CN205384086U - 一种标准光源对色观察箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种标准光源对色观察箱。该对色观察箱包括箱体，箱体内部空间形成观察腔，观察腔的顶部设置标准光源，标准光源包括卤钨灯，卤钨灯的下部设置有滤光器，观察腔的顶部还设置有LED灯，卤钨灯透过滤光器射出光线与LED灯的光线混合，窄波LED光源提供的光照能量占总辐照能量的20％以内。本实用新型补偿后的光源质量按CIE标准D照明体规定的同色异谱指数<0.2A级水平；由补偿后光线对被测物品进行颜色测试，保证长时间颜色测试结果的准确性。

Description

一种标准光源对色观察箱

技术领域

本实用新型涉及一种检测结构，尤其是涉及一种标准光源对色观察箱。

背景技术

当前市场用于标准光源对色观察箱或灯箱的标准D照明体的日光光源有多种品牌的荧光灯管和采用卤钨灯透过滤光器使辐照的光线模拟CIE标准规定的D照明体。用卤钨灯通过滤光器的辐照光源的相对光谱功率分布能达到CIE标准规定的D照明体同色异谱指数A级水平，但由于材质和制造工艺技术的影响，其功能对光源辐照的相对光谱功率分布技术指标很难达到CIED标准照明体<0.2的A级同色异谱指数质量水平，在长时间的使用过程中还会逐渐变差，甚至会超过0.25同色异谱指数，只有>0.25～0.50级的B级水平。由于同一规格的卤钨灯存在材质成分的差异，其发射出的光线相对光谱功率分布不可能有相对一致的质量，配置的有色光学玻璃的滤光器，也因为材质原因，对透过的辐照光相对光谱功率分布也会产生变异，而且一种滤光器和卤钨灯的组合只能形成单一规格的CIE标准D照明体，CIE标准照明体分D65、D75、D55、D50等多种标准规格。现有技术难以保证标准光源在长时间使用后继续拥有稳定的光谱功率分布，更换卤钨灯或者滤光器都会产生差异，从而影响到测试的准确性。

卤钨灯透过滤光器的光线其光谱功率分布难以解决不同波长段的锯齿形态，因此在目前市场认定最高质量的SpectraLightQC标准光源对色观察箱(2013年才推入市场的新产品)其光源质量按CIE15:2004规定的质量指标光源同色异谱指数只能达到0.20--0.30的A或B级水平。这种标准D日光光源，采用的卤钨灯灯管因采用的钨丝和含有卤化物、卤族元素的惰性气体在灯管的长时间使用过程中逐渐产生了效率的变化和用于滤光器的有色光学玻璃其材质(化学材料)产生的变异，使光源的相对光谱功率分布产生变异。因此在使用过程中其光源的同色异谱指数从0.21逐渐上升至0.25--0.30只能维持在B级水平。虽然其照度依然很高，但灯管内钨丝卷成的发光区域在不同长度的间距存在差异，其发射出来的光照能量也会不相同，因此对光源箱体内放置物体部位的照明均匀程度只能达到90％左右的质量水平。

近几年由于LED光源节省耗电、发光效率高而且使用寿命长等优点，多家光源研究单位推出了采用LED来模拟CIE标准D光源。由于LED发出光线的光谱分布只能处于窄波波长段，而且每种LED发出的光谱主峰窄成尖峰，虽然可以用红绿蓝三种窄波的光线组成一体发射出白光，但其光谱功率分布存在缺陷。因此采用多段窄波LED来组合发光使其照射出光谱功率分布接近CIE标准规定的D照明体规格要求，但其在标准光源对色灯箱内照射在物体放置位置光线的相对光谱功率分布存在不均匀性。近期有人推出一种基于LED的智能对色灯箱，采用的方法至少用一只LED白光光源和多只单色LED为照明主体。用卤钨灯配置特殊的滤光片发射光线来补充整体可见光线的辐射能量。采用电子技术监控实现智能化调整各只LED发射光线的能量，虽然其发射出的组合光线可模拟CIE标准D照明体的色温指数，但各种LED发射的光线光谱主峰能量突出，其发射出的光线相对光谱功率分布参数不可能达到CIE标准规定的每个波段的指标。只要分析其发射光线的相对光谱功率分布的实测数据与CIE标准规定的D照明体的相对光谱功率分布参数进行比对，即可明白其差异很明显。虽然用目前通用的测色温仪器测定其色温量值能达到CIE标准规定的D光源指标。但其发射出的光线的光源同色异谱指数很难达到A级水平，而且这种采用以多只不同单色LED配置白光LED作为光源辐射能量的主体，却用卤钨灯配置滤光片透射的光线作为辐照能量的补充，辐射均匀程度仍然很难在被测样品的表面有良好的均匀性。

