CN216747403U - 一种宝石光致发光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种宝石光致发光装置，包括激发光模块、波段分选模块、图像采集模块、控制器、样品台以及升降机构；所述激发光模块与所述波段分选模块连接，所述图像采集模块与所述波段分选模块相邻设置，所述波段分选模块、所述图像采集模块以及控制器均与所述升降机构连接并位于所述样品台的上方，所述激发光模块以及图像采集模块均与所述控制器电性连接。

Description

一种宝石光致发光装置

技术领域

本实用新型涉及图像采集技术领域，尤其涉及一种宝石光致发光装置。

背景技术

随着我国经济的不断发展、人民群众的消费水平随着升级，珠宝首饰作为能够满足精神需求的产品日益受到消费者的喜欢，目前中国已是世界最大的镶嵌类首饰的消费国。随之而来的产品质量问题也日益增多，诸如，有不需不法商家为了获取暴利，在镶嵌首饰中将天然、高价值的宝石替换成人工合成、低价值的宝石，以从中获取差价。

发光性检测是珠宝镶嵌首饰中重要的检测项目，检测人员可选择一定波段范围的紫外线光源照射宝石，以获取宝石的发光性特征，通过观察宝石的不同发光颜色、发光频率、发光延迟现象、发光区域等特征，从而对宝石进行鉴定。

而因为紫外线的辐射强度大，直接与人体皮肤接触，会引起红肿、疼痛等现象，若长期照射，则可能会引发皮肤的癌变或肿瘤；同时紫外线对眼睛也会损伤，紫外线照射肉眼可能引起结膜炎、角膜炎等，长期用眼睛接触紫外线，很可能诱发白内障。

目前珠宝首饰检测行业通常采用六面体结构防紫外材料板材拼接而成的样品盒装置进行发光性检测试验，但该类装置存在诸多缺陷与不足，如：1、结构简易，大多为金属板材直接焊接；2、舱门为推拉式或敞开式，操作不便捷，舱门易损坏；3、与其他测试配件搭配时，因设计上的不足，可能会造成紫外线光源的泄露，从而对人体造成损害。4、因空间设计的局限性，不适用于镶嵌首饰的多角度检测需求。因此，如何将紫外线光源安全应用于镶嵌首饰的检测，一直是珠宝首饰检测行业的难点问题。

鉴于以上所述，实有必要提供一种新型的宝石光致发光装置以克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种宝石光致发光装置，能够通过宝石光致发光装置观察到瞬时变化的光致发光现象；图像采集模块的视场成像面位于宝石样品上，保证不同大小的宝石样品均可以获得稳定的光致发光测试，以高效地完成对宝石样品的光致发光特征进行观测，提高测试的适用性和准确性。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种宝石光致发光装置，包括激发光模块、波段分选模块、图像采集模块、控制器、样品台以及升降机构；所述激发光模块与所述波段分选模块连接，所述图像采集模块与所述波段分选模块相邻设置，所述波段分选模块、所述图像采集模块以及控制器均与所述升降机构连接并位于所述样品台的上方，所述激发光模块以及图像采集模块均与所述控制器电性连接。

优选的，所述波段分选模块包括扩束镜和与所述扩束镜相邻设置的二向色镜模组；所述扩束镜内装有若干个光学透镜。

优选的，所述二向色镜模组包括至少二个相交的第一二向色镜片以及至少二个相交的第二二向色镜片；所述第一二向色镜片与第二二向色镜片间隔设置。

优选的，所述图像采集模块包括光学镜头和与所述光学镜头连接的工业相机；所述图像采集模块的视场成像区域位于样品台上；所述波段分选模块位于激发光模块的前端。

优选的，所述激发光模块包括频闪光源和与所述频闪光源连接的频闪触发器，所述频闪触发器与所述控制器电性连接。

优选的，所述频闪触发器具有可变光源控制触发信号输入端口，所述控制器与所述激发光模块的频闪触发器的可变光源控制触发信号输入端口和工业相机相连接。

优选的，所述样品台下部设置滑动轨道。

优选的，所述样品台外围设置有遮光罩。

优选的，所述波段分选模块安装在样品台上方，所述波段分选模块为一个或多个。

一种宝石光致发光装置的图像采集方法，包括如下步骤：

S1：将多个同类型宝石样品放置于图像采集模块在样品台上的视场成像区域中，再根据测量宝石样品的光致发光的衰减时间特征，调节控制器接入激发光模块中的频闪触发器的可变光源控制触发信号输入端口的光源控制信号的触发周期，所述可变光源控制触发信号输入端口的光源控制信号的触发周期不低

