KR20210136099A - 측정 광원 및 반사 스펙트럼을 검출하기 위한 측정 장치 - Google Patents

측정 광원 및 반사 스펙트럼을 검출하기 위한 측정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 균일한 공간 조도 분포를 갖는 측정 광을 생성하기 위한 측정 광원에 관한 것이다. 측정 광원은 고체 블록(01)을 포함하며, 상기 블록(01) 내에는 조명 공간(11), 광 형성 공간(12) 및 광 출사 공간(13)이 각각 블록(01) 내 공동으로서 형성되며 확산 반사 내부면을 갖는다. 조명 공간(11)은 광 형성 공간(12)으로 개방된다. 광 형성 공간(12)은 광 출사 공간(13)으로 개방된다. 적어도 하나의 광원(07)은 광을 생성하기 위해 조명 공간(11)에 적어도 부분적으로 배치된다. 광 출사 공간(13)에는 광출구(08)가 있다. 본 발명에 따르면, 조명 공간(11)의 축과 광 출사 공간(13)의 축은 서로 거리를 두고 배치된다. 광 형성 공간(12)은 광 전파 방향의 반전을 위해 설계된다. 본 발명은 또한 샘플의 적어도 절대 반사 스펙트럼을 검출하기 위한 측정 장치에 관한 것이다. 측정 장치는 특히 예를 들어 표면의 색상 또는 광택을 결정하기 위해 생산 공정에서 표면의 분광 검사에 사용된다.

Description

측정 광원 및 반사 스펙트럼을 검출하기 위한 측정 장치
본 발명은 균일한 공간 조도 분포를 갖는 측정 광을 생성하기 위한 측정 광원에 관한 것이다. 본 발명은 또한 샘플의 적어도 하나의 절대 반사 스펙트럼을 검출하고 바람직하게는 또한 참조 측정(reference measurement)을 수행하기 위한 측정 장치에 관한 것이다. 측정 장치는 특히 예를 들어 표면의 색상이나 광택 또는 층 두께를 결정하기 위해 생산 공정에서 표면의 분광 검사에 사용된다.
DE 10 2011 050 969 A1은 내부에 확산 산란층이 있고 광 출사 개구가 있는 중공 본체를 사용하여 반사광을 참조 측정하기 위한 장치를 제시한다. 장치는 측정 위치로부터 교정 위치로 전환될 수 있으며, 그 결과 광 출사 개구가 제 1 검출 축으로부터 제 2 검출 축으로 이동된다.
DE 10 2010 041 749 A1로부터 길이 방향으로 연장되는 공동을 갖는 측정 장치가 알려져 있으며, 상기 공동은 샘플을 향하게 될 하나의 개구 및 길이 방향으로 배치된 다수의 개구를 갖는다. 또 다른 개구는 광을 결합하는데 사용된다.
US 6,422,718 B1, DE 34 31 367 A1 및 DE 20 2008 012 222 U1은 다양한 실시예의 측정 광원을 제시한다.
US 2007/0171649 A1은 광고 등을 제공하기 위한 사이니지 시스템을 제시한다. 제 1 실시예에서, 실드는 하우징의 후면에 확산 반사 내부면을 갖는 하우징 내의 공동을 포함한다. 하우징 전면의 차폐 패널에는 공동으로부터 광이 방출될 수 있도록 개구가 있다.
US 2008/0146909 A1로부터 광 입구 및 광 출구를 갖는 챔버를 포함하는 광 전송 장치가 알려져 있다. 챔버의 내부 표면은 확산 반사하도록 설계된다. 광원의 모든 광은 제 1 개구를 통해 챔버로 들어가야 하고, 제 2 개구를 통해 챔버를 떠나기 전에 그곳에서 확산 반사되어야 한다.
DE 10 2013 219 830 A1은 내부에 광산란 표면이 있고 광 출사 개구가 있는 중공 본체를 포함하는, 확산 조명 하에서 반사 측정을 위한 광학 장치를 제시한다. 상기 광 출사 개구는 회전 비대칭 형상을 갖는다.
DE 10 2014 215 193 A1은 샘플의 절대 반사 스펙트럼을 검출하기 위한 측정 장치를 제시한다. 이 측정 장치는 광원, 및 측정 광의 균일한 공간 조도 분포를 생성하기 위한 균질화기를 포함한다. 측정 장치는 이동식 반사기와 수신기를 더 포함한다. 반사기는 광원과 동일한 샘플의 면에 배치된다. 균질화기는 바람직하게는 울브리히트(Ulbricht)-볼, 울브리히트-관 또는 볼-실린더 구조에 의해 형성된다. 이 측정 장치에서 울브리히트-볼은 샘플 간격이 변경될 때 또는 샘플이 기울어질 때 절대 측정에서 1% 이상의 측정 에러를 초래하며, 이는 많은 응용 분야에서 너무 높다. 그러나 실험실 조건 외에, 특히 생산 공정에서 인라인 측정의 경우, 샘플 간격 변동 및 샘플 기울어짐은 불가피하다.
