DE602004002571T2

DE602004002571T2 - Spektrophotometer und dessen baugruppen

Info

Publication number: DE602004002571T2
Application number: DE602004002571T
Authority: DE
Inventors: H. Robert Cary HART; W. Montie Cary ROLAND
Original assignee: GretagMacbeth LLC
Current assignee: GretagMacbeth LLC
Priority date: 2003-02-24
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2024-02-24
Also published as: US20040233428A1; US7280196B2; WO2004076992A3; EP1597546B1; EP1597546A2; WO2004076992A2; DE602004002571D1

Description

HINTERGRUND
1. QUERVERWEISE ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
Die vorliegende Erfindung beansprucht den Vorteil einer anhängigen und gemeinsam zugewiesenen provisorischen Patentanmeldung, die mit "Enhanced Spectrophotometer and Subassemblies Thereof" betitelt ist, Serien Nummer 60/449,548, welche am 24. Februar 2003 eingereicht wurde.
2. TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf verbesserte Spektrophotometersysteme und Baugruppen/Komponenten, die dazu zugehörig sind. Im Besonderen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf Spektrophotometersysteme und Montageteile bzw. Baugruppen/Komponenten davon, die Folgendes bereitstellen und/oder einrichten: (i) gleichzeitige Messung von Reflektanzeigenschaften eines Musters durch eine innovative Zoomlinsenanordnung, wobei „Spiegelungen bzw. Spiegelkomponenten oder gespiegelte Komponenten eingeschlossen" sind und „Spiegelungen bzw. Spiegelkomponenten oder gespiegelte Komponenten ausgeschlossen" sind; (ii) Übertragung von Messungen von virtuell unbegrenzten Bereichen des Interesses durch eine innovative Zoomlinsenanordnung; (iii) automatisierte und verlässliche Bestimmungen der Art der Aperturplatte, die an der Vorderseite des spektrophotometrischen Instrumentes platziert ist, und zwar durch eine innovative Aperturplattendetektionsanordnung; und (iv) verlässliche und nicht-zerstörerrische Musterplatzierung durch eine innovative Musterhalteanordnung.
3. GRUNDLAGENTECHNIK
Die Verbindung von integrierenden Sphären als eine optische Messvorrichtungsgeometrie bei Reflektanzgeometrie bei Reflektanzkolorimetern ist eine Standardpraxis und wird in der Commission Internationale De L'Eclairage (CIE) Publikation Nummer 15.2 (Colorimetry) von 1986 beschrieben. Eine integrierende Sphäre ist eine hohle Metallsphäre, im Allgemeinen mehrere Inches oder mehr im Durchmesser, die mit einem hochreflektierenden diffusen Material z. B. Bariumsulfat oder Polytetraflurethylen beschichtet ist. Somit definiert eine integrierende Sphäre im Allgemeinen eine innere Kavität (typische sphärisch) mit einer hochreflektierenden, optisch diffusen weißen Oberfläche bzw. Fläche.
Das einfachste integrierende Sphärendesign beinhaltet zwei Aperturen, wobei die eine Licht zuführt bzw. hereinlässt und eine andere als ein Messport bzw. eine Messöffnung dient, wo der Umfang des Lichtes auf der Oberfläche der Sphäre gemessen werden kann. Die integrierende Sphäre sammelt im Allgemeinen das gesamte Licht, das von der Oberfläche eines Musters reflektiert wird, das gegenüber einer Öffnung in der Sphäre platziert ist. Bei irgendeinem Punkt auf der inneren Fläche der Sphäre ist die Beleuchtung im Wesentlichen unabhängig von der Richtung und dem Ort des einfallenden Strahls bzw. Einfallstrahls sowie der Größe des Strahls; wobei die innere Fläche dadurch bzw. durch und durch gleichförmig beleuchtet ist, mit Ausnahme an dem Punkt der Direktbeleuchtung. Indem ein Spiegelport bzw. gespiegelter Port an einem gegenüberliegendem Winkel (relativ zu dem Normalwinkelversatz) platziert ist, kann die gespiegelte Reflektion entweder eingeschlossen oder ausgeschlossen von der Messung sein bzw. werden, indem Material an dem Spiegelport bzw. gespiegelten Port platziert wird, das identisch zu dem Inneren der Sphäre ist, oder indem eine schwarze Falle bzw. Lichtfalle an den Spiegelport bzw. gespiegelten Port jeweilig platziert wird. Integrierende Sphären werden im Allgemeinen in Kolorimetern bzw. Farbmessgeräten für die präzise Bestimmung der Farbe für ein Muster, das getestet wird, verwendet.
Es ist eine herkömmliche Praxis bei der Kolorimetrie bzw. Farbmessung, ein Muster bzw. eine Probe mit der gespiegelten Komponente bzw. Spiegelkomponente der Reflektion (Spiegel-ähnliche Reflektion von der Oberfläche bzw. Fläche), die entweder eingeschlossen (SCE-Modus) oder ausgeschlossen (SCI-Modus) ist, zu messen. Andere messverwandte Parameter können die Selektion bzw. Auswahl der Größe der gemessenen Musterfläche, der spektrale Inhalt der Beleuchtung und der Winkel des Empfängerstrahls mit Bezug auf die Musternormale einschließen. Historisch bzw. in der Vergangenheit haben Instrumente, die für die Kolorimetrie bzw. Farbmessung entworfen wurden das Muster mit einer Konfiguration zu einer Zeit bzw. auf einmal gemessen bzw. vermessen (z. B. SCI- oder SCE-Modus mit einer einzelnen Größe des gemessenen Bereichs), wobei gewöhnlich eine Änderung der Konfiguration oder ein anderes Instrument benötigt wurde, um eine andere Muduskombination auszuwählen. Bei derartigen Instrumenten ist das integrierende Sphärenkolorimeter im Allgemeinen fähig zur Messung des Modus mit der gespiegelten Komponente bzw. Spiegelkomponente und zwar entweder eingeschlossen oder ausgeschlossen. Das Wechseln zwischen den SCI- und SCE-Modus wird im Allgemeinen durch die Verwendung eines bewegbaren Segmentes der intergrierenden Sphäre erreicht, welches die gespiegelte Komponente bzw. Spiegelkomponente für die SCE-Messungen wegbewegt oder die gespiegelte Komponente für die SCI-Messungen einschließt. Bei einem derartigen Instrument erfordert die Einschluss-/Ausschlussoption separate Messungen mit einer Zeit bzw. Zeitdauer zwischen der Bewegung des Segmentes und mechanische Mittel, um dies zu tun.
Viele Instrumente sind fähig die Größe des Bereiches der Musterfläche, die zu messen ist, auszuwählen. Die Größenauswahl wird im Allgemeinen mit einem "Zoom"-optischen System oder einer bewegbaren Linse/Apperatur bzw. bewegbaren Linsen/Aperturen gemacht. Bei derartigen Instrumenten benötigt das Ändern der Größe des Messbereiches separate Messungen mit einer inhärenten Verzögerung, die mit der Bewegung der Linse(n)/Apertur(n) verbunden ist. Mechanische Strukturen zur Neupositionierung der Linse wurden auch bereitgestellt. Viele Instrumente nutzen auch einen zweiten optischen Pfad als Referenzmessung, um Änderungen bei der Beleuchtung zu normalisieren / zu kompensieren. Eine derart herkömmliche Praxis wird im Allgemeinen als "Dualstrahl"-Optik bezeichnet.
Bestimmte käuflich verfügbare Spektrophotometer in der Farbindustrie haben ein Verfahren bei welchem die Aperturplatten, die zu unterschiedlichen Aperturgrößen korrespondieren, detektiert oder selektiert werden, sodass das Instrument geeignet konfiguriert werden kann, um die gewünschte Messung mit Bezug auf die optische Eigenschaften des Systems zu machen, um den korrekten Bereich von Interesse zu messen. Gegenwärtige Methodologien zur automatischen Aperturplattendetektion erfordern jedoch unvorteilhaft eine spezifische Ausrichtung bzw. Orientierung der Aperturplatte und verwenden typisch einen optischen Sensor, um die Anwesenheit bzw. Präsens einer Platte und der Plattenart bzw. des Plattentyps zu bestimmen. Kommerziell verfügbare Methodologien zur Aperturplattendetektion sind unakzeptabel begrenzt und unverlässlich.
