TW202102835A

TW202102835A - 用於流體檢測的穿透式光學系統

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Publication number: TW202102835A
Application number: TW108123495A
Authority: TW
Inventors: 陳希哲; 楊磊明; 林官穎
Original assignee: 華墨科技股份有限公司
Priority date: 2019-07-03
Filing date: 2019-07-03
Publication date: 2021-01-16

Abstract

一種用於流體檢測的穿透式光學系統，其光源模組與光感測模組設置於支撐結構之平面上彼此對準的兩個定位點。光源模組與光感測模組之間為一個開放空間。光源模組射出的檢測光束會穿透開放空間的流體，並被光感測模組接收，以轉換為檢測信號。光源模組與光感測模組的至少一者之視窗被設計為光學準直或聚焦裝置，以藉此增加光感測模組的檢測靈敏度(即，增加檢測光束被流體中特定粒子吸收前後之檢測信號差值)以及增加光源模組與光感測模組之間對準容忍度。

Description

用於流體檢測的穿透式光學系統

本發明係關於一種流體檢測裝置，且特別是一種用於流體檢測(例如，液體或氣體檢測)的穿透式光學系統。

工業汙染物往往造成了流體(水或空氣)的汙染，因此，為了健康著想，一般會針對流體進行檢測，以判斷流體是否對健康無慮。檢測流體是否健康無慮的方式可以是測量流體中粒子的種類與濃度(數量)，其中不同種類粒子對於不同波長的檢測光束有不同的吸光係數。因此，一般會挑選對應於流體中特定粒子有較佳之吸光係數之特定波長的檢測光束來量測檢測光束通過流體(空氣或水)的衰減量(即，吸光度)，以判斷流體中特定粒子的濃度(數量)。

進一步地說，根據比爾定律(Beer-Lambert Law)，流體中特定粒子對特定波長的檢測光束的吸光度會正比於特定粒子於流體中的濃度(數量)，而且上述吸光度與檢測光束通過流體之路徑長度亦成正比關係，亦即，A = -log T = abc，其中A為流體中特定粒子對特定波長之檢測光束的吸光度，T為流體中特定粒子對特定波長之檢測光束的透光度，c為特定粒子在流體中的濃度，b為檢測光束通過流體之路徑長度，以及a為特定粒子對特定波長之檢測光束的吸光係數。

由比爾定律可以知悉，在同樣特定粒子及同樣濃度c的情況下，若要得到較高的吸光度A，則可以增加檢測光束通過流體之路徑長度b，亦即，檢測光束通過流體的路徑長度b越長，則吸光度A越高，且檢測到衰減量也越大。然而，如果要增加檢測光束通過流體的路徑長度，則勢必地得增加光源模組和光感測模組之間的距離，從而造成光源模組和光感測模組之間的對位(alignment) 困難度。對位困難度不但造成用於流體檢測之光學系統在組裝上的困難，更導致生產製作的成本的增加與良率的下降。

另外一方面，當流體為水時，先前技術部分採用紫外光及可見光之全光譜的吸收光譜來做檢測，即全光譜的檢測光束。因此，此作法會導致用於流體檢測之光學系統需要昂貴的光學元件，從而造成價格較高昂及體積較大等問題，而不易讓用於流體檢測之光學系統普及至一般消費者。

為了改善昔知技術的不足之處，本發明實施例之提供一種用於流體檢測的穿透式光學系統，其易於製作及量產，且在相同檢測靈敏度下，其體積可以比昔知技術的光學系統知體積還小，故其價格能夠被一般消費者接受，且能夠被使用者輕易攜帶或使用於各種不同的應用情境中。

基於前述至少一個目的，本發明實施例提供一種用於流體檢測的穿透式光學系統，所述穿透式光學系統包括光源模組、光感測模組與支撐結構。光源模組包括光源與第一視窗，且光源用於射出檢測光束至第一視窗。光感測模組包括光感測器與第二視窗，其中第一視窗與第二視窗之間形成開放空間，第二視窗接收通過位於開放空間之流體的檢測光束，且光感測器根據第二視窗接收的檢測光束產生檢測信號。支撐結構的平面上具有第一定位點與對準於第一定位點的第二定位點，以供光源模組與光感測模組分別定位與連接於第一與第二定位點。第一視窗與第二視窗的至少其中一者包括光學準直或聚焦裝置。