DE 10 2016 116 405 A1 및 EP 3 290 904 A2는 균일한 공간 조도 분포를 갖는 측정 광을 생성하기 위한 측정 광원에 관한 것이다. 측정 광원은 확산 반사 내부면을 갖는 중공 본체를 포함한다. 공통 축을 갖는, 오목한 중공 거울형 조명 공간, 관형 광 형성 공간 및 오목한 중공 거울형 광 출사 공간이 상기 중공 본체에 형성된다. 광을 생성하기 위한 광원은 조명 공간에 적어도 부분적으로 배치된다. 광원은 예를 들어 적어도 하나의 할로겐 램프 및/또는 적어도 하나의 LED에 의해 형성된다. 광 출사 공간에는 광 출구가 있다. 조명 공간과 광 출사 공간은 오목 거울 형태로 서로 마주보고 있으며, 관형 광 형성 공간에 의해 연결된다. 중공 본체에는, 광 출사 공간에 배치된 중공 본체의 내부면에 의해 반사된 광을 광 출구를 통해 중공 본체의 외부로 반사시키기 위해 확산 반사 반사판이 배치된다. EP 3 290 904 A2는 또한 샘플의 절대 반사 스펙트럼을 검출하고 참조 측정을 수행하기 위한 다양한 측정 장치들을 제시한다.
종래 기술에 기초하여, 본 발명의 과제는 반사 스펙트럼을 검출하기 위한 측정 장치, 특히 울브리히트-볼(Ulbricht-ball)보다 훨씬 더 컴팩트하게 구현될 수 있으며 균일한 공간 조도 분포를 갖는 측정 광을 생성하기 위한 적절한 측정 광원을 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제 1 항에 따른 측정 광원 및 독립 청구항 제 15 항에 따른 측정 장치에 의해 해결된다.
본 발명에 따른 측정 광원은 균일한 공간 조도 분포를 갖는 측정 광을 생성하기 위해 사용된다. 본 발명에 따른 측정 광원으로, 예를 들어 표면의 분광학적 검사가 수행될 수 있다. 측정 광원은 조명 공간, 광 형성 공간 및 광 출사 공간이 형성되어 있는 고체 블록을 포함한다. 조명 공간, 광 형성 공간 및 광 출사 공간은 각각 블록 내 공동으로서 설계된다. 조명 공간, 광 형성 공간 및 광 출사 공간은 각각 확산 광을 생성하거나 전달하기 위한 확산 반사 내부면을 갖는다. 조명 공간은 광 형성 공간으로 개방되어, 광이 조명 공간으로부터 광 형성 공간으로 들어갈 수 있다. 광 형성 공간은 광 출사 공간으로 개방되어, 광이 광 형성 공간으로부터 광 출사 공간으로 들어갈 수 있다.
광을 생성하기 위한 적어도 하나의 광원은 조명 공간에 적어도 부분적으로 배치된다. 적어도 하나의 광원은 어떤 경우에도 광이 그것을 통해 조명 공간으로 방사될 수 있도록 배치되며, 적어도 하나의 광원은 부분적으로 조명 공간 외부에 배치될 수 있다.
광 출사 공간은 광이 광 출사 공간으로부터 블록 외부로 통과할 수 있는 광 출구를 갖는다. 광 출구로부터 나온 광은 측정 광원에 의해 생성될 수 있는 측정 광을 형성한다. 조명 공간의 축과 광 출사 공간의 축은 서로 거리를 두고 배치된다. 조명 공간의 축은 조명 공간의 중심축에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 광 출사 공간의 축은 광 출사 공간의 중심축에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 광 출구의 축과 광 출사 공간의 축은 일치하는 것이 바람직하다. 조명 공간은 바람직하게는 조명 공간의 축에 있는 조명 공간 내의 제 1 광 전파 방향으로 확산 광의 광 전파를 위해 설계된다. 광 출사 공간은 바람직하게는 광 출사 공간의 축에 있는 광 출사 공간 내의 제 2 광 전파 방향으로 확산 광의 광 전파를 위해 설계된다. 조명 공간의 축과 광 출사 공간의 축은 조명 공간과 광 출사 공간이 서로 나란히 또는 서로 상하로 배치되도록 서로 거리를 두고 배치된다.
본 발명에 따르면, 광 형성 공간은 확산 광의 광 전파 방향의 반전을 위해 설계된다. 결과적으로, 조명 공간으로부터 광 형성 공간으로 들어오는 광은 광 형성 공간을 통해 전파될 때 그 광 전파 방향이 반전되어, 반전된 광 전파 방향으로 광 형성 공간으로부터 광 출사 공간으로 들어간다.
본 발명에 따른 측정 광원의 특별한 이점은 조명 공간과 광 출사 공간이 서로 나란히 또는 서로 상하로 배치될 수 있고 광 형성 공간이 축 방향으로 인접하게 배치될 수 있기 때문에 측정 광원이 매우 컴팩트하게 구현될 수 있다는 것이다. 결과적으로, 설치 공간이 최적으로 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 측정 광원으로 생성될 수 있는 측정 광은 그 공간 조도 분포에서 최대 0.2%의 편차를 갖는 것이 바람직하다. 이로 인해, 샘플 간격 변동, 샘플 두께 변동 및 샘플 기울어짐이 허용될 수 있기 때문에, 절대 반사 스펙트럼을 측정할 때 측정 광원의 인라인 사용이 가능하다.
