CN106198398B - 一种清晰度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种清晰度测量装置，包括第一光源系统，成像系统、光纤束和第一探测器；所述的光纤束由两个及以上有序排列的光纤单元组成，第一光源系统的发光光源或出光口通过成像系统成像在光纤束的输入端，第一探测器接收并测量光纤束的出射光；被测样品位于成像系统与光纤束之间或者成像系统的成像元件之间的光路中。本发明通过光纤单元有序排列的可以实现被测样品规则透射光以及角度散射特性的测量，同时，通过调制的第一光源系统，屏蔽环境光干扰，实现在线清晰度测量。与传统方案相比，本发明的清晰度测量装置具有结构紧凑、适用范围广、测量精度高、速度快的优点，并使得不同样品之间清晰度的比较更为客观、更有意义。

Description

一种清晰度测量装置

【技术领域】

本发明涉及光学测量装置，具体涉及一种清晰度测量装置。

【背景技术】

半透明产品以及透明产品的应用十分广泛，相关产品包括玻璃、塑料薄膜、塑料瓶等。不同的应用需求对产品的光学性能要求不同；如对于温室所采用的玻璃制品，通常需要较高的光学透过率以使得接收充足的室内光照；而用来包装产品所采用的透明薄片则需要可以清晰地辨认包装内的物品。因此，对半透明及透明产品的清晰度(Clarity)和雾度(Haze)等光学特性参数进行测量评估具有重大意义。

雾度，根据GB/T 2410，定义为透过被测样品而偏离入射光光轴2.5°以外的散射光通量与透射总光通量之比。清晰度(透明度)用于评价被测样品的透光性，根据标准ASTMD1746规定，在清晰度测量中测量所用光源相对于被测样品平面的对边角必须在0.025±0.005°以内；同时，在接收端探测器的接收面相对于被测样品平面的对边角要限制在0.1±0.025°以内，清晰度被定义为样品在上述几何条件下测量的规则透光率。为了实现如此小的对边角，现有技术中，一般通过长距离来实现，因而，此类测量设备体积一般非常大，运输不便，也无法进行在线测量。

为此，BYK公开专利号为US8749791B2的透明材料光学参数测量装置，该方案中对清晰度的测量是通过设置中心探测器和环形探测器来分别测量被测样品的规则透射光以及在指定角度处的散射光，并通过分析中心和环形探测器的读数来实现清晰度的评价。

与此同时，3M公开了专利号为CN101680837A的光学性质传感器，该方案中在透明率的测量方案中在积分球轴上开孔的出射光路上设置抛物面镜，经由样品透射和散射的光线通过设置在积分球轴上开孔出射光路上的抛物面镜反射至透光率传感器处实现指定角度区域内的总光度测量。

纵观以上两个专利不难发现，BYK方案对散射光的测量只针对局限角度处的散射光，而3M的方案则直接测量的是某一区域内的总光度值，不仅不能完整的反映经由待测样品透射和散射后整个指定角度内的散射光分布信息，而且很难实现标准要求的清晰度测量条件，以BYK的方案为例，假设被测样品到探测器的距离为50cm，则测量规则透射的中心探测器受光面尺寸应在0.87mm以内，而环形探测器的外径需在21.8mm以内，现有单通道探测器技术几乎不能达到该要求；更重要的是，由于清晰度测量中收集测量的光束角度很小，对于光束对准的要求也非常高；如果机械振动或者光路调校不够，极小的对准偏差也会对最终的测量结果产生影响。而对于散射性能与标准样不同的被测样品，而该方法测量误差将会非常大，进而影响对样品清晰度的评价和比较。此外，在传统的清晰度测量中，如果要实现小角度内的散射分布测量，通常采用切换接收光阑的位置或者转动接收器的方式，相对测量时间较长、效率不高，同时接收器的转动精度对测量结果的准确度也有着极大的影响。

【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提供一种清晰度测量装置，可以通过合理的设计实现清晰度测量中对入射光源小对边角以及接收器以小对边角测量被测样品规则透射光的要求，同时又可以高精度测量被测样品特定角度范围内的散射光分布，从而实现清晰度以及散射特性的准确评价和测量。

