色差儀光學系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種色差儀光學系統(tǒng)，包括照明光源、積分球、設置于照明光源與積分球之間的主光路、設置在積分球內的光電探測器，所述主光路為遠心聚光照明和柯勒照明組合光路，所述照明光源發(fā)出的光經過遠心聚光照明和柯勒照明組合光路形成匯聚光，進入積分球內投射至被測物體上，所述積分球對被測物體反射回來的光色信號進行勻化積分，所述光電探測器獲取經積分球勻化積分后的光色信號。本實用新型成本低、且節(jié)能環(huán)保、使用壽命長，符合CIE色差測量標準。
【專利說明】色差儀光學系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及色差儀。

【背景技術】
[0002]質量控制在任何行業(yè)都是非常重要的。同樣，顏色的質量控制是品質保證的關鍵因素之一。正常視力的人可以分辨大約1000萬種顏色，為了進行色彩交流，人們希望量化色彩現(xiàn)象，建立色彩標準，用數字來表示顏色。國際照明委員會CIE于1931年起先后規(guī)定了標準色度觀察者、照明和觀察條件、標準光源、標準色空間，標準色差計算公式等條件來評估測量顏色。然而標準照明體，是其中一個難點。
[0003]例如，目前CIE標準照明體為D65光源，該光源的色差儀大多為外國牌子，并且使用氙燈作為D65的模擬光源，不僅價格高昂，而且使用壽命較短。
[0004]因此，如何提供一種成本低、使用壽命長、符合CIE色差測量標準的、針對照明體D65模擬光源的色差儀光學系統(tǒng)是業(yè)界亟待解決的技術問題。


【發(fā)明內容】

[0005]本實用新型的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術中存在的問題，提出了一種色差儀光學系統(tǒng)，包括照明光源、積分球、設置于照明光源與積分球之間的主光路、設置在積分球內的光電探測器，所述主光路為遠心聚光照明和柯勒照明組合光路，所述照明光源發(fā)出的光經過遠心聚光照明和柯勒照明組合光路形成匯聚光，進入積分球內投射至被測物體上，所述積分球對被測物體反射回來的光色信號進行勻化積分，所述光電探測器獲取經積分球勻化積分后的光色信號。
[0006]在一實施例中，還包括用于去除被測物體表面鏡面反射光的光阱。
[0007]本實施例中，遠心聚光照明和柯勒照明組合光路的焦距范圍為20mm-30mm;物空間數值孔徑為0.15;工作距離的范圍為70mm-80mm;光路長度范圍為10mm-1lOmm;遠心度小于或等于1.5度。
[0008]遠心聚光照明和柯勒照明組合光路包括從照明光源處開始依次設置的第一聚光鏡、合光鏡、第二聚光鏡、第三聚光鏡、將第三聚光鏡出射的匯聚光反射成與水平方向呈8°入射至積分球內的全反射鏡。
[0009]合光鏡的配光比例為:對380nm?450nm波段的光透過率為30%?40% ；對450nm?680nm波段的光透過率80%以上；對波段450nm?550nm反射率15%_20%。
[0010]照明光源為發(fā)光面相互垂直的兩個LED光源，其中一 LED光源的色溫為4000k-5000k,另一 LED光源的主波長為560nm，波段為450nm_550nm，所述第一聚光鏡為分別設置在兩個LED光源前端的兩個第一聚光鏡，所述合光鏡呈45°角，將分別經過兩個第一聚光鏡的光束合成一束投射至第二聚光鏡。
[0011]本實用新型通過兩個LED來作為傳統(tǒng)的D65光源，不僅符合CIE色差測量標準，并且還使得色差儀的使用壽命更長久。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面，對照附圖和較佳實施例對本實用新型進行詳細說明，其中:
[0013]圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0014]圖2是本實用新型的光路設計結構示意圖；
[0015]圖3是遠心聚光照明光路的細節(jié)放大圖；
[0016]圖4是本實用新型所配比的標準D65光源的光譜曲線示意圖。