광원에 의해 생성될 수 있는 광은 광 출구로부터 나오기 전에 조명 공간, 광 형성 공간 및 광 출사 공간에서 바람직하게는 적어도 3번 반사된다. 광원에 의해 생성될 수 있는 광은 광 출구로부터 나오기 전에 조명 공간, 광 형성 공간 및 광 출사 공간에서 바람직하게는 적어도 4번 반사된다. 광원에 의해 생성될 수 있는 광의 대부분은 광 출구로부터 나오기 전에 조명 공간, 광 형성 공간 및 광 출사 공간에서 바람직하게는 여러 번 반사된다.
제 1 광 전파 방향 및 제 2 광 전파 방향은 바람직하게는 서로 반대 방향으로 배향된다. 제 1 광 전파 방향 및 제 2 광 전파 방향은 서로 일정한 각도, 바람직하게는 180°± 30°, 더욱 바람직하게는 180°± 15°, 특히 바람직하게는 180°의 각도를 갖는다.
광 형성 공간은 조명 공간과 광 출사 공간을 바람직하게는 U-형 또는 V-형으로 연결한다.
조명 공간의 축과 광 출사 공간의 축은 바람직하게는 서로 평행하게 배치된다. 조명 공간 및 광 출사 공간은 바람직하게는 동일한 축방향 위치, 즉 축 방향에서 동일한 위치를 갖는다. 따라서 조명 공간 및 광 출사 공간은 서로 나란히 또는 서로 상하로 그리고 축 방향 오프셋 없이 배치된다. 이와 관련하여, 조명 공간, 광 형성 공간 및 광 출사 공간은 U-형 또는 V-형을 형성하고, 조명 공간 및 광 출사 공간은 U-형 또는 V-형의 다리를 형성한다.
본 발명에 따른 측정 광원의 바람직한 실시예에서, 균질화기 요소는 광 형성 공간으로부터 광 출사 공간으로의 전이부에 배치된다. 균질화기 요소는 확산 반사 조명 표면을 갖는다. 균질화기 요소는 광 출사 공간의 내부면에 의해 반사된 광을 광 출구를 통해 블록 외부로 반사시키도록 설계되어 있다. 균질화기 요소는 바람직하게는 광 출사 공간의 축에 그리고 이 축에 수직으로 배치된다. 균질화기 요소는 이 축에서 바람직하게는 광 출구를 향한다. 외부로부터 광 출구를 통해 광 출사 공간 내로 바라보면, 균질화기 요소가 보인다. 광 형성 공간으로부터 광 출사 공간으로의 전이부는 광 출사 공간의 축에 대해 방사상 중간 섹션에서 바람직하게는 균질화기 요소에 의해 시각적으로 은폐되며, 방사상 외부 섹션은 광 형성 공간으로부터 광 출사 공간으로의 광 통로를 형성한다.
균질화기 요소는 바람직하게는 편평하거나 만곡된 디스크의 형상을 갖는다. 만곡된 디스크는 바람직하게는 구형으로 만곡된다.
균질화 요소는 바람직하게는 광 출사 공간의 중간 평면에 배치된 웨브에 부착된다. 광 출사 공간의 중간 평면은 또한 조명 공간의 중간 평면 및/또는 광 형성 공간의 중간 평면을 형성하는 것이 바람직하다.
조명 공간은 바람직하게는 적어도 하나의 광원이 적어도 부분적으로 배치되는 적어도 하나의 광 입구를 갖는다. 적어도 하나의 광 입구는 바람직하게는 적어도 하나의 광원이 배치되는 블록의 개구에 의해 형성된다.
조명 공간은 바람직하게는 2개의 광 입구, 즉 제 1 광 입구 및 제 2 광 입구를 갖는다. 제 1 광 입구 및 제 2 광 입구는 바람직하게는 서로 나란히 배치된다. 광원 중 적어도 하나는 각각의 광 입구에 배치된다. 다수의 광원도 광 입구들 중 하나 또는 둘에 배치될 수 있다. 조명 공간에는 2개보다 많은 광 입구가 있을 수도 있다. 2개보다 많은 광 입구가 2개의 인접한 그룹에 배치될 수 있다.
2개의 광 입구 또는 2개의 광 입구 그룹은 조명을 위한 2개의 채널을 형성한다. 예를 들어 2채널 조명을 사용하면 다양한 조명 스펙트럼이 선택될 수 있다. 2채널 조명에 의해, 특히 측정 광원의 열 과부하가 방지될 수 있다. 두 채널이 교대로 사용될 수 있다. 바람직하게는 조명 공간 및 광 형성 공간의 중간 평면을 형성하는 광 출사 공간의 중간 평면과 관련하여, 조명 공간, 광 형성 공간 및 광 출사 공간을 갖는 고체 블록은 바람직하게는 대칭으로 설계된다.
