V současné době se provádí měření rozdílu nebo změny barevného odstínu dvou zdrojů světla buď lidským okem, což je značně subjektivní a nepřesná metoda, nebo poměrně přesně pomocí nákladných spektrofotometrů..At present, measurements of the difference or change in the color shade of two light sources are carried out either by the human eye, which is a highly subjective and inaccurate method, or relatively precisely using expensive spectrophotometers.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení s optoelektronickými prvky pro měření rozdílu nebo změny barevného odstínu dvou zdrojů světla podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že dva páry optoelektronických prvků jsou zapojeny paralelně do dvou elektrických celků, přičemž první elektrický celek je tvořen prvním optoelektronickým prvkem a druhým optoelektronickým prvkem a druhý elektrický celek je tvořen třetím optoelektronickým prvkem a čtvrtým optoelektronickým prvkem, ve kterých první optoelektronický prvek a čtvrtý optoelektronický prvek mají předřazeny první barevný filtr a druhý optoelektronický prvek a třetí optoelektronický prvek mají předřazeny druhý barevný filtr, přičemž první optoelektronický prvek a třetí optoelektronický prvek jsou osvětleny prvním světelným zdrojem, druhý optoelektronický prvek a čtvrtý optoelektronický prvek jsou osvětleny druhým světelným zdrojem a první optoelektronický prvek a druhý optoelektronický prvek jsou paralelně zapojeny do první větve Wheatstoneova můstku, třetí optoelektronický prvek a čtvrtý optoelektronický prvek jsou paralelně zapojeny do druhé větve Wheatstoneova můstku. Dva páry optoelektronických prvků jsou zapojeny sériově do dvou elektrických celků, přičemž první optoelektronický prvek a druhý optoelektronický prvek jsou sériově zapojeny do první větve Wheatstoneova můstku, třetí optoelektronický prvek a čtvrtý optoelektronický prvek jsou sériově zapojeny do druhé větve Wheatstoneova můstku.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the device with optoelectronic elements for measuring the difference or color shade of two light sources according to the invention, which consists in that two pairs of optoelectronic elements are connected in parallel to two electric units, the first electric unit consists of the first optoelectronic element and the optoelectronic element and the second electrical assembly being formed by a third optoelectronic element and a fourth optoelectronic element, wherein the first optoelectronic element and the fourth optoelectronic element have a first color filter and the second optoelectronic element and the third optoelectronic element have a second color filter and the first and third optoelectron elements respectively the optoelectronic element is illuminated by the first light source, the second optoelectronic element and the fourth optoelectronic element are illuminated by the second light source, and the first optoelect the ronic element and the second optoelectronic element are connected in parallel to the first branch of the Wheatstone bridge, the third optoelectronic element and the fourth optoelectronic element are connected in parallel to the second branch of the Wheatstone bridge. Two pairs of optoelectronic elements are connected serially into two electrical units, the first optoelectronic element and the second optoelectronic element being serially connected to the first branch of the Wheatstone bridge, the third optoelectronic element and the fourth optoelectronic element being connected in series to the second branch of the Wheatstone bridge.

Zařízení s optoelektronickými prvky pro měření rozdílu nebo změny odstínu dvou světelných zdrojů podle vynálezu je výhodné, protože umožňuje jednoduchou, nenákladnou a dostatečně přesnou metodu měření, ve které se využívá vhodných optoelektronických prvků, jako například fotoodporů, fotodiod, fototranzistorů, které zajišťují přeměnu světelného účinku na elektrický odpor, proud nebo napětí, jichž parametry je možno měřit vhodnými měřidly, které zaručují vysokou citlivost a přesnost měření rozdílů barevných odstínů nebo změn barevných odstínů dvou světelných Zdrojů. Toto zařízení dále umožňuje,' že vhodným výběrem optoelektronických prvků se stejnými charakteristikami závislosti elektrického parametru na osvětlení, které lze ovlivnit buď sériovým nebo paralelním zapojením vhodných odporů ke každému prvku, a volbou stupně transmise barevných filtrů, lze vyloučit vliv kolísání integrálního jasu měřených zdrojů a tím zajistit citlivost měřící metody pouze na změny odstínu barev bez ohledu na změny celkového jasu jednotlivých zdrojů.An apparatus with optoelectronic elements for measuring the difference or shade of two light sources according to the invention is advantageous because it allows a simple, inexpensive and sufficiently accurate measurement method using suitable optoelectronic elements, such as photo resistors, photodiodes, phototransistors, which ensure the conversion of light effect for electrical resistance, current or voltage, the parameters of which can be measured by suitable meters, which guarantee high sensitivity and accuracy of measurement of differences in color shades or changes in color shades of two light sources. This device further allows that by selecting the optoelectronic elements with the same electrical dependence characteristics that can be influenced either by series or parallel connection of suitable resistors to each element and by selecting the degree of transmission of the color filters, the variation of the integral brightness of the measured sources can be avoided. thus ensuring the sensitivity of the measurement method only to changes in color shade regardless of changes in the overall brightness of each source.

