本發(fā)明涉及物體顏色測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種顏色測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，顏色、光譜反射率等成為衡量物體表面特性的重要指標(biāo)。物體顏色測(cè)量的關(guān)鍵在于對(duì)物體表面反射光的測(cè)量。目前最常采用的顏色測(cè)量裝置即為分光測(cè)色儀。分光測(cè)色儀通常采用積分球來(lái)提供漫射照明條件，并采用D/0、D/8、45°/0等幾何條件進(jìn)行測(cè)量，首先由光源發(fā)出的光照射在被測(cè)樣品上，進(jìn)而由陣列探測(cè)器接收來(lái)自于被測(cè)樣品表面的反射光，通過(guò)對(duì)反射光進(jìn)行光譜測(cè)量和分析進(jìn)而得到三刺激值等顏色參數(shù)。

照明光源的光譜分布對(duì)于實(shí)現(xiàn)物體顏色特性的準(zhǔn)確測(cè)量至關(guān)重要。目前所使用的分光測(cè)色儀多采用鹵鎢燈或氙燈作為照明光源。其中，鹵鎢燈的優(yōu)點(diǎn)在于輸出光譜非常平滑、譜線無(wú)斷裂，且穩(wěn)定性極高；但是，鹵鎢燈光譜分布在短波和紫外波分段能量分布相對(duì)很弱，因此，在短波部分的測(cè)量中信噪比較低、測(cè)量重復(fù)性較差；同時(shí)在涉及熒光材料的測(cè)量中鹵鎢燈也不能提供所需要的紫外光譜。采用氙燈作為測(cè)試光源的好處在于氙燈光源在可見(jiàn)光和紫外的光譜范圍中具有很好的光譜能量分布，但是，脈沖氙燈的功耗較大、壽命相對(duì)較低。

為了克服上述技術(shù)缺陷，CN104501960 A中公開(kāi)了一種基于LED光源的分光測(cè)色儀及其實(shí)現(xiàn)方法，該方案完全摒棄簡(jiǎn)單的鹵鎢燈或氙燈的照明方案，轉(zhuǎn)而采用壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快、功耗低的LED光源作為照明設(shè)計(jì)的新選擇，并通過(guò)8個(gè)LED光源進(jìn)行組合實(shí)現(xiàn)了在可見(jiàn)光波段內(nèi)具有均勻而充足的光譜分布。但實(shí)際應(yīng)用中，在紅光波段范圍內(nèi)，LED的光譜能量相對(duì)不足，且特征波長(zhǎng)在660nm以上的單色LED也相對(duì)比較稀少、制作也比較困難，因此，在實(shí)際操作中，僅通過(guò)LED組合方式產(chǎn)生具有充足紅光以及紅外波段的光譜分布比較困難，且成本相對(duì)較高，因此在對(duì)紅外以及紅外光譜要求比較高的測(cè)量中，CN104501960 A中的照明方案往往因?yàn)樾旁氡缺容^低出現(xiàn)重復(fù)性差的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何在積分球內(nèi)進(jìn)行合適的照明設(shè)計(jì)使得輸出光譜在大范圍內(nèi)具有很好的光譜能量分布，并滿足各種樣品測(cè)量所需的光譜需求。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種顏色測(cè)量裝置，包括積分球，照明裝置和光學(xué)測(cè)量裝置，其特征在于：所述的照明裝置包括一個(gè)或多個(gè)由鹵鎢燈作為光源的鹵鎢燈照明單元和一個(gè)或多個(gè)由LED作為光源的LED照明單元；所述的積分球球壁上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)照明窗口，從鹵鎢燈照明單元和LED照明單元發(fā)出的光通過(guò)同一照明窗口或者不同照明窗口入射到積分球內(nèi)；所述積分球上還設(shè)有用于采集被測(cè)樣品信號(hào)的采樣窗口和測(cè)量窗口，測(cè)量窗口位于采樣窗口的法線附近的方向；所述的光學(xué)測(cè)量裝置設(shè)置于測(cè)量窗口的出射光路上。