Bench top- bzw. Labortisch-Aufsatz-Spektrophotometer verwenden in der Farbindustrie im Allgemeinen eine Musterhaltevorrichtung, um das Muster, das dem Test unterzogen wird, an dem Instrument zu sichern bzw. festzuhalten. Typische kommerzielle Systeme werden unter einem "über-zentrierten Feder"-Design konstruiert, welches dem "Musterarm" ermöglicht, von dem Instrument weggezogen zu werden (wobei somit das Muster, das dem Test unterzogen wird, freigegeben bzw. gelöst wird) und, um seinen offenen Zustand beizubehalten, sobald die "über-zentrierte" Position erreicht ist. Ein Hauptnachteil des vorangegangenen "über-zentrierten"-Designs ist der, dass sobald der Musterarm von der "über-zentrierten" Position bewegt wird, es „wie eine Falle zuschnappt" oder auf das Muster mit großer Kraft zurückspringt. Diese Kraft ist häufig ausreichend, um die empfindliche Beschichtung der Beleuchtungssphäre in dem Bereich, wo das Muster typischerweise platziert wird, zu beschädigen, wodurch ein nicht wünschenswerter Schaden an dem Instrument und dazugehörige Kosten und eine Unterbrechung bei der Verwendung an den Systemnutzer weitergegeben wird. Farbmetrische bzw. Kolormetrie-Instrumente mit Mehrfachmesspfaden bzw. multiplen Messpfaden, z. B. Messpfade zur gleichzeitigen Messung von Mustern mit SCI und SCE sind bekannt. Z. B. offenbart das US-Patent Nr. 5,369,481 von Berg und anderen ein tragbares Spektrophotometer, das eine optische Sphäre einschließt, die einen schmalen bzw. kleinen Durchmesser hat, sowie optische Detektoren und Signalverarbeitungs- und Anzeigeschaltkreise einschließt, welches dem Instrument erlauben zu einem Objekt genommen zu werden, das zu messen ist, und welches ein Auslesen von Farbwerten an dem tragbaren Instrument bereitstellt. Das Instrument ist fähig spiegelungeingeschlossene und spiegelungausgeschlossene Farblesungen bzw. Farbabtastungen gleichzeitig bereitzustellen. Die Sphäre ist mit einer ersten Apertur bereitgestellt, welche spektral eingeschlossenes Licht empfängt und welche positioniert ist, um eine spektrale Komponente des diffusen Quellenlichtes zu absorbieren. Eine zweite Apertur, die an einer korrespondierenden Winkelposition positioniert ist, und zwar mit Bezug auf das Objekt, misst eine Spiegelung ausschließendes Licht, das die gespiegelte Komponente bzw. Spiegelkomponente ausschließt, die durch die erste Apertur absorbiert wurde. Das Licht, das von der ersten Apertur detektiert wurde, wird bei einer Vielzahl von Wellenlängen analysiert, die durch die Verwendung von Interferenzfiltern erhalten wurde, und das Licht, das von der zweiten Apertur erhalten wurde, wird bei einer der Vielzahl von Wellenlängen analysiert. Indem die Spiegelung-eingeschlossen und Spiegelung-ausgeschlossen bei einer Wellenlänge kombiniert wird, wird ein Wert für die gespiegelte Komponente bzw. Spiegelkomponente abgeleitet. Da dieser Wert eine theoretische Konstante ist, wird er verwendet, um das Lesen bzw. Abtasten, das die Spiegelung ausschließt von jeder der Lesungen bzw. Abtastungen, die die Spiegelung einschließen bei unterschiedlichen Wellenlängen ableitet. Das herkömmlich zugewiesene US-Patent Nr. 6,424,413 von Weber und anderen beschreibt eine integrierende Sphäre mit Mehrfachkanal und ein integrierendes Sphärenbasierendes Reflektionskolorimeter/Spektrophotometer zur Messung von Farbe und Erscheinung bzw. Schein oder äußeres Erscheinungsbild. Das '413 Patent von Weber offenbart Vorrichtungen, die Mehrfachempfänger beinhalten, die fähig sind gleichzeitig optische Strahlung zu empfangen, die von einer diffus beleuchteten Musteroberfläche bzw. Musterfläche gestreut/reflektiert wurde, und zwar mit der Fähigkeit von Mehrfachmessmoden (z. B. Mehrfach bzw. multiple Spiegelkomponenten bzw. gespiegelten Komponenten, die ausgeschlossen sind (SCE), SCE und Spiegelkomponenten bzw. gespiegelte Komponenten, die eingeschlossen sind (SCI), multiple Bereiche der Betrachtung für einen gegebenen Messmodus, multiple Betrachtungswinkel pro Messmodus und Kombinationen davon. In einer offenbarten Ausführungsform sind zwei SCI-Empfänger und zwei SCE-Empfänger bereitgestellt, wobei jeder mit einem gleichen Betrachtungswinkel relativ zur Musterfläche angeordnet ist. Für jeden Betrachtungsmodus sind zwei Muster-Bereiche der Betrachtung bereitgestellt. Die SCE-Empfänger liegen sich gegenüber, sodass die Spiegelkomponente bzw. gespiegelte Komponente von jedem SCE-Empfänger durch den Port bzw. die Öffnung des anderen SCE-Empfängers ausgeschlossen ist. Die Empfänger stellen das gesammelte Licht bereit, das von dem Muster zu einem Detektor reflektiert wurde, welcher vorzugsweise durch multiple Spektrometer oder ein einzelnes Spektrometer bereitgestellt ist, das eine Mehrfach-Kanalfähigkeit aufweist, um vorzugsweise das Licht von jedem Empfänger parallel zu messen bzw. abzutasten.
Die EP 0 569 104 A offenbart ein tragbares Spektrophotometer. Die EP 0 964 244 A offenbart eine integrierende Sphäre mit Mehrfachkanälen. Die US 2001/0013931 A offenbart ein Zweistrahlspektrophotometer.
Trotz der Anstrengung bis heute verbleibt ein Bedarf zur Verbesserung farbmetrischer/spektrophotometrischer Systeme und Subbauteile bzw. Baugruppen/Komponenten dafür mit bestimmten wünschenswerten Merkmalen und Funktionalitäten. Im Besonderen verbleibt ein Bedarf für farbmetrische/spektrophotometrische Systeme und Subbauteile bzw. Baugruppen/Komponenten dafür, die verbesserte Zoom-Linsenfunktionalität und/oder -Fähigkeiten, verbesserte Aperturplatten-Detektionsfunktionalitäten und/oder -Fähigkeiten und/oder verbesserte Musterplatzierungsfunktionalitäten und/oder -Fähigkeiten bereitstellen.
Diese und andere Merkmale, Funktionalitäten und Fähigkeiten werden gemäß den vorteilhaften farbmetrischen/spektrophotometrischen Systemen und Subbauteilen bzw. Baugruppen/Komponenten dafür bereitgestellt, die hierin offenbart sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 definiert. Die abhängigen Ansprüche sind auf vorteilhafte Ausführungsformen gerichtet.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Die offenbarten farbmetrischen/spektrophotometrischen Systeme und Subbauteile bzw. Baugruppen/Komponenten dafür der vorliegenden Offenbarung haben weitreichende Anwendung im Gebiet der Farbmessung. In einer exemplarischen Anwendung können jedoch die offenbarten Systeme und Subbauteile bzw. Baugruppen/Komponenten davon vorteilhafterweise in einem sphärenbasierenden Spektrophotometer beinhaltet sein (im Ganzen oder im Teil), wie z. B. das Color i^TM 5 Spektrophotometer, dass kommerziell von dem zugewiesenen der vorliegenden Anmeldung (GretagMacbeth LLC, New Windsor, NY) verfügbar ist. Bezug wird auch auf das gemeinsam zugewiesene US-Patent Nr. 6,424,413 von Weber und anderen gemacht, welches optische Farbmesssysteme betrifft, und die integrierende Sphärentechnologie verwendet.
Das Color i^TM 5 Spektrophotometer ist ein sphärenbasierendes Laborspektrophotometer, das die Vorteile der Flexibilität z. B. Datenkompatibilität mit 10 nm oder 20 nm historischen Daten, Ausnahmemess-Einsatzflexibilität von nicht gleichförmigen Mustern bzw. Proben und eine Auswahl von einer mechanischen Vorschau oder einer Video-Vorschau bereitstellt. Das Color i^TM 5 beinhaltet ein eingebautes Profil, das dem Nutzer erlaubt zwischen Messkompabilitäten mit historischen Daten bzw. Altdaten oder aktuellen hochpräzisen Daten auszuwählen. Das Color i^TM 5 Spektrophotometer kann mit dem Netprofiler^TM System, das von der GretagMacbeth LLC bereitgestellt wird, eingesetzt werden, welches eine webbasierende Anwendung ist, die ganzen Netzwerken von Spektrophotometern ermöglicht, entfernt überwacht, kalibriert, justiert bzw. eingestellt und zertifiziert zu werden – und zwar alles über das Internet.
Entsprechend einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein spektrophotometrisches System bereitgestellt, das eine integrierende Sphäre beinhaltet. Die integrierende Sphäre schließt einen Musterport bzw. eine Musteröffnung, eine SCE-Messöffnung bzw. einen SCE-Messport und einen SCI-Messport bzw. eine SCI-Messöffnung ein. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung schließt die integrierende Sphäre weiter einen Referenzstrahlport bzw. eine Bezugsstrahl-Öffnung ein. Eine Vielzahl von Spiegeln werden bereitgestellt, die relativ zu der integrierenden Sphäre positioniert sind, um einen SCE-Strahl, der von der integrierenden Sphäre zu einem SCE-Fieber-Block bzw. SCE-Faserblock emittiert wurde, zu reflektieren und zu richten. Eine zweite Vielzahl von Spiegeln wird bereitgestellt, die relativ zu der integrierenden Sphäre positioniert ist, um einen SCI-Strahl zu reflektieren und zu richten, der von der integrierenden Sphäre zu einem SCI-Fieberblock bzw. SCI-Faserblock emittiert bzw. abgestrahlt wurde. Zusätzlich werden erste und zweite fokussierende Linsen zwischen der ersten und zweiten Vielzahl von Spiegeln positioniert, und zwar jeweilig, um die SCI- und SCE-Strahlen zu fokussieren.
