色度計(jì)校準(zhǔn)系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本公開提供了一種具有色度計(jì)的玩具游戲群組和校準(zhǔn)的方法。色度計(jì)可包括具有多個(gè)可切換的輸出端口的微控制器、連接到三個(gè)輸出端口的光源以及用于感測(cè)反射的光的光電晶體管的組合。色度計(jì)可包括四個(gè)不同的電阻器，每個(gè)電阻器連接到對(duì)應(yīng)的附加的一個(gè)輸出端口，同時(shí)四個(gè)不同的電阻器并聯(lián)連接到光電晶體管。該色度計(jì)可被編程，以循環(huán)通過(guò)電阻器，并基于用于來(lái)自黑色表面的反射的低預(yù)定電壓目標(biāo)和用于來(lái)自白色表面的反射的較高預(yù)定電壓目標(biāo)而選擇校準(zhǔn)。光源是具有三波段波長(zhǎng)的RGB光源。
【專利說(shuō)明】色度計(jì)校準(zhǔn)系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及一種被配置為識(shí)別顏色的電子游戲設(shè)備。更具體而言，本公開涉及用 于校準(zhǔn)色度計(jì)以在各種應(yīng)用中使用的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 通常，色度計(jì)是用于通過(guò)吸收和/或感測(cè)由掃描表面反射的光而確定掃描表面的 顏色的系統(tǒng)。
[0003] 有許多類型的電子游戲設(shè)備。通常，這些電子游戲設(shè)備可通過(guò)傳感器接收以玩具 的按鈕或放置形式的用戶輸入。本公開涉及具有為用戶提供創(chuàng)造性的、動(dòng)態(tài)的和愉快的游 戲播放能力的電子游戲設(shè)備。下面的公開涉及互動(dòng)的并展現(xiàn)吸引用戶的智慧的玩具。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 實(shí)施例涉及校準(zhǔn)和使用色度計(jì)的方法。該色度計(jì)可包括具有多個(gè)可切換的輸出端 口的微控制器，連接到三個(gè)輸出端口的RGB (紅、綠和藍(lán)）LED (發(fā)光二極管）光源，用于感測(cè) 反射光的光電晶體管，至少兩個(gè)不同的電阻器，每個(gè)電阻器連接到對(duì)應(yīng)的附加的一個(gè)輸出 端口，同時(shí)兩個(gè)不同的電阻器并聯(lián)連接到光電晶體管。該微控制器可被編程，以循環(huán)通過(guò)電 阻器并基于從黑色表面反射的低預(yù)定電壓目標(biāo)和用于從白色表面反射的較高預(yù)定電壓目 標(biāo)而選擇校準(zhǔn)。色度計(jì)的校準(zhǔn)過(guò)程可識(shí)別用于和光電晶體管一起使用的電阻器組合，該電 阻器組合為色度計(jì)提供用于每個(gè)LED顏色的最佳靈敏度。
[0005] -些實(shí)施例包括色度計(jì)的組合，該色度計(jì)具有有多個(gè)可切換的輸出端口的微處理 器，連接到三個(gè)輸出端口的光源（例如，RGB光），用于感測(cè)反射光的光電晶體管，至少兩個(gè) 不同的電阻器，每個(gè)電阻器連接到對(duì)應(yīng)的附加的一個(gè)輸出端口。該至少兩個(gè)不同的電阻器 被配置成將光電晶體管連接到微處理器。該色度計(jì)可包括微處理器，該微處理器被配置為 循環(huán)通過(guò)至少兩個(gè)電阻器并基于從第一參考表面反射的第一預(yù)定電壓目標(biāo)和從第二參考 表面反射的第二預(yù)定電壓目標(biāo)而選擇校準(zhǔn)。在各種實(shí)施例中，選擇校準(zhǔn)可包括基于從第一 參考表面反射的第一預(yù)定電壓目標(biāo)和從第一參考表面反射的第二預(yù)定電壓目標(biāo)，選擇電阻 器或一組電阻器（電阻值）。在各種實(shí)施例中，第一預(yù)定電壓目標(biāo)不同于第二預(yù)定電壓目 標(biāo)。在一些實(shí)施例中，第一預(yù)定電壓目標(biāo)比第二預(yù)定電壓目標(biāo)低。色度計(jì)可被配置為使用 以下處理選擇校準(zhǔn)，處理包括微處理器被配置成存儲(chǔ)電阻器或電阻器組合，該電阻器或電 阻器組合允許光電晶體管生成用于從黑色表面反射的最低電壓，并且處理還包括該微處理 器被配置成存儲(chǔ)電阻器或電阻器組合，該電阻器或電阻器組合允許光電晶體管生成用于從 第二參考表面反射的最高電壓。在各種實(shí)施例中，第一參考表面被著色黑色，第二參考表面 被著色白色。
[0006] 所述色度計(jì)具有微處理器，其被配置成通過(guò)循環(huán)通過(guò)用于光源的至少兩個(gè)電阻 器，確定至少兩個(gè)不同的電阻器中的哪個(gè)生成來(lái)自第一參考表面的反射的反射率值和來(lái)自 第二參考表面的反射的反射率值之間的最大差異。在其它實(shí)施例中，具有光源的色度計(jì)是 三波段波長(zhǎng)光源（tri-band wavelength light source),其可包括被配置為生成著色的光 的一個(gè)或多個(gè)光，所述著色的光在激活時(shí)包括紅色、綠色或藍(lán)色光中的至少一個(gè)。在其它實(shí) 施例中，色度計(jì)具有處理器，其被配置為循環(huán)通過(guò)用于紅色光的至少兩個(gè)電阻器，確定至少 兩個(gè)不同的電阻器或者兩個(gè)電阻器的組合中的哪個(gè)生成來(lái)自第一參考表面的反射的反射 率值和來(lái)自第二參考表面的反射的反射率值之間的差異梯度。在各種實(shí)施例中，處理器被 進(jìn)一步配置為循環(huán)通過(guò)用于綠色光的至少兩個(gè)電阻器，確定至少兩個(gè)不同的電阻器或兩個(gè) 電阻器的組合中的哪個(gè)生成來(lái)自第一參考表面的反射的反射率值和來(lái)自第二參考表面的 反射的反射率值之間的最大差異，并且處理器被進(jìn)一步配置為循環(huán)通過(guò)用于藍(lán)色光的至少 兩個(gè)電阻器，確定至少兩個(gè)不同的電阻器或電阻器的組合中的哪個(gè)生成來(lái)自第一參考表面 的反射的反射率值和來(lái)自第二參考表面的反射的反射率值之間的最大差異。
