CN1038960C - 分色棱镜的透射率测量装置 - Google Patents

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Abstract

一种测量分色棱镜色透射率的装置包括：用于测量在入口路径进入积分球I的光的强度的光电倍增管和积分球I，其中设置入口路径与入射路径的延长部分相分离，位于包括入射路径延长部分和三个出射路径的四路径之一的第一可动反射镜，用于将每一路径上的光反射到第二可动反射镜上；位于所述积分球的入口路径上并面向四个方向之一将来自第一可动反射镜的光反射到积分球I中的第二可动反射镜。

Description

分色棱镜的透射率测量装置
本发明涉及一种测量用在视频照相机、幻灯机及彩色复印机等中的分色棱镜的色透射率的装置。
分色棱镜结构如图3所示，入射光S被分成三基色光，而绿色光Sg、红色光Sr和蓝色光Sb，这三基色光Sg，Sr和Sb以不同方向从分色棱镜P中射出。由于分色棱镜的分色特性是视频照相机等的彩色再现性能的基础，测量分色棱镜的精确的分色特性是重要的。但是还不能在市场上获得用于测量分色特性的适当装置，也没有建立标准测量装置。因此视频照相机等的制造商或研究人员在必要时就自已制作测量装置，这对于制造商或研究人员来说是一项既费时又麻烦的工作。
图4展示了一种简单的测量分色棱镜的色透射率的现有技术方法。在该方法中，分别将用于在用光度计(未示出)测量光强度前汇集光的积分球I沿着从分色棱镜P中发射的三色光束路径上的三个位置移动。但是这种方法要求对积分球I(带有光度计)进行仔细而麻烦的再定位操作。在应用双光束方法时，其中有一束参考光束与透射过样本的测量光束同时被测量，该参考光的路径必须根据积分球I和光度计的三个位置移动。因此图4的方法难于用在双光束方法中。
图5展示了另一种测量分色棱镜的色透射率的现有技术方法。在该方法中，将6块反射镜M1到M6矩阵般地安置在待测分色棱镜P和积分球I(带有未示出的光度计)之间。当测量分色棱镜P的绿色光透射率时，将中心轴线上的两块反射镜M1和M2移开，由分色棱镜P分离出绿色光并直接发射进入积分球1而无需由反射镜M1-M6中任一块反射。测量红色光透射率时，从分色棱镜P向左下方射出的红色光在进入积分球I前被反射镜M3、M4和M2反射。在测量蓝色光透射率的情况下，从分色棱镜P向左上方射出的蓝色光在进入积分球I前被反射镜M5、M6和M2反射。
在该方法中，既然积分球I是固定的，则与图4所示方法不同，可以使用双光束方法。但是绿色光没有经过任何反射镜的反射则进入到积分球I中，而红色光和蓝色光是在经过反射镜M2、M3、M4、M5或M6反射后进入积分球的。就是说，这三基色光没有经历同样的光学经历。这样对每种彩色光都必须做100％透射测量，这很费时。该方法的另一个缺陷是只能测量绿色光的精确的绝对透射率：对于红色和蓝色光只能测量出关于反射镜M1反射率的相对透射率而不能获得精确的绝对透射率。
本发明构造了一种分色棱镜的透射率测量装置，它消除了这种麻烦的操作并能测量三基色的精确透射率。
根据本发明，一种用于测量分色棱镜的色透射率的装置包含(这里分色棱镜在入射路径上接收一束测量光，并在三个不同方向的出射路径上射出三色光)：
用于测量来自入口路径光强度的光测量装置，这里将入口路径设置得与入射路径的延长部分相分离；
第一可动反射镜，它位于包括入射路径延长部分和三个出射路径的四条路径之一中，用于将每一路径上的光反射到第二可动反射镜上，以及
第二可动反射镜，它位于光测量装置的入口路径上，面向四个方向之一将来自第一可动反射镜的光反射给光测量装置。
由于在上述结构中光测量装置不移动，本发明可以良好地应用于双光束方法。在这种情况下，根据本发明的透射率测量装置包含：
一个用于产生参考光和测量光的光源；
用于测量在入口路径上进入光测量装置的光的强度的光测量装置，其中将入口路径设置得与入射路径的延长部分相分离；
用于将参考光导入光测量装置的参考光学***；
用于将测量光在入射路径上引入分色棱镜的入射光学***；
第一可动反射镜，它位于包括入射路径延长部分和三个出射路径的四条路径之一中，用于将一路径上的光反射到第二可动反射镜上；以及
第二可动反射镜，它位于光测量装置的入口路径上，面向四个方向之一将来自第一可移动反射镜的光反射到光测量装置中。
本发明可应用于双光束型分光光度计的适配器，这使通常的分光光度计通过附加上该适配器能测量分色棱镜的色透射率。后面将描述本发明应用于适配器的情况。
图1为本发明实施例的平面图；
图2A到图2C展示了该实施例测量三基色透射率的平面图；
图3为分色棱镜的剖面图；