可選地，上述光源為寬頻光源，且第一視窗與第二視窗的至少其中一者包括濾光片組件。

可選地，上述支撐結構為杯墊本體、濾芯本體、水龍頭出水口組件本體或杯子本體，或支撐結構設置於杯墊本體、濾芯本體、水龍頭出水口組件本體或杯子本體。

可選地，穿透式光學系統用於檢測流體的酒精濃度，且穿透式光學系統更包括指示單元，其中指示單元電連結或通訊連結於光感測器，用以根據檢測出的酒精濃度而顯現不同顏色變化。

可選地，光源模組更包括有設置於第一視窗與光源之間的第一透鏡，以及光感測模組更包括有設置於第二視窗與光感測器之間的第二透鏡。

可選地，穿透式光學系統用於檢測該流體中的農藥濃度或生化需氧量。

可選地，穿透式光學系統係被埋設於土壤中，以檢測土壤中流體的肥料濃度、有機物濃度或無機物濃度。

可選地，支撐結構為小便斗本體或馬桶本體，或支撐結構設置於小便斗本體或馬桶本體，且穿透式光學系統用於檢測尿液組成，從而進行健康指數的判讀。

可選地，支撐結構為熱水器本體，獲支撐結構設置於熱水器本體，且穿透式光學系統用於檢測一氧化碳濃度。

可選地，穿透式光學系統用於檢測流體的甜度、酸鹼值或鹹度。

簡言之，於本發明實施例中，穿透式光學系統的光源模組與光感測模組係置放於支撐結構之平面上的彼此對準兩個定位點，光源模組與光感測模組的兩視窗之間為開放空間，且光源模組與光感測模組的至少其中一者的視窗包括光學準直或聚焦裝置，如此將可以有效地增加檢測靈敏度(即，增加檢測光束被特定粒子吸收前後之檢測信號差值)與對準容忍度。另外，由於對準容忍度的增加，且加工及模具所需的精確度無須過於嚴苛或可以減少。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，配合所附圖示，做詳細說明如下。

為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後。

本發明實施例提供一種用於流體檢測的穿透式光學系統，其透過將光源模組與光感測模組係置放於支撐結構之平面上的彼此對準兩個定位點以及設計光源模組與光感測模組的至少其中一者的視窗包括光學準直或聚焦裝置的方式來提升檢測靈敏度與對準容忍度。

所述穿透式光學系統易於製作及量產化，並具有較佳的產品良率與便宜的價格，甚至所述穿透式光學系統在與昔知技術之光學系統的檢測靈敏相同時，其體積可以微小化，故能夠普及於一般的消費者，便於一般消費者攜帶，以用於隨身水壺、茶杯、蔬果洗水盆、土壤、環境或一般家裡設備之流體檢測，例如，判斷流體中的雜質、農藥或特定粒子濃度。

首先，請參照圖1，圖1是本發明第一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的使用示意圖。於本發明中，用於流體檢測的穿透式光學系統1可以直接置放至流體L中，以直接進行流體檢測，且流體檢測可以是檢測流體中的雜質、農藥或特定粒子濃度等。於圖1中，容器2用以盛裝流體L，且穿透式光學系統1可以與使用者的電子裝置3通過線材電連接。另外，上述穿透式光學系統1可以與電子裝置3的連接與連結方式亦可以是穿透式光學系統1透過不同的無線通訊標準與電子裝置3通訊連結。

接著，請參照圖2A至圖2C，圖2A至圖2C分別是本發明第一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的爆炸圖、立體示意圖與側面透視圖。用於流體檢測的穿透式光學系統1包括光源模組11、光感測模組12與支撐結構13。支撐結構13為支撐平台，且支撐結構13的平面上具有第一定位點A1與對準於第一定位點A1的第二定位點A2，其中第一定位點A1與第二定位點A2位於支撐基板13上的相對兩側。光源模組11與光感測模組12分別定位與連接於第一定位點A1與第二定位點A2。