目前市场用于标准光源对色观察箱或灯箱颜色测试常用的技术手段是肉眼目视观察或测色仪器测量。肉眼目视观察即将标准样和批次样放置于标准光源对色观察箱内由经过培训的熟练技术人员肉眼比对两者之间的差异，并做出是否符合要求的判断。测色仪器测量即将标准样和批次样分别使用仪器获取各自的色度学参数，计算两者之间的色差，并做出是否符合要求的判断。肉眼目视观察是在符合国际CIE标准规定的标准光源对色观察箱内由经过培训的熟练技术人员完成，但是目视观察法易受使用的标准光源其光谱相对功率分布的精确程度对物体表面呈现的颜色有直接影响，加上观察者的情绪，生理和心理因素等影响，因而主观性很强，重复性很差。不同的观察者在不同的标准光源对色观察箱内给出的评判结果差异很大，即使是同一观察者，不同时期的观察结果也有很大的差别，故此在被测物品生产、销售、消费供应链上，因为目视评判的差异性会产生诸多的纠纷。测色仪器测量的方式虽然可以尽量减少人为因素的影响，给出可靠的客观的和可重复的测量鉴定结果，但传统的测色仪器因仪器本身原理和结构的限制，无法测量彩色图像，曲面或凹凸不平、颜色混合、着色不均匀或不规则的物体表面颜色。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种结构简单，实现稳定模拟D照明体，保证测试准确性的标准光源对色观察箱。

本实用新型采用以下技术方案：一种标准光源对色观察箱，包括箱体，箱体的一边开口而内部空间形成观察腔，观察腔的顶部设置标准光源，标准光源包括卤钨灯，卤钨灯的下部设置有滤光器，观察腔的顶部还设置有窄波LED光源，卤钨灯透过滤光器射出光线与窄波LED光源的光线混合，窄波LED光源提供的光照能量占总辐照能量的20％以内。

作为一种改进，窄波LED光源成组的设置，该组具有多个不同波长的窄波LED光源，当调节多个不同波长的窄波LED光源的亮度，补偿卤钨灯透过滤光器射出的光线。

作为一种改进，标准光源还包括UV紫外灯，UV紫外灯与卤钨灯、窄波LED光源一起工作时补偿紫外能量。

作为一种改进，卤钨灯和滤光器为两组，设置在观察腔顶部对称的左右位置；窄波LED光源为对应的两组，分别设置在滤光器的外侧；UV紫外灯为对应的两组，分别设置于滤光器的前后侧。

作为一种改进，成组设置的窄波LED光源外部设置有漫散射匀光灯罩。

作为一种改进，观察腔和标准光源之间设置有漫散射匀光玻璃板；观察腔的顶部设置有镜面反射的反光板面，标准光源射出的光线由反光板面反射。

作为一种改进，卤钨灯为匀散射卤钨灯，卤钨灯灯管表面具有喷砂层，卤钨灯上方罩有一镜面反射铝板，镜面反射铝板罩住卤钨灯的四周。

作为一种改进，观察腔的顶部还设置有数码相机，观察腔底部具有与数码相机正对的置物基板；当数码相机设置于观察腔顶部的中间位置时，数码相机镜头朝向正下方，置物基板为箱体底板或者与箱体底板平行设置的板体；当数码相机设置于观察腔顶部靠近箱体开口处的中部时，数码相机镜头的朝向与箱体底板呈45度，置物基板与箱体底板呈45度设置并正对数码相机。

