本发明专利技术公开了一种清晰度测量装置，包括第一光源系统，成像系统和第一探测器；被测样品设置于成像系统和第一探测器之间或者成像系统的成像元件之间，第一光源系统的发光光源或出光口通过成像系统后成像在第一探测器的探测面上；第一探测器为一维线型阵列或二维面阵阵列探测器。本发明专利技术不仅在紧凑的体积内实现了光源以及探测像素相对样品的小对边角，实现清晰度的标准测量，而且阵列探测器还可以对被测样品入射光以及透射光光分布进行测试比对，更加详细地测量被测样品的角度散射特性，具有精度高、速度快、体积紧凑的优点，适用于散射特性各异的各类样品清晰度测量比较。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学测量装置，具体涉及一种清晰度测量装置。
技术介绍
半透明以及透明产品应用十分广泛，相关产品包括玻璃、塑料薄膜、塑料瓶等。不同的应用需求对产品的光学性能要求不同；如用来包装产品所采用的透明薄膜需要良好的透明度，以便清晰地辨认包装内的物品。目前业内一般采用透光率、清晰度(Clarity)或透明度、雾度(Haze)等参数来评价半透明或透明物品的光学性能。清晰度越高、雾度越小，说明物品的透明度越好。因此，实现半透明以及透明产品雾度和清晰度等参数的准确测量对于研究以及市场应用都具有重要意义。雾度，根据GB/T 2410，定义为透过被测样品而偏离入射光光轴2.5°以外的散射光通量与透射总光通量之比。清晰度(透明度)用于评价被测样品的透光性，根据标准ASTM D1746规定，在清晰度测量中测量所用光源相对于被测样品平面的对边角必须在0.025±0.005°以内；同时，在接收端探测器的接收面相对于被测样品平面的对边角要限制在0.1±0.025°以内，清晰度被定义为样品在上述几何条件下测量的规则透光率。为了实现如此小的对边角，现有技术中，一般通过长距离来实现，因而，此类测量设备体积一般非常大，运输不便，也无法进行在线测量。为此，BYK公开专利号为US8749791B2的透明材料光学参数测量装置，该方案中对清晰度的测量是通过设置中心探测器和环形探测器来分别测量直接透过样品的透射光以及偏离入射光光轴方向2.5°以内的散射光，并通过对比分析中心和环形探测器的读数来实现清晰度的评价。该专利技术装置虽然为清晰度的测量提供了一种解决方案，但是该方案不能完整的反映整个2.5°以内的散射光分布信息，而且很难实现标准要求的清晰度测量条件，以被测样品到探测器的距离为50cm为例，测量规则透射的中心探测器受光面尺寸应在0.87mm以内，而环形探测器的外径需在21.8mm以内，现有单通道探测器技术几乎不能达到该要求；更重要的是，由于清晰度测量中收集测量的光束角度很小，对于光束对准的要求也非常高；如果机械振动或者光路调校不够，极小的对准偏差也会对最终的测量结果产生影响。而且对于散射性能与标准样不同的被测样品，该方法测量误差将会非常大，进而影响对样品清晰度的评价和比较。此外，在传统的清晰度以及样品散透射测量中，一般需要切换接收光阑的位置或者转动接收器来实现分布测量，相对测量时间较长、效率不高，同时接收器的转动精度对测量结果的准确度也有着极大的影响。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种符合标准几何条件、体积紧凑的清晰度测量装置，既确保入射光源相对样品表面对边角，以及探测器接收面相对样品表面对边角在标准要求范围内，以测量被测样品的规则透光率，同时又可以精确测量被测样品特定角度范围内的透射光分布，不仅实现清晰度的准确评价，而且透射光分布信息还可以用于被测样品的其他光学性能研究。本专利技术通过以下技术方案实现：一种清晰度测量装置，其特征在于：包括第一光源系统，成像系统和第一探测器，所述的成像系统位于第一光源系统和第一探测器之间的测量光路上，并且成像系统将第一光源系统的发光光源或出光口成像至第一探测器的探测面上；被测样品设置于成像系统与第一探测器之间、或者成像系统的成像元件之间的测量光路上；所述的第一探测器为阵列探测器，且阵列探测器的探测单元成一维线型阵列排列或二维面阵排列。被测样品设置于成像系统和阵列探测器之间的测量光路上，此时，第一光源系统的发光光源或出光口在阵列探测器探测面上的像相对被测样品表面的张角即为光源相对被测样品的张角，通过调整阵列探测器与被测样品之间的距离，可实现光源入射对边角的准确控制。阵列探测器为CCD或者二极管阵列，其单个像素的尺寸都能够达到微米级，并且多个像素的测量值能够相互累计计算(也成为宏模式)，因此阵列探测面相对被测样品的对边角可通过阵列探测器微小的像素单元实现小角度控制，且不需要过长的距离，同时对散射光的分布测量也非常精细。更重要的是，即使测量光束的光路对准精度不高，通过阵列探测器上的相对光分布信息也能够精确计算得到被测样品的清晰度。与传统清晰度测量方案相比，本专利技术创新性的采用阵列探测器作为清晰度测量的探测元件，一次测量，不仅实现标准规定的规则透射光的准确测量，而且对整个阵列探测器探测面所在接收角度范围内的小角度散射光进行了完整的测量，因而在获得标准规定的清晰度同时，对于标准规定以外的样品光学散射性能也给出了具体数据，对被测样品光学散射性能的研究和应用具有十分重要的意义，并且测量结果更客观、准确，也使得光学性能不同的被测样品之间的清晰度比较具有更加实际的指导意义。本专利技术可以通过以下技术措施进一步加以限定和完善：作为一种技术方案，所述的第一光源系统和第一探测器分别设置在成像系统的物面和像面上，形成光学共轭关系。