发明内容

基于现有技术，本发明的任务在于，提供一种用于检测反射光谱的测量设施，尤其是一种适合于此的用于产生具有均匀的空间照度分布的测量光的测量光源，该测量设施明显能比积分球更紧凑地实施。

所提出任务通过根据所附权利要求1的测量光源以及通过根据所附并列权利要求15的测量设施来解决。

根据本发明的测量光源用于产生具有均匀的空间照度分布的测量光。利用根据本发明的测量光源，例如可以进行对表面的光谱检查。测量光源包括块状的块体，其中构造有照明腔、光成形腔和光射出腔。照明腔、光成形腔和光射出腔分别构造为块体中的空腔。照明腔、光成形腔和光射出腔分别具有用于产生或进一步传送漫射光的漫反射的内部面。照明腔通入光成形腔中，从而使光可以从照明腔射入到光成形腔中。光成形腔通入光射出腔中，从而使光可以从光成形腔射入到光射出腔中。

用于产生光的至少一个光源至少部分地布置在照明腔中。在任何情况下，至少一个光源均被布置成使得通过至少一个光源能将光射到照明腔中，其中，至少一个光源可以部分地位于照明腔之外。

光射出腔具有光射出部，来自光射出腔的光可以通过光射出部被射向块体之外。从光射出部射出的光形成了能由测量光源产生的测量光。照明腔的轴线与光射出腔的轴线彼此间隔开布置。照明腔的轴线优选由照明腔的中心轴线形成。光射出腔的轴线优选由光射出腔的中心轴线形成。光射出部的轴线和光射出腔的轴线优选重合。照明腔优选被构造成用于将漫射光沿位于照明腔的轴线上的第一光传播方向在照明腔中进行光传播。光射出腔优选被构造成用于将漫射光沿位于光射出腔的轴线上的第二光传播方向在光射出腔中进行光传播。照明腔的轴线和光射出腔的轴线布置成彼此间隔得如此远，使得照明腔和光射出腔并排布置或上下相叠地布置。

根据本发明，光成形腔被构造成用于使漫射光的光传播方向反转。因此，从照明腔射入到光成形腔中的光在其通过光成形腔传播时经历了其光传播方向的反转，从而使得它以经反转的光传播方向从光成形腔射入到光射出腔中。

根据本发明的测量光源的特别的优点在于，它可以非常紧凑地实施，这是因为照明腔和光射出腔可以并排或上下相叠布置并且光成形腔可以轴向相邻布置。由此，可以最佳地利用结构空间。

能利用根据本发明的测量光源产生的测量光在其空间照度分布方面具有优选至多0.2％的偏差。由此在测量绝对反射光谱时能在线使用该测量光源，这是因为能容忍样品间距差异、样品厚度变化和样品倾斜。

能由光源产生的光在从光射出部射出之前优选在照明腔、光成形腔和光射出腔中反射至少三次。能由光源产生的光在其从光射出部射出之前在照明腔中、光成形腔中和光射出腔中优选被反射至少四次。能由光源产生的光的绝大部分在其从光射出部射出之前在照明腔中、光成形腔中和光射出腔中优选被反射多次。

第一光传播方向和第二光传播方向优选彼此相反地取向。第一光传播方向和第二光传播方向彼此间具有优选为180°±30°，更优选为180°±15°，特别优选为180°的角度。

光成形腔优选呈U形或呈V形地将照明腔与光射出腔连接。

照明腔的轴线和光射出腔的轴线优选彼此平行地布置。照明腔和光射出腔优选具有相同的轴向定位，也就是说，在轴向方向上具有相同的定位。因此，照明腔和光射出腔并排地或上下相叠地布置并且在轴向方向上没有错位地布置。在这方面，照明腔、光成形腔和光射出腔构成U形形状或V形形状，其中，照明腔和光射出腔形成U形形状的或V形形状的侧边。

