测量光源以及用于检测样本的绝对反射光谱的测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及测量光源以及用于检测样本的绝对反射光谱的测量装置。用于产生具有均匀的空间照明强度分布的测量光的测量光源包括块状块体，在块体中构造有照明腔、光成形腔和光射出腔，它们分别构造为块体中的空腔并且具有漫反射的内部面。照明腔通入光成形腔中。光成形腔通入光射出腔中。用于产生光的至少一个光源至少部分地布置在照明腔中。光射出腔具有光射出口。根据本实用新型专利技术，照明腔的轴线和光射出腔的轴线彼此间隔开布置。光成形腔被构造成用于使光传播方向反转。此外，本实用新型专利技术还涉及一种用于检测样本的至少一个绝对反射光谱的测量装置。测量装置尤其被用于在生产过程中对表面进行光谱探查，以便例如确定表面的颜色或光泽。

Measuring light source and measuring device for measuring absolute reflection spectrum of sample

【技术实现步骤摘要】
测量光源以及用于检测样本的绝对反射光谱的测量装置
本技术涉及一种用于产生具有均匀的空间照明强度分布的测量光的测量光源。此外，本技术还涉及一种用于检测样本的至少一个绝对反射光谱的并优选也用于执行参考测量的测量装置。该测量装置尤其被用于在生产过程中对表面进行光谱探查，以便例如确定表面的颜色或光泽或层厚度。
技术介绍
DE102011050969A1示出了一种用于参考式测量经反射的光的设备，该设备具有空心体，该空心体在其内部具有漫散射的层以及光射出开口。该设备能够从测量位置转换到校准位置，由此，使光射出开口从第一探测轴线被带引到第二探测轴线中。由DE102010041749A1公知有一种测量装置，其具有沿纵向方向延伸的空腔，该空腔具有朝向样本的开口和许多沿纵向方向布置的开口。另外的开口被用于光的耦合入。US6,422,718B1、DE3431367A1和DE202008012222U1以不同实施方式示出了测量光源。DE102013219830A1教导了一种用于在漫射照明的情况下进行反射测量的光学设备，其包括空心体，该空心体在其内部具有对光散射的表面以及具有光射出开口。光射出开口具有非旋转对称的形状。DE102014215193A1示出了一种用于检测样本的绝对反射光谱的测量装置。该测量装置包括光源和用于产生测量光的均匀的空间照明强度分布的均化器。测量装置还包括能运动的反射器和接收器。反射器与光源布置在样本的同一侧上。均化器优选由乌布利希球，由乌布利希管或由球柱体结构形成。在该测量装置中，在样本间距发生变化时或在发生样品歪斜时，乌布利希球导致了绝对测量的测量误差大于1％，这对很多应用来说都太高了。但在实验室条件之外，尤其是在生产过程中的在线测量的情况下，就无法避免样本间距变化和样品歪斜。DE102016116405A1和EP3290904A2涉及一种用于产生具有均匀的空间照明强度分布的测量光的测量光源。测量光源包括具有漫反射的内部面的空心体。在空心体中构造有凹状的凹面镜形的照明腔、管状的光成形腔和凹状的凹面镜形的光射出腔，它们具有共同的轴线。用于产生光的光源至少部分地布置在照明腔中。该光源例如由至少一个卤素灯和/或至少一个LED形成。光射出腔具有光射出口。照明腔和光射出腔利用其凹面镜形状彼此对置，并且通过管状的光成形腔连接。在空心体中布置有漫反射的反射盘，该反射盘用于使由空心体的布置在光射出腔内的内部面反射的光穿过光射出口向空心体之外反射。EP3290904A2还示出了用于检测样本的绝对反射光谱的并用于执行参考测量的不同的测量装置。
技术实现思路
基于现有技术，本技术的任务在于：提供一种用于检测反射光谱的测量装置，尤其是一种适用于此的用于产生具有均匀的空间照明强度分布的测量光源，其明显比乌布利希球能更紧凑地实施。所提出的任务通过如下测量光源以及通过如下用于检测样本的绝对反射光谱的测量装置来解决。根据本技术的测量光源被用于产生具有均匀的空间照明强度分布的测量光。例如，利用根据本技术的测量光源可以实行对表面的光谱探查。测量光源包括块状的块体，在其中构造有照明腔、光成形腔和光射出腔。照明腔、光成形腔和光射出腔分别构造为块体中的空腔。照明腔、光成形腔和光射出腔分别具有用于产生或传输漫射光的漫反射的内部面。照明腔通入光成形腔中，从而使光可以从照明腔射入到光成形腔中。光成形腔通入光射出腔中，从而使光可以从光成形腔射入到光射出腔中。用于产生光的至少一个光源至少部分地布置在照明腔中。在任何情况下，至少一个光源都被布置成使光能够通过它被射到照明腔中，其中，至少一个光源可以部分地位于照明腔之外。光射出腔具有光射出口，来自光射出腔的光可以通过光射出口被射向块体之外。从光射出口射出的光形成了可由测量光源产生的测量光。照明腔的轴线和光射出腔的轴线彼此间隔开地布置。照明腔的轴线优选地由照明腔的中心轴线形成。光射出腔的轴线优选地由光射出腔的中心轴线形成。光射出口的轴线和光射出腔的轴线优选重合。照明腔优选地被构造成用于使漫射光沿第一光传播方向在照明腔中进行光传播，该第一光传播方向位于照明腔的轴线中。光射出腔优选被构造成用于使漫射光沿第二光传播方向在光射出腔中进行光传播，该第二光传播方向位于光射出腔的轴线中。照明腔的轴线和光射出腔的轴线布置得彼此间隔较远，使得照明腔和光射出腔并排布置或上下相叠地布置。根据本技术，光成形腔被构造成用于使漫射光的光传播方向反转。因此，从照明腔射入到光成形腔中的光在其穿过光成形腔传播的情况下使其光传播方向经历反转，从而使其以经反转的光传播方向从光成形腔射到光射出腔中。根据本技术的测量光源的特别的优点是，它可以实施得非常紧凑，这是因为照明腔和光射出腔可以并排或上下相叠地布置并且光成形腔可以轴向相邻地布置。由此，可以最佳地利用结构空间。可利用根据本技术的测量光源产生的测量光在其空间照明强度分布中具有优选至多0.2％的偏差。由此，使在测量绝对反射光谱时测量光源的在线使用成为可能，这是因为样本间距差异、样品厚度变化和样品歪斜是能容忍的。可通过光源产生的光在其从光射出口射出之前在照明腔中、在光成形腔中以及在光射出腔中优选被反射至少三次。可通过光源产生的光在其从光射出口射出之前在照明腔中、在光成形腔中和在光射出腔中优选被反射至少四次。可通过光源产生的光的大部分在其从光射出口射出之前在照明腔中、在光成形腔中和在光射出腔中优选被反射多次。第一光传播方向和第二光传播方向优选地彼此相反地取向。第一光传播方向和第二光传播方向相对彼此具有优选为180°±30°，进一步优选为180°±15°，并且特别优选为180°的角度。光成形腔优选呈U形或V形地将照明腔与光射出腔连接。照明腔的轴线和光射出腔的轴线优选地彼此平行地布置。照明腔和光射出腔优选地具有相同的轴向定位，也就是说具有沿轴向方向的相同的定位。因此，照明腔和光射出腔并排地或上下相叠地且沿轴向方向没有错位地布置。在这方面，照明腔、光成形腔和光射出腔构成U形状或V形状，其中，照明腔和光射出腔形成U形状或V形状的侧边。在根据本技术的测量光源的优选的实施方式中，在从光成形腔到光射出腔的过渡部处布置有均化器元件。均化器元件具有漫反射的照明面。均化器元件被构造成用于通过光射出口将从光射出腔的内部面反射的光反射向块体之外。均化器元件优选地布置在光射出腔的轴线中并垂直于该轴线地布置。均化器元件在该轴线中优选与光射出口对置。如果从外面透过光射出口看光射出腔的话，则能观察到均化器元件。从光成形腔到光射出腔的过渡部在关于光射出腔的轴线径向居中的区段中优选被均化器元件在视线上遮挡，其中，径向靠外的区段形成从光成形腔到光射出腔的光透射。均化器元件优选具有平坦的或拱曲的盘的形状。拱曲的盘优选是球面形拱曲的。均化器元件优选安设在接片上，该接片布置在光射出腔的中间的平面中。光射出腔的中间的平面优选地还形成照明腔的中间的平面和/或光成形腔的中间的平面。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.测量光源，其特征在于，所述测量光源包括块状的块体(01)，在所述块体中构造有照明腔(11)、光成形腔(12)和光射出腔(13)，所述照明腔、所述光成形腔和所述光射出腔分别构造为所述块体(01)中的空腔并且具有漫反射的内部面；其中，所述照明腔(11)通入所述光成形腔(12)中；其中，所述光成形腔(12)通入所述光射出腔(13)中；其中，用于产生光的至少一个光源(07)至少部分地布置在所述照明腔(11)中；其中，所述光射出腔(13)具有光射出口(08)；其中，所述照明腔(11)的轴线和所述光射出腔(13)的轴线彼此间隔开布置；并且其中，所述光成形腔(12)被构造成用于使光传播方向反转。/n