本發(fā)明中創(chuàng)新性的采用鹵鎢燈與LED光源相組合的照明方式，實(shí)現(xiàn)了從紫外到紅外大波段范圍內(nèi)具有充足的光譜能量分布，并且整個(gè)照明裝置具有能耗低、操作方便、靈活可調(diào)的特點(diǎn)，滿足各種材料顏色測(cè)試的照明需求，可廣泛應(yīng)用于各種材料的顏色參數(shù)、以及反射率特性測(cè)量中。

本發(fā)明還可以通過(guò)以下技術(shù)方案進(jìn)一步限定和完善：

作為一種技術(shù)方案，所述的測(cè)量窗口位于偏離采樣窗口法線方向8°的位置。本技術(shù)方案采用在顏色測(cè)量中廣泛應(yīng)用的CIE D/8 測(cè)量幾何，即在偏離采樣窗口8°的方向設(shè)置測(cè)量窗口接收來(lái)自被測(cè)樣品表面的反射光。

作為一種技術(shù)方案，所述的鹵鎢燈照明單元還包括改變鹵鎢燈的光譜功率分布的濾色片和為鹵鎢燈供電的鹵鎢燈驅(qū)動(dòng)裝置。濾色片的采用可過(guò)濾掉對(duì)被測(cè)樣品顏色測(cè)量產(chǎn)生干擾或者被測(cè)樣品顏色測(cè)量中不需要的光譜成分；鹵鎢燈驅(qū)動(dòng)裝置可為鹵鎢燈進(jìn)行供電。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述的鹵鎢燈驅(qū)動(dòng)裝置中還包括可以調(diào)節(jié)鹵鎢燈的發(fā)光強(qiáng)度的調(diào)光裝置。鹵鎢燈驅(qū)動(dòng)裝置中的調(diào)光裝置可以根據(jù)實(shí)際照明需要調(diào)節(jié)鹵鎢燈的發(fā)光強(qiáng)度，進(jìn)而提供優(yōu)質(zhì)的照明環(huán)境。

作為一種技術(shù)方案，所述的LED包括但不限于紫外LED、彩色LED和/或白光LED。

作為一種技術(shù)方案，所述的LED照明單元還包括LED驅(qū)動(dòng)裝置，且所述LED驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)各LED光源分別獨(dú)立供電；或者所述的LED驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)多個(gè)LED光源集中供電。LED照明單元除包含LED光源外，還包含LED驅(qū)動(dòng)裝置；根據(jù)需要，所述LED驅(qū)動(dòng)裝置可以對(duì)每個(gè)LED光源進(jìn)行分別獨(dú)立供電，或者對(duì)多個(gè)LED光源集中供電。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述的LED驅(qū)動(dòng)裝置包括可以調(diào)節(jié)LED發(fā)光強(qiáng)度的調(diào)光裝置。通過(guò)調(diào)光裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)LED發(fā)光強(qiáng)度的靈活調(diào)節(jié)。

作為一種技術(shù)方案，包括多個(gè)照明窗口，并且這些照明窗口設(shè)置于積分球球壁上相對(duì)于采樣窗口中心法線相對(duì)稱的位置。

作為優(yōu)選，所述的積分球上還設(shè)有專門(mén)對(duì)應(yīng)與紫外LED的紫外入射窗口，并且所述的紫外入射窗口上還設(shè)有調(diào)節(jié)入射紫外光通量的光闌。在一些對(duì)紫外光譜要求較高的樣品測(cè)量中，如在熒光樣品，為了保證合適的信號(hào)值，可通過(guò)調(diào)節(jié)光闌的大小進(jìn)而對(duì)紫外光線的入射量光通量進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。

作為一種技術(shù)方案，所述的積分球還設(shè)有檢測(cè)積分球內(nèi)照明條件的參考通道。參考通道的設(shè)置是用來(lái)監(jiān)測(cè)積分球內(nèi)照明條件（如光譜、亮度等）的變化；所述的參考通道的測(cè)量裝置為光譜測(cè)量裝置。作為優(yōu)選方案，所述的積分球內(nèi)還設(shè)有防止來(lái)自被測(cè)樣品表面的反射光以及來(lái)自照明裝置發(fā)出的光直接照射到參考通道位置處的擋板。

