專利名稱：色彩測量儀器的制作方法
技術領域：
本實用新型主要涉及一種測量儀器，具體地說，涉及一種色彩測量儀器的 創(chuàng)新設計。
背景技術：
現(xiàn)有技術中相關公布結構，如美國專利號US 7262853 B2"色彩測量儀器", 其在外罩內部一側設有呈垂直狀態(tài)的照明系統(tǒng)，另側傾斜一定角度設有感應器; 該照明系統(tǒng)，包括照明器、軟管，上端連接到照明器，下端設置凸透鏡，該 凸透鏡的中心線可對準樣品；該感應器，包括平凸透鏡的中心線對準樣品， 非球狀透鏡設置在平凸透鏡上方，光電二極管設置在該非球狀透鏡上端。
上述結構有如下待改進之處，即照明系統(tǒng)的照明器直接經軟管，再通過 凸透鏡后，將照明光線呈放射狀照在樣品上，此裝置將造成照明區(qū)域位于中間 區(qū)塊的光照較強、越往外圍光線越弱的現(xiàn)象，嚴重影響該照明區(qū)域照明光線的 均勻度。此外，整體照明系統(tǒng)的設置與樣品擺放位置呈直線，每當該照明系統(tǒng) 啟動后，便會吸收來自樣品中心位置的反射強光，令該照明系統(tǒng)區(qū)域的溫度迅 速上升，導致該系統(tǒng)內部零件容易損壞。再者，該照明光線、凸透鏡和樣品三 者呈直線的情況下，光線照射到樣品后，呈漸次向外擴散形態(tài)反射而出，此現(xiàn) 象會造成感應器直接接收到大部分來自上述光線照射到樣品后的反射光，進而 使得光電二極管接收影像信號后，有嚴重光斑形狀，影像色彩失真等缺點。
實用新型內容
有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種成本低、尺寸輕巧并準確 地擷取到待測物顏色的色彩測量儀器。
為達成上述的目的，本實用新型提供一種色彩測量儀器包括
照明系統(tǒng)，包括發(fā)光組件及導光管，該導光管的入光面設在發(fā)光組件的照 明端，出光面呈傾斜角度照射在感測系統(tǒng)的感測平臺；
感測系統(tǒng)，包括供待測物放置的感測平臺以及與感測平臺間隔設置的集
光裝置；該集光裝置依次包括光圈；間隔設置在光圈上端的集光透鏡組；設 置在集光透鏡組上端并隔離感測平臺有效感測區(qū)域以外光線的視場光圈；間隔 設置在視場光圈上端的勻光透鏡組；設置在勻光透鏡組上端并將色彩擷取分析 進行亮度及色度調校且輸出該分析信號的色彩感應器。
釆用本實用新型上述技術方案，該導光管的長度要足夠長以達到能夠均勻 混合來自發(fā)光組件顏色不均勻的白光，并配置經由導光管出射光的中心線與感 測系統(tǒng)的感測平臺呈傾角狀態(tài)，以避免反射光直接被感測系統(tǒng)所收集；據(jù)此， 該照明系統(tǒng)僅運用 一個發(fā)光組件作為光照的主要來源，有效減少照明組件數(shù)量 的設置，對于整體構造而言，不但降低成本，還可縮小體積，此外，還可借由 導光管的設計，有效達到減少照明組件的使用數(shù)量及分布設置的安排，使本實 用新型色彩測量儀器的整體機構尺寸實現(xiàn)最輕巧化。并且，本實用新型的感測 系統(tǒng)具有可允許縮短或延長待測平臺與集光裝置之間的距離，仍可保持準確地 擷取到待測物顏色的功能。
圖i為本實用新型色彩測量儀器較佳實施例相對組設位置立體圖； 圖2為本實用新型色彩測量儀器較佳實施例相對組設位置的另一相對角度
立體圖3為本實用新型色彩測量儀器較佳實施例相對組設位置主視圖4為本實用新型色彩測量儀器較佳實施例的相關投影示意圖一；
圖5為本實用新型色彩測量儀器較佳實施例的相關投影示意圖二；
圖6為本實用新型色彩測量儀器較佳實施例的光通量相對于物距關系圖7為一般色彩測量儀器的光通量相對于物距的關系圖。
附圖標記說明
照明系統(tǒng)10發(fā)光組件11