作为一种改进，箱体的开口处设置有可开闭的窗帘，窗帘的内层、箱体的内壁、置物基板采用相同或相近中性颜色的背景。

作为一种改进，标准光源还包括白炽灯、日落灯和荧光灯；白炽灯为两组，分别对称的设置在滤光器的内侧；日落灯为四组，每组滤光器前后侧各对称的设置一组，日落灯靠近观察腔中部的一侧设置有半包围的日落灯罩；荧光灯为两组，对称的设置于滤光器前后侧。

本实用新型的有益效果：通过卤钨灯的光线透过滤光器射出补偿前辐照光线；设置窄波LED光源射出补偿光线；补偿前辐照光线和补偿光线在对色观察箱中混合成为补偿后辐照光线；由补偿后辐照光线对对色观察箱中的被测物品进行颜色测试。以卤钨灯射出的光线作为主体辐照光线，可以具有更加平缓的光谱功率分布曲线，并通过小功率的窄波LED光源补偿卤钨灯透过滤光器存在的不足能量，能模拟成高精度的CIE标准的D照明体。卤钨灯配置滤光器和窄波LED光源的组合可以模拟不同规格的D照明体即D65、D75、D55、D50等，只要通过调整窄波LED光源的亮度即可实现。补偿后的光源质量按CIE标准D照明体规定的同色异谱指数<0.2A级水平，这是原来光源难以实现的；并且提高了光源的稳定性，因此在光源使用过程中不会产生辐照光线色温的变化，通过自动监控来调整补偿光线，使得辐照光线的色温符合标准，保证长时间颜色测试结果的准确性。

附图说明

图1是本实用新型对色观察箱去底部的仰视图。

图2是本实用新型对色观察箱的立体结构图。

图3是本实用新型对色观察箱的侧面局部剖视图一。

图4是本实用新型对色观察箱的侧面局部剖视图二。

图5是本实用新型的光谱功率分布曲线标准D65、D65、D65+LED、D65+LED+UV的比较图。

图6是本实用新型的光谱功率分布曲线标准D65和D65的比较图。

图7是本实用新型的光谱功率分布曲线标准D65、D65、D65+LED的比较图。

图8是本实用新型的光谱功率分布曲线标准D65、D65、D65+LED+UV的比较图。

图中：1、箱体；11、观察腔；12、滤光器；13、漫散射匀光玻璃板；14、反光板面；2、标准光源；21、卤钨灯；211、镜面反射铝板；22、窄波LED光源；221、漫散射匀光灯罩；23、白炽灯；24、日落灯；241、日落灯罩；25、荧光灯；26、UV紫外灯；3、数码相机；4、置物基板；5、窗帘。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施例做详细说明。

如图1、2、3、4、5、6、7、8所示，为本实用新型标准光源对色观察箱的具体实施例。该实施例包括箱体1，箱体1的一边开口而内部空间形成观察腔11，观察腔11的顶部设置标准光源2，标准光源2包括卤钨灯21，卤钨灯21的下部设置有滤光器12，观察腔11的顶部还设置有窄波LED光源22，窄波LED光源22的窄波段范围为350nm-850nm，卤钨灯21透过滤光器12射出光线与窄波LED光源22的光线混合，窄波LED光源22提供的光照能量占总辐照能量的20％以内。日光光源是测试颜色的重要光源，但现有的卤钨灯21加滤光器12模拟日光光源的方式还是会在使用一段时间后产生光源的相对光谱功率分布变化的情况，从而导致颜色测试的误差发生并且越来越大；并且一个卤钨灯21仅能模拟一种标准D照明体，卤钨灯21之间的光谱功率分布又不相同，更换后也会带来误差。设置了可调节的窄波LED光源22与卤钨灯21配合，可以使两者的光线混合补偿成为符合标准的D照明体光源进行测试；调节窄波LED光源22的亮度可以做到模拟不同规格的D照明体即D65、D75、D55、D50等；当使用一段时间后，经过测试若发现混合的光源不符合标准了，可以通过调试窄波LED光源22进行补偿，令补偿后的混合光源的相对光谱功率分布重新符合CIE标准，卤钨灯21具有均匀的出射光线能量，提高标准光源对色观察箱对被测物品颜色测试的准确性。如图5、6、7所示，以卤钨灯21透过滤光器12射出的模拟D65光线作为主体辐照光线，可以具有较平缓的光谱功率分布曲线，并通过小功率的窄波LED光源22补偿卤钨灯21透过滤光器12存在的不足能量，窄波LED光源22的光照能量只在总辐照能量的20％以内，能模拟成高精度的CIE标准的D65，其光源的同色异谱指数可达0.10-0.18范围内的A级水平，其显色指数可超过97.5质量指标。以上实施方式，相比较于以其他光源单独作为辐照主体或者其他光源组合使用的方式，具有更好的模拟标准D照明体的效果，从而使颜色测试的数据更加准确。

