TW202346809A - 具光強度變化感知功能的光學檢測裝置 - Google Patents
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Abstract
本創作係具有光源之光強度變化感知功能而能夠提供光源之光強度參考基準點的光學檢測裝置，其包含一分光元件、一發光單元及兩感測器。發光單元設於分光元件的一側，兩感測器分別設於分光元件的兩側。分光元件能將發光單元所發出的光線分為一檢測光線及一反射光線，檢測光線穿透分光元件並被第一感測器接收，反射光線被分光元件反射並被第二感測器接收。本創作具有第二個感測器與發光元件設置在分光元件的同一側，藉此可以對光源之光強度進行監測，進而能依照光源之光強度變化進行調整，藉以避免光源之光強度改變而導致最終判斷結果誤判。
Description
本創作係涉及一種光學檢測裝置，尤指一種具有光源之光強度變化感知功能而能夠提供光源之光強度參考基準點的光學檢測裝置。
光學檢測裝置的運作原理為，以一光源發出光線穿透待測物後再以一光電感測器接收，並透過處理單元運算光源之光線穿透待測物後的變化，藉以進行待測物的檢測。
然而，如果光源長時間持續開啟則會有光衰可能性，也就是光源的光強度會降低，這樣一來則可能會造成處理單元的誤判，導致最終判斷結果與實際情況不相符。換言之，當待測物不變的情況下，若光電感測器所感測到的光強度降低，處理單元可能會誤判成待測物的狀態改變，因而造成檢測結果的誤判。
因此，需要光源的光強度變化進行監測，若有一個光強度參考基準點，能即時監測光源光強度變化，處理單元就可以依照光源的變化進行調整，藉以避免光源的光強度改變而造成最終判斷結果的誤判。
有鑑於前述之現有技術的缺點及不足，本創作提供一種具光強度變化感知功能的光學檢測裝置，其具有第二個光電感測器與光源設置在分光元件的同一側，藉此可以對光源之光強度進行監測，進而能依照光源之光強度變化進行調整，藉以避免光源之光強度改變而導致最終判斷結果誤判。
為達到上述的創作目的，本創作所採用的技術手段為設計一種具光強度變化感知功能的光學檢測裝置，其中包含：
一分光元件，其具有一第一側與一第二側；
一發光單元，其設於該分光元件的該第二側，且能朝向該分光元件發出一光線；
一第一感測器，其設於該分光元件的該第一側；
一第二感測器，其設於該分光元件的該第二側；
其中，該分光元件能將該發光單元所發出的該光線分為一檢測光線及一反射光線，該檢測光線穿透該分光元件並被該第一感測器接收，該反射光線被該分光元件反射並被該第二感測器接收。
本創作的優點在於，進一步在發光單元的同一側增設第二感測器，且藉由分光元件將發光單元所發出的光線分為檢測光線及反射光線兩條光路徑，如此檢測光線這條光路徑能夠穿透分光元件以及待測物而被第一感測器接收，用以檢測待測物，而反射光線這條光路徑能夠被分光單元反射至被第二感測器接收，藉此光線能夠在不經過待測物的情況下直接被第二感測器接收，如此一來第二感測器能夠直接感測到光源之光強度變化作為光源之光強度的參考基準點，藉以對光源之光強度進行監測，進而能依照光源之光強度變化進行調整，藉以避免光源之光強度改變而導致最終判斷結果誤判。
進一步而言，所述之具光強度變化感知功能的光學檢測裝置，其中，該發光單元的光軸與該分光元件的光軸相互平行。
進一步而言，所述之具光強度變化感知功能的光學檢測裝置，其中，該具光強度變化感知功能的光學檢測裝置包含：一架體，其包含：兩架設部，其相互間隔；一連接部，其兩端分別連接該兩架設部；兩電路板，其分別設於該兩架設部上；該發光單元與該第二感測器設於其中一該電路板上，該第一感測器設於另一該電路板上。
進一步而言，所述之具光強度變化感知功能的光學檢測裝置，其中，該兩電路板分別設於該兩架設部遠離彼此的一側面上；該架體的各該架設部具有一開孔，該發光單元、該第二感測器及該第一感測器分別正對於相對應的該架設部的該開孔。
進一步而言，所述之具光強度變化感知功能的光學檢測裝置，其中，該具光強度變化感知功能的光學檢測裝置包含：一殼體，其包含：兩容置部，該兩容置部之間形成有一檢測空間；各該容置部具有一檢測窗口，該檢測窗口面向該檢測空間；該發光單元與該第二感測器設於其中一該容置部內，該第一感測器設於另一該容置部內，該發光單元、該第二感測器及該第一感測器分別正對於相對應的該容置部的該檢測窗口；該分光元件設於其中一該容置部的該檢測窗口上；一固設部，其連接於該兩容置部，且用以固定設置。