本发明通过以下技术方案实现：一种清晰度测量装置，其特征在于，包括第一光源系统，成像系统、光纤束和第一探测器；所述的光纤束由两个及以上有序排列的光纤单元组成，所述的第一光源系统的发光光源或出光口通过成像系统成像在光纤束的输入端，第一探测器接收并测量光纤束的出射光。被测样品位于成像系统与光纤束之间，或者成像系统的成像元件之间，或者第一光源系统与成像系统之间的光路中。

本发明装置中，第一光源系统的发光光源或出光口相对被测样品的张角可以通过调整光纤束输入端与被测样品之间的距离来准确控制，且光纤单元的孔径可以非常小，可以在紧凑体积的装置中实现小对边角接收的要求，实现标准规定的清晰度测量。此外，通过光纤单元的有序排列可以实现被测样品在光纤输入端的透射光的光分布情况，进而获得被测样品的角度散射特性，不仅可以更加准确评价清晰度，还对被测样品的散射特性研究以及改进具有指导意义。

与传统方案相比，本发明克服了传统方案中由于被测样品透射特性不同而导致的不同样品之间清晰度比较不客观、不准确、误差大的缺点，而是通过测量被测样品的规则透射光以及透射光分布，得到准确的清晰度以及角度散射数据，具有适用范围广、测量精度高、速度快的优点，并使得不同样品之间清晰度的比较更为客观、更有意义。

上述技术方案中的第一探测器由一个或一个以上的探测单元组成。作为优选，探测单元为硅光电池，硅光电池可以快速对光变化作出响应，可以对调制光进行测量。本技术方案中探测单元与光纤束的光纤单元的对应关系以及测量方式包括以下几种方案：

A.还包括光纤切换装置，第一探测器只有一个探测单元，所有的光纤单元的输出端均对应于该探测单元，且各光纤单元通过光纤切换装置按时序控制方式，依次切换至探测单元处，从而实现探测单元对每个光纤单元输出光的测量，得到被测样品透射光的空间光分布。

b.光纤单元与探测单元的位置和数量一一对应，被测样品的透射光通过每个光纤单元传输至对应的探测单元上实现空间光分布的测量。

c.部分光纤单元连接至同一个探测单元上，按a中所述时序方式实现各光纤单元输出光的测量；另一部分光纤单元与探测单元成一一对应关系，按b中所述方式实现对应光纤单元输出光的测量。

作为一种技术方案，其特征在于，所述光纤单元可以为单独的一根光纤，也可以为两根及以上的光纤组合。光纤单元是由光纤组成的，根据需要，光纤单元可以为单独的一根光纤，可以是两根或两根以上的光纤组合。

作为一种技术方案，其特征在于，所述的光纤束输入端的接收面与测量光束的光轴的垂直面相倾斜，倾角为1°～15°之间的一个角度。本发明中为了防止光纤束输入端对被测样品的规则透射光进一步反射到被测样品上从而造成清晰度测量的不准确性，将光纤束输入端的接收面与测量光束的光轴成1～15°倾斜设置。测量光束是指从第一光源系统发出最终照射在被测样品上的光束。

作为一种技术方案，在所述的光纤束输入端的接收面上光纤单元可排列成矩形、圆环形或者弧形。在实际的测量中，可根据第一光源系统的发光光源或者出光口的形状，将光纤单元排列为矩形、圆环形或者弧形。例如，当采用第一光源系统的出光口形状为线形时，则将光纤单元成矩形排列。

作为一种技术方案，所述的第一探测器为硅光电池。硅光电池响应快、线性度好，并且可以对经调制的光进行测量，是光度测量的优选方案。

作为一种技术方案，所述的第一光源系统为光源与出光口的组合，所述出光口为针孔或狭缝；或者所述的第一光源系统为激光。第一光源系统是为清晰度测量提供照明条件，为了实现清晰度测量中入射光源小对边角的设置，第一光源系统可以为光源与针孔或者光源与狭缝的组合，通过尺寸极小的针孔或狭缝，可以方便的产生所需的点光源或者线度极小的光源；作为优选，所述的光源为LED光源。此外，由于激光具有发散角小的优点也可以作为第一光源系统。

