CN212111120U - 一种光学积分球及光谱测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光学积分球，包括本体，所送本体包括为半球体状的腔，在所述腔的内表面设置有对光具有漫反射作用的反射层，在所述本体上设置有与所述腔连通的允许通光的孔。入射光通过本光学积分球本体上的孔进入腔内，光在腔内多次经腔内表面的反射层发生漫反射，能够从光学积分球本体上的孔发射出光。本光学积分球的腔为半球体状，与现有技术的光学积分球相比，本光学积分球能够减小占用的空间体积。本实用新型还公开一种光谱测量装置。

Description

一种光学积分球及光谱测量装置

技术领域

本实用新型涉及光学积分球技术领域，特别是涉及一种光学积分球。本实用新型还涉及一种光谱测量装置。

背景技术

光学积分球是一种内壁涂有均匀的漫反射材料的空腔球体，在球壁上会开设一个或者多个孔，用作进光孔或者设置光接收器件的接收孔。现有技术中，光学积分球应用到小型化设备时，由于其结构特点会占用小型化设备的大量空间，阻碍了小型化设备进一步减小体积。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种光学积分球，与现有技术相比能够减小占用的空间体积。本实用新型还提供一种光谱测量装置。

为实现上述目的，本实用新型提供一种光学积分球，包括本体，所送本体包括为半球体状的腔，在所述腔的内表面设置有对光具有漫反射作用的反射层，在所述本体上设置有与所述腔连通的允许通光的孔。

优选的，在所述本体上设置有使光通入所述腔内的第一孔、使所述腔内的光发射出而入射到被测物的第二孔以及使所述腔内的光发射出而被获取光谱信息的第三孔。

优选的，所述第二孔设置在所述本体对应于所述腔的圆平面中心的位置处，所述第三孔设置在所述本体对应于所述腔的半球面顶端的位置处。

优选的，所述第一孔设置在所述本体对应于所述腔的半球面上。

优选的，在所述本体上设置有使光通入所述腔内的入光孔以及使所述腔内的光发射出的出光孔。

优选的，所述反射层包括硫酸钡层或者聚四氟乙烯层。

优选的，所述反射层的厚度均匀。

一种光谱测量装置，包括以上所述的光学积分球。

优选的，在所述本体上设置有使光通入所述腔内的第一孔、使所述腔内的光发射出而入射到被测物的第二孔以及使所述腔内的光发射出而被获取光谱信息的第三孔；

所述光谱测量装置还包括光产生装置和光谱获取装置，所述光产生装置用于产生光并通过所述第一孔将光通入所述光学积分球的所述腔内，所述光谱获取装置用于从所述第三孔接收光并获取光谱信息。

优选的，所述第二孔设置在所述本体对应于所述腔的圆平面中心的位置处，所述第三孔设置在所述本体对应于所述腔的半球面顶端的位置处。

由上述技术方案可知，本实用新型所提供的一种光学积分球包括本体，本体包括为半球体状的腔，在腔的内表面设置有对光具有漫反射作用的反射层，在本体上设置有与腔连通的允许通光的孔，入射光通过本光学积分球本体上的孔进入腔内，光在腔内多次经腔内表面的反射层发生漫反射，能够从设置在光学积分球本体上的孔发射出。本光学积分球的腔为半球体状，与现有技术的光学积分球相比，本光学积分球能够减小占用的空间体积。

本实用新型还提供一种光谱测量装置，能够达到上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种光学积分球的剖视图；

图2为本实用新型实施例提供的一种光学积分球的俯视图；

图3(a)为从现有光学积分球与光谱获取装置连接的孔处测量获得的光强分布图；

图3(b)为图3(a)所示水平轴和垂直轴的光强分布曲线；

图4(a)为从本光学积分球与光谱获取装置连接的孔处测量获得的光强分布图；

图4(b)为图4(a)所示水平轴和垂直轴的光强分布曲线；

图5为分别使用现有光学积分球和本光学积分球对同一猕猴桃测量得到的反射光谱图；

图6为分别使用现有光学积分球和本光学积分球对同一猕猴桃测量时从与光谱获取装置连接的孔输出的光强曲线。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供的一种光学积分球包括本体，所送本体包括为半球体状的腔，在所述腔的内表面设置有对光具有漫反射作用的反射层，在所述本体上设置有与所述腔连通的允许通光的孔。

