專利名稱：用于樣品的平面測量的測量頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及測量頭，更具體說，是涉及設(shè)有光波導(dǎo)的測量頭，用于樣品的平面測量。
背景技術(shù)：
常規(guī)的測量頭，通常包括照射測量表面的光學(xué)投射裝置，和用于測量光反射的光學(xué)裝置。這種測量頭的一個(gè)例子，在美國專利U.S.Pat.No.4,078,858中說明，該測量頭包括白熾燈，為了產(chǎn)生測量光斑，該白熾燈與準(zhǔn)直器透鏡和偏折反射鏡，還與收集透鏡結(jié)合在一起。以45度角反射的測量光斑的光，到達(dá)光學(xué)測量裝置內(nèi)，該測量裝置包括球形環(huán)狀反射鏡及平的球形反射鏡。
這種常規(guī)測量頭的一種應(yīng)用，在美國專利U.S.Pat.No.3,244,062說明的設(shè)備中描述，該設(shè)備用于確定照片的光密度，它包括測量頭和光學(xué)測量裝置，該測量頭有光學(xué)投射裝置，用于把白熾燈的光成像在照相材料上，該光學(xué)測量裝置借助橫過光學(xué)投射裝置光軸的偏折反射鏡，截獲基本上垂直地從照片表面再散射的光，并露出有透鏡輔助的光電倍增管入口孔徑。光學(xué)投射裝置能在所有各側(cè)面上，使測量光斑以基本上45度入射角暴露在測量頭的白熾光中發(fā)出的光下。與白熾燈相關(guān)的光學(xué)投射裝置，包括環(huán)繞白熾燈的球形環(huán)狀反射鏡，以所述燈的燈絲循著該球形環(huán)狀反射鏡的光軸伸延。由球形環(huán)狀反射鏡平行于光學(xué)投射裝置光軸傳遞的燈光，借助簡單的環(huán)狀反射鏡聚焦在測量表面上。熟知設(shè)備的光學(xué)投射裝置和光學(xué)測量裝置的質(zhì)量，在光反射性質(zhì)的確定中，適合簡單的密度測量，但不適合反射光的精細(xì)光譜分析。這種常規(guī)的測量頭，在反射信號(hào)中傳送大量雜散光和串?dāng)_，且因?yàn)楣庥捎谏⑸涠诠馇恢袚p耗，通常要求高功率的光源。
此外，常規(guī)的測量頭在它們的外殼內(nèi)不包含光源，所以要求相對(duì)外部光源的非常獨(dú)特的對(duì)準(zhǔn)，以便從光源收集光，最后用于照射樣品。這種獨(dú)特的對(duì)準(zhǔn)程序已經(jīng)證明是非常困難和費(fèi)時(shí)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過提供一種改進(jìn)的測量頭，用于照射測量表面，并以合適的精度及強(qiáng)度，傳遞從測量光斑反射的測量光，以便例如對(duì)被反射的光進(jìn)行光譜分析。本發(fā)明的測量頭，在測量頭相對(duì)于光源的定位中，提供靈活性，使測量頭的位置可以循著測量表面變化，而不降低照射測量表面的強(qiáng)度。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，測量頭包括至少一個(gè)輸入光波導(dǎo)，用于把來自外部光源的光傳送到測量頭，供樣品的照射；至少一個(gè)準(zhǔn)直光學(xué)裝置，用于使來自外部光源的被傳送的光準(zhǔn)直；至少一個(gè)平面反射鏡，用于反射來自所述外部光源的被傳送的光，使被傳送的光的光路，在測量頭內(nèi)至少折疊一次；至少一個(gè)聚焦光學(xué)裝置，用于使來自被照射樣品的漫射光聚焦；和至少一個(gè)輸出光波導(dǎo)，用于收集被聚焦的光，并把收集的光傳送到測量頭之外。
