专利名称：色彩测量仪器的制作方法
技术领域：
本实用新型主要涉及一种测量仪器，具体地说，涉及一种色彩测量仪器的 创新设计。
背景技术：
现有技术中相关公布结构，如美国专利号US 7262853 B2"色彩测量仪器", 其在外罩内部一侧设有呈垂直状态的照明系统，另侧倾斜一定角度设有感应器; 该照明系统，包括照明器、软管，上端连接到照明器，下端设置凸透镜，该 凸透镜的中心线可对准样品；该感应器，包括平凸透镜的中心线对准样品， 非球状透镜设置在平凸透镜上方，光电二极管设置在该非球状透镜上端。
上述结构有如下待改进之处，即照明系统的照明器直接经软管，再通过 凸透镜后，将照明光线呈放射状照在样品上，此装置将造成照明区域位于中间 区块的光照较强、越往外围光线越弱的现象，严重影响该照明区域照明光线的 均匀度。此外，整体照明系统的设置与样品摆放位置呈直线，每当该照明系统 启动后，便会吸收来自样品中心位置的反射强光，令该照明系统区域的温度迅 速上升，导致该系统内部零件容易损坏。再者，该照明光线、凸透镜和样品三 者呈直线的情况下，光线照射到样品后，呈渐次向外扩散形态反射而出，此现 象会造成感应器直接接收到大部分来自上述光线照射到样品后的反射光，进而 使得光电二极管接收影像信号后，有严重光斑形状，影像色彩失真等缺点。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种成本低、尺寸轻巧并准确 地撷取到待测物颜色的色彩测量仪器。
为达成上述的目的，本实用新型提供一种色彩测量仪器包括
照明系统，包括发光组件及导光管，该导光管的入光面设在发光组件的照 明端，出光面呈倾斜角度照射在感测系统的感测平台；
感测系统，包括供待测物放置的感测平台以及与感测平台间隔设置的集
光装置；该集光装置依次包括光圈；间隔设置在光圈上端的集光透镜组；设 置在集光透镜组上端并隔离感测平台有效感测区域以外光线的视场光圈；间隔 设置在视场光圈上端的匀光透镜组；设置在匀光透镜组上端并将色彩撷取分析 进行亮度及色度调校且输出该分析信号的色彩感应器。
釆用本实用新型上述技术方案，该导光管的长度要足够长以达到能够均匀 混合来自发光组件颜色不均匀的白光，并配置经由导光管出射光的中心线与感 测系统的感测平台呈倾角状态，以避免反射光直接被感测系统所收集；据此， 该照明系统仅运用 一个发光组件作为光照的主要来源，有效减少照明组件数量 的设置，对于整体构造而言，不但降低成本，还可缩小体积，此外，还可借由 导光管的设计，有效达到减少照明组件的使用数量及分布设置的安排，使本实 用新型色彩测量仪器的整体机构尺寸实现最轻巧化。并且，本实用新型的感测 系统具有可允许缩短或延长待测平台与集光装置之间的距离，仍可保持准确地 撷取到待测物颜色的功能。
图i为本实用新型色彩测量仪器较佳实施例相对组设位置立体图； 图2为本实用新型色彩测量仪器较佳实施例相对组设位置的另一相对角度
立体图3为本实用新型色彩测量仪器较佳实施例相对组设位置主视图4为本实用新型色彩测量仪器较佳实施例的相关投影示意图一；
图5为本实用新型色彩测量仪器较佳实施例的相关投影示意图二；
图6为本实用新型色彩测量仪器较佳实施例的光通量相对于物距关系图7为一般色彩测量仪器的光通量相对于物距的关系图。
附图标记说明
照明系统10发光组件11
导光管12入光面121
出光面122轴向中心线123
交集夹角b感测系统20
感测平台21集光装置22
光圈221集光透镜组222
凸透镜2221视场光圈223
匀光透镜组224第一透镜2241
第二透镜2242色彩感应器22具体实施方式
现在，再配合本实用新型较佳实施例的附图进一步说明如下，以期能使熟
悉本实用新型的相关技术人士 ，可以依据本说明书的陈述据来实施
首先，请配合参阅图1至3所示，为本实用新型较佳实施例的色彩测量仪器， 其主要包括照明系统10及感测系统20;其中，
该照明系统IO，包括发光组件11及导光管12;该发光组件ll，为一种可 产生白色光的组件，其可为一种发光二极管，由蓝光二极管激发黄色荧光粉而 成的白光；该导光管12，为长度足够长以达到能够均匀混合来自发光组件ll白 光的导光管体；该导光管12两相对外端面分别为入光面121及出光面122，该入 光面121与出光面122均为非球面的凸弧，其中，入光面121设置在发光组件11 的照明端，出光面122呈倾斜角度，被引导对准整个感测系统20的感测平台21， 若以射出光的轴向中心线123与感测平台21所形成的交集夹角b，界定在40°角 至50°角之间，且以设定在45。夹角左右为最佳，以避免反射光线直接被感测 系统20所收集；