두 광 입구 사이의 연결선 또는 두 광 입구 그룹 사이의 연결선은 바람직하게는 광 출사 공간의 중간 평면에 수직으로 배치된다.
본 발명에 따른 측정 광원의 바람직한 실시예에서, 하나의 할로겐 램프, 및 측정 광원의 광원을 형성하는 다수의 LED가 제 1 광 입구 또는 제 1 광 입구 그룹 및 제 2 광 입구 또는 제 2 광 입구 그룹에 각각 배치된다. 이 경우, 하나의 할로겐 램프, 및 다수의 LED, 바람직하게는 적어도 4개의 LED, 더 바람직하게는 적어도 10개의 LED가 바람직하다. 대안으로서, 광원 중 하나를 형성하는 적어도 하나의 할로겐 램프는 제 1 광 입구 또는 제 1 광 입구 그룹에 배치되는 반면, 측정 광원의 추가 광원을 형성하는 다수의 LED는 제 2 광 입구 또는 제 2 광 입구 그룹에 배치되는 것이 바람직하다. 바람직하게는 적어도 4개의 LED, 더 바람직하게는 적어도 10개의 LED가 제 2 광 입구 또는 제 2 광 입구 그룹에 배치된다.
다수의 LED, 특히 적어도 4개의 LED는 합해서, 바람직하게는 가시광선 범위, 더 바람직하게는 340 nm 내지 1,100 nm 범위, 더욱 더 바람직하게는 340 nm 내지 1,620 nm 범위를 커버하는 방출 스펙트럼을 갖는다.
적어도 하나의 광원은 플래시 램프, 크세논 플래시 램프, 중수소 램프, IR 방사기, 백색 LED, UV 캐소드 또는 UV LED에 의해 형성될 수 있다. 광원은 또한 광을 조명 공간으로 방사할 수 있는 하나 이상의 광 도파관을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 예를 들어 할로겐 램프는 조명 공간 외부에 배치될 수 있다. 어쨌든, 광 도파관 또는 광 도파관들은 광원의 일부로서 조명 공간으로 개방되어, 광원이 부분적으로 조명 공간에 배치된다.
2-채널 조명의 경우, 균질화기 요소는 바람직하게는 몇 번만 반사되었던 2개의 채널로부터의 광이 광 출사 공간 내로 도달하는 것을 방지하기 위해 2개의 측면 연장부를 갖는다. 측면 연장부들 사이의 연결 라인은 바람직하게는 광 출사 공간의 중간 평면에 수직으로 배치된다.
측정 광원은 바람직하게는 광 출구 앞의 블록 외부에 배치된 렌즈를 포함한다. 렌즈는 더 넓은 면을 비출 수 있도록 광 출구에서 나오는 측정 광의 빔을 확대한다. 본 발명에 따른 측정 광원의 특별한 이점은 측정 광원이 작게 구현될 수 있다는 것이며, 이는 광 출구도 작다는 것을 의미한다. 작은 광 출구는 일부 응용에서 너무 작을 수 있다. 광 출구에서 나오는 광의 빔은 렌즈에 의해 확대될 수 있다.
본 발명에 따른 측정 광원의 바람직한 실시예에서, 고체 블록은 광 형성 공간의 외부면을 형성하는 2개의 경사진 에지를 갖는 직육면체 또는 입방체의 기본 형상을 갖는다.
본 발명에 따른 측정 광원의 바람직한 실시예에서, 고체 블록은 서로 견고하게 연결된 적어도 2개의 서브 블록을 포함한다. 특히 2-채널 조명의 경우, 고체 블록은 바람직하게는 서로 견고하게 연결된 3개의 서브 블록을 포함한다. 3개의 서브 블록 중 제 1 서브 블록과 3개의 서브 블록 중 중간 제 2 서브 블록 사이의 연결 평면은 제 1 광 입구와 교차한다. 3개의 서브 블록 중 중간 제 2 서브 블록과 3개의 서브 블록 중 제 3 서브 블록 사이의 연결 평면은 제 2 광 입구와 교차한다. 제 1 서브 블록과 제 2 서브 블록 사이의 연결 평면 및 제 2 서브 블록과 제 3 서브 블록 사이의 연결 평면은 바람직하게는 서로 평행하게 정렬된다. 제 1 서브 블록과 제 2 서브 블록 사이의 연결 평면 및 제 2 서브 블록과 제 3 서브 블록 사이의 연결 평면은 바람직하게는 광 출사 공간의 중간 평면에 평행하게 배치된다. 광 출구는 바람직하게는 중간 제 2 서브 블록에 형성된다. 균질화기 요소 및 필요한 경우 웨브는 바람직하게는 중간 제 2 서브 블록에 형성된다.