Die ersten und zweiten fokussierenden Linsen werden vorteilhaft an einem Linsenträger befestigt, der bewegbar befestigt ist, und zwar relativ zu der integrierenden Sphäre. Indem die ersten und zweiten fokussierenden Linsen zu einem einzelnen, axialen übersetzbaren Linsenträger befestigt wird, stellt die offenbarte Zoomlinsenordnung sicher, dass die Fokussierlinsen eine gleiche Pfadlänge bzw. Weglänge für die SCE- und SCI-Strahlen erzeugt. Überdies stellt die gleichzeitige Bewegung der Fokussierlinse sicher, dass die SCE- und SCI-Strahlen denselben Bereich eines Musters von Interesse messen bzw. ausmessen. Ein Antriebsmechanismus bzw. Treibmechanismus ist an den Linsenträger gekoppelt und ist operativ zur Neupositionierung bzw. Reposition des Linsenträgers, und zwar relativ zu der integrierenden Sphäre. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung nimmt der Antriebsmechanismus die Form eines Positionier-Schrittmotors ein, der an den Linsenträgern gekoppelt ist, und zwar mit Hilfe eines Antriebschaftes. Ein Positionierschlitten kann auch bereitgestellt sein, um mit dem Linsenträger zu interagieren, um die Übersetzung des Linsenträgers relativ zu der integrierenden Sphäre zu ermöglichen.
Das offenbarte spektrophotometrische System ist vorteilhaft konfiguriert, um einen Referenzstrahl- bzw. Bezugsstrahl einzufangen, der von einem Referenzstrahlport bzw. Bezugsstrahlöffnung emittiert wurde, der bzw. die in der integrierenden Sphäre definiert ist, sowie die SCE- und SCI-Strahlen, um gleichzeitig alle drei Strahlen mit einem Prozessor zu verarbeiten, der mit dem spektrophotometrischen System verknüpft ist. Der Linsenträger und die ersten und zweiten fokussierenden Linsen definieren eine Zoomlinsenanordnung, die konfiguriert ist, um eine gleiche Pfadlänge für die SCE- und SCI-Strahlen zu konfigurieren. Bemerkenswert ist, dass die Zoomlinsenanordnung effektiv bzw. wirksam ist zur Messung von multiplen Bereichen von Interesse auf einem Muster bezüglich sowohl Transmission als auch Reflektion.
Entsprechend weiter offenbarten spektrophotometrischen Systemen wird eine Aperturplattendetektionsanordnung bereitgestellt. Eine exemplarische Aperturplattendetektionsanordnung entsprechend der vorliegenden Offenbarung schließt einen Aperturplattenhalter, eine Detektionsdisk bzw. Detektionsscheibe und eine Aperturplatte ein. Die Detektionsdisk bzw. Detektionsscheibe schließt vorteilhaft eine Vielzahl von Sensoren ein, die in einer vorbestimmten Art und Weise entwickelt bzw. eingesetzt wurden und die Aperturplatte ein, die im Allgemeinen einen Aktivierungsring einschließt, der in eine präsente Fraktion der Sensoren eingreift, wodurch die Aperturplatte identifiziert wird. Der Aperturplattenhalter schließt typisch eine Vielzahl von Magneten zum magnetischen Eingriff mit der Aperturplatte ein.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform des offenbarten spektrophotometrischen Systems wird eine Musterhalteranordnung bereitgestellt, die einen Musterhalter und eine Gasfeder zur dämpfenden Bewegung des Musterhalters relativ zu der integrierenden Sphäre einschließt.
In einer weiter offenbarten Ausführungsform wird eine Aperturplattendetektionsanordnung zur Verwendung mit einem spektrophotometrischen System bereitgestellt, bei welchem das Aperturplattendetektionssystem einschließt (i) einen Aperturplattenhalter, der einen Kavitätsbereich und eine Vielzahl von Magneten definiert, die zu dem Gravitätsbereich gerichtet sind, (ii) einen Detektionsmechanismus, der mit Bezug auf den Aperturplattenhalter befestigt ist, wobei der Detektionsmechanismus ein Sensorsystem zur Verwendung bei der Identifizierung einer Aperturplatte beinhaltet, die mit Bezug dazu befestigt ist, und (iii) eine Aperturplatte, die dimensioniert und konfiguriert ist, um mit Bezug zu dem Gravitätsbereich des Aperturplattenhalters befestigt zu werden, wobei die Aperturplatte ein strukturelles Glied zum Interagieren mit dem Sensorsystem beinhaltet, um die Aperturplatte zu identifizieren. Das Sensorsystem kann eine Vielzahl von Sensoren beinhalten, die in einer vorbestimmten Art und Weise zur Identifizierung von Aperturplatten entwickelt wurden, die mit Bezug auf die Aperturplattenhalter befestigt sind, oder einen elastomerischen Verbinder bzw. einen Elastomerverbinder, der zum Interagieren mit einer ringförmigen Rille positioniert ist, die an der Unterseite der Aperturplatte ausgebildet ist.
Zusätzlich wird eine Zoomlinsenanordnung zur Verwendung mit einem spektrophotometrischen System offenbart, wobei die Zoomlinsenanordnung einen Linsenträger einschließt, der bewegbar mit Bezug auf eine Basis befestigt ist, wobei der Linsenträger erste und zweite fokussierende Linsen einschließt, die mit Bezug dazu fest befestigt sind, und einen Antriebsmechanismus bzw. Treibmechanismus einschließt, der an bzw. mit dem Linsenträger gekoppelt ist, um die axiale Übersetzung des Linsenträgers relativ zu der Basis zu bewirken.
Zusätzliche strukturelle Merkmale und operationale Funktionalitäten, die mit den vorteilhaften Farbmesssystemen und Subbauteilen bzw. Baugruppen/Komponenten dafür entsprechend der vorliegenden Offenbarung verknüpft sind, wird von der detaillierten Beschreibung und der schematischen Illustration, welche folgt, offensichtlich werden, und zwar besonders, wenn sie durch einen Fachmann gelesen und betrachtet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Strukturelle und funktionelle Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden verstanden werden und die Art und Weise des Herstellens und Verwendens derartiger Strukturen wird leichter offensichtlich, wenn die vorliegende Beschreibung durch Fachleute in Verknüpfung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird, wobei:
1 eine schematische Seitenansicht eines exemplarischen spektrophotometrischen Systems (mit entfernter Abdeckung) entsprechend der vorliegenden Offenbarung ist;
2 eine schematische perspektivische Seitenansicht des exemplarischen spektrophotometrischen Systems (mit entfernter Abdeckung) von 1 ist;
3 eine weitere schematische perspektivische Seitenansicht des exemplarischen spektrophotometrischen Systems (mit entfernter Abdeckung) der 1 und 2 ist;
4 eine schematische perspektivische Seitenansicht einer exemplarischen Zoomlinsen-Subanordnung zur Verwendung in Verbindung mit einem spektrophotometrischen System entsprechend der vorliegenden Offenbarung ist;
5 weiter eine schematische perspektivische Ansicht einer exemplarischen Zoomlinsen-Subanordnung von 4 entsprechend der vorliegenden Offenbarung ist;
6 eine zusätzliche schematische perspektivische Ansicht der exemplarischen Zoomlinsen-Subanordnung ist, die schematisch in den 4 und 5 dargestellt ist;
7 eine schematische perspektivische Ansicht einer exemplarischen Aperturplatten-Subanordnung ist, die ein Aperturplattendetektionssystem zur Verwendung in Verbindung mit einem spektrophotometrischen System entsprechend der vorliegenden Offenbarung ist;
8 eine perspektivische Explosionsansicht der exemplarischen Aperturplatten-Subanordnung von 7 ist;
9 eine schematische perspektivische Ansicht einer Rückansicht eines exemplarischen Aperturplattengliedes entsprechend der vorliegenden Offenbarung ist;
10 eine schematische Seitenansicht einer exemplarischen Musterhalter-Subanordnung zur Verwendung in Verbindung mit einem spektrophotometrischen System entsprechend der vorliegenden Offenbarung ist; und
11 ein Blockdiagramm eines Farbmessprozesses unter Verwendung eines spektrophotometrischen Systems entsprechend der vorliegenden Offenbarung ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER EXEMPLARISCHEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wie es oben bemerkt ist, stellt die vorliegende Offenbarung Spektrophotometersysteme und Subanordnungen bzw. Baugruppen/Komponenten davon bzw. dafür bereit, die ermöglichen: (i) gleichzeitige Messung von „gespiegelt eingeschlossen" und „gespiegelt ausgeschlossen" Reflektionseigenschaften eines Musters durch eine neuartige bzw. innovative Zoomlinsenanordnung; (ii) Transmissionsmessungen von virtuell unbegrenzten Bereichen von Interesse durch eine innovative bzw. neuartige Zoomlinsenanordnung; (iii) automatisierte und verlässliche Bestimmungen von Arten von Aperturplatten, die an der Vorderseite bzw. Front des spektrophotometrischen Instrumentes platziert sind, und zwar durch eine innovative bzw. neuartige Aperturplattendetektionsanordnung; und (iv) verlässliche und nicht zerstörerische Musterplatzierung durch eine neuartige bzw. innovative Musterhalteranordnung. Exemplarische spektrophotometrische Systeme und Subanordnungen bzw. Sub-Bauteile oder Baugruppen dafür, die die vorangegangenen vorteilhaften strukturellen Merkmale und operationalen Funktionalitäten beinhalten, werden unten beschrieben.
