Колориметр Советский патент 1987 года по МПК G01J3/46 

Изобретение относится к области оптико-физических измерений, в частности к колориметрии.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На фиг.1 схематично представлена конструкция колориметра; на фиг.2 - ход крайних левых к плоскости симметрии элементарных пучков| на фиг.З - ход средних к плоскости симметрии элементарных пучков; на фиг.А - ход блюкних к плоскости симметрии элементарных пучков; на фиг.5 - следы пере10 светового потока, и ось осветителя 1 (плоскость симметрии всего устройства) после многократного отражения от стенок формирователя 4 светового -потока попадают на исследуемый образец

формирователя и, отражаясь от его стенок, идут по винтовым траекториям и падают на выходное отверстие 6 под дли- 20 тем же углом 45, но с разных сторон,

сечения элементарных пучков, идущих

слева от плоскости симметрии, с плос- 5 13 под углом 45°. Лучи, идущие вне (КОСТЯМИ поперечного сечения на рас- указанной плоскости, падают на стенки

стоянии 1, равном 2d, 3d, 5d, где

штрихпунктир соответствует случаю

, сплошная линия случаю ,

штриховая линия случаю (1

на формирователя5 d его световой формируя таким образом кольцевой осдиаметр)I на фиг„6 следы пересече- ветитель. Отраженное от образца 13

Излучение попадает в объектив 8 приемной оптической системы 7, проходит

тями поперечного сечения на расстоя- через избирательную диафрагму 9,

НИИ, рекомендуемом для оптимальной сменные светофильтры 10 и попадает

на приемнуй поверхность фотоприемного устройства 11, электрический сигния элементарных пучков, идущих слева от плоскости симметрии.,с плоскосработы устройства и равном , 1 4d, где сплошной линией представлен случай при , штриховой - при .

нал которого измеряется измеритель-30 ным устройством 12. При этом избирательная диафрагма 9 пропускает только излучение, идущее по нормали от исследуемого образца 13. I

Колориметр содержит осветитель 1, включаюпщй источник 2 света, и объектив 3, расположенные на оптической оси осветителя 1 таким образом, что источник 2 света размещен в фокусе объектива 3, Формирователь 4 светового потока вьшолнен в виде полого цилиндра, внутренняя поверхность которого снабжена отражающим покрытием, при этом ось осветителя 1 и ось формирователя 4 светового потока состав/ г °

ляет 45 ,,. а геометрические размеры .формирователя 4 светового потока связаны соотношением .

На оси формирователя 4 светового потока со стороны входного отверстия 5 расположена Приемная оптическая система 7, оптическая ось которой Совпадает с осью формирователя, содержащая расположенные последовательло на одной оптической оси объектив 8, диафрагму 9, размещенную в фокусе объектива 8, сменные светофильтры 10, фотоприемное устройство 11 и измерительное устройство 12. Со стороны выходного отверстия 6 в плоскости измерений расположен исследуемый образец

13 - нормально, к оси формирователя 4 светового потока.

Устройство работает следующим образом.

Параллельный пучок излучения из осветителя 1 падает на входное отверстие 5 формирователя 4 светового потока. Лучи, идущие в плоскости, проходящей через ось формирователя 4

светового потока, и ось осветителя 1 (плоскость симметрии всего устройства) после многократного отражения от стенок формирователя 4 светового -потока попадают на исследуемый образец

формирователя и, отражаясь от его стенок, идут по винтовым траекториям и падают на выходное отверстие 6 под дли- 20 тем же углом 45, но с разных сторон,

нал которого измеряется измерительным устройством 12. При этом избирательная диафрагма 9 пропускает только излучение, идущее по нормали от исследуемого образца 13. I

11овьЩ1ение точности измерений путем освещения образца под углом 45° по всему азимуту достигается применением формирователя светового потока, вьшолненного в виде полого цилиндра,

внутренняя поверхность которого снабжена отражающим покрытием, на вход которого под углом 45 направляют излучение осветителя. Цилиндр вращает пучки, идущие справа и слева от плоскости симметрии, таю, что на его выходную поверхность они падают не с одного направления (как на входе), а с разных сторон по азимуту, оставляя угол падения по-прежнему 45 , что

позволяет следовать рекомендациям МКС.