在根据本发明的测量光源的优选实施方式中，在从光成形腔到光射出腔的过渡部处布置有均化器元件。均化器元件具有漫反射的照明面。均化器元件被构造成用于通过光射出部将从光射出腔的内部面反射的光反射向块体之外。均化器元件优选布置在光射出腔的轴线上并且垂直于该轴线地布置。均化器元件在该轴线上优选与光射出部对置。如果从外面通过光射出部向光射出腔看，将看到均化器元件。从光成形腔到光射出腔的过渡部在相对于光射出腔的轴线的径向居中的区段中优选被均化器元件在视觉上遮挡，其中，径向靠外的区段形成从光成形腔到光射出腔的光通过部。

均化器元件优选具有平坦或拱曲的盘的形状。拱曲的盘优选球面拱曲。

均化器元件优选安置在接片上，该接片布置在光射出腔的中间平面中。光射出腔的中间平面优选还形成照明腔的中间平面和/或光成形腔的中间平面。

照明腔优选具有至少一个光射入部，至少一个光源至少部分地布置在该至少一个光射入部中。至少一个光射入部优选由块体的其中布置有至少一个光源的开口形成。

照明腔优选具有其中两个光射入部，即第一光射入部和第二光射入部。第一光射入部和第二光射入部优选彼此并排布置。在其中每个光射入部中布置有其中至少一个光源。在其中一个或两个光射入部中也可以分别布置有其中多个光源。照明腔也可以具有其中多于两个的光射入部。多于两个的光射入部可以以两个相邻的组布置。

两个光射入部或两组光射入部是两个用于照明的通道，例如，双通道的照明允许从不同的照明光谱中进行选出。此外，通过双通道照明还可以预防测量光源的热过载。两个通道可以交替利用。关于光射出腔的中间平面地(该中间平面优选也形成照明腔和光成形腔的中间平面)，具有照明腔、光成形腔和光射出腔的块状的块体优选对称地构成。

两个光射入部之间的连接线或两组光射入部之间的连接线优选垂直于光射出腔的中间平面布置。

在根据本发明的测量光源的优选实施方式中，在第一光射入部中或在第一组光射入部中以及在第二光射入部中或在第二组光射入部中分别布置有形成测量光源的光源的卤素灯和多个LED。这优选分别是卤素灯和多个LED，优选至少四个LED并且更优选至少10个LED。替选地，优选地，在第一光射入部中或在第一组光射入部中布置有形成其中一个光源的至少一个卤素灯，而在第二光射入部中或在第二组光射入部中布置有形成测量光源的其中另外的光源的多个LED。在第二光射入部中或在第二组光射入部中优选布置有至少四个LED并且更优选布置有至少10个LED。

多个LED、尤其是至少四个LED在它们的总和上具有如下发射光谱，该发射光谱优选涵盖了光的可见范围，并且更优选地涵盖了从340nm到1100nm的范围并且甚至更优选地涵盖了从340nm到1620nm的范围。

至少一个光源还可以由闪光灯、氙闪光灯、氘灯、红外线辐射器、白光LED、紫外线阴极或紫外线LED形成。光源也可以包括一个或多个光纤，光可以经由一个光纤或多个光纤被辐射到照明腔中。在这方面，例如可以将卤素灯布置在照明腔之外。在任何情况下，一个光纤或多个光纤作为光源的一部分通入照明腔中，从而使得光源部分地布置在照明腔中。

在双通道照明的情况下，均化器元件优选具有两个侧向的扩展部，以便防止来自两个通道的仅被反射几次的光到达光射出腔中。侧向扩展部之间的连接线优选垂直于光射出腔的中间平面布置。

测量光源优选包括透镜，透镜布置在光射出部之前的块体之外。通过透镜增大了从光射出部射出的测量光的光束，以便能可以照亮更大的面。根据本发明的测量光源的特别的优点在于，它可以实施得很小，这导致光射出部也很小。对于一些应用来说，小的光射出部可能太小。通过透镜可以将从光射出部射出的光的光束增大。

在根据本发明的测量光源的优选实施方式中，块状的块体具有长方体或立方体的基本形状，其具有形成光成形腔的外部面的两个倾斜的棱边。

在根据本发明的测量光源的优选实施方式中，块状的块体包括彼此牢固连接的至少两个子块体。尤其是在双通道照明的情况下，块状的块体优选包括彼此牢固连接的三个子块体。三个子块体中的第一子块体与三个子块体中的中间的第二子块体之间的连接平面与第一光射入部相交。三个子块体中的中间的第二子块体与三个子块体中的第三子块体之间的连接平面与第二光射入部相交。优选地，第一子块体与第二子块体之间的连接平面和第二子块体与第三子块体之间的连接平面相互平行取向。第一子块体与第二子块体之间的连接平面和第二子块体与第三子块体之间的连接平面优选平行于光射出腔的中间平面布置。光射出部优选构造在中间的第二子块体中。均化器元件和可能的接片优选构造在中间的第二子块体中。