作為一種技術(shù)方案，所述的光學(xué)接收裝置包括光譜輻射計(jì)。光譜輻射計(jì)可以用來(lái)測(cè)量被測(cè)樣品反射光的光譜功率分布數(shù)據(jù)，為分析樣品的光譜反射率以及顏色參數(shù)等提供依據(jù)，并且零失配，測(cè)量精度高。

綜上所述，本發(fā)明公開(kāi)了一種顏色測(cè)量裝置，通過(guò)將鹵鎢燈與LED光源相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了從紫外到紅外大波段范圍內(nèi)具有相對(duì)均勻且充足的光譜功率分布，滿足各種物體顏色測(cè)量需求，且鹵鎢燈與LED光源發(fā)光強(qiáng)度均可調(diào)節(jié)，操作簡(jiǎn)便，可廣泛應(yīng)用于各種材料的顏色特性測(cè)量中。

【附圖說(shuō)明】

附圖1為實(shí)施例1中本發(fā)明裝置示意圖

附圖2為實(shí)施例1中照明裝置示意圖

附圖3為實(shí)施例2中本發(fā)明裝置示意圖

附圖4為實(shí)施例2中照明裝置示意圖

附圖5為實(shí)施例3中本發(fā)明裝置示意圖

附圖6為實(shí)施例3中照明裝置示意圖

1-積分球；1-1 照明窗口；1-2 采樣窗口； 1-3 測(cè)量窗口；1-4 紫外入射窗口；2-照明裝置；2-1 鹵鎢燈照明單元； 2-2 LED照明單元； 2-1-1 鹵鎢燈； 2-2-1 LED；3-光學(xué)測(cè)量裝置；4-參考通道；擋板-5；

【具體實(shí)施方式】

實(shí)施例1

如圖1和2所示，本實(shí)施例公開(kāi)了一種顏色測(cè)量裝置，包括積分球1，照明裝置2和光學(xué)測(cè)量裝置3，參考通道4，擋板5；在積分球1球壁上設(shè)有一個(gè)照明窗口1-1，所述的照明裝置2安裝在照明窗口1-1處；積分球1底部設(shè)有用于采集被測(cè)樣品信號(hào)的采樣窗口1-2，測(cè)試時(shí)直接將被測(cè)樣品放置于采樣窗口1-2處即可開(kāi)始測(cè)量；在積分球1球壁上偏離采樣窗口1-2中心法線方向8°的位置設(shè)有測(cè)量窗口1-3，且在測(cè)量窗口1-3的出射光路設(shè)有光學(xué)測(cè)量裝置3，其中光學(xué)測(cè)量裝置3的光學(xué)探測(cè)元件為光譜輻射計(jì)；除此之外，積分球1還設(shè)有專門(mén)的參考通道4來(lái)進(jìn)行積分球1內(nèi)照明條件的監(jiān)測(cè)，參考通道4中包含光譜輻射計(jì)；積分球1內(nèi)還設(shè)有擋板5，用來(lái)防止照明裝置2的發(fā)出的光線直接照射在被測(cè)樣品位置，以及防止來(lái)自被測(cè)樣品表面的反射光以及來(lái)自照明裝置2的光線直接照射在參考通道4處。

