一種顏色測量裝置的制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種顏色測量裝置，包括積分球，照明裝置和光學測量裝置，其特征在于：所述的照明裝置包括一個或多個由鹵鎢燈作為發光源的鹵鎢燈照明單元和一個或多個由LED光源作為發光源的LED照明單元；所述的積分球球壁上設有一個或多個照明窗口，從鹵鎢燈照明單元和LED照明單元發出的光通過同一照明窗口或者不同照明窗口入射到積分球內；本發明通過將LED光源與鹵鎢燈相結合，使得從紫外到紅外大波段范圍內的光譜具有充足的光譜能量分布，也方便于照明光的光譜結構設計，極大的滿足各種樣品顏色測量光譜需求，并具有操作簡便、靈活可調、低功耗的優點。
【專利說明】
一種顏色測量裝置
技術領域
[0001 ]本發明涉及物體顏色測量領域，具體涉及一種顏色測量裝置。
【背景技術】
[0002]隨著現代工業的飛速發展，顏色、光譜反射率等成為衡量物體表面特性的重要指標。物體顏色測量的關鍵在于對物體表面反射光的測量。目前最常采用的顏色測量裝置即為分光測色儀。分光測色儀通常采用積分球來提供漫射照明條件，并采用0/0、0/8、45°/0等幾何條件進行測量，首先由光源發出的光照射在被測樣品上，進而由陣列探測器接收來自于被測樣品表面的反射光，通過對反射光進行光譜測量和分析進而得到三刺激值等顏色參數。
[0003]照明光源的光譜分布對于實現物體顏色特性的準確測量至關重要。目前所使用的分光測色儀多采用鹵鎢燈或氙燈作為照明光源。其中，鹵鎢燈的優點在于輸出光譜非常平滑、譜線無斷裂，且穩定性極高;但是，鹵鎢燈光譜分布在短波和紫外波分段能量分布相對很弱，因此，在短波部分的測量中信噪比較低、測量重復性較差；同時在涉及熒光材料的測量中鹵鎢燈也不能提供所需要的紫外光譜。采用氙燈作為測試光源的好處在于氙燈光源在可見光和紫外的光譜范圍中具有很好的光譜能量分布，但是，脈沖氙燈的功耗較大、壽命相對較低。
[0004]為了克服上述技術缺陷，CN104501960 A中公開了一種基于LED光源的分光測色儀及其實現方法，該方案完全摒棄簡單的鹵鎢燈或氙燈的照明方案，轉而采用壽命長、響應快、功耗低的LED光源作為照明設計的新選擇，并通過8個LED光源進行組合實現了在可見光波段內具有均勻而充足的光譜分布。但實際應用中，在紅光波段范圍內，LED的光譜能量相對不足，且特征波長在660nm以上的單色LED也相對比較稀少、制作也比較困難，因此，在實際操作中，僅通過LED組合方式產生具有充足紅光以及紅外波段的光譜分布比較困難，且成本相對較高，因此在對紅外以及紅外光譜要求比較高的測量中，CNl04501960 A中的照明方案往往因為信噪比比較低出現重復性差的問題。
【發明內容】
[0005]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積分球內進行合適的照明設計使得輸出光譜在大范圍內具有很好的光譜能量分布，并滿足各種樣品測量所需的光譜需求。
[0006]本發明通過以下技術方案實現:
一種顏色測量裝置，包括積分球，照明裝置和光學測量裝置，其特征在于:所述的照明裝置包括一個或多個由鹵鎢燈作為光源的鹵鎢燈照明單元和一個或多個由LED作為光源的LED照明單元;所述的積分球球壁上設有一個或多個照明窗口，從鹵鎢燈照明單元和LED照明單元發出的光通過同一照明窗口或者不同照明窗口入射到積分球內；所述積分球上還設有用于采集被測樣品信號的采樣窗口和測量窗口，測量窗口位于采樣窗口的法線附近的方向；所述的光學測量裝置設置于測量窗口的出射光路上。
[0007]本發明中創新性的采用鹵鎢燈與LED光源相組合的照明方式，實現了從紫外到紅外大波段范圍內具有充足的光譜能量分布，并且整個照明裝置具有能耗低、操作方便、靈活可調的特點，滿足各種材料顏色測試的照明需求，可廣泛應用于各種材料的顏色參數、以及反射率特性測量中。
[0008]本發明還可以通過以下技術方案進一步限定和完善:
作為一種技術方案，所述的測量窗口位于偏離采樣窗口法線方向8°的位置。本技術方案采用在顏色測量中廣泛應用的CIE D/8測量幾何，即在偏離采樣窗口8°的方向設置測量窗口接收來自被測樣品表面的反射光。
[0009]作為一種技術方案，所述的鹵鎢燈照明單元還包括改變鹵鎢燈的光譜功率分布的濾色片和為鹵鎢燈供電的鹵鎢燈驅動裝置。濾色片的采用可過濾掉對被測樣品顏色測量產生干擾或者被測樣品顏色測量中不需要的光譜成分；鹵鎢燈驅動裝置可為鹵鎢燈進行供電。
[0010]作為上述技術方案的優選，所述的鹵鎢燈驅動裝置中還包括可以調節鹵鎢燈的發光強度的調光裝置。鹵鎢燈驅動裝置中的調光裝置可以根據實際照明需要調節鹵鎢燈的發光強度，進而提供優質的照明環境。
[0011]作為一種技術方案，所述的LED包括但不限于紫外LED、彩色LED和/或白光LED。
[0012]作為一種技術方案，所述的LED照明單元還包括LED驅動裝置，且所述LED驅動裝置對各LED光源分別獨立供電；或者所述的LED驅動裝置對多個LED光源集中供電。LED照明單元除包含LED光源外，還包含LED驅動裝置;根據需要，所述LED驅動裝置可以對每個LED光源進行分別獨立供電，或者對多個LED光源集中供電。
[0013]作為上述技術方案的優選，所述的LED驅動裝置包括可以調節LED發光強度的調光裝置。通過調光裝置可實現對LED發光強度的靈活調節。
[0014]作為一種技術方案，包括多個照明窗口，并且這些照明窗口設置于積分球球壁上相對于采樣窗口中心法線相對稱的位置。
[0015]作為優選，所述的積分球上還設有專門對應與紫外LED的紫外入射窗口，并且所述的紫外入射窗口上還設有調節入射紫外光通量的光闌。在一些對紫外光譜要求較高的樣品測量中，如在熒光樣品，為了保證合適的信號值，可通過調節光闌的大小進而對紫外光線的入射量光通量進行控制和調節。
[0016]
作為一種技術方案，所述的積分球還設有檢測積分球內照明條件的參考通道。參考通道的設置是用來監測積分球內照明條件(如光譜、亮度等)的變化;所述的參考通道的測量裝置為光譜測量裝置。作為優選方案，所述的積分球內還設有防止來自被測樣品表面的反射光以及來自照明裝置發出的光直接照射到參考通道位置處的擋板。
[0017]作為一種技術方案，所述的光學接收裝置包括光譜輻射計。光譜輻射計可以用來測量被測樣品反射光的光譜功率分布數據，為分析樣品的光譜反射率以及顏色參數等提供依據，并且零失配，測量精度高。
[0018]綜上所述，本發明公開了一種顏色測量裝置，通過將鹵鎢燈與LED光源相結合的方式，實現了從紫外到紅外大波段范圍內具有相對均勻且充足的光譜功率分布，滿足各種物體顏色測量需求，且鹵鎢燈與LED光源發光強度均可調節，操作簡便，可廣泛應用于各種材料的顏色特性測量中。
[0019]
【【附圖說明】】
附圖1為實施例1中本發明裝置示意圖附圖2為實施例1中照明裝置示意圖附圖3為實施例2中本發明裝置示意圖附圖4為實施例2中照明裝置示意圖附圖5為實施例3中本發明裝置示意圖附圖6為實施例3中照明裝置示意圖1-積分球；1-1照明窗口；1-2采樣窗口； 1-3測量窗口；1-4紫外入射窗口；2-照明裝置;2-1鹵鎢燈照明單元；2-2 LED照明單元；2-1-1鹵鎢燈；2_2_1 LED;3_光學測量裝置;4-參考通道;擋板-5;
【【具體實施方式】】
實施例1
如圖1和2所示，本實施例公開了一種顏色測量裝置，包括積分球1，照明裝置2和光學測量裝置3，參考通道4，擋板5;在積分球I球壁上設有一個照明窗口 1-1，所述的照明裝置2安裝在照明窗口 1-1處;積分球I底部設有用于采集被測樣品信號的采樣窗口 1-2，測試時直接將被測樣品放置于采樣窗口 1-2處即可開始測量;在積分球I球壁上偏離采樣窗口 1-2中心法線方向8°的位置設有測量窗口 1-3，且在測量窗口 1-3的出射光路設有光學測量裝置3，其中光學測量裝置3的光學探測元件為光譜輻射計;除此之外，積分球I還設有專門的參考通道4來進行積分球I內照明條件的監測，參考通道4中包含光譜輻射計;積分球I內還設有擋板5，用來防止照明裝置2的發出的光線直接照射在被測樣品位置，以及防止來自被測樣品表面的反射光以及來自照明裝置2的光線直接照射在參考通道4處。
[0020]此方案中的照明裝置2包括一個鹵鎢燈照明單元2-1以及一個LED照明單元2-2。其中，鹵鎢燈照明單元2-1包括鹵鎢燈2-1-1、濾色片和以及鹵鎢燈驅動裝置，其中濾色片可以改變鹵鎢燈2-1-1的光譜功率分布，而鹵鎢燈驅動裝置不僅可以為鹵鎢燈2-1-1供電，而且還包含對鹵鎢燈2-1-1進行發光強度調節的調光裝置;此處的鹵鎢燈2-1-1為鹵鎢燈。其次，LED照明單元2-2包括LED 2_2_1以及LED照明驅動裝置，LED驅動裝置對所有LED進行供電并且還包括對LED2-2-1的發光強度進行調節的調光裝置。此處的LED包括一個紫外LED，一個藍光LED以及一個綠光LED。在測試過程中，由照明單元2-1和照明單元2-2發出的光線通過照明窗口 1-1進入到積分球I內進行充分混光，并照射在被測樣品表面，進一步的，來自被測樣品表面的反射光通過積分球I的測量窗口 1-3最終被光學測量裝置3所接收到。
[0021]
實施例2
如圖3和4所示，本發明公開一種顏色測量裝置，包括積分球1，照明裝置2和光學測量裝置3;所述積分球I兩側球壁上設兩個照明窗口(1-1)，以及積分球I底部設有用于采集被測樣品彳目號的米樣窗口(I _2)，其中兩個照明窗口(1_1)關于米樣窗口( 1-2)的中心法線對稱設置;在積分球I球壁上偏尚米樣窗口 1-2法線方向8°的位置設有測量窗口 1-3，且在測量窗口 1-3的出射光路設有光學測量裝置3，其中光學測量裝置3的光學探測元件為光譜輻射計；除此之外，積分球I還設有專門的參考通道4來進行積分球I內照明條件的監測，參考通道4中包含光譜輻射計;積分球I內還設有擋板5，用來防止照明裝置2的發出的光線直接照射在被測樣品位置，以及防止來自被測樣品表面的反射光以及來自照明裝置2的光線直接照射在參考通道4處。
[0022]此方案中照明裝置2包括鹵鎢燈照明單元2-1和LED照明單元2-2，且分別設置在兩個照明窗口( 1-1)處;其中鹵鎢燈照明單元2-1包括鹵鎢燈2-1-1、濾色片和以及鹵鎢燈驅動裝置，其中濾色片可以改變鹵鎢燈2-1-1的光譜功率分布，而鹵鎢燈驅動裝置不僅可以為鹵鎢燈2-1-1供電，而且還包含對鹵鎢燈2-1-1進行發光強度調節的調光裝置;此處的鹵鎢燈2-1-1為鹵鎢燈。其次，LED照明單元2-2包括LED 2_2_1以及LED照明驅動裝置，此處的LED包括一個紫外LED，一個藍光LED以及一個綠光LED，并且每個LED由其對應的LED驅動裝置獨立供電，并且LED驅動裝置中還包含對LED的發光強度進行調節的調光裝置。在實際測試中，由照明單元2-1和照明單元2-2發出的光線分別通過兩個照明窗口 1-1進入到積分球I內進行充分混光，并照射在被測樣品表面，進一步的，來自被測樣品表面的反射光通過積分球I的測量窗口 1-3最終被光學測量裝置3所接收到。
[0023]
實施例3
如圖5和6所示，本發明公開一種顏色測量裝置，包括積分球1，照明裝置2和光學測量裝置3;積分球I球壁上設有兩個照明窗口 1-1，以及積分球I底部還設有用于采集被測樣品信號的米樣窗口 1-2，其中兩個照明窗口 1-1關于米樣窗口 1-2的法線方向對稱設置;積分球I球壁上還設有一個紫外入射窗口 1-4，并且在紫外入射窗口 1-4處設有用來調節紫外光線入光量的光闌；在積分球I球壁上偏離米樣窗口 1-2法線方向8°的位置設有測量窗口 1-3，且在測量窗口 1-3的出射光路設有光學測量裝置3，其中光學測量裝置3的光學探測元件為光譜輻射計;除此之外，積分球I還設有專門的參考通道4來進行積分球I內照明條件的監測，參考通道4中包含光譜輻射計;為了防止來自被測樣品表面的反射光以及來自照明裝置2的光線直接照射在參考通道4處，積分球內還設有擋板。積分球I內還設有擋板5，用來防止照明裝置2的發出的光線直接照射在被測樣品位置，以及防止來自被測樣品表面的反射光以及來自照明裝置2的光線直接照射在參考通道4處。