于待采集宝石样品的衰减时间的

S2：设置控制器接入图像采集模块的图像采集的触发周期，所述图像采集的触发周期为步骤S1中所述的频闪触发器的可变光源控制触发信号输入端口的触光源控制信号触发周期的整数倍；

S3：根据采集宝石光致发光任一衰减时刻图像的要求，以步骤S1设置的频闪触发器的可变光源控制触发信号输入端口的光源控制信号的触发周期中的起始时刻为参考基准，利用控制器设置图像采集模块的图像采集的触发周期的起始时刻，所述图像采集的触发周期起始时刻的时刻值等于步骤中的频闪触发器的可变光源控制触发信号输入端口的光源控制信号的触发周期的起始时刻的延时时间；

S4：设置图像采集模块的曝光时间，曝光时间小于宝石样品的衰减时间的

与步骤S3中设置的图像采集的触发周期起始时刻的差值；

S5：通过控制器使激发光模块多次重复触发图像采集模块和频闪触发器，使图像采集模块获得多幅宝石样品的相同起始延时的衰减时刻图像，将采集到的多个图像的强度求平均值，作为宝石样品在衰减时刻的光致发光图像；

S6：再次通过控制器设置图像采集模块的图像采集的触发周期起始时刻，使所述图像采集的触发周期起始时刻相对于步骤S1中的频闪触发器的可变光源控制触发信号输入端口的光源控制信号的触发周期起始时刻至延时时间由小到大连续递增，所述图像采集模块获得宝石样品被激发光模块周期性触发后不同的衰减时刻观测的图像，观测宝石样品的光致发光衰减过程特征。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种宝石光致发光装置，有益效果在于：1)能够通过宝石光致发光装置观察到瞬时变化的光致发光现象；图像采集模块的视场成像面位于宝石样品上，保证不同大小的宝石样品均可以获得稳定的光致发光测试，以高效地完成对宝石样品的光致发光特征进行观测，提高测试的适用性和准确性，从而达到更准确分析宝石的光致发光过程的变化特征的目的，为更准确的宝石的发光缺陷机制研究和快速的宝石特征检测提供技术支撑。

2)通过在样品台外围设置有遮光罩，可以避免测试时光源的泄露。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型提供的宝石光致发光装置的结构示意图。

图2为图1所示的宝石光致发光装置的部分结构的结构示意图。

图3为图1所示的宝石光致发光装置的波段分选模块的结构示意图。

图4为宝石的光致发光的衰减曲线图。

图5为宝石的光致发光的衰减曲线图。

附图标记：1、激发光模块；2、波段分选模块；3、图像采集模块；4、控制器；5、样品台；6、升降机构；11、频闪光源；12、频闪触发器；21、扩束镜；22、二向色镜模组；221、第一二向色镜片；222、第二二向色镜片；23、扩束准直光；31、光学镜头；32、工业相机；33、视场成像区域；51、滑动轨道；7、遮光罩；8、宝石样品。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并不是为了限定本实用新型。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。此外，“多个”、“若干”的含义是指两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1至图3，本实用新型提供一种宝石光致发光装置，包括激发光模块1、波段分选模块2、图像采集模块3、控制器4、样品台5以及升降机构6；所述激发光模块1与所述波段分选模块2连接，所述图像采集模块3与所述波段分选模块2相邻设置，所述波段分选模块2、所述图像采集模块3以及控制器4均与所述升降机构6连接并位于所述样品台5的上方，所述激发光模块1以及图像采集模块3均与所述控制器4电性连接；

所述激发光模块1用于发射激光，所述波段分选模块2用于将所述激发光模块1的出射光线转化为扩束准直光23，通过升降机构6调整样品台5上的宝石样品8与所述图像采集模块3和波段分选模块2之间的距离，使得图像采集模块3的视场成像区域33位于宝石样品8上，且所述波段分选模块2的扩束准直光23覆盖于图像采集模块3的视场成像区域33上，保证不同大小的宝石样品8都可以获得稳定的光致发光测试。

