光学探头的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种光学探头，包括：第一套筒，在所述第一套筒中容纳有透镜，第一套筒具有供检测光射入的通光孔；第二套筒，所述第二套筒与第一套筒以可移动方式套接，其中所述第二套筒设有检测窗，供穿过第一套筒并经透镜聚焦的检测光从光学探头射出，第二套筒能够相对于第一套筒从第一检测位置移动至第二检测位置或从第二检测位置移动至第一检测位置；和定位部件，所述定位部件用于将第二套筒相对于第一套筒定位于第一检测位置或第二检测位置。上述结构能够通过第一套筒和第二套筒的快捷的移动和定位来实现光学激发和收集透镜焦点到检测窗距离的切换，从而提高光学探头对待测物的检测效率和适应范围。
【专利说明】光学探头
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光学检测领域，尤其涉及一种光学探头。
【背景技术】
[0002]在光学测试中，例如在进行拉曼、荧光等测试时，为了使测试光谱的强度较强，信噪比较高，往往需要将检测光聚焦，当待测物处在透镜焦点位置附近时，会得到较好的检测效率；同样，当待测物处在收集透镜焦点位置附近时，可以使信号尽大限度被采集到光谱仪。很多光学仪器利用同一透镜汇聚激光并收集测试信号，这时将待测物控制在透镜焦点附近对测试结果有非常大的影响。很多光学仪器借助调节显微系统使待测物处在透镜焦点附近，典型的例子包括显微拉曼光谱仪、显微荧光光谱仪等。然而，这种显微系统的调节往往比较复杂繁琐，仅适用于实验室的研究工作。而对于现场快速检测而言，显微系统的调节效率往往不能满足要求。
[0003]光学探头是光学检测仪器中的重要部件，其能够将检测光引导到被检物上并收集包含被检物信息的光信号。现有的光学探头通常不具备焦点位置调节功能，因此对被检物的适应性差，或调整复杂，例如，在测试块状固体物时，可能期望光聚焦位置离探头很近，而在测试容器中的气体、液体或粉末状固体时，可能期望光聚焦位置里探头较远。现有的光学探头往往仅适于测试一种类型的被检物，或者需要根据被检物类型的变化而更换专用部件，否则光谱采集效率会比较低或者包装等因素对测试光谱的干扰会比较大。
[0004]因此，需要一种能够快速调节检测窗到焦点的相对位置的光学探头以满足现场检测的要求。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是提供一种光学探头，其能够及时地调整检测窗到焦点的相对位置以适应不同的检测对象，从而保证在现场检测中能够获得足够强度的信号和较高的信噪比。
[0006]为了实现上述实用新型目的，本实用新型的技术方案通过以下方式来实现:
[0007]本实用新型提供了 一种光学探头，包括:
[0008]第一套筒，在所述第一套筒中容纳有透镜，第一套筒具有供检测光射入的通光孔；
[0009]第二套筒，所述第二套筒与第一套筒以可移动方式套接，其中所述第二套筒设有检测窗，供穿过第一套筒并经透镜聚焦的检测光从光学探头射出，第二套筒能够相对于第一套筒从第一检测位置移动至第二检测位置或从第二检测位置移动至第一检测位置；和
[0010]定位部件，所述定位部件用于将第二套筒相对于第一套筒定位于第一检测位置或第二检测位置。
[0011]进一步地，在第一检测位置处，透镜的朝向检测窗一侧的焦点与检测窗的距离可以大于在第二检测位置处。[0012]更进一步地，在第二检测位置处，透镜的朝向检测窗一侧的焦点可以位于第二套筒的外部且邻近第二套筒的外端面。
[0013]具体地，所述定位部件可以具有固定部分和伸缩部分，所述固定部分固定于第一
套筒或第二套筒。
[0014]具体地，所述第一套筒和第二套筒可以同轴地接合。
[0015]具体地，所述第二套筒可以设有对应于第一检测位置的第一定位孔和对应于第二检测位置的第二定位孔，所述定位部件具有固定部分和伸缩部分，所述固定部分固定于第一套筒，在第一检测位置处，定位部件的伸缩部分伸入第一定位孔以对第二套筒进行定位，而在第二检测位置处，定位部件的伸缩部分伸入第二定位孔以对第二套筒进行定位。
[0016]再进一步地，所述第一套筒和所述第二套筒可以以螺纹接合，能够沿着螺纹轨迹相互转动，第一定位孔和第二定位孔位于同一螺纹轨迹上。
[0017]具体地，所述第一套筒可以设有对应于第一检测位置的第一环形定位槽和对应于第二检测位置的第二环形定位槽，所述定位部件具有固定部分和伸缩部分，所述固定部分固定于第二套筒，在第一检测位置处，定位部件的伸缩部分伸入第一环形定位槽以对第二套筒进行定位，而在第二检测位置处，定位部件的伸缩部分伸入第二环形定位槽以对第二套筒进行定位。
