CN103063409B - 用于测量透明材料的光学性质的仪器和方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于测量透明材料的光学性质的仪器，包括：第一照明装置(2)，用于用预设的辐射沿预设的照明路径(P)照亮待研究的材料(10)；辐射记录空间(4)，用于记录穿过所述待研究的材料(10)传递的辐射，其中所述辐射记录空间(4)设置为使得由所述第一照明装置(2)发射的辐射首先照射在所述材料(10)上然后至少一次照射在所述辐射记录空间(4)的内壁(42)上；辐射探测器装置(12)，用于记录基本仅从所述辐射记录空间(4)的内壁(42)反射和/或散射的辐射；以及第二照明装置(14)，用于照亮所述辐射记录空间(4)的内壁(4a)。根据本发明，第二照明装置(14)适用于发射经调制的辐射。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于测量至少为部分半透明的样品的参数的仪器和方法。
背景技术
半透明产品例如玻璃、透明薄片等在许多领域中使用。此时根据应用领域，光学性质扮演很重要的角色。这样例如要求用于温室的玻璃面板和薄板具有高度透射率(degreeof transmission)。用于包装的薄片则应允许内容物可被尽量清楚地辨认并尽量没有浑浊(clouding)。
如目前研发以及尤其生产中经常采用的那样仅仅主观地观察材料的光学品质的方法所具有的主要缺点是观察完全无法被量化或仅能粗略地被量化，致使仅能十分有限地比较结果。
因而在研究开发中使用用于测量例如透明材料的透射率的仪器。然而这些仪器具有复杂以及不允许确定不同光学参数的缺点，而这些不同参数是评估产品光学品质所必须的。
DE 295 11 344 U1描述了一种这一类型的用于测量透明材料光学参数的仪器。其中设置了将光照射到待研究的材料上的照明装置、该样品后的样品记录空间、以及多个用于探测反射到该空间内的光的探测器。该仪器从而允许按照特定标准，即所谓ASTM(American Society For Testing Materials，美国试验材料协会)标准来确定参数。该标准是确定透明塑料材料透射率的标准试验方法。DE 295 11 344 U1的主题也于此通过全文引用作为本应用的主题。
除上述标准方法外，还有根据ISO(International Organization forStandardization，国际标准化组织)的另一标准方法。该标准方法同样旨在将样品引起的所使用的乌布利希球(Ulbricht sphere)的有效系数(efficiency)的变化导致的误差纳入考量。此时例如使用单光束方法，其中把待研究的样品应用在乌布利希球的两个不同的出口处。此外，已知双光束方法，其中使用两个光束，一个光束构成穿过样品的测量光束，另一个光束不穿过样品而是照亮乌布利希球的内壁。但上述方法所具有的缺点是，上述光束要彼此精确调谐并且还要考虑来自背景照明(例如所述空间的照明)的影响。
发明内容
因此本发明的目的在于提供一种能按照所述两种标准所希望的那样来使用的仪器和方法。
所述目的可以通过一种用于测量透明材料的光学性质的仪器来实现，该仪器包括：第一照明装置，用于用预设的辐射沿预设的照明路径照亮待研究的材料；辐射记录空间，用于记录穿过所述待研究的材料传递的辐射，其中所述辐射记录空间设置为使得由所述第一照明装置发射的辐射首先照射在所述材料上然后至少一次照射在所述辐射记录空间的内壁上；辐射探测器装置，用于记录基本仅从所述辐射记录空间的内壁处被反射和/或散射的辐射；以及第二照明装置，用于照亮所述辐射记录空间的内壁，其中所述辐射记录空间被设计为乌布利希球的形式，所述第二照明装置适用于发射经调制的辐射，其中，所述第一照明装置和第二照明装置以至少部分不同的照射角将所述辐射照射入所述辐射记录空间，所述第二照明装置被设置为可连接到调制器装置，并且通过连接到所述调制器装置能够发射经调制的辐射，其中，所述第二照明装置被设置在所述辐射记录空间的内壁上，使得所述第二照明装置的光束在至少一次反射前不照射在所述球的传感器或开口上。