该感测系统20,与照明系统10约呈平行状态设置，其包括感测平台21及 集光装置22;其中，该感测平台21，供待测物放置，并且可经由照明系统IO，
提供该感测平台21整个区域范围内均可均勾受到白光照明；
该集光装置22,依次包括光圈221、集光透镜组222、视场光圈223、匀光 透镜组224及色彩感应器225;其中，该光圈221,间隔适当距离地设置在感测平 台21的上端，其主要作用可经调整改变色彩感应器225上的光斑形状，避免多余 的光线造成眩光现象；该集光透镜组222,间隔适当距离地设置在光圏221的上 端，该集光透镜组222，包含一个或一个以上的凸透镜2221,该凸透镜2221为上 下相对外端面均呈非球面的凸�。杉觳馐占醋愿胁馄教�21上待测物被白光 照明的物光，进而将待测物的影像投射至视场光圈223;该视场光圈223,设置 在集光透镜组222的上端，其主要可阻隔掉感测平台21有效感测区域以外的光 线，以限制不必要的光线进入，进而增加测量的准确度；该匀光透镜组224,间 隔适当距离地设置在视场光圈223的上端，其包括两个或两个以上的透镜，该两 个透镜，分别为第一透镜2241和第二透镜2242，该第一透镜2241，上下相对外 端面均为非球面的凸�。渖贤够∶娴陀谙峦够∶妫玫诙妇�2242，具有 中间呈内凹环、外围呈凸弧环的上曲弧面，以及下曲弧面的中间呈隆凸状态， 近外围缘处形成凹环状态的特征，因此，经匀光透镜组224,可将视场光圈223 上影像的每一点均匀地扩束散布涵盖整个色彩感应器225;该色彩感应器225, 设置在匀光透镜组224的上端，可将色彩撷取分析进行亮度及色度调校，并且可 输出该分析信号。
借由上述构件组成，如图4所示，该照明系统10可提供均匀白光，经导光管 12引导将发光组件11因为荧光粉涂布不均匀造成的不均匀色光混合均匀后，通 过倾斜照射角度与感测平台21界定在出射光40。角至50°角的交集夹角b的设 定，并且运用导光管12的入光面121与出光面122为非球面的凸弧设计，所以能 将该白光照明强度均匀地散布在整个感测平台21区域内；又经感测系统20的集 光装置22，有效地将感测平台21上待测物的真实色彩均匀地投影分布到色彩感 应器225,再借由色彩感应器225撷取分析进行亮度及色度调校，并且输出该分 析信号。
此外，补充说明该照明系统，除了仅以一个发光组件ll为照明基础的创新技术外，还有减少发光组件ll数量的设置，对于整体构造而言，不但降低成本, 还可缩小体积，此外，还可借由导光管12的设计，有效达到减少发光组件ll的 使用数量及分布设置的安排，使本实用新型色彩测量仪器的整体机构尺寸可实 现最轻巧化。而上述提及导光管12长度必须达到能够均匀混合来自发光组件11 的白光，其长度在本实施例中设定略小于感测系统20的集光装置22的总长度， 且该导光管12在中间至少具有弯折段，此并非要限制导光管12的形状式样，主 要提供发光组件11能经由导光管12的连续折射后，再散布于整个感测平台21区 域，据此，本实用新型也可使用直立式的导光管12,再配合调整发光组件ll呈 一定倾斜角度自入光面121进入，即可达到该效果。另外，说明该集光装置22 的光圈221和视场光圈223的外形式样，必须与色彩感应器225的轮廓形状相对 应，在本实施例当中，该色彩感应器225设计成矩形体，因此该光圈221和视场 光圈223是同样设计成矩形，而视场光圈223的大�。桥浜霞馔妇底�222前的 光圈221大小适当调整使其达到当待测物距不固定时仍在色彩感应器上能有固 定光强信号。
另外，如图4和5所示，主要说明本实用新型色彩测量仪器的感测系统20的 集光装置22与感测平台21间的距离，可被允许缩短或延长彼此的间距，使感测 平台21上的待测物与集光装置22间可以有较为宽松的容许公差，仍然可保持真 实性的撷取到待测物颜色的功能，据此，可以让色彩测量仪器的空间形态设计 更易发挥。 一般固定光圏的光学系统，在固定照明亮度下，待测样品在近距离 可以有较大的光通量，待测样品在较远位置时的光通量会较小。而该集光装置 22,主要运用固定式的光圈221设计，当待测物距离较远时，成像的距离相对于 较近的待测物的成像距离会较短，如果视场光圈223放置在较远待测物的成像面 上，则较近待测物的成像光会有一部分受限于视场光圈223而无法通过到达色彩 感应器225,于是较近待测物的光通量由于限制而降低，可以打破"待测样品在 近距离可以有较大的光通量"的传统设计，当光圏221与视场光圈223两者取得 平衡后，可让本实用新型色彩测量仪器达到维持感测平台21在不同位置时，同 样可保持总功率固定。