此方案中的照明裝置2包括一個(gè)鹵鎢燈照明單元2-1以及一個(gè)LED照明單元2-2。其中，鹵鎢燈照明單元2-1包括鹵鎢燈2-1-1、濾色片和以及鹵鎢燈驅(qū)動(dòng)裝置，其中濾色片可以改變鹵鎢燈2-1-1的光譜功率分布，而鹵鎢燈驅(qū)動(dòng)裝置不僅可以為鹵鎢燈2-1-1供電，而且還包含對(duì)鹵鎢燈2-1-1進(jìn)行發(fā)光強(qiáng)度調(diào)節(jié)的調(diào)光裝置；此處的鹵鎢燈2-1-1為鹵鎢燈。其次， LED照明單元2-2包括LED 2-2-1以及LED照明驅(qū)動(dòng)裝置，LED驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)所有LED進(jìn)行供電并且還包括對(duì)LED2-2-1的發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)的調(diào)光裝置。此處的LED包括一個(gè)紫外LED，一個(gè)藍(lán)光LED以及一個(gè)綠光LED。在測(cè)試過(guò)程中，由照明單元2-1和照明單元2-2發(fā)出的光線通過(guò)照明窗口1-1進(jìn)入到積分球1內(nèi)進(jìn)行充分混光，并照射在被測(cè)樣品表面，進(jìn)一步的，來(lái)自被測(cè)樣品表面的反射光通過(guò)積分球1的測(cè)量窗口1-3最終被光學(xué)測(cè)量裝置3所接收到。

實(shí)施例2

如圖3和4所示，本發(fā)明公開(kāi)一種顏色測(cè)量裝置，包括積分球1，照明裝置2和光學(xué)測(cè)量裝置3；所述積分球1兩側(cè)球壁上設(shè)兩個(gè)照明窗口（1-1），以及積分球1底部設(shè)有用于采集被測(cè)樣品信號(hào)的采樣窗口（1-2），其中兩個(gè)照明窗口（1-1）關(guān)于采樣窗口（1-2）的中心法線對(duì)稱設(shè)置；在積分球1球壁上偏離采樣窗口1-2法線方向8°的位置設(shè)有測(cè)量窗口1-3，且在測(cè)量窗口1-3的出射光路設(shè)有光學(xué)測(cè)量裝置3，其中光學(xué)測(cè)量裝置3的光學(xué)探測(cè)元件為光譜輻射計(jì)；除此之外，積分球1還設(shè)有專門(mén)的參考通道4來(lái)進(jìn)行積分球1內(nèi)照明條件的監(jiān)測(cè)，參考通道4中包含光譜輻射計(jì)；積分球1內(nèi)還設(shè)有擋板5，用來(lái)防止照明裝置2的發(fā)出的光線直接照射在被測(cè)樣品位置，以及防止來(lái)自被測(cè)樣品表面的反射光以及來(lái)自照明裝置2的光線直接照射在參考通道4處。

此方案中照明裝置2包括鹵鎢燈照明單元2-1和LED照明單元2-2，且分別設(shè)置在兩個(gè)照明窗口（1-1）處；其中鹵鎢燈照明單元2-1包括鹵鎢燈2-1-1、濾色片和以及鹵鎢燈驅(qū)動(dòng)裝置，其中濾色片可以改變鹵鎢燈2-1-1的光譜功率分布，而鹵鎢燈驅(qū)動(dòng)裝置不僅可以為鹵鎢燈2-1-1供電，而且還包含對(duì)鹵鎢燈2-1-1進(jìn)行發(fā)光強(qiáng)度調(diào)節(jié)的調(diào)光裝置；此處的鹵鎢燈2-1-1為鹵鎢燈。其次， LED照明單元2-2包括LED 2-2-1以及LED照明驅(qū)動(dòng)裝置，此處的LED包括一個(gè)紫外LED，一個(gè)藍(lán)光LED以及一個(gè)綠光LED，并且每個(gè)LED由其對(duì)應(yīng)的LED驅(qū)動(dòng)裝置獨(dú)立供電，并且LED驅(qū)動(dòng)裝置中還包含對(duì)LED的發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)的調(diào)光裝置。在實(shí)際測(cè)試中，由照明單元2-1和照明單元2-2發(fā)出的光線分別通過(guò)兩個(gè)照明窗口1-1進(jìn)入到積分球1內(nèi)進(jìn)行充分混光，并照射在被測(cè)樣品表面，進(jìn)一步的，來(lái)自被測(cè)樣品表面的反射光通過(guò)積分球1的測(cè)量窗口1-3最終被光學(xué)測(cè)量裝置3所接收到。