在根据本发明的测量光源的优选实施方式中，块体或子块体由聚四氟乙烯(PTFE)制成。该材料在漫反射方面非常好。照明腔、光成形腔和光射出腔具有漫反射的表面，其具有在整个光谱中优选至少为96％、特别优选至少为98％的反射率。

根据本发明的测量光源的特别的优点在于，它可以实施得很小。因此，块体具有相应的外棱边，其长度优选不超过90mm、更优选不超过70mm。在照明腔、光成形腔与光射出腔之间，块状的块体的材料、尤其是聚四氟乙烯具有的壁厚优选不超过12mm并且更优选不超过10mm。该壁厚优选为至少6mm。

根据本发明的测量设施被用于检测样品的绝对反射光谱。例如，该测量设施用于在针对大型涂覆的表面(例如玻璃板或薄膜)的生产过程中进行在线测量，以用于查验表面。对于检测绝对反射光谱来说优选不需要参考样品。因此，该测量设施优选还允许对所使用的测量光进行参考测量。

测量设施首先包括根据本发明的用于产生具有均匀的空间照度分布的测量光的测量光源。

测量设施还包括用于接收光的光学接收器，其与测量光源对置布置。待接收的光是测量光源的经过了样品或参考路径后的测量光。接收器的射入开口和测量光源的射出开口除了错位之外彼此指向，光学接收器优选布置在照明腔的轴线上。

测量设施被构造成用于平行于样品表面布置。尤其地，光射出腔的轴线平行于样品的表面地布置，即与样品的表面错开地布置。

测量设施包括第一镜，其布置在测量光源的光射出部的轴线上并且被取向成用于反射测量光源的从光射出部射出的测量光。第一镜优选刚性地布置。第一镜优选具有球面的拱曲部。所描述的用于增大从光射出部射出的测量光的光束的透镜优选布置在光射出部与第一镜之间。

测量设施还包括第二镜，其布置在光学接收器的轴线上并且被取向成用于将反射来的测量光反射到光学接收器上。优选地，第二镜刚性地布置。第二镜优选布置在照明腔的轴线上。第二镜优选布置在照明腔与光学接收器之间。

测量设施优选地包括第三镜，其能在至少两个位置中调节，为此，第三镜是能摆动的。第三镜优选能在至少三个位置中调节。第三镜优选布置在第一镜与第二镜之间。在第三镜的第一位置中，该第三镜被取向成用于将来自第一镜的光路指向到光学接收器。在第三镜的第二位置中，该第三镜被取向成用于释放从第二镜指向到光学接收器的测量光。在第三镜的第三位置中，该第三镜被取向成用于将从样品反射来的测量光指向到光学接收器。测量设施优选包括第四镜。

光学接收器优选地由光学传感器形成，例如尤其是光谱仪形成，或者至少由光学传感器的光学输入端形成。例如，光学接收器可以由输入光学器件形成，与该输入光学器件联接有光纤，该光纤被引导至光谱仪。

测量光源、光学接收器、第一镜、第二镜和可能的第三镜优选形成测量头。测量头包括壳体，在壳体中布置有测量光源、接收器、第一镜、第二镜和可能的第三镜。壳体具有测量开口，从第一镜反射的测量光可以通过该测量开口向外发射，并且从样品反射的测量光可以通过该测量开口向内发射，尤其是向第二镜发射。

优选地，其中多个测量头彼此并排布置，以便构成测量系统，利用该测量系统，可以在样品的整个宽度上以窄规格沿轨迹收集测量数据。

根据本发明的测量设施的测量光源优选由根据本发明的测量光源的所述优选实施例之一形成。此外，根据本发明的测量设施优选还具有结合根据本发明的测量光源及其优选实施方式说明的另外的特征。