光源模組11包括外殼111、光源112、第一視窗113與載板114。光源112設置於載板114之上，並面向第一視窗113，載板114固定與連接於外殼111。當待測的流體為液體時，外殼111設計為密封容器，以避免液體滲入於光源模組11之中。另外，由於待測的流體也可能是氣體，因此，外殼111也可以不是密封容器，甚至可以被移除。另外，載板114可以是一般的基板，甚至是具散熱效果的基板。總之，載板114與外殼111都非用以限制本發明。

光感測模組12包括外殼121、光感測器122、第二視窗123與載板114。光感測器122設置於載板124之上，並面向第二視窗123，載板124固定與連接於外殼121。當待測的流體為液體時，外殼121設計為密封容器，以避免液體滲入於光感測模組12之中。另外，由於待測的流體也可能是氣體，因此，外殼121也可以不是密封容器，甚至可以被移除。另外，載板124可以是一般的基板，甚至是具散熱效果的基板。總之，載板124與外殼121都非用以限制本發明。

光源112用於射出檢測光束至第一視窗113。第一視窗113與第二視窗113之間形成開放空間OS。第二視窗113接收通過位於開放空間OS之流體的檢測光束，且光感測器112根據第二視窗113接收的檢測光束產生檢測信號。當待檢測的流體中具有特定粒子時，檢測光束會被特定粒子部分吸收，導致流體有特定粒子情況下之檢測信號的強度值會低於流體無特定粒子情況下之檢測信號。另外一方面，第一視窗113與第二視窗123的至少其中一者包括光學準直或聚焦裝置，以藉此增加光感測模組12可以獲取的檢測光束的量，從而增加檢測靈敏度與對準容忍度。

光源112可以是雷射或發光二極體，以及光感測器123是光電二極體，甚至是III-V族的光電二極體。光源112為可以是寬頻光源、波長可調整光源、遠外紅線光源、UV光源或特定波長的光源，並且可以是操作於連續發光模式或脈衝發光模式。光源112是SMT或TO-CAN封裝，以及光感測器123可以是SMT封裝。然而，上述光源112與光感測器123的實現細節皆非用於限制本發明。

第一視窗113與第二視窗123的每一者為可更換式或固定式的視窗，且前述光學準直或聚焦裝置可以是半球聚焦透鏡、非球面聚焦透鏡或聚焦透鏡模組。另外，為了使得穿透式光學系統1可以檢測流體中的不同特定粒子，於本發明中，光源112可以設計為寬頻光源，光感測器122可以設計為寬頻光感測器，且第一視窗113與第二視窗123的至少其中一者包括濾光片組件，其可以是手動或自動可調的濾光片轉盤，或可以抽換的濾光片組件。再者，第一視窗113與第二視窗123的其中一者為光學準直或聚焦裝置時，第一視窗113與第二視窗123的其中另一者亦可以單純地為孔洞。總而言之，第一視窗113與第二視窗123的實現細節並非用於限制本發明。

請參照圖2D，圖2D是本發明第一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統中之第一視窗與/或第二視窗的一種實施方式之示意圖。第一視窗113與/或第二視窗123可以是如圖2D之微機電的濾光片轉盤RTL，其中濾光片轉盤RTL包括轉輪WHL、座體BS與多個濾光片LE。多個濾光片LE設置於轉輪WHL，轉輪WHL樞接於座體BS，且座體BS可以接收控制信號，以控制轉輪WHL轉動，使特定的鏡片LE轉到座體BS對應的孔洞PH。在此請注意，上述自動可調的濾光片轉盤雖以微機電的濾光片轉盤RTL來說明，但本發明不以此為限制。

請參照圖2A至圖2C，本發明主要透過定位點A1、A2的與第一視窗113與第二視窗123的至少其中一者包括光學準直或聚焦裝置的設計，來提升檢測靈敏度與對準容忍度(即，使得且加工及模具所需的精確度無須過於嚴苛或可以減少)。另外一方面，若僅是要與昔知技術之光學系統具有一樣的檢測靈敏度，則更可以使得第一視窗113與第二視窗123之間的距離可以減少，從而降低穿透式光學系統1的體積(即，在與昔知技術之光學系統具有一樣的檢測靈敏度的情況下，穿透式光學系統1的體積可以微小化)。

