一种光学特性测量装置的制造方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种物体表面反射光学特性测量的装置，具体涉及一种物体光泽度和颜色等光学特性测量的装置。
【【背景技术】】
[0002]在现代化工业应用中，通常使用多种仪器来对样品表面特性作出评价以替代人眼评估，其中颜色、光泽度等参数是表征物体表面特性的重要指标之一，这些参数同时也是评价产品质量的重要手段。在陶瓷、纺织、油漆等行业中，需要对颜色进行准确测量，而光泽度表征了物体表面反射光的能力，物体的颜色一定程度上会影响测量的光泽度值，同时具有相同颜色不同光泽度的两个物体，呈现的颜色并非完全相同，出现人眼感知与实际不符的现象。鉴于颜色与光泽度之间的密切联系，同时测量物体的颜色和光泽度就显得很有必要。物体的表面光泽度往往具有很大的范围，一般高光泽样品需要在20°下实施测量，中光泽样品需要在60°下实施测量，低光泽样品需要在85°下实施测量，单个角度往往无法满足要求(如图1所示)。传统的物体表面颜色或光泽度的测量需要分别通过专门的颜色测量仪器和光泽度测试仪器来实现，因此集颜色测量和多角度光泽度测量的多功能仪器成为了人们迫切的需求。
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【发明内容】
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[0003]针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种光学特性测量装置，集多角度光泽度测量和颜色测量于一体，通过合理设计光路，使得多角度光泽度测量与颜色测量互不影响，同时充分利用各测量通道的空间、使得结构紧凑，有利于仪器的小型化，可广泛适用于各种物体光学特性的测量，具有结构合理紧凑、操作便捷、应用范围广、测量精度高等特点。
[0004]本发明可通过以下技术方案实现:一种光学特性测量装置，其特征在于，包括设有测量窗口的壳体、设置在壳体内部的多角度光泽度测量模块和颜色测量模块；所述的多角度光泽度测量模块包括相互独立的两个或以上光泽度测量单元，每个光泽度测量单元内均包括一个光泽度照明光源和一个光度接收器；所述的颜色测量模块包括满足颜色测量照明要求的测色照明光源和接收经被测样品作用后光谱信息的光谱接收器。
[0005]本发明集多角度光泽度测量和颜色测量于一体，通过在多角度光泽度测量模块中设置多个独立且互不影响的光泽度测量单元以满足对不同测试样品光泽度测量的需求；本发明中还设置了与多角度光泽度测量模块互不影响且独立的颜色测量模块，颜色测量模块中设置了满足45/0的颜色测量几何条件的颜色单元。本发明中的测量窗口用于控制照明和测量的范围，测量窗口设置在壳体的底部、顶部或侧边，测试时将测量窗口对准被测区域实施测量。相比于现有技术，本发明通过合理充分利用空间，使得颜色测量和多角度光泽度测量成为可能，具有结构合理紧凑、测量精度高、应用范围广、成本低、操作方便等特点。
[0006]本发明还可通过以下技术方案进一步限定和完善:
[0007]作为一种技术方案，所述的光泽度照明光源和测色照明光源包括但不限于LED光源，所述的LED光源包括可单独点亮或者组合发光形成所需光谱的一个及以上白光和/或单色LED。LED具有发光效率高、光谱丰富、体积小、易控制驱动等特点；作为优选，利用单色LED对白光LED进行补光，可获得在各个波段均较为丰富的光谱分布，减轻人眼感知与实际测量不符的现象。
[0008]作为优选，所述的多角度光泽度测量模块中包括但不限于满足20°、60°和85°测量几何条件的光泽度测量单元。20°、60°和85°测量几何条件即照明光源沿与被测样品法线的20°、60°和85°入射，而光度接收器在对应镜像的20°、60°和85°接收经被测样品作用过的光线。20°、60°和85°测量几何条件可满足目前绝大部分的被测样品的实际光泽度测量需求，同时根据不同测量需求还可设置其它相应的光泽度测量单元。