본 발명에 따른 측정 광원의 바람직한 실시예에서, 블록 또는 서브 블록들은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 이루어진다. 이 재료는 확산 반사가 매우 좋다. 조명 공간, 광 형성 공간 및 광 출사 공간은 전체 광 스펙트럼에서 바람직하게는 적어도 96%, 특히 바람직하게는 적어도 98%인 반사율을 갖는 확산 반사 표면을 갖는다.
본 발명에 따른 측정 광원의 특별한 이점은 측정 광원이 작게 구현될 수 있다는 것이다. 블록은 외부 에지들을 가지며, 그 길이는 바람직하게는 90 mm 이하, 더 바람직하게는 70 mm 이하이다. 조명 공간, 광 형성 공간 및 광 출사 공간 사이에서, 고체 블록의 재료, 특히 폴리테트라플루오로에틸렌은 바람직하게는 12 mm 이하, 더 바람직하게는 10 mm 이하인 벽 두께를 갖는다. 이 벽 두께는 바람직하게는 적어도 6 mm이다.
본 발명에 따른 측정 장치는 샘플의 절대 반사 스펙트럼을 검출하는데 사용된다. 측정 장치는 예를 들어 표면을 테스트하기 위해 유리 판이나 호일과 같이 코팅된 큰 표면의 생산 공정에서 인라인 측정에 사용된다. 절대 반사 스펙트럼을 검출하기 위해, 참조 샘플이 필요 없다. 따라서 측정 장치는 바람직하게는 사용된 측정 광의 참조 측정을 허용한다.
측정 장치는 균일한 공간 조도 분포를 갖는 측정 광을 생성하기 위한 본 발명에 따른 측정 광원을 포함한다.
측정 장치는 측정 광원의 반대편에 배치된 광을 수신하기 위한 광 수신기를 더 포함한다. 수신되는 광은 샘플 또는 참조 경로를 통해 경로를 취한 후 측정 광원의 측정 광이다. 수신기의 유입 개구와 측정 광원의 배출 개구는 오프셋을 제외하고 서로를 향한다. 광 수신기는 바람직하게는 조명 공간의 축에 배치된다.
측정 장치는 샘플 표면에 평행하게 배치되도록 설계되어 있다. 특히, 광 출사 공간의 축은 샘플의 표면에 평행하게, 즉 샘플의 표면에 오프셋되어 배치되어야 한다.
측정 장치는 제 1 거울을 포함하고, 상기 제 1 거울은 측정 광원의 광 출구의 축 상에 배치되며 광 출구로부터 나오는 측정 광원의 측정 광을 반사하도록 배향된다. 제 1 거울는 바람직하게는 견고하게 배치된다. 제 1 거울은 바람직하게는 구면 곡률을 갖는다. 광 출구로부터 나오는 측정 광의 빔을 확대하기 위해, 설명된 렌즈는 바람직하게 광 출구와 제 1 거울 사이에 배치된다.
측정 장치는 제 2 거울을 더 포함하고, 상기 제 2 거울은 광 수신기의 축에 배치되며 반사된 측정 광을 광 수신기로 반사시키도록 배향된다. 제 2 거울은 바람직하게는 견고하게 배치된다. 제 2 거울은 조명 공간의 축에 배치되는 것이 바람직하다. 제 2 거울은 조명 공간과 광 수신기 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
측정 장치는 바람직하게는 적어도 2개의 위치로 조정될 수 있는 제 3 거울을 포함하며, 이를 위해 제 3 거울은 선회될 수 있다. 제 3 거울은 바람직하게는 적어도 3개의 위치로 조정될 수 있다. 제 3 거울은 제 1 거울과 제 2 거울 사이에 배치되는 것이 바람직하다. 제 3 거울의 제 1 위치에서, 제 3 거울은 빔 경로가 제 1 거울로부터 광 수신기로 향하도록 정렬된다. 제 3 거울의 제 2 위치에서, 제 3 거울은 제 2 거울로부터 광 수신기로 향하는 측정 광을 방출하도록 정렬된다. 제 3 거울의 제 3 위치에서, 제 3 거울은 샘플에 의해 반사된 측정 광이 광 수신기를 향하도록 정렬된다. 측정 장치는 바람직하게는 제 4 거울을 포함한다.
광 수신기는 바람직하게는 특히 분광계와 같은 광 센서에 의해, 또는 적어도 상기 광 센서의 광 입력에 의해 형성된다. 예를 들어, 광 수신기는 분광계로 이어지는 광 도파관이 연결된 입력 광학 장치에 의해 형성될 수 있다.
측정 광원, 광 수신기, 제 1 거울, 제 2 거울 및 경우에 따라 제 3 거울은 바람직하게는 측정 헤드를 형성한다. 측정 헤드는 측정 광원, 수신기, 제 1 거울, 제 2 거울 및 경우에 따라 제 3 거울이 배치되는 하우징을 포함한다. 하우징은 제 1 거울에 의해 반사된 측정 광이 외부로 통과할 수 있고 샘플에 의해 반사된 측정 광이 내부로, 특히 제 2 거울로 통과할 수 있는 측정 개구를 갖는다.