請參照圖1至圖2C，圖1中的一種應用說明如下。穿透式光學系統1可以直接置放於待檢測的流體L中，且流體L會充斥於開放空間OS中。容器2可以是具有流出口之蔬果水洗盆，流體L可以為水，且穿透式光學系統1被設計成用於檢測水中的農藥濃度，以藉此判斷蔬果的農藥是否被洗淨。由於要檢測水中的農藥濃度，因此穿透式光學系統1必須設計成，光源112射出的檢測光束之波長為200至400奈米且第一視窗113與第二視窗123無濾光效果，或者，光源112 為寬頻光源且第一視窗113與第二視窗123的至少其中一者更包括濾光片組件，以僅允許200至400奈米的檢測光束通過。

接著，請參照圖2E，圖2E是本發明第一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統與其他穿透式光學系統之光感測模組吸收檢測光束之量的比較示意圖。圖3B繪出四種穿透式光學系統，最底下為第一視窗與第二視窗皆為光學準直或聚焦裝置的情況下的穿透式光學系統，最上面為第一視窗與第二視窗皆非光學準直或聚焦裝置的穿透式光學系統，以及中間兩個分別第一視窗為光學準直或聚焦裝置的穿透式光學系統與第二視窗為光學準直或聚焦裝置的穿透式光學系統。

於圖2E中，假設非光學準直或聚焦裝置之第一視窗與第二視窗的高度為d，而為光學準直或聚焦裝置之第一視窗與第二視窗的高度2d，第一視窗與第二視窗的長度為L，則於圖2E中，光感測模組吸收檢測光束之量可以以等效體積的方式來比較與呈現，其由上到下分別為(π/4)d² L、(π/3)d² L、(π/3)d² L與πd² L。如此，檢測靈敏度(即，檢測光束被特定粒子吸收前後之檢測信號差值)最大者為最下面的穿透式光學系統，檢測靈敏度其次者為中間兩者之穿透式光學系統，檢測靈敏度最低者為最上面的之穿透式光學系統。

簡單地說，由於第一視窗與第二視窗的至少其中一者包括光學準直或聚焦裝置的設計，因此，檢測靈敏度與對準容忍度可以增加。再者，若僅需要達到圖2E中最上面的穿透式光學系統(即，昔知技術的光學系統)的檢測靈敏度，則第一視窗與第二視窗的長度可以減少，以達到體積微小化的技術功效。

另外，為光學準直或聚焦裝置之第一視窗與第二視窗可以是同樣規格，使用同一套模具製造，以減少開模費用。再者，由於能夠達到增加對準容忍度的技術效果，因此，對準精度的要求可以被降低。總而言之，本發明的穿透式光學系統具有設計簡單、組裝容易與適合量產等優勢。

接著，請參照圖3，圖3是本發明第二實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的側面透視圖。用於流體檢測的穿透式光學系統1’大致上與第一實施例的用於流體檢測的穿透式光學系統1相同，其差異僅在於光源模組11更具有設置於第一視窗113與光源112之間的第一透鏡119，以及第二視窗123更具有設置於第二視窗123與光感測器122之間的第二透鏡129。由於，流體可能是水，導致於折射率與空氣不同，故必須設置第一透鏡119，使得檢測光束變為準直的檢測光束通過第一視窗113，以及使得通過第二視窗123的檢測光束可以被順利地聚焦於光感測器122。換言之，圖3的第二實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統1’可以用於檢測折射率不同於空氣之流體。

接著，請參照圖4A至圖4C，圖4A至圖4C分別是本發明第三實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的爆炸圖、立體示意圖與側面透視圖。用於流體檢測的穿透式光學系統4大致上與第一實施的用於流體檢測的穿透式光學系統1相同，其差異僅在於支撐結構43不同於第一實施例的支撐結構13。於此實施例中，支撐結構43為橫桿，其包括平台部分431、第一凸出部分432A與第二凸出部分432B，其中第一凸出部分432A的表面與第二凸出部分432B的表面實質上共平面。第一凸出部分432A與第二凸出部分432B設置於平台部分431的相對兩側，且第一定位點A1與第二定位點A3位於第一凸出部分432A與第二凸出部分432B。