進一步而言，所述之具光強度變化感知功能的光學檢測裝置，其中，該具光強度變化感知功能的光學檢測裝置包含：一殼體，該發光單元、該第二感測器及該第一感測器設於該殼體內；一處理單元，其設於該殼體外，且電連接該發光單元、該第二感測器及該第一感測器。
進一步而言，所述之具光強度變化感知功能的光學檢測裝置，其中，當該處理單元判斷該第二感應器產生的一光強度訊號與一原始設定值的一差值超過一第一門檻值時，該處理單元根據該光強度訊號對該第一感測器接收到的一檢測訊號進行調整運算。
進一步而言，所述之具光強度變化感知功能的光學檢測裝置，其中，當該處理單元判斷該第二感應器產生的一光強度訊號與一原始設定值的一差值超過一第二門檻值時，該處理單元調整該發光單元產生之光強度，直到該處理單元判斷該第二感應器產生的該光強度訊號與該原始設定值的該差值不超過該第二門檻值時，該處理單元根據第一感測器接收到的一檢測訊號進行檢測。
以下配合圖式及本創作之較佳實施例，進一步闡述本創作為達成預定創作目的所採取的技術手段。
請參考圖1、圖2及圖8，本創作之具光強度變化感知功能的光學檢測裝置包含一分光元件10、一發光單元20、一第一感測器31、一第二感測器32、一架體40、兩電路板50、一殼體60及一處理單元70。
請參考圖2、圖3、圖4及圖5，分光元件10具有一第一側11與一第二側12。發光單元20設於分光元件10的第二側12，且能朝向分光元件10發出一光線21。第一感測器31設於分光元件10的第一側11。第二感測器32設於分光元件10的第二側12。其中，分光元件10能將發光單元20所發出的光線21分為一檢測光線211及一反射光線212，檢測光線211穿透分光元件10並被第一感測器31接收，反射光線212被分光元件10反射並被第二感測器32接收。
藉由上述結構配置，本創作的光線21路徑為，發光單元20朝向分光元件10發出光線21，光線21照射至分光元件10後被分成兩道光線21。其中一道為檢測光線211，其依序穿透分光元件10以及待測物A並照射至第一感測器31，藉此第一感測器31接收檢測光線211以做訊號分析。另一道為反射光線212，其被分光元件10反射，並照射至第二感測器32，藉此第二感測器32接收反射光線212以進行光源之光強度監測以及調整機制。
本創作在監測道發光單元20之光強度的變化後能採用下列兩種調整機制：
第一種機制，請參考圖6，如步驟S601~S603所示，當發光單元20之光強度改變時，第二感測器32所接收到的反射光線212會直接反應出發光單元20之光強度與原始設定值不同，此時便能透過處理單元70的演算法直接在第一感測器31接收到檢測光線211後依據第二感測器32所接收到的光強度變化進行調整運算。即，當處理單元70判斷第二感應器32產生的光強度訊號與原始設定值的差值超過第一門檻值時，處理單元70根據第二感應器32產生的光強度訊號對第一感測器31接收到的檢測訊號進行調整運算。
例如，若第二感測器32感測到發光單元20之光強度僅剩下原始設定值的70%，則當第一感測器31接收到檢測光線211後，處理單元70在運算光線21穿透待測物A後的變化時，須將穿透待測物A前的光強度調整為70%，藉此排除發光單元20之光強度本身的衰弱程度，以最精確的判斷光線21在穿透待測物A的前後的變化。
第二種機制，請參考圖7，如步驟S701~S704所示，當發光單元20之光強度改變時，第二感測器32所接收到的反射光線212會直接反應出發光單元20之光強度與原始設定值不同，此時處理單元70調整發光單元20之電壓或者電流，藉以直接改變發光單元20之光強度；接著透過第二感測器32接收反射光線212來檢測發光單元20之光強度是否已透過電壓或者電流的調整而回到原始設定值的光強度，直到發光單元20之光強度與原始設定值相同後，再進行後續檢測。即，當處理單元70判斷第二感應器32產生的光強度訊號與原始設定值的差值超過第二門檻值時，處理單元70調整發光單元20產生之光強度，直到處理單元70判斷第二感應器32產生的光強度訊號與原始設定值的差值不超過第二門檻值時，處理單元70根據第一感測器31接收到的檢測訊號進行檢測。