作为一种技术方案，所述的第一光源系统发射可调制光。当在开阔场中进行清晰度测量时，周围的环境杂散光可能会造成光度测量结果不准确，本发明中采用可发射调制光的第一光源系统，通过在不同的光频率下，第一探测器测量对应的光度值数据，分析则可以将环境杂散光造成的影响剔除掉；LED光源由于调制方便可作为第一光源系统的光源优选方案。

作为一种技术方案，还包括沿测量光束光轴方向设置的凹面反射镜，所述第一光源系统发出的光通过成像系统后，经凹面反射镜反射至所述的光纤束的输入端。根据凹面反射镜的反射成像特点，平行入射的光线(对应于被测样品的规则透射光)经凹面反射镜反射后经过凹面反射镜的焦点，而非平行入射的光线(对应与被测样品的散射光)则根据反射定理依次反射；本发明中的凹面反射镜位于被测样品与光纤束之间；用于将被测样品的透射光依次反射至光纤单元输出端的接收面处。作为优选，所述的凹面反射镜为球面反射镜或者抛物面反射镜。

作为一种技术方案，还包括分光器和参考探测器，所述第一光源系统的发射光束经分光器分光形成参考光束和测量光束，所述参考光束由参考探测器直接接收和测量进而监测第一光源系统发光的稳定性，而所述测量光束则进入被测样品的测量光路中。本方案中，分光器可以为部分透射部分反射的反射镜或棱镜、光纤或者混光器等。作为优选，所述的参考探测器为硅光电池。

作为一种技术方案，还包括用于被测样品散射光测量的积分球和第二探测器；所述积分球沿测量系统的光轴方向设置在光纤束的前面，且所述积分球上设有入射窗口、第一测量窗口和第二测量窗口，其中入射窗口和第一测量窗口位于测量系统的光轴上；第二测量窗口设置于测量系统的光轴以外的积分球球壁上，且第二探测器对应于第二测量窗口。通过在积分球上设置第一测量窗口，使得经过被测样品的透射光可以通过第一测量窗口传输至凹面反射镜处或者成像至光纤束的输入端。在积分球测量光束光轴以外的球壁上开设第二测量窗口，并在第二测量窗口的出射光路上设置第二探测器，可以实现对积分球内散射光的测量；作为优选，本方案中的第二探测器为硅光电池。

上述方案中，光纤束的输入端设置在积分球第一测量窗口的出射光路上，由第一光源系统的发光光源或者出光口经过成像系统和待测样品后通过积分球的入射窗口进入积分球，并通过积分球的第一测量窗口最终成像至光纤束的输入端，光纤束的各光纤单元将测量光束分别导入第一探测器，从而获得光纤束输入端所在平面内的透射光分布。被测样品放置于成像系统与积分球入射窗口之间的位置，第一探测器可实现待测样品清晰度以及透射光分布测量。在积分球光轴以外的球壁上开设第二测量窗口，并在第二测量窗口的出射光路上设置第二探测器，被测样品紧贴积分球入射窗口时，积分球收集了被测样品半球面内、除第一测量窗口出射光以外的大角度散射光，并由第二探测器接收和测量。作为优选，本方案中的第二探测器为硅光电池。

作为上述方案的另一个方案，所述的积分球还包括白板，切换装置和光陷阱，且根据实际测试需要所述的白板或光陷阱由切换装置切入到第一测量窗口位置或从第一测量窗口位置切出。当将白板切入到第一测量窗口时，可以由第二测量窗口处的第二探测器测得积分球内经被测样品透射后的所有光线，即总透射光；当将光陷阱切入第一测量窗口时，光陷阱吸收偏离被测样品入射光轴2.5°以内的散射光，此时，第二测量窗口处的第二探测器测得积分球内经被测样品入射光轴2.5°以外的散射光，从而根据标准计算获得雾度。所述第一探测器与光陷阱可以独立设置，也可以将第一探测器设置于光陷阱内部。所述的光陷阱可以吸收掉入射到光陷阱处的所有光线，可以为内壁涂黑的黑盒子，或者为黑色绒布等。作为优选，本方案中的光陷阱为内壁涂黑的黑盒子。作为优选，第一探测器位于光陷阱中，并通过切换装置切入或切出第一测量窗口，实现清晰度或雾度测量。