Vynález bude vysvětlen blíže na příkladném provedení zařízení s optoelektronickými prvky pro měření rozdílu nebo změny barevného odstínu dvou světelných zdrojů podle vynálezu, jehož schematické uspořádání je znázorněno na obr. 1 přiloženého výkresu, přičemž obr. 2 představuje), paralelní zapojení a obr. 3 sériové zapojení zařízení podle vynálezu ve spojení s Wheatstonovým můstkem.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be explained in more detail with reference to an exemplary embodiment of an optoelectronic device for measuring the difference or shade of two light sources according to the invention, the schematic arrangement of which is shown in FIG. connection of the device according to the invention in conjunction with a Wheatstone bridge.

Zařízení s optoelektronickými prvky pro měření rozdílu nebo změny barevného odstínu dvou zdrojů světla podle vynálezu má dva páry optoelektronických prvků 1, 2 a 3, 4, které jsou zapojeny paralelně do dvou elektrických celků. První elektrický celek je tvořen prvním optoelektrickým prvkem 1 a druhým optoelektronickým prvkem 2 a druhý elektrický celek je tvořen třetím optoelektronickým prvkem 3 a čtvrtým optoelektronickým prvkem 4. První optoelektronický prvek 1 a čtvrtý optoelektronický prvek 4 mají předřazeny první barevný filtr F1 a druhý optoelektronický prvek 2 a třetí -optoelektronický prvek 3 mají předřazeny druhý barevný filtr F2. První optoelektronický prvek 1 a třetí optoelektronický prvek 3 jsou osvětleny prvním světelným zdrojem A a druhý optoelektronický prvek 2 a čtvrtý optoelektronický prvek 4 jsou osvětleny druhým světelným zdrojem B. První optoelektronický prvek 1 a druhý optoelektronický prvek 2 jsou paralelně zapojeny do první větve I Wheatstoneova můstku a třetí optoelektronický prvek 3 a čtvrtý optoelektronický prvek 4 jsou paralelně zapojeny do druhé větve II Wheatstoneova můstku.The device with optoelectronic elements for measuring the difference or color shade of two light sources according to the invention has two pairs of optoelectronic elements 1, 2 and 3, 4 which are connected in parallel to two electrical units. The first electrical assembly is formed by the first optoelectric element 1 and the second optoelectronic element 2 and the second electrical assembly is formed by the third optoelectronic element 3 and the fourth optoelectronic element 4. The first optoelectronic element 1 and the fourth optoelectronic element 4 have a first color filter F1 and a second optoelectronic element 2. and the third optoelectronic element 3 has a second color filter F2 upstream. The first optoelectronic element 1 and the third optoelectronic element 3 are illuminated by the first light source A and the second optoelectronic element 2 and the fourth optoelectronic element 4 are illuminated by the second light source B. The first optoelectronic element 1 and the second optoelectronic element 2 are connected in parallel to the first branch I of the Wheatstone bridge and the third optoelectronic element 3 and the fourth optoelectronic element 4 are connected in parallel to the second branch II of the Wheatstone bridge.

Dva páry optoelektronických prvků 1, 2 a 3, 4 mohou být také zapojeny sériově do dvou elektrických celků: První optoelektronický prvek 1 a druhý optoelektronický prvek 2 jsou sériově zapojeny do první větve I Wheatstoneova můstku a třetí optoelektronický prvek 3 a čtvrtý optoelektronický prvek 4 jsou sériově zapojeny do druhé větve II Wheatstoneova můstku.Two pairs of optoelectronic elements 1, 2 and 3, 4 can also be connected in series to two electrical units: The first optoelectronic element 1 and the second optoelectronic element 2 are serially connected to the first branch I of the Wheatstone bridge and the third optoelectronic element 3 and the fourth optoelectronic element 4 are connected in series to Wheatstone Bridge II.