測量頭的折疊光路，能在本發(fā)明的測量頭100的大小方面，比當(dāng)前可用的常規(guī)測量頭有大的縮減。就是說，折疊光路能有充足的實(shí)際空間來使光改變方向，不必使光纖在相對(duì)小尺寸的測量頭內(nèi)過度彎曲。再有，本發(fā)明的輸入和輸出光纖，降低在按照本發(fā)明的測量頭外殼內(nèi)雜散(被改變方向的)光的量。雜散光的這種降低，能實(shí)現(xiàn)被收集的光更精確的測量和分析，該收集的光被至少一根輸出光纖傳輸?shù)綔y量頭之外。該輸入光纖，還在測量頭相對(duì)于照射樣品使用的光源的定位中，提供靈活性。


為了能夠詳細(xì)地理解以上敘述的本發(fā)明特性的方式，通過參照各實(shí)施例，可以獲得上面簡要地概括的本發(fā)明更具體的說明，其中的一些實(shí)施例在附圖中出示。但是，應(yīng)當(dāng)指出，附圖只表明本發(fā)明的典型實(shí)施例，從而不應(yīng)認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可以有其他等效的實(shí)施例。
圖1畫出按照本發(fā)明測量頭的一個(gè)實(shí)施例的高級(jí)方框解； 圖2畫出按照本發(fā)明測量頭的另一個(gè)實(shí)施例的高級(jí)方框解； 圖3畫出一個(gè)實(shí)施例的高級(jí)方框解，該實(shí)施例表明適合使用按照本發(fā)明的測量頭的光纖束；和 圖4畫出按照本發(fā)明測量頭的另一個(gè)實(shí)施例的高級(jí)方框解。
為便于了解，已經(jīng)在可能的地方使用標(biāo)識(shí)的參考數(shù)字，指明各圖共有的標(biāo)識(shí)的單元。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明有益地提供一種測量頭，用于從某個(gè)源，通過至少一個(gè)光波導(dǎo)(如光纖)，把光傳送到測量頭中的平面反射鏡，在那里，被反射的光通過至少一個(gè)準(zhǔn)直透鏡，入射到樣品上，在一個(gè)實(shí)施例中，是以基本上45度角入射。從樣品漫射的光，垂直地被另一個(gè)透鏡收集，聚焦在另一個(gè)光波導(dǎo)(如光纖)的端部，并被引導(dǎo)到測量頭之外。雖然這里說明的關(guān)于測量頭的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例，包括具體數(shù)目的相應(yīng)的收集光纖、平的反射鏡、和準(zhǔn)直透鏡，但不應(yīng)當(dāng)把本發(fā)明具體實(shí)施例視作對(duì)本發(fā)明范圍的限制。本領(lǐng)域熟練人員顯然知道，本發(fā)明教導(dǎo)傳達(dá)的是，可以有益地應(yīng)用本發(fā)明的概念，提供基本上有任何數(shù)量的收集光纖、平的反射鏡、和準(zhǔn)直透鏡或它們的組合。
圖1畫出按照本發(fā)明測量頭的一個(gè)實(shí)施例的高級(jí)方框解。圖1的測量頭100，圖上畫出包括前表面上有抽樣孔徑104的外殼102。測量頭100還包括兩個(gè)平的反射鏡1101-1102，圖上畫出以180度分開，置于相對(duì)的側(cè)壁上；兩個(gè)準(zhǔn)直光學(xué)裝置1201-1202(圖上畫出每一平的反射鏡各有一個(gè)準(zhǔn)直透鏡)；一個(gè)聚焦光學(xué)裝置130(圖上畫出一個(gè)聚焦透鏡)；和三個(gè)光波導(dǎo)(圖上畫出三根光纖)1401-1403。圖1還畫出白熾光源(圖上畫出一個(gè)氙閃光燈)150。光源150，可以作為與測量頭100一起使用的部件包括在內(nèi)，也可以由用戶提供。