Die offenbarten spektrophotometrischen Systeme haben eine Weitbereichsfarbmessanwendung. Somit können zum Beispiel die offenbarten spektrophotometrischen Systeme vor teilhaft eingesetzt werden, um Farbmessungen mit Bezug auf Stoff, Kunststoff und/oder Farbmuster zu machen. Bei der Verwendung ist das Muster angrenzend zum Musterport bzw. zur Musteröffnung einer integrierenden Sphäre positioniert, die einen Teil des spektrophotometrischen Systems bildet. Das Muster wird durch eine Lichtquelle beleuchtet, die in die integrierende Sphäre gerichtet ist, zum Beispiel eine Xenonflashquelle bzw. Xenonblitzquelle, und die Farbinformation wird durch die Lichtsammeloptik aufgenommen bzw. erfasst oder eingefangen. Eine Farbspektrumanalyse wird typisch bewirkt und die Farbwerte werden berechnet, zum Beispiel durch einen geeignet programmierten Mikroprozessor.
Die vorteilhaften Subbauteile bzw. Unteranordnungen oder Baugruppen, die darin offenbart sind, das heißt die Zoomlinsen-Subanordnung, die Aperturplattendetektionssub-Anordnung und die Musterhalter-Subanordnung können in Verbindung mit einem herkömmlichen Spektrophotometersystem, zum Beispiel das oben genannte Color i^TM 5 Spektrophotometer, das kommerziell von GretagMacbeth LLC verfügbar ist, verwendet werden (entweder individuell bzw. einzeln oder in voller oder partieller bzw. teilweiser Kombination). Das Color i^TM 5 Spektrophotometer schließt eine integrierende Sphäre mit Mehrfachkanal ein und ist im Allgemeinen durch die folgenden Produktionsspezifikationen hergestellt. Die Produktspezifikationen, die mit dem Color i^TM 5 Spektrophotometer verknüpft sind, sind repräsentativ von exemplarischen Systemen, die vorteilhaft eingesetzt und/oder eine oder mehrere von den Subanordnungen bzw. Subbauteilen oder Baugruppen, die hierin offenbart sind, implementieren können.
COLOR I^TM 5 SPEKTROPHOTOMETER PRODUKTSPEZIFIKATIONEN
Mit Bezug auf die 1 bis 3, wird ein exemplarisches spektrophotometrisches System 100 veranschaulicht, das vorteilhafte Subanordnungen bzw. Subbauteile oder Baugruppen entsprechend der vorliegenden Offenbarung beinhaltet. Das System 100 schließt eine Basis 102, eine Vorderfläche bzw. Vorderseite 104 und eine Rückfläche bzw. Rückseite 106 ein. Eine Abdeckung (nicht veranschaulicht) ist im Allgemeinen mit dem System 100 verbunden, um die operativen Komponenten, die unten diskutiert werden, einzuschließen. Die Abdeckung wurde in den 1 bis 3 entfernt, um das Betrachten der inneren Komponenten zu ermöglichen. Die Gesamtgeometrie des spektrophotometrischen Systems 100 ist im Allgemeinen rechteckig, obwohl alternative Geometrien, wie gewünscht, angewandt werden können, wie es dem Fachmann offensichtlich werden wird.
Weiter mit Bezug auf die 1 bis 3, ist eine integrierende Sphäre 108 angrenzend der Frontseite bzw. Vorderseite 104 positioniert und ist mit Bezug auf die Basis 102 befestigt. Die integrierende Sphäre 108 definiert eine hohle Metallsphäre, die im Allgemeinen mehrere Inches oder mehr im Durchmesser ist und mit einem hochreflektierenden diffusen Material beschichtet ist. Geeignetes Beschichtungsmaterial schließt Bariumsulfat und Polytetrafluorethylen ein, obwohl alternative Materialien verwendet werden können, die gewünschte hochreflektive, optisch diffuse weiße innere Oberfläche bereitzustellen, so wie es definiert ist. Die integrierende Sphäre 108 schließt einen Musterport bzw. eine Musteröffnung (nicht gezeigt) ein, die sich zur Vorderseite 104 öffnet und mit einer Apertur ausgerichtet ist, die in der Vorderseite 104 definiert ist. Eine vorteilhafte Musterhaltersubanordnung 110 kann vorteilhaft mit Bezug auf die Vorderseite 104 befestigt sein, wie es im größeren Detail unten beschrieben ist. Die Musterhaltersubanordnung 110 wird betrieben, um ein Muster (zum Beispiel ein Stoff/Textil, Kunststoff oder Farbmuster) in Ausrichtung mit dem Musterport bzw. der Musteröffnung, die in der integrierenden Sphäre 108 definiert ist, verlässlich zu positionieren.
Die integrierende Sphäre 108 ist konfiguriert, um das gesamte Licht, das von der Fläche eines Musters reflektiert wird, das gegen den genannten Musterport platziert ist, welcher sich in die Sphäre öffnet, zu sammeln. Ein nutzergesteuerter Parameter, der im Allgemeinen mit Farbmessungen verknüpft ist, der mit dem offenbarten spektrophotometrischen System 100 genommen bzw. gemessen wird, beinhaltet den „Betrachtungsbereich" des Musters, das heißt die Größe des Muster-Bereichs, der der Beleuchtung und der Farbmessung unterworfen ist. Der „Bereich der Betrachtung" ist vorteilhaft ausgewählt/gesteuert durch die Verwendung einer Aperturplatte mit einer gewünschten Aperturgröße. Somit kann zum Beispiel ein Satz von Aperturplatten zur Verwendung mit dem System 100 bereitgestellt sein, wobei das Set bzw. der Satz eine erste Aperturplatte beinhaltet, die eine zirkuläre bzw. kreisförmige Apertur von 25 mm Durchmesser (das heißt große Bereichsbetrachtung oder „LAV") beinhaltet, eine zweite Aperturplatte beinhaltet, die eine zirkuläre bzw. kreisförmige Apertur von 10 mm Durchmesser (das heißt mittlere Bereichsbetrachtung oder „MAV") beinhaltet, und eine dritte Aperturplatte beinhaltet, die eine zirkuläre bzw. kreisförmige Apertur von 6 mm Durchmesser (das heißt kleine Bereichsbetrachtung oder „SAV") beinhaltet. Alternative Aperturplattendurchmesser können zusätzlich zu oder anstatt des vorangegangenen Drei-Plattensets bzw. Drei-Plattensatzes verwendet werden, wie es dem Fachmann offensichtlich wird.
Mit Bezug auf 2 wird eine Aperturplattensubanordnung 112 veranschaulicht, die ein Aperturplattendetektionssystem beinhaltet. Die Aperturplattensubanordnung 112 schließt eine Aperturplatte 114 ein, die gegen die Vorderseite 104 des spektrophotometrischen Systems 100 positioniert ist, ein. Die zentrale Apertur- bzw. Zentralapertur, die in der Aperturplatte 114 gebildet ist, ist mit der Musteröffnung bzw. dem Musterport der integrierenden Sphäre 108 ausgerichtet, wodurch Farbmessungen mit Bezug auf ein Muster ermöglicht wird, beziehungsweise vereinfacht wird, das in Ausrichtung bzw. Abgleich oder in Flucht mit der zentralen Apertur positioniert ist. Das Design und der Betrieb der Aperturplattensubanordnung 112 wird im größeren Detail unten beschrieben.
Weiter mit Bezug auf die integrierende Sphäre 108, wird die Beleuchtung, die durch die Beleuchtungsquelle bewirkt wird, zum Beispiel gepulstes Xenon, die kalibriert ist, um eine D65-Beleuchtung bereitzustellen (das heißt CIE-Tageslicht mit einer korrelierten Farbtemperatur von 6500 K), bewirkt, ist im Wesentlichen unabhängig von der Richtung und dem Ort des Einfallsstrahls bzw. des einfallenden Strahls sowie der Größe des Strahls. Wie es in 3 gezeigt ist, schließt eine exemplarische integrierende Sphäre 108 zwei unterschiedliche Messports bzw. Messöffnungen ein, nämlich SCE (gespiegelte Komponente ausgeschlossen), Messport 120 und SCI (gespiegelte Komponente eingeschlossen)-Messport 122. Somit ist das spektrophotometrische System 100 konfiguriert, um spektrale Reflektionseigenschaften von einem Muster zu messen, das in Front bzw. vor der Beleuchtungs- /integrierenden Sphäre 108 davon platziert ist.
