专利名称：一种用于颜色测量和观察的光路系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种颜色测量和观察的光路系统，尤其是一种适用于表面不规则物体 颜色测量和观察的系统。
背景技术：
国际照明委员会(Commission International d'Eclairage，简称CIE)和美国材料 与试验学会(Amercan Society for Testing and Materials,简称ASTM)推荐的用于颜 色观察和测量的几种几何条件如下
漫射照明，垂直观察。
45°照明，垂直观察。
垂直照明，45°观察。
漫射照明，8°观察，包含镜面成分。
漫射照明，8°观察，不包含镜面成分。
45°环形照明，垂直观察。
垂直照明，垂直观察。
对于具有珍珠色(pearlescent)或金属色(metallic)的材料，ASTM和DIN (Deutsches Institut fllr Normung)推荐多角度几何条件
逆定向反射角(aspecular angle) 15° 、 45° 、 110°测量。 逆定向反射角(aspecular angle) 25° 、 45° 、 75°测量。
依据上述几何条件构造的颜色测量和观察系统，可以测量和观察平面或者接近平面的 物体表面的颜色。但是对于表面不规则的物体，特别是，不规则表面上的微小区域，很难 给出稳定的可以重复的测量和观察。其技术上的困难主要在于，由于物体表明不规则，从 而难于找到法线位置。同时测量和观察角度也是依据法线位置确定的，所以测量和观察角 度也无法确定。这样，测量和观察的几何条件不能控制，颜色测量的稳定性和可重复性都 会非常差。其测量结果只能作为参考，不能作为定量分析的依据。更无法实现对同一物体 的长期跟踪测量和观察。
有鉴于此，需要一种能够实现不规则表面颜色测量和观察的技术。
实用新型内容
本实用新型提供了一种能够实现不规则表面颜色测量和观察的光路系统。 本实用新型的技术方案概述如下
一种用于颜色测量和观察的光路系统，其特征在于包括一个基座； 一个固定在基座上 的基板；在基板装有至少一个镜筒支架，每个镜筒支架上装有镜筒，所述镜筒连接光源或 测量装置或观察装置。
所述系统还包括一个与基板相连的转动轴；至少一个与转动轴相连的转动板，转动板 上装有至少一个镜筒支架，每个镜筒支架上装有镜筒，所述镜筒连接光源或测量装置或观 察装置。
所述转动轴通过机械装置，以手动方式或使用步进电机旋转定位；所述转动板可以绕 转动轴旋转并固定，采用机械结构或永久磁铁或电磁铁固定。
所述镜筒上安装有透镜片和光纤接口 。
所述测量装置为光谱仪或颜色传感器或者是其他的测量装置。
所述观察装置为监视器或与计算机相连接的摄像头，或者是显微镜，或者是投影屏， 或者是其他的观察装置。
所述基板上安装有角度刻度盘。
所述镜筒支架上包含一个或多个支杆，并装有镜筒微调支架，所述镜筒通过镜筒微调 支架安装在镜筒支架上。
所述镜筒支架上的支杆可以对镜筒做三维调节。 所述镜筒微调支架由手动或利用电机对镜筒做三维调节。
本实用新型的有益效果是能够以非接触方式测量和观察规则和不规则表面，实现不 同几何条件下的颜色测量，结构简单，便于操作。
图1A是垂直照明/45。测量方案的正视图。 图1B是垂直照明/45。测量方案的侧视图。 图1C是被测区域法线位置调节示意图。 图2A是镜筒和镜筒微调支架的侧视图。 图2B是镜筒和镜筒微调支架的俯视图。图3是45°照明/45°测量方案的正视图。
图4A是漫反射照明/45。测量方案的正视图。
图4B是漫反射照明/45。测量方案的侧视图。
图5A是漫反射照明/0。测量方案的正视图。
图5B是漫反射照明/0。测量方案的侧视图。
图5C是被测区域法线位置调节示意图。
图6A是ASTM标准多角几何条件测量方案的正视图。
图6B是被测区域法线位置调节示意图。
图7是DIN标准多角几何条件测量方案的正视图。
其中
l.基座2.基板3.转动轴4.转动板5.弹簧压圈6.橡胶压圈7.手轮8.顶丝10.镜 筒支架ll.镜筒微调支架14.镜筒16.光纤18.光源19.光谱仪20.电脑21. Y型光纤 22.被测物体23.漫反射光源32.多通道光谱仪51.螺丝53.固定板54.调节板55.橡胶垫 片57.金属垫片61.固定顶丝63.镜筒支架安装孔65.顶丝安装孔71.光纤接头72.凸 透镜片73.光路通道99.角度刻度盘
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细描述
实施方案l，本方案可以实现垂直照明，45°测量几何条件下的颜色测量。
1.1结构描述。