在圖1的測量頭100中，來自氙燈150的光，被兩根光纖(輸入光纖)收集，圖上畫出光纖1401和1402。每一輸入光纖1401、1402從氙燈150收集的光，被引導(dǎo)到測量頭100相應(yīng)的平的反射鏡1101、1102。來自相應(yīng)輸入光纖1401、1402的光，從相應(yīng)的平的反射鏡1101、1102反射到相應(yīng)的準(zhǔn)直透鏡1201、1202。經(jīng)相應(yīng)準(zhǔn)直透鏡1201、1202準(zhǔn)直的光，通過測量頭100外殼102的抽樣孔徑104，照射樣品。由樣品的照射產(chǎn)生的漫射光，經(jīng)過孔徑140，被聚焦透鏡130垂直地收集并聚焦。已聚焦的漫射光被第三光纖1403(輸出光纖)收集，該第三光纖1403把收集的光傳輸?shù)綔y量頭之外。輸出光纖1403中的光，例如被要對(duì)收集的光進(jìn)行光譜分析的測量儀器使用的光纖，傳輸?shù)綔y量頭之外。雖然在圖1的測量頭100中，輸出光纖1403被畫成至少部分位于測量頭100內(nèi)，從而作為測量頭的部件被包括在內(nèi)，但在本發(fā)明另外的實(shí)施例中，可以選擇用于收集和聚焦來自被照射樣品的漫射光的聚焦透鏡，使被收集的漫射光聚焦在正好在測量頭外面的位置上，這樣可以被測量頭外面位置上的收集裝置，如光波導(dǎo)收集。因此，輸出光波導(dǎo)不一定位于測量頭內(nèi)，也不要求它是本發(fā)明測量頭本身的部件，而可以由用戶提供。
在圖1的測量頭100中，輸入光纖1401和1402、平的反射鏡1101和1102、和準(zhǔn)直透鏡1201和1202的定位和放置，要使樣品被來自氙燈150的準(zhǔn)直光束以基本上45°+/-2°的角度照射。此外，聚焦透鏡的定位和放置，要使來自被照射樣品的漫射光被聚焦透鏡聚焦，并使輸出光纖1403以基本上0°+/-0.5°的角度被收集。
更具體地說，輸入光纖1401和1402定位在測量頭100的外殼102中，使輸入光纖1401、1402傳輸?shù)膩碜噪療?50的光，被相應(yīng)的平的反射鏡1101、1102以基本上45°+/-2°的角度反射。準(zhǔn)直透鏡1201、1202分別位于測量頭100的外殼102中，使從相應(yīng)的平的反射鏡1101、1102反射的氙光被準(zhǔn)直，并經(jīng)過測量頭100外殼102的抽樣孔徑104，以基本上45°+/-2°的角度照射樣品。聚焦透鏡130定位在測量頭100的外殼102中，使來自被照射樣品的漫射光以基本上0°+/-0.5°的角度被收集。其次，輸出光纖1403定位在聚焦透鏡130的焦點(diǎn)上，以垂直地收集來自被照射樣品的聚焦的漫射光。
如在圖1測量頭100中畫出的，得到的光路被折疊一次(即，光以基本上45°的角度入射平的反射鏡，又以基本上45°的角度從平的反射鏡反射)。這樣的配置，能在本發(fā)明的測量頭100的大小方面，比當(dāng)前可用的常規(guī)測量頭有大的縮減。就是說，折疊光路能有充足的實(shí)際空間來使光改變方向，不必使光纖在相對(duì)小尺寸的測量頭內(nèi)過度彎曲。
