CN203414172U - 一种基于sce测量结构的测色仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于SCE测量结构的测色仪，包括积分球和标准光源，所述积分球的侧壁设置有一入射口，所述标准光源发出的光线通过所述入射口进入积分球，所述积分球底部设置有对应被测物体的测量口，在与所述测量口的法线方向夹角为8°且靠近标准光源的积分球一侧上设置有探测器，在所述积分球另一侧上且与探测器对称的位置处设置有一用于防止被测物体表面的镜面反射光进入探测器的光阱；通过光阱去除通过被测物体表面镜面反射进入探测器的光信号，从而实现了在测试结果中去除镜面反射光线，使得最终得到的测试结果与人眼观测到的相一致，大大降低了测试结果的误差。进一步地，在光阱处设置了一个图像传感器，使用户可以直观的观察被测样品。

Description

一种基于SCE测量结构的测色仪

技术领域

本实用新型涉一种颜色检测仪器，尤其涉及的是一种基于SCE测量结构的测色仪。

背景技术

测色仪是一种基于现代色度学理论，以CIE标准色度学系统为标准的，进行颜色测量的科学仪器。它主要是通过光学原理将采集到的光信号转化成对应的颜色信号，然后将颜色信号转化为电信号，并对光电信号进行数字化，达到精准描述和记录颜色的目的。目前主要有两种测色仪：光电积分色度仪和分光光度测色仪。光电积分色度仪，利用具有特定光谱灵敏度的光电积分元件，直接测量光源色或物体色(两者统称为色源)的三刺激值或色度坐标。分光光度测色仪，利用分光光栅对捕获的光信号进行光谱分离，分离的光谱信号投射到线性的光电二极管上，经光电二极管转化成对应的光电信号，所述光电信号经数字化及相关数据处理后，求得光信号的颜色值。

被测物体在受光照时，会产生镜面反射和漫反射两种光线，我们在观察物体颜色时，一般只通过其漫反射光线来确定该物体的颜色。常规的颜色测量，直接利用积分球来获取样品由光源照射后所反射的光线来进行分析测色。这种情况下进入传感器的光线包括镜面反射光线和漫反射光线。由于镜面反射光线中不包括被测样品表面反射光谱信息，使结果往往与肉眼观测的有差异。因此就需要在测量的时候，去除样品反射光线中的镜面反射，只对漫反射光线进行分析，从而使得得到的结果与人眼观测到的现象感觉相符。现有的测色仪采用直接涂覆材料方案，即在积分球内部的相应位置涂覆高吸光率的材料来吸收镜面反射的反射光线，这种方式对测量结果的干扰较大，会形成较大的误差。且用现有的测色仪去测量那些样品比较大而测量部位又比较精确的物体时，具有较大的局限性。通常测量时，只通过在操作仪器时通过目视使仪器测量孔径对准样品的待测区域，由于不能直观的看到样品待测区域，很难准确地定位待探测部位，容易造成检测结果与测试要求不符。对于便携式的仪器，在操作时容易发生仪器的移动，如果不能直观的对待测区域进行观察，则不能及时地发现被测物体移位及偏离等现象，会造成检测结果与原探测位置不一致。对于某些色彩比较多，而且需要多次测量的样品，现有的测色仪测试该类产品时对准难度大，而且更换测量区域时，操作比较繁琐，易出现误操作。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于SCE测量结构的测色仪，旨在解决现有技术中使用不便、测试结果误差较大的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于SCE测量结构的测色仪，其中，包括积分球和标准光源，所述积分球的侧壁设置有一入射口，所述标准光源发出的光线通过所述入射口进入积分球，所述积分球底部设置有对应被测物体的测量口，在与所述测量口的法线方向夹角为8°且靠近标准光源的积分球一侧上设置有探测器，在所述积分球另一侧上且与探测器对称的位置处设置有一用于防止被测物体表面的镜面反射光进入探测器的光阱。

所述的基于SCE测量结构的测色仪，其中，所述光阱为圆柱形。

所述的基于SCE测量结构的测色仪，其中，所述光阱的内壁上设置有多圈螺纹。

所述的基于SCE测量结构的测色仪，其中，所述光阱的底部设置有一镜面圆锥。

所述的基于SCE测量结构的测色仪，其中，在所述光阱底部设置有一摄像仪。

所述的基于SCE测量结构的测色仪，其中，所述摄像仪设置在所述光阱的底部且在所述镜面圆锥的顶部。

本实用新型所提供的一种基于SCE测量结构的测色仪，由于采用了包括积分球和标准光源，所述积分球的侧壁设置有一入射口，所述标准光源发出的光线通过所述入射口进入积分球，所述积分球底部设置有对应被测物体的测量口，在与所述测量口的法线方向夹角为8°且靠近标准光源的积分球一侧上设置有探测器，在所述积分球另一侧上且与探测器对称的位置处设置有一用于防止被测物体表面的镜面反射光进入探测器的光阱，通过光阱去除通过被测物体表面镜面反射进入探测器的光信号，排除了照射到材料表面后进入探测器的光线中的镜面反射成分，而非直接在积分球内部的相应位置涂覆高吸光率的材料，从而避免了有光线经过被测物体镜面反射到探测器，确保了探测器接收的均为被测物体的漫反射光线，最终得到的测试结果与人眼观测到的相一致，从而实现了去除镜面反射光线，而只对漫反射光线进行测量，测量结果与目视完全一致，大大降低了测试结果的误差，带来了大大的方便。