进一步的，所述激发光模块1包括频闪光源11和与所述频闪光源11连接的频闪触发器12，所述频闪触发器12与所述控制器4电性连接。所述频闪光源11通过接入脉冲电流进行频闪照明，发光波段可为180nm-800nm波长的紫外波段；所述频闪触发器12具有不小于100赫兹的可变频光源控制触发信号输入端口以及脉冲电流供电输出端口，所述脉冲电流供电输出端口与频闪光源11相连。

进一步的，所述波段分选模块2包括扩束镜21和与所述扩束镜21相邻设置的二向色镜模组22；所述扩束镜21内装有若干个光学透镜，所述激发光模块1的频闪光源11的出射光线通过扩束镜21内的若干个光学透镜转化为波面强度均匀的扩束准直光23。该扩束准直光23通过二向色镜模组22，其紫外波段可经过二向色镜模组22的多次反射，非紫外波段经二向色镜模组22的多次透射，使经过所述波段分选模块2的出射光线中紫外波段出射率不小于85％，非紫外波段出射率不大于5％。

进一步的，所述图像采集模块3包括光学镜头31和与所述光学镜头31连接的工业相机32；所述光学镜头31具有变焦和光圈调节的功能，且所述光学镜头31的光轴垂直于样品台5的顶面，所述图像采集模块3的视场成像区域33位于样品台5上；所述波段分选模块2位于激发光模块1的前端，所述波段分选模块2的出射光线的光轴与所述光学镜头31的光轴在样品台5上的焦点重合，调整波段分选模块2的扩束镜21中的光学透镜的空间位置，使所述波段分选模块2的出射光线的照射范围能够完全覆盖图像采集模块3的视场成像区域33。

进一步的，所述二向色镜模组22包括至少二个相交的第一二向色镜片221以及至少二个相交的第二二向色镜片222；所述第一二向色镜片221与第二二向色镜片222间隔设置，且各第一二向色镜片221和第二二向色镜片222各自的反射面呈45度角。扩束镜21发出的扩束准直光23射入二向色镜模组22，其入射光轴与二向色镜模组22中入口第一个第一二色向镜片的反射面呈45度角，使得扩束准直光23在该第一二向色镜上产生的45度反射光，可在第一个第二二向色镜上45度反射至第二个第二二向色镜上，再经第二个第二二向色镜45度反射至第二个第一第一二色向镜片上，最后经第二个第一第一二色向镜片45度反射样品台5上。

进一步的，所述波段分选模块2安装在样品台5上方，可在安装时通过调整波段分选模块2的安装位置，使波段分选模块2的光线的光轴和所述图像采集模块3的光学镜头31的光轴之间的夹角A不大于30°，所述激发光模块1的频闪光源11的出射光线通过波段分选模块2照射在样品台5上的照射范围26内强度均匀。

进一步的，所述波段分选模块2可以为一个或多个；多个波段分选模块2可固定在转换装置上(图未示)，通过转换装置来切换处于激发光模块1正前端的波段分选模块2，实现快速切换不同角度的波段分选模块2获得测试宝石样品8所需要的多个特定紫外波长的出射光线。

进一步的，所述样品台5下部可设置滑动轨道51，所述样品台5通过滑动轨道51与滑动机构滑动配合沿水平方向移动，所述样品台5上一次性放置的多个宝石样品8都可以依次进入图像采集模块3的视场成像区域33内。

进一步的，所述控制器4与所述激发光模块1的频闪触发器12的可变光源控制触发信号输入端口和工业相机32相连接。

进一步的，所述样品台5外围设置有遮光罩7，通过打开遮光罩7放置宝石样品8，测试时，则关闭遮光罩7进行测试，避免会光源的泄露。

测试时，将宝石样品8放置在样品台5上后，关闭遮光罩7，通过调节升降机构6使得图像采集模块3的视场成像区域33位于宝石样品8上；所述频闪光源11的出射光线通过波段分选模块2照射至宝石样品8上，通过控制器4发出指令控制所述激发光模块1的频闪触发器12的光源控制信号和所述图像采集模块3的图像采集信号。

请一同参阅图4至图5，一种宝石光致发光装置的图像采集方法，包括如下步骤：

S1：将需要研究的多个同类型宝石样品8放置于图像采集模块3在样品台5上的视场成像区域33中，再根据测量宝石样品8的光致发光的衰减时间特征，调节控制器4接入激发光模块1中的频闪触发器12的可变光源控制触发信号输入端口的光源控制信号的触发周期91，所述可变光源控制触发信号输入端口的光源控制信号的触发周期91(起始时刻0秒，结束时刻0.08秒)不低于待采集宝石样品8的衰减时间的