所述目的还可以通过一种用于测量透明材料的光学性质的方法来实现，其中辐射通过第一照明装置沿预设的照明路径照射到待研究的材料上，并且回应于所述照射辐射而经所述透明材料继续传递的辐射至少部分地和/或一次抵达辐射记录空间的内壁处，并且由第一辐射探测器装置记录基本仅从所述辐射记录空间的内壁处被反射和/或散射的辐射，其中所述辐射记录空间的内壁由能被打开的第二照明装置照亮，其中所述辐射记录空间被设计为乌布利希球的形式，所述第二照明装置发射经调制的辐射，其中，所述第一照明装置和第二照明装置以至少部分不同的照射角将所述辐射照射入所述辐射记录空间，所述第二照明装置被设置为可连接到调制器装置，并且通过连接到所述调制器装置能够发射经调制的辐射，其中，所述第二照明装置被设置在所述辐射记录空间的内壁上，使得所述第二照明装置的光束在至少一次反射前不照射在所述球的传感器或开口上。
根据本发明的用于测量透明材料的光学性质的仪器具有用于用预设的辐射沿预设的照明路径照亮待研究的材料的第一照明装置。此外，所述仪器具有用于记录穿过所述待研究的材料传递的辐射的辐射记录空间，所述辐射记录空间设置为使得由所述第一照明装置发射的辐射首先照射在所述材料上然后至少一次和/或至少部分照射在所述辐射记录空间的内壁上。
此外，所述仪器具有用于记录基本仅从所述辐射记录空间的内壁处被反射和/或散射的辐射的第一辐射探测器装置，以及用于照亮所述辐射记录空间的内壁的第二照明装置。
根据本发明，所述第二照明装置适用于发射经调制的辐射。有益的是使所述第一和第二照明装置以至少部分不同的照射角来照射所述辐射(尤其是照射入所述辐射记录空间)。
由所述样品或所述透明材料分别传导的所有光随后有利地分别进入所述球或所述辐射记录空间并优选在所述球的空间内被传感器整体地探测。由此产生的数字对应于所述样品的透射(transmission)。
此外可用另一方法计算雾度(haze)。雾度对应于被所述样品散射的光量并且不沿穿过所述样品的直线传导。所述测量中所述球的表面的位于所述测量开口对侧的部分由遮盖装置打开并随即有利地起到光阱(light trap)的作用。因此可使以非散射方式直线穿过所述样品的光被吸收在所述光阱中。只收集所述球中的散射光并提供给可相应于所述透射传感器的传感器。产生的数字提供所述样品的雾度值信息。
有益的是所述辐射被从所述样品反射入所述辐射记录空间并被混合。所述第一辐射探测器装置有利地位于所述辐射记录空间内或其壁中，或所述第一辐射探测器装置至少具有一个与所述辐射记录空间的光学连接并优选测量所述辐射记录空间内的光能。所述测量相应于透射测量。
如果使用包含多段例如设计为中心圆和环绕的环形传感器的形式的区域传感器(area sensor)取代所述光阱，则可以此确定清晰度(clarity)值。所述清晰度值描述小角散射(small angle scattering)，即对基本直线穿过所述样品的光束的局部强度分布的形貌进行测试。
有益的是提供用于透射、雾度和清晰度的测量的标定方法以便获得标准化数字。
因此有益的是使所述仪器具有第二辐射探测器装置，所述第二辐射探测器装置有利地沿所述照明路径设置在所述待研究的材料之后，从而使得所述第二辐射探测器装置记录沿所述照明路径照射的辐射。
此处所述第二辐射探测器装置可具有(例如圆形)传感器，所述传感器适用于空间分辨测量，且其中心分别位于或基本位于所述光学轴或所述照明路径上。此外所述辐射探测器装置可具有其它(尤其是圆形)传感器，所述其它传感器有利地以同心圆方式绕前述(尤其为圆形的)传感器设置。
上述测量可用BYK Gardner GmbH公司的市售设备haze-gard进行。