入射光通过光学积分球本体上的孔进入腔内，在腔内表面设置的反射层对光具有漫反射作用，光入射到腔内壁会在反射层发生漫反射，光在腔内多次经腔内表面的反射层发生漫反射，而后能够通过光学积分球本体上的孔发射出。本实施例光学积分球的腔为半球体状，与现有技术的光学积分球相比，本光学积分球能够减小占用的空间体积。

下面结合具体实施方式和附图对本光学积分球进行详细说明。本实施例提供的一种光学积分球包括本体，本体包括为半球体状的腔，本体具有的腔为半球体状。在腔的内表面设置有对光具有漫反射作用的反射层，优选的，反射层的厚度均匀，有助于使得从光学积分球发射出的光强度均匀。可选的，反射层可以是硫酸钡层或者聚四氟乙烯层，或者也可以是其它材质形成的反射层。

在本体上设置有与腔连通的允许通光的孔，在具体实施时可在本体上至少设置使光通入腔内的入光孔以及使腔内的光发射出的出光孔，实现向光学积分球内通入光的作用以及能够从光学积分球出射光。优选的避免入光孔与出光孔相对设置，以避免由入光孔进入光学积分球内的光直接从出光孔发射出。

在一种具体实施方式中，在本体上设置有使光通入所述腔内的第一孔、使所述腔内的光发射出而入射到被测物的第二孔以及使所述腔内的光发射出而被获取光谱信息的第三孔。入射光通过本光学积分球本体上的第一孔进入腔内，光在腔内多次经腔内表面的反射层发生漫反射，而后从第二孔发射出并入射到被测物。由被测物反射回的光通过第二孔返回进入光学积分球的腔内，返回光在腔内多次经腔内表面的反射层发生漫反射，最终从第三孔发射出而被获取光谱信息。

优选的请参考图1和图2，图1为本实施例的一种光学积分球的剖视图，图2为本实施例的一种光学积分球的俯视图，在光学积分球本体10上设置有第一孔11、第二孔12和第三孔13，所述第二孔12设置在所述本体10对应于所述腔14的圆平面中心的位置处，所述第三孔13设置在所述本体10对应于所述腔14的半球面顶端的位置处。所述第一孔11可设置在所述本体10对应于所述腔14的半球面上，本实施方式中对第一孔11在腔半球面上的位置不做具体限定。

本实施例的光学积分球的内腔为半球体状，内部空间较小，入射光在腔内多次反射时损耗更小，从而有助于使得用于获取光谱的孔处输出的光强更高。应用在小型化集成设备中，可以降低光源的供电功率，减小设备的发热量和增加电池的放电时间。

相应的，本实用新型实施例还提供一种光谱测量装置，包括以上所述的光学积分球。

本实施例的光谱测量装置采用的光学积分球包括本体，本体包括为半球体状的腔，在腔的内表面设置有对光具有漫反射作用的反射层，在本体上设置有与腔连通的允许通光的孔，入射光通过本光学积分球本体上的孔进入腔内，光在腔内多次经腔内表面的反射层发生漫反射，能够从光学积分球本体上的孔发射出，本光学积分球的腔为半球体状，与现有技术的光学积分球相比，本光学积分球能够减小占用的空间体积，有助于光谱测量装置进一步减小体积。

可选的，本实施例的光谱测量装置中，在光学积分球的所述本体上设置有使光通入所述腔内的第一孔、使所述腔内的光发射出而入射到被测物的第二孔以及使所述腔内的光发射出而被获取光谱信息的第三孔。所述光谱测量装置还包括光产生装置和光谱获取装置，所述光产生装置用于产生光并通过所述第一孔将光通入所述光学积分球的所述腔内，所述光谱获取装置用于从所述第三孔接收光并获取光谱信息。光产生装置产生光并通过第一孔将光通入光学积分球的所述腔内，光在腔内多次经腔内表面的反射层发生漫反射，从第二孔发射出并入射到被测物；由被测物反射回的光通过第二孔返回进入光学积分球的腔内，返回光在腔内多次经腔内表面的反射层发生漫反射，最终从第三孔发射出，光谱获取装置从第三孔接收光并获取光谱信息。基于被测物对不同波段光的吸收率或者反射率不同，由被测物反射回的光包含的光谱信息能够反映被测物的物质信息，从而通过测量返回光的光谱信息能够获得被测物的相关物质信息，实现了对被测物的光谱测量。