作为一种技术方案，还包括专用于被测样品雾度测量的第二光源系统。本方案中设置了专门用于雾度测量的第二光源系统，所述第二光源系统可以是光源与透镜或光阑的组合，也可以是单独的光源。

作为上述方案的一种实施方法，所述的第一光源系统和第二光源系统可由独立的驱动装置进行开关切换，也可由同一驱动装置来控制两者的切换；第一光源系统与第二光源系统具有相似的光学特性，比如类似的光谱特性等。或者第一光源系统与第二光源系统共用同一个光源。所述第一光源系统和第二光源系统发出的光由分光器进行分光后，分别形成对应的测量光束，并通过分光器控制，使对应的测量光束分别透过被测样品后进入积分球内部，并由第一探测器和第二探测器分别接收，进而测量被测样品的清晰度以及雾度。

作为一种技术方案，还包括第三光源，第三光源设置于积分球球壁上。在测量雾度时，被测样品需紧贴积分球的入射窗口，被测样品的透射光进入积分球后，在被测样品面向积分球的表面会发生反射，且反射光与透射光一起被第二探测器接收。因此，在第一光源系统和第二光源系统处于关闭的情况下，开启第三光源，积分球入射窗口不放被测样品和放置被测样品的情况下，获得第二探测器读数，从而修正被测样品表面反射对测量的影响，提高积分球效率。

本发明还提供了一种清晰度测量方法，其特征在于，第一光源系统或第一光源系统的出光口通过成像系统和被测样品后成像至由两个或两个以上光纤单元有序排列组成的光纤束输入端的接收面上，且光纤束的输出端对应于第一探测器，由第一探测器接收并测量各光纤单元的输出光，从而得到被测样品透射光的空间分布情况，分析得到被测样品的清晰度。

作为一种清晰度测量的分析方法，可通过分别对放置被测样品时第一探测器所得到的光分布情况和不放置被测样品时第一探测器的光分布情况进行比较来获得样品在任意指定点或者指定区域内的透射以及散射特性，进而得到被测样品的清晰度。也就是说，该方法可以对光分布区域内的每一点处的光信号进行比较，进而得到被测样品该点对应角度处的光透射性能；同时也可以通过对光分布不同区域进行积分比较，得到被测样品在这些区域所对应的角度范围内的透光性，同时也可以得到被测样品的清晰度信息。

作为一种清晰度测量的分析方法，包括以下步骤得到被测样品的清晰度：

(1)在不放置被测样品时，第一探测器测量获得第一光源系统入射光在探测面上的光分布信息；(2)将被测样品放置在测量光路中，由第一探测器测得被测样品透射光在探测面上的光分布信息；(3)通过对前后两次测量中第一探测器的读数结果进行对比分析得到被测样品的清晰度。

也就是说，可以通过光分布区域内的任意一点处两次测量的光信号进行比较，进而得到被测样品对应位置处的角度散射特性；同时也可以通过对光分布范围内任意指定区域内、两次测量得到的光信号进行比较，得到被测样品的角度散射特性，即可得到被测样品的清晰度信息。

作为一种清晰度分析方法，在获得经由样品散射后特定角度内的光分布后，通过分析规则透射光和散射光进行比例分析，进而得到被测样品的清晰度。

作为上述方法的一种清晰度测量方法实施方案，可以通过公式来评价被测样品的清晰度好坏，C值越大，清晰度越好；C值越小，清晰度越差；其中，C为清晰度；Ir为第一探测器测得的规则透射光光度值；Is为第一探测器测得的特定角度范围内散射光的最大光度值。分析结果中，如果C值为1，则表明被测样品的透过率非常好，几近于空气的透射率，这种情况为理想状态。