S2：设置控制器4接入图像采集模块3的图像采集的触发周期，所述图像采集的触发周期为步骤S1中所述的频闪触发器12输入端口的触光源控制信号触发周期的整数倍；

S3：根据采集宝石光致发光任一衰减时刻图像的要求，以步骤S1设置的频闪触发器12的可变光源控制触发信号输入端口的光源控制信号的触发周期中的起始时刻92(0秒)为参考基准，利用控制器4设置图像采集模块3的图像采集的触发周期的起始时刻93(0.02秒)，所述图像采集的触发周期起始时刻93的时刻值等于步骤S1中的频闪触发器12输入端口的光源控制信号的触发周期的起始时刻92的延时时间(0.02秒)；需要说明的是，所述图像采集的触发周期起始时间0.02秒为需要观测的宝石样品8的衰减时刻；

S4：设置图像采集模块3的曝光时间95，曝光时间95小于宝石样品8的衰减时间的

与步骤S3中设置的图像采集的触发周期的差值；

S5：通过控制器4使激发光模块1多次重复触发图像采集模块3和频闪触发器12，使得图像采集模块3获得多幅宝石样品8的相同起始延时的衰减时刻图像，将采集到的多个图像的强度求平均值，作为宝石样品8在衰减时刻的光致发光图像；

S6：再次通过控制器4设置图像采集模块3的图像采集的触发周期起始时刻93(0.02秒)，使所述图像采集的触发周期起始时刻93(0.02秒)相对于步骤S1中的频闪触发器12的可变光源控制触发信号输入端口的光源控制信号的触发周期起始时刻92(0秒)至延时时间0.02秒由小到大连续递增，此时所述图像采集模块3获得宝石样品8被激发光模块1周期性触发后不同的衰减时刻观测的图像，利用图像播放设备观测宝石样品8的光致发光衰减过程特征。

本实用新型并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本实用新型并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的示例。

Claims (9)

1.一种宝石光致发光装置，其特征在于，包括激发光模块(1)、波段分选模块(2)、图像采集模块(3)、控制器(4)、样品台(5)以及升降机构(6)；所述激发光模块(1)与所述波段分选模块(2)连接，所述图像采集模块(3)与所述波段分选模块(2)相邻设置，所述波段分选模块(2)、所述图像采集模块(3)以及控制器(4)均与所述升降机构(6)连接并位于所述样品台(5)的上方，所述激发光模块(1)以及图像采集模块(3)均与所述控制器(4)电性连接。

2.如权利要求1所述的一种宝石光致发光装置，其特征在于，所述波段分选模块(2)包括扩束镜(21)和与所述扩束镜(21)相邻设置的二向色镜模组(22)；所述扩束镜(21)内装有若干个光学透镜。

3.如权利要求2所述的一种宝石光致发光装置，其特征在于，所述二向色镜模组(22)包括至少二个相交的第一二向色镜片(221)以及至少二个相交的第二二向色镜片(222)；所述第一二向色镜片(221)与第二二向色镜片(222)间隔设置。

4.如权利要求1所述的一种宝石光致发光装置，其特征在于，所述图像采集模块(3)包括光学镜头(31)和与所述光学镜头(31)连接的工业相机(32)；所述图像采集模块(3)的视场成像区域(33)位于样品台(5)上；所述波段分选模块(2)位于激发光模块(1)的前端。

5.如权利要求4所述的一种宝石光致发光装置，其特征在于，所述激发光模块(1)包括频闪光源(11)和与所述频闪光源(11)连接的频闪触发器(12)，所述频闪触发器(12)与所述控制器(4)电性连接。

6.如权利要求5所述的一种宝石光致发光装置，其特征在于，所述频闪触发器(12)具有可变光源控制触发信号输入端口，所述控制器(4)与所述激发光模块(1)的频闪触发器(12)的可变光源控制触发信号输入端口和工业相机(32)相连接。

7.如权利要求1所述的一种宝石光致发光装置，其特征在于，所述样品台(5)下部设置滑动轨道(51)。

8.如权利要求1所述的一种宝石光致发光装置，其特征在于，所述样品台(5)外围设置有遮光罩(7)。

9.如权利要求1所述的一种宝石光致发光装置，其特征在于，所述波段分选模块(2)安装在样品台(5)上方，所述波段分选模块(2)为一个或多个。

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