[发明专利]基于光纤法布里-珀罗微型腔的色度仪

说明书

技术领域

本发明属于色度仪器研制领域，涉及一种基于光纤法布里-珀罗(Fabry-Pérot，)微型腔的新型结构的色度仪器。这种色度仪器具有测量精度高，体积小和测量方便等优点。

背景技术

色度仪在生活和生产中有着极其重要的意义，为了适应不同测量对象的色度测量特殊要求，目前研究出了各式各样的色度仪器。但是总体来说，目前的色度仪器主要分为两类：

一类是基于光谱的分光光度法色度测量仪器。在标准照明下，这种仪器利用分光装置获取被测物的反射或透射光谱，测量光谱数据，计算出物体的颜色。分光测色仪是颜色测量最基本的仪器，这种测色仪器按照分光的原理不同，分为光栅分光和棱镜色散分光两类。这种仪器测量精度高，但是由于存在着分光装置，体积较大，使用不方便。

另一类是利用三刺激值滤光片匹配测量。这种仪器的原理是：利用三种滤光片和光探测器匹配，使光电接受器光谱灵敏度与标准观察者三刺激值一致，并利用积分效应，通过一次测量就可获得反射光颜色的三刺激值。目前，市场上绝大多是手持式色度计都是基于这种原理制作的。

比较而言，光谱分光光度法具有更高的测色精度，容易与计算机联机实现高度自动化，但是其结构比较复杂。三刺激值测色法相对来说结构比较简单，可以使得色度仪小型便携化，但是其检测精度较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于光纤法布里-珀罗微型腔的色度仪，其能够综合上述两种测色方法的优点，一方面采用光谱的分光光度法，具有高测量精度，另一方面又具有和三刺激值色度仪类似的小型便捷化的特点。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现，结合附图说明如下：

本发明主要组成结构参阅图1所示，主要包括标准光源(5)、由Y形光纤探头(2)、Y形光纤入射端(3)和Y形光纤出射端(4)组成的传输光纤、阵列式法布里-珀罗微型腔干涉采集模块(6)、信号处理模块(7)和显示屏(8)五个部分组成。

法布里-珀罗傅里叶光谱仪基本原理参阅图2所示，光源(9)发出的光经透镜I(10)后，成近似平行光入射至由反射镜I(11)和反射镜II(12)组成的法布里-罗布腔，经多光束干涉后其光强经透镜II(13)会聚后被光电接收器(14)接收。如果以一定的间隔改变由反射镜I(11)和反射镜II(12)组成的法布里-罗布腔的间距，则光电接收器(14)将接收到一系列变化的光强，将接收的一系列光强经傅里叶变换后将可以获得光源(9)的傅里叶光谱。

根据图1所示，本发明借鉴法布里-珀罗傅里叶光谱仪的原理，不同的是舍弃了活动部件，利用阵列式法布里-珀罗微型腔干涉采集模块(6)，将动态采集的过程变为静态采集过程，提高稳定性和采集速度。标准光源(5)的光耦合至Y形光纤入射端(3)，并由Y形光纤探头(2)出射，照射至待测物体(1)表面；光线经待测物体(1)表面反射后由Y形光纤探头(2)传输至Y形光纤出射端(4)，Y形光纤出射端(4)和阵列式法布里-珀罗微型腔干涉采集模块(6)相连；阵列式法布里-珀罗微型腔干涉采集模块(6)采集到Y形光纤出射端(4)输入光线的干涉光强后，将其干涉信号输入至信号处理模块(7)；信号处理模块(7)对采集的信号进行傅里叶变换处理后，获得待测物体(1)的表面色度并显示于显示屏(8)上。

阵列式法布里-珀罗微型腔干涉采集模块6是本发明的核心结构，其具体结构参阅图3所示。Y形光纤出射端(4)中包含多束入射光纤(15)，入射光纤(15)和出射光纤(16)都固定在固定基底(19)上的V型槽(18)上，并且这样的相对应入射光纤(15)和出射光纤(16)有多组，其具体的组数决定于测量的精度，一般来说，其组数等于最大光程差除以采样间隔，组数越多测量精度越高。每一组入射光纤(15)端面和出射光纤(16)端面组成了一个腔长固定的微型光纤法布里-珀罗腔。本发明所述的每一组入射光纤(15)和出射光纤(16)间的间距是不同的，也就是每一个微型光纤法布里-珀罗腔的腔长以一定间隔长度逐步递增变化，由采用定律可知，其间隔长度应该小于等于最大测量范围的一半。由于色度仪器是在可见光范围内的测试，所以最大测量范围一般取400nm。线阵CCD(17)的每个像元正好和一个出射光纤(16)对应，这样保证线阵CCD(17)能够采集到每一组经过由入射光纤(15)和出射光纤(16)形成的法布里-罗布腔干涉后的光强。