[0007] 在另一個(gè)實(shí)施例中，微控制器可被配置為為紅色光使用確定的電阻負(fù)載，并為綠 色光使用至少兩個(gè)電阻器中確定的一個(gè)。在一些實(shí)施例中，微控制器被配置為為藍(lán)色光使 用確定的電阻負(fù)載。在一些實(shí)施例中，電阻負(fù)載是一個(gè)電阻器或電阻器的組合。在各種實(shí) 施例中，色度計(jì)中的兩個(gè)不同的電阻器并聯(lián)或串聯(lián)連接到光電晶體管。在一些實(shí)施例中，光 源具有經(jīng)順序供電以生成光的紅色光源、綠色光源和藍(lán)色光源中的至少一個(gè)，所述光發(fā)光 并從第一參考表面或第二參考表面反射，微控制器被配置為確定至少兩個(gè)電阻器或至少兩 個(gè)電阻器的組合中的哪個(gè)生成來(lái)自第一參考表面的反射的反射率值和來(lái)自第二參考表面 的反射的反射率值之間的最大差異。因此，在第一參考表面和第二參考表面之間的輸出中 創(chuàng)建最大變化的該組電阻器被用作校準(zhǔn)的電阻器組。
[0008] 在各種實(shí)施例中，微處理器可以被配置為為第一光發(fā)射器選擇第一電阻器組合， 并為第二光發(fā)射器選擇第二電阻器組合，第一電阻器組合提供與第二電阻器組合不同的電 阻。
[0009] 另一個(gè)實(shí)施例包括一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有微控制器，其具有輸入端口和多個(gè)可切 換的端口，多個(gè)可切換的端口包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，具有連接到 第一端口的第一光發(fā)射器和連接到第二端口的第二光發(fā)射器的光源，包括連接到第三端口 的第一電阻器和連接到第四端口的第二電阻器的多個(gè)電阻器，第一和第二電阻器并聯(lián)連接 到光電晶體管，每個(gè)電阻器具有不同的電阻。在一些實(shí)施例中，微控制器被配置為循環(huán)通過(guò) 多個(gè)電阻器的電阻組合而選擇校準(zhǔn)，并識(shí)別多個(gè)電阻器的組合，該組合在所選表面是第一 參考表面時(shí)在輸入端口生成最佳地接近第一預(yù)定電壓目標(biāo)的第一電壓，并在所選表面是第 二參考表面時(shí)在輸入端口生成接近第二預(yù)定電壓目標(biāo)的第二電壓。
[0010] 在各種實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括與多個(gè)電阻器一起并聯(lián)連接到光電晶體管的輸入端 口。在本實(shí)施例中，第一參考表面著色黑色，第二參考表面著色白色。在本實(shí)施例中，微控 制器為第一光發(fā)射器選擇第一電阻器組合，并為第二光發(fā)射器選擇第二電阻器組合，第一 電阻器組合提供與第二電阻器組合不同的電阻。在各種實(shí)旋例中，微控制器被配置為為將 來(lái)和第一光發(fā)射器一起使用而存儲(chǔ)第一電阻器組合，并為將來(lái)和第二光發(fā)射器一起使用而 存儲(chǔ)第二電阻器組合。在各種實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括在游戲群組中，游戲群組包括用于多個(gè) 玩具的環(huán)境，每個(gè)玩具具有可由系統(tǒng)識(shí)別的著色表面，該系統(tǒng)具有揚(yáng)聲器，揚(yáng)聲器被配置為 在識(shí)別多個(gè)玩具中一個(gè)玩具的著色表面時(shí)，向用戶傳達(dá)預(yù)定的消息。在各種實(shí)施例中，光電 晶體管被配置為感測(cè)來(lái)自光源的從表面反射的光，第一和第二光發(fā)射器并聯(lián)連接到光電晶 體管。 toon] 一種校準(zhǔn)色度計(jì)的方法，該方法提供多個(gè)電阻器，所述多個(gè)電阻器包括微控制器 和傳感器頭之間的第一、第二、第三和第四電阻器，第一、第二、第三和第四電阻器分別連接 到微控制器的第一、第二、第三和第四可切換的輸出端口。該方法包括激活第一光源，以從 第一參考表面向傳感器頭反射光，通過(guò)切換一個(gè)或多個(gè)輸出端口，循環(huán)通過(guò)多個(gè)電阻器的 多個(gè)電阻組合，并為每個(gè)電阻組合記錄來(lái)自傳感器頭的低電壓，每個(gè)電阻組合對(duì)應(yīng)于來(lái)自 第一光源的從第一參考表面反射的光。該方法還可包括激活第一光源，以從第二參考表面 向傳感器頭反射光，通過(guò)切換一個(gè)或多個(gè)輸出端口循環(huán)通過(guò)多個(gè)電阻器的多個(gè)電阻組合， 并為每個(gè)電阻組合記錄來(lái)自傳感器頭的高電壓，每個(gè)電阻組合對(duì)應(yīng)于來(lái)自第一光源的從白 色表面反射的光，并且基于產(chǎn)生第一預(yù)定電壓和產(chǎn)生第二預(yù)定電壓的第一電阻組合，為用 于和第一光源一起使用的傳感器頭選擇校準(zhǔn)，所述第一預(yù)定電壓最佳地接近來(lái)自傳感器頭 的低預(yù)定電壓目標(biāo)，用于由光源從黑色表面的反射，所述第二預(yù)定電壓最佳地接近來(lái)自傳 感器頭的高預(yù)定電壓目標(biāo)，用于由第一光源從白色表面的反射。
[0012] 在各種實(shí)施例中，該方法還可包括使第二光源發(fā)光以從第一參考表面向傳感器頭 反射光，并通過(guò)切換一個(gè)或多個(gè)輸出端口循環(huán)通過(guò)多個(gè)電阻器的多個(gè)電阻組合，并為每個(gè) 電阻組合記錄來(lái)自傳感器頭的低電壓，每個(gè)電阻組合對(duì)應(yīng)于來(lái)自第二光源的從第一參考表 面反射的光。在各種實(shí)施例中，該方法可包括激活第二光源以從白色表面向傳感器頭反射 光，通過(guò)切換一個(gè)或多個(gè)輸出端口循環(huán)通過(guò)多個(gè)電阻器的多個(gè)電阻組合，并為每個(gè)電阻組 合記錄來(lái)自傳感器頭的高電壓，所述每個(gè)電阻組合對(duì)應(yīng)于來(lái)自第二光源的從白色表面反射 的光。該方法可包括基于產(chǎn)生低電壓并產(chǎn)生高電壓的第二電阻組合，為用于和第二光源一 起使用的傳感器頭選擇校準(zhǔn)，所述低電壓接近來(lái)自傳感器頭的低預(yù)定電壓目標(biāo)，用于由第 二光源從第一參考表面反射，所述高電壓接近來(lái)自傳感器頭的高預(yù)定電壓目標(biāo)，用于由第 二光源從第二參考表面反射，并且提供發(fā)射具有第一波長(zhǎng)的光的第一光源，和提供發(fā)射具 有第二波長(zhǎng)的光的第二光源。
[0013] 在各種實(shí)施例中，該方法包括響應(yīng)于確定生成來(lái)自第一參考表面的反射的反射率 值和來(lái)自第二參考表面的反射的反射率值之間最大差異的電阻組合，選擇電阻組合。在各 種實(shí)施例中，第一參考表面著色黑色，且第二參考表面著色白色。在一些實(shí)施例中，該方法 包括被配置為發(fā)射紅色光的第一光源，和發(fā)射綠色光的第二光源，并且每次激活第一光源 時(shí)使用第一電阻組合，并且每次激活第二光源時(shí)使用第二電阻組合。在一些實(shí)施例中，第一 和第二電阻組合提供不同量的電阻。
[0014] 考慮附圖和詳細(xì)說(shuō)明后，將更容易地理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是根據(jù)示例性實(shí)施例的色度計(jì)的示意圖。
[0016] 圖2a_2c顯示根據(jù)本公開，來(lái)自圖1的色度計(jì)的部分電路圖。
[0017] 圖3是來(lái)自顯示顏色識(shí)別設(shè)備的圖1-2C的色差計(jì)的圖像。
[0018] 圖4是具有正被移除的顏色識(shí)別設(shè)備的外殼的圖3的色度計(jì)的光發(fā)射器和光傳感 器的圖像。
[0019] 圖5是根據(jù)示例性實(shí)施例，具有著色表面的物體的圖像。
[0020] 圖6是根據(jù)示例性實(shí)施例，具有著色表面的物體的圖像。
[0021] 圖7是根據(jù)示例性實(shí)施例，可用于校準(zhǔn)圖1-2C中所示的色度計(jì)的處理的流程圖。
[0022] 圖8是根據(jù)示例性實(shí)施例，可用于校準(zhǔn)圖l_2c中所示的色度計(jì)的方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 圖1-8中顯示了色度計(jì)玩具和使用方法的實(shí)例。除非另有規(guī)定，色度計(jì)可以但不 是必須包括本文所述、所示和/或所并入的結(jié)構(gòu)、組件、功能和/或變化中的至少一個(gè)。
[0024] 實(shí)施例包括電阻組合彩色LED校準(zhǔn)方法，該方法可應(yīng)用于玩具游戲群組（toy playset)，該玩具游戲群組具有包括色差計(jì)的系統(tǒng)（例如，具有單一的光接收器或傳感器 的三色（RGB)LED)。校準(zhǔn)處理可包括識(shí)別用于和光接收器一起使用的電阻器組合，光接收 器為系統(tǒng)提供用于每個(gè)LED顏色的最佳靈敏度。每個(gè)著色的LED的最佳靈敏度可歸因于組 合，該組合產(chǎn)生用于參考白色紙張的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)值中的電壓（或反射率值）到來(lái)自 參考黑色紙張的ADC值的最大差異。在其他實(shí)施例中，所選的電阻器可以是電阻器組合，該 電阻器組合在從白色表面和黑色表面生成的反射值中創(chuàng)建最大梯度。校準(zhǔn)方法可包括在色 差計(jì)上放置已知是白色的物體。在一些實(shí)施例中，一張白紙可放置在色差計(jì)上。LED可被激 活，而來(lái)自LED的光可從物體反射（例如白色物體或紙張），而光接收器可接收反射的光。 光接收器可被配置為登記相應(yīng)的反射率值。在各種實(shí)施例中，LED的每種顏色與其他顏色 獨(dú)立測(cè)試。在其它實(shí)施例中，LED可被串聯(lián)或并聯(lián)測(cè)試或校準(zhǔn)。
