提供了一种具有双光束设置的散射仪或二次散射仪和使用其的方法，以产生光学参数测量值。双光束二次散射仪包括在底部由基底（３２０）密封的半球形穹面外壳（３１８）。辐射源（３０２）分成两个光束产生辐射：用于照明样本表面（３０８）的照明光束（３０４）和用于提供与照明光束（３０４）有关的光学特征信息的校准光束（３３０）。经由分立的光路将每个光束引导到半球形穹面外壳（３１８）之内。定位光学成像装置（３２４）以获取由被照明光束（３０４）照明的样本表面（３０８）散射的散射辐射（３１４）的图像，并同时获取校准光束的图像。在分析散射辐射数据时，利用校准光束图像补偿辐射源（３０２）的光输出的变化。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于散射仪的双光束设置本公开总体上涉及表征材料光学性质的设备。更具体而言，本 公开提供了一种用于对材料进行光学测量的双光束二次散射仪(parousiameteiO 。在当前的全球经济中，产品的制造很少是在一家制造厂发生的。 在全世界很多工厂制造部件并运输到最终制造点，在那里将所有部 件组装成最终产品。这种全球制造供应链具有许多益处，最突出的 是成本降低，这一益处可以被传递给消费者。不过，在这种分布式 制造过程中存在缺点。在分布式场所制造产品部件时遇到的一个问题是产品外壳的光 学性质一致性(例如颜色、光泽、纹理等)。很多公司在市场研究上 花费数百万以制造出吸引消费者并与竞争产品容易区分的产品(即 品牌认知)，例如在鞋或T恤上加上Nike的"一撇"，或者是Apple iMac系列计算机的与众不同的案例设计。不幸的是，品牌的吸引力 可能会受到使外观不一致的制造的影响。例如，考虑电视机的制造内部电路可能是在台湾制造的，CRT 在韩国制造，前机壳在马来西亚制造，后机壳在菲律宾制造。即使 使用相同的材料和染料，也常常难以制造光学性质相同的前机壳和 后机壳。设备校准误差、机械磨损以及许多其他因素都会引起不一 致。最终的结果是前机壳和后机壳外观不同的电视机。这种颜色、 光泽、纹理等的不均匀很容易被消费者注意到，给人的印象就是一 件低质量产品。工业产品的很多表面具有特定属性的物理结构，以提高产品的 功能或改善其外观。 一些典型范例有高质量光学部件的极光滑表 面、刀具上的抗磨损层、油漆的表面、化妆品包装和装饰性个人护 理产品表面的带精细纹理的塑料部件、金属片中制造的轧制织构的压制以及汽车工业的高光泽金属外观喷漆。称这些和很多其他产品具有表面织构。人们把织构看成是决定 人机界面的性质，换言之，即决定产品大致的手感和外观。织构的 "目视部分"被称为光学外观。光学外观是表面与从环境入射到表 面上的光作用的结果。在很多情况下入射光来自很多方向，并且由 于表面粗糙度或结构、或存在小颗粒，入射光可能会被反射、透射、 再发射、吸收、着色、漫射和散射。通常用三种方法之一或多个进行对光学外观织构的评估视觉 比较、光泽和色彩测量以及机械表面几何图形测量。视觉评估是由受过训练的人员将产品表面与特定标准织构表面 进行视觉比较来完成的。视觉外观由表面的几何轮廓和材料自身的 光学性质决定。浅色表面很难进行例如划痕的视觉织构评估，因为 织构的影响被强反射所掩盖。对肉眼来说，白色的、中等粗糙的或 中等精细的表面看起来并非悬殊很大。光泽计是一种简单设备，其在表面上投射光束并测量镜面反射 光束和镜面反射周围的晕中的漫射光之间的强度比。这是在固定入射角，常常为30或60度下进行的。利用接触探头进行的机械微几何测量(表面测试)产生表面的l-D、 2-D或3-D图。通过数学计算，通过这种方法可以获得很多统 计变量，例如公知的粗糙度Ra、平均坡度或峰值计数。该方法试图 找到表面光学外观及其几何结构之间的关系。后两种方法试图定义品质的某些数字，这些数字是从与光学外 观有关的观测数据统计推导出的。总地说来，这些方法的局限性来自于所测参数的间接性。例如， 从表面测量导出的精简统计数据包括一些能很好描述表面织构几何 形状的品质数字。所提出的主张是，在几何数据和表面的肉眼观感 之间存在关系。主观和人为因素使该关系不稳定并不能再现。作为第二个问题，存在不完整数据区域的局限性。光泽计测量 光学性质，但是以非常受限的方式进行测量的仅一个入射角和两 个(直接反射和前向散射)反射方向。这没有处理表面大量的变化、入射角效应、方位角效应和半球形杂散光。产品的光学外观取决于 整个半球形中所有反射光(或由半透明材料再发射的光)之和，反 射光源于来自整个半球形环境的入射光。织构表面(具有自然或人为添加的织构的所有表面)的光学外 观由反射离开该表面并进入眼睛的光形成。假设平行光束照射到诸 如汽车仪表板的中等粗糙表面上，光的一部分沿某一方向镜面反射， 但一部分还沿其他方向漫射。将这种表面称为非理想漫射。如附图说明图1所示，眼睛1俘获以不同角度从表面2的不同部分3、 4漫射离开产 品的光。在不同角度光可以具有不同的强度，从而在产品的不同部 分表面可能看起来具有不同亮度，例如在角度较低处更暗。