導光管12入光面121
出光面122軸向中心線123
交集夾角b感測系統(tǒng)20
感測平臺21集光裝置22
光圈221集光透鏡組222
凸透鏡2221視場光圈223
勻光透鏡組224第一透鏡2241
第二透鏡2242色彩感應器22具體實施方式
現(xiàn)在，再配合本實用新型較佳實施例的附圖進一步說明如下，以期能使熟
悉本實用新型的相關技術人士 ，可以依據(jù)本說明書的陳述據(jù)來實施
首先，請配合參閱圖1至3所示，為本實用新型較佳實施例的色彩測量儀器， 其主要包括照明系統(tǒng)10及感測系統(tǒng)20;其中，
該照明系統(tǒng)IO，包括發(fā)光組件11及導光管12;該發(fā)光組件ll，為一種可 產生白色光的組件，其可為一種發(fā)光二極管，由藍光二極管激發(fā)黃色熒光粉而 成的白光；該導光管12，為長度足夠長以達到能夠均勻混合來自發(fā)光組件ll白 光的導光管體；該導光管12兩相對外端面分別為入光面121及出光面122，該入 光面121與出光面122均為非球面的凸弧，其中，入光面121設置在發(fā)光組件11 的照明端，出光面122呈傾斜角度，被引導對準整個感測系統(tǒng)20的感測平臺21， 若以射出光的軸向中心線123與感測平臺21所形成的交集夾角b，界定在40°角 至50°角之間，且以設定在45。夾角左右為最佳，以避免反射光線直接被感測 系統(tǒng)20所收集；
該感測系統(tǒng)20,與照明系統(tǒng)10約呈平行狀態(tài)設置，其包括感測平臺21及 集光裝置22;其中，該感測平臺21，供待測物放置，并且可經由照明系統(tǒng)IO，
提供該感測平臺21整個區(qū)域范圍內均可均勾受到白光照明；
該集光裝置22,依次包括光圈221、集光透鏡組222、視場光圈223、勻光 透鏡組224及色彩感應器225;其中，該光圈221,間隔適當距離地設置在感測平 臺21的上端，其主要作用可經調整改變色彩感應器225上的光斑形狀，避免多余 的光線造成眩光現(xiàn)象；該集光透鏡組222,間隔適當距離地設置在光圏221的上 端，該集光透鏡組222，包含一個或一個以上的凸透鏡2221,該凸透鏡2221為上 下相對外端面均呈非球面的凸弧，可檢測收集來自感測平臺21上待測物被白光 照明的物光，進而將待測物的影像投射至視場光圈223;該視場光圈223,設置 在集光透鏡組222的上端，其主要可阻隔掉感測平臺21有效感測區(qū)域以外的光 線，以限制不必要的光線進入，進而增加測量的準確度；該勻光透鏡組224,間 隔適當距離地設置在視場光圈223的上端，其包括兩個或兩個以上的透鏡，該兩 個透鏡，分別為第一透鏡2241和第二透鏡2242，該第一透鏡2241，上下相對外 端面均為非球面的凸弧，其上凸弧面低于下凸弧面，而該第二透鏡2242，具有 中間呈內凹環(huán)、外圍呈凸弧環(huán)的上曲弧面，以及下曲弧面的中間呈隆凸狀態(tài)， 近外圍緣處形成凹環(huán)狀態(tài)的特征，因此，經勻光透鏡組224,可將視場光圈223 上影像的每一點均勻地擴束散布涵蓋整個色彩感應器225;該色彩感應器225, 設置在勻光透鏡組224的上端，可將色彩擷取分析進行亮度及色度調校，并且可 輸出該分析信號。
借由上述構件組成，如圖4所示，該照明系統(tǒng)10可提供均勻白光，經導光管 12引導將發(fā)光組件11因為熒光粉涂布不均勻造成的不均勻色光混合均勻后，通 過傾斜照射角度與感測平臺21界定在出射光40。角至50°角的交集夾角b的設 定，并且運用導光管12的入光面121與出光面122為非球面的凸弧設計，所以能 將該白光照明強度均勻地散布在整個感測平臺21區(qū)域內；又經感測系統(tǒng)20的集 光裝置22，有效地將感測平臺21上待測物的真實色彩均勻地投影分布到色彩感 應器225,再借由色彩感應器225擷取分析進行亮度及色度調校，并且輸出該分 析信號。
此外，補充說明該照明系統(tǒng)，除了僅以一個發(fā)光組件ll為照明基礎的創(chuàng)新技術外，還有減少發(fā)光組件ll數(shù)量的設置，對于整體構造而言，不但降低成本, 還可縮小體積，此外，還可借由導光管12的設計，有效達到減少發(fā)光組件ll的 使用數(shù)量及分布設置的安排，使本實用新型色彩測量儀器的整體機構尺寸可實 現(xiàn)最輕巧化。而上述提及導光管12長度必須達到能夠均勻混合來自發(fā)光組件11 的白光，其長度在本實施例中設定略小于感測系統(tǒng)20的集光裝置22的總長度， 且該導光管12在中間至少具有彎折段，此并非要限制導光管12的形狀式樣，主 要提供發(fā)光組件11能經由導光管12的連續(xù)折射后，再散布于整個感測平臺21區(qū) 域，據(jù)此，本實用新型也可使用直立式的導光管12,再配合調整發(fā)光組件ll呈 一定傾斜角度自入光面121進入，即可達到該效果。另外，說明該集光裝置22 的光圈221和視場光圈223的外形式樣，必須與色彩感應器225的輪廓形狀相對 應，在本實施例當中，該色彩感應器225設計成矩形體，因此該光圈221和視場 光圈223是同樣設計成矩形，而視場光圈223的大小，是配合集光透鏡組222前的 光圈221大小適當調整使其達到當待測物距不固定時仍在色彩感應器上能有固 定光強信號。
另外，如圖4和5所示，主要說明本實用新型色彩測量儀器的感測系統(tǒng)20的 集光裝置22與感測平臺21間的距離，可被允許縮短或延長彼此的間距，使感測 平臺21上的待測物與集光裝置22間可以有較為寬松的容許公差，仍然可保持真 實性的擷取到待測物顏色的功能，據(jù)此，可以讓色彩測量儀器的空間形態(tài)設計 更易發(fā)揮。 一般固定光圏的光學系統(tǒng)，在固定照明亮度下，待測樣品在近距離 可以有較大的光通量，待測樣品在較遠位置時的光通量會較小。而該集光裝置 22,主要運用固定式的光圈221設計，當待測物距離較遠時，成像的距離相對于 較近的待測物的成像距離會較短，如果視場光圈223放置在較遠待測物的成像面 上，則較近待測物的成像光會有一部分受限于視場光圈223而無法通過到達色彩 感應器225,于是較近待測物的光通量由于限制而降低，可以打破"待測樣品在 近距離可以有較大的光通量"的傳統(tǒng)設計，當光圏221與視場光圈223兩者取得 平衡后，可讓本實用新型色彩測量儀器達到維持感測平臺21在不同位置時，同 樣可保持總功率固定。
如圖6所示，本實用新型的色彩測量儀器經系統(tǒng)仿真所得到的光通量相對于 待測物距離的關系圖，其經調整視場光圈大小，可以達到長距離地移動感測平 臺與集光裝置間的距離，仍維持色彩感應器上的總功率固定的目標。且由于勻 光透鏡組的作用，將每一個光點均勻地擴束到整個色彩感應器上，即使感測平 臺的區(qū)域范圍照明度不甚均勻，最終在色彩感應器上仍然可維持擷取均勻的光 強分布；這可證實本實用新型色彩測量儀器的集光裝置運用集光透鏡組、勻光 透鏡組、光圈與視場光圈間的相互搭配，可容許感測平臺與集光裝置具有各種 不同距離的設定安排能仍維持感應器擷取到固定與均勻的信號。
如圖7所示，為一般沒有特別設計，僅以兩個或兩個以上的透鏡排列而成的 集光裝置，當其與感測平臺的距離較近時，色彩感應器上會接收到較強的光分 布；當其與感測平臺的距離較遠時，色彩感應器上會接收到較弱的光分布，色 彩感應器上所擷取的信號強度變化過大會造成色彩計算結果嚴重誤差的缺失。