[0025] 在示例性實(shí)施例中，紅色LED可被首先測(cè)試，然后是綠色LED，而最后跟著藍(lán)色 LED。在各種實(shí)施例中，LED的測(cè)試順序可改變。對(duì)于每個(gè)測(cè)試的顏色，每個(gè)電阻器組合被 測(cè)試，并且來(lái)自光電晶體管的反射率值和/或電壓輸出可被測(cè)量。例如，與第一電阻器相關(guān) 聯(lián)的電阻器組合可被首先測(cè)試（例如，70在13千歐），然后是與第一電阻器和第二電阻器 相關(guān)聯(lián)的電阻器組合（例如，端口 70和74在7172歐姆），然后是與第一、第二和第三電阻 器相關(guān)聯(lián)的電阻器組合（例如，端口 70、74和73在5129歐姆），等等。在此示例性實(shí)施例 中，一張白紙還可用于每個(gè)電阻器組合，來(lái)執(zhí)行該測(cè)試。
[0026] 對(duì)于每種顏色，校準(zhǔn)系統(tǒng)可識(shí)別和存儲(chǔ)為特定顏色提供最佳靈敏度的電阻器組 合。用于每種顏色的最佳靈敏度可歸因于組合，該組合產(chǎn)生用于參考白色紙張的模數(shù)轉(zhuǎn)換 器（ADC)值或電壓與來(lái)自參考黑色紙張的ADC值相比的最大差異。
[0027] 因此，校準(zhǔn)系統(tǒng)為每種顏色識(shí)別期望的電阻器組合，并且那些期望的電阻器組合 由微控制器在實(shí)時(shí)操作期間存儲(chǔ)和使用。例如，在校準(zhǔn)過(guò)程之后，該系統(tǒng)可將端口 70和74 識(shí)別為用于紅色LED的期望的電阻器組合，將端口 73和74識(shí)別為用于綠色LED的期望的 電阻器組合，并將端口 70、73和74以及C3識(shí)別為用于藍(lán)色LED的期望的電阻器組合。在 實(shí)時(shí)操作期間，當(dāng)使用紅色LED時(shí)，端口 70和74的組合也被激活。類似地，當(dāng)使用綠色LED 時(shí)，端口 74和C3的組合被激活。
[0028] 本文公開了一種色度計(jì)、使用的方法和其校準(zhǔn)的方法，其可應(yīng)用于玩具游戲群組， 該玩具游戲群組包括具有色差計(jì)的系統(tǒng)。色差計(jì)可包括三色（RGB) LED和光接收器（例如 光電晶體管）。然而，色差計(jì)可包括被配置為讀取顏色的任何合適的機(jī)制或裝置。校準(zhǔn)處理 可識(shí)別用于和光接收器一起使用的電阻器組合，光接收器為系統(tǒng)提供用于每個(gè)LED顏色的 最佳靈敏度，以產(chǎn)生具有低成本組件（例如不精確的電阻器、LED或光電晶體管）的校準(zhǔn)的 結(jié)果。
[0029] 參照?qǐng)D1，圖1是根據(jù)示例性的實(shí)施例的系統(tǒng)1的示意圖。系統(tǒng)1包括光發(fā)射器 10、物體20、光傳感器12、電負(fù)載40和控制器30。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)1中的物體20可 由提供系統(tǒng)1的其他部件的實(shí)體來(lái)提供。在其它實(shí)施例中，系統(tǒng)1中的物體20可由與提供 系統(tǒng)1的其他部件的實(shí)體不同的實(shí)體來(lái)提供。
[0030] 光發(fā)射器10被配置為包括一個(gè)或多個(gè)光發(fā)射器。在不例性的實(shí)施例中，光發(fā)射器 可具有單個(gè)發(fā)光元件，所述單個(gè)發(fā)光元件被配置為基于從控制器30接收的輸入而發(fā)射紅 色、綠色和藍(lán)色光。在其他實(shí)施例中，發(fā)射器10可包括第一、第二和第三光發(fā)射器。正如圖 1所示，光發(fā)射器10被配置為生成紅色光束31、綠色光束33和藍(lán)色光束35。在其它實(shí)施例 中，發(fā)射器10可基于從控制器30接收的信號(hào)而生成其他光束。在各種實(shí)施例中，發(fā)射器10 可被配置成順序生成紅色、綠色和藍(lán)色光束。在各種實(shí)施例中，由光發(fā)射器10生成的光束 可在從著色表面22被反射之前通過(guò)一個(gè)或多個(gè)濾光器。在一些實(shí)施例中，濾光器可以是偏 振濾光器。如下面更詳細(xì)論述的，光發(fā)射器10可包括第一光發(fā)射器202、第二光發(fā)射器204 和第三光發(fā)射器206。第一光發(fā)射器202可被配置為生成紅色光。第二光發(fā)射器204可被 配置為生成綠色光。第三光發(fā)射器206可被配置為生成藍(lán)色光。
[0031] 物體20可以是具有著色表面22的任何物體。在一些實(shí)施例中，物體20可以是小 雕像、玩偶、和真實(shí)世界物體相同的塑料物體、玩具或可動(dòng)玩偶。附著到物體20的任何部分 可以是具有顏色的著色表面22,至少該著色表面22具有將從光發(fā)射器10接收的光反射到 光傳感器12的反射面。物體20的實(shí)例在下圖中顯示。
[0032] 光傳感器12可被配置為接收從著色表面22反射的光。在一些實(shí)施例中，光傳感 器12可以是基于接收的光的波長(zhǎng)或強(qiáng)度而生成不同電壓和/或電流的光電晶體管或其它 光敏電路。正如圖1所示，光束31 (例如紅色）的一部分由物體20的著色表面22反射以 產(chǎn)生反射的光束32。光傳感器12可接收反射的光束32,并且響應(yīng)于接收反射的光束，光傳 感器12可基于電負(fù)載40的電阻生成電信號(hào)。在各種實(shí)施例中，可根據(jù)電負(fù)載40的值改變 來(lái)自光傳感器12的強(qiáng)度和輸出?；诟淖兎胖迷诠鈧鞲衅?2上的負(fù)載，上述允許校準(zhǔn)系 統(tǒng)1。當(dāng)在校準(zhǔn)后被使用時(shí)，校準(zhǔn)使得系統(tǒng)1最佳地執(zhí)行。系統(tǒng)1的校準(zhǔn)識(shí)別可應(yīng)用到光傳 感器12的電氣負(fù)載（如電阻）來(lái)為一個(gè)或多個(gè)光束31、33或35產(chǎn)生最佳結(jié)果。系統(tǒng)1的 校準(zhǔn)之后，控制器30為由光發(fā)射器10生成的每個(gè)光帶寬存儲(chǔ)負(fù)載配置。因此，基于從控制 器30接收的輸入，光傳感器12可從電負(fù)載40接收電負(fù)載標(biāo)識(shí)符中的任何一個(gè)或多個(gè)。