图4展示了一种现有技术方法的分色棱镜和积分球的结构；
图5展示了另一种现有技术方法的分色棱镜、积分球和居中反射镜的结构。
作为本发明的一个实施例，描述分光光度计的适配器。在测量分色棱镜的色透射率时，如图1所示，将适配器2与分光光度计1的侧端部相连。该分光光度计包括：将样本垂直放置其中的样本室1a；扫描单色参考光束R和扫描单色样本光束S从中射出的单色部分1b；以及测量部分1c，测量来自样本室1a中样本的光。
当将适配器2连接上测量分色棱镜的色透射率时，将反射镜3、4和5设置在样本室1a中以将参考光束R和样本光束S引出到适配器2中。这三个反射镜固定在基座20上组成一个单元，并将该反射镜单元用适当的定位销(未示出)连接在样本室1a的底部，这便于适配器2与分光光度计1的连接并确保它们的光学***的准确配置。该反射镜单元不仅用于如后面所述的色透射率测量，也可用于使用在分光光度计1样本室1a外的参考光束R和测量光束S的其它测量。因此该反射镜单元作为分光光度计1的通用适配器而制备。
在适配器2中，装有三块固定反射镜6、7和8，一个样本座11，两块可动反射镜9和10，一个积分球1和一个作为光测量装置的光电倍增管21。三块固定反射镜6、7和8，样本座11和积分球I被固定在适配器2的共用底座上，将光电倍增管21连接在积分球1顶部的窗口上。可将第一可动反射镜9设置在适配器底座上三个位置之一：第一位置在样本座11的左上方，第二位置在从固定反射镜8到样本座11路径的延长部分上，第三位置在样本座11的左下方。用一对销子和在适配器底座上形成的相应的孔14、13和12将第一可动反射镜9固定在每一个位置上。第二可动反射镜10可绕着穿过其中心的垂直轴旋转，反射镜10的取向可固定在各对应于第一可动反射镜9三个位置的三个方向。第二可动反射镜10的位置由穿过其底座16的销子15和形成在适配器底座上相应的孔(未示出)来固定。
由反射镜3从分光光度计1引出并导入适配器2的参考光束R由固定反射镜6和7反射并从侧面窗口22进入积分球I。由反射镜4和5从分光光度计1引出并导入适配器2的测量光束S经固定反射镜8反射指向样本座11。通过样本座11的测量光束S的光轴与到积分球1任何窗口的路径不重合，因此测量光束5不能直接进入积分球1。在图1的情况下，分色棱镜P未放入样本座11上，被反射镜8反射的测量光束由可动反射镜9和10反射两次从另一个测面窗口23进入积分球I。图1中没有分色棱镜的结构是用于测量100％透射率光的强度。
图2A、2B和2C展示了用于分别测量分色棱镜的红色、绿色和蓝色光透射率的结构。在这些结构中，可动反射镜9改变其位置，可动反射镜10绕着固定轴变化其取向。将一样本分色棱镜置于样本座11上。在图2A中，第一可动反射镜9位于孔12的位置(红色位置9r)。由分色棱镜P将从测量光束S中分离出并向左下方射出的红色光束Sr在红色位置9r被第一可动反射镜反射，再经第二可动反射镜10反射将红色光束Sr导向积分球I的侧面窗口23。
在绿色光的透射率测量中，第一可动反射镜9如图2B所示设置在孔13的位置(绿色位置9g)，第二可动反射镜10的取向使被分色棱镜P分离出的绿色光Sg通过侧面窗口23进入积分球I。在本实例中，由分色棱镜P射出的绿光束Sg与入射的测量光束S在一直线上，第一和第二可动反射镜9和10的位置与100％透射测量(图1)的情形一样。
在蓝色光的透射率测量中，第一可动反射镜9位于孔14处(蓝色位置9b)，第二可动反射镜10的取向如图2c所示，因而通过可动反射镜9和10由分色棱镜P向左上方分离出的蓝色光束通过侧面窗口23进入积分球I。
总之，在四个位置设置并定向第一和第二可动反射镜9和10，即：100％透射位置(图1)，红色位置(图2A)，绿色位置9g(图2B，在该实施例中与图1中的一样)和蓝色位置(图2C)。
在上面实施例中使用积分球I是因为能获得与厚度变化或参考光束R及测量光束S路径偏转无关的稳定测量结果。但是利用本发明而不使用积分球1当然也是可能的。
由于如图1所示的本发明的结构，100％透射测量的测量光束没有直接进入积分球I(或光电倍增管21)，而是如三色光透射率测量的情形一样经两块反射镜9和10进入的。这样，当通过用100％透射光的光强除各个色光的测量强度来计算透射率时，反射镜的反射率的影响被消除，从而可获得精确绝对透射率值。又由于积分球I(和光电倍增管21)是固定的，可以应用双光束方法，而没有光源或光测量电路变化的影向。因为操作者只需改变两块反射镜9和10的位置，所以测量操作非常简单。由于反射镜数少且光电倍增管21不移动，适配器2可以体积小而价格便宜。当适配器2不用时，分光光度计可照常使用。