[0018]再进一步地，所述第一套筒和所述第二套筒可以以多边形配合面接合，第一环形定位槽和第二环形定位槽相互平行。
[0019]具体地，所述光学探头还可以包括光纤耦合装置或由分立光学元件构成的光学引导装置，用于将检测光引导至第一套筒中和接收从第一套筒返回的光。
[0020]本实用新型的上述技术方案中的任何一个能够通过第一套筒和第二套筒的快捷的移动和定位来实现光学探头在不同的检测位置之间的切换。这种方案可以提高光学探头对待测物的适应范围，尤其可以实现对于不同类型的待测物的交替的快速现场检测。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1示意性地示出根据本实用新型的一实施例的光学探头的立体图，其中第二套筒处于第一检测位置；
[0022]图2示意性地示出如图1所示的光学探头的剖视图；
[0023]图3示意性地示出如图1所示的光学探头的另一立体图，其中第二套筒处于第二检测位置；
[0024]图4示意性地示出如图3所示的光学探头的剖视图；
[0025]图5示意性地示出根据本实用新型的一实施例的定位部件的剖视图；
[0026]图6示意性地示出根据本实用新型的另一实施例的光学探头的立体图，其中第二套筒处于第一检测位置；
[0027]图7示意性地示出如图6所示的光学探头的剖视图；
[0028]图8示意性地示出如图6所示的光学探头的另一立体图，其中第二套筒处于第二检测位置；和
[0029]图9示意性地示出如图8所示的光学探头的剖视图。【具体实施方式】
[0030]下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号表示相同或相似的部件。下述参照附图对本实用新型实施方式的说明旨在对本实用新型的总体实用新型构思进行解释，而不应当理解为对本实用新型的一种限制。
[0031]图1-4示意性地示出根据本实用新型的一实施例的光学探头100。该光学探头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中容纳有透镜5。第一套筒3具有供检测光射入的通光孔31。第二套筒I与第一套筒3以可移动方式套接，第二套筒I设有检测窗12，供穿过第一套筒3并经透镜5聚焦的检测光从光学探头100射出，第二套筒I能够相对于第一套筒3从第一检测位置移动至第二检测位置或从第二检测位置移动至第一检测位置。定位部件2用于将第二套筒I相对于第一套筒3定位于第一检测位置或第二检测位置。
[0032]借助于第二套筒I相对于第一套筒3的移动(例如转动或滑移)，第二套筒I可以在第一检测位置(如图1-2所示)和第二检测位置(如图3-4所示)之间伸缩切换。在第一检测位置和第二检测位置处，第二套筒I的检测窗12与第一套筒3中的光学装置(例如透镜5)之间的位置关系有所不同。例如，在第一检测位置处，透镜5的朝向检测窗12 —侧的焦点51与检测窗12的距离大于在第二检测位置处该焦点51与检测窗12的距离。
[0033]在实际的现场检测中，为了操作方便快捷，可以采取用第二套筒I的第二套筒I的外端面121抵靠检测对象来使第一套筒3中的透镜5与检测对象保持稳定的距离以将检测光稳定地聚焦于检测对象上的检测点来获取信号。如果待测物是块状的固体物，检测窗12可以直接抵靠于固体物上进行检测，此时期望透镜的焦点51的位置位于第二套筒I外部且邻近第二套筒I的外端面121。而如果待测物被容装在容器中，例如被封装的气体、液体、粉末状固体或凝胶等，则检测窗12可以抵靠于其容器(例如玻璃瓶或塑料瓶)外壁以将检测光透过容器壁聚焦于被测物上，这时期望透镜的焦点51的位置处于第二套筒I外部离第二套筒I的外端面121 —定距离处。因此，作为示例，可以将第二套筒I的第一检测位置和第二检测位置设置成，在第一检测位置处，透镜5的朝向检测窗12 —侧的焦点51位于第二套筒I外部且离第二套筒I的外端面121 —定距离(例如1-5厘米)处，用于检测由容器容装的被测物，而在第二检测位置处，透镜5的朝向检测窗12 —侧的焦点51位于第二套筒I外部且邻近第二套筒I的外端面121，用于检测块状固体物。
[0034]在一示例中，第一套筒3和第二套筒I可以同轴地接合，例如第一套筒3的轴线和第二套筒I的轴线与透镜5的光轴重合。这有助于调节和校准透镜5的焦点51的位置。作为示例，第二套筒I的伸缩可以沿着透镜5的光轴进行。然而，这都不是必须的，例如第二套筒I的轴线可以与透镜5的光轴成一定的角度，只要能够保证检测光从检测窗12正确的出射即可。