測量頭100各種部件的物理和光學(xué)性質(zhì)，至少由測量頭100的尺寸和測量頭100外殼102內(nèi)的部件位置規(guī)定。例如，在圖1的測量頭100中，測量頭外殼102的長度和寬度，圖上畫出兩者的大小為六十(60)毫米。此外，圖1測量頭100外殼102的抽樣孔徑104，圖上畫出的寬度大小為十六(16)毫米。這樣，在圖1中，選擇輸入光纖1401、1402的數(shù)值孔徑及位置，和準(zhǔn)直透鏡1201、1202的尺寸、位置、及曲率，使來自光纖1401、1402的被平的反射鏡1101、1102反射，又被準(zhǔn)直透鏡1201、1202準(zhǔn)直的氙光，照射整個(gè)抽樣孔徑104，從而照射圖1測量頭100外殼102的抽樣孔徑內(nèi)的樣品部分。例如，在圖1的測量頭100中，第一和第二輸入光纖1401、1402，各在圖上畫出包括單根四百(400)微米的有0.39數(shù)值孔徑(即，出射半角的正弦)的光纖。第一和第二準(zhǔn)直透鏡，各有焦距25mm及直徑15mm。測量頭100的孔徑104，由外殼102中的16mm開孔構(gòu)成，這樣，從被照射樣品垂直地漫射的光，也由寬度大小基本上為11mm的準(zhǔn)直光束構(gòu)成。在圖1的測量頭100中，基本上與測量頭100準(zhǔn)直透鏡1201、1202使用的透鏡相似的透鏡，被用作聚焦透鏡130。更具體地說，聚焦透鏡130有焦距25mm及直徑15mm。輸出光纖1403是單根四百(400)微米的有0.39數(shù)值孔徑的光纖，并在測量頭100的外殼102內(nèi)置于聚焦透鏡130的焦點(diǎn)位置上。
如上所述，在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的測量頭中，至少一根輸入光纖把來自光源的光，經(jīng)過至少一個(gè)平的反射鏡及至少一個(gè)準(zhǔn)直透鏡，向樣品引導(dǎo)。至少一根輸出光纖收集從樣品聚焦的漫射光，并把光引導(dǎo)到測量頭之外。用光纖來引導(dǎo)光進(jìn)入和離開測量頭，降低了測量頭外殼內(nèi)的雜散(被改變方向的)光的量。這種雜散光的降低，能使被至少一根輸出光纖傳輸?shù)綔y量頭之外的收集的光，實(shí)現(xiàn)更精確的測量和分析。
現(xiàn)在回頭參考圖1，為進(jìn)一步降低雜散光在光路中的影響，測量頭100可選擇地再包括多塊光隔板。例如，如在圖1中所示，光隔板1601-1604可以位于每一準(zhǔn)直透鏡1201、1202和聚焦透鏡130的邊緣，以降低測量頭中被改變方向的光的量，并降低透鏡邊緣出現(xiàn)的光學(xué)像差的負(fù)面作用。為進(jìn)一步降低雜散光，測量頭100的外殼內(nèi)部，可以涂敷黑的無光澤材料。
雖然圖1的測量頭100畫成包括兩個(gè)平的反射鏡1101和1102、兩個(gè)準(zhǔn)直透鏡1201和1202、和兩根用于引導(dǎo)來自氙燈150的光照射樣品的光纖1401和1402，但在本發(fā)明另外的實(shí)施例中，本發(fā)明的測量頭可以包括基本上任何數(shù)量的平的反射鏡、準(zhǔn)直透鏡、和用于從光源收集光的光纖或它們的組合。另外，本發(fā)明的測量頭可以包括基本上任何數(shù)量的輸出光纖，用于把從被照射樣品垂直地收集的光，傳送到測量頭之外。例如，圖2畫出按照本發(fā)明測量頭的另一個(gè)實(shí)施例的高級(jí)方框解。圖2中的測量頭200，圖上畫出包括前表面有抽樣孔徑204的六角形外殼202。圖2的測量頭200，圖上畫出包括六個(gè)平的反射鏡2101-2106，圖上畫出按基本上圓形圖形以60度分開放置；六個(gè)準(zhǔn)直光學(xué)裝置2201-2206(圖上畫出每一平的反射鏡各有一個(gè)準(zhǔn)直透鏡)；一個(gè)聚焦光學(xué)裝置230(圖上畫出一個(gè)聚焦透鏡)；和七根光纖2401-2407。圖2還畫出白熾光源(圖上畫出一個(gè)氙閃光燈)250。光源250，可以作為與測量頭200一起使用的部件包括在內(nèi)，也可以由用戶提供。