實(shí)施例3

如圖5和6所示，本發(fā)明公開(kāi)一種顏色測(cè)量裝置，包括積分球1，照明裝置2和光學(xué)測(cè)量裝置3；積分球1球壁上設(shè)有兩個(gè)照明窗口1-1，以及積分球1底部還設(shè)有用于采集被測(cè)樣品信號(hào)的采樣窗口1-2，其中兩個(gè)照明窗口1-1關(guān)于采樣窗口1-2的法線方向?qū)ΨQ設(shè)置；積分球1球壁上還設(shè)有一個(gè)紫外入射窗口1-4，并且在紫外入射窗口1-4處設(shè)有用來(lái)調(diào)節(jié)紫外光線入光量的光闌；在積分球1球壁上偏離采樣窗口1-2法線方向8°的位置設(shè)有測(cè)量窗口1-3，且在測(cè)量窗口1-3的出射光路設(shè)有光學(xué)測(cè)量裝置3，其中光學(xué)測(cè)量裝置3的光學(xué)探測(cè)元件為光譜輻射計(jì)；除此之外，積分球1還設(shè)有專門(mén)的參考通道4來(lái)進(jìn)行積分球1內(nèi)照明條件的監(jiān)測(cè)，參考通道4中包含光譜輻射計(jì)；為了防止來(lái)自被測(cè)樣品表面的反射光以及來(lái)自照明裝置2的光線直接照射在參考通道4處，積分球內(nèi)還設(shè)有擋板。積分球1內(nèi)還設(shè)有擋板5，用來(lái)防止照明裝置2的發(fā)出的光線直接照射在被測(cè)樣品位置，以及防止來(lái)自被測(cè)樣品表面的反射光以及來(lái)自照明裝置2的光線直接照射在參考通道4處。

此方案中照明裝置2包括鹵鎢燈照明單元2-1和兩個(gè)LED照明單元2-2；其中鹵鎢燈照明單元2-1設(shè)置于一個(gè)照明窗口1-1處，并且鹵鎢燈照明單元2-1包括鹵鎢燈2-1-1和鹵鎢燈驅(qū)動(dòng)裝置，鹵鎢燈驅(qū)動(dòng)裝置不僅可以為鹵鎢燈2-1-1供電，而且還包含對(duì)鹵鎢燈2-1-1進(jìn)行發(fā)光強(qiáng)度調(diào)節(jié)的調(diào)光裝置；此處的鹵鎢燈2-1-1為鹵鎢燈。其次， 其中一個(gè)LED照明單元2-2包括LED 2-2-1以及LED照明驅(qū)動(dòng)裝置，此處的LED為一個(gè)白光LED，并由LED驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)其供電和調(diào)光，該LED照明單元2-2設(shè)置在另一個(gè)照明窗口1-1處；另一個(gè)LED照明單元2-2包括一個(gè)紫外LED和對(duì)應(yīng)的LED照明驅(qū)動(dòng)裝置，并設(shè)置在紫外入射窗口1-4處，LED照明驅(qū)動(dòng)裝置可實(shí)現(xiàn)紫外LED的電源供應(yīng)和強(qiáng)度調(diào)節(jié)。

在實(shí)際測(cè)試中，由照明單元2-1和兩個(gè)照明單元2-2發(fā)出的光線分別通過(guò)兩個(gè)照明窗口1-1進(jìn)入到積分球1內(nèi)進(jìn)行充分混光，并照射在被測(cè)樣品表面，進(jìn)一步的，來(lái)自被測(cè)樣品表面的反射光通過(guò)積分球1的測(cè)量窗口1-3最終被光學(xué)測(cè)量裝置3所接收到；

以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作了說(shuō)明，但這些說(shuō)明不能被理解為限制了本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由隨附的權(quán)利要求書(shū)還限定，任何在本發(fā)明權(quán)利要求基礎(chǔ)上的改動(dòng)都是本發(fā)明的保護(hù)范圍。