如图1A与1B所示。基座1上安装了基板2，转动轴3穿过基板2和转动板4，经由 弹簧压圈5和橡胶压圈6与手轮7固定。基板2上装有角度刻度盘99。转动板4和手轮7 分别利用侧面的顶丝8与转动轴3固定。在弹簧压圈5和橡胶压圈6选择适当的情况下， 可以使用手轮7旋转并定位转动轴3。
基板2和转动板4上都固定有镜筒支架10，每个镜筒支架都包含一个或多个支杆，转 动手轮7，可以调节镜筒支架之间所成的角度。镜筒微调支架11安装在镜筒支架10之上。 镜筒14安装在镜筒微调支架11之上。
镜筒微调支架U和镜筒14的结构如图2A和图2B所示。镜筒微调支架主要包括螺丝 51、固定板53、调节板54、橡胶垫片55、金属垫片57、固定顶丝61。利用镜筒微调支架 上的固定板53、调节板54以及由橡胶垫片55固定的螺丝51，可以对经过镜筒14的光线的聚焦点进行三维调节。也可以利用镜筒支架的支杆，实现对聚焦点的三维调节。所述的 聚焦点可以是实焦点，也可以是虚焦点。镜筒微调支架装置可以经由机械结构手动调节， 也可以利用电机调节。
镜筒包括光纤接头71、凸透镜片72和光路通道73。图2A中63为镜筒支架安装孔， 用于与镜筒支架10连接。图2B中65是顶丝安装孔，用于锁死各个部件。在具体实施中 透镜片可以依据测量需要任意选定。可以是一片或多片，可以是滤光片，可以是符合测量 需要的任意材料。
镜筒14经由光纤16与光源18和光谱仪19相连。光谱仪19与电脑20相连，由电脑 20控制测量和收集数据。 1. 2测量方法。
1. 2. 1被测区域法线位置的调节。
如图1C所示，利用Y型光纤21连接镜筒14和光源18、光谱仪19。打开光源18和 光谱仪19。将被测物体22放在镜筒14正下方。调整物体22的位置，使镜筒14射出的 光斑聚焦在被测区域上，并令测量得到的反射光谱达到最大强度。此时，可以认为被测区 域的法线与镜筒14的中心轴线重合。1.2.2颜色测量。
如图1A与1B所示。镜筒14经由光纤16与光源18和光谱仪19相连。光谱仪19与 电脑20相连。打开光源18和光谱仪19。利用光谱仪19测量被测区域的颜色。 实施方案2，本方案可以实现45。照明，45°测量几何条件下的颜色测量。
2. 1结构描述。
如图3所示。该方案的结构不同于实施方案l之处在于，在工作状态时，有一个镜筒 14经由Y型光纤21连接光源18和光谱仪19。 2.2测量方法。
2. 2. 1被测区域法线位置的调节。 如图1C所示，按照与1.2.1相同的步骤操作。 2. 2.2颜色测量。
如图3所示。镜筒14经由Y型光纤21连接光源18和光谱仪19。打开光源18和光谱 仪19。利用光谱仪19测量被测区域的颜色。
实施方案3。本方案可以实现漫反射照明，45°测量几何条件下的颜色测量。 3.1结构描述。如图4A与4B所示。该方案的结构不同于实施方案1之处在于，在工作状态时，有一 个镜筒微调支架11和镜筒14被一个漫反射光源23取代。 3. 2测量方法。
3. 2. 1被测区域法线位置的调节。
如图1C所示，构建光路，按照与1.2. l相同的步骤操作。
3. 2.2颜色测量。
如图4A与4B所示。拆下一个镜筒微调支架11和镜筒14，并在该镜筒支架10上安装 漫反射光源23。镜筒14经由光纤16连接光谱仪19。打开漫反射光源23和光谱仪19。利 用光谱仪19测量被测区域的颜色。
实施方案4，本方案可以实现漫反射照明，0°测量几何条件下的颜色测量。此方案适 于微小区域颜色测量。测量区域的面积主要取决于镜筒14的数值孔径和镜筒14与被测物 体22之间的距离。。
4. 1结构描述。
如图5A与5B所示。该方案的结构不同于实施方案1之处在于，在工作状态时，有一 个镜筒微调支架11和镜筒14被一个漫反射光源23取代。 4.2测量方法。
4. 2. 1被测区域法线位置的调节。
如图5C所示，关闭漫反射光源23。利用Y型光纤21连接镜筒14和光源18、光谱仪 19。按照与1.2.1相同的步骤操作。
4. 2.2颜色测量。
如图5A与5B所示。镜筒14经由光纤16连接光谱仪19。打开漫反射光源23和光谱 仪19。利用光谱仪19测量被测区域的颜色。
实施方案5。本方案可以实现ASTM标准多角几何条件下的颜色测量。此方案适于珍珠 色(pearlescent)或金属色(metallic)物体颜色测量。
5. 1结构描述。
如图6A所示。该方案的结构不同于实施方案1之处在于，在工作状态时，在基板2 上添加了2个镜筒支架10，并且有2个镜筒微调支架11分别安装在镜筒支架10之上，以 及2个镜筒14分别安装在镜筒微调支架11之上。由与法线位置成45°角的镜筒支架IO 上的镜筒14经由光纤16接光源18,其余3个镜筒的位置分别为逆定向反射角15° 、 45 ° 、 110° 。且这3个镜筒分别经由光纤16与多通道光谱仪32连接。多通道光谱仪32和电脑20相连。