在圖2的測量頭200中，如在圖1的測量頭100一樣，來自氙燈250的光，被輸入光纖收集，圖上畫出光纖2401-2406。每一輸入光纖2401-2406從氙燈250收集的光，被引導(dǎo)到測量頭200相應(yīng)的平的反射鏡2101-2106。來自相應(yīng)輸入光纖2401-2406的光，從相應(yīng)的平的反射鏡2101-2106反射到相應(yīng)的準(zhǔn)直透鏡2201-2206。在一個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)相應(yīng)準(zhǔn)直透鏡2201-2206準(zhǔn)直的來自各輸入光纖2401-2406的光，通過測量頭200圓柱形外殼202的抽樣孔徑204，以基本上45度的角度，照射樣品。由樣品的照射產(chǎn)生的漫射光，經(jīng)過抽樣孔徑204，被聚焦透鏡230垂直地收集并聚焦，然后被第七根光纖2407(輸出光纖)收集，該第七光纖2407把收集的光傳輸?shù)綔y量頭之外。輸出光纖2407中的光，例如被對(duì)收集的光進(jìn)行光譜分析的測量儀器使用的第七根光纖2407，傳輸?shù)綔y量頭之外。發(fā)明人確定，通過設(shè)置多個(gè)光波導(dǎo)與平的反射鏡的組合，用于照射樣品，那么，樣品可以被更強(qiáng)的光強(qiáng)照射，導(dǎo)致例如對(duì)收集的光進(jìn)行光譜分析的測量儀器更高的精度。
為縮減本發(fā)明測量頭所要求的形狀因子，輸入和輸出光纖可以包括光纖束。例如，圖3畫出一個(gè)實(shí)施例的高級(jí)方框解，表明適合與例如圖2的測量頭200一起使用的光纖束300的實(shí)施例。圖3的光纖束300，包括核心光收集器350和從核心光收集器350分出的七個(gè)光波導(dǎo)(圖上畫出七根光纖)3401-3407。圖3為說明的目的，還畫出氙光閃光燈350。如在圖3中所示，光收集器350置于氙燈350之前，以收集來自氙燈350最大量的光。六根輸入光纖，圖上畫出光纖3401-3406，把來自氙燈350的光傳輸?shù)饺缤瑘D2的測量頭200的測量頭，如上所述地照射樣品。設(shè)置光纖束300的第七根光纖3407，用于收集從樣品漫射的光，并把收集的光傳輸?shù)綔y量頭之外，例如供對(duì)收集的光進(jìn)行光譜分析的測量儀器使用。
按照本發(fā)明，測量頭中光波導(dǎo)(光纖和/或光纖束)的設(shè)置，提供許多優(yōu)于常規(guī)測量頭的優(yōu)點(diǎn)。例如，本發(fā)明的光波導(dǎo)，在光源相對(duì)于本發(fā)明測量頭的定位方面，提供靈活性。更具體地說，本發(fā)明測量頭相對(duì)光源的位置，由于設(shè)置的光波導(dǎo)把光從光源傳輸?shù)綔y量頭中提供的靈活性，所以不象常規(guī)測量頭那樣關(guān)鍵。此外，設(shè)置光波導(dǎo)來收集從樣品漫射的光，并把收集的光傳輸?shù)綔y量頭之外，也使本發(fā)明的測量頭，在相對(duì)于例如用于對(duì)收集的光進(jìn)行光譜分析的測量儀器的定位方面，有更多的靈活性。這樣，測量頭在照射樣品時(shí)的位置，可以改變，而不是如常規(guī)測量頭那樣，停留在相對(duì)于光源固定的位置，其后是測量儀器。要能在常規(guī)的測量頭中實(shí)現(xiàn)任何靈活性，光源常常包括在常規(guī)測量頭的外殼中，與本發(fā)明測量頭的形狀因子比較，該光源極大地增大常規(guī)測量頭的形狀因子。另外，光纖或光纖束的設(shè)置，能使來自外部光源的光，基本上平行于測量頭的軸，進(jìn)入測量頭，并如圖1中所示，例如再向外彎折45度角，沒有附加的光散射或其他損耗。常規(guī)的測量頭，為實(shí)施這種配置，至少要求一個(gè)附加的反射表面，該反射表面能招致額外的光散射或其他損耗。