Zusätzlich kooperiert ein Referenzstrahlfasergehäuse bzw. Referenzstrahlfibergehäuse 124 mit der integrierenden Sphäre 108, wodurch es einem Referenzstrahl ermöglicht wird, gefangen bzw. aufgenommen oder erfasst zu werden und zu dem Prozessor, der mit dem Sys tem 100 zu Kalibrationszwecken verbunden ist, übertragen zu werden. Somit ist das offenbarte System 100 konfiguriert zur „Drei-Strahl"-Messfunktionalität und zwar durch gleichzeitiges Nehmen bzw. Messen von Messungen von dem SCI- und SCE-optischen Pfaden (unter Verwendung der Messports 120 und 122, jeweilig) und einer Bezugsmessung bzw. Referenzmessung von einem dritten optischen Pfad, der optisch mit den optischen Fasern kommuniziert, der innerhalb des Fasergehäuses 124 positioniert ist. Die SCI- und SCE-optischen Pfade wandern von den Messports- bzw. Messöffnungen 120 und 122 jeweilig und über einen Transmissionsbereich 126 (siehe 1) innerhalb des Systems 100 zu der Lichterfassungsoptik, welche im größeren Detail unten diskutiert wird.
Die Lichterfassungsoptik entsprechend der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung schließt eine Zoomlinsenanordnung 130 ein. Die Zoomlinsenanordnung 130 ist mit Bezug auf die Basis 102 des Systems 100 befestigt, so dass operative Elemente davon beweglich/transportierbar mit Bezug auf die Basis 102 sind. Die Zoomlinsenanordnung 130 schließt eine Dualzoomfunktionalität ein, die die Effektivität und Verwendung des exemplarischen Spektrophotometersystems 100 verbessert. Obwohl die offenbarte Zoomlinsenanordnung 130 vorteilhaft in Verbindung mit dem schematisch beschriebenen spektrophotometrischen System 100 der 1 bis 3 vorteilhaft eingesetzt werden kann, und vorteilhaft in kommerzielle spektrophotometrische Systeme inkorporiert werden kann, wie zum Beispiel das Color i^TM 5 Spektrophotometer von GretagMacbeth, kann die offenbarte Zoomlinsenanordnung 130 auch vorteilhaft in einem alternativen Farbmessgerät inkorporiert sein, wie es leicht durch den Fachmann offensichtlich ist.
Die Zoomlinsenanordnung 130 schließt im Allgemeinen eine Vielzahl von Spiegel und ein Paar von fokussierenden Linsen ein, die mit Bezug auf einen transportierbaren bzw. beweglichen Linsenträger befestigt sind. Die Spiegel und Linsen definieren „die Lichterfassungsoptik bzw. Lichterfassungsoptiken" um Farbmessungen entsprechend der vorliegenden Offenbarung zu ermöglichen. Ein Motor oder andere mechanische Antriebsmittel bzw. Treibermittel werden bereitgestellt, um die Bewegung bzw. Übersetzung des Linsenträgers mit Bezug auf die Spiegel zu bewirken, wodurch Zoomlinsenfunktionalitäten, die damit verknüpft sind, zu ermöglichen bzw. einzurichten. Somit schließt die Zoomlinsenanordnung 130 mit zusätzlichem Bezug auf die 4 bis 6 eine erste angehobene Trägerba sis bzw. Unterstützungsbasis 132 nach bzw. an welcher ein kooperierendes Paar von Spiegeln befestigt sind, um den SCE-Lichtstrahl, der von dem SCE-Port bzw. der SCE-Öffnung 120 emittiert wurde, zu erfassen bzw. einzufangen.
Mit ursprünglichem Bezug auf den SCE-Strahl, reist ein derartiger Strahl über den Übertragungsbereich 126 in der horizontalen Ebene und fällt auf den SCE-einstellbaren gefalteten Spiegel bzw. Faltspiegel 134. Der SCE-Strahl wird reflektiert, um auf den SCE-Faltspiegel 136 zu fallen, welcher den SCE-Strahl zu der SCE-fokussierenden Linse 138 umlenkt, welche in bzw. an dem Linsenträger 140 befestigt ist. Als solches ist der SCE-Strahl ein horizontal ausgerichteter bzw. angepasster Strahl. Die SCE-fokussierende Linse 138 fokussiert den SCE-Strahl auf einen SCE-Faserfaltspiegel 150, welcher den Strahl zu einem SCE-Faserblock bzw. SCE-Fiberblock 152 umlenkt. Sowohl der SCE-Faserfaltspiegel 150 und SCE-Faserblock bzw. SCE-Fiberblock 152 werden an einer rückwärtigen Trägerwand bzw. Haltewand 154 befestigt und sind im Allgemeinen in derselben horizontalen Ebene. Die SCE-Faseroptik (nicht veranschaulicht) ist innerhalb des SCE-Faserblocks 152 positioniert, so dass der SCE-Strahl dadurch erfasst bzw. aufgenommen oder eingefangen wird und zu einem Prozessor zum Beispiel einem Multikanalanalyser bzw. Mehrkanalanalyser übertragen wird.
Bei einer ähnlichen Messung bzw. in ähnlicher Weise, reist ein SCI-Strahl, der von dem SCI-Port 120 emittiert wurde über einen Übertragungsbereich 126 in der horizontalen Ebene und fällt auf einen SCI-einstellbaren Faltspiegel 142, welcher relativ zu der Seitenträgerwand 144 befestigt ist. Der SCI-einstellbare Faltspiegel 142 lenkt den SCI-Strahl zu dem SCI-Faltspiegel 146 um, welcher den SCI-Strahl zu der SCI-fokussierenden Linse 148 umlenkt, welcher auch innerhalb des Linsenträgers 140 befestigt ist. Der SCI-Strahl ist somit ein vertikal ausgerichteter bzw. angepasster Strahl. Die SCI-fokussierende Linse 148 fokussiert den SCI-Strahl auf einen SCI-Fiberfaltspiegel bzw. SCI-Faserfaltspiegel 146, welcher den Strahl zu einem SCI-Fiberblock bzw. SCI-Faserblock 158 umlenkt. Sowohl der SCI-Faserfaltspiegel 156 als auch der SCI-Faserblock 158 werden auf der Rückträgerwand bzw. rückwärtigen Trägerwand 154 befestigt, aber in einer unterschiedlichen horizontalen Ebene und zwar relativ zu den korrespondierenden SCI-strukturellen Elementen. Die SCI-Faseroptik (nicht veranschaulicht) wird innerhalb des SCI-Faserblocks 158 positi oniert, und zwar derart, dass der SCI-Strahl dadurch gefangen bzw. erfasst oder aufgenommen und zu einem Prozessor oder zum Beispiel derselbe Multikanalanalyser bzw. Mehrfachkanalanalyser, der die SCI-Übertragung empfangen hat, übertragen wird.
Somit beginnt der optische Pfad bei der Verwendung von bzw. bei der Beleuchtungsintegrierenden Sphäre 108 für alle drei Strahlen (SCI, SCE und Referenzstrahl). Der SCE-Strahl reist von der Sphäre in der horizontalen Ebene zu dem SCE-einstellbaren Faltspiegel, zu dem SCE-Faltspiegel, durch die SCE-fokussierende Linse, zu dem SCE-Faserfaltspiegel, zu dem SCE-Faserblock, welcher die SCE-Faseroptik beinhaltet, welche das Licht zu einem Multikanalanalyser überträgt. Der SCI-Strahl folgt einem vergleichbaren, parallelen Pfad zu dem Multikanalanalyser. Zusätzlich wird der Referenzstrahl durch eine separate fokussierende Linse (nicht gezeigt) fokussiert und durch eine Faseroptik (nicht gezeigt) gefangen bzw. erfasst oder aufgenommen, und zwar zur Übertragung zu dem Mehrkanalanalyser bzw. Multikanalanalyser (nicht gezeigt). Das Design und die Implementation von derartigen fokussierenden/Transmissionsstrukturen ist für den Fachmann gut, und zwar basierend auf der Offenbarung hierin.