【技术特征摘要】
1.测量光源，其特征在于，所述测量光源包括块状的块体(01)，在所述块体中构造有照明腔(11)、光成形腔(12)和光射出腔(13)，所述照明腔、所述光成形腔和所述光射出腔分别构造为所述块体(01)中的空腔并且具有漫反射的内部面；其中，所述照明腔(11)通入所述光成形腔(12)中；其中，所述光成形腔(12)通入所述光射出腔(13)中；其中，用于产生光的至少一个光源(07)至少部分地布置在所述照明腔(11)中；其中，所述光射出腔(13)具有光射出口(08)；其中，所述照明腔(11)的轴线和所述光射出腔(13)的轴线彼此间隔开布置；并且其中，所述光成形腔(12)被构造成用于使光传播方向反转。


2.根据权利要求1所述的测量光源，其特征在于，所述照明腔(11)被构造成用于沿第一光传播方向进行光传播，并且所述光射出腔(13)被构造成用于沿第二光传播方向进行光传播，其中，所述第一光传播方向和所述第二光传播方向彼此相反取向。


3.根据权利要求2所述的测量光源，其特征在于，所述照明腔(11)的轴线和所述光射出腔(13)的轴线彼此平行布置，其中，所述照明腔(11)和所述光射出腔(13)具有相同的轴向定位。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的测量光源，其特征在于，在从所述光成形腔(12)到所述光射出腔(13)的过渡部上布置有具有漫反射的照明面的均化器元件(14)，所述均化器元件布置在所述光射出腔(13)的轴线中并且垂直于所述光射出腔(13)的轴线布置。


5.根据权利要求1至3中任一项所述的测量光源，其特征在于，所述照明腔(11)具有至少一个光进入口(06)，所述至少一个光源(07)至少部分地布置在所述至少一个光进入口中。


6.根据权利要求5所述的测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：约尔格·马格拉夫，
申请(专利权)人：卡尔蔡司光谱学有限公司，
类型：新型
国别省市：德国;DE