Optický systém, který není znázorněn na výkrese, promítá obraz dvou světelných zdrojů A a B na čtyři optoelektronické prvky 1, 2, 3 a 4 tak, že první optoelektronický prvek 1 a třetí optoelektronický prvek 3 jsou osvětleny prvním světelným zdrojem A a druhý optoelektronický prvek 2 a čtvrtý optoelektronický prvek 4 jsou osvětleny druhým světelným zdrojem B. Zařízení má dva druhy barevných filtrů F1 a F2 pro dvě barvy, jejichž intenzity nebo vzájemné změny intenzit se u obou osvětlených zdrojů A a B posuzují. Před prvním optoelektronickým prvkem 1 a čtvrtým optoelektronickým prvkem 4 je zařazen první barevný filtr F1 propouštějící světlo první měřené barvy a před druhým optoelektronickým prvkem 2 a třetím optoelektronickým prvkem 3 je zařazen druhý barevný filtr F2 propouštějící světlo druhé měřené barvy. První optoelektronický prvek. 1 s předřaděným prvním barevným filtrem F1 propouštějícím světlo první měřené barvy prvního světelného zdroje A a druhý optoelektronický, prvek 2 s předřaděným druhým barevným filtrem F2 propouštějícím světlo druhé-· měřené barvy druhého světelného zdroje B jsou paralelně zapojeny do první větve I Wheatstoneova můstku. Třetí optoelektronický prvek ; 3 s předřaděným druhým barevným filtrem F2 propouštějícím světlo druhé měřené barvy prvního světelného zdroje A a čtvrtý optoelektronický prvek 4 s předřaděným prvním barevným filtrem F1 propouštějícím světlo první měřené barvy druhého světelného zdroje B jsou paralelně zapojeny do druhé větve II Wheatstoneova můstku. Při sériovém zapojení prvků v celcích se uspořádání, to je zapojení do větví Wheatstoneova můstku, uspořádání filtrů a osvětlení prvků příslušnými zdroji, nemění.An optical system not shown in the drawing projects the image of two light sources A and B onto four optoelectronic elements 1, 2, 3 and 4 so that the first optoelectronic element 1 and the third optoelectronic element 3 are illuminated by the first light source A and the second optoelectronic element 2 and the fourth optoelectronic element 4 are illuminated by a second light source B. The apparatus has two kinds of color filters F1 and F2 for two colors, the intensities or relative intensity changes of both illuminated sources A and B being assessed. The first optoelectronic element 1 and the fourth optoelectronic element 4 are preceded by a first light transmitting color filter F1 of the first measured color, and before the second optoelectronic element 2 and a third optoelectronic element 3 the second color filter F2 transmitting the light of the second measured color is inserted. First optoelectronic element. 1 with the first light transmitting color filter F1 of the first measured color of the first light source A and the second optoelectronic element 2 with the light transmitting second color filter F2 of the second measuring color of the second light source B are connected in parallel to the first branch I of the Wheatstone bridge. Third optoelectronic element; 3 with the second light transmitting color filter F2 of the second measured color of the first light source A and the fourth optoelectronic element 4 with the light transmitting first color filter F1 of the first measured color of the second light source B are connected in parallel to the second branch II of the Wheatstone bridge. In the series connection of elements in units, the arrangement, i.e. the connection to the Wheatstone bridge branches, the arrangement of the filters and the illumination of the elements by the respective sources, do not change.

Výběrem optoelektronických prvků 1, 2, 3 a 4 se stejnými charakteristikami, nebo úpravou charakteristik sériovým nebo paralelním připojením odporů k jednotlivým optoelektronickým prvkům, nebo změnoiu propustnosti barevných filtrů F1 a F2 lze docílit citlivosti u tohoto zařízení pouze na vzájemné změny barevného odstínu světelných zdrojů a necitlivosti na změny celkového jasu světelných zdrojů a dále i tím, že vhodným výběrem optoelektronických prvků a filtrů lze toto zařízení použít i pro obory neviditelného elektromagnetického záření.By selecting optoelectronic elements 1, 2, 3 and 4 with the same characteristics, or adjusting the characteristics by serial or parallel connection of resistors to individual optoelectronic elements, or by changing the permeability of the color filters F1 and F2, insensitivity to changes in the overall brightness of the light sources; and by the fact that by suitable selection of optoelectronic elements and filters this device can be used also for the fields of invisible electromagnetic radiation.

