[發明專利]一種分光測色儀

有效

• 申請號: 201610016723.X
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105509889B
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 潘建根;黃艷;黃英
• 申請（專利權）人: 杭州遠方光電信息股份有限公司
• 主分類號: G01J3/46
• 分類號: G01J3/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明涉及顏色測量技術領域，具體涉及一種分光測色儀。

【背景技術】

CIE推薦的d/8測量幾何包含了SCI(包含被測樣品表面的鏡面反射光)和SCE(消除被測樣品表面的鏡面反射光)兩種結構。SCI測量結果與材料表面光澤無關，數據一般用于配色；SCE則是排除鏡面反射光，與眼睛觀察顏色的結果比較接近，一般用于顏色驗收、質控等。現有的d8分光測色儀，光源發出的光在積分球內混光后對樣品進行漫射照明，在與樣品法線偏8°的位置處設置一接收裝置，并在積分球壁上與樣品法線偏-8°的位置處開有一用于消除鏡面成分的光陷阱孔(如圖1所示)，通過機械開關的切換，封閉或打開光陷阱孔以提供SCI或SCE測量結構。但是機械切換不僅影響測量穩定性，每次切換還需要重新定標，測量時間較長，效率也不高。

為了克服上述技術缺陷，US005859709A中公開了一種基于雙光源兼容SCI/SCE測試條件的測色儀及實現方法，該方案在傳統技術的基礎上還設置了用于實現SCE觀察條件的第二照明光源，其中第二照明光源設置在原光陷阱位置處，第二照明光源的入射光經樣品反射后投射至接收裝置，通過采用雙光源分別依次照明的方式實現SCI/SCE測量條件切換，并利用兩次照明獲得的測試結果通過數據處理得到SCE條件下的測試值。但US005859709A的技術方案(圖2)中的第二光源的光利用率較低，樣品表面的照明不充足且積分球內壁還有二次的漫反射，且重復性較差。JP4400538B2(圖3)中對第二照明系統作了改進，但第二照明光源通過擴散片和聚焦器件照射樣品表面，這種結構雖提高了光源利用率和信噪比，但卻存在幾個顯著的缺點：首先其是將照射光源一次直接成像于采樣窗口處，但由于通常照明光源的光形是不均勻的，故而投射到被測樣品上的光源的光形也是不均勻的，這將直接影響SCE測量結果的準確度，雖然可用光闌調節光斑大小，但光斑較小時，光源不均勻帶來的缺陷將更加凸顯；其次這種結構中由于僅有一個用于調節光斑尺寸的光闌，無法實現對光斑強弱的調節，導致當測量反射率相差較大的樣品時，探測器接收到的信號強弱差異明顯，動態范圍小，測試準確度不高。

【發明內容】

針對現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是如何在兼容SCI和SCE測試條件的前提下，進一步提高測試數據的準確度以及測量結構的適應性。

為了解決上述技術問題，本發明的基本構思是：在普通測色積分球上除設置第一照明系統，還設置照明采樣窗口的第二照明系統。利用雙光源系統：第一照明系統和第二照明系統，實現在同一測色儀內兼容SCI和SCE測試條件，并通過對第二照明系統光源的照明途徑實施改進，使得投射至采樣窗口附近的光源光形更為均勻，進一步改善第二照明系統的照明質量，提高測試準確度。

作為實現本發明的一種技術方案，第二照明系統直接照明采樣窗口，具體的在測色積分球上設置多個開孔，包括光源入射口、測量窗口以及采集被測樣品信號的采樣窗口，在測量窗口處設置光學接收裝置，光學接收裝置光軸經過采樣窗口中心；光源入射口的中心法線和光學接收裝置的光軸沿采樣窗口的中心法線呈8°對稱設置，積分球內壁涂覆有白色涂層；第一照明系統發出的光線在測色積分球內混光后照明采樣窗口；第二照明系統中包括第二照明光源、沿光路依次設置的前置透鏡和聚光鏡，前置透鏡將第二照明光源發出的光成像于聚光鏡附近，聚光鏡再將前置透鏡成像到目采樣窗口附近。

作為實現本發明的另一種技術方案，第二照明系統通過積分球內壁的第一反射區域照明采樣窗口，具體的第一反射區域反射光的光軸與光學接收裝置的光軸沿采樣窗口的中心法線呈8°鏡像對稱，此區域相當于鏡面反射的入射光源，其發出的光線只有經過被測樣品的作用后才能被接收裝置接收測量。為了將第二照明系統發出的光投射至第一反射區域，可通過在積分球外引入一個反射裝置，第二照明系統發出的光線先經反射裝置反射后通過光入射口投射至積分球內壁上的第一反射區域處，該區域發出的光線投射至被測樣品表面后被接收裝置接收。還或者可將反射裝置置于積分球內，第二照明系統發出的光線先通過光入射口投射至安裝反射裝置的位置處，反射裝置再將入射到其上的光線反射至積分球內壁上的第一反射區域處，再由第一區域將光線投射至被測樣品表面，并經被測樣品作用后被接收裝置接收測量。

上述兩種方案中，無論第二照明系統是直接照明采樣窗口，還是第二照明系統通過積分球內壁的第一反射區域照明采樣窗口，由第二照明系統發出的入射至采樣窗口上的光線光軸與光學接收裝置的光軸沿采樣窗口的中心法線鏡像對稱，以實現對鏡面成分的測量。