优选使所述第一照明装置适用于发射经调制的辐射。此处“经调制的辐射”理解为强度随时间变化的辐射。在优选方法中所述光束被打开和关闭。这可以通过例如电子方式或机械快门方式进行。
此处调制所述光是有利的，以便探测穿过所述样品进入所述球并由此篡改所述测量数字的环境光的影响，并从而便于修正所述测量数字。特别是所述透射数字非常容易受到所述环境光产生的外来光的影响。
如果所述环境光被经遮挡的样品室挡住，则不需要对所述环境光进行补偿因而也不需要调制方法。但结果是使对所述样品的操作很难进行，因为只能测量尺寸能容纳入所述样品室的样品。此外所述测量室在所述测量中必须一直以光密方式关闭。
如果按照ISO中所述方法进行所述测量，则需要对所述样品进行补偿。放在所述球的端口的测量样品事实上改变了所述乌布利希球的有效系数并因此影响了所述测量结果。对所述测量结果的这一篡改可通过所述测量样品对附加的(也位于所述球上的)第二补偿端口的标定方法中被光学探测的球的有效系数的影响而按照ISO得到补偿，并通过计算得到补偿。必须针对每一样品材料重新进行所述补偿步骤，这是很复杂的。可通过在测量中对所述球的有效系数自动进行联合测量并用该数字或由其推导出的所述测量值的变量对所述测量值进行修正来避免上述补偿标定。
如上所述，尤其对于所述球的有效系数的自动测量，在应用样品时，使用第二光源来照亮所述球的内部并确定所述球的有效系数。用传感器(其也可以是所述透射传感器)来测量所述光。可通过用在没有样品时确定的并且例如被固定地保存在所述设备中的所述球的有效系数数字进行补偿来确定所述修正数字。
根据本发明，该第二辐射源发射经调制的辐射或脉冲辐射。因此能探测并通过计算消除穿过所述样品进入所述球并从而篡改所述球的有效系数的测量的环境光。在本方法的情况下，有益的是所述样品空间在所述测量中不必以光密方式关闭，这大大加快了所述测量程序。
有益的是使所述设备具有可相对于所述辐射空间移动以便遮盖所述第二探测器装置的遮盖装置。有益的是使所述遮盖装置可相对于所述辐射记录空间或所述辐射记录空间的壁分别位移或移动。这样能选择性地遮盖所述第二探测器装置，使得来自所述第一照明装置的辐射不能照射在所述第二探测器装置上。
如果所述遮盖装置遮盖所述第二辐射探测器装置，则有益的是使所述遮盖装置面朝所述辐射记录空间的内部的面分别是所述辐射记录空间的内表面或内壁的组成部分。
在有益实施例的情况下，可分别将所述遮盖装置或遮盖元件移出所述光学轴，以便有益地释放(沿着所述光学轴的尤其位于所述遮盖装置后的)光阱，所述光阱吸收未被所述样品偏转的辐射，从而只有经所述样品散射并经辐射探测器装置测量的光在所述辐射记录空间中被记录。这样可进行雾度测量。
此外也可有益地将所述遮盖装置移出所述光学轴，以使所述光能照射在传感器上，有益地以空间分辨方式进行测量。
有益的是使所述辐射记录空间具有第一开口，在所述第一开口上设置用于记录待研究的材料的样品架。有益的是使所述辐射记录空间不具有能使辐射或光能从外面分别经其进入所述辐射记录空间的其它开口。
所述第二辐射探测器装置有益地分别沿所述第一照明装置发射的光的照射轴或光学轴设置。
所述辐射记录空间尤其为所谓的乌布利希球，在其开口处设置有待研究的样品。所述乌布利希球的内部具有用于测量的反射和/或闪光表面。所述可移动的遮盖装置同样有益地设置有所述球涂层并尤其优选可具有球面曲率。有益的是使所述第二(清晰度)探测器装置设置有开口，上述光学轴延伸穿过所述开口并且所述辐射或光通过所述样品后分别经所述开口进入。所述开口的尺寸由所述标准中的准则确定。所述传感器的面被分区并从而能测量所述光束的强度分布。
有益的是使所述辐射记录空间的内壁为球形。
在另一有益实施例中，所述第二照明装置能分别被打开和关闭，使得所述设备能根据不同标准进行测量。
在另一有益实施例中，所述二光源之一或二者都为LED或LED的组合。因此LED尤其适用，因为其具有低耗电量和长服务寿命。