优选的，所述第二孔设置在所述本体对应于所述腔的圆平面中心的位置处，所述第三孔设置在所述本体对应于所述腔的半球面顶端的位置处。所述第一孔可设置在所述本体对应于所述腔的半球面上，本实施方式中对第一孔在腔半球面上的位置不做具体限定。

在一种具体实例中，对现有光学积分球和本光学积分球进行了光学仿真，其中现有光学积分球的内腔为球体状，其球体状内腔的半径与本光学积分球腔的半径一致，并使用相同的光产生装置和相同的光谱获取装置进行光学仿真。

请参考图3(a)、图3(b)以及图4(a)、图4(b)，图3(a)为从现有光学积分球与光谱获取装置连接的孔处测量获得的光强分布图，图3(b)为图3(a)所示水平轴和垂直轴的光强分布曲线，图4(a)为从本光学积分球与光谱获取装置连接的孔处测量获得的光强分布图，图4(b)为图4(a)所示水平轴和垂直轴的光强分布曲线，其中光产生装置输出光功率均为10w。根据图可看出，使用相同功率的光源，本光学积分球与现有光学积分球在与光谱获取装置连接的孔处输出的光强分布均匀度相差不大。

另外，分别使用现有光学积分球和本光学积分球对同一猕猴桃测量反射光谱，两次测量中使用的光产生装置相同。请参考图5，图5为分别使用现有光学积分球和本光学积分球对同一猕猴桃测量得到的反射光谱图，图中所示为归一化后的光谱曲线。根据图可看出，使用现有光学积分球和本光学积分球对同一猕猴桃测量获得的反射光谱相差不大。请参考图6，图6为分别使用现有光学积分球和本光学积分球对同一猕猴桃测量时从与光谱获取装置连接的孔输出的光强曲线，其中横坐标为波长，纵坐标为光子数，可以看出两次测量中获得的光谱曲线形状基本相同，而使用本光学积分球获得的光强度较大。

以上对本实用新型所提供的一种光学积分球及光谱测量装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种光学积分球，其特征在于，包括本体，所述本体包括为半球体状的腔，在所述腔的内表面设置有对光具有漫反射作用的反射层，在所述本体上设置有与所述腔连通的允许通光的孔。

2.根据权利要求1所述的光学积分球，其特征在于，在所述本体上设置有使光通入所述腔内的第一孔、使所述腔内的光发射出而入射到被测物的第二孔以及使所述腔内的光发射出而被获取光谱信息的第三孔。

3.根据权利要求2所述的光学积分球，其特征在于，所述第二孔设置在所述本体对应于所述腔的圆平面中心的位置处，所述第三孔设置在所述本体对应于所述腔的半球面顶端的位置处。

4.根据权利要求3所述的光学积分球，其特征在于，所述第一孔设置在所述本体对应于所述腔的半球面上。

5.根据权利要求1所述的光学积分球，其特征在于，在所述本体上设置有使光通入所述腔内的入光孔以及使所述腔内的光发射出的出光孔。

6.根据权利要求1-5任一项所述的光学积分球，其特征在于，所述反射层包括硫酸钡层或者聚四氟乙烯层。

7.根据权利要求1-5任一项所述的光学积分球，其特征在于，所述反射层的厚度均匀。

8.一种光谱测量装置，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的光学积分球。

9.根据权利要求8所述的光谱测量装置，其特征在于，在所述本体上设置有使光通入所述腔内的第一孔、使所述腔内的光发射出而入射到被测物的第二孔以及使所述腔内的光发射出而被获取光谱信息的第三孔；

所述光谱测量装置还包括光产生装置和光谱获取装置，所述光产生装置用于产生光并通过所述第一孔将光通入所述光学积分球的所述腔内，所述光谱获取装置用于从所述第三孔接收光并获取光谱信息。

10.根据权利要求9所述的光谱测量装置，其特征在于，所述第二孔设置在所述本体对应于所述腔的圆平面中心的位置处，所述第三孔设置在所述本体对应于所述腔的半球面顶端的位置处。

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