TWI624659B - 光學量測裝置 - Google Patents
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Abstract
一種光學量測裝置，包含至少一光源、至少一勻光板、及至少一光感測器，光源發出的光線照射一待測物，經待測物反射的光線通過勻光板並經由勻光板勻光後由光感測器接收。光源透過周圍溫度感測調變該光源以讓光源維持在恆溫狀態。
Description
本發明關於一種光學量測裝置。
習知用以量測咖啡的烘焙程度、含水量、濕度及化學組成成分等資訊的光學量測裝置，容易受到咖啡豆間的空隙和堆疊高度差異影響，無法獲得穩定的量測數據。
因此，亟需一種可解決上述問題的光學量測裝置設計。
本發明提供一種可提供穩定的量測數據的光學量測裝置。
依本發明一實施例的設計，一種光學量測裝置，包含至少一光源、至少一勻光板、及至少一光感測器，光源發出的光線照射一待測物，經待測物反射的光線通過勻光板並經由勻光板勻光後由光感測器接收。光源透過周圍溫度感測調變該光源以讓光源維持在恆溫狀態。
藉由上述實施例的設計，光感測器端使用勻光板可讓進入光感測器的反射光更為均勻，弱化咖啡豆間的空隙和高度差異等因素對量測結果的影響，故可得到穩定的量測數據。再者，將勻光板設置於光感測器前的設計，除了勻光作用外，亦可提供隔離光感測器與待測物(例如咖啡豆/咖啡粉)的效果，且若將勻光板再加以抗靜電處理，可避免粉狀灰塵黏附於光感測器影響量測靈敏度的問題。再者，
藉由將勻光板設置於光源前的設計，光源發出的光線通過勻光板後可均勻地照射咖啡豆/咖啡粉的各個部份，獲得更穩定的量測結果，且可避免粉狀灰塵黏附於光源處。
本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例並配合所附圖式，作詳細說明如下。
10、20、30‧‧‧光學量測裝置
12‧‧‧光源
14‧‧‧勻光板
16‧‧‧光感測器
18‧‧‧咖啡豆/咖啡粉
22‧‧‧LED
24‧‧‧溫度感測器
26‧‧‧恆溫變流控制單元
28‧‧‧電流調節器
32‧‧‧金屬遮光罩
34‧‧‧待測物承載盤
34a‧‧‧內盤
34b‧‧‧外盤
341‧‧‧溝槽
I‧‧‧發射光
IR‧‧‧反射光
圖1為本發明一實施例的光學量測裝置的示意圖。
圖2為本發明另一實施例的光學量測裝置的示意圖。
圖3為本發明一實施例的光學量測恆溫控制機制的示意圖。
圖4為本發明另一實施例的光學量測裝置的示意圖。
圖5A及圖5B顯示一可分離式待測物承載盤分別於分離於組合狀態的示意圖。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。
如圖1所示，本發明一實施例提供一種光學量測裝置10，包含至少一光源12、至少一勻光板(diffuser)14、及至少一光感測器16。光源12例如可為近紅外光LED，光感測器16例如可為近紅外光感測器，且勻光板14例如可為鐵氟龍勻光板但不限定。光學量
測裝置10可用以量測例如咖啡豆/咖啡粉18的待測物的各種特徵參數。光源12發出的光線I可通過勻光板14後照射咖啡豆/咖啡粉18，被咖啡豆/咖啡粉18反射的反射光IR再經由勻光板14混光後由光感測器16接收。利用光學量測裝置10所量測得之數據例如可包含咖啡之烘焙程度、含水量、濕度及化學組成成分等資訊。於另一實施例中，亦可如圖2所示省略光源端的勻光板14，光學量測裝置20的光源12發出的光線I可直接照射咖啡豆/咖啡粉18後被咖啡豆/咖啡粉18反射，反射光IR再經由勻光板14混光後由光感測器16接收。
以咖啡豆為例，因咖啡豆的顆粒大小不一，容易造成咖啡豆的量測平面的高度不均，且放置於容器內的各個豆子之間會形成許多空隙。因此，藉由上述實施例的設計，於光感測器端使用勻光板14可讓進入光感測器16的反射光IR更為均勻，弱化咖啡豆間的空隙和高度差異等因素對量測結果的影響，故可得到穩定的量測數據。再以咖啡粉為例，因咖啡粉內可能混入銀皮等添加物而造成顏色不均，故於光感測器端使用勻光板14，同樣可均化反射光IR使量測得的數據更穩定。再者，將勻光板14設置於光感測器16前的設計，除了勻光作用外，亦可提供隔離光感測器16與待測物(例如咖啡豆/咖啡粉18)的效果，且若將勻光板14再加以抗靜電處理，可避免粉狀灰塵黏附於光感測器16影響量測靈敏度的問題。再者，藉由將勻光板14設置於光源12前的設計，光源12發出的光線通過勻光板14後可均勻地照射咖啡豆/咖啡粉18的各個部份，獲得更穩定的量測結果，且可避免粉狀灰塵黏附於光源12處。
於一實施例中，光學量測裝置可搭配恆溫演算法讓光源12快速維持在恆溫狀態。於恆溫演算法中，可使用自動補償方式，調整光源12的亮暗時間間距，並輔以溫度感測器，使近紅外線光源
達到穩定，不易受溫度變化而影響光強度。此調控方法亦具有省電的優點，且對於要求功耗的可攜式系統更是適用。舉例而言，例如當LED使用於量測儀器時，需盡可能讓LED處於恆溫狀態，才能發出穩定的光源，因此要讓LED維持在恆亮的高溫狀態，需一段時間讓溫度達到穩定，光源才能穩定，故LED光源難以應用於手持式量測系統。因此，於一實施例中，如圖3所示，於LED 22周圍設置的溫度感測器24可測得LED 22周遭的溫度(例如LED燈板的溫度)並將溫度告知恆溫變流控制單元26，恆溫變流控制單元26依據溫度高低經由電流調節器28調變LED 22，使LED 22亮暗間隔地變換及/或電流大小間隔地變換，再依亮暗時間間距(例如可為交替的光源開啟時間與光源關閉時間)來調控LED 22溫度，因此可在低溫的區間也能讓光源12維持在恆溫狀態。再者，光感測器例如可於LED 22高亮度區間時量測，低亮度區間則不做量測。此恆溫演算法跟恆亮的LED對比，因可在低溫的區間讓光源12快速維持在恆溫狀態，故可達到相同穩定度但能減少2/3的功耗，並將待測暖機時間降低至原先的1/3，且恆溫演算法可讓光源12快速維持在恆溫狀態，使近紅外線光源達到穩定，不易受溫度變化而影響光源穩定度，且其省電的優點特別適用於要求低功耗的可攜式系統。