此外，請參考圖5，在第一實施例中，發光單元20的光軸201與分光元件10的光軸101相互平行。也就是說，發光單元20的光線的軸心與分光元件10的法線平行。藉由發光單元20的光軸201與分光元件10的光軸101相互平行，發光單元20的光線21照射至分光元件10後反射光線212的前進方向轉折大於90度，這樣的光路設計能夠減少體積，藉以使本創作能夠適用於體積較小的微型化檢測裝置或手持檢測裝置。
再者，發光單元20可以是鹵素燈、氣體燈、雷射、發光二極體(LED)或其他發光元件。第一感測器31與第二感測器32可以是光電感測器(PD)、光電感測器陣列(PD array)、光譜儀、線性影像感測器(CMOS sensor)或其他感光元件。分光元件10可以用鍍膜、異質材料接觸或其他分光原理實現。
請參考圖2、圖3及圖4，架體40包含兩架設部41及一連接部42。兩架設部41相互間隔。連接部42的兩端分別連接兩架設部41。兩電路板50分別設於兩架設部41上，而發光單元20與第二感測器32設於其中一電路板50上，第一感測器31設於另一電路板50上。具體來說，在第一實施例中，兩電路板50是分別設於兩架設部41遠離彼此的一側面上，並且架體40的各架設部41具有一開孔411，發光單元20、第二感測器32及第一感測器31分別正對於相對應的架設部41的開孔411，且位於開孔411內。但上述電路板50與架體40的相對結構關係不以此為限，且也可以不需要架體40而是直接將電路板50設於殼體60上。
請參考圖2、圖3及圖4，殼體60包含兩容置部61及一固設部62。兩容置部61之間形成有一檢測空間63。各容置部61具有一檢測窗口611，檢測窗口611面向檢測空間63。發光單元20、第二感測器32及第一感測器31設於殼體60內。發光單元20與第二感測器32設於其中一容置部61內，第一感測器31設於另一容置部61內，發光單元20、第二感測器32及第一感測器31分別正對於相對應的容置部61的檢測窗口611。分光元件10設於其中一容置部61的檢測窗口611上。固設部62連接於兩容置部61，且用以固定設置。
處理單元70電連接發光單元20、第二感測器32及第一感測器31。在第一實施例中，處理單元70設於殼體60外，但不以此為限。
請參考圖1、圖2及圖8，本創作的第一實施例在使用時，殼體60藉由固設部62固定設置於一水族箱中，而處理單元70透過電線穿透檢測槽的壁面連接至發光單元20、第一感測器31及第二感測器32。如此一來本創作之第一實施例可以作為固定式的檢測器，並透過USB等傳輸介面連接至電腦，以電腦的處理器或者軟體作為處理單元70來進行檢測。具體來說，本創作的第一實施例適用於水質檢測，可以長時間監控水族箱中的水質變化，同樣也可以應用於各種液體槽缸內的長時間檢測。
但不以上述為限，例如請參考圖9及圖10，本創作的第二實施例的結構與第一實施例基本相同，差別僅在於殼體60的不同。具體來說，在第二實施例中，殼體60A為柱狀且一端形成有一檢測槽孔61A，而處理單元70A與發光單元20A等元件一同設置於殼體60A內。也就是說，本創作的第二實施例可作為手持攜帶式的檢測器，直接進行檢測運算以及發光單元20A之光強度變化調整機制。
本創作的優點在於，進一步在發光單元20的同一側增設第二感測器32，且藉由分光元件10將發光單元20所發出的光線21分為檢測光線211及反射光線212兩條光路徑，如此檢測光線211這條光路徑能夠穿透分光元件10以及待測物A而被第一感測器31接收，用以檢測待測物A，而反射光線212這條光路徑能夠被分光單元反射至被第二感測器32接收，藉此光線21能夠在不經過待測物A的情況下直接被第二感測器32接收，如此一來第二感測器32能夠直接感測到光源之光強度變化作為光源之光強度的參考基準點，藉以對光源之光強度進行監測，進而能依照光源之光強度變化進行調整，藉以避免光源之光強度改變而導致最終判斷結果誤判。
以上所述僅是本創作的較佳實施例而已，並非對本創作做任何形式上的限制，雖然本創作已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本創作技術方案的內容，依據本創作的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本創作技術方案的範圍內。