圖4畫出按照本發(fā)明測量頭另一個(gè)實(shí)施例的高級(jí)方框解。更具體地說，圖4畫出按照本發(fā)明的0/45度測量頭的實(shí)施例。在圖4的測量頭400中，樣品基本上以零度被照射，而漫射光基本上以45度被聚焦和收集。圖4的測量頭400，圖上畫出包括的部件，與圖1測量頭100基本上相同，但是，在圖4的測量頭400中，輸入光纖現(xiàn)在被用作輸出光纖，而輸出光纖被用作輸入光纖。更具體地說，圖4的測量頭400，圖上畫出包括前表面上有抽樣孔徑404的外殼402。測量頭400還包括兩個(gè)平的反射鏡4101-4102，圖上畫出以180度分開，置于相對(duì)的側(cè)壁上；一個(gè)準(zhǔn)直光學(xué)裝置420(圖上畫出一個(gè)準(zhǔn)直透鏡)；兩個(gè)聚焦光學(xué)裝置4301-4302(圖上畫出每一平的反射鏡有一個(gè)聚焦透鏡)；和五個(gè)光波導(dǎo)(圖上畫出五根光纖)4401-4405。圖1還畫出白熾光源(圖上畫出一個(gè)氙閃光燈)450。光源450，可以作為與測量頭100一起使用的部件包括在內(nèi)，也可以由用戶提供。
在圖4的測量頭400中，來自氙燈450的光，被三根光纖(輸入光纖)收集，圖上畫出光纖4401-4403。輸入光纖4401-4403從氙燈450收集的光，被用于以基本上0°+/-0.5°的角度照射樣品。更具體地說，輸入光纖4401-4403從氙燈450收集的光，被準(zhǔn)直透鏡420收集并準(zhǔn)直。然后，被準(zhǔn)直的光，經(jīng)過測量頭400外殼402的抽樣孔徑404，照射樣品。由樣品的照射產(chǎn)生的漫射光，經(jīng)過孔徑404，入射在每一平的反射鏡4101-4102上并被每一平的反射鏡4101-4102以基本上45°+/-2°的角度反射。更具體地說，被垂直照射的樣品，把光沿各個(gè)方向以基本上45°+/-2°的角度漫射。被漫射的光，以基本上45°+/-2°的角度入射到兩個(gè)平的反射鏡4101-4102的每一個(gè)上，并以基本上45°+/-2°的角度，被兩個(gè)平的反射鏡4101-4102的每一個(gè)反射。兩個(gè)平的反射鏡4101-4102反射的被準(zhǔn)直的光，由相應(yīng)的聚焦透鏡4301-4302收集。聚焦透鏡4301-4302的每一個(gè)，把準(zhǔn)直的光束聚焦成光斑。在聚焦透鏡4301-4302的焦點(diǎn)位置上，從聚焦透鏡4301-4302每一個(gè)聚焦的漫射光，被相應(yīng)光纖4404和4405(輸出光纖)收集，該兩光纖把收集的光傳輸?shù)綔y量頭之外。輸出光纖4404-4405中的光，例如被要對(duì)收集的光進(jìn)行光譜分析的測量儀器使用的輸出光纖4404-4405，傳輸?shù)綔y量頭之外。在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，輸出光纖可以取1:N的光纖形式，這里設(shè)置的多根光纖，從被照射樣品收集漫射的聚焦的光，該1:N光纖包括一端有多根光纖而另一端有單根光纖。