作为一种技术方案，所述的第一光源系统为光源与出光口的组合，且所述的出光口是但不限于针孔或狭缝；或者所述的第一光源系统为激光。第一光源系统是为清晰度测量提供照明条件，为了实现清晰度测量中入射光源小对边角的设置，第一光源系统可以为光源与针孔或者光源与狭缝的组合，通过尺寸极小的针孔或狭缝，可以产生所需的点光源或者线度极小的光源；此外，由于激光具有发散角小的优点也可以作为第一光源系统。作为一种技术方案，所述的第一探测器的探测面与测量光束的光轴垂直面相倾斜，倾角为1°～15°之间的一个角度。本专利技术中为了防止第一探测器器对被测样品的规则透射光进一步反射到被测样品上从而造成清晰度测量的不准确性，将第一探测器与测量光束的光轴成1～15°倾斜设置。测量光束是指从第一光源系统发出、最终到达第一探测器的光束。作为一种技术方案，所述的成像系统由一个或者一个以上的成像元件组成。作为优选，成像系统由前置透镜和后置透镜组成；成像系统由两个透镜组合而成，通过两个透镜综合作用最终将第一光源系统的发光光源或者出光口成像至阵列探测器的探测面处，而这种透镜组合的方式有助于减小测量系统的尺寸。作为一种技术方案，还包括分光器和用于监测光源稳定性的参考探测器，所述第一光源系统的发射光束经分光器分光形成参考光束和测量光束，所述参考光束由参考探测器直接接收和测量，而所述测量光束则进入被测样品的测量光路中。通过分光器的分光作用，可以将第一光源系统的发射光束分成测量光束和参考光束，并通过参考探测器对参考光束测量来监测第一光源系统发光的稳定性；而测量光束则在透过被测样品后由阵列探测器接收测量。本方案中，分光器可以为部分透射部分反射的反射镜或棱镜、光纤或者混光器等。作为优选，所述的参考探测器为硅光电池。作为一种技术方案，还包括用于被测样品散射光测量的积分球和第二探测器；所述积分球沿测量光束的光轴方向设置在成像系统和第一探测器之间，且所述积分球上设有入射窗口、第一测量窗口和第二测量窗口，其中入射窗口和第一测量窗口位于光轴上，且第一探测器设置在第一测量窗口的出射光路上用来接收第一测量窗口的出射光；第二测量窗口设置于测量光束光轴以外的积分球球壁上，且第二探测器设置于第二测量窗口的出射光路上，用来实现积分球内漫射光的测量，进而可分析计算得到被测样品的雾度信息。上述方案中的第一探测器设置在积分球第一测量窗口的出射光路上，由第一光源系统发出的光本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种清晰度测量装置，其特征在于：包括第一光源系统（1），成像系统（2）和第一探测器（3），所述的成像系统（2）位于第一光源系统（1）和第一探测器（3）之间的测量光路上，并且成像系统（2）将第一光源系统（1）的发光光源或出光口成像至第一探测器（3）的探测面上；被测样品设置于成像系统（2）与第一探测器（3）之间、或者成像系统（2）的成像元件之间的测量光路上；所述的第一探测器（3）为阵列探测器，且阵列探测器的探测单元成一维线型阵列排列或二维面阵排列。
【技术特征摘要】
1.一种清晰度测量装置，其特征在于：包括第一光源系统（1），成像系统（2）和第一探测器（3），所述的成像系统（2）位于第一光源系统（1）和第一探测器（3）之间的测量光路上，并且成像系统（2）将第一光源系统（1）的发光光源或出光口成像至第一探测器（3）的探测面上；被测样品设置于成像系统（2）与第一探测器（3）之间、或者成像系统（2）的成像元件之间的测量光路上；所述的第一探测器（3）为阵列探测器，且阵列探测器的探测单元成一维线型阵列排列或二维面阵排列。2.如权利要求1或2所述的清晰度测量装置，其特征在于，所述的第一光源系统（1）为光源与出光口的组合，且所述出光口为针孔或狭缝；或者所述的第一光源系统（1）为激光光源。3.如权利要求1或2或3所述的清晰度测量装置，其特征在于，所述的第一探测器（3）的探测面与测量光束的光轴垂直面相倾斜，倾角为1°~15°之间的一个角度。4.如权利要求1或2或3所述的清晰度测量装置，其特征在于，还包括将第一光源系统（1）的发射光束分光形成参考光束和测量光束的分光器（4）和用于监测光源稳定性的参考探测器（5），所述参考探测器（5）接收测量参考光束。5.如权利要求1或2或3或4所述的清晰度测量装置，其特征在于，还包括用于被测样品散射光测量的积分球（6）和第二探测器（7）；所述积分球（6）沿测量光束的光轴方向设置在成像系统（2）和第一探测器（3）之间，且所述积分球（6）上设有入射窗口（6-1）、第一测量窗口（6-2）和第二测量窗口（6-3），其中入射窗口（6-1）和第一测量窗口（6-2）位于测量光束的光轴上，且第一探测器（3）设置于第一测量窗口（6-2）的出射光路上；第二测量窗口（6-3）设置于测量光束光轴以外的积分球（6）球壁上，且第二探测器（7）位于第二测量窗口（6-3）的出射光路上。6.如权利要求5所述的清晰度测量装置，其特征在于，还包括一个可与第一探测器（3）相切换的陷阱探测器。7.如权利要求5所述的清晰度测量装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘建根，黄艳，李倩，
申请(专利权)人：远方谱色科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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