上述方案中，Ir也可以为第一探测器测得的、以测量光束光轴为中心的指定区域的透射光强度，此时，C值越大，清晰度越好。

本发明中还公布了一种雾度测量方法，其特征在于还包括第二光源系统、第二探测器和积分球，所述积分球沿光轴方向设置在成像系统和光纤束之间，且所述积分球上设有入射窗口、第一测量窗口和第二测量窗口，其中入射窗口和第一测量窗口位于光轴上，且光纤束和第一探测器设置于第一测量窗口的出射光路上；第二测量窗口设置于光轴以外的积分球球壁上，且第二探测器位于第二测量窗口的出射光路上。第一光源系统发出的光经过光学成像系统和被测样品后成像至光纤束的接收面处，被测样品放置于成像系统和积分球入射窗口之间，此时，第一探测器测量得到被测样品的直透光，所述的直透光为光纤束接收面范围内的透射光，并通过对规则透射光和散射光的光分布信息进行分析，得到被测样品的清晰度；将被测样品贴近积分球的入射窗口，第二光源系统与第一光源系统的发光光源具有相似的光学特性，或者第一光源系统与第二光源系统共用光源，第二光源系统的出射光经光学成像系统和被测样品后，入射积分球内，第二探测器测量获得偏离入射光光轴方向2.5°以外的被测样品散射光，并结合第一探测器测量得到的直透光信息，根据国标GB/T 2410则可计算获得被测样品的雾度。

【附图说明】

附图1为实施例1中本发明装置示意图

附图2为实施例1中光纤束输入端光纤单元排列图

附图3为实施例1中本发明装置示意图

附图4为实施例3的本发明装置示意图

附图5为实施例3中光纤束输入端光纤单元排列图

附图6为实施例4中本发明装置组成示意图

附图7为实施例4中光纤束输入端光纤单元排列图

附图8为实施例4中清晰度测量光路示意图

附图9为实施例4中雾度测量光路示意图

1—第一光源系统；2—成像系统；3—光纤束；3-1—光纤单元；4—第一探测器；5—凹面反射镜；6—分光器；7—参考探测器；8—积分球；8-1—入射窗口；8-2—第一测量窗口；8-3—第二测量窗口；9—第二探测器；10—第二光源系统。

【具体实施方式】

实施例1

如图1、2所示，本实施例公开一种清晰度测量装置，包括第一光源系统1，成像系统2、光纤束3和第一探测器4，被测样品放置于成像系统2和光纤束3之间。所述的第一光源系统1由可调制的LED光源与狭缝组成；所述的光纤束3由多个光纤单元3-1组成，且光纤束3输入端的接收面与测量光束光轴的垂直面成5°角设置；在光纤束3输入端的接收面上光纤单元3-1排列成矩形，且每个光纤单元3-1的输出端都连接至对应的第一探测器4的探测单元4-1处，且光纤单元3-1的位置与探测单元4-1成一一对应关系；本装置中的每个光纤单元3-1都是由一根光纤构成，探测单元4-1为硅光电池。此外，在第一光源系统1和成像系统2之间还设有分光器6，由第一光源系统1发出的光线经过分光器6后，形成第一测量光束和第一参考光束两束光，其中第一测量光束通过成像系统2最终将第一光源系统1成像至光纤束3的接收面处，进一步，光纤单元3-1将光线传输至对应的探测单元4-1中从而实现被测样品透射光的空间光分布测量；而经过分光器6后形成的参考光束则通过参考通道直接进入到参考探测器7中，实现第一光源系统1发光稳定性的监测。此处，所述的参考探测器7为硅光电池，分光器6为部分透射部分反射的反射镜；所述的成像系统2由一个透镜构成。

本实例中还公开一种清晰度测量方法：第一光源系统1通过成像系统2最终成像至光纤束3的接收面处，进而由光纤单元3-1将光线传输至对应的探测单元4-1中实现被测样品透射光的空间光分布测量；在获得被测样品透射光空间光分布的前提下，通过对被测样品规则透射光和散射光的光分布进行分析进而得到被测样品的清晰度。本实例中的清晰度计算方法为通过公式来评价被测样品的清晰度好坏，C值越大，清晰度越好；C值越小，清晰度越差；其中，C为清晰度；Ir为第一探测器测得的规则透射光光度值；Is为第一探测器测得的特定角度范围内散射光的最大光度值。

实施例2

如图3所示，本实施例公开一种清晰度测量装置，包括第一光源系统1，成像系统2、光纤束3和第一探测器4，所述成像系统2由两个透镜组成，并沿光路前后分别命名为前置透镜2-1和后置透镜2-2，且被测样品放置于前置透镜2-1和后置透镜2-2之间。所述的第一光源系统1由可调制的LED光源与狭缝组成；所述的光纤束3由多个光纤单元3-1组成，且光纤束3输入端的接收面与系统光轴的垂直面成5°角设置；在光纤束3输入端的接收面上光纤单元3-1排列成矩形，且每个光纤单元3-1的输出端都连接至对应的第一探测器4的探测单元4-1处，且光纤单元3-1的位置与探测单元4-1成一一对应关系；本装置中的每个光纤单元3-1都是由一根光纤构成，探测单元4-1为硅光电池。此外，在前置透镜2-1和后置透镜2-2之间还设有分光器6，由第一光源系统1发出的光线经过分光器6后，形成测量光束和参考光束两束光，其中测量光束进而透过被测样品和后置透镜2-2后最终将第一光源系统1成像至光纤束3的接收面处，进一步，光纤单元3-1将光线传输至对应的探测单元4-1中从而实现被测样品透射光的空间光分布测量；而经过分光器6后形成的参考光束则通过参考通道直接进入到参考探测器7中，实现第一光源系统1发光稳定性的监测。此处，所述的参考探测器7为硅光电池，分光器6为部分透射部分反射的反射镜；

本实例中的清晰度测量方法与实施例1相同。

实施例3

如图4、5所示，本实施例公开了一种清晰度测量装置，包括第一光源系统1，成像系统2，光纤束3、第一探测器4和凹面反射镜5，所述的第一光源系统1由卤钨灯和针孔组成，所述的成像系统2为一个透镜，被测样品放置于成像系统2和凹面反射镜5之间。所述的光纤束3由多个光纤单元3-1组成，在光纤束3的输入端光纤单元3-1排列成圆环形；所述的第一探测器4包含一个探测单元4-1，且所有光纤单元3-1均连接至这个探测单元4-1处，在实际测量中，通过光纤切换装置将光纤单元3-1的光依次传输至探测单元4-1处从而按时序实现每个光纤单元3-1输出光的测量。本装置中的每个光纤单元3-1都是由一根光纤构成。此外，在第一光源系统1和成像系统2之间还设有分光器6，由第一光源系统1发出的光线经过分光器6后通过成像系统2形成准直的测量光束照射在被测样品上，由穿过被测样品的透射光进而通过沿光轴方向设置于光纤束3前面的凹面反射镜5反射至光纤束3的输入端，进而将光线传输至第一探测器4处进行测量。另一方面，经过分光器6后的参考光束则直接进入到参考探测器7中，实现第一光源系统1发光稳定性的监测。此处，所述的第一探测器4和参考探测器7均为硅光电池，凹面反射镜5为抛物面镜，分光器6为半透半反镜。

本实例中所采用的清晰度测量方法：第一光源系统1通过成像系统2和最终成像至光纤束3的输入端，进而由光纤单元3-1将光线传输至对应的第一探测器4中实现被测样品透射光的空间光分布；进而通过比较在放置被测样品时的光分布信息与不放置被测样品时的光分布，可以获得待测样品在任意角度以及任意区域内的透射性能，同时也可以获得待测样品的清晰度。

