Визуальный колориметр Советский патент 1981 года по МПК G01J3/46 

(54) ВИЗУАЛЬНЫЙ КОЛОРИМЕТР

1

Изобретение относится к области колориметрии и может быть использовано для измерения координат цвета монохроматических излучений - функций сложения цветов.

Известен визуальный колориметр с основными спектральными цветами, который включает в себя три источника света, три двойных монохроматоров, смонтированных в виде трехъярусной структуры Стайлса, системы сведения и наблюдения пучков fl J. Двойной монохроматор, установленный на среднем ярусе, выделяет исследуемый монохроматический поток, который направляется в систему сведения и наблюдения пучков и заполняет половину поля зрения..В спектральной маске верхнего и нижнего ярусов выбираются три щели, которые выделяют три спектральных интервала, используемьгх как основные цвета. Непрерывное изменение интенсивности каждого основного цвета достигается путем помещения

в спектральную маску поглощающего клина.

Недостатками указанного колоримет ра являются сложность и громоздкость трехъярусной системы, неудобство в эксплуатации.

При работе с прибором этой конструкции, требуется весьма строгая фиксация положения зрачка наблюдателя, для чего приходится индивидуально для каждого наблюдателя из быстротвердеющей зуботехнической пластмассы изготовлять специальный закус, который удерживается зубами и фиксирует положение головы наблюдателя, тем не менее остаются еще движения самого глазного яблока, приводящие к нарушению равенства и дополнительной погрешности измерения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является визуальный колориметр, содержащий два симметрично расположенных идентичных оптических канала, каждый из которых BKnTOMaet последовательно расположенные источник света, конденсатор, входную щель, два коллиматора, две диспергирующие системы, между которыми установлена спектральная маска, систему сведения и наблюдения пучков, состоящую из зеркального модулятора, бинокулярного микроскопа или фотометра 2 .

Исследуемый спектральный интервал выделяется подвижной вдоль направления дисперсии спектральной щелью, установленной в нижней части маски-. В верхней части маски выбираются три щели с изменяемым раскрытием, которые выделяют три спектральных интервала, используемых как основные цвета. Непрерывное изменение интенсивности каждого цвета достигается подвижными шторками, установленными на щелях. Входная щель снабжена непрозрачной перемычкой, делящей ее на две части, оптически сопряженные с частями спектральной маски, причем на часть входно щели, оптически сопряженной с подвижной щелью спектральной маски, установлена вертикально пepeмea aющaяcя шторка. Верхняя и нижняя части спектральной маски снабжены независимыми подвижными заслонками.

Недостатками изнестного колориметра являются недостаточная надежность и удобство в эксплуатации. Применяемые в известных колориметрах оптические системы, формирующие изображения, при смещении зрачка глаза наблюдателя будут вызывать виньетирование, как следствие изменения яркости нзображения.

Целью изобретения является повышение надежности и удобства в эксплуатации.

Указанная цель достигается тем, что в предложенном визуальном колориметре, содержащем два симметрично расположенных идентичных оптических канала, каждый из которых включает последовательно расположенные источ ник света, конденсор, входную щель, два коллиматора, две диспергирующие системы, меткду которыми установлена спектральная маска, систему сведения и наблюдения пучков, состоящую из зеркального модулятора, бинокулярного микроскопа или фотометра, в каждый оптический канал введены интегрирующая сфера, расположенная между второй диспергирующей системой и системой сведения и наблюдения пучков.

и полевая маска, размещенная за выходным отверстием интегрирующей сферы.

На чертеже, представлена принципиальная схема визуального колоримет ра.

Визуальный колориметр состоит из двух симметрично расположенных идентичных оптических каналов, каждый из которых включает, в себя источник света 1, конденсор 2, входную щель 3 поляризующие злемецты 4, перекрывающие соответствующие части входной щели, первый коллиматор 5, диспергирующую систему 6, первый промежуточный коллиматор 7 и спектральную маску 8. Отражающее зеркало 9 предназначено для поворота световых пучков на второй промежуточный коллиматор 10 и далее на вторую диспергирующую систему 11, коллиматор 12, интегрирующую сферу 13 и полевую маску 14, установленную за выходным отверстием интегрирующей сферы.

Система сведения и наблюдения пучков состоит из зеркального модулятора 16 и бинокулярного микроскопа 17 или фотометра 18.

Визуальный колориметр работает следующим образом.