作为一种改进的具体实施方式，窄波LED光源22成组的设置，该组具有多个不同波长的窄波LED光源22，当调节多个不同波长的窄波LED光源22的亮度，补偿卤钨灯21透过滤光器12射出的光线。通过设置多个不同波长的窄波LED光源22，实现更灵活的调试光源，调试出的补偿光源更接近标准D照明体的光谱功率分布，提高测试准确性；实现灵活模拟不同标准D照明体，由一台仪器完成原来多台仪器的测试功能。

作为一种改进的具体实施方式，标准光源2还包括UV紫外灯26，UV紫外灯26与卤钨灯21、窄波LED光源22一起工作时补偿紫外能量。如图5、6、7、8所示，卤钨灯21透过滤光器12后的光线其360--390nm近紫外光谱能量只能达到CIE标准D照明体规定的能量的20％左右，在标准光源2中配置365nm主波长的UV紫外灯26，调控UV紫外灯26能量，可以补充卤钨灯21光源的紫外能量，UV紫外灯26与卤钨灯21、窄波LED光源22同时开启工作时能够模拟更加标准的D照明体相对光谱功率分布曲线，使测试结果更加准确。

作为一种改进的具体实施方式，卤钨灯21和滤光器12为两组，设置在观察腔11顶部对称的左右位置；窄波LED光源22为对应的两组，分别设置在滤光器12的外侧；UV紫外灯26为对应的两组，分别设置于滤光器12的前后侧。为进一步提高颜色测试的准确性，将卤钨灯21和窄波LED光源22设计成两组分设在左右两侧的位置，UV紫外灯26在前后侧的位置，光源从上方照下来之后，整个观察腔11内的光线更加均匀，使放在观察腔11内的被测物品整体光照均匀，颜色测试要测试被测物品上的多个点，其位置不同光照也会存在细微的差异，以上设置方式可以使测试结果更加准确；避免传统中间设置光源令光线中间强两边弱的缺陷，避免被测物品颜色数据中间与两边的较大误差。

作为一种改进的具体实施方式，成组设置的窄波LED光源22外部设置有漫散射匀光灯罩221。多个不同波长的窄波LED光源22的光线可以在漫散射匀光灯罩221之中充分混合成漫散射光线，射出灯罩之后可以更好的与卤钨灯21透过滤光器12漫散射处的光线混合进行补偿，避免箱体观察腔11内的光线不均匀，提高整体的测试准确性。

作为一种改进的具体实施方式，观察腔11和标准光源2之间设置有漫散射匀光玻璃板13；观察腔11的顶部设置有镜面反射的反光板面14，标准光源2射出的光线由反光板面14反射。整体标准光源2设置在漫散射匀光玻璃板13后面，光线透过漫散射匀光玻璃板13后可以更均匀的照向箱体观察腔11，进一步使光线均匀的投射在被测物品上，提高测试的准确性。为使光源发射的能量能够充分的利用，设置反光板面14，部分光线被漫散射匀光玻璃板13反射之后到达反光板面14，反光板面14再反射光线，使光线能量能够充分的利用以及充分的与空间内的其他光线混合，达到混光均匀的效果。

作为一种改进的具体实施方式，卤钨灯21为匀散射卤钨灯，卤钨灯21灯管表面具有喷砂层，卤钨灯21上方罩有一镜面反射铝板211，镜面反射铝板211罩住卤钨灯21的四周。钨丝具有一定的长度，其环绕成型的间距会有或多或少的差异，因此整根卤钨灯21不同长度位置上发出的光也会存在强弱差异；在灯管表面设置喷砂层之后，使灯管成为漫散射的玻璃结构，光线在卤钨灯21灯管中个发光段产生反射，最后射出的光线均匀性更好。设置镜面反射铝板211使卤钨灯21中射出的光线在滤光器12上方的空间中充分反射混合，使辐照光线的能量更加均匀。