附图说明

图1为本实用新型基于SCE测量结构的测色仪第一实施例的结构示意图。

图2为本实用新型基于SCE测量结构的测色仪第二实施例的结构示意图。

图3为本实用新型基于SCE测量结构的测色仪第二实施例的光阱的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种基于SCE测量结构的测色仪，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，图1为本实用新型基于SCE测量结构的测色仪第一实施例的结构示意图。如图1所示，所述测色仪包括：积分球110和标准光源120，所述积分球110的侧壁设置有一入射口111，所述标准光源120发出的光线通过所述入射口111进入积分球120，所述积分球110底部设置有对应被测物体200的测量口112，在与所述测量口112的法线方向夹角为8°且靠近标准光源120的积分球110一侧上设置有探测器130，在所述积分球110另一侧上且与探测器130对称的位置处设置有一用于防止被测物体200表面的镜面反射光进入探测器130的光阱140，通过吸收光阱来排除照射到被测物体200表面后进入探测器130的光线中的镜面反射成分。所述光阱140设置在所述积分球110上，且对应所述标准光源120的入射光线经被测物体200直接镜面反射后的反射光线的投射区域。

具体来说，所述测色仪采用“d/8：SCE”的光学测量结构，所述SCE（Specular Component Exclude，排除镜面正反射光）指不包含镜面光方式，适用于直接被人观测到的物品，要求测量结果和目视非常接近的物品，譬如高光泽的家电外壳等。所述标准光源120所发出的光线经入射狭缝进入积分球110内，经过积分球110的匀化后打在下方的被测物体200上。由于测色仪是采用d/8:SCE测量结构，因此在与竖直方向成8°的积分球110上放置探测器130，用来接收被测物体200的漫反射光线，并由光纤传输到光谱仪进行分析，后续的处理为现有技术，此处不做详细描述。

如图1所示，也就是说，所述探测器130设置在积分球110上的位置处与竖直方向的夹角为8°，探测器130与测量口112的直线与测量口112处的法线方向的夹角为8°。在积分球110上与探测器130对称的位置处设置有一光阱140。所述光阱140与探测器130在积分球110上对称设置，具体来说，两者为轴对称设置，即光阱140与竖直方向的夹角也为8°。所述光阱140用于防止被测物体200表面的镜面反射光进入探测器130。光阱140具有吸收照射到其表面的光线的特性，接收了经被测物体200镜面反射后的反射光线，光阱140与探测器130轴对称设置，满足光线反射定律，即吸收光阱140吸收了那些原本通过被测物体200可以镜面反射到探测器130的光线，使得探测器130接受的光线里没有经过被测物体200镜面反射的光线，从而实现了SCE测量，确保了探测器130接收的均为被测物体200的漫反射光线，最终得到的数据与人眼观测到的相一致、感觉相符，从而实现了去除镜面反射光线，而只对漫反射光线进行测量，使得测量结果与目视完全一致，大大降低了测试结果的误差，带来了大大的方便。

进一步地，所述光阱140为圆柱形。在实际应用时，光阱140的结构是一个无盖的圆柱体，在底部放有一个镜面圆锥150，在柱体内壁有一圈圈螺纹设计，即在光阱140内壁上设置有多圈螺纹141。所述光阱140和镜面圆锥150为根据需要设计的光学元件。在实际应用时，积分球内110的光线经光阱140顶部照射进来，通过底部的镜面圆锥150的反射，打在光阱140内壁上。由于内壁140的螺纹设计，将这些光线层层反射，最后彻底吸收这些光线，使得光阱具有吸收照射到其表面的光线的特性。由于光阱140与探测器130轴对称，满足光线反射定律，即光阱140吸收了那些原本通过被测物体200可以镜面反射到探测器130的光线，使得探测器130接受的光线里没有经过被测物体200镜面反射的光线，从而实现了SCE测量。

本实用新型提供的第一实施例，采用的d/8:SCE测量结构，通过光阱去除通过被测物体表面镜面反射进入探测器的光信号，排除照射到被测物体表面后进入探测器的光线中的镜面反射成分，而非直接在积分球内部的相应位置涂覆高吸光率的材料，实现了去除镜面反射光线，而只对漫反射光线进行测量，测量结果与目视感觉相符，大大降低了误差，使用方便。