Claims (13)

1.一种用于测量分色棱镜色透射率的装置，该分色棱镜在入射路径上接收测量光，在三个不同方向的出射路径上射出三色光，所述装置包含用于测量在入口路径上进入其的光的强度的光测量装置，其特征在于：
设置该入口路径与入射路径的延长部分相分离；
第一可动反射镜，它位于包括入射路径延长部分和三个出射路径的四路径之一中，用于将每一路径上的光反射到第二可动反射镜上，以及
第二可动反射镜，它位于所述光测量装置的入口路径上，面向四个方向之一将来自所述第一可动反射镜的光反射到所述光测量装置中。
2.根据权利要求1所述的透射率测量装置，其特征在于：入射路径的延长部分与三条出射路径之一重合。
3.根据权利要求2所述的透射率测量装置，其特征在于：所述光测量装置包含一个积分球。
4.根据权利要求3所述的透射率测量装置，其特征在于：配备有一个共用底座，在其上面：
固定安装了光测量装置和积分球，
通过一对销子和相应孔将第一可动反射镜固定在每一位置，以及
通过一个销子和相应孔将绕着一固定轴旋转的第二可动反射镜固定在每一朝向。
5.一种用于测量分色棱镜色透射率的装置，该分色棱镜在入射路径上接收测量光，在三个不同方向的出射路径上发射三色光，所述装置包含：一个产生参考光和测量光的光源，及用于测量在入口路径上进入其的光的强度的光测量装置，其特征在于：
设置该入口路径与入射路径的延长部分相分离；
设置一参考光学***，用于将参考光导入所述光测量装置；
设置一入射光学***，用于将测量光在入射路径引入分色棱镜；
第一可动反射镜，它位于包括入射路径延长部分和三个出射路径的四路径之一中，用于将每一路径上的光反射到第二可动反射镜上，以及
第二可动反射镜，它位于所述光测量装置的入口路径上，面向四个方向之一将来自所述第一可动反射镜的光反射到所述光测量装置中。
6.根据权利要求5所述的透射率测量装置，其特征在于：入射路径的延长部分与三条出射路径之一重合。
7.根据权利要求6所述的透射率测量装置，其特征在于：所述光测量装置包含一个积分球。
8.根据权利要求7所述的透射率测量装置，其特征在于：备有一个共用底座，在其上面：
固定安装了光测量装置和积分球，
通过一对销子和相应孔将所述第一可动反射镜固定在第一位置，以及
通过一个销子和相应孔将绕着一固定轴旋转的第二可动反射镜固定在每一方向。
9.一种可与分光光度计相连用于测量分色棱镜色透射率的适配器，该分色棱镜在入射路径上接收测量光，在三个不同方向的出射路径上发射三色光，所述分光光度计有一个用于产生参考光和测量光的光源，所述适配器的特征在于：
将引出光学***置放在所述分光光度计中，用于将参考光和测量光从分光光度计中引出；
光测量装置用于测量在入口路径上进入其的光的强度，设置该入口路径与入射路径的延长部分相分离；
设置一参考光学***用于将所述参考光导入所述光测量装置；
设置一入射光学***用于将测量光在入射路径上导入分色棱镜；
第一可动反射镜，它位于包括入射路径延长部分和三个出射路径的四路径之一中，用于将每一路径上的光反射到第二可动反射镜上，以及
第二可动反射镜，它位于所述光测量装置的入口路径上，面向四个方向之一将来自所述第一可动反射镜的光反射到所述光测量装置中。
10.根据权利要求9所述的适配器，其特征在于：所述入射路径的延长部分与所述三条出射路径之一重合。
11.根据权利要求10所述的适配器，其特征在于：所述光测量装置包含一个积分球。
12.根据权利要求11所述的适配器，其特征在于：备有一个共用底座，在其上面：
固定安装了所述光测量装置和积分球，
通过一对销子和相应孔将所述第一可动反射镜固定在每一位置，
通过一个销子和相应孔将绕着一固定轴旋转的第二可动反射镜固定在每一方向。
13.根据权利要求12所述适配器，其特征在于：所述引出光学***包括多个固定安装在一块基座上的反射镜。
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