측정 시스템을 형성하기 위해 다수의 측정 헤드가 서로 나란히 배치되는 것이 바람직하다. 측정 시스템을 사용하면, 측정 데이터가 긴밀하게 샘플의 전체 폭에 걸쳐 트랙별로 수집될 수 있다.
본 발명에 따른 측정 장치의 측정 광원은 바람직하게는 본 발명에 따른 측정 광원의 설명된 바람직한 실시예 중 하나에 의해 형성된다. 또한, 본 발명에 따른 측정 장치는 바람직하게는 본 발명에 따른 측정 광원 및 그의 바람직한 실시예와 관련하여 제시된 추가 특징들을 갖는다.
본 발명의 추가 세부사항들 및 개선들은 도면을 참조하는 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 하기 설명으로부터 나타난다.
도 1은 본 발명에 따른 측정 광원의 바람직한 실시예의 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 측정 광원의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 측정 광원의 제 1 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 측정 광원의 제 2 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 측정 광원의 제 3 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 측정 광원의 사시 단면도이다.
도 7은 바이패스 측정 동안 본 발명에 따른 측정 장치의 바람직한 실시예의 단순화된 단면도이다.
도 8은 투과 측정 동안 도 7에 도시된 측정 장치의 단면도이다.
도 9는 반사 측정 동안 도 7에 도시된 측정 장치의 단면도이다.
도 10은 어두운 측정 동안 도 7에 도시된 측정 장치의 단면도이다.
도 1은 본 발명에 따른 측정 광원의 바람직한 실시예의 측면도를 도시한다. 측정 광원은 PTFE로 이루어진 고체 블록(01)을 포함한다. 블록(01)은 서로 견고하게 연결되거나 모놀리식으로 형성된, 제 1 서브 블록(02), 제 2 서브 블록(03) 및 제 3 서브 블록(04)으로 구성된다. 블록(01)은 서로 나란히 배치된 2개의 광 입구(06)를 가지며, 상기 광 입구 각각에는 광원(07)(도 6에 도시됨)이 배치된다. 블록(01)은 또한 측정 광원에 의해 생성된 광이 나가는 광 출구(08)를 갖는다.
또한, 도 3에 도시된 단면도에 대한 절단 마크 AA 및 도 4에 도시된 단면도에 대한 절단 마크 BB가 도시되어 있다.
도 2는 도 1에 도시된 측정 광원의 평면도를 도시한다. 도 5에 도시된 단면도에 대한 절단 마크 CC가 도시되어 있다.
도 3은 도 1에 도시된 측정 광원을 제 1 단면도 AA로 도시한다. 이 단면도는 블록(01)의 내부, 즉 조명 공간(11), 광 형성 공간(12) 및 광 출사 공간(13)을 도시하며, 상기 공간들은 각각 블록(01) 내 공동에 의해 형성된다. 조명 공간(11), 광 형성 공간(12) 및 광 출사 공간(13)은 전체 광 스펙트럼에서 적어도 98%의 반사율을 갖는 확산 반사 표면을 갖는다. 광 입구(06)는 조명 공간(11)으로의 입구를 형성한다. 조명 공간(11)은 광 형성 공간(12)으로 개방된다. 광 형성 공간(12)은 광 출사 공간(13)으로 개방된다. 광 형성 공간(12)은 조명 공간(11)과 광 출사 공간(13) 사이의 U-형 연결부를 형성한다. 이로 인해, 조명 공간(11)과 광 출사 공간(13)은 공간 절감 방식으로 상하로 배치된다. 광 형성 공간(12)은 조명 공간(11) 및 광 출사 공간(13) 옆에 측방향으로 배치된다.
도 4는 도 1에 도시된 측정 광원을 제 2 단면도 BB로 도시한다. 이 단면도에는 조명 공간(11), 광 형성 공간(12) 및 광 출사 공간(13)이 도시되어 있으며, 이들은 도 3의 도시에 비해 더 작은 단면을 갖는다. 이 단면도에서, 균질화기 요소(14)는, 광 출사 공간(13) 내에 배치되며 광 출구(08)(도 3에 도시됨) 반대편에 배치된 구형 디스크의 형태로 도시되어 있다.
도 5는 도 1에 도시된 측정 광원을 제 3 단면도 CC로 도시한다. 이 단면도에는, 특히 광 입구(06) 및 광 출구(08)가 도시되어 있다.
도 6은 도 1에 도시된 측정 광원을 사시 단면도로 도시한다. 이 사시 단면도에는, 조명 공간(11), 광 형성 공간(12) 및 광 출사 공간(13)의 공간 확장이 도시되어 있다. 2개의 광 입구(06) 각각에는, 도시된 실시예에서 예를 들어 할로겐 램프에 의해 형성된 2개의 광원(07) 중 하나가 배치된다. 2개의 광원(07)에 의해 측정 광원의 2-채널 설계가 달성된다. 따라서, 조명 공간(11), 광 형성 공간(12) 및 광 출사 공간(13)은 여기에 도시된 단면 평면에 수직으로 상응하는 확장을 갖는다. 즉, 조명 공간(11), 광 형성 공간(12) 및 광 출사 공간(13) 그리고 측정 광원 전체는 2-채널 설계를 위해 증가된 폭을 갖는다.
