[发明专利]一种分光测色仪

说明书

【技术领域】

本发明涉及颜色测量技术领域，具体涉及一种分光测色仪。

【背景技术】

CIE推荐的d/8测量几何包含了SCI(包含被测样品表面的镜面反射光)和SCE(消除被测样品表面的镜面反射光)两种结构。SCI测量结果与材料表面光泽无关，数据一般用于配色；SCE则是排除镜面反射光，与眼睛观察颜色的结果比较接近，一般用于颜色验收、质控等。现有的d8分光测色仪，光源发出的光在积分球内混光后对样品进行漫射照明，在与样品法线偏8°的位置处设置一接收装置，并在积分球壁上与样品法线偏-8°的位置处开有一用于消除镜面成分的光陷阱孔(如图1所示)，通过机械开关的切换，封闭或打开光陷阱孔以提供SCI或SCE测量结构。但是机械切换不仅影响测量稳定性，每次切换还需要重新定标，测量时间较长，效率也不高。

为了克服上述技术缺陷，US005859709A中公开了一种基于双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪及实现方法，该方案在传统技术的基础上还设置了用于实现SCE观察条件的第二照明光源，其中第二照明光源设置在原光陷阱位置处，第二照明光源的入射光经样品反射后投射至接收装置，通过采用双光源分别依次照明的方式实现SCI/SCE测量条件切换，并利用两次照明获得的测试结果通过数据处理得到SCE条件下的测试值。但US005859709A的技术方案(图2)中的第二光源的光利用率较低，样品表面的照明不充足且积分球内壁还有二次的漫反射，且重复性较差。JP4400538B2(图3)中对第二照明系统作了改进，但第二照明光源通过扩散片和聚焦器件照射样品表面，这种结构虽提高了光源利用率和信噪比，但却存在几个显著的缺点：首先其是将照射光源一次直接成像于采样窗口处，但由于通常照明光源的光形是不均匀的，故而投射到被测样品上的光源的光形也是不均匀的，这将直接影响SCE测量结果的准确度，虽然可用光阑调节光斑大小，但光斑较小时，光源不均匀带来的缺陷将更加凸显；其次这种结构中由于仅有一个用于调节光斑尺寸的光阑，无法实现对光斑强弱的调节，导致当测量反射率相差较大的样品时，探测器接收到的信号强弱差异明显，动态范围小，测试准确度不高。

【发明内容】

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是如何在兼容SCI和SCE测试条件的前提下，进一步提高测试数据的准确度以及测量结构的适应性。

为了解决上述技术问题，本发明的基本构思是：在普通测色积分球上除设置第一照明系统，还设置照明采样窗口的第二照明系统。利用双光源系统：第一照明系统和第二照明系统，实现在同一测色仪内兼容SCI和SCE测试条件，并通过对第二照明系统光源的照明途径实施改进，使得投射至采样窗口附近的光源光形更为均匀，进一步改善第二照明系统的照明质量，提高测试准确度。

作为实现本发明的一种技术方案，第二照明系统直接照明采样窗口，具体的在测色积分球上设置多个开孔，包括光源入射口、测量窗口以及采集被测样品信号的采样窗口，在测量窗口处设置光学接收装置，光学接收装置光轴经过采样窗口中心；光源入射口的中心法线和光学接收装置的光轴沿采样窗口的中心法线呈8°对称设置，积分球内壁涂覆有白色涂层；第一照明系统发出的光线在测色积分球内混光后照明采样窗口；第二照明系统中包括第二照明光源、沿光路依次设置的前置透镜和聚光镜，前置透镜将第二照明光源发出的光成像于聚光镜附近，聚光镜再将前置透镜成像到目采样窗口附近。

作为实现本发明的另一种技术方案，第二照明系统通过积分球内壁的第一反射区域照明采样窗口，具体的第一反射区域反射光的光轴与光学接收装置的光轴沿采样窗口的中心法线呈8°镜像对称，此区域相当于镜面反射的入射光源，其发出的光线只有经过被测样品的作用后才能被接收装置接收测量。为了将第二照明系统发出的光投射至第一反射区域，可通过在积分球外引入一个反射装置，第二照明系统发出的光线先经反射装置反射后通过光入射口投射至积分球内壁上的第一反射区域处，该区域发出的光线投射至被测样品表面后被接收装置接收。还或者可将反射装置置于积分球内，第二照明系统发出的光线先通过光入射口投射至安装反射装置的位置处，反射装置再将入射到其上的光线反射至积分球内壁上的第一反射区域处，再由第一区域将光线投射至被测样品表面，并经被测样品作用后被接收装置接收测量。

上述两种方案中，无论第二照明系统是直接照明采样窗口，还是第二照明系统通过积分球内壁的第一反射区域照明采样窗口，由第二照明系统发出的入射至采样窗口上的光线光轴与光学接收装置的光轴沿采样窗口的中心法线镜像对称，以实现对镜面成分的测量。