采用上述第一实施例的测色仪，能够很好的降低误差，但去测量那些样品比较大而测量部位又比较精确的物体时，具有较大的局限性。通常测量时，只通过仪器外部对焦，很难准确地定位待探测部位，容易造成检测结果与测试要求不符。并且对于某些需要密闭测量的仪器，在其使用过程中不能及时地发现待测样品移位及偏离等现象，会造成检测结果与原探测位置不一致。对于某些色彩比较多，而且需要多次测量的样品，现有的测色仪测试该类产品时对准难度大，而且更换测量区域时，操作比较繁琐。因此，本实用新型进一步提供了基于SCE测量结构的测色仪第二实施例，在测色仪添加了摄像头用于采集所测试样品的图像信息，使得在测量时可以在积分球内部观测到样品的状态以及样品测量的具体位置。

请参阅图2，图2为本实用新型提供的基于SCE测量结构的测色仪第二实施例的结构示意图，如图2所示，与上述第一实施例不同之处在于，在所述光阱140底部设置有一摄像仪160，所述摄像仪160用于测量积分球内部被测物体200的图像数据。所述摄像仪160包括图像传感器等。

具体来说，所述标准光源120所发出的光通过入射口111进入积分球110，经过积分球110匀化后从各个方向打在被测物体200表面。在积分球110上与竖直方向成8°角的位置安放有探测器130，用来接收被测物体200的漫反射光线。所述光阱140设置在积分球110上与探测器130轴对称的位置，从而去除了探测器130接收的光线中镜面反射光线对测量结果的影响。

请参阅图3，图3为本实用新型基于SCE测量结构的测色仪第二实施例的光阱的结构示意图。如图3所示，所述光阱140的具体结构为一无盖圆柱体，在无盖圆柱体底部安装有一个镜面圆锥150，可以把入射到光阱140内的光线反射到井壁上，在井壁上有设置有多圈螺纹141，使得入射到井壁的光线会被多次反射并吸收。在镜面圆锥150顶部和光阱140底部各开一个小口，从而放置一个摄像仪160。被测物体200的镜面反射光线进入光阱140后，有部分光线会通过这两个小口进入摄像仪160。这样，便可得到积分球110内部被测物体200的图像数据，从而可实现实时观测样品的检测区域，可精确定位测量部位。

本实用新型提供的第二实施例，通过在光阱处设置了一个图像传感器，可以获得被测样品的图像信息，使用户可以直观的对被测样品进行观察，防止出现被测样品区域与待测区域不一致的情况，可以避免由于测量过程中样品的移位而造成测量结果不符的情况。由于增加了摄像仪，使得测试人员可以从测试仪器内部观测到样品的测量位置，在测量某些表面一致性较差且需要精确对准的样品时，操作起来比较方便。且对于一些色彩比较丰富而且需要在同一样品不同位置进行多次测量时，该测色仪具有很好的适用性，可以通过摄像仪从装置内部观测到待测样品的实况以及对准位置，便于机械化放置样品及对准。对于某些需要密闭测量的仪器，通过摄像仪可以很好地观测样品的在测量过程中的测量位置，可以避免由于测量过程中样品的移位而造成测量结果不符的情况。对于一些液体，或对样品状态条件要求比较高的样品进行测量时，可以通过摄像仪的观测来实时监测样品的测量状态。本实用新型提供的第二实施例，若采用直接涂覆材料方案，在安装摄像仪之后，摄像仪探头表面会反射部分光线，从而影响测量结果，但本实用新型第二实施例采用光阱来吸收被测物体表面的镜面反射光线时，而摄像仪表面反射的光线会在光阱内经螺纹不断反射，从而被黑色的光阱内壁完全吸收，不会对测量结果造成干扰，提高了测量的准确性。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于SCE测量结构的测色仪，其特征在于，包括积分球和标准光源，所述积分球的侧壁设置有一入射口，所述标准光源发出的光线通过所述入射口进入积分球，所述积分球底部设置有对应被测物体的测量口，在与所述测量口的法线方向夹角为8°且靠近标准光源的积分球一侧上设置有探测器，在所述积分球另一侧上且与探测器对称的位置处设置有一用于防止被测物体表面的镜面反射光进入探测器的光阱。

2.根据权利要求1所述的基于SCE测量结构的测色仪，其特征在于，所述光阱为圆柱形。

3.根据权利要求1所述的基于SCE测量结构的测色仪，其特征在于，所述光阱的内壁上设置有多圈螺纹。

4.根据权利要求1所述的基于SCE测量结构的测色仪，其特征在于，所述光阱的底部设置有一镜面圆锥。

5.根据权利要求4所述的基于SCE测量结构的测色仪，其特征在于，在所述光阱底部设置有一摄像仪。

6.根据权利要求5所述的基于SCE测量结构的测色仪，其特征在于，所述摄像仪设置在所述光阱的底部且在所述镜面圆锥的顶部。

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