Rozvážení Wheatstoneova můstku, který se připojuje svorkami C na napájecí zdroje, lze měřit buď přímo citlivým měřidlem, nebo při vyšších nárocích na citlivost s vřazeným stejnosměrným zesilovačem, připojeným na svorky D (obr. 2 a 3).The weighing of the Wheatstone bridge, which is connected to the power supplies by C terminals, can be measured either directly by a sensitive meter or at higher sensitivity requirements with an integrated DC amplifier connected to terminals D (Figures 2 and 3).

Zařízení podle vynálezu lze využít zejména při zjišťování velmi malých, okem nepostřehnutelných barevných změn dvou světelných zdrojů (barevných polí). Jsou to hlavně měření založená na principu vyrovnávání barevných odstínů dvou barevných polí, kdy toto zařízení umožňuje zvýšit přesnost měření, odstranit subjektivní chyby lidského oka a při dlouhodobém měření šetří jeho velké namáhání, jedná še například o měření orientace hrany křemenných výbrusů, založené na principu rotační disperze světla, dále například určování koncentrace některých roztoků, kolometrická měření tepla, dále v průmyslu barev, ve fotografickém průmyslu atd. Při použití extrémně úzkých (interferenčních) filtrů lze toto zařízení využít pro měření nepatrných vzájemných změn Intenzit dvou spektrálních čar, například při spektrálních rozborech, v astronomii atd. Toto zařízení lze využít i při zjišťování větších barevných rozdílů nebo změn, například vzhledem k určitému barevnému normálu, kdy lze při dlouhodobém provozu značně šetřit namáhání lidského oka.The device according to the invention can be used in particular for detecting very small, not perceptible color changes of two light sources (color fields). These are mainly measurements based on the principle of balancing the color shades of two color fields, which allows to increase the accuracy of measurement, eliminate subjective errors of the human eye and long-term measurement saves its heavy stress, such as measuring the orientation of quartz edge light dispersion, eg concentration determination of some solutions, colorimetric measurements of heat, color industry, photographic industry etc. When using extremely narrow (interference) filters, this device can be used to measure slight mutual changes of Intensity of two spectral lines, for example spectral analyzes , in astronomy, etc. This device can also be used to detect larger color differences or changes, for example, due to a certain color standard, which can save considerable strain on long-term operation the human eye.

Claims

Apparatus with optoelectronic elements for measuring the difference or color change of two light sources, characterized in that two pairs of optoelectronic elements (1, 2, 3, 4) are connected in parallel to two electrical units, the first electrical unit being. comprising a first optoelectronic element (1) and a second optoelectronic element (2) and a second electrical assembly comprising a third optoelectronic element (3) and a fourth optoelectronic element (4) in which the first optoelectronic element (1) and the fourth optoelectronic element (4) have the first color filter (F1) and the second optoelectronic element (2) and the third optoelectronic element (3) have a second color filter (F2), the first optoelectronic element (1) and the third optoelectronic element (3) being illuminated by the first light source ( A), a second optoelectronic element (2) and a fourth

The optoelectronic element (4) is illuminated by a second light source (B) and the first optoelectronic element (1) and the second optoelectronic element (2) are connected in parallel to the first branch (I) of the Whsatstone bridge, the third optoelectronic element (3) and the fourth optoelectronic element (4) are connected in parallel to the second branch (ΙΓ) of the Wheatstone bridge.

Apparatus with optoelectronic elements for measuring the difference or change in color shade of two light sources according to claim 1, characterized in that two pairs of optoelectronic elements (1, 2, 3, 4) are connected in series to two electrical units, the first optoelectronic element ( 1) and the second optoelectronic element (2) are connected in series to the first branch (I) of the Wheatstone bridge, the third optoelectronic element (3) and the fourth optoelectronic element (4) are connected in series to the second branch (II) of the Wheatstone bridge.