在另一有益实施例中，所述二照明装置或其中的光源分别具有相似或相同的照明特性(illumination characteristics)，并尤其具有相似或基本相同的光谱图样(spectral pattern)。因此如果所述二照明装置使用了不同的光源，有益的则是使用相同类型的光源。
在另一有益实施例中，所述第一照明装置的照明和所述第二照明装置的照明彼此耦合(coupled to each other)。这样能使所述第二照明装置通过光导体以光传导方式与光源相连。有益的是使所述光源同时为为所述第一照明装置分别供应辐射或光的光源。
这样也能使用相同的光来照明所述样品以及所述辐射记录空间的内部，或以相当的照明性质分别进行照明。
但所述第二照明装置也可以不与所述第一照明装置耦合。这样所述第二照明装置可具有单独的照明源和/或单独的调制器。此时可以以独立于所述第一照明装置或照明源的方式分别启动和调制所述第二照明装置。但一般而言有益的是设置用于调制所述第二照明装置的调制装置。此外可设置将(与所述第一和/或第二照明装置相关的)光源发出的辐射转化为脉冲辐射的(第一)脉冲产生装置。
在另一有益实施例中，至少一个所述照明源发射随时间恒定的光通量。此时可设置用于实现所述发射随时间恒定的光通量的调节装置。
有益的是使所述仪器以及尤其至少一个(优选两个)所述照明装置具有用于测量所述照明源的照明特性的变化的装置。
此外可设置用所述照明源的照明特性的变化的测量(尤其借助于处理器装置)来修正由所述设备发出的测量数字。
优选提供用于保持所述光强度恒定或用于探测所述光强度的变化并通过计算加以修正的设备。此时可例如通过挡住部分所述光束并随即进行探测来测量所述光强度的变化，这样即能修正所述结果。替换地，也可测量所述LED的电子参数例如正向电压，由此也能进行修正。所述修正方法不仅可用于半导体辐射器，也能用于热辐射器。
有益的是使所述设备具有第二脉冲产生装置，使得也能针对至少一个(优选第二)照明装置的照明产生脉冲辐射。有益的是将所述第一和第二脉冲产生装置设置为使得至少一次(优选完全)随时间交错地用所述第一和第二照明装置照明所述辐射记录空间。有益的是使所述辐射记录空间任何时间都不被所述第一照明装置和第二照明装置同时照亮。
在有益实施例中，所述第一照明装置适用于发射经调制的辐射。因此可设置例如用于调制所述第一照明装置的光束的调制装置。该调制装置有益地为所谓“斩波遮板(chopper screen)”。这样可以不必开关所述照明装置，而导致改变其恒定的操作，而是用前述斩波遮板一次挡住紧急光。此外，也可以设置用于调制或斩断直接进入所述辐射记录空间的所述第二照明装置的光。
如上所述，所述设备有益地具有将所述光源发出的(尤其是连续地辐射的)辐射转化为脉冲辐射的脉冲产生装置。
但也可以使用辐射转向装置例如折叠式反射镜选择性地实现用所述第一照明装置进行照明或用所述第二照明装置进行照明。但取代折叠式反射镜，此处也可以使用能通过被施加电压或电流而改变反射性质的所谓可开关反射镜。
在另一有益实施例中，用以将所述第二照明装置设置在所述辐射记录空间的内壁上的方式使得在所述至少第一次反射前所述照明装置的光束不照射在所述球的开口或传感器上。
本发明还涉及一种用于测量透明材料的光学性质的方法，其中辐射通过第一照明装置沿预设的照明路径照射到待研究的材料上，并且回应于所述照射辐射而经所述透明材料继续传递的辐射至少部分地和/或一次抵达辐射记录空间的内壁处，并且由第一辐射探测器装置记录基本仅从所述辐射记录空间的内壁处被反射和/或散射的辐射。此外，所述辐射记录空间的内壁由(尤其能被打开的)第二照明装置照亮。
根据本发明，所述第二照明装置发射经调制的辐射。此时有益的是将所述待研究的材料设置在所述第一照明装置的辐射路径中。如上所述，所述经调制的辐射尤其为脉冲辐射。
在另一有益实施例中，所述二照明装置由至少一个共同的光源进行供给。
有益的是使设置在所述辐射记录空间中的遮盖装置可以至少移动一次。此时所述遮盖装置可以一次遮盖处在所述光学轴上的(测量)出口。