於一開合式光學量測系統中，需避免操作時造成量測的誤差，因此在光機構的設計除須符合光學特性外，另需考慮待測物及環境對系統造成的其他影響。於另一實施例中，如圖4所示，光學量測裝置30可搭配使用金屬遮光罩32，金屬遮光罩32可設置於光源12、光感測器16兩者與待測物例如咖啡豆/咖啡粉18之間，且圈圍於待測物的上方使發射光I及反射光IR的光路位於金屬遮光罩32內。因金屬具有高熱傳導係數及導電性，習知塑膠材質的遮光罩在與
承載盤的接口處易因摩擦產生靜電，導致細微粉狀待測物會吸附在遮光罩內壁造成光學量測誤差，使用金屬遮光罩32可避免此一問題。再者，金屬遮光罩32因具較佳的散熱特性，因此未完全冷卻之待測物產生的蒸散水氣，能被凝結於金屬內壁，避免發射光I及反射光IR被具高吸收性的水氣吸收造成量測誤差。
圖5A及圖5B顯示一可分離式待測物承載盤分別於分離與組合狀態的示意圖。如圖5A及圖5B所示，一種可分離及組合的待測物承載盤34包含可彼此接合的內盤34a及外盤34b。使用可分離的待測物承載盤34，於量測過程中能簡化操作並易於清潔。當量取待測物只需將內盤34a取出，裝入待測物後再置於外盤34b，量測完只需將內盤34a取出並更換不同待測物即可。外盤34b上形成有溝槽341已嵌合內盤34a並定位，減少位移偏差，且外盤34b的設置可使回收內盤34a溢出的待測物的操作更為容易。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。
Claims (10)
- 一種光學量測裝置，包含：至少一光源，提供一發射光以照射一待測物，其中該待測物包含咖啡豆或咖啡粉；至少一光感測器，接收該待測物反射形成之一反射光以量測該待測物的至少一特徵參數；至少一勻光板，設置於該光源的光路上以勻化該發射光或該反射光的至少其中之一；以及一恆溫變流控制單元，依據光源周遭量測的溫度調變該光源的亮暗區間或供電電流大小，以讓該光源維持在實質恆溫狀態。
- 如請求項1所述之光學量測裝置，其中該特徵參數包含咖啡之烘焙程度、含水量、濕度及化學組成成份的至少其中之一。
- 如請求項1所述之光學量測裝置，其中該勻光板設置於該光源與該待測物之間、或者設置於該待測物與該光感測器之間。
- 如請求項1所述之光學量測裝置，更包含：一金屬遮光罩，圈圍於待測物的上方使該發射光及該反射光的光路位於該金屬遮光罩內。
- 如請求項1所述之光學量測裝置，更包含：一待測物承載盤，包含可彼此分離的一內盤及一外盤，且該待測物容置於該內盤。
- 如請求項5所述之光學量測裝置，其中該外盤形成有嵌合該內盤的一溝槽。
- 一種光學量測裝置，包含：至少一光源，提供一發射光以照射一待測物，其中該待測物包含咖啡豆或咖啡粉； 至少一光感測器，接收該待測物反射形成之一反射光以量測該待測物的至少一特徵參數；以及至少一勻光板，設置於該光源的光路上以勻化該發射光或該反射光的至少其中之一。
- 如請求項7所述之光學量測裝置，其中該特徵參數包含咖啡之烘焙程度、含水量、濕度及化學組成成份的至少其中之一。
- 如請求項7所述之光學量測裝置，更包含：一金屬遮光罩，圈圍於待測物的上方使該發射光及該反射光的光路位於該金屬遮光罩內。
- 如請求項7所述之光學量測裝置，更包含：一待測物承載盤，包含可彼此分離的一內盤及一外盤，且該待測物容置於該內盤。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| TW105103326A TWI624659B (zh) | 2015-02-06 | 2016-02-02 | 光學量測裝置 |
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| TW (1) | TWI624659B (zh) |
Citations (3)
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| US5388909A (en) * | 1993-09-16 | 1995-02-14 | Johnson; Shane R. | Optical apparatus and method for measuring temperature of a substrate material with a temperature dependent band gap |
| US20070017111A1 (en) * | 2005-07-21 | 2007-01-25 | Hoback John F | Light reflective and light enhancing tape measure |
| CN102714904A (zh) * | 2009-10-14 | 2012-10-03 | 惠普发展公司，有限责任合伙企业 | 具有亮度反馈控制的稳定光源 |
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2016
- 2016-02-02 TW TW105103326A patent/TWI624659B/zh active
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| TW201632867A (zh) | 2016-09-16 |
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