【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例對實用新型進行詳細的說明。應當理解，對具體實施例的說明僅僅用以解釋本實用新型提出的技術方案，并非限定本實用新型。
[0018]本實用新型的一實施例提出的色差儀光學系統(tǒng)，采用新型LED光源來模擬標準照明體D65光源光譜的一種方式，其優(yōu)點在于LED光源為綠色光源，不僅驅動穩(wěn)定，而且使用壽命較長。該色差儀光學系統(tǒng)還采用了遠心照明收集光線，以及柯勒照明方法，可以得到均勻的、邊界分明的照明光斑，可以對測量樣品進行有效光色信號采樣處理。
[0019]如圖1所示，該色差儀光學系統(tǒng)包括照明光源、積分球9、以及設置在照明光源與積分球9之間的主光路，其中積分球9內的側壁上還設置著光電探測器8，被測物體10水平放置在積分球9的底部，該主光路為遠心聚光照明和柯勒照明組合光路，照明光源發(fā)出的光經過遠心聚光照明和柯勒照明組合光路形成匯聚光，進入積分球9內投射到被測物體10上，然后積分球9對被測物體10反射回來的光色信號進行勻化積分，光電探測器8探測經積分球勻化積分后的光色信號。
[0020]在一實施例中，積分球9上還設有光講7,可以將被測物體10表面鏡面反射光去除，只分析被測物體10本身的顏色，當然也可以不設置光阱，此時，可分析被測物體的顏色，并且包括氣表面鏡面反射光。
[0021]如圖2、圖3所示，本實用新型的遠心聚光照明和柯勒照明組合光路采用勒照明方法，可以得到均勻的照明光斑，其各參數如下:
[0022]焦距f:20mm=<f<=30mm;
[0023]物空間數值孔徑NA=0.15;
[0024]工作距離:70mm=〈WD〈=80mm;
[0025]系統(tǒng)總長:100mm=〈L〈=110mm;
[0026]遠;L.、度:〈=1.5 度。
[0027]遠心聚光照明和柯勒照明組合光路的具體結構包括從照明光源處開始依次設置的第一聚光鏡、合光鏡3、第二聚光鏡4、第三聚光鏡5、將第三聚光鏡5出射的匯聚光反射至積分球內的全反射鏡6。
[0028]在本實施例中，照明光源為發(fā)光面相互垂直的兩個LED光源，其中一 LED光源I的色溫為4000k-5000k，另一 LED光源I’的主波長為560nm，波段為450nm_550nm，第一聚光鏡也設置兩個，其中一個第一聚光鏡2位于LED光源I的前端，另一個第一聚光鏡2’位于LED光源I’的前端，合光鏡3呈45°角，將分別經過兩個第一聚光鏡的光束合成一束投射至第二聚光鏡4。
[0029]如圖4所示，合光鏡3可以把兩個LED光源出射的光配比出標準D65光譜光源。其的配光比例為:對380nm?450nm波段的光透過率為30%?40% ;對450nm?680nm波段的光透過率80%以上；對波段450nm?550nm反射率15%_20%。
[0030]本實用新型采用LED光源、遠心聚光照明光路以及柯勒照明方法，可以得到均勻的照明光斑，通過適當的光學結構參數組合的方式，可以實現(xiàn)對被測物品進行有效的光色信號采樣處理。
【權利要求】
1.一種色差儀光學系統(tǒng)，包括照明光源、積分球、設置于照明光源與積分球之間的主光路、設置在積分球內的光電探測器，其特征在于，所述主光路為遠心聚光照明和柯勒照明組合光路，所述照明光源發(fā)出的光經過遠心聚光照明和柯勒照明組合光路形成匯聚光，進入積分球內投射至被測物體上，所述積分球對被測物體反射回來的光色信號進行勻化積分，所述光電探測器獲取經積分球勻化積分后的光色信號。
2.如權利要求1所述的色差儀光學系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于去除被測物體表面鏡面反射光的光阱。
3.如權利要求1或2所述的色差儀光學系統(tǒng)，其特征在于，所述遠心聚光照明和柯勒照明組合光路的焦距范圍為20mm-30mm;物空間數值孔徑為0.15;工作距離的范圍為70mm-80mm;光路長度范圍為10mm-1lOmm;遠心度小于或等于1.5度。
4.如權利要求3所述的色差儀光學系統(tǒng)，其特征在于，所述遠心聚光照明和柯勒照明組合光路包括從照明光源處開始依次設置的第一聚光鏡、合光鏡、第二聚光鏡、第三聚光鏡、將第三聚光鏡出射的匯聚光反射成與水平方向呈8°入射至積分球內的全反射鏡。
5.如權利要求4所述的色差儀光學系統(tǒng)，其特征在于，所述合光鏡的配光比例為:對380nm?450nm波段的光透過率為30%?40% ;對450nm?680nm波段的光透過率80%以上；對波段450nm?550nm反射率15%_20%。
6.如權利要求5所述的色差儀光學系統(tǒng)，其特征在于，所述照明光源為發(fā)光面相互垂直的兩個LED光源，其中一 LED光源的色溫為4000k-5000k，另一 LED光源的主波長為560nm,波段為450nm-550nm,所述第一聚光鏡為分別設置在兩個LED光源前端的兩個第一聚光鏡，所述合光鏡呈45°角，將分別經過兩個第一聚光鏡的光束合成一束投射至第二聚光鏡。
【文檔編號】G01J3/02GK204085696SQ201420473609
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月21日 優(yōu)先權日:2014年8月21日
【發(fā)明者】廖漢忠, 肖叔江, 張浚灝, 楊子明 申請人:深圳泓泰創(chuàng)想科技有限公司