在另一有益实施例中，通过第二辐射探测器装置至少一次探测沿(尤其与所述光学轴重合的)预设照明路径穿过所述材料的辐射。
在另一有益实施例中，所述第一照明装置和所述第二照明装置以随时间彼此至少部分(优选完全)交错的方式来发射辐射。这样便能进行根据多个标准(尤其是所述ASTM和ISO标准)的测量。
附图说明
从附图中可见其它有益实施例，其中
图1显示根据现有技术的仪器；
图2显示根据本发明的仪器；
图3为辐射记录空间的放大图；以及
图4显示本发明另一实施例。
具体实施方式
图1显示根据现有技术的用于测量透明材料10的光学性质的仪器100。为此设置有将辐射沿光学轴P照射到材料10上的照明装置2。更准确地说，此处设置了光源24以及带有透镜26和凹面镜28的透镜系统，透镜系统以相应的方式将光汇聚成光束。附图标记30所指的斩波遮板使得光以受调制的方式从第一照明装置2发射出来。取代该斩波遮板，也可使用例如折叠式反射镜等元件。
附图标记32所指的部分半透明反射镜将辐射的一部分35导向至探测器装置38。借助于该探测器38来记录发射的光强度的测量值。这样附图标记2指整个第一照明装置并且尤其还指对所述材料(也即以下所谓样品)进行照明的光学设计。
关于辐射记录空间的附图标记4此处设计为乌布利希球的形式并沿光学轴P方向设置在材料10后面。可借助快门或遮盖装置86来确定透射以及雾度。第二辐射探测器装置6沿光学路径P设置并记录穿过材料10的光的小角散射。附图标记52指用于所述设置的载体而附图标记54为主载体。
图2为根据本发明的仪器1的整体示意图。与根据现有技术的仪器的关键区别是第二照明装置14，该第二照明装置能被调制且此处设置在辐射收集空间4的内部空间中，进而照亮所述辐射记录空间的内壁4a的一部分。此处设置LED 24作为第一照明装置。有益的是该LED发射白光，但该LED也可发射设定颜色的光或包含例如不同谱发射的LED的组合。此外可以在所述辐射路径中设置允许用不同颜色的光照亮样品10的过滤器元件。此外可用光学元件例如漫射盘(diffusion disc)、透镜或遮板(screen)以便以适合方式形成或均化所述光束。
第二照明装置的照明可以以合适方式与第一照明分离(对比图4)。
在图2所示设计的情况下，第二照明装置14具有单独的光源，该光源能以独立于第一光源24的方式受控。此时必须单独进行所述调制。从而可设置斩波装置(未示出)以斩断从所述第二照明装置发出并进入所述辐射记录空间的光。这样所述第二照明装置也能发射具有随时间恒定的性质的光。
此处使内壁4a可反射辐射，例如为白色或闪光的。这样所述光在内壁4a处多次反射从而能在所述辐射记录空间内部实现均匀照明，于是该均匀照明能被第一辐射探测器装置12探测。阻挡装置44防止辐射直接到达第一辐射探测器装置12。该阻挡装置44此处可以被设计为向辐射记录空间4的内部凸进的墙元件的形式。此处可使该墙元件本身反射辐射，但也可任选地使之在面朝第二照明装置14的一侧吸收辐射。
第一辐射探测器装置12用于记录在所述辐射记录空间的内壁4a处被反射和/或散射的光。
图3为辐射记录空间4的放大图。遮盖装置86能放开开口82。可由辐射探测器装置12确定在所述球内被散射的光量。可根据所述遮挡元件的设定来计算透射或雾度数字。
任选地示出了第二探测器装置6。第一探测器元件92直接探测沿光学路径P照射的辐射。此处设置沟道94，沟道94紧挨内壁4a或紧挨位于该内壁中的开口82。使沟道94的内壁吸收所述照射光的辐射。这样能使照射光基本只沿着光学路径p抵达第一探测器元件92。
另一沟道84环绕地包围沟道94。辐射能穿过该沟道到达另一探测器元件96，由此探测所述小角散射。所述二探测器元件92、96为第二探测器装置6的组成部分并从而允许探测沿所述光学轴照射以及相对于该光学轴以小角度散射的光。辐射探测器装置6的设计方式使得它不将任何光反射回辐射记录空间4中。当遮盖装置86打开时所述传感器同时起到光阱的作用。