接著，請參照圖5，圖5是本發明第四實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的側面透視圖。用於流體檢測的穿透式光學系統4’大致上與第三實施例的用於流體檢測的穿透式光學系統4相同，其差異僅在於，光源模組11更具有設置於第一視窗113與光源112之間的第一透鏡119，以及第二視窗123更具有設置於第二視窗123與光感測器122之間的第二透鏡129。由於，流體可能是水，導致於折射率與空氣不同，故必須設置第一透鏡119，使得檢測光束變為準直的檢測光束通過第一視窗113，以及使得通過第二視窗123的檢測光束可以被順利地聚焦於光感測器122。換言之，圖5的第四實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統4’可以用於檢測折射率不同於空氣之流體。。

接著，請參照圖6，圖6是本發明第一至第四實施例之光感測模組的功能方塊圖。光感測模組12除了前述光感測器122與其他元件之外，更可以包括計算單元125、指示單元126與通訊單元127。計算單元125電連接光感測器122、指示單元126與通訊單元127。

計算單元125用以獲取該測信號，並根據檢測信號計算該流體之特定粒子的濃度(數量)，且較佳地，於每次量測時，計算單元125會自動地進行歸零校正。指示單元126可以用以指示與告知使用者，目前流體之特定粒子的濃度(數量)，或者用以警示使用者，流體可能對使用有有危害。通訊單元127用於通訊連結使用者的電子裝置，以使電子裝置顯示流體之特定粒子的濃度(數量)。另外，圖6之光感測模組的實現方式僅是本發明的一個實施例，其並非用以限制本發明。

接著，請參考圖7，圖7是本發明第五實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的立體示意圖。用於流體檢測的穿透式光學系統5與第一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統1的差異在於，穿透式光學系統5的支撐結構53為杯墊本體，且穿透式光學系統可以檢測置放於杯墊本體之杯子中的流體L。另外，在其他實施例中，穿透式光學系統5的支撐結構53亦可以不是杯墊本體，而是設置於杯墊本體。

接著，請參考圖8，圖8是本發明第六實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的立體示意圖。用於流體檢測的穿透式光學系統6與第一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統1的差異在於，穿透式光學系統6的支撐結構63為杯子本體，光源模組11與光感測模組12設置於杯子本體之底面上。另外，在其他實施例中，穿透式光學系統6的支撐結構63亦可以不是杯子本體，而是設置於杯子本體。

穿透式光學系統5可以用來檢查杯子中的飲料是否有農藥或酒精，或者量測杯子中的飲料之生化需氧量、酸鹼值、甜度或鹹度。另外，如同前面所述，光源需設計成發出對應波長的檢測光束，或者是光源為寬頻光源，而將濾光片組件需要設計成具有對應波長能夠通過的濾光片。舉例來說，檢測酒精的波長為紅外線光束的波長，測杯子中的飲料之生化需氧量的波長為紫外線光束的波長。

接著，請參考圖9，圖9是本發明第七實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的立體示意圖。用於流體檢測的穿透式光學系統5’與第六實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統5’的差異在於，穿透式光學系統5’更包括指示單元64。指示單元64設置於杯子本體上，且電連接或通訊連接光感測模組12。穿透式光學系統5’可以用來檢測飲料的酒精濃度，而指示單元64根據不同的酒精濃度呈現不同顏色來告知使用者，杯中飲料的酒精濃度，以避免使用者喝酒過量，傷害身體。

接著，請參照圖10，圖10是本發明第一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的另一使用示意圖。穿透式光學系統1亦可以被埋設於土壤中，以檢測土壤中流體的肥料濃度、有機物濃度或無機物濃度。另外，如同前面所述，光源需設計成發出對應波長的檢測光束，或者是光源為寬頻光源，而將濾光片組件需要設計成具有對應波長能夠通過的濾光片。

接著，請參考圖11，圖11是本發明第八實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的立體示意圖。用於流體檢測的穿透式光學系統7與第一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統1的差異在於，穿透式光學系統7的支撐結構73為濾水壺之濾芯本體，光源模組11與光感測模組12設置於濾芯本體之出水口之底面上。於此實施例中，穿透式光學系統7可以用來檢測過濾後之水質，例如酸鹼值或重金屬濃度等。