A:待測物
10:分光元件
101:光軸
11:第一側
12:第二側
20:發光單元
201:光軸
21:光線
211:檢測光線
212:反射光線
31:第一感測器
32:第二感測器
40:架體
41:架設部
411:開孔
42:連接部
50:電路板
60:殼體
61:容置部
611:檢測窗口
62:固設部
63:檢測空間
70:處理單元
20A:發光單元
60A:殼體
61A:檢測槽孔
70A:處理單元
S601:步驟
S602:步驟
S603:步驟
S701:步驟
S702:步驟
S703:步驟
S704:步驟
圖1係本創作的第一實施例的立體外觀圖。
圖2係本創作的第一實施例的元件分解圖。
圖3係本創作的第一實施例的立體剖面圖。
圖4係本創作的第一實施例的上視剖面圖。
圖5係本創作的光路徑示意圖。
圖6係本創作的第一種調節機制流程圖。
圖7係本創作的第二種調節機制流程圖。
圖8係本創作的第一實施例的使用示意圖。
圖9係本創作的第二實施例的立體外觀圖。
圖10係本創作的局部放大示意圖。
A:待測物
10:分光元件
101:光軸
11:第一側
12:第二側
20:發光單元
201:光軸
21:光線
211:檢測光線
212:反射光線
31:第一感測器
32:第二感測器
Claims (8)
- 一種具光強度變化感知功能的光學檢測裝置，其中包含： 一分光元件，其具有一第一側與一第二側； 一發光單元，其設於該分光元件的該第二側，且能朝向該分光元件發出一光線； 一第一感測器，其設於該分光元件的該第一側； 一第二感測器，其設於該分光元件的該第二側； 其中，該分光元件能將該發光單元所發出的該光線分為一檢測光線及一反射光線，該檢測光線穿透該分光元件並被該第一感測器接收，該反射光線被該分光元件反射並被該第二感測器接收。
- 如請求項1所述之具光強度變化感知功能的光學檢測裝置，其中，該發光單元的光軸與該分光元件的光軸相互平行。
- 如請求項1或2所述之具光強度變化感知功能的光學檢測裝置，其中，該具光強度變化感知功能的光學檢測裝置包含： 一架體，其包含： 兩架設部，其相互間隔； 一連接部，其兩端分別連接該兩架設部； 兩電路板，其分別設於該兩架設部上；該發光單元與該第二感測器設於其中一該電路板上，該第一感測器設於另一該電路板上。
- 如請求項3所述之具光強度變化感知功能的光學檢測裝置，其中， 該兩電路板分別設於該兩架設部遠離彼此的一側面上； 該架體的各該架設部具有一開孔，該發光單元、該第二感測器及該第一感測器分別正對於相對應的該架設部的該開孔。
- 如請求項1或2所述之具光強度變化感知功能的光學檢測裝置，其中，該具光強度變化感知功能的光學檢測裝置包含： 一殼體，其包含： 兩容置部，該兩容置部之間形成有一檢測空間；各該容置部具有一檢測窗口，該檢測窗口面向該檢測空間；該發光單元與該第二感測器設於其中一該容置部內，該第一感測器設於另一該容置部內，該發光單元、該第二感測器及該第一感測器分別正對於相對應的該容置部的該檢測窗口；該分光元件設於其中一該容置部的該檢測窗口上； 一固設部，其連接於該兩容置部，且用以固定設置。
- 如請求項1或2所述之具光強度變化感知功能的光學檢測裝置，其中，該具光強度變化感知功能的光學檢測裝置包含： 一殼體，該發光單元、該第二感測器及該第一感測器設於該殼體內； 一處理單元，其設於該殼體外，且電連接該發光單元、該第二感測器及該第一感測器。
- 如請求項6所述之具光強度變化感知功能的光學檢測裝置，其中， 當該處理單元判斷該第二感應器產生的一光強度訊號與一原始設定值的一差值超過一第一門檻值時，該處理單元根據該光強度訊號對該第一感測器接收到的一檢測訊號進行調整運算。
- 如請求項6所述之具光強度變化感知功能的光學檢測裝置，其中， 當該處理單元判斷該第二感應器產生的一光強度訊號與一原始設定值的一差值超過一第二門檻值時，該處理單元調整該發光單元產生之光強度，直到該處理單元判斷該第二感應器產生的該光強度訊號與該原始設定值的該差值不超過該第二門檻值時，該處理單元根據第一感測器接收到的一檢測訊號進行檢測。
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