이 사시 단면도에는, 또한 균질화기 요소(14)가 도시되어 있다. 균질화기 요소(14)는 2개의 측면 직사각형 연장부(17)를 가지며, 이 연장부들(17)은 몇 번만 반사된 2개의 채널로부터의 광이 광 출사 공간(13)에 도달하는 것을 방지한다. 균질화기 요소(14)는 웨브(18)에 의해 중간 제 2 서브 블록(03)에 홀딩된다.
도 7은 바이패스 측정 동안 본 발명에 따른 측정 장치의 바람직한 실시예의 단순화된 단면도를 도시한다. 측정 장치는 도 1에 도시된 측정 광원을 갖는다. 상기 측정 광원은 특히 조명 공간(11), 광 형성 공간(12) 및 광 출사 공간(13) 뿐만 아니라 광 입구들(06) 및 광 출구(08)를 갖는 블록(01)을 포함한다. 측정 광원은 또한 광 출구(08)로부터 나오는 측정 광의 빔을 확대시키는 렌즈(20)를 포함한다. 측정 장치는 렌즈(20)를 통과한 측정 광이 부딪쳐 떨어지는 제 1 거울(21)을 포함한다. 상기 제 1 거울(21)은 구형으로 만곡되어 고정된 방식으로 배치된다. 측정 장치는 또한 광 수신기(23)로 향하는 제 2 거울(22)을 포함한다. 반사된 측정 광을 번들링하는 렌즈들(24)은 광 수신기(23) 앞에 배치된다. 측정 장치는 또한 정렬이 조절 가능하며 제 1 위치(27), 제 2 위치(28), 제 3 위치(29) 및 제 4 위치(31)로 도시되어 있는 제 3 거울(26)을 포함한다.
샘플(미도시)은 샘플 평면(32)에 배치되어야 한다.
측정 장치는 샘플 평면(32) 아래에 배치된 블랙 스탠다드(33) 및 카운터 미러(34)를 더 포함한다.
100% 백색 측정을 수행할 수 있도록 바이패스 측정 동안 발생하는 측정 광의 빔 경로(36)가 도시되며, 이에 의해 측정 장치는 측정 광원의 100% 백색으로 조정될 수 있다. 따라서, 제 3 거울(26)의 제 1 위치(27)는 바이패스 측정에 사용된다.
도 8은 투과 측정 동안 도 7에 도시된 측정 장치를 도시한다. 이 투과 측정 중에 발생하는 측정 광의 빔 경로(37)가 도시되어 있다. 빔 경로(37)는 샘플 평면(32) 내의 샘플(미도시)을 통과하고 카운터 미러(34) 및 제 2 거울(22)에서 반사된다. 제 3 거울(26)는 제 2 위치(28)에 있으며, 그 결과 빔 경로(37)를 해제한다. 따라서, 제 3 거울(26)의 제 2 위치(28)는 투과 측정에 사용된다.
도 9는 반사 측정 동안 도 7에 도시된 측정 장치를 도시한다. 이 반사 측정 중에 발생하는 측정 광의 빔 경로(38)가 도시되어 있다. 빔 경로(38)는 샘플 평면(32) 내의 샘플(미도시)에 의해 그리고 제 3 위치(29)에 있는 제 3 거울(26)에서 반사된다. 따라서, 제 3 거울(26)의 제 3 위치(29)는 반사 측정에 사용된다.
도 10은 어두운 측정 동안 도 7에 도시된 측정 장치를 도시한다. 광 수신기(23)가 제 3 위치(29)에 있는 제 3 거울(26)을 통해 블랙 스탠다드(33)로 향함을 나타내는 빔 경로(39)가 도시되어 있다. 따라서, 제 3 거울(26)의 제 3 위치(29)는 어두운 측정에도 사용된다.