接著，請參照圖12，圖12是本發明第一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的另一使用示意圖。在此實施例中，穿透式光學系統1是固定於濾水壺之濾芯本體的出水口附近，以檢測過濾後之水質，例如酸鹼值或重金屬濃度等。

接著，請參照圖13，圖13是本發明第九實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的立體示意圖。用於流體檢測的穿透式光學系統8與第一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統1的差異在於，穿透式光學系統8的支撐結構83為小便斗本體，光源模組11與光感測模組12設置於小便斗本體之底面上。於此實施例中，穿透式光學系統8可以用來檢測尿液組成，例如甜度或特定蛋白等，從而進行健康指數的判讀，以協助使用者進行健康管理。

接著，請參照圖14，圖14是本發明第十實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的立體示意圖。用於流體檢測的穿透式光學系統8’與第一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統1的差異在於，穿透式光學系統8’的支撐結構83’為馬桶本體，光源模組11與光感測模組12設置於馬桶之底面上。於此實施例中，穿透式光學系統8’可以用來檢測尿液組成，例如甜度或特定蛋白等，從而進行健康指數的判讀，以協助使用者進行健康管理。

接著，請參照圖15，圖15是本發明第十一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的立體示意圖。用於流體檢測的穿透式光學系統9與第一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統1的差異在於，穿透式光學系統9的支撐結構93為水龍頭出水口組件本體，光源模組11與光感測模組12設置於水龍頭出水口組件本體之底面上。於此實施例中，穿透式光學系統9可以用來進行自來水的水質檢測。

接著，請參照圖16，圖16是本發明第一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的另一使用示意圖。在此實施例中，穿透式光學系統1是固定於熱水器本體上，以檢測空氣中的一氧化碳濃度，從而避免使用者造成一氧化碳中讀的情況。

接著，請參照圖17，圖17是本發明第十二實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的立體示意圖。用於流體檢測的穿透式光學系統10與第一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統1的差異在於，穿透式光學系統10的支撐結構103為熱水器本體，光源模組11與光感測模組12設置於熱水器本體之頂面上。於此實施例中，穿透式光學系統10可以用來檢測空氣中的一氧化碳濃度。

綜合以上所述，於本發明實施例中，穿透式光學系統的光源模組與光感測模組係置放於支撐結構之平面上的彼此對準兩個定位點，光學模組與光感測模組的兩視窗之間為開放空間，且光學模組與光感測模組的至少其中一者的視窗包括光學準直或聚焦裝置，如此將可以有效地增加檢測靈敏度與對準容忍。簡單地說，加工及模具所需的精確度無須過於嚴苛或可以減少。

再者，本發明實施例之穿透式光學系統易於製作及量產，故其價格能夠被一般消費者接受，再者，在與昔知技術之光學系統具有同樣檢測靈敏度下，穿透式光學系統的體積能夠做到微小化，故能夠被使用者輕易攜帶或使用於各種不同的應用情境中，例如，一般水質檢測、酒精濃度檢測、土壤中肥料、有機物或無機物的檢測、茶飲或蔬果的農藥檢測、熱水器的一氧化碳檢測或馬桶、小便斗之尿液檢測。換言之，本發明實施例的穿透式光學系統具有龐大的商業價值。

本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，上述實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與前述實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

1、1’、4、4’、5、6、6’、7、8、8’、9、10:穿透式光學系統 11:光源模組 111、121:外殼 112:光源 113:第一視窗 114、124:載板 119:第一透鏡 12:光感測模組 122:光感測器 123:第二視窗 125:計算單元 126、64:指示單元 127:通訊單元 129:第二透鏡 13、43、53、63、73、83、83’、93、103:支撐結構 2:容器 3:電子裝置 431:平台部分 432A:第一凸出部分 432B:第二凸出部分 A1:第一定位點 A2:第二定位點 L:流體 OS:開放空間 RTL濾:光片轉盤 WHL:轉輪 BS:座體 LE:濾光片 PH:孔洞