Das offenbarte lichterfassungsoptische System bzw. optische Lichterfassungssystem und das referenzstrahloptische System bzw. optische Referenzstrahlsystem sind entworfen, um gleichzeitig Messungen von den SCI- und SCE-optischen Pfaden zu nehmen bzw. zu machen und eine „Referenz"-Messung der Beleuchtungsquelle von dem dritten optischen Pfad zu nehmen bzw. zu machen. Dieses vorteilhafte Design setzt einen „Drei-Strahl"-Messapparat zusammen, welcher einen marktverbesserten, über dem Industriestandard „Dualstrahl"-Messung repräsentiert, die aus entweder der SCI- und der Referenzmessung oder der SCE- und Referenzmessung besteht bzw. zusammengesetzt ist. Von Interesse bzw. bemerkenswert stellen gegenwärtig zur Verfügung stehende kommerzielle Systeme ein Verfahren zum Schalten zwischen SCI und SCE durch mechanische Mittel bereit, aber bieten nicht die Fähigkeit simultane bzw. gleichzeitige Messungen, wie es hierin offenbart ist, zu erhalten. Ein anderes besonderes vorteilhaftes Merkmal, das mit der exemplarischen Zoomlinsenanordnung 130 verknüpft ist, die hierin offenbart ist, bezieht sich auf den Linsenträger 140, welcher sowohl die SCE- als auch SCI-fokussierenden Linsen 138, 148 jeweilig beinhaltet bzw. aufnimmt, um somit eine gleiche Pfadlänge bzw. Weglänge für so wohl den SCE- und SCI-Strahl zu etablieren. Diese strukturelle Anordnung stellt sicher, dass beide Strahlen denselben Bereich von Interesse des Musters messen. Beide Linsen bewegen sich gleichzeitig entlang der Instrumentenachse, und zwar basierend auf Antriebskräften, die mit Hilfe eines Motors 160 zum Beispiel eines Positionier-Schrittmotors oder eines anderen Antriebsmechanismus bzw. Treibermechanismus, weitergegeben bzw. übermittelt oder verliehen werden. Der Motor 160 wird an der rückwärtigen Trägerwand bzw. Rückunterstützungswand 154 befestigt und der Antriebsschaft 162 erstreckt sich dadurch, um mit dem Linsenträger 140 einzugreifen bzw. in Eingriff zu stehen. Der Antriebsschaft 162 dient auch zur Führung einer axialen Bewegung des Linsenträgers 140.
Der Linsenträger 140 ist bewegbar bzw. beweglich relativ zu einem Gleitstück bzw. Führungsgleises 164 befestigt, das mit der Achse des Farbmessinstrumentes ausgerichtet bzw. angepasst oder in Flucht ist. Obwohl das exemplarische Gleitstück bzw. die exemplarische Führungsschiene oder der exemplarische Gleitblock 164, das bzw. die oder der in den 4 bis 6 gezeigt ist, sich über den Flur bzw. Boden 166 erstreckt und Merkmale eines im Wesentlichen rechteckigen Querschnittsabschnitts, alternative Konfigurationen implementiert sein können, zum Beispiel Trapezoidal-Querschnittsabschnitte, eine oder mehrere längliche Kanäle, die in dem Flur bzw. am Boden 166 ausgebildet sind, oder dergleichen. Stopflächen können in dem Gleitstück bzw. der Führungsschiene oder dem Gleitblock 164 inkorporiert sein, um die Bewegung des Linsenträgers 140 zu begrenzen, und zwar innerhalb einer vorbestimmten Reisedistanz bzw. Bewegungsdistanz, wie es für den Fachmann offensichtlich sein wird. Elektronische Sensoren können mit derartigen Stopflächen verbunden sein und können mit dem Motor 160 kommunizieren, um eine Verschiebungsbewegung bzw. translationale Bewegung des Linsenträgers 140 an vorbestimmten Orten abzuschneiden bzw. wegzuschneiden. Die Bewegung des Linsenträgers 140 relativ zu einer verbundenen Beleuchtungs-/integrierenden Sphäre wird im Allgemeinen softwaregesteuert. Somit ist es einem Bediener im Allgemeinen möglich bzw. erlaubt, einen gewünschten Bereich von Interesse auf dem Muster, das zu messen ist, auszuwählen, und die Software übersetzt einen derartigen Bereich von Interesse zu einer geeigneten Linsenträgerposition, und zwar relativ zu der Beleuchtungs-/integrierenden Sphäre. Der Motor 160 wird dann aktiviert, wie benötigt, um den Linsenträger 140 zu einem gewünschten Ort axial neu zu positionieren. Ein Sensormechanismus (Sensormechanismen) ist (sind) im Allgemeinen am bzw. auf dem Linsenträger 140 und/oder komplementären Strukturen (zum Beispiel dem Gleitstück bzw. der Führungsschiene oder dem Gleitblock 164) bereitgestellt, um abzutasten bzw. zu messen/Signal, wenn der Linsenträger 140 die gewünschte axiale Stelle bzw. den gewünschten axialen Ort erreicht hat. Das Design und die Implementierung von axialer Neupositionierungssoftware zur Verwendung bei der Kooperation mit einem Motor oder anderen Antriebsmechanismen bzw. einem anderen Antriebsmechanismus, wie es hierin beschrieben ist, ist für den Fachmann in dem vorliegenden Gebiet günstig.
Die Natur des offenbarten Linsenträgerdesigns ermöglicht fast unbegrenzte Bereiche von Interesse, die zu messen sind, und zwar mit beiden SCE- und SCI-Strahlen. Die vorangegangene vorteilhafte Funktionalität, die mit der offenbarten Zoomlinsenanordnung 130 verbunden ist, führt auch zu vorteilhaften Ergebnissen, wenn das Spektrophotometer betrieben wird, um spektrale Messungen in einem „Transmissionsmodus" zu erhalten. Nur der SCE-Strahl wird für Transmissionsmessungen verwendet, aber die Zoomlinsenanordnung 130 ermöglicht vorteilhaft, fast unbegrenzte Bereiche von Interesse, die zu messen sind, auf einer Muster, während man in dem Transmissionsmodus ist.
Die spektralen Daten, die erhalten wurden, und zwar unter Verwendung der „Drei-Strahl"-Architektur der vorliegenden Offenbarung nimmt typisch die Form von drei Datenströmen, die gleichzeitig gesammelt wurden, welche durch herkömmliche Transmissionssysteme zu einem herkömmlichen Prozessor geleitet bzw. gerichtet werden können. Die Zoomlinsenanordnung der vorliegenden Offenbarung ermöglicht verlässliche, effiziente und flexible spektrale Messungen, und zwar sowohl in dem Reflektions- und Transmissionsmodus, wobei erste und zweite Linsen zusammen entlang der Instrumentenachse übersetzt werden. Weitere strukturelle Merkmale und betriebliche Vorteile, die mit der offenbarten Zoomlinsenanordnung der vorliegenden Offenbarung verbunden sind, werden für den Fachmann von dieser Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen ersichtlich. Kehrt man nun zu den 2 und 7 bis 9 zurück, wird eine vorteilhafte Aperturplattenanordnung 112 mit einer Aperturplattendetektionsfunktionalität offenbart. Die offenbarte Aperturplattenanordnung 112 kann vorteilhaft inkorporiert sein in und/oder in Verknüpfung mit einem spektrophotometrischen System, zum Beispiel dem GretagMacbeth Color i^TM 5 Spektrophotometersystem verwendet werden. Die offenbarte Aperturplattenanordnung 112 ermöglicht dem Instrument automatisch und verlässlich zu bestimmen, welche Art von Aperturplatte an der Front bzw. Vorderseite des spektrophotometrischen Instrumentes platziert wurde, und zwar ungeachtet der kreisförmigen Ausrichtung bzw. Orientierung der Aperturplatte.
Die offenbarte Aperturplattenanordnung 112 schließt ein neues Plattendesign ein, das die Orientierung bzw. Ausrichtung, die ausgegeben wird, vermeidet bzw. verhindert oder ausschließt, die mit kommerziell verfügbaren Detektionssystemen verbunden sind. Eine exemplarische Aperturplattenanordnung 112 schließt ein ringförmiges Ringdesign als einen Teil einer Plattenkonstruktion ein, wobei somit ein orientierungsfreies bzw. ausrichtungsfreies Detektionsverfahren bereitgestellt wird. Die offenbarte Aperturplattenanordnung schließt typisch einen Magnet oder mehrere Magnete zum Beispiel einen Satz von Magneten ein, welche agieren, um die Aperturplatte am Platz bzw. an der Stelle relativ zu dem spektrophotometrischen System/Instrument zu halten. Entsprechend den exemplarischen Ausführungsformen der offenbarten Aperturplattenanordnung, ist eine Aperturplattendetektionsfunktionalität mit einem Aperturplattenhalter mittels geeigneter Befestigungsmittel bzw. Anhängungsmitteln zum Beispiel einer drucksensitiven Klebstoffschicht auf einem Aperturplattendetektor verbunden. Während der exemplarische Befestigungsmechanismus bzw. Anhängungsmechanismus, der hierin offenbart ist, zum Beispiel Magneten) und Klebstoffschichten effektiv beim Erreichen des gewünschten Zwischenspiels zwischen individuellen Komponenten sind, können alternative Befestigungsmechanismen eingesetzt werden, ohne von der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, wie es für den Fachmann ersichtlich ist.
