[发明专利]波导光学照明测色探头

说明书

技术领域

本发明为一种波导光学照明测色探头，以波导光学照明为主要的照明方式，属于色度测量仪器的附件部分，主要涉及测色仪的测色探头。

背景技术

目前，测色仪探头在进行色度测量中多以光源直接照明为主要照明方式，其中照明光源多以卤钨灯为主。对于光源垂直入射的照明系统，样品的反射光被积分球所收集，经归一化处理得到待测样品的色坐标；对于光源斜入射的照明系统，样品的反射光或漫反射光经过特定的滤色片后，被汇聚透镜汇聚到探测器上从而得到归一化的色坐标。虽然卤钨灯能够提供色度测量所需的稳定的连续光谱，但卤钨灯的体积和功率都较大，在正常工作时会产生大量的热量，因此往往需要加装相应的散热装置，这样明显加大了测色仪探头的体积和能耗。另一方面，光源发出的光也往往会对样品的色度测量产生影响，光源过强或过弱，都会对样品的色度测量产生直接干扰。

发明内容

为了解决上述的卤钨灯作为光源直接照明时产生的问题，本发明提出了一种波导光学照明测色探头，此装置采取波导光学照明作为主要的照明方式。其测量部分主要由波导光学照明装置，聚光镜头，镜头调节装置，镜头固定装置，感光单元，探头底座组成。贴片LED作为主要光源，LED发出的光通过光波导照明被测样品来测量样品颜色。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：贴片LED作为照明光源，被均匀地安装在测色探头中心感光单元外部的圆周上，在感光单元的垂直方向上安装有聚光透镜，聚光透镜通过固定装置被固定在基板上，聚光透镜距离感光单元的垂直距离可以通过透镜微调装置来调节。同时贴片LED与光波导的入射端相连接，待测样品被放置在光波导的出射端，在测量过程中被光波导所传输的LED贴片光源所发出的光均匀照明。聚光透镜将样品在垂直方向上的反射光汇聚在感光单元上，通过感光单元测量出样品的色度值。

光在不同介质界面传播时会发生反射与折射，本发明中贴片LED光源发出的光在光波导内以全内反射的形式传播。

光的折射定律的公式为：

n₁·sini₁=n₂·sini₂

光的反射定律的公式为：

i₂＝i₂

当光线从光密介质入射到光疏介质时，若入射角达到或超过某一临界角时，便会发生全内反射，此时光线将在此种光密介质中传播而不会泄露到外部。本发明中的光波导对应着此种光密介质，光波导外部的空气对应着光疏介质。发生全内反射时：

全内反射的临界角为：

i2=sin-1n1n2]]>

光波导的外形为一个将圆锥曲线沿对称轴旋转后所得到的壳状结构，光波导的内部中空，在其内部安装有聚光透镜和感光单元等装置。在光波导的壳状结构的内层镀有反射膜，其作用是防止在光波导中传播的光源光线泄露到壳状结构，从而避免对感光单元的探测产生影响。因此，这个光波导外壳既有传播、聚集光源光线的作用，也有遮光罩的作用。

感光单元在收集到含有待测样品的色彩信号的光线后，会将此信号做进一步处理并最终获得待测样品的色度值。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、由于采取贴片LED代替卤钨灯作为照明光源，大大降低了装置的能耗。2、无需为照明光源配备散热装置，加之光波导壳状结构的设计，缩小了装置的整体体积，节省空间。3、光波导壳状结构，既充分照明了待测样品，又减少了照明光源对色度测量的影响。4、配备均匀的光波导照明，可以被用来测量液体、染料等样品的色度。因此本发明作为一种新型测色探头，可以被广泛的应用于测色领域，具有较高的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明的整体结构的侧视图。

图2是本发明的俯视平面的透视图。

图3是光在不同光学介质界面处发生反射和折射的示意图。

图4是样品表面光线经聚光透镜汇聚在感光单元上的示意图。