如图6所示，本实用新型的色彩测量仪器经系统仿真所得到的光通量相对于 待测物距离的关系图，其经调整视场光圈大�。梢源锏匠ぞ嗬氲匾贫胁馄� 台与集光装置间的距离，仍维持色彩感应器上的总功率固定的目标。且由于匀 光透镜组的作用，将每一个光点均匀地扩束到整个色彩感应器上，即使感测平 台的区域范围照明度不甚均匀，最终在色彩感应器上仍然可维持撷取均匀的光 强分布；这可证实本实用新型色彩测量仪器的集光装置运用集光透镜组、匀光 透镜组、光圈与视场光圈间的相互搭配，可容许感测平台与集光装置具有各种 不同距离的设定安排能仍维持感应器撷取到固定与均匀的信号。
如图7所示，为一般没有特别设计，仅以两个或两个以上的透镜排列而成的 集光装置，当其与感测平台的距离较近时，色彩感应器上会接收到较强的光分 布；当其与感测平台的距离较远时，色彩感应器上会接收到较弱的光分布，色 彩感应器上所撷取的信号强度变化过大会造成色彩计算结果严重误差的缺失。
综上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型 实施的范围。即凡依本实用新型申请专利范围所做的等效变化与修饰，均为本 实用新型专利范围所涵盖。
权利要求1、一种色彩测量仪器，其特征在于，该仪器包括照明系统，包括发光组件及导光管，该导光管的入光面设在发光组件的照明端，出光面呈倾斜角度照射在感测系统的感测平台；感测系统，包括供待测物放置的感测平台以及与感测平台间隔设置的集光装置；该集光装置依次包括光圈；间隔设置在光圈上端的集光透镜组；设置在集光透镜组上端并隔离感测平台有效感测区域以外光线的视场光圈；间隔设置在视场光圈上端的匀光透镜组；设置在匀光透镜组上端并将色彩撷取分析进行亮度及色度调校且输出该分析信号的色彩感应器。
2、 根据权利要求i所述的色彩测量仪器，其特征在于，所述照明系统与感 测系统呈平行状态设置。
3、 根据权利要求i所述的色彩测量仪器，其特征在于，所述发光组件为发 光二极管。
4、 根据权利要求1或3所述的色彩测量仪器，其特征在于，所述发光组件为产生白光的发光二极管。
5、 根据权利要求l所述的色彩测量仪器，其特征在于，所述导光管长度小于感测系统的集光装置的总长度。
6、 根据权利要求1或5所述的色彩测量仪器，其特征在于，所述导光管两相 对外端面分别为入光面及出光面，该入光面与出光面均为非球面的凸弧。
7、 根据权利要求l所述的色彩测量仪器，其特征在于，所述出射光的中心 线与感测平台的交集夹角，界定在40°角至50°角之间。
8、 根据权利要求l所述的色彩测量仪器，其特征在于，所述集光透镜组， 包含一个或一个以上的凸透镜。
9、 根据权利要求l所述的色彩测量仪器，其特征在于，所述集光透镜组， 包含一个或一个以上上下相对外端面均呈非球面凸弧的凸透镜。
10、 根据权利要求l所述的色彩测量仪器，其特征在于，所述匀光透镜组包 括两个或两个以上非球面的透镜。
11、 根据权利要求l所述的色彩测量仪器，其特征在于，所述匀光透镜组， 至少包含第一透镜和第二透镜。
12、 根据权利要求ll所述的色彩测量仪器，其特征在于，所述第一透镜的 上下相对外端面均为非球面的凸弧。
13、 根据权利要求ll所述的色彩测量仪器，其特征在于，所述第二透镜的上曲弧面的中间呈内凹环、外围呈凸弧环，下曲弧面中间呈隆凸状态、近外围 缘处形成凹环状态。
专利摘要本实用新型涉及一种色彩测量仪器，包括照明系统及感测系统。该照明系统由发光组件和导光管组成，该导光管的入光面设在发光组件照明端，出光面呈倾斜角度靠近感测平台。该感测系统包括供待测物放置的感测平台及集光装置。该集光装置依次包括光圈，可调光斑形状，避免眩光现象；集光透镜组，供检测来自感测平台上待测物的影像投射至视场光圈；视场光圈，可隔离感测平台有效感测区域以外的光线；匀光透镜组，可将视场光圈上的影像均匀地散布于整个色彩感应器；色彩感应器，可将色彩撷取分析进行亮度及色度调校，并输出该分析信号。本实用新型成本低、尺寸轻巧并可容许感测平台与集光装置具有各种不同距离的设定安排仍能维持感应器撷取到固定且均匀的信号。
文档编号G01J3/46GK201206999SQ20082011792
公开日2009年3月11日 申请日期2008年5月29日 优先权日2008年5月29日
发明者曹铭森 申请人:玉晶光电股份有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