雖然上面參照45/0度測量頭和0/45度測量頭說明本發(fā)明的實(shí)施例，但樣品的照射角度和收集從樣品漫射的光的角度，在上面本發(fā)明的實(shí)施例中畫出的，僅是示例性的，不應(yīng)視作對(duì)本發(fā)明范圍的限制。本領(lǐng)域熟練人員顯然知道，本發(fā)明教導(dǎo)傳達(dá)的是，可以有益地應(yīng)用本發(fā)明的概念，提供基本上任何樣品的照射角度和收集從樣品漫射的光的角度。45/0度和0/45度的照射和收集角度，僅僅是本領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐和遵照美國測試及材料協(xié)會(huì)(American Society for Testingand Materials，ASTM)與國際照明委員會(huì)(International IlluminationCommission，CIE)在例如定義色彩測量中，對(duì)照明和收集的教導(dǎo)。
雖然以上所述針對(duì)的是本發(fā)明的實(shí)施例，但在不偏離本發(fā)明的基本范圍情形下，可以設(shè)計(jì)其他的和更多的實(shí)施例，本發(fā)明的范圍由下面的權(quán)利要求書確定。
權(quán)利要求
1.一種測量頭，包括至少一個(gè)輸入光波導(dǎo)，用于把來自外部光源的光傳送到所述測量頭，供樣品的照射；至少一個(gè)準(zhǔn)直光學(xué)裝置，用于使來自所述外部光源的被傳送的光準(zhǔn)直；至少一個(gè)平面反射鏡，用于反射來自所述外部光源的所述被傳送的光，以便所述被傳送的光的光路，在所述測量頭內(nèi)至少折疊一次；和至少一個(gè)聚焦光學(xué)裝置，用于使來自所述被照射樣品的漫射光聚焦。
2.按照權(quán)利要求1的測量頭，還包括至少一個(gè)輸出光波導(dǎo)，用于收集被聚焦的光。
3.按照權(quán)利要求2的測量頭，其中所述至少一個(gè)輸入光波導(dǎo)，把來自所述外部光源的光，傳送到所述至少一個(gè)準(zhǔn)直光學(xué)裝置，所述至少一個(gè)準(zhǔn)直光學(xué)裝置，使被傳送的光準(zhǔn)直，所述樣品被來自所述準(zhǔn)直光學(xué)裝置的所述準(zhǔn)直光照射，所述聚焦光學(xué)裝置把來自所述被照射樣品的所述漫射光，聚焦成所述測量頭內(nèi)的光斑，且所述至少一個(gè)輸出光波導(dǎo)，在所述聚焦光學(xué)裝置的焦點(diǎn)位置，收集所述聚焦的光，并把所述收集的光，傳送到所述測量頭之外。
4.按照權(quán)利要求3的測量頭，其中所述樣品被所述準(zhǔn)直光以基本上45度角照射，而來自所述被照射樣品的漫射光，則以基本上0度角被收集。
5.按照權(quán)利要求3的測量頭，其中所述樣品被所述準(zhǔn)直光以基本上0度角照射，而來自所述被照射樣品的漫射光，則以基本上45度角被收集。
6.按照權(quán)利要求2的測量頭，其中所述至少一個(gè)輸入光波導(dǎo)和所述至少一個(gè)輸出光波導(dǎo)，包括光纖。
7.按照權(quán)利要求6的測量頭，其中所述至少一根輸入光纖和所述至少一根輸出光纖，包括光纖束。
8.按照權(quán)利要求1的測量頭，其中所述至少一個(gè)準(zhǔn)直光學(xué)裝置，包括準(zhǔn)直透鏡。
9.按照權(quán)利要求1的測量頭，其中所述至少一個(gè)聚焦光學(xué)裝置，包括聚焦透鏡。
10.按照權(quán)利要求1的測量頭，其中所述外部光源，包括白熾光源。