[0035]在一示例中，定位部件2可以具有固定部分23和伸缩部分20。固定部分23可以被固定于第一套筒3或第二套筒I。图5给出了定位部件2的一种示例。其中伸缩部分20包括顶珠21和压簧22。固定部分23例如可以是塞座。固定部分23包括一盲孔,压簧22位于盲孔底部，顶珠21置于压簧22上。盲孔的孔口直径小于顶珠21的直径以防止顶珠21脱离盲孔。当顶珠21受到外部挤压时，顶珠21会压缩压簧22而回缩到盲孔中，而当外部压力移除时，顶珠21会被压簧22压出以实现定位。所述顶珠21可以由金属材料制成，例如钢等，也可以由足够硬度的其它材质构成，例如塑料等。应当理解，上述参照图5描述的内容仅是给出了定位部件2的一种示例，现有技术中其他的能够与孔或槽配合以实现对套筒进行定位的部件也可以用作定位部件2。
[0036]在一实施例中，如图1-4所示，第二套筒I设有对应于第一检测位置的第一定位孔111和对应于第二检测位置的第二定位孔112，定位部件2的固定部分23固定于第一套筒3中，在第一检测位置处，定位部件2的伸缩部分20伸入第一定位孔111以对第二套筒I进行定位，而在第二检测位置处，定位部件2的伸缩部分20伸入第二定位孔112以对第二套筒2进行定位。作为示例，如果采用如图5所示定位部件2，则在第二套筒I相对于第一套筒3移动至第一检测位置处时，顶珠21会被压缩22压出以伸入第一定位孔111，从而使第二套筒I稳定地保持在第一检测位置；而当第二套筒I移动离开第一检测位置时，第二套筒I的内壁将压迫顶珠21回缩到固定部分23中，而当移动至第二检测位置时，顶珠21又会被压缩22压出以伸入第二定位孔112，从而使第二套筒I稳定地保持在第二检测位置。
[0037]在一示例中，第一套筒3和第二套筒I以螺纹接合，能够沿着螺纹轨迹相互转动。在此种情况下，第一定位孔111和第二定位孔112可以位于同一螺纹轨迹上以使第二套筒I能够通过相对于第一套筒3沿该螺纹轨迹旋转而在第一检测位置和第二检测位置之间进行切换。
[0038]作为示例，光学探头100还可以包括光纤耦合装置4，用于将检测光引导至第一套筒3中和接收从第一套筒3返回的光。但是，本实用新型不限于此，根据本实用新型的光学探头100也可以包括诸如由分立的光学元件(例如透镜、反射镜、棱镜等)构成的光学引导装置，该光学引导装置也可以通过该分立的光学元件将检测光引导至第一套筒3中和接收从第一套筒3返回的光。
[0039]图6-9示出了根据本实用新型的另一实施例的光学探头100’。该实施例与图1-4所示的实施例的区别主要在于第一套筒3和第二套筒I的连接方式和定位结构。具体地，如图6-9所示，第一套筒3设有对应于第一检测位置的第一环形定位槽321和对应于第二检测位置的第二环形定位槽322，定位部件2的固定部分23固定于第二套筒1，在第一检测位置处，定位部件2的伸缩部分20伸入第一环形定位槽321以对第二套筒I进行定位，而在第二检测位置处，定位部件2的伸缩部分20伸入第二环形定位槽322以对第二套筒I进行定位。作为示例，如果采用如图5所示定位部件2，则在第二套筒I相对于第一套筒3移动至第一检测位置处时，顶珠21会被压缩22压出以伸入第一环形定位槽321，从而使第二套筒I稳定地保持在第一检测位置；而当第二套筒I移动离开第一检测位置时，第一套筒2的壁将压迫顶珠21回缩到固定部分23中，而当移动至第二检测位置时，顶珠21又会被压缩22压出以伸入第二环形定位槽322，从而使第二套筒I稳定地保持在第二检测位置。
[0040]在如图6-9所示的实施例中，第一套筒3和第二套筒I以多边形配合面接合，也就是说，第一套筒3和第二套筒I的相互套接的配合部分具有多边形截面，例如三角形截面、四边形截面、五边形截面或六边形截面等等。由于这种多边形的配合面，第一套筒3和第二套筒I之间无法如前述示例相互旋转，而只能沿轴向滑移。因此，第二套筒I相对于第一套筒3的移动更为简单方便。借助于第一套筒3和第二套筒I之间的滑动接合以及上述定位部件2，第二套筒I能够通过相对于第一套筒3的轴向滑移(比如通过操作者用手直接拉动第二套筒I)来在第一检测位置和第二检测位置之间进行切换。在一示例中，第一环形定位槽321和第二环形定位槽322可以是相互平行的，这可以使得定位部件2在第一套筒3的圆周上的任一位置上能够对第二套筒I进行同样的定位，从而简化了装配和校准过程。
[0041]在如图6-9所示的实施例中的其他具体实现形式与前述如图1-4所示的实施例相同，在此不再赘述。
[0042]在上述实施例中，透镜5的焦距可以是固定的，因为本实用新型中透镜5的焦点51的位置变化不依赖于焦距的变化。当然，透镜5的焦距也可以是可变的。
[0043]在上述实施例，第二套筒I相对于第一套筒3的轴向移动的行程可以例如在0.5-10cm之间，优选在l_5cm之间。