在图3所示设计的情况下，照明装置14直接设置在辐射记录空间4的壁4a上。此处所述第二辐射探测器装置设置在所述辐射记录空间上方。
不过也可以使第二照明装置14进一步朝辐射记录空间4凸进。此外可以使所述第二照明装置相对于所述辐射记录空间的内壁4a朝外错位。还可以设置多个第二照明装置来照亮所述辐射记录空间的内壁。此外所述照明装置可设计为使所述辐射记录空间的内壁4a被部分地从外部照亮。
此外可设置另一遮盖装置，该遮盖装置能被推到第二照明装置14前面，此时还可有利地使该类型的另一遮盖装置在面朝所述辐射记录空间的内部的一侧反射光。有益的是第一遮盖装置86，特别优选地，以及所述另一遮盖装置，能通过在所述辐射记录空间外面形成的元件被移动。但也可以设置用于移动所述遮盖装置的马达驱动。
待研究的材料或样品可分别通过样品架16被应用于辐射记录空间4。此处该样品架有利地设计为使光只能穿过样品10从外面进入辐射记录空间4。
图4显示根据本发明的仪器1的另一设计。在所示设计的情况下，除第一调制装置30外，还设置有第二调制装置62，不过此处仅示意地示出该第二调制装置，该第二调制装置同样具有的效果是使光以被调制的方式被继续传递给光导体56。该第二调制装置同样可为斩波遮板但也可为例如允许或防止光分离进入光导装置56中的另一元件。
有益的是将所述二调制装置设置为使由光源24发出的光只通过二调制装置30、62其中之一。优选控制装置40以彼此依赖的方式控制所述二调制装置，以便选择性地只沿光学路径P或只通过第二照明装置14或甚至希望的话同时地发射光。此外，可例如以折叠式反射镜的形式只设置一个调制装置，该折叠式反射镜使得光或者仅从第一照明装置2沿光学路径p或者仅从第二照明装置14照射到辐射记录空间4中。
此外可见分别在透镜36和材料10之间的所述区域或所述空间未被遮盖，通过调制每种情况下发出的光来实现相应的引用(referencing)。此处控制所述二调制装置30和62的方式使得照明装置2的光轮流沿路径P和通过照明装置14进入辐射记录空间4。因此仪器1的使用者能选择是希望按照ASTM标准还是按照ISO标准进行测量。如果希望按ASTM标准测量，则不用所述第二光源分别评估或进行测量。
有益的是控制装置40按照相应于事先固定的测量标准的方式来控制测量顺序。但也可以在符合所述两种标准的测量框架内进行测量并将所述两种测量标准的各测量结果提供给使用者。为此所述仪器可附加地具有显示装置(未示出)用以发出各测量结果。
但也可使所用的辐射传导装置56为反射镜系统的形式或光波导体的形式，所述光波导体将光从光源24引导至辐射记录空间4或进入其内部。此外还可将辐射传导装置56导入所述载体内。还可以将辐射传导装置56设计为使得所述第一照明装置和辐射记录空间4之间的距离沿光学轴P改变而不必为此重新调节辐射传导装置56。
本申请人保留要求本申请文件中公开的所有本发明的必要特征的权利，只要它们分别或组合起来时与现有技术相比具有新颖性。
附图标记列表
1 仪器
2 第一照明装置
4 辐射记录空间
4a 辐射记录空间的内壁
6 第二辐射探测器装置
10 材料、样品
12 第一辐射探测器装置
14 第二照明装置
16 样品架
24 光源
26 透镜
28 凹面镜
30 第一调制装置
32 部分透明反射镜
35 部分
36 透镜
38 探测器装置
40 控制装置
44 阻挡元件
52 载体
54 主载体
56 辐射传导装置、光导体
60 辐射分裂装置
62 第二调制装置
82 开口
84 另一沟道
86 遮盖装置
92 第一辐射探测器装置6的第一探测器元件
94 沟道
96 第一辐射探测器装置6的第二探测器元件
100 仪器(现有技术)
P 光学路径、照明路径
Claims (19)
1.一种用于测量透明材料的光学性质的仪器，包括：
第一照明装置(2)，用于用预设的辐射沿预设的照明路径(P)照亮待研究的材料(10)；