[0033] 基于從控制器30接收的輸入，電負(fù)載40可包括以單獨(dú)地或以組合方式應(yīng)用的多 個(gè)電負(fù)載。電負(fù)載40例如可包括多個(gè)電負(fù)載，諸如但不限于負(fù)載42、負(fù)載44、負(fù)載46和負(fù) 載48。在各種實(shí)施例中，電負(fù)載40內(nèi)部的電路可具有可連接以并聯(lián)或串聯(lián)操作的各種電 阻器。在一些實(shí)施例中，負(fù)載42可具有至少一個(gè)電阻器，該電阻器的一端連接到地，而另一 端間接地連接到光傳感器12。負(fù)載42還可包括發(fā)送到控制器30的輸入或輸出。同樣地， 負(fù)載44、46和48可以如上所述的關(guān)于負(fù)載42的類似方式連接。在各種實(shí)施例中，負(fù)載42 和44可作為單一負(fù)載操作，負(fù)載42、44和46可作為單一負(fù)載操作，或負(fù)載42、44、46和48 可作為單一負(fù)載操作。負(fù)載42、44、46和48的其它組合和排列也是可能的。負(fù)載組合的每 個(gè)新排列可為光傳感器12的輸出生成不同的電阻。變化光傳感器上的電阻或負(fù)載改變由 光傳感器為每個(gè)LED生成的輸出，并允許控制器30確定哪個(gè)負(fù)載或負(fù)載組合從光傳感器12 生成最佳近似的輸出。在一些實(shí)施例中，電負(fù)載40內(nèi)的負(fù)載可以是基于電容或基于其他有 關(guān)電的負(fù)載。
[0034] 在各種實(shí)施例中，控制器30可以是包括微處理器58和存儲(chǔ)設(shè)備38的微處理器或 狀態(tài)機(jī)?？刂破?0還可具有連接到光發(fā)射器10、光傳感器12和電負(fù)載40的控制線。控制 器30還可包括單個(gè)控件和/或與光發(fā)射器10、光傳感器12或電負(fù)載40連接到各個(gè)組件的 輸出線。例如，控制器30可被配置為單獨(dú)激活負(fù)載42、44、46和48中的每一個(gè)或它們的各 種組合。
[0035] 存儲(chǔ)設(shè)備38可以是被配置為存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器電路，各種數(shù)據(jù)包括但不限 于校準(zhǔn)的結(jié)果。校準(zhǔn)的結(jié)果可包括存儲(chǔ)那個(gè)負(fù)載組件為每個(gè)光波長(zhǎng)（紅色、綠色、藍(lán)色等） 生成最佳靈敏度。存儲(chǔ)為紅色、綠色和藍(lán)色光生成最佳靈敏度的負(fù)載組件之后，控制器30 可被配置為基于存儲(chǔ)設(shè)備38中存儲(chǔ)的用于正在生成的LED或顏色的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，激活來(lái)自電 負(fù)載40的負(fù)載組件。
[0036] 系統(tǒng)1被配置為使用電負(fù)載40內(nèi)的各種電負(fù)載校準(zhǔn)光傳感器12。控制器30可 向光發(fā)射器10、光傳感器12和電負(fù)載40發(fā)送控制信號(hào)并從光發(fā)射器10、光傳感器12和電 負(fù)載40接收結(jié)果信號(hào)以最初校準(zhǔn)系統(tǒng)1。系統(tǒng)1的校準(zhǔn)可被配置為確定哪一個(gè)或多個(gè)負(fù) 載（例如電阻器或電阻器組合等）生成信號(hào)，該信號(hào)具有由白色物體生成的電壓（或反射 率值）和由黑色物體生成的電壓（或反射率值）之間的最大差值。在各種實(shí)施例中，可為 每個(gè)光波長(zhǎng)確定負(fù)載或負(fù)載組合。例如，該系統(tǒng)可被配置成為紅色光31、綠色光33和藍(lán)色 光35中每個(gè)光波長(zhǎng)使用不同的負(fù)載。因此，在一些實(shí)施例中，控制器30可在校準(zhǔn)程序期間 為每個(gè)光波長(zhǎng)依次計(jì)算負(fù)載。在最初校準(zhǔn)之后，系統(tǒng)1可被配置成為光發(fā)射器10發(fā)射的每 個(gè)光使用所確定的荷載。
[0037] 可以用顏色白和黑掃描每個(gè)閾值A(chǔ)DC電平一次。通過(guò)每個(gè)閾值電平讀取到白色 (255,255,255)和黑色（0,0,0)的最近的RGB ADC將被選擇為用于每個(gè)光傳感器10的默認(rèn) ADC設(shè)置。
[0038] 對(duì)應(yīng)于測(cè)試的光傳感器10的校準(zhǔn)結(jié)果可以存儲(chǔ)于EEPR0M上（電可擦除可編程只 讀存儲(chǔ)器），用于大規(guī)模生產(chǎn)。在校準(zhǔn)期間，基于參考白色物體和參考黑色物體生成紅色、綠 色和藍(lán)色LED反射率值（或者反之亦然）。在一些實(shí)施例中，參考物體可以包括灰色物體， 從該物體產(chǎn)生附加的紅色、綠色、藍(lán)色LED反射率值。對(duì)于每種顏色，例如黑色或者白色（或 者灰色），控制器30可逐個(gè)打開RGB LED的每個(gè)顏色--紅色、綠色和藍(lán)色，并通過(guò)ADC (模 數(shù)轉(zhuǎn)換器）電路讀出相應(yīng)的光電晶體管或光傳感器12的輸出?？稍谛?zhǔn)過(guò)程中測(cè)試所有 電阻器或負(fù)載組合。用于黑色和白色測(cè)試紙的紅色、綠色、藍(lán)色LED的不同電阻器組合的光 電晶體管的輸出的ADC值可被存儲(chǔ)在系統(tǒng)存儲(chǔ)器（存儲(chǔ)設(shè)備38)中，其可以在MCU(微控制 器）中或者EEPR0M中，用于以后由色差計(jì)使用。
