Колориметр

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН 511 4 С 01 1 3/46

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ к аатогСКСММ СвиДатеЛьСтвМ (21) 4004929/24 — 25 (22) 09. 01. 86 (46) 23.06. 87, Бюл, ¹ 23 (7 2) Л, Ф. Афанасьев, Ю.А. Дрожбин и И.А.Дубовик (53) 535.24 (088.8) (56) Патент СССР № 660605, кл. G 01 J 3/46, 1976.

Патент CIIIA № 4464054, кл, G 01 J 3/50, 1984. (54) КОЛОРИМЕТР (57) Изобретение относится к оптикофизическим измерениям, в частности к колориметрии, и позволяет повысить точность измерения координат цвета и цветности путем освещения образца под углом 45 по всему азимуту. При о включении осветителя 1 параллельный пучок излучения из него падает на вхбдное отверстие 5 формирователя 4 светового потока. Лучи, идущие в

„„Я0„„13188О4 Д1 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 о исследуемый 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 выхода ное отверстие 6 под углом 45, но с разных сторон,. формируя таким образом кольцевой осветитель. Отраженное от образца 13 излучение попадает в объектив 8 приемной оптической системы

7, проходит через избирательную диафрагму 9, сменные коррегирующие свето- у фильтры 10 и попадает на приемную поверхность фотоприемника 11, элект- ( рический сигнал которого измеряется измерительным устройством 12. 6 ил., Я

1 131

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.3 ход средних к плоскости симметрии элементарных пучков; на фиг.4 — ход ближних к плоскости симметрии элементарных пучков; на фиг.5 — следы пересечения элементарных пучков, идущих слева от плоскости симметрии, с плос,костями поперечного сечения на расстоянии 1, равном 2d, Зй, 5d, где штрихпунктир соответствует случаю

1=-2d сплошная линия случаю 1=3d, штриховая линия случаю 1=5d (1 — длина формирователя, d — его световой диаметр); на фиг.б — следы пересечения элементарных пучков, идущих слева от плоскости симметрии„с плоскостями поперечного сечения на расстоянии, рекомендуемом для оптимальной работы устроиства и равном 1=3d, 1=

=4d, где сплошной линией представлен случай при 1=3d штриховой — при

1=4d.

Колориметр содержит осветитель 1, включающий 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 выполнен в виде полого цилиндра, внутренняя поверхность которого снабжена отражающим покрытием, при этом ось осветителя 1 и ось формирователя 4 светового потока составо ляет 45, а геометрические размеры .формирователя 4 светового потока связаны соотношением Зс1с1<4с1.

На оси формирователя 4 светового потока со стороны входного отверстия

5 расположена приемная оптическая система 7, оптическая ось которой совпацает с осью формирователя, содержащая расположенные последовательно 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 б в плоскости измерений расположен исследуемый образец

8804 2

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

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

13 под углом 45О. Лучи, идущие вне указанной плоскости, падают на стенки формирователя и, отражаясь от его стенок, идут по винтовым траекториям и падают на выходное отверстие 6 под

20 тем же углом 45, но с разных сторон, о формируя таким образом кольцевой осветитель. Отраженное от образца 13 излучение попадает в объектив 8 приемной оптической системы 7, проходит через избирательную диафрагму 9, сменные светофильтры 10 и попадает на приемную поверхность фотоприемного устройства 11, электрический сигнал которого измеряется измерительным устройством 12. При этом избирательная диафрагма 9 пропускает только излучение, идущее по нормали от исследуемого образца 13. (Повышение точности измерений пуо тем освещения образца под углом 45 по всему азимуту достигается применением формирователя светового потока, выполненного в виде полого цилиндра, g внутренняя поверхность которого снабжена отражающим покрытием, на вход о которого под углом 45 направляют излучение осветителя, Цилиндр вращает пучки, идущие справа и слева от плос 5 кости симметрии, так, что на его выходную поверхность они падают не с оцного направления (как на входе), а с разных сторон по азимуту, оставляя о угол падения по-прежнему 45, что

5О позволяет следовать рекомендациям

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

55 аналитический расчет непараксиальных пучков зеркальных систем представляет собой сплошную математическую задачу, рассматриваемые оптические системы решаются графически для каждого конк3 1318 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, «е лежащие в этой плоскости, отражаясь от стенок цилиндра, идут по винтовым линиям; с вращением против часовой стрелки— лучи, идущие слева ат плоскости сим- 10 метрии, и по часовой стрелке — идущие справа от нее. Угол освещения по азимуту в какой-либо плоскости сечения цилиндра несложно определить, построив следы пересечения элементарных 15 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- 20 тах, соответствующих целому значению соотношения длины цилиндра и его диаметра.

Для случая 1 < Çd (пусть 1=2d) следами пересечения являются отрезки 25

14-15 (фиг.2 — 4). Угол освещения по азимуту для этого случая определяется углом между отрезками 14-15 на фиг.2 и отрезками 14-15 на фиг.3 и 4 и плоскостью симметрии на фиг ° 5 с отсчетом против часовой стрелки. Он приблизительно равен 200 .

Для случая 1=3d следами пересечения элементарных плоских пучков являются отрезки 15 и 16 (фиг.2 — 4).

Угол освещения по азимуту для этого случая определится углом между отрезками 15-16 на фиг.2 и отрезками

15-16 на фиг.3 и 4 и плоскостью симметрии на фиг.5 с отсчетом против 10 часовой стрелки. Он несколько превышает 360О.

Для случая 1) Çd (пусть 1=5d) следами пересечения являются отрезки

17-18 на фиг.2 — 4. Соответственно о

yr ол вращения пр евышает 500

Для случая 1=4d следами пересечения являются отрезки 16-17 на фиг.2804 4

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

3d с 1-ñ 4d

Пример. Размеры формирователя светового потока: диаметр светового отверстия и =30 мм, длина 100 мм, фокусное расстояние объектива 3-46 мм, объектива 8-32 мм, диаметр диафрагмы

1,2 мм, отражающее покрытие получено методом напыления в вакууме на стеклянный формирователь. Использован фотоприемник 1 ФД 24К, источник света КП1 9-75. Образец — цветной материал с выработкой.

Формула и з о б р е т е н и я

Колориметр, содержащий осветитель, включающий объектив и источник света, расположенный 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, о т л и ч B.— ю шийся тем, что, с целью повыения точности измерения, в устройство введен формирователь светового потока, выполненный в видс 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 Зйс1<4Й, где Й вЂ” световой диаметр формирователя светового потока;

1 — длина формирователя светового

;.отока.

1318804

Составитель Ю.Гринева

Техред В.Кадар Корректор Т,Колб

Редактор Н.Егорова

Заказ 2498/32 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная,