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光學(xué)探頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種光學(xué)探頭，包括：第一套筒，在所述第一套筒中容納有透鏡，第一套筒具有供檢測光射入的通光孔；第二套筒，所述第二套筒與第一套筒以可移動方式套接，其中所述第二套筒設(shè)有檢測窗，供穿過第一套筒并經(jīng)透鏡聚焦的檢測光從光學(xué)探頭射出，第二套筒能夠相對于第一套筒從第一檢測位置移動至第二檢測位置或從第二檢測位置移動至第一檢測位置；和定位部件，所述定位部件用于將第二套筒相對于第一套筒定位于第一檢測位置或第二檢測位置。上述結(jié)構(gòu)能夠通過第一套筒和第二套筒的快捷的移動和定位來實現(xiàn)光學(xué)激發(fā)和收集透鏡焦點到檢測窗距離的切換，從而提高光學(xué)探頭對待測物的檢測效率和適應(yīng)范圍。
【專利說明】光學(xué)探頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及光學(xué)檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種光學(xué)探頭。
【背景技術(shù)】
[0002]在光學(xué)測試中，例如在進行拉曼、熒光等測試時，為了使測試光譜的強度較強，信噪比較高，往往需要將檢測光聚焦，當(dāng)待測物處在透鏡焦點位置附近時，會得到較好的檢測效率；同樣，當(dāng)待測物處在收集透鏡焦點位置附近時，可以使信號盡大限度被采集到光譜儀。很多光學(xué)儀器利用同一透鏡匯聚激光并收集測試信號，這時將待測物控制在透鏡焦點附近對測試結(jié)果有非常大的影響。很多光學(xué)儀器借助調(diào)節(jié)顯微系統(tǒng)使待測物處在透鏡焦點附近，典型的例子包括顯微拉曼光譜儀、顯微熒光光譜儀等。然而，這種顯微系統(tǒng)的調(diào)節(jié)往往比較復(fù)雜繁瑣，僅適用于實驗室的研究工作。而對于現(xiàn)場快速檢測而言，顯微系統(tǒng)的調(diào)節(jié)效率往往不能滿足要求。
[0003]光學(xué)探頭是光學(xué)檢測儀器中的重要部件，其能夠?qū)z測光引導(dǎo)到被檢物上并收集包含被檢物信息的光信號?，F(xiàn)有的光學(xué)探頭通常不具備焦點位置調(diào)節(jié)功能，因此對被檢物的適應(yīng)性差，或調(diào)整復(fù)雜，例如，在測試塊狀固體物時，可能期望光聚焦位置離探頭很近，而在測試容器中的氣體、液體或粉末狀固體時，可能期望光聚焦位置里探頭較遠?，F(xiàn)有的光學(xué)探頭往往僅適于測試一種類型的被檢物，或者需要根據(jù)被檢物類型的變化而更換專用部件，否則光譜采集效率會比較低或者包裝等因素對測試光譜的干擾會比較大。
[0004]因此，需要一種能夠快速調(diào)節(jié)檢測窗到焦點的相對位置的光學(xué)探頭以滿足現(xiàn)場檢測的要求。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是提供一種光學(xué)探頭，其能夠及時地調(diào)整檢測窗到焦點的相對位置以適應(yīng)不同的檢測對象，從而保證在現(xiàn)場檢測中能夠獲得足夠強度的信號和較高的信噪比。
[0006]為了實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型的技術(shù)方案通過以下方式來實現(xiàn):
[0007]本實用新型提供了 一種光學(xué)探頭，包括:
[0008]第一套筒，在所述第一套筒中容納有透鏡，第一套筒具有供檢測光射入的通光孔；
[0009]第二套筒，所述第二套筒與第一套筒以可移動方式套接，其中所述第二套筒設(shè)有檢測窗，供穿過第一套筒并經(jīng)透鏡聚焦的檢測光從光學(xué)探頭射出，第二套筒能夠相對于第一套筒從第一檢測位置移動至第二檢測位置或從第二檢測位置移動至第一檢測位置；和
[0010]定位部件，所述定位部件用于將第二套筒相對于第一套筒定位于第一檢測位置或第二檢測位置。
[0011]進一步地，在第一檢測位置處，透鏡的朝向檢測窗一側(cè)的焦點與檢測窗的距離可以大于在第二檢測位置處。[0012]更進一步地，在第二檢測位置處，透鏡的朝向檢測窗一側(cè)的焦點可以位于第二套筒的外部且鄰近第二套筒的外端面。
[0013]具體地，所述定位部件可以具有固定部分和伸縮部分，所述固定部分固定于第一
套筒或第二套筒。
[0014]具體地，所述第一套筒和第二套筒可以同軸地接合。
[0015]具體地，所述第二套筒可以設(shè)有對應(yīng)于第一檢測位置的第一定位孔和對應(yīng)于第二檢測位置的第二定位孔，所述定位部件具有固定部分和伸縮部分，所述固定部分固定于第一套筒，在第一檢測位置處，定位部件的伸縮部分伸入第一定位孔以對第二套筒進行定位，而在第二檢測位置處，定位部件的伸縮部分伸入第二定位孔以對第二套筒進行定位。
[0016]再進一步地，所述第一套筒和所述第二套筒可以以螺紋接合，能夠沿著螺紋軌跡相互轉(zhuǎn)動，第一定位孔和第二定位孔位于同一螺紋軌跡上。
[0017]具體地，所述第一套筒可以設(shè)有對應(yīng)于第一檢測位置的第一環(huán)形定位槽和對應(yīng)于第二檢測位置的第二環(huán)形定位槽，所述定位部件具有固定部分和伸縮部分，所述固定部分固定于第二套筒，在第一檢測位置處，定位部件的伸縮部分伸入第一環(huán)形定位槽以對第二套筒進行定位，而在第二檢測位置處，定位部件的伸縮部分伸入第二環(huán)形定位槽以對第二套筒進行定位。
[0018]再進一步地，所述第一套筒和所述第二套筒可以以多邊形配合面接合，第一環(huán)形定位槽和第二環(huán)形定位槽相互平行。
[0019]具體地，所述光學(xué)探頭還可以包括光纖耦合裝置或由分立光學(xué)元件構(gòu)成的光學(xué)引導(dǎo)裝置，用于將檢測光引導(dǎo)至第一套筒中和接收從第一套筒返回的光。
[0020]本實用新型的上述技術(shù)方案中的任何一個能夠通過第一套筒和第二套筒的快捷的移動和定位來實現(xiàn)光學(xué)探頭在不同的檢測位置之間的切換。這種方案可以提高光學(xué)探頭對待測物的適應(yīng)范圍，尤其可以實現(xiàn)對于不同類型的待測物的交替的快速現(xiàn)場檢測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1示意性地示出根據(jù)本實用新型的一實施例的光學(xué)探頭的立體圖，其中第二套筒處于第一檢測位置；
[0022]圖2示意性地示出如圖1所示的光學(xué)探頭的剖視圖；
[0023]圖3示意性地示出如圖1所示的光學(xué)探頭的另一立體圖，其中第二套筒處于第二檢測位置；
[0024]圖4示意性地示出如圖3所示的光學(xué)探頭的剖視圖；
[0025]圖5示意性地示出根據(jù)本實用新型的一實施例的定位部件的剖視圖；
[0026]圖6示意性地示出根據(jù)本實用新型的另一實施例的光學(xué)探頭的立體圖，其中第二套筒處于第一檢測位置；
[0027]圖7示意性地示出如圖6所示的光學(xué)探頭的剖視圖；
[0028]圖8示意性地示出如圖6所示的光學(xué)探頭的另一立體圖，其中第二套筒處于第二檢測位置；和
[0029]圖9示意性地示出如圖8所示的光學(xué)探頭的剖視圖?！揪唧w實施方式】
[0030]下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進一步具體的說明。在說明書中，相同或相似的附圖標(biāo)號表示相同或相似的部件。下述參照附圖對本實用新型實施方式的說明旨在對本實用新型的總體實用新型構(gòu)思進行解釋，而不應(yīng)當(dāng)理解為對本實用新型的一種限制。
[0031]圖1-4示意性地示出根據(jù)本實用新型的一實施例的光學(xué)探頭100。該光學(xué)探頭100可以包括:第一套筒3、第二套筒I和定位部件2。在第一套筒3中容納有透鏡5。第一套筒3具有供檢測光射入的通光孔31。第二套筒I與第一套筒3以可移動方式套接，第二套筒I設(shè)有檢測窗12，供穿過第一套筒3并經(jīng)透鏡5聚焦的檢測光從光學(xué)探頭100射出，第二套筒I能夠相對于第一套筒3從第一檢測位置移動至第二檢測位置或從第二檢測位置移動至第一檢測位置。定位部件2用于將第二套筒I相對于第一套筒3定位于第一檢測位置或第二檢測位置。
[0032]借助于第二套筒I相對于第一套筒3的移動(例如轉(zhuǎn)動或滑移)，第二套筒I可以在第一檢測位置(如圖1-2所示)和第二檢測位置(如圖3-4所示)之間伸縮切換。在第一檢測位置和第二檢測位置處，第二套筒I的檢測窗12與第一套筒3中的光學(xué)裝置(例如透鏡5)之間的位置關(guān)系有所不同。例如，在第一檢測位置處，透鏡5的朝向檢測窗12 —側(cè)的焦點51與檢測窗12的距離大于在第二檢測位置處該焦點51與檢測窗12的距離。
[0033]在實際的現(xiàn)場檢測中，為了操作方便快捷，可以采取用第二套筒I的第二套筒I的外端面121抵靠檢測對象來使第一套筒3中的透鏡5與檢測對象保持穩(wěn)定的距離以將檢測光穩(wěn)定地聚焦于檢測對象上的檢測點來獲取信號。如果待測物是塊狀的固體物，檢測窗12可以直接抵靠于固體物上進行檢測，此時期望透鏡的焦點51的位置位于第二套筒I外部且鄰近第二套筒I的外端面121。而如果待測物被容裝在容器中，例如被封裝的氣體、液體、粉末狀固體或凝膠等，則檢測窗12可以抵靠于其容器(例如玻璃瓶或塑料瓶)外壁以將檢測光透過容器壁聚焦于被測物上，這時期望透鏡的焦點51的位置處于第二套筒I外部離第二套筒I的外端面121 —定距離處。因此，作為示例，可以將第二套筒I的第一檢測位置和第二檢測位置設(shè)置成，在第一檢測位置處，透鏡5的朝向檢測窗12 —側(cè)的焦點51位于第二套筒I外部且離第二套筒I的外端面121 —定距離(例如1-5厘米)處，用于檢測由容器容裝的被測物，而在第二檢測位置處，透鏡5的朝向檢測窗12 —側(cè)的焦點51位于第二套筒I外部且鄰近第二套筒I的外端面121，用于檢測塊狀固體物。
[0034]在一示例中，第一套筒3和第二套筒I可以同軸地接合，例如第一套筒3的軸線和第二套筒I的軸線與透鏡5的光軸重合。這有助于調(diào)節(jié)和校準(zhǔn)透鏡5的焦點51的位置。作為示例，第二套筒I的伸縮可以沿著透鏡5的光軸進行。然而，這都不是必須的，例如第二套筒I的軸線可以與透鏡5的光軸成一定的角度，只要能夠保證檢測光從檢測窗12正確的出射即可。
[0035]在一示例中，定位部件2可以具有固定部分23和伸縮部分20。固定部分23可以被固定于第一套筒3或第二套筒I。圖5給出了定位部件2的一種示例。其中伸縮部分20包括頂珠21和壓簧22。固定部分23例如可以是塞座。固定部分23包括一盲孔,壓簧22位于盲孔底部，頂珠21置于壓簧22上。盲孔的孔口直徑小于頂珠21的直徑以防止頂珠21脫離盲孔。當(dāng)頂珠21受到外部擠壓時，頂珠21會壓縮壓簧22而回縮到盲孔中，而當(dāng)外部壓力移除時，頂珠21會被壓簧22壓出以實現(xiàn)定位。所述頂珠21可以由金屬材料制成，例如鋼等，也可以由足夠硬度的其它材質(zhì)構(gòu)成，例如塑料等。應(yīng)當(dāng)理解，上述參照圖5描述的內(nèi)容僅是給出了定位部件2的一種示例，現(xiàn)有技術(shù)中其他的能夠與孔或槽配合以實現(xiàn)對套筒進行定位的部件也可以用作定位部件2。
[0036]在一實施例中，如圖1-4所示，第二套筒I設(shè)有對應(yīng)于第一檢測位置的第一定位孔111和對應(yīng)于第二檢測位置的第二定位孔112，定位部件2的固定部分23固定于第一套筒3中，在第一檢測位置處，定位部件2的伸縮部分20伸入第一定位孔111以對第二套筒I進行定位，而在第二檢測位置處，定位部件2的伸縮部分20伸入第二定位孔112以對第二套筒2進行定位。作為示例，如果采用如圖5所示定位部件2，則在第二套筒I相對于第一套筒3移動至第一檢測位置處時，頂珠21會被壓縮22壓出以伸入第一定位孔111，從而使第二套筒I穩(wěn)定地保持在第一檢測位置；而當(dāng)?shù)诙淄睮移動離開第一檢測位置時，第二套筒I的內(nèi)壁將壓迫頂珠21回縮到固定部分23中，而當(dāng)移動至第二檢測位置時，頂珠21又會被壓縮22壓出以伸入第二定位孔112，從而使第二套筒I穩(wěn)定地保持在第二檢測位置。
[0037]在一示例中，第一套筒3和第二套筒I以螺紋接合，能夠沿著螺紋軌跡相互轉(zhuǎn)動。在此種情況下，第一定位孔111和第二定位孔112可以位于同一螺紋軌跡上以使第二套筒I能夠通過相對于第一套筒3沿該螺紋軌跡旋轉(zhuǎn)而在第一檢測位置和第二檢測位置之間進行切換。
[0038]作為示例，光學(xué)探頭100還可以包括光纖耦合裝置4，用于將檢測光引導(dǎo)至第一套筒3中和接收從第一套筒3返回的光。但是，本實用新型不限于此，根據(jù)本實用新型的光學(xué)探頭100也可以包括諸如由分立的光學(xué)元件(例如透鏡、反射鏡、棱鏡等)構(gòu)成的光學(xué)引導(dǎo)裝置，該光學(xué)引導(dǎo)裝置也可以通過該分立的光學(xué)元件將檢測光引導(dǎo)至第一套筒3中和接收從第一套筒3返回的光。
[0039]圖6-9示出了根據(jù)本實用新型的另一實施例的光學(xué)探頭100’。該實施例與圖1-4所示的實施例的區(qū)別主要在于第一套筒3和第二套筒I的連接方式和定位結(jié)構(gòu)。具體地，如圖6-9所示，第一套筒3設(shè)有對應(yīng)于第一檢測位置的第一環(huán)形定位槽321和對應(yīng)于第二檢測位置的第二環(huán)形定位槽322，定位部件2的固定部分23固定于第二套筒1，在第一檢測位置處，定位部件2的伸縮部分20伸入第一環(huán)形定位槽321以對第二套筒I進行定位，而在第二檢測位置處，定位部件2的伸縮部分20伸入第二環(huán)形定位槽322以對第二套筒I進行定位。作為示例，如果采用如圖5所示定位部件2，則在第二套筒I相對于第一套筒3移動至第一檢測位置處時，頂珠21會被壓縮22壓出以伸入第一環(huán)形定位槽321，從而使第二套筒I穩(wěn)定地保持在第一檢測位置；而當(dāng)?shù)诙淄睮移動離開第一檢測位置時，第一套筒2的壁將壓迫頂珠21回縮到固定部分23中，而當(dāng)移動至第二檢測位置時，頂珠21又會被壓縮22壓出以伸入第二環(huán)形定位槽322，從而使第二套筒I穩(wěn)定地保持在第二檢測位置。
[0040]在如圖6-9所示的實施例中，第一套筒3和第二套筒I以多邊形配合面接合，也就是說，第一套筒3和第二套筒I的相互套接的配合部分具有多邊形截面，例如三角形截面、四邊形截面、五邊形截面或六邊形截面等等。由于這種多邊形的配合面，第一套筒3和第二套筒I之間無法如前述示例相互旋轉(zhuǎn)，而只能沿軸向滑移。因此，第二套筒I相對于第一套筒3的移動更為簡單方便。借助于第一套筒3和第二套筒I之間的滑動接合以及上述定位部件2，第二套筒I能夠通過相對于第一套筒3的軸向滑移(比如通過操作者用手直接拉動第二套筒I)來在第一檢測位置和第二檢測位置之間進行切換。在一示例中，第一環(huán)形定位槽321和第二環(huán)形定位槽322可以是相互平行的，這可以使得定位部件2在第一套筒3的圓周上的任一位置上能夠?qū)Φ诙淄睮進行同樣的定位，從而簡化了裝配和校準(zhǔn)過程。
[0041]在如圖6-9所示的實施例中的其他具體實現(xiàn)形式與前述如圖1-4所示的實施例相同，在此不再贅述。
[0042]在上述實施例中，透鏡5的焦距可以是固定的，因為本實用新型中透鏡5的焦點51的位置變化不依賴于焦距的變化。當(dāng)然，透鏡5的焦距也可以是可變的。
[0043]在上述實施例，第二套筒I相對于第一套筒3的軸向移動的行程可以例如在0.5-10cm之間，優(yōu)選在l_5cm之間。
[0044]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，雖然在本實用新型的上述具體實施例中以兩個檢測位置為例進行了介紹，但是根據(jù)本實用新型的光學(xué)探頭100、100’還可以設(shè)置更多個檢測位置以滿足對于更多的測量情形的要求。例如在第一檢測位置和第二檢測位置之間可以設(shè)置第三檢測位置、第四檢測位置、第五檢測位置等等。在這種情況下，可以相應(yīng)地設(shè)置與之對應(yīng)的第三定位孔、第四定位孔、第五定位孔或第三環(huán)形定位槽、第四環(huán)形定位槽、第五環(huán)形定位槽等等。
[0045]根據(jù)本實用新型的光學(xué)探頭可以應(yīng)用于拉曼光學(xué)檢測、熒光光學(xué)檢測以及其它各種光學(xué)檢測過程中。
[0046]雖然結(jié)合附圖對本實用新型進行了說明，但是附圖中公開的實施例旨在對本實用新型優(yōu)選實施方式進行示例性說明，而不能理解為對本實用新型的一種限制。
[0047]雖然本實用新型總體構(gòu)思的一些實施例已被顯示和說明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在不背離本總體實用新型構(gòu)思的原則和精神的情況下，可對這些實施例做出改變，本實用新型的范圍以權(quán)利要求和它們的等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)探頭，其特征在于，包括: 第一套筒，在所述第一套筒中容納有透鏡，第一套筒具有供檢測光射入的通光孔； 第二套筒，所述第二套筒與第一套筒以可移動方式套接，其中所述第二套筒設(shè)有檢測窗，供穿過第一套筒并經(jīng)透鏡聚焦的檢測光從光學(xué)探頭射出，第二套筒能夠相對于第一套筒從第一檢測位置移動至第二檢測位置或從第二檢測位置移動至第一檢測位置；和 定位部件，所述定位部件用于將第二套筒相對于第一套筒定位于第一檢測位置或第二檢測位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)探頭，其特征在于，在第一檢測位置處，透鏡的朝向檢測窗一側(cè)的焦點與檢測窗的距離大于在第二檢測位置處。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)探頭，其特征在于，在第二檢測位置處，透鏡的朝向檢測窗一側(cè)的焦點位于第二套筒的外部且鄰近第二套筒的外端面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的光學(xué)探頭，其特征在于，所述定位部件具有固定部分和伸縮部分，所述固定部分固定于第一套筒或第二套筒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的光學(xué)探頭，其特征在于，所述第一套筒和第二套筒同軸地接合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的光學(xué)探頭，其特征在于，所述第二套筒設(shè)有對應(yīng)于第一檢測位置的第一定位孔和對應(yīng)于第二檢測位置的第二定位孔，所述定位部件具有固定部分和伸縮部分，所述固定部分固定于第一套筒，在第一檢測位置處，定位部件的伸縮部分伸入第一定位孔以對第二套筒進行定位，而在第二檢測位置處，定位部件的伸縮部分伸入第二定位孔以對第二套筒進行定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)探頭，其特征在于，所述第一套筒和所述第二套筒以螺紋接合，能夠沿著螺紋軌跡相互轉(zhuǎn)動，第一定位孔和第二定位孔位于同一螺紋軌跡上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的光學(xué)探頭，其特征在于，所述第一套筒設(shè)有對應(yīng)于第一檢測位置的第一環(huán)形定位槽和對應(yīng)于第二檢測位置的第二環(huán)形定位槽，所述定位部件具有固定部分和伸縮部分，所述固定部分固定于第二套筒，在第一檢測位置處，定位部件的伸縮部分伸入第一環(huán)形定位槽以對第二套筒進行定位，而在第二檢測位置處，定位部件的伸縮部分伸入第二環(huán)形定位槽以對第二套筒進行定位。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)探頭，其特征在于，所述第一套筒和所述第二套筒以多邊形配合面接合，第一環(huán)形定位槽和第二環(huán)形定位槽相互平行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的光學(xué)探頭，其特征在于，還包括光纖耦合裝置或由分立光學(xué)元件構(gòu)成的光學(xué)引導(dǎo)裝置，用于將檢測光引導(dǎo)至第一套筒中和接收從第一套筒返回的光。
【文檔編號】G01N21/63GK203643318SQ201320878857
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】趙自然, 張建紅, 王紅球, 林東, 張士新, 胡斌, 易裕民 申請人:同方威視技術(shù)股份有限公司