[發(fā)明專利]一種基于內(nèi)全反射透鏡的筆式集光器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110576733.X
• 申請(qǐng)日: 2021-05-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113295271A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔令豹;沈曉慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): G01J1/04
• 分類號(hào): G01J1/04;G01J1/42
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 王潔平

本發(fā)明屬于非成像光學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于內(nèi)全反射透鏡的筆式集光器。其包括一個(gè)內(nèi)全反射透鏡，光電探測(cè)器與信號(hào)處理器；內(nèi)全反射透鏡整體呈現(xiàn)長(zhǎng)條棒狀，包括自由曲面與平面，自由曲面外表面為鍍膜層，自由曲面的底部留有集光口；光電探測(cè)器安裝在透鏡平面后方，光電探測(cè)器大小略大于透鏡平面大小；信號(hào)處理器對(duì)光電探測(cè)器的結(jié)果進(jìn)行分析，判斷光強(qiáng)大小。本發(fā)明的有益效果在于：筆式集光器的核心光學(xué)部件全反射透鏡通過(guò)外表面加工和處理，相比內(nèi)表面加工更容易實(shí)現(xiàn)，加工成本低；系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，對(duì)光的收集能力強(qiáng)，測(cè)量結(jié)果可靠，能解決當(dāng)前對(duì)光探測(cè)的不方便、不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于內(nèi)全反射透鏡的筆式集光器。

背景技術(shù)

目前對(duì)于光的探測(cè)在生產(chǎn)生活中都有著極大的用處，光收集器可以進(jìn)行對(duì)產(chǎn)品的光強(qiáng)判斷、漏光檢測(cè)、波長(zhǎng)分析等等，用途廣泛，應(yīng)用性強(qiáng)。光的檢測(cè)效率和測(cè)量速度、難易程度都是評(píng)價(jià)光檢測(cè)結(jié)果的重要指標(biāo)。提高光的檢測(cè)效率和測(cè)量速度，可以幫助生產(chǎn)生活中更快、更可靠對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，方便快捷的檢測(cè)工具可以提高檢測(cè)過(guò)程的可實(shí)施性。

光源的類型非常多，光源的大小、體積、形狀千變?nèi)f化，想要進(jìn)行對(duì)光的檢測(cè)，檢測(cè)儀器必須能靈活應(yīng)變各種光源。想要提升對(duì)光源的檢測(cè)質(zhì)量，就需要盡可能收集到光。目前對(duì)光的探測(cè)器技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但是對(duì)于發(fā)散的光或光源位置不確定的情況下，想直接通過(guò)探測(cè)器完成對(duì)光源的探測(cè)是非常難的。所以需要設(shè)計(jì)一款光的收集器來(lái)幫助提升對(duì)光的檢測(cè)質(zhì)量。目前市面上的光收集器多為大體積的平面結(jié)構(gòu)，對(duì)于小型光源的探測(cè)使用上非常不便，或是應(yīng)用光纖進(jìn)行光的收集， 收集光的效率低，且光纖本身容易漏光；或通過(guò)加工內(nèi)表面進(jìn)行鍍膜，精密加工難以實(shí)現(xiàn)或加工成本昂貴。本發(fā)明利用透鏡進(jìn)行對(duì)光的收集，容易實(shí)現(xiàn)，加工成本低；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，對(duì)光的收集效率高，對(duì)于小型光源的探測(cè)或?qū)庠吹男∶娣e探測(cè)非常友好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于內(nèi)全反射透鏡的筆式集光器，以解決目前光收集器體積大、效率低的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案具體介紹如下。

一種基于內(nèi)全反射透鏡的筆式集光器，其包括被探測(cè)光源、內(nèi)全反射透鏡、光電探測(cè)器和信號(hào)處理器；內(nèi)全反射透鏡整體呈現(xiàn)長(zhǎng)條棒狀，其包括相連的自由曲面和出光平面，自由曲面的外表面上設(shè)置鍍膜層，形成全反射面，自由曲面的底部設(shè)置圓形的集光口，集光口的直徑小于出光平面的直徑；被探測(cè)光源位于集光口前方；出光平面的后方設(shè)置光電探測(cè)器，光電探測(cè)器與信號(hào)處理器相接；工作時(shí)，被探測(cè)光源發(fā)出的光線從集光口通過(guò)內(nèi)全反射透鏡，經(jīng)過(guò)全反射面被準(zhǔn)直，從出光平面射出，被光電探測(cè)器接收，數(shù)據(jù)通過(guò)信號(hào)處理器進(jìn)行處理，對(duì)收集到的光強(qiáng)進(jìn)行分析并輸出結(jié)果。

本發(fā)明中，鍍膜層的材料選自鋁、金中的一種或兩種。

本發(fā)明中，光電探測(cè)器的直徑大于出光平面的直徑。

本發(fā)明中，出光平面和光電探測(cè)器相互平行。

本發(fā)明中，出光平面與光電探測(cè)器之間通過(guò)外殼支架相連接。

本發(fā)明中，被探測(cè)光源、內(nèi)全反射透鏡、光電探測(cè)器和信號(hào)處理器被封裝在一個(gè)外殼中，外殼上靠近集光口的一側(cè)設(shè)置進(jìn)光孔。

本發(fā)明充分考慮了光探測(cè)器的實(shí)際應(yīng)用需求，并深入了解了現(xiàn)有的光檢測(cè)系統(tǒng)的缺點(diǎn)，采用了基于內(nèi)全反射透鏡的筆式集光器的光學(xué)設(shè)計(jì)，可以滿足工業(yè)、制造業(yè)等行業(yè)的高質(zhì)量光檢測(cè)需求，其有益性充分體現(xiàn)在：

1、本發(fā)明對(duì)所需要檢測(cè)的光源要求低，適用范圍廣，對(duì)光源的大小、發(fā)散角、強(qiáng)度等特征都沒(méi)有限制；

2、本發(fā)明采用的內(nèi)全反射透鏡，結(jié)構(gòu)緊湊，可以進(jìn)行封裝，體積小；僅需單個(gè)透鏡對(duì)光源光線進(jìn)行準(zhǔn)直，收集效率高；

3、本發(fā)明采用的核心光學(xué)部件內(nèi)全反射透鏡通過(guò)外表面加工和處理，相比內(nèi)表面加工更容易實(shí)現(xiàn)，加工成本低，具有較好的經(jīng)濟(jì)性；

4、本發(fā)明無(wú)需設(shè)置光闌，減小了光能量的損失；