01: 고체 블록
02: 제 1 서브 블록
03: 제 2 서브 블록
04: 제 3 서브 블록
05: -
06: 광 입구
07: 광원
08: 광 출구
09: -
10: -
11: 조명 공간
12: 광 형성 공간
13: 광 출사 공간
14: 균질화기 요소
15: -
16:
17: 측면 연장부
18: 웨브
19: -
20: 렌즈
21: 제 1 거울
22: 제 2 거울
23: 광 수신기
24: 렌즈
25: -
26: 제 3 거울
27: 제 1 위치
28: 제 2 위치
29: 제 3 위치
30: -
31: 제 4 위치
32: 샘플 평면
33: 블랙 스탠다드
34: 카운터 미러
35 -
36: 바이패스 측정에서 빔 경로
37: 투과 측정에서 빔 경로
38: 반사 측정에서 빔 경로
39: 어두운 측정에서 빔 경로

Claims (15)

  1. 측정 광원으로서; 내부에 조명 공간(11), 광 형성 공간(12) 및 광 출사 공간(13)이 각각 블록(01) 내의 공동으로서 형성되며 확산 반사 내부면을 갖는 고체 블록(01)을 포함하고; 상기 조명 공간(11)은 상기 광 형성 공간(12)으로 개방되며; 상기 광 형성 공간(12)은 광 출사 공간(13)으로 개방되고; 광을 생성하기 위한 적어도 하나의 광원(07)이 상기 조명 공간(11)에 적어도 부분적으로 배치되고; 상기 광 출사 공간(13)은 광 출구(08)를 가지며; 상기 조명 공간(11)의 축과 상기 광 출사 공간(13)의 축은 서로 거리를 두고 배치되고; 상기 광 형성 공간(12)은 광 전파 방향의 반전을 위해 설계되는, 측정 광원.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 조명 공간(11)은 제 1 광 전파 방향으로 광 전파를 위해 설계되고, 상기 광 출사 공간(13)은 제 2 광 전파 방향으로 광 전파를 위해 설계되며, 상기 제 1 광 전파 방향과 상기 제 2 광 전파 방향은 서로 반대 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 측정 광원.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광 형성 공간(12)은 상기 조명 공간(11)과 상기 광 출사 공간(13)을 U-형 또는 V-형으로 연결하는 것을 특징으로 하는 측정 광원.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조명 공간(11)의 축과 상기 광 출사 공간(13)의 축은 서로 평행하게 배치되고, 상기 조명 공간(11)과 상기 광 출사 공간(13)은 동일한 축방향 위치를 갖는 것을 특징으로 하는 측정 광원.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 조명 공간(11), 상기 광 형성 공간(12) 및 상기 광 출사 공간(13)은 U-형 또는 V-형을 형성하고, 상기 조명 공간( 11) 및 상기 광 출사 공간(13)은 각각 상기 U-형 또는 상기 V-형의 다리를 형성하는 것을 특징으로 하는 측정 광원.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 확산 반사 조명 표면을 갖는 균질화기 요소(14)가 상기 광 형성 공간(12)으로부터 상기 광 출사 공간(13)으로의 전이부에 배치되고, 상기 균질화기 요소는 상기 광 출사 공간(13)의 축에 그리고 상기 축에 수직으로 배치되는 것을 특징으로 하는 측정 광원.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 균질화기 요소(14)는 상기 광 출사 공간(13)의 중간 평면에 배치된 웨브(18)에 부착되는 것을 특징으로 하는 측정 광원.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조명 공간(11)은 상기 적어도 하나의 광원(07)이 적어도 부분적으로 배치되는 적어도 하나의 광 입구(06)를 갖는 것을 특징으로 하는 측정 광원.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 조명 공간(11)은 서로 나란히 배치된 2개의 광 입구(06) 또는 2개의 광 입구(06) 그룹을 갖는 것을 특징으로 하는 측정 광원.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 광원들(07) 중 적어도 하나는 상기 광 입구들(06)의 각각에 또는 상기 광 입구(06) 그룹들의 각각에 적어도 부분적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 측정 광원.
  11. 제 10 항에 있어서, 할로겐 램프 형태의 상기 적어도 하나의 광원(07)은 상기 광 입구들(06) 중 제 1 광 입구 또는 상기 광 입구(06) 그룹들 중 제 1 그룹에 배치되고, 다수의 LED 형태의 상기 다수의 광원(07)은 상기 광 입구들(06) 중 제 2 입구 또는 상기 광 입구들(06) 그룹들 중 제 2 그룹에 배치되는 것을 특징으로 하는 측정 광원.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고체 블록(01)은 서로 견고하게 연결된 3개의 서브 블록(02, 03, 04)을 포함하고, 상기 3개의 서브 블록 중 제 1 서브 블록(02)과 상기 3개의 서브 블록 중 중간 제 2 서브 블록(03) 사이의 연결 평면은 상기 제 1 광 입구(06)와 교차하며, 상기 3개의 서브 블록 중 상기 중간 제 2 서브 블록(03)과 상기 3개의 서브 블록 중 제 3 서브 블록(04) 사이의 연결 평면은 상기 제 2 광 입구(06)와 교차하고, 상기 광 출구(08)는 상기 중간 제 2 서브 블록(08)에 형성되는 것을 특징으로 하는 측정 광원.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고체 블록(01)은 상기 광 형성 공간(12)의 외부면을 형성하는 2개의 경사진 에지를 갖는 직육면체의 기본 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 측정 광원.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고체 블록(01)은 길이가 90 mm 이하인 외부 에지를 갖는 것을 특징으로 하는 측정 광원.
  15. 샘플의 절대 반사 스펙트럼을 검출하기 위한 측정 장치로서,
    - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 측정 광원;
    - 상기 측정 광원의 반대편에 배치되어 측정 광을 수신하는 광수신기(23);
    - 광 출구(08)의 축에 배치되고 상기 광 출구(08)로부터 나오는 측정 광을 반사하도록 배향되는 제 1 거울(21); 및
    - 상기 광수신기(23)의 축에 배치되고 반사된 측정 광을 상기 광 수신기(23)로 반사하도록 배향되는 제 2 거울(22)을 포함하는 측정 장치.
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