辐射记录空间(4)，用于记录穿过所述待研究的材料(10)传递的辐射，其中所述辐射记录空间(4)设置为使得由所述第一照明装置(2)发射的辐射首先照射在所述材料(10)上然后至少一次照射在所述辐射记录空间(4)的内壁(4a)上；
辐射探测器装置(12)，用于记录基本仅从所述辐射记录空间(4)的内壁(4a)处被反射和/或散射的辐射；以及
第二照明装置(14)，用于照亮所述辐射记录空间(4)的内壁(4a)，其中所述辐射记录空间(4)被设计为乌布利希球的形式，
其特征在于，所述第二照明装置(14)适用于发射经调制的辐射，其中，所述第一照明装置和第二照明装置以至少部分不同的照射角将所述辐射照射入所述辐射记录空间，所述第二照明装置(14)被设置为可连接到调制器装置，并且通过连接到所述调制器装置能够发射经调制的辐射，其中，所述第二照明装置被设置在所述辐射记录空间的内壁上，使得所述第二照明装置的光束在至少一次反射前不照射在所述球的传感器或开口上。
2.根据权利要求1所述的仪器(1)，其特征在于，所述第一照明装置(2)适用于发射经调制的辐射。
3.根据权利要求1所述的仪器(1)，其特征在于，所述仪器具有第二辐射探测器装置(6)，所述第二辐射探测器装置(6)沿所述照明路径(P)设置在所述待研究的材料(10)后，从而使得所述第二辐射探测器装置(6)记录沿所述照明路径(P)照射的辐射。
4.根据权利要求3所述的仪器，其特征在于，所述仪器具有可相对所述辐射记录空间移动以便遮盖所述第二辐射探测器装置(6)的遮盖装置。
5.根据权利要求1所述的仪器(1)，其特征在于，所述两个照明装置(2、14)具有相似或基本相同的光谱图样。
6.根据权利要求1所述的仪器(1)，其特征在于，所述第一照明装置(2)的照明和所述第二照明装置(14)的照明彼此耦合。
7.根据权利要求1所述的仪器(1)，其特征在于，所述第一照明装置(2)和所述第二照明装置(14)具有共同的光源(24)。
8.根据权利要求1所述的仪器(1)，其特征在于，所述第二照明装置(14)通过光导体(56)以光传导方式与光源(24)相连。
9.根据权利要求7或8所述的仪器(1)，其特征在于，所述仪器具有第一脉冲产生装置(30)，所述第一脉冲产生装置(30)将从所述光源(24)发出的辐射转换为脉冲辐射。
10.根据权利要求1所述的仪器(1)，其特征在于，所述第二照明装置(14)不与所述第一照明装置(2)耦合。
11.根据权利要求1所述的仪器(1)，其特征在于，所述第二照明装置(14)具有单独的照明源和/或单独的调制器。
12.根据权利要求1所述的仪器(1)，其特征在于，所述第一照明装置(2)和所述第二照明装置(14)共具有至少一个照明源，并且所述至少一个所述照明源发射随时间恒定的光通量。
13.根据权利要求1所述的仪器(1)，其特征在于，所述第一照明装置(2)和所述第二照明装置(14)共具有至少一个照明源，并且所述仪器(1)以及至少一个所述照明装置具有用于测量所述照明源的照明特性的变化的装置。
14.根据权利要求7或8所述的仪器(1)，其特征在于，所述光源为发光二极管(24)或发光二极管的组合。
15.根据权利要求1所述的仪器(1)，其特征在于，两个照明装置由至少一个共同的光源进行供给。
16.根据权利要求1所述的仪器(1)，其特征在于，所述第二照明装置设置在所述辐射记录空间的内部空间中。
17.一种用于测量透明材料(10)的光学性质的方法，其中辐射通过第一照明装置沿预设的照明路径(P)照射到待研究的材料上，并且回应于所述照射辐射而经所述透明材料继续传递的辐射至少部分地和/或一次抵达辐射记录空间(4)的内壁处，并且由第一辐射探测器装置(12)记录基本仅从所述辐射记录空间(4)的内壁(4a)处被反射和/或散射的辐射，其中所述辐射记录空间(4)的内壁(4a)由能被打开的第二照明装置(14)照亮，其中所述辐射记录空间(4)被设计为乌布利希球的形式，其特征在于，所述第二照明装置(14)发射经调制的辐射，其中，所述第一照明装置和第二照明装置以至少部分不同的照射角将所述辐射照射入所述辐射记录空间，所述第二照明装置(14)被设置为可连接到调制器装置，并且通过连接到所述调制器装置能够发射经调制的辐射，其中，所述第二照明装置被设置在所述辐射记录空间的内壁上，使得所述第二照明装置的光束在至少一次反射前不照射在所述球的传感器或开口上。