11.按照權(quán)利要求10的測量頭，其中所述白熾光源，包括氙閃光燈。
12.按照權(quán)利要求2的測量頭，其中所述至少一根輸出光纖，把所述收集的光傳送到光譜儀，以便對(duì)所述收集的光進(jìn)行光譜分析。
13.按照權(quán)利要求1的測量頭，其中所述測量頭，包括6個(gè)輸入光波導(dǎo)和6個(gè)相應(yīng)的平面反射鏡，用于把來自外部光源的光傳送到樣品，供所述樣品的照射。
14.按照權(quán)利要求13的測量頭，其中所述6個(gè)相應(yīng)的平面反射鏡，以60度分開，置于所述測量頭內(nèi)。
15.按照權(quán)利要求13的測量頭，還包括6個(gè)相應(yīng)的準(zhǔn)直光學(xué)裝置，用于使來自每一個(gè)平面反射鏡的反射光準(zhǔn)直。
16.按照權(quán)利要求1的測量頭，還包括光隔板，用于阻擋部分來自所述至少一個(gè)輸入光波導(dǎo)的所述被傳送的光。
17.按照權(quán)利要求16的測量頭，其中所述光隔板，被置于所述至少一個(gè)準(zhǔn)直光學(xué)裝置的邊緣。
18.按照權(quán)利要求16的測量頭，其中所述光隔板，被置于所述至少一個(gè)聚焦光學(xué)裝置的邊緣。
19.按照權(quán)利要求1的測量頭，其中所述測量頭，包括前表面中的孔徑，用于所述樣品的照射。
20.按照權(quán)利要求2的測量頭，其中所述至少一個(gè)輸入光波導(dǎo)和所述至少一個(gè)輸出光波導(dǎo)，分別平行于所述測量頭的測量軸，進(jìn)入和離開所述測量頭。
21.一種用于照射樣品的方法，包括提供外部光源；和用所述外部光源，通過測量頭照射所述樣品，所述測量頭包括至少一個(gè)輸入光波導(dǎo)，用于把來自所述外部光源的光，傳送進(jìn)所述測量頭；至少一個(gè)準(zhǔn)直光學(xué)裝置，用于使來自所述外部光源的被傳送的光準(zhǔn)直，并以所述準(zhǔn)直光照射所述樣品；至少一個(gè)平面反射鏡，用于反射來自所述外部光源的所述被傳送的光，使所述被傳送的光的光路，在所述測量頭內(nèi)至少折疊一次；和至少一個(gè)聚焦光學(xué)裝置，用于使來自所述被照射樣品的漫射光聚焦。
22.按照權(quán)利要求21的方法，還包括通過至少一個(gè)輸出光波導(dǎo)收集被聚焦的漫射光。
全文摘要
本發(fā)明的測量頭把光從外部的源，通過至少一根光纖，傳送到測量頭中至少一個(gè)相應(yīng)的平面反射鏡，光通過反射鏡被反射并被至少一個(gè)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直，入射到樣品上，在一個(gè)實(shí)施例中，是以基本上45度角入射。得到的光路是折疊一次的，從而能有足夠的實(shí)際空間來使光改變方向，不用使光纖過度彎曲。在一個(gè)實(shí)施例中，從樣品漫射的光，垂直地被聚焦透鏡收集，聚焦在另一根光纖的端部，然后被引導(dǎo)到測量頭之外，例如供對(duì)收集的光進(jìn)行光譜分析的測量儀器使用。
文檔編號(hào)G01J3/28GK101031782SQ200580032757
公開日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2005年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月12日
發(fā)明者勞倫斯·B·布朗, 阿蘭·英格萊森, 魯?shù)细瘛毂颂貪煽? 約瑟夫·瑞德 申請(qǐng)人:數(shù)據(jù)色彩控股股份公司