任何沿眼睛俘获的方向之外的其他方向漫射的光，对于眼睛来 说完全丢失。对于一般形式的光泽计来说也是这种情况。如果光束 指向表面，必须要测量上半球中沿所有方向漫射的光，不是集总地 而是要有方向分辨率地测量，以全面描述光学性能。为了完整起见， 应当对整个半球形中来自任何方向(即在所有垂直(上升角)和水 平(方位角)角度上)的入射光进行该测量。可以通过针对入射高 度和方位角的多种组合测量该半球形强度分布来获得漫射辐射的方 向和强度的完整图像。用于这种测量的常用方法是用散射仪扫描整 个半球形，该散射仪具有如从德国专利申请No. 3312948等所公知的 移动探测器。在实践中完整的测量耗费很多个小时。2003年6月10日授予本专利技术人的美国专利No.6577397在此通 过引用并入本文，其中公开的二次散射仪以光控方式照射表面并在 整个半球形中测量反射。在各种照明之下暴露出亮度变化和各种随 角异色效应(在观看者改变视角时发生的色彩或亮度漂移)以及任 何其他光学各向异性。然后软件将这些测量结果转换成适于特定质 量控制参数的品质因子。利用预先教授了特性的二次散射仪，可以 在少至15秒之内执行完整的测量。如图2所示，典型的二次散射仪由涂有漫射中性灰色涂层的穹 面10以及暗黑色基板11构成，暗黑色基板11具有中心孔12，通过 中心孔可以看到样本表面的一部分。形成于穹面表面上的竖直槽13备有光源14，光源14在样本上投射光束15。可以将光源移动到不 同的高度或倾角，而光束始终指向样本。可以离开穹面设置光源， 由光纤光缆将辐射光束引导到穹面。与样本相邻放置轴外(offaxis) 凸面镜16。在该凸面镜正上方为用于视频成像装置的成像装置端口 17，成像装置用于査看凸面镜中反射的穹面表面的图像，将凸面镜 设计成反射穹面的整个内部。可以通过光路中的光阑(未示出)将 样本的照明区从大约O12mm调节到大约cD20mm。光斑聚焦在穹面 上，具有"30mRad的直径。可以将分辨率进一步提高到l-5mRad。 图2中的反射广角系统16通常会形成内部穹面表面的变形图像。可 以向穹面施加规则的暗标记阵列，以校准光学系统造成的图像变形。 在随后用软件对图像校正并转换成真实球面立体投影期间暗标记是 有用的。不必在所有测量中都使用暗标记，但对于校准测量来说其 是有用的。如果表面的形状是已知的，也可以通过光线跟踪或以数 学方式计算对变形的校正。即使由经过很好稳定的DC电压源供电，二次散射仪中使用的 光源(通常是卤素白炽灯)也会随时间发生强度漂移，这常常会造 成百分之几的变化。这种不稳定性对于其他类型的光学测量设备而 言也是问题。补偿光强变化的标准方法是在样本测量之前和一秒钟 后用空白测量囊括一系列样本测量。从开始样本测量直到完成系列 中最后一次样品测量，用这些空白测量作为校准测量来跟踪强度变 化。不过，第一空白测量和第二空白测量之间经过的时间可能超过本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于表征样本表面３０８的光学外观的设备３００，所述设备３００包括： 上部外壳３１８，其具有顶表面上中心位置处的第一孔隙３１０、形成于从所述第一孔隙３１０偏移的位置处的第二孔隙３２６以及形成于所述上部外壳３１８的底部位置处并垂直于所述第一孔隙３１０的第三孔隙３３２，所述上部外壳３１８具有被配置成投影屏３１６的内表面； 被配置并定位成支撑所述上部外壳３１８的基底３２０，所述基底３２０和所述上部外壳３１８形成封闭体积３１２，并且所述基底３２０具有与所述第一孔隙３１０相对定位的开口３２２，使得当靠着所述基底３２０的外表面定位所述样本表面３０８时，通过所述第一孔隙３１０和所述开口３２２可以看见所述样本表面３０８的至少一部分； 辅助反射镜３２８，其设置在所述基底３２０的内表面上，并与所述第二孔隙３２６和所述第三孔隙３３２光学相通； 位于所述封闭体积３１２之外的辐射源３０２； 由所述辐射源３０２产生的第一辐射束３０４，所述第一辐射束３０４被沿着第一光路引导，所述第一光路始于所述辐射源３０２，经过所述第一孔隙３１０、所述开口３２２并以一入射角终止于所述样本表面３０８； 光学成像装置３２４，位于所述封闭体积３１２之外，并与所述第二孔隙３２６和所述辅助反射镜３２８光学相通；以及 由所述辐射源３０２在发射所述第一辐射束３０４的同时发射的第二辐射束３３０，所述第二辐射束３３０被沿着第二光路引导，所述第二光路始于所述辐射源３０２，通过所述第三孔隙３３２进入所述封闭体积３１２，通过所述第二孔隙３２６重新定向并终止于所述光学成像装置３２４。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：S瓦德曼，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]
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