[0024]此方案中照明裝置2包括鹵鎢燈照明單元2-1和兩個LED照明單元2_2;其中鹵鎢燈照明單元2-1設置于一個照明窗口 1-1處，并且鹵鎢燈照明單元2-1包括鹵鎢燈2-1-1和鹵鎢燈驅動裝置，鹵鎢燈驅動裝置不僅可以為鹵鎢燈2-1-1供電，而且還包含對鹵鎢燈2-1-1進行發光強度調節的調光裝置;此處的鹵鎢燈2-1-1為鹵鎢燈，。其次，其中一個LED照明單元
2-2包括LED 2-2-1以及LED照明驅動裝置，此處的LED為一個白光LED，并由LED驅動裝置對其供電和調光，該LED照明單元2-2設置在另一個照明窗口 1-1處;另一個LED照明單元2-2包括一個紫外LED和對應的LED照明驅動裝置，并設置在紫外入射窗口 1-4處，LED照明驅動裝置可實現紫外LED的電源供應和強度調節。
[0025]在實際測試中，由照明單元2-1和兩個照明單元2-2發出的光線分別通過兩個照明窗口 1-1進入到積分球I內進行充分混光，并照射在被測樣品表面，進一步的，來自被測樣品表面的反射光通過積分球I的測量窗口 1-3最終被光學測量裝置3所接收到； 以上結合附圖對本發明的【具體實施方式】作了說明，但這些說明不能被理解為限制了本發明的范圍，本發明的保護范圍是由隨附的權利要求書還限定，任何在本發明權利要求基礎上的改動都是本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種顏色測量裝置，包括積分球(1)，照明裝置(2)和光學測量裝置(3)，其特征在于:所述的照明裝置(2)包括一個或多個由鹵鎢燈(2-1-1)作為光源的鹵鎢燈照明單元(2-1)和一個或多個由LED(2-2-l)作為光源的LED照明單元(2-2);所述的積分球(I)球壁上設有一個或多個照明窗口(1-1)，從鹵鎢燈照明單元(2-1)和LED照明單元(2-2)發出的光通過同一照明窗口(1-1)或者不同照明窗口(1-1)入射到積分球(I)內；所述積分球(I)上還設有用于米集被測樣品?目號的米樣窗口( 1_2)和測量窗口( 1_3)，測量窗口(1-3)位于米樣窗口( 1-2)的法線附近的方向；所述的光學測量裝置(3)設置于測量窗口(1-3)的出射光路上。2.如權利要求1所述的顏色測量裝置，其特征在于，所述的測量窗口(1-3)位于偏離采樣窗口(1-2)中心法線方向8°的位置。3.如權利要求1或2所述的顏色測量裝置，其特征在于，所述的鹵鎢燈照明單元(2-1)還包括改變鹵鎢燈(2-1-1)的光譜功率分布的濾色片和為鹵鎢燈(2-1-1)供電的鹵鎢燈驅動目.ο4.如權利要求3所述的顏色測量裝置，其特征在于，所述的鹵鎢燈驅動裝置中包括可以調節鹵鎢燈(2-1-1)的發光強度的調光裝置。5.如權利要求1或2所述的顏色測量裝置，其特征在于，所述的LED(2-2-l)包括但不限于紫外LED、彩色LED以及白光LED。6.如權利要求1或2所述的顏色測量裝置，其特征在于，所述的LED照明單元(2-2)還包括LED驅動裝置，且所述LED驅動裝置對每個LED(2-2-l)分別獨立供電；或者所述的LED驅動裝置對多個LED( 2-2-1)供電。7.如權利要求6所述的顏色測量裝置，其特征在于，LED驅動裝置中包括可以調節LED光源(2-2-1)的發光強度的調光裝置。8.如權利要求1所述的顏色測量裝置，其特征在于，包括多個照明窗口(1-1)，并且這些照明窗口( 1-1)設置于積分球(I)球壁上相對于采樣窗口( 1-2)法線相對稱的位置。9.如權利要求1所述的顏色測量裝置，其特征在于，所述的積分球(I)內還設有監測積分球(I)內照明條件的參考通道(4)。10.如權利要求1所述的顏色測量裝置，其特征在于，所述光學測量裝置(3)包括光譜輻射計。
【文檔編號】G01J3/10GK105938016SQ201610389533
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年6月2日
【發明人】潘建根
【申請人】杭州遠方光電信息股份有限公司