Insbesondere mit Bezug auf die 7 bis 9, schließt eine Aperturplattenanordnung 112 einen Aperturplattenhalter 170 ein, welcher konfiguriert und dimensioniert ist, um eine Aperturplatte 114 zu empfangen. Die Aperturplatte 170 ist im Allgemeinen kreisförmig bzw. zirkulär in der äußeren Dimension und definiert einen zirkulären bzw. kreisförmigen Kavitätsbereich 172, um eine Aperturplatte 114, sowie eine Detektionsdisk bzw. Detektionsscheibe 174 zu empfangen. Somit schließt der Aperturplattenhalter 170 ein oder mehrere strukturelle Merkmale ein, die eine laterale Aufrechterhaltung bzw. Beibehaltung oder Zurückhaltung bereitstellt, um eine Aperturplatte konzentrisch zu der Detektionsdisk 174, zum Beispiel eine kreisförmige Kavität, die dimensioniert ist und eine Größe aufweist, um eine Aperturplatte 114 und die Detektionsdisk 174 darin zu empfangen, beizubehalten. Die Detektionsdisk 174 ist typisch an dem Aperturplattenhalter 170 befestigt, zum Beispiel durch einen geeigneten Klebstoff oder dergleichen. Eine Vielzahl von beabstandeten Magneten 176 werden in bzw. bei einem Aperturplattenhalter 170 positioniert und zu dem Kavitätsbereich 174 ausgerichtet bzw. orientiert. Die Tiefe des Kavitätsbereichs 174 ist im Allgemeinen so gewählt, um die Detektionsdisk 174 und die Aperturplatte 114 darin aufzunehmen. Somit, wie es in 7 gezeigt ist, ist eine im Wesentlichen ebene Fläche durch den kreisförmigen bzw. ringförmigen Bereich 178 des kreisförmigen bzw. ringförmigen Plattenhalters 170 und der Aperturplatte 114 definiert, sobald die Aperturplattenanordnung 112 voll bzw. komplett zusammengebaut ist. Eine oder mehrere Muscheln 180 werden in einem ringförmigen Bereich 178 gebildet, um das Anhängen der Aperturplatte 114 und/oder Detektiondisk 174 davon zu ermöglichen.
Das vorteilhafte Detektionssystem, das mit der offenbarten Aperturplattenanordnung 114 verbunden ist, verwendet eine Vielzahl von Detektorschaltern/Sensoren 182, die mit Bezug auf die Detektionsdisk bzw. Detektionsscheibe 174 eingesetzt bzw. entwickelt ist. In der offenbarten exemplarischen Ausführungsform wird ein erhöhter bzw. angehobener ringförmiger Aktivationsring 184 (siehe 9) an der Unterseite der Aperturplatte 114 gebildet. Der Aktivierungsring 184 drückt an den korrespondierenden ausgerichteten Detektorschaltern/-sensoren 182, die an der Detektionsdisk bzw. Detektionsscheibe 174 entwickelt sind. Das Muster der Detektorschalter/Sensoren 182 an der Detektionsdisk bzw. Detektionsscheibe 174 ist konfiguriert, um verlässlich die Aperturplatte, die in Kontakt damit gebracht wurde, zu identifizieren. Somit ist zum Beispiel das radiale Beabstanden der Detektorschalter/-sensoren 182 so definiert, dass der ringförmige Aktivierungsring 184 von einer ersten Aperturplatte einen ersten vorbestimmten Satz von Detektorschaltern/-sensoren 182 berührt, wohingegen der ringförmige Aktivierungsring 184 von einer zweiten Aperturplatte einen zweiten vorbestimmten Satz von Detektorschaltern/-sensoren 182 berührt. Kurz ausgedrückt, werden die ringförmigen Ringradien der ringförmigen Aktivierungsringe, die mit unterschiedlichen Aperturplatten verbunden sind, verwendet, und zwar in Verbindung mit den radial beabstandeten Aktivierungsschaltern/-sensoren 182 und Verarbeitungsfähigkei ten, die mit derartigen Aktivierungsschaltern/-sensoren verbunden sind, um verlässlich die Aperturplatte(n) zu identifizieren, die damit in Kontakt gebracht wurde.
Die kreisförmige bzw. umfängliche oder umlaufende Detektorschalter-Redundanz ist vorteilhaft in die Aktivierungsschaltungseinsatzgeometrie inkorporiert, um weiter die Verlässlichkeit der Detektionsfunktionalität zu erhöhen, die mit der offenbarten Aperturplattenanordnung 112 verbunden ist. In einer exemplarischen Ausführungsform der offenbarten Aperturplattenanordnung, die mit dem Color i^TM 5 Spektrophotometer von GretagMacbeth verbunden ist, werden Aktivierungsschalter/-sensoren eingesetzt bzw. entwickelt, um multiple Ringgeometrien zu definieren, die fünfzehn (15) mögliche einzigartige Aperturplatten bereitstellen. Alternative Aktivierungsschalter können entsprechend der vorliegenden Offenbarung eingesetzt werden, wie es für den Fachmann ersichtlich ist.
Ein alternierendes bzw. wechselndes oder Ersatzaperturplattendetektionssystem und Methodologie werden hierin offenbart. Diese alternative exemplarische Ausführungsform desselben ringförmigen Ring-/Platten-Konzeptes wird mit der Ausnahme eingesetzt, dass der angehobene bzw. erhöhte ringförmige Ring mit einer ringförmigen Nut- bzw. Ringnut ersetzt ist. Um die Aperturplatte verlässlich zu identifizieren, die in Kontakt mit einer Detektionsdisk bzw. Detektionsscheibe gebracht wurde, die mit der Aperturplattenanordnung verbunden ist, wird ein elastomerischer Verbinder bzw. Elastomerverbinder verwendet, um die Nutbreite elektrisch zu detektieren. Alternative Sensorsysteme können basierend auf den Lehren, die hierin beinhaltet sind, eingesetzt werden, ohne vom Umfang und Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, wie es vom Fachmann leicht ersichtlich ist.
Beim Betrieb wird die Detektionsdisk bzw. Detektionsscheibe 174 relativ zum Aperturplattenhalter 170 befestigt oder auf andere Weise befestigt (zum Beispiel mit Hilfe einer Schlüssel/-Schließanordnung, Eingriffsarretierung bzw. Eingriffssperre oder dergleichen). Ein Nutzer platziert eine gewünschte Aperturplatte 114 (zum Beispiel die LAV-Aperturplatte, die schematisch in den 2, 7 und 8 veranschaulicht ist) innerhalb des Kavitätsbereichs 174, und zwar ohne Bezug auf die Umfangsausrichtung. Die Magneten 176, die mit dem Aperturplattenhalter 170 verbunden sind, halten die Aperturplatte 114 relativ zu dem Aperturplattenhalter. Zusätzlich greift der Aktivierungsring 184 an der Un terseite der Aperturplatte 114 in einen Satz von Detektorschaltern/sensoren 182, die an der Detektionsdisk bzw. Detektionsscheibe 174 eingesetzt sind, ein. Basierend auf dem Muster der Detektorschalter/-sensoren 182, die durch den Aktivierungsring 184 in Eingriff sind, bestimmt ein Prozessor, der mit der Aperturplattenanordnung verbunden ist und in Kommunikation mit den Detektorschaltern/-sensoren 182 ist, welche der vorprogrammierten Aperturplatten darin eingefügt wurde. Das offenbarte Aperturplattendetektionssystem ist verlässlich, effizient und ausreichend beweglich bzw. vielseitig in der Detektorschalter/Sensor-Verwendung, um eine Vielzahl von Aperturplatten aufzunehmen oder zu identifizieren.
Kehrt man nun zu den 2 und 10 zurück, wird eine exemplarische Musterhalteranordnung 110 entsprechend der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Die offenbarte Musterhalteranordnung 110 kann vorteilhaft inkorporiert sein in und/oder in Verbindung mit einem spektrophotometrischen System und/oder einem anderen Farbmessinstrument, zum Beispiel dem Color i^TM 5 Spektrophotometersystem von GretagMacbeth verwendet werden. Die offenbarte Musterhalteranordnung 110 stellt ein Verfahren zum Sichern eines Musters unter Test an dem Farbmessinstrument (zum Beispiel photometrisches System) unter Druck, das auf das Muster durch ein Musterpad 190 platziert wurde, bereit, und zwar ohne Zerstörung und/oder Schaden an dem Instrument oder der Ausrichtung/Kalibrierung des Messsystems.
Die Musterhalteranordnung 110 setzt vorteilhaft eine gedämpfte Gasfeder bzw. Gasdruckfeder 192 ein, um die Bewegung des Musterhalters 190 relativ zu dem Spektrophotometer zu mildern bzw. zu dämpfen. Dieses mechanisch verlässliche Einzel-Einheitdesign stellt eine linearkonstante bzw. lineare konstante Federkraft bereit, welche voreilhaft das Muster unter Test in einer fixierten Position gegenüber dem Instrument behält bzw. hält und ferner eine „über-zentrierte" Position bereit, in welcher der Musterhalter 190 offen bleibt. Sobald der Musterhalter 190 von der „über-zentrierten" Position bewegt wird, verhindern die dämpfenden Merkmale der Gasfeder bzw. Gasdruckfeder 192 die „Mäuse-Falle" oder Schnappaktion, die typisch mit dem vorherigen „über-zentrierten"-Federdesigns verbunden ist. Diese Dämpfungseigenschaft, die mit der Gasfeder bzw. Gasdruckfeder 192 verbunden ist, produziert eine glatte bzw. geglättete oder gedämpfte Rückkehr des Musterhalters 190 zu der Beleuchtungssphäre, wobei somit Schaden an der Sphäre eliminiert wird.