[0039] 圖2a示出圖1所示的系統(tǒng)1的部分的示例性電路圖。圖2a包括光發(fā)射器10、光 電晶體管12和其他光傳感器12組件、負(fù)載42、44、46和48。根據(jù)示例性實(shí)施例，圖2a是色 度計(jì)50的電路圖。色度計(jì)50可包括光發(fā)射器10 (參見圖1)、光電晶體管54、電源56 (例 如，多個(gè)電池）、作為負(fù)載的多個(gè)電阻器42、44、46和48 (參見圖1)以及微控制器或微處理 器58,微控制器或微處理器58具有多個(gè)可切換的輸出端口或控制引腳，例如輸出端口 61、 62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、75、76、77、78 和 79(參見圖 2b)。
[0040] 光發(fā)射器10可包括連接到輸出端口 61的第一光發(fā)射器202、連接到輸出端口 62 的第二光發(fā)射器204以及連接到輸出端口 63的第三光發(fā)射器206。光發(fā)射器10被不為具 有分別對(duì)應(yīng)于RGB LED的紅色、綠色和藍(lán)色組件的第一、第二和第三光發(fā)射器202、204和 206的RGB LED。在一些實(shí)施例中，光發(fā)射器10可包括其它光發(fā)射器，其可以包括或可以不 包括LED和/或具有紅色、綠色和藍(lán)色組件。
[0041] 如圖1所示，多個(gè)電阻器可包括連接到輸出端口 70的第一電阻器509、連接到輸出 端口 74的第二電阻器510、連接到輸出端口 73的第三電阻器511以及連接到輸出端口 66 的第四電阻器512。正如所示，電阻器509、510、511和512被配置為并聯(lián)連接到光電晶體管 54。
[0042] 光電晶體管54可被配置為從光發(fā)射器10接收和/或感測(cè)反射的光。例如，從光 發(fā)射器10發(fā)射的光可由所選的表面反射，并且指向光電晶體管54。光電晶體管54是光敏 晶體管，其在曝露于光時(shí)生成電信號(hào)（例如電流或電壓變化）。
[0043] 微控制器58可被配置為識(shí)別多個(gè)電阻器的組合以與光電晶體管54來(lái)為光發(fā)射器 10的每種顏色改善色度計(jì)50的靈敏度。例如，微控制器58可被編程來(lái)循環(huán)通過(guò)電負(fù)載電 路或電阻器，并基于用于從第一選擇表面反射的低預(yù)定電壓目標(biāo)和用于從第二選擇表面反 射的較高預(yù)定電壓目標(biāo)而選擇校準(zhǔn)。電壓目標(biāo)可在微控制器58的輸入端口 69被讀取。
[0044] 在不例性實(shí)施例中，第一選擇表面是黑色表面，而第二選擇表面是白色表面。在一 些實(shí)施例中，第一或第二選擇表面可以是另一種已知的顏色，例如但不限于灰色。在其它實(shí) 施例中，色度計(jì)50的校準(zhǔn)可基于用于從第三選擇表面反射的中值預(yù)定電壓目標(biāo)，例如但不 限于灰色表面。
[0045] 為了校準(zhǔn)色度計(jì)50, 一張白紙或物體可被放置在色度計(jì)50上。來(lái)自光發(fā)射器10 的光可從白紙反射。反射光然后可由光電晶體管54接收，光電晶體管54登記對(duì)應(yīng)的反射 率值?？瑟?dú)立于其它顏色測(cè)試由光發(fā)射器10發(fā)射的每種顏色。例如，紅色可先被測(cè)試，然 后綠色，然后藍(lán)色。在其它實(shí)施例中，測(cè)試的顏色順序可以改變。
[0046] 對(duì)于測(cè)試的每種顏色，每個(gè)電阻器的組合可以被測(cè)試。例如，與輸出端口 70、74、73 和66相關(guān)聯(lián)的電阻器組合（例如4473歐姆）可被首先組合和測(cè)試，然后與輸出端口 70、74 和73相關(guān)聯(lián)的電阻器組合可被組合（例如5129歐姆），然后輸出端口 70、73和66可被組 合（例如6209歐姆），然后輸出端口 70和74可被結(jié)合（例如7172歐姆），然后來(lái)自端口 70和73的輸出可被結(jié)合（例如7548歐姆），然后來(lái)自端口 74和73的輸出可被結(jié)合（例 如8471歐姆），然后來(lái)自端口 70和67的輸出可被結(jié)合（例如9479歐姆），然后來(lái)自端口 74和66的輸出可被結(jié)合（例如10980歐姆），然后來(lái)自端口 73和66的輸出可被結(jié)合（例 如11887歐姆），然后是來(lái)自端口 70的輸出（例如13000歐姆），然后是來(lái)自端口 74的輸 出（例如16000歐姆），然后是來(lái)自端口 74的輸出（例如18000歐姆），然后是來(lái)自端口 66或C3的輸出（例如35000歐姆），和/或多個(gè)電阻器的任何其他合適的電阻器組合。可 使用一張黑色或白色物體測(cè)試每個(gè)上述的電負(fù)荷值，來(lái)為每個(gè)著色的LED確定最佳的靈敏 度。本文所述的校準(zhǔn)處理可使用如下面表1中所示的各種電阻器和電阻器值。
[0047]

【權(quán)利要求】