5.2测量方法。
5. 2. 1被测区域法线位置的调节。
如图6B所示，利用Y型光纤21连接镜筒14和光源18、光谱仪19。按照与1. 2. 1相 同的步骤操作。
5.2.2颜色测量。
如图6A所示，与法线位置成45。角的镜筒14经由光纤16与光源18连接，其余3个 镜筒经由光纤与多通道光谱仪32连接。打开光源18和光谱仪32。利用光谱仪32测量被 测区域的颜色。
实施方案6。本方案可以实现DIN标准多角几何条件下的颜色测量。此方案适于珍珠 色(pearlescent)或金属色(metallic)物体颜色测量。
6. 1结构描述。
如图7所示。该方案的结构不同于实施方案5之处在于，有3个镜筒14的位置分别 为逆定向反射角25。 、 45° 、 75° 。 6.2测量方法。
6. 2. 1被测区域法线位置的调节。 按照与5.2. l相同的步骤操作。 6. 2.2颜色测量。 按照与5. 2.2相同的步骤操作。
以上各个方案中，测量或观察的几何条件可以通过转动板的旋转实现，也可以通过改 变安装在镜筒支架上的光源改变几何条件。所述测量或观察装置可以是光谱仪、颜色传感 器，或者是显微镜、照相机、摄像头或其他装置。也可以是与计算机相连的包括光谱仪以 及照相机、摄像头、显示器、投影屏等的复合装置。
此处叙述的示例方案仅仅是对本实用新型原理的解释。不应以任何方式，利用上面的 叙述限制本实用新型的范围。本领域的专业人士，可以利用本实用新型的原理，设计各种 不同的实施方案，而不超出本实用新型的范围。
权利要求1、一种用于颜色测量和观察的光路系统，其特征在于包括一个基座；一个固定在基座上的基板；在基板装有至少一个镜筒支架，每个镜筒支架上装有镜筒，所述镜筒连接光源或测量装置或观察装置。
2、 如权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括一个与基板相连的转动轴； 至少一个与转动轴相连的转动板，转动板上装有至少一个镜筒支架，每个镜筒支架上装有 镜筒，所述镜筒连接光源或测量装置或观察装置。
3、 如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述转动轴通过机械装置，以手动方式 或使用步进电机旋转定位；所述转动板可以绕转动轴旋转并固定，采用机械结构或永久磁 铁或电磁铁固定。
4、 如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述镜筒上安装有透镜片和光纤接□。
5、 如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述测量装置为光谱仪或颜色传感 器或者或者是其他的测量装置。
6、 如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述观察装置为监视器或与计算机 相连接的摄像头，或者是显微镜，或者是投影屏，或者是其他的观察装置。
7、 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述基板上安装有角度刻度盘。
8、 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述镜筒支架上包含一个或多个支杆， 并装有镜筒微调支架，所述镜筒通过镜筒微调支架安装在镜筒支架上。
9、 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述镜筒支架上的支杆可以对镜筒做三 维调节。
10、 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述镜筒微调支架由手动或利用电机对 镜筒做三维调节。
专利摘要本实用新型公开了一种颜色测量和观察系统的光路系统，属于颜色测量观察领域，包括一个基座；一个固定在基座上的基板；在基板装有至少一个镜筒支架，每个镜筒支架上装有镜筒，所述镜筒连接光源或测量装置或观察装置；该系统还包括一个与基板相连的转动轴；至少一个与转动轴相连的转动板，转动板上装有至少一个镜筒支架，每个镜筒支架上装有镜筒，镜筒连接光源或测量装置或观察装置。本实用新型能够以非接触方式测量和观察规则和不规则表面，实现不同几何条件下的颜色测量，结构简单，便于操作。
文档编号G02B7/02GK201225924SQ20082010808
公开日2009年4月22日 申请日期2008年5月27日 优先权日2008年5月27日
发明者伟 刘, 袭建敏 申请人:北京大学