Угол освещения по,азимуту зависит от соотношения длины и диаметра формирователя светового потока. Так как

аналитический расчет непараксиальных пучков зеркальных систем представляет собой сплошную математическую задачу, рассматриваемые оптические системы решаются графически для каждого конк-

ретного случая, Лучи, идущие от осветителя и лежащие в плоскости, проходящей через ось осветителя и ось цилиндра (плоскость симметрии), отражаясь от стенок цилиндра, лежат в той же плоскости. Лучи, не лежащие в этой плоскости, отражаясь от стенок цилиндра, идут по винтовым линиям; с вращением против часовой стрелки - лучи, идущие слева от плоскости симметрии, и по часовой стрелке - идущи справа от нее. Угол освещения по азимуту в какой-либо плоскости сечения цилиндра несложно определить, построив следы пересечения элементарных пучков с этой плоскостью и измерив угол между направлением падения (показано стрелками) крайних левых пучков и среднего. Для простоты рассмотрения удобней брать плоскости в мес- тах, соответствующих целому значению соотношения длины цилиндра и его диаметра.

Для случая 1 3d (пусть ) следами пересечения являются отрезки 14-15 (фиг.2 - 4)„ Угол освещения по азимуту для этого случая определяетс углом между отрезками 14-15 на фиг.2 и отрезками 14-15 на фиг.З и 4 и плоскостью симметрии на фиг.5 с отсчетом против часовой стрелки. Он приблизительно равен 200°.

Для случая следами пересечения элементарных плоских пучков являются отрезки 15 и 16 (фиг.2 -4). Угол освещения по азимуту для этого случая определится углом между от- реэками 15-16 на фиг.2 и отрезками 15-16 на фиг.З и 4 и плоскостью симметрии на фиг,5 с отсчетом против часовой стрелки. Он несколько превы- щает 360°.

. Для случая 1 3d (пусть ) следами пересечения являются отрезки 17-18 на фиг.2 - 4. Соответственно угол вращения превьшает 500 .

Для случая следами пересечения являются отрезки 16-17 на фиг.2

O

5

0

5

5

0

5

0

4. Соответственно угол вращения немного превышает 400.

Так как с увеличением соотношения 1 к d увеличиваются потери на отражение и большее влияние оказывают аберрации, следует размеры формирователя светового потока выбирать в интервале .

Пример. Размеры формирователя светового потока: диаметр светового отверстия. мм, длина 100 мм, фокусное расстояние объектива 3-46 мм, объектива 8-32 мм, диаметр диафрагмы 1,2 мм, отражающее покрытие получено метод ом напыления в вакууме на стеклянный формирователь. Использован фотоприемник 1 ФД 24К, источник света КГМ 9-75. Образец - цветной материал с выработкой.

Формула изобретения

Колориметр, содержащий осветитель, включающий объектив и источник света, расттоложенньш на оптической оси осветителя в фокальной плоскости объектива и приемную оптическую систему, содержащую расположенные последовательно на одной оптической оси, составляющей угол 45° с осью осветителя, объектив, диафрагму, размещенную в фокальной плоскости объектива, сменные светофильтры, фотоприемное и измерительное устройства, отличающийся тем, что, с целью повы- щения точности измерения, в устройство введен формирователь светового потока, выполненный в виде полого цилиндра с внутренней отражающей поверхностью и расположенный на оптической- оси приемной оптической системы пе- |ред ее объективом, а геометрические размеры формирователя светового потока связаны соотношением 3d$l$4d, где d - световой диаметр формирователя светового потока; 1 - ,лина формирователя светового потока.

Редактор Н.Егорова

Заказ 2498/32Тираж 776 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно

-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная.

Фш.6

Составитель Ю.Гринева

Техред В.Кадар Корректор Т.Колб

Изобретение относится к оптико-физическим измерениям, в частности к колориметрии, и позволяет повысить точность измерения координат цвета и цветности путем освещения образца под углом 45 по всему азимуту. При включении осветителя 1 параллельный пучок излучения из него падает на входное отверстие 5 формирователя 4 светового потока. Лучи, идущие в плоскости, проходящей через ось формирователя 4 светового потока и ось осветителя 1 (плоскость симметрии всего устройства), после многократного отралсения от стенок формирователя 4 светового потока попадают на исследуемьш образец 13 под углом 45 . Лучи, идущие вне указанной плоскости, падают на стенки формирователя 4 и, отражаясь от его стенок, идут по винтовым траекториям и падают на выходное отверстие 6 под углом 45 , но с разных сторон5 формируя таким образом кольцевой осветитель. Отраженное от образца 13 излучение попадает в объектив 8 приемной оптической системы 7, проходит через избирательную диафрагму 9, сменные коррегир тощие светофильтры 10 и попадает на приемную поверхность фотоприемника 11, электрический сигнал которого измеряется измерительным устройством 12. 6 ил. . 12 Юао СО 00 00 1