作为一种改进的具体实施方式，观察腔11的顶部还设置有数码相机3，观察腔11底部具有与数码相机3正对的置物基板4；当数码相机3设置于观察腔11顶部的中间位置时，数码相机3镜头朝向正下方，置物基板4为箱体1底板或者与箱体1底板平行设置的板体；当数码相机3设置于观察腔11顶部靠近箱体1开口处的中部时，数码相机3镜头的朝向与箱体1底板呈45度，置物基板4与箱体1底板呈45度设置并正对数码相机3。测试时，将被测物品放置于置物基板4上，通过标准光源2由上方均匀照射，并通过上方正对置物基板4的数码相机3获取被测物品的图像颜色数据，经过计算机的计算直接对比被测物品标准样与批次样的色差，排除了肉眼观察的人为影响因数，比肉眼观察的方式测试结果准确度更高更可靠。通过数码相机3获取图像颜色数据的方式能够对传统测色仪器所不能检测的彩色图像、曲面或凹凸不平、颜色混合、着色不均匀或不规则的物体表面颜色进行测量，使用范围更加广泛。箱体1的一边开口，便于被测物品标准样与批次样以及标准色卡的取放；根据需要可以采用数码相机3自动测试或者测试人员通过开口进行肉眼测试，满足不同的测试需要。数码相机3可以有多种位置的设置方式，当观察腔11顶部的中间位置具有合适的设置空间时，将标准光源2对称的设置于数码相机3的周边，使观察腔11内的光照均匀，减少光源对被测物品本身颜色测试的影响，数码相机3直接采集放置于正下方被测物品的图像颜色数据，误差较小，外界的干扰较小。可以根据需要直接将箱体1底板作为置物基板4或者设置额外的板体放置被测物品，提高观察腔11测试的灵活性，匹配不同的被测物品。另一种设置方式是将数码相机3设置于开口处，模拟传统人眼的观察方向。结构上按照CIE规定的标准照明观测条件将标准光源2和被测物品的角度设置为45度，并同时保证数码相机3和被测物品的正对关系，使测试出的数据满足CIE规定的标准。倾斜设置的置物基板4便于测试人员观察被测物品，可以更好的进行肉眼测试，提供更好的结构根据需要选择测试方式。通过数码相机获取被测物品的图像颜色数据，经过计算机的计算直接对比被测物品标准样与批次样的色差，排除了肉眼观察的人为影响因数，比肉眼观察的方式测试结果准确度更高更可靠。通过数码相机获取图像颜色数据的方式能够对传统测色仪器所不能检测的彩色图像、曲面或凹凸不平、颜色混合、着色不均匀或不规则的物体表面颜色进行测量，使用范围更加广泛。

作为一种改进的具体实施方式，箱体1的开口处设置有可开闭的窗帘5，窗帘5的内层、箱体1的内壁、置物基板4采用相同或相近中性颜色的背景。为进一步提高颜色测试的准确性，设置可开闭的窗帘5，在进行数码相机3颜色测试时，将窗帘5放下使观察腔11形成密闭不透光空间，从而减少外界光线对颜色测试的干扰和影响，使测试结果更加准确。窗帘5在不使用或者需要肉眼进行观察测试时可以将其卷起，可以像传统仪器一样使用，且便于更换被测物品。将测试的环境设置成统一的中性背景，减少仪器对测试的影响，提高测试准确性。

作为一种改进的具体实施方式，标准光源2还包括白炽灯23、日落灯24和荧光灯25；白炽灯23为两组，分别对称的设置在滤光器12的内侧；日落灯24为四组，每组滤光器12前后侧各对称的设置一组，日落灯24靠近观察腔11中部的一侧设置有半包围的日落灯罩241；荧光灯25为两组，对称的设置于滤光器12前后侧。本实用新型的标准光源对色观察箱通过布置其他标准光源，满足不同物品的测试需求。各光源均通过合理的对称布置，使整个观察腔11内均有均匀的光照，提高测试的准确性。各光源根据性质的不同，采用不同的位置设置更加合理。其中为避免日落灯24靠近箱体中间位置的光照太强，设置了半包围的日落灯罩241，保证日落灯24的光照均匀。同时UV紫外灯26可以和其他光源配合使用，测试某些特殊颜色的物品。荧光灯25可以设置U30、TL84、CWF中的一种或多种来提高对色观察箱的测试范围，或者根据不同国家的测试需求来设置其他型号的荧光灯。