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一照明装置(2)和所述第二照明装置(14)至少部分地随时间彼此交错地发射辐射。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一照明装置和所述第二照明装置以随时间彼此完全交错的方式来发射辐射。
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5760890A (en) * | 1995-07-13 | 1998-06-02 | Byk-Gardner Gmbh | Device for measuring optical characteristic quantities of transparent materials |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2757196C3 (de) | 1977-12-22 | 1981-11-26 | Vladimir Dr.-Ing. 5100 Aachen Blazek | Photometrische Anordnung |
| JPS5817542U (ja) * | 1981-07-28 | 1983-02-03 | 株式会社島津製作所 | 試料の光学特性測定装置 |
| US4991106A (en) * | 1983-03-02 | 1991-02-05 | Alfa-Laval Ab | Method and apparatus for aligning and analyzing sample and control signals |
| JP4151159B2 (ja) * | 1999-06-17 | 2008-09-17 | 松下電器産業株式会社 | 媒質の測定装置 |
| EP1232377B1 (de) * | 1999-11-24 | 2004-03-31 | Haag-Streit Ag | Verfahren und vorrichtung zur messung optischer eigenschaften wenigstens zweier voneinander distanzierter bereiche in einem transparenten und/oder diffusiven gegenstand |
| JP3341212B2 (ja) * | 2000-06-15 | 2002-11-05 | スガ試験機株式会社 | ヘーズ値測定装置及び測定方法 |
| DE102008051513A1 (de) * | 2008-10-14 | 2010-04-15 | Byk Gardner Gmbh | Oberflächenmessgerät mit zwei Messeinheiten |
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5760890A (en) * | 1995-07-13 | 1998-06-02 | Byk-Gardner Gmbh | Device for measuring optical characteristic quantities of transparent materials |
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