Источник света I через конденсор 2 освещает входную щель 3. Свет, выйдя из объектива первого коллиматора 5, параллельным пучком падает на диспергирующую систему 6. Первый промежуточный коллиматор 7 формирует спектр в плоскость, в которой находится спектральная маска 8. Исследуемый спектральный интервал выделяется подвижной вдоль направления дисперсии щелью, установленной в нижней части спектральной маски 8. Эта щель перемещается на направляющих, связанных с механизмом длин волн колориметра, и может изменяться по ширине. Верхние щели спектральной маски 8 выделяют из спектра основные излучения, например красное К с длиной волны X 600 нм, зеленое 3 с X 50 Нм, синее С с 460 нм. Спектральная ширина задается раскрытием соответствующих щелей Световые потоки плавно регулируются до получения визуального равенства полей зрения. При раскрытии щелей наблюдателю не требуется знать положение соответствующих органов управления шторками. Диспергирующие системы 6 и 17 в сочетании с .коллиматорами 5,6,10 и 12 в каждом оптическом канапе колориметра работают по принципу вычитания дисперсий. Втрая диспергирующая система 11 в сочтании с коллиматором 12 устраняет влияние рассеянного света. Световые потоки, пройдя коллиматор 12, попадают в интегрирующую сферу 13. За выходным окном сферы 13 установлена полевая маска 14, представляющая собой оправу с различной формой отверстий. Зеркальный модулятор 16 сводит оптические оси левого и правого оптических каналов колориметра в одну. С помощью бинокулярного микрскопа 17, в плоскости предметов которого установлены полевые маски 14, рассматриваютЬя соответствующие поля зрения. Бинокулярный микроскоп 17 имеет довольно большую апертуру. Световой поток исследуемой длины волны, вырезаемый подвижной щелью нижней части маски 8, например, в левом канале колориметра заполняет интегрирующую сферу 13, Затем излучение этой длины волны смешивается с Одним или в некоторых случаях двумя основными цветами излучений, выделенными регулируемыми щелями верхней части спектральной маски 8 из спектра левого оптического канала. Другая интегрирующая сфера 13 заполняется световыми потоками основных цветов излучений, которые вырезаются регулируемыми щелями верхней части спектральной маски 8 из спектра правого оптического канала. Чтобы получить визуальное равенство полей зрения, необходимо подобрать интенсивность основных излучений К- , С, соответствующим образом в правом оптическом канале. Для этого перемещают подвижные шторки, установленные на регулируемых щелях спектральной маски 8. После достижения визуального равенства полей зрения производится измерение световых потоков фотометра 18 путем поочередного перекрывания заслонок подвижной и регулируемых щелей спектральной маски 8. Для сравнения показаний измерений световых потоков могут использоваться дополнительные фотоприемники, установленные на интегрирующих сферах 13.

Исследуемое излучение обладает равномерным распределением яркости Йля любого угла наблюдения указанного отверстия. Расположение интегрирующих сфер между второй диспергирующей системой и системой сведения и наблюдения пучков соэдчет оптическую развязку между апертурой диспергирующей системы и системой сведения и наблюдения, что позволяет применить высококачественные диспергирующие системы с хорошей кoлJ7имaциeй пучка и одновременно исполь-говать весьма широкоугольные наблюдагельные системы, которые в известных устройствах не могут быть сопряжены из-за различия в апертурах. Это дает возможность применять широкоугольные бинокулярные системы наблюдения, имеющие выходной зрачок значительно превышающий размер зрачка наблюдателя, и, таким образом, нечувствительные к соответствующим смещениям.

Использование изобретения позволяет располагать зрачок глаза наблюдателя в любом положении в пределах полусферы вокруг малого отверстия в фотометрическом шаре. При этом яркость отверстия остается строго постоянной, что допускает значительные смещения зрачка глаза в пределах выходного зрачка системы без какоголибо изменения соотношений яркости. Бинокулярное наблюдение без какой-либо фиксации глаза расширяет функциональные возможности визуального колориметра, например позволяет провести исследование бинокулярных порогов и оценивать цветовые различия в таких отраслях промышленности,

как полиграфия, текстиль, лакокрасочная, бумажная, фото-кино, цветное телевидение.

Формула изобретения

40

Визуальный колориметр, содержащий два симметрично расположенных идентичных оптических канала, каждый из которых включает последовательно расположенные источник света, конденсор, входную щель, два коллиматора, две диспергируюш;ие системы, между которыми установлена спектральная маска систему cвeдe tия и наблюдения

пучков, состоящую из зеркального модулятора, бинокулярного микроскопа или фотометра, отличающийс я тем, что, с целью повьш1ения надежности измерений и удобства

в эксплуатации, в каждый оптический канал введены интегрирующая сфера, расположенная между второй диспергирующей системой и системой сведения и наблюдения пучков, и полевая маска.

,размещенная за выходным отверстием интегрирующей сферы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

8709708

1,Джодд Д. Вишецки. Цвет в науке

и технике. М., Мир, 1978, с.226-228,

5 кл. G 01 J 3/46, 25.04,79 (прототип).