[0044]本领域技术人员应当理解，虽然在本实用新型的上述具体实施例中以两个检测位置为例进行了介绍，但是根据本实用新型的光学探头100、100’还可以设置更多个检测位置以满足对于更多的测量情形的要求。例如在第一检测位置和第二检测位置之间可以设置第三检测位置、第四检测位置、第五检测位置等等。在这种情况下，可以相应地设置与之对应的第三定位孔、第四定位孔、第五定位孔或第三环形定位槽、第四环形定位槽、第五环形定位槽等等。
[0045]根据本实用新型的光学探头可以应用于拉曼光学检测、荧光光学检测以及其它各种光学检测过程中。
[0046]虽然结合附图对本实用新型进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本实用新型优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本实用新型的一种限制。
[0047]虽然本实用新型总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体实用新型构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本实用新型的范围以权利要求和它们的等同物限定。
【权利要求】
1.一种光学探头，其特征在于，包括: 第一套筒，在所述第一套筒中容纳有透镜，第一套筒具有供检测光射入的通光孔； 第二套筒，所述第二套筒与第一套筒以可移动方式套接，其中所述第二套筒设有检测窗，供穿过第一套筒并经透镜聚焦的检测光从光学探头射出，第二套筒能够相对于第一套筒从第一检测位置移动至第二检测位置或从第二检测位置移动至第一检测位置；和 定位部件，所述定位部件用于将第二套筒相对于第一套筒定位于第一检测位置或第二检测位置。
2.根据权利要求1所述的光学探头，其特征在于，在第一检测位置处，透镜的朝向检测窗一侧的焦点与检测窗的距离大于在第二检测位置处。
3.根据权利要求2所述的光学探头，其特征在于，在第二检测位置处，透镜的朝向检测窗一侧的焦点位于第二套筒的外部且邻近第二套筒的外端面。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的光学探头，其特征在于，所述定位部件具有固定部分和伸缩部分，所述固定部分固定于第一套筒或第二套筒。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的光学探头，其特征在于，所述第一套筒和第二套筒同轴地接合。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的光学探头，其特征在于，所述第二套筒设有对应于第一检测位置的第一定位孔和对应于第二检测位置的第二定位孔，所述定位部件具有固定部分和伸缩部分，所述固定部分固定于第一套筒，在第一检测位置处，定位部件的伸缩部分伸入第一定位孔以对第二套筒进行定位，而在第二检测位置处，定位部件的伸缩部分伸入第二定位孔以对第二套筒进行定位。
7.根据权利要求6所述的光学探头，其特征在于，所述第一套筒和所述第二套筒以螺纹接合，能够沿着螺纹轨迹相互转动，第一定位孔和第二定位孔位于同一螺纹轨迹上。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的光学探头，其特征在于，所述第一套筒设有对应于第一检测位置的第一环形定位槽和对应于第二检测位置的第二环形定位槽，所述定位部件具有固定部分和伸缩部分，所述固定部分固定于第二套筒，在第一检测位置处，定位部件的伸缩部分伸入第一环形定位槽以对第二套筒进行定位，而在第二检测位置处，定位部件的伸缩部分伸入第二环形定位槽以对第二套筒进行定位。
9.根据权利要求8所述的光学探头，其特征在于，所述第一套筒和所述第二套筒以多边形配合面接合，第一环形定位槽和第二环形定位槽相互平行。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的光学探头，其特征在于，还包括光纤耦合装置或由分立光学元件构成的光学引导装置，用于将检测光引导至第一套筒中和接收从第一套筒返回的光。
【文档编号】G01N21/63GK203643318SQ201320878857
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】赵自然, 张建红, 王红球, 林东, 张士新, 胡斌, 易裕民 申请人:同方威视技术股份有限公司
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