Claims (10)

1.一种标准光源对色观察箱，包括箱体(1)，所述箱体(1)的一边开口而内部空间形成观察腔(11)，所述观察腔(11)的顶部设置标准光源(2)，其特征在于：所述标准光源(2)包括卤钨灯(21)，所述卤钨灯(21)的下部设置有滤光器(12)，所述观察腔(11)的顶部还设置有窄波LED光源(22)，所述卤钨灯(21)透过滤光器(12)射出光线与窄波LED光源(22)的光线混合，所述窄波LED光源(22)提供的光照能量占总辐照能量的20％以内。

2.根据权利要求1所述的一种标准光源对色观察箱，其特征在于：所述窄波LED光源(22)成组的设置，该组具有多个不同波长的窄波LED光源(22)，当调节多个不同波长的窄波LED光源(22)的亮度，补偿卤钨灯(21)透过滤光器(12)射出的光线。

3.根据权利要求2所述的一种标准光源对色观察箱，其特征在于：所述标准光源(2)还包括UV紫外灯(26)，所述UV紫外灯(26)与卤钨灯(21)、窄波LED光源(22)一起工作时补偿紫外能量。

4.根据权利要求3所述的一种标准光源对色观察箱，其特征在于：所述卤钨灯(21)和滤光器(12)为两组，设置在观察腔(11)顶部对称的左右位置；所述窄波LED光源(22)为对应的两组，分别设置在滤光器(12)的外侧；所述UV紫外灯(26)为对应的两组，分别设置于滤光器(12)的前后侧。

5.根据权利要求4所述的一种标准光源对色观察箱，其特征在于：成组设置的窄波LED光源(22)外部设置有漫散射匀光灯罩(221)。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种标准光源对色观察箱，其特征在于：所述观察腔(11)和标准光源(2)之间设置有漫散射匀光玻璃板(13)；观察腔(11)的顶部设置有镜面反射的反光板面(14)，所述标准光源(2)射出的光线由反光板面(14)反射。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的一种标准光源对色观察箱，其特征在于：所述卤钨灯(21)为匀散射卤钨灯，卤钨灯(21)灯管表面具有喷砂层，卤钨灯(21)上方罩有一镜面反射铝板(211)，所述镜面反射铝板(211)罩住卤钨灯(21)的四周。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的一种标准光源对色观察箱，其特征在于：所述观察腔(11)的顶部还设置有数码相机(3)，所述观察腔(11)底部具有与数码相机(3)正对的置物基板(4)；当所述数码相机(3)设置于观察腔(11)顶部的中间位置时，数码相机(3)镜头朝向正下方，所述置物基板(4)为箱体(1)底板或者与箱体(1)底板平行设置的板体；当所述数码相机(3)设置于观察腔(11)顶部靠近箱体(1)开口处的中部时，数码相机(3)镜头的朝向与箱体(1)底板呈45度，所述置物基板(4)与箱体(1)底板呈45度设置并正对数码相机(3)。

9.根据权利要求8所述的一种标准光源对色观察箱，其特征在于：所述箱体(1)的开口处设置有可开闭的窗帘(5)，所述窗帘(5)的内层、箱体(1)的内壁、置物基板(4)采用相同或相近的中性颜色的背景。

10.根据权利要求4或5所述的一种标准光源对色观察箱，其特征在于：所述标准光源(2)还包括白炽灯(23)、日落灯(24)和荧光灯(25)；所述白炽灯(23)为两组，分别对称的设置在滤光器(12)的内侧；所述日落灯(24)为四组，每组滤光器(12)前后侧各对称的设置一组，所述日落灯(24)靠近观察腔(11)中部的一侧设置有半包围的日落灯罩(241)；所述荧光灯(25)为两组，对称的设置于滤光器(12)前后侧。