实施例4

如附图6、7、8、9所示，本实施例公开了一种清晰度测量装置，不仅可以实现被测样品清晰度的测量，而且可以实现雾度的测量，具体包括，第一光源系统1，成像系统2，光纤束3，第一探测器4，积分球8，第二光源系统8，分光器6和参考探测器7；被测样品放置在成像系统2与积分球8之间的光路上；其中第一光源系统1为白光LED灯与狭缝的组合，且狭缝为弧线形状；成像系统2由两个透镜组成，沿光路方向分别命名为前置透镜2-1,和后置透镜2-1,；所述的光纤束3由多个光纤单元3-1组成，且光纤束3输入端的接收面与系统光轴的垂直面成5°角设置；在光纤束3的输入端光纤单元3-1排列成弧形，每个光纤单元3-1的输出端对应于第一探测器4，且所述的第一探测器4由多个探测单元4-1构成，光纤单元3-1与探测单元4-1为一一对应关系；本装置中的每个光纤单元3-1都是由两根或以上的光纤组合而成。所述的积分球8沿光轴方向设置后置透镜2-1与光纤束3之间，且所述积分球8上沿光轴方向设有入射窗口8-1、第一测量窗口8-2和第二测量窗口8-3，第二测量窗口8-3设置于光轴以外的积分球8球壁上，且第二探测器9对应于第二测量窗口8-3。此外，在成像系统2的前置透镜2-1和后置透镜2-1之间设有分光器6，此处，分光器6为半透半反镜。第一光源系统1或第二光源系统10发出的光线经过分光器6后形成相应的测量光束和参考光束，其中测量光束透过被测样品后被光纤束3和第一探测器4所接收测量，而参考光束则由参考探测器7接收测量用来监测光源系统发光的稳定性。本实施例中，探测单元4-1、第二探测器7以及参考探测器7均为硅光电池，所述的第二光源系统10是为被测样品雾度测量提供照明的，此处第二光源系统10为LED灯。以下分别就清晰度测量光路与雾度测量光路进行介绍。

在清晰度测量中，被测样品放置与成像系统2的后置透镜2-1与积分球8之间的光路上，开启第一光源系统1；第一光源系统1发出的光线经过成像系统2的前置透镜2-1后到达分光器6后，形成的测量光束通过后置透镜2-2和被测样品后通过积分球8的入射窗口6进入到积分球8内部，并通过积分球8的第一测量窗口8-2处射出，最终第一光源系统1成像至光纤束3的输入端，并通过光纤单元3-1将光线进一步传导至对应的第一探测器3-2处实现被测样品待研究角度内的透射光分布。在获得被测样品的透射光分布信息的前提下，进而采用实施例1或实施例2中的清晰度分析方法对被测样品的清晰度作出评估；与此同时，第一光源系统1发出的光线在经过分光器6之后的参考光线进入到参考探测器10中，实现第一光源系统1稳定性的实时监测。

在雾度测量中，被测样品放置于积分球8的入射窗口8-1处，开启第二光源系统10；第二光源系统10发出的光线到达分光器6的入射面后形成第二测量光束和第二参量光束，第二测量光束通过成像系统2的后置透镜2-1后通过被测样品和积分球8的入射窗口8-1进入到积分球8的内部，并通过第一测量窗口8-2出射并由光纤束3和第一探测器4接收并测量；而在积分球8内经过漫反射的光则由第二探测器9接收测量，综合第一探测器4和第二探测器9的测量结果则可以得到被测样品的雾度。与此同时，经过分光器6所形成的第二参考光束进入到参考探测器7中，实现第二光源系统10稳定性的实时监测。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围，本发明的保护范围是由随附的权利要求书还限定，任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种清晰度测量装置，其特征在于，包括第一光源系统(1)，成像系统(2)、光纤束(3)和第一探测器(4)；所述的光纤束(3)由两个或以上有序排列的光纤单元(3-1)组成，所述的第一光源系统(1)的发光光源或出光口通过成像系统(2)成像在光纤束(3)的输入端，被测样品位于成像系统(2)与光纤束(3)之间或者位于成像系统(2)的成像元件之间的光路中；所述的第一探测器(4)接收并测量光纤束(3)的出射光；第一探测器(4)由一个以上的探测单元(4-1)组成，且探测单元(4-1)与光纤单元(3-1)一一对应实现测量；或者还包括光纤切换装置，光纤束(3)的部分或全部光纤单元(3-1)连接至同一个探测单元(4-1)，并由光纤切换装置按时序控制方式将光纤单元(3-1)依次切换至探测单元(4-1)处实现测量；其中所述的第一光源系统(1)为LED光源与出光口的组合，且所述出光口为针孔或狭缝；或者所述的第一光源系统(1)为激光光源；通过光纤单元的有序排列可以实现被测样品在光纤输入端的透射光的光分布情况，进而获得被测样品的角度散射特性；在获得经由样品散射后特定角度内的光分布后，通过分析规则透射光和散射光进行比例分析，进而得到被测样品的清晰度。