1. 一種色度計(jì)，包括： 具有多個(gè)可切換的輸出端口的微處理器； 連接到三個(gè)輸出端口的光源； 用于感測(cè)反射光的光電晶體管； 至少兩個(gè)不同的電阻器，每個(gè)電阻器連接到對(duì)應(yīng)的附加的一個(gè)輸出端口，至少兩個(gè)不 同的電阻器配置成將光電晶體管連接到微處理器； 微處理器，被配置成循環(huán)通過(guò)至少兩個(gè)電阻器并基于從第一參考表面反射的第一預(yù)定 電壓目標(biāo)和從第二參考表面反射的第二預(yù)定電壓目標(biāo)而選擇校準(zhǔn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的色度計(jì)，其中選擇校準(zhǔn)進(jìn)一步包括：基于用于從第一參考表 面反射的第一預(yù)定電壓目標(biāo)和用于從第二參考表面反射的第二預(yù)定電壓目標(biāo)來(lái)選擇電阻 器或一組電阻器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的色度計(jì)，其中選擇校準(zhǔn)包括微控制器被配置成存儲(chǔ)電阻器或 電阻器組合，電阻器或電阻器組合允許光電晶體管生成用于從第一參考表面反射的最低電 壓； 其中選擇校準(zhǔn)包括微控制器被配置成存儲(chǔ)電阻器或電阻器組合，電阻器或電阻器組合 允許光電晶體管生成用于從第二參考表面反射的最高電壓； 其中第一參考表面著色黑色，第二參考表面著色白色。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的色度計(jì)，進(jìn)一步包括：色度計(jì)被配置成通過(guò)循環(huán)通過(guò)用于光 源的至少兩個(gè)電阻器，確定至少兩個(gè)不同的電阻器中的哪個(gè)生成來(lái)自第一參考表面的反射 的反射率值和來(lái)自第二參考表面的反射的反射率值之間的最大差異；并且 其中第一預(yù)定電壓目標(biāo)低于第二預(yù)定電壓目標(biāo)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的色度計(jì)，其中光源是三波段波長(zhǎng)光源，其進(jìn)一步包括被配置 成生成著色的光的一個(gè)或多個(gè)光，在激活時(shí)所述著色的光包括紅色、綠色或藍(lán)色光中的至 少一個(gè)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的色度計(jì)，其中微處理器色度計(jì)被配置成通過(guò)循環(huán)通過(guò)用于紅 色光的至少兩個(gè)電阻器，確定至少兩個(gè)不同的電阻器或兩個(gè)電阻器的組合中的哪個(gè)生成來(lái) 自第一參考表面的反射的反射率值和來(lái)自第二參考表面的反射的反射率值之間的差異梯 度； 其中，微處理器被進(jìn)一步配置成通過(guò)循環(huán)通過(guò)用于綠色光的至少兩個(gè)電阻器，確定至 少兩個(gè)不同的電阻器或兩個(gè)電阻器的組合中的哪個(gè)生成來(lái)自第一參考表面的反射的反射 率值和來(lái)自第二參考表面的反射的反射率值之間的最大差異； 其中，微處理器被進(jìn)一步配置成通過(guò)循環(huán)通過(guò)用于藍(lán)色光的至少兩個(gè)電阻器，確定至 少兩個(gè)不同的電阻器或兩個(gè)電阻器的組合中的哪個(gè)生成來(lái)自第一參考表面的反射的反射 率值和來(lái)自第二參考表面的反射的反射率值之間的最大差異。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的色度計(jì)，其中微控制器被配置成為紅色光使用確定的電阻負(fù) 載； 其中微控制器被配置成為綠色光使用確定的電阻負(fù)載； 其中微控制器被配置成為藍(lán)色光使用確定的電阻負(fù)載； 其中電阻負(fù)載是一個(gè)電阻器或電阻器組合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的色度計(jì)，其中兩個(gè)不同的電阻器并聯(lián)連接到光電晶體管。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的色度計(jì)，其中光源包括經(jīng)順序供電以生成光的紅色光源、綠 色光源和藍(lán)色光源，所述光發(fā)光并從第一參考表面或第二參考表面反射； 其中微控制器被配置成確定至少兩個(gè)電阻器或至少兩個(gè)電阻器的組合中的哪個(gè)生成 來(lái)自第一參考表面的反射的反射率值和來(lái)自第二參考表面的反射的反射率值之間的最大 差異。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的色度計(jì)，其中微處理器被配置成為第一光發(fā)射器選擇第一 電阻器組合，并為第二光發(fā)射器選擇第二電阻器組合，第一電阻器組合提供與第二電阻器 組合不同的電阻。