Somit, mit besonderem Bezug auf 10, schließt eine Musterhalteranordnung 110 eine Befestigungsplatte 194 zur relativen Befestigung an eine Vorderseite 104 eines spektrophotometrischen Systems 100 ein. Eine Halterung 196, die sich von der Befestigungsplatte 194 erstreckt und typisch ein Joch bzw. einen Bügel oder eine Gabel zur pivotalen bzw. zentralen oder drehbaren bzw. beweglichen Interaktion mit einem Befestigungsarm 198 der Gasfeder bzw. Gasdruckfeder 192 definiert. Äußere Halterungsarme 202a, 202b sind zentral bzw. drehbar oder beweglich befestigt, und zwar mit Bezug auf die außen liegenden Flächen der Halterung 196. Ein Griff bzw. Griffstück oder Handgriff bzw. Einstellhebel 200 ist an dem oberen Ende der Halterungsarme 202a, 202b positioniert. Die oberen Enden der Halterungsarme 202a, 202b definieren einen beschränkten bzw. eingeschränkten Bereich, der mit der Gasdruckfeder 192 eingreift, derart, dass die Gasdruckfeder 192 eine Kraft dagegen übermittelt, bzw. verleiht oder weiter gibt.
Der Griff bzw. das Griffstück 200 ermöglicht einem Benutzer, den Musterhalter 190 von einem spektrophotometrischen Instrument (siehe 1) wegzudrehen. Da der Musterhalter 190 von dem spektrophotometrischen Instrument weggedreht wird, wird eine Kraft weitergeleitet bzw. vermittelt, und zwar gegenüber der Gasdruckfeder 192, und zwar durch den beschränkten bzw. eingeschränkten Bereich, der durch die Halterungsarme 202a, 202b definiert ist, wodurch die Gasdruckfeder 192 geladen bzw. gespannt wird. Danach, wenn der Musterhalter 190 zu dem spektrophotometrischen System bewegt wird, verhindert die Gasdruckfeder 192 bzw. Gasfeder 192 die Schnappaktion, die typisch mit dem überzentrierten Feder-Design verbunden ist. Vielmehr funktionieren bzw. arbeiten die Gasdruckfedern 192, um eine glatte Rückkehr des Musterhalters 190 im Eingriff mit dem Farbmessinstrument zu bewirken.
Um weiter den Fachmann beim Herstellen und Verwenden verbesserter spektrophotometrischer Anordnungen (und Komponenten/Unteranordnungen bzw. Subanordnungen davon) entsprechend der vorliegenden Offenbarung zu assistieren, wird Bezug auf 11 gemacht, welche ein Flussdiagramm von einer Farbmessmythologie entsprechend einer Implementation von exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereitstellt. Wie es hierin gezeigt ist, wird eine Drei-Strahl-Messmodalität vorteilhaft gleichzeitig bewirkt, wodurch zur Verfügung stehende Farbmessformen verbessert werden.
Obwohl die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf exemplarische Ausführungsformen davon bereitgestellt ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf begrenzt. Überdies ist es speziell genannt, dass eine oder mehrere der offenbarten Strukturen in einer spektrophotometrischen Anordnung eingesetzt werden kann, aber dass es nicht notwendigerweise alle derartige Strukturen bedarf, implementiert zu sein, um die Vorteile, die mit jeder Struktur, individuell verbunden ist, zu realisieren. Zum Beispiel kann eine oder mehrere von den offenbarten Zoomlinsenanordnungen, Aperturplattenanordnungen mit Detektionsfunktionalität und/oder Musterhalteranordnung implementiert sein, und zwar als Ganzes oder im Teil. Somit werden es Fachleute verstehen, dass die vorteilhaften Strukturen, die hierin offenbart sind, eingesetzt werden können, und zwar im Ganzen oder im Teil, wie es gewünscht wird, um das spezifische Design und/oder operationale Aufgaben und/oder Erfordernisse zu erreichen.

Claims

Ein spektrophotometrisches System, das aufweist: (a) eine integrierende Sphäre (108), die einen Probenport bzw. eine Musteröffnung, einen Spiegelkomponenten ausschließenden (SCE)-Messport bzw. -öffnung bzw. eine Messöffnung oder einen Messport, die oder der Spiegelkomponenten bzw. gespiegelte Komponenten ausschließt (SCE) und einen Spiegelkomponenten einschließenden (SCI)-Messport bzw. -öffnung bzw. einen Messport oder eine Messöffnung, der oder die Spiegelkomponenten bzw. gespiegelte Komponenten einschließt, (b) eine Vielzahl von Spiegeln (134, 136, 150), die relativ zu der integrierenden Sphäre (108) positioniert sind, um einen SCE-Strahl, der von der integrierenden Sphäre zu einem SCE-Faserblock bzw. SCE-Fiberblock (152) emittiert wurde, zu reflektieren und zu richten bzw. auszurichten, (c) eine zweite Vielzahl von Spiegeln (142, 146, 156), die relativ zu der integrierenden Sphäre (108) positioniert sind, um einen SCI-Strahl, der von der integrierenden Sphäre (108) zu einem SCI-Faserblock bzw. SCI-Fiberblock (158) emittiert wurde, zu reflektieren und zu richten bzw. auszurichten, dadurch gekennzeichnet, dass (d) erste und zweite fokussierenden Linsen (148, 138) zwischen der ersten und zweiten Vielzahl von Spiegeln jeweilig positioniert sind, um die SCI- und SCE-Strahlen zu fokussieren, wobei die ersten und zweiten fokussierenden Linsen auf einem Linsenträger (140) befestigt bzw. montiert sind, der bewegbar bzw. beweglich befestigt bzw. montiert ist, und zwar relativ zu der integrierenden Sphäre (108); und dass (e) ein Treibmechanismus bzw. Antriebsmechanismus (160, 162) zu bzw. an den Linsenträger gekoppelt ist bzw. mit diesem verbunden ist, der operativ ist, um den Linsenträger relativ zu der integrierenden Sphäre neu zu positionieren bzw. umzupositionieren.
Spektrophotometrisches System nach Anspruch 1, das weiter einen Referenzstrahlmessport bzw. -öffnung aufweist, die in der integrierenden Sphäre definiert ist.
Spektrophotometrisches System nach Anspruch 2, wobei ein Referenzstrahl bzw. Bezugsstrahl von dem Referenzstrahlport bzw. der Referenzstrahlöffnung emittiert ist bzw. wird, und wobei der Referenzstrahl, der SCE-Strahl und der SCI-Strahl gleichzeitig bzw. simultan durch einen Prozessor verarbeitet werden, der mit dem spektrophotometrischen System verbunden bzw. verknüpft ist.
Spektrophotometrisches System nach Anspruch 1, wobei der Treibmechanismus bzw. Antriebsmechanismus (160, 162) einen Schrittmotor (160) einschließt.
Spektrophotometrisches System nach Anspruch 1, das ein Positionierungsslide bzw. einen Positionierungsschlitten (164) aufweist, welches bzw. welcher mit dem Linsenträger interagiert, um eine Schiebung bzw. Umsetzung oder Translation des Linsenträgers relativ zu der integrierenden Sphäre zu erleichtern bzw. zu ermöglichen.
Spektrophotometrisches System nach Anspruch 1, wobei der Linsenträger (140) und die ersten und zweiten fokussierenden Linsen (148, 138) eine Zoomlinsenanordnung definieren, und wobei die Zoomlinsenanordnung konfiguriert ist, um eine gleiche Pfadlänge für die SCE- und SCI-Strahlen zu erzeugen.
Spektrophotometrisches System nach Anspruch 6, wobei die Zoomlinsenanordnung zur Messung multipler Bereiche bzw. Regionen von Interesse bzw. der interessanten Bereiche eines Musters bzw. einer Probe oder eines Samples effektiv bzw. wirksam ist, und zwar bezüglich sowohl Transmission als auch Reflektion.
Spektrophotometrisches System nach Anspruch 1, das weiter eine Aperturplattendetektionsanordnung (170, 174, 114) aufweist.
Spektrophotmetrisches System nach Anspruch 8, wobei die Aperturplattendetektionsanordnung einen Aperturplattenhalter (170), eine Detektionsdisk bzw. eine Detektionsscheibe (147) und eine Aperturplatte (114) einschließt.
Spektrophotometrisches System nach Anspruch 9, wobei die Detektionsscheibe eine Vielzahl von Sensoren (182) einschließt, die in einer vorbestimmten Art und Weise angewandt bzw. ausgebracht oder eingesetzt bzw. aufgestellt sind, und wobei die Aperturplatte einen Aktivierungsring (184) einschließt, der eine eingestellte bzw. vorgegebene Fraktion oder Standardfraktion der Vielzahl von Sensoren erfasst bzw. einnimmt oder in diese eingreift bzw. belegt.
Spektrophotometrisches System nach Anspruch 9, wobei der Aperturplattenhalter (170) eine Vielzahl von Magneten (176) für eine magnetische Verbindung bzw. Bindung oder einen magnetischen Eingriff mit der Aperturplatte beinhaltet.
Spektrophotometrisches System nach Anspruch 1, das weiter eine Musterhalteranordnung bzw. Probenhalteranordnung (110) aufweist, das einen Probenhalter bzw. Musterhalter (190) und eine Gasfeder bzw. Gasdruckfeder (192) zur Dämpfung der Bewegung des Probenhalters relativ zur integrierenden Sphäre einschließt.