綜上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用來限定本實用新型 實施的范圍。即凡依本實用新型申請專利范圍所做的等效變化與修飾，均為本 實用新型專利范圍所涵蓋。
權利要求1、一種色彩測量儀器，其特征在于，該儀器包括照明系統(tǒng)，包括發(fā)光組件及導光管，該導光管的入光面設在發(fā)光組件的照明端，出光面呈傾斜角度照射在感測系統(tǒng)的感測平臺；感測系統(tǒng)，包括供待測物放置的感測平臺以及與感測平臺間隔設置的集光裝置；該集光裝置依次包括光圈；間隔設置在光圈上端的集光透鏡組；設置在集光透鏡組上端并隔離感測平臺有效感測區(qū)域以外光線的視場光圈；間隔設置在視場光圈上端的勻光透鏡組；設置在勻光透鏡組上端并將色彩擷取分析進行亮度及色度調校且輸出該分析信號的色彩感應器。
2、 根據(jù)權利要求i所述的色彩測量儀器，其特征在于，所述照明系統(tǒng)與感 測系統(tǒng)呈平行狀態(tài)設置。
3、 根據(jù)權利要求i所述的色彩測量儀器，其特征在于，所述發(fā)光組件為發(fā) 光二極管。
4、 根據(jù)權利要求1或3所述的色彩測量儀器，其特征在于，所述發(fā)光組件為產生白光的發(fā)光二極管。
5、 根據(jù)權利要求l所述的色彩測量儀器，其特征在于，所述導光管長度小于感測系統(tǒng)的集光裝置的總長度。
6、 根據(jù)權利要求1或5所述的色彩測量儀器，其特征在于，所述導光管兩相 對外端面分別為入光面及出光面，該入光面與出光面均為非球面的凸弧。
7、 根據(jù)權利要求l所述的色彩測量儀器，其特征在于，所述出射光的中心 線與感測平臺的交集夾角，界定在40°角至50°角之間。
8、 根據(jù)權利要求l所述的色彩測量儀器，其特征在于，所述集光透鏡組， 包含一個或一個以上的凸透鏡。
9、 根據(jù)權利要求l所述的色彩測量儀器，其特征在于，所述集光透鏡組， 包含一個或一個以上上下相對外端面均呈非球面凸弧的凸透鏡。
10、 根據(jù)權利要求l所述的色彩測量儀器，其特征在于，所述勻光透鏡組包 括兩個或兩個以上非球面的透鏡。
11、 根據(jù)權利要求l所述的色彩測量儀器，其特征在于，所述勻光透鏡組， 至少包含第一透鏡和第二透鏡。
12、 根據(jù)權利要求ll所述的色彩測量儀器，其特征在于，所述第一透鏡的 上下相對外端面均為非球面的凸弧。
13、 根據(jù)權利要求ll所述的色彩測量儀器，其特征在于，所述第二透鏡的上曲弧面的中間呈內凹環(huán)、外圍呈凸弧環(huán)，下曲弧面中間呈隆凸狀態(tài)、近外圍 緣處形成凹環(huán)狀態(tài)。
專利摘要本實用新型涉及一種色彩測量儀器，包括照明系統(tǒng)及感測系統(tǒng)。該照明系統(tǒng)由發(fā)光組件和導光管組成，該導光管的入光面設在發(fā)光組件照明端，出光面呈傾斜角度靠近感測平臺。該感測系統(tǒng)包括供待測物放置的感測平臺及集光裝置。該集光裝置依次包括光圈，可調光斑形狀，避免眩光現(xiàn)象；集光透鏡組，供檢測來自感測平臺上待測物的影像投射至視場光圈；視場光圈，可隔離感測平臺有效感測區(qū)域以外的光線；勻光透鏡組，可將視場光圈上的影像均勻地散布于整個色彩感應器；色彩感應器，可將色彩擷取分析進行亮度及色度調校，并輸出該分析信號。本實用新型成本低、尺寸輕巧并可容許感測平臺與集光裝置具有各種不同距離的設定安排仍能維持感應器擷取到固定且均勻的信號。
文檔編號G01J3/46GK201206999SQ20082011792
公開日2009年3月11日 申請日期2008年5月29日 優(yōu)先權日2008年5月29日
發(fā)明者曹銘森 申請人:玉晶光電股份有限公司