2.如权利要求1所述的清晰度测量装置，其特征在于，所述的光纤束(3)输入端的接收面与测量光束的光轴的垂直面相倾斜，倾角为1°～15°之间的一个角度。

3.如权利要求1所述的清晰度测量装置，其特征在于，根据第一光源系统(1)的发光光源或者出光口的形状，将所述光纤束(3)输入端的接收面上的光纤单元(3-1)排列成矩形、圆环形或者弧形。

4.如权利要求1所述的清晰度测量装置，所述的第一光源系统(1)发射可调制光。

5.如权利要求1所述的清晰度测量装置，其特征在于，还包括沿测量光束光轴方向设置的凹面反射镜(5)，所述第一光源系统(1)发出的光通过成像系统(2)后，经凹面反射镜(5)反射至所述的光纤束(3)的输入端。

6.如权利要求1所述的清晰度测量装置，其特征在于，还包括将第一光源系统(1)的发射光束分光形成参考光束和测量光束的分光器(6)和用于监测光源稳定性的参考探测器(7)，所述参考探测器(7)接收并测量参考光束。

7.如权利要求6所述的清晰度测量装置，其特征在于，所述的分光器(6)为部分透射部分反射的反射镜或棱镜。

8.如权利要求1或5或6所述的清晰度测量装置，其特征在于，还包括用于被测样品散射光测量的积分球(8)和第二探测器(9)；所述积分球(8)沿测量光束光轴方向设置，且在积分球(8)上设有入射窗口(8-1)、第一测量窗口(8-2)和第二测量窗口(8-3)，其中入射窗口(8-1)和第一测量窗口(8-2)位于光轴上，所述的光纤束(3)的输入端设置在第一测量窗口(8-2)的出射光路上；第二测量窗口(8-3)设置于测量光束光轴以外的积分球(8)球壁上，且第二探测器(9)位于第二测量窗口(8-3)的出射光路中。

9.如权利要求8所述的清晰度测量装置，其特征在于，还包括专用于被测样品雾度测量的第二光源系统(10)。

10.基于权利要求1-9任一项所述的清晰度测量装置的测量方法，其特征在于，第一光源系统或第一光源系统的出光口通过成像系统和被测样品后成像至由两个或两个以上光纤单元有序排列组成的光纤束输入端的接收面上，且光纤束的输出端对应于第一探测器，由第一探测器接收并测量各光纤单元的输出光，从而得到被测样品透射光的空间分布情况，进一步分析得到被测样品的清晰度。

11.如权利要求10所述的清晰度测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤得到被测样品的清晰度：(1)在不放置被测样品时，第一探测器测量获得第一光源系统入射光在光纤束输入端的接收面上的光分布信息；(2)将被测样品放置在测量光路中，由第一探测器测得被测样品透射光在光纤束输入端接收面上的光分布信息；(3)通过对前后两次测量中第一探测器的读数结果进行对比分析得到被测样品的清晰度。

12.如权利要求10所述的清晰度测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤得到被测样品的清晰度：将被测样品放置在测量光路中，由第一探测器测得光分布信息，通过比较计算被测样品规则透射光和周围散射光，得到被测样品的清晰度。

13.如权利要求10所述的清晰度测量装置的测量方法，其特征在于，还包括用于雾度测量的第二光源系统、第二探测器和积分球，所述积分球沿测量光束光轴方向设置在成像系统和光纤束之间，且所述积分球上设有入射窗口、第一测量窗口和第二测量窗口，其中入射窗口和第一测量窗口位于光轴上，第二测量窗口设置于光轴以外的积分球球壁上；将被测样品贴近积分球的入射窗口，第二光源系统发出的光经过被测样品后，入射积分球内，第二测量窗口采集被测样品的散射光，而第一测量窗口采集被测样品的直透光，通过计算获得被测样品的雾度。