11. 一種系統(tǒng)，包括： 微控制器，具有輸入端口和多個(gè)可切換的端口，多個(gè)可切換的端口包括第一端口、第二 端口、第三端口和第四端口； 光源，具有連接到第一端口的第一光發(fā)射器和連接到第二端口的第二光發(fā)射器；以及 多個(gè)電阻器，包括連接到第三端口的第一電阻器和連接到第四端口的第二電阻器，第 一和第二電阻器并聯(lián)連接到光電晶體管，每個(gè)電阻器具有不同的電阻； 其中微控制器被配置成通過(guò)循環(huán)通過(guò)多個(gè)電阻器的電阻組合而選擇校準(zhǔn)，并識(shí)別多個(gè) 電阻器的組合，所述組合在所選表面是第一參考表面時(shí)在輸入端口生成最佳地接近第一預(yù) 定電壓目標(biāo)的第一電壓，并在所選表面是第二參考表面時(shí)在輸入端口生成最佳地接近第二 預(yù)定電壓目標(biāo)的第二電壓。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中輸入端口與多個(gè)電阻器一起并聯(lián)連接到光電晶 體管；并且 其中第一參考表面著色黑色，第二參考表面著色白色。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中微控制器為第一光發(fā)射器選擇第一電阻器組 合，并為第二光發(fā)射器選擇第二電阻器組合，第一電阻器組合提供與第二電阻器組合不同 的電阻。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中微控制器被配置成為將來(lái)與第一光發(fā)射器一起 使用而存儲(chǔ)第一電阻器組合，并為將來(lái)與第二光發(fā)射器一起使用而存儲(chǔ)第二電阻器組合。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括在游戲群組中，游戲群組包括多 個(gè)玩具的環(huán)境，每個(gè)玩具具有由系統(tǒng)可識(shí)別的著色表面，所述系統(tǒng)具有揚(yáng)聲器，所述揚(yáng)聲器 被配置成在識(shí)別多個(gè)玩具中一個(gè)玩具的著色表面時(shí)，向用戶傳送預(yù)定的消息。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中光電晶體管被配置成感測(cè)由光源從表面反射的 光，第一和第二光發(fā)射器并聯(lián)連接到光電晶體管。
17. -種校準(zhǔn)色度計(jì)的方法，所述方法包括： 提供多個(gè)電阻器，所述多個(gè)電阻器包括微控制器和傳感器頭之間的第一，第二，第三和 第四電阻器，第一、第二、第三和第四電阻器分別連接到微控制器的第一、第二、第三和第四 可切換的輸出端口； 激活第一光源，以從第一參考表面向傳感器頭反射光； 通過(guò)切換一個(gè)或多個(gè)輸出端口，循環(huán)通過(guò)多個(gè)電阻器的多個(gè)電阻組合，以及 為每個(gè)電阻組合記錄來(lái)自傳感器頭的第一預(yù)定電壓，所述每個(gè)電阻組合對(duì)應(yīng)于由第一 光源從黑色表面反射的光； 激活第一光源，以從第二參考表面向傳感器頭反射光； 通過(guò)切換一個(gè)或多個(gè)輸出端口，循環(huán)通過(guò)多個(gè)電阻器的多個(gè)電阻組合，并為每個(gè)電阻 組合記錄來(lái)自傳感器頭的高電壓，所述每個(gè)電阻組合對(duì)應(yīng)于由第一光源從第二參考表面反 射的光； 基于產(chǎn)生第一預(yù)定電壓和第二預(yù)定電壓的第一電阻組合，為用于與第一光源一起使用 的傳感器頭選擇校準(zhǔn)，第一預(yù)定電壓最佳地接近用于由光源從黑色表面的反射的來(lái)自傳感 器頭的低預(yù)定電壓目標(biāo)，第二預(yù)定電壓最佳地接近用于由第一光源從白色表面的反射的來(lái) 自傳感器頭的第二預(yù)定電壓目標(biāo)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括使第二光源發(fā)光，以從第一參考表面向 傳感器頭反射光； 通過(guò)切換一個(gè)或多個(gè)輸出端口，循環(huán)通過(guò)多個(gè)電阻器的多個(gè)電阻組合，并為每個(gè)電阻 組合記錄來(lái)自傳感器頭的低電壓，每個(gè)電阻組合對(duì)應(yīng)于由第二光源從第一參考表面反射的 光； 激活第二光源，以從白色表面向傳感器頭反射光； 通過(guò)切換一個(gè)或多個(gè)輸出端口，循環(huán)通過(guò)多個(gè)電阻器的多個(gè)電阻組合，并為每個(gè)電阻 組合記錄來(lái)自傳感器頭的高電壓，所述每個(gè)電阻組合對(duì)應(yīng)于由第二光源從第二參考表面反 射的光； 基于產(chǎn)生低電壓并產(chǎn)生高電壓的第二電阻組合，為用于與第二光源一起使用的傳感器 頭選擇校準(zhǔn)，所述低電壓接近用于由第二光源從第一參考表面的反射的來(lái)自傳感器頭的低 預(yù)定電壓目標(biāo)，所述高電壓接近用于由第二光源從第二參考表面的反射的來(lái)自傳感器頭的 高預(yù)定電壓目標(biāo)； 其中第一光源具有第一波長(zhǎng)，而第二光源具有第二波長(zhǎng)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括響應(yīng)于確定哪個(gè)電阻組合生成來(lái)自第一 參考表面的反射的反射率值和來(lái)自第二參考表面的反射的反射率值之間的最大差異，而選 擇電阻組合； 其中第一參考表面著色黑色，第二參考表面著色白色。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中第一光源發(fā)射紅色光，第二光源發(fā)射綠色光，并 且每次激活第一光源時(shí)使用第一電阻組合，并且每次激活第二光源時(shí)使用第二電阻組合。
【文檔編號(hào)】G01J3/46GK104280122SQ201410524333
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月8日
【發(fā)明者】黃觀昌, 文耀強(qiáng) 申請(qǐng)人:美泰有限公司