圖1是本發明第一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的使用示意圖。

圖2A是本發明第一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的爆炸圖。

圖2B是本發明第一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的立體示意圖。

圖2C是本發明第一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的側面透視圖。

圖2D是本發明第一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統中之第一視窗與/或第二視窗的一種實施方式之示意圖。

圖2E是本發明第一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統與其他光學系統之光感測模組吸收檢測光束之量的比較示意圖。

圖3是本發明第二實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的側面透視圖。

圖4A是本發明第三實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的爆炸圖。

圖4B是本發明第三實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的立體示意圖。

圖4C是本發明第三實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的側面透視圖。

圖5是本發明第四實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的側面透視圖。

圖6是本發明第一至第四實施例光感測模組的功能方塊圖。

圖7是本發明第五實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的立體示意圖。

圖8是本發明第六實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的立體示意圖。

圖9是本發明第七實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的立體示意圖。

圖10是本發明第一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的另一使用示意圖。

圖11是本發明第八實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的立體示意圖。

圖12是本發明第一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的另一使用示意圖。

圖13是本發明第九實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的立體示意圖。

圖14是本發明第十實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的立體示意圖。

圖15是本發明第十一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的立體示意圖。

圖16是本發明第一實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的另一使用示意圖。

圖17是本發明第十二實施例之用於流體檢測的穿透式光學系統的立體示意圖。

1:穿透式光學系統

11:光源模組

12:光感測模組

13:支撐結構

Claims

一種用於流體檢測的穿透式光學系統，包括：一光源模組，包括一光源與一第一視窗，該光源用於射出一檢測光束至該第一視窗；一光感測模組，包括一光感測器與一第二視窗，該第一視窗與該第二視窗之間形成一開放空間，該第二視窗接收通過位於該開放空間之該流體的該檢測光束，且該光感測器根據該第二視窗接收的該檢測光束產生一檢測信號；以及一支撐結構，其一平面上具有一第一定位點與對準於該第一定位點的一第二定位點，以供該光源模組與該光感測模組分別定位與連接於該第一與第二定位點；其中該第一視窗與該第二視窗的至少其中一者包括一光學準直或聚焦裝置。
如請求項第1項所述之用於流體檢測的穿透式光學系統，其中該光源為一寬頻光源，且該第一視窗與該第二視窗的至少其中一者包括一濾光片組件。
如請求項第1項所述之用於流體檢測的穿透式光學系統，其中該支撐結構為一杯墊本體、一濾芯本體、一水龍頭出水口組件本體或一杯子本體，或該支撐結構設置於該杯墊本體、該濾芯本體、該水龍頭出水口組件本體或該杯子本體。
如請求項第1至3項其中一項所述之用於流體檢測的穿透式光學系統，其中該穿透式光學系統用於檢測該流體的一酒精濃度，且穿透式光學系統更包括一指示單元，其中該指示單元電連結或通訊連結於該光感測器，用以根據檢測出的該酒精濃度而顯現不同顏色變化。
如請求項第1至3項其中一項所述之用於流體檢測的穿透式光學系統，其中該光源模組更包括有設置於該第一視窗與該光源之間的一第一透鏡，以及該光感測模組更包括有設置於該第二視窗與該光感測器之間的一第二透鏡。
如請求項第1至3項其中一項所述之用於流體檢測的穿透式光學系統，其中該穿透式光學系統用於檢測該流體中的一農藥濃度或一生化需氧量。
如請求項第1項其中一項所述之用於流體檢測的穿透式光學系統，其中該穿透式光學系統係被埋設於一土壤中，以檢測該土壤中該流體的一肥料濃度、一有機物濃度或一無機物濃度。
如請求項第1項所述之用於流體檢測的穿透式光學系統，其中該支撐結構為一小便斗本體或一馬桶本體，或該支撐結構設置於該小便斗本體或該馬桶本體，該穿透式光學系統用於檢測一尿液組成，從而進行一健康指數的判讀。
如請求項第1項所述之用於流體檢測的穿透式光學系統，其中該支撐結構為一熱水器本體，或該支撐結構設置於該熱水器本體，且該穿透式光學系統用於檢測一一氧化碳濃度。
如請求項第1項所述之用於流體檢測的穿透式光學系統，其中該穿透式光學系統用於檢測該流體的一甜度、一酸鹼值或一鹹度。