[0009]作为一种技术方案，所述的两个或以上光泽度测量单元的测量平面互不共面。测量平面是指光泽度照明光源的轴线与被测样品的法线形成的平面，对应光度接收器的光轴也在该测量平面内。实际光路设计中，如若将多个角度的测量单元共面设置，可能会导致这些测量几何条件下的光学元器件在设置时相互影响，因此本发明采用的是多个光泽度测量单元非共面设置以达到互不影响的目的；作为优选，其中的60°和85°测量单元的测量平面不共面，20°和85°测量单元的测量平面共面，通过这样充分利用空间，使得结构紧凑；还或者各个光泽度测量单元互相均不共面，也可达到互不影响的目的。
[0010]作为一种技术方案，所述的一个或以上光泽度测量单元中包括第一反射装置和第二反射装置；所述的第一反射装置将光泽度照明光源的光线转折以指定角度照明测量窗口，对应的第二反射装置在镜像反射方向接收被测样品作用后的光线并反射到对应的光度接收器上，光泽度照明光源和光度接收器的光轴水平或垂直设置；所述的第一反射装置与光度接收器同侧，第二反射装置与光泽度照明光源同侧，或者所述的第一反射装置与光泽度照明光源同侧，第二反射装置与光度接收器同侧。
[0011]上述技术方案包括以下几种具体的方案:作为优选，光泽度照明光源和光度接收器的光轴均水平设置，此时第一反射装置与光度接收器同侧，第二反射装置与光泽度照明光源同侧，首先设置于测量窗口中心法线一侧的第一反射装置将位于测量窗口中心法线另一侧的光泽度照明光源发出的水平入射光以一定的反射角(小于30° )入射到测量窗口处，然后与光泽度照明光源同侧设置的第二反射装置将在镜像反射方向接收的经被测样品作用的出射光以较小的反射角(小于30° )水平折射至与第一反射装置同侧设置的光度接收器，由于反射角比较小，此方案中两个反射装置的偏振效应对测量结果的影响较小；该技术方案充分利用了各测量通道的空间，有利于仪器的小型化。
[0012]或者上述技术方案还可以这样设置:第一反射装置与光泽度照明光源同侧，第二反射装置与光度接收器同侧，此时设置于测量窗口中心法线一侧的第一反射装置将与第一反射装置同侧设置的光泽度照明光源的光线转折以指定角度照明测量窗口，随后对应的设置于测量窗口中心法线另一侧的第二反射装置在镜像反射方向接收的经被测样品作用的出射光线并反射到与第二反射装置同侧设置的、对应的光度接收器上。此种情况下，光泽度照明光源和光度接收器的光轴的设置可以有以下几种方案，例如:光泽度照明光源和光度接收器的光轴均水平设置，且其光轴共轴或平行；或者光泽度照明光源的光轴水平设置，光度接收器可沿垂直方向设置；或者光泽度照明光源的光轴垂直设置，光度接收器的光轴可沿水平方向设置；还或者光泽度照明光源和光度接收器的光轴均垂直设置，此时第一反射装置和第二反射装置可沿测量窗口中心轴线对称设置。本发明通过引入反射装置在保证各个测量几何条件互不影响的前提下，有效的缩短设置距离，充分合理的利用空间，使得结构合理紧凑。
[0013]作为优选，所述的第一反射装置和第二反射装置为反射镜或者棱镜。反射装置的引入可有效的改善光路设计过程中可能存在的光路相互干扰和影响，使得多角度光泽度测量成为可能，同时还可有效利用空间，利于仪器的手持化和便携化。
[0014]作为一种技术方案，所述的颜色测量模块包括满足45° /0°测量几何条件的颜色测量单元。本发明颜色测量单元中的测色照明光源发出光线的光轴与测量窗口中心法线成45°角，颜色测量单元中的光谱接收器沿测量窗口中心法线方向设置，这里的45° /0°可以是环带入射或者单方向入射。45° /0°测量几何条件(如图2所示)相比于其他颜色测量几何条件具有更接近目视观察条件的优点，可优先用于塑料、涂料等制品的颜色检测中，同时也可满足一般测量需求。
[0015]作为一种技术方案，所述的颜色测量单元还包括用以限定测色照明光源照明范围的一个或多个光阑，所述的一个或多个光阑包括设置在测色照明光源入射光路光轴中的中空光阑和/或设置在测色照明光源两侧的挡光光阑。一方面为使限制后的光源满足45° /O。环带颜色测量几何条件，因此需要设置若干个限制光阑，如包括在测色照明光源光轴