[发明专利]光学测量构件以及用于执行反射测量的方法

说明书

技术领域

本发明是一种光学测量构件，以及相关的一种用于执行反射测量(reflective measurement)的方法。

背景技术

在现有技术中，广泛地使用由分光光度计(spectrophotometers)和其他类似光学设备来测量各种待测的物体和表面的光学特性。这些构件照射(illuminate)待测的表面或物体，然后检测(detect)由待测表面所反射或透射的光。本发明涉及一种反射型光学测量构件和方法，因此我们将不进一步讨论透射方法。

在上面描述的反射测量中，所反射的光的最重要的特性是波长和强度。一旦已知这些特性，即可确定例如待测表面的颜色。识别颜色在多个技术领域中，例如在医学诊断中，可以是重要的。这是因为，在诊断程序中经常使用当接触各种化合物和材料时改变自身颜色的试纸(reagent sheet)。这样的试纸在确定体液例如血液或尿液的特性时非常普及。

在现有技术的反射测量装置中，重要的考虑是，所述装置的生产和维修应相对简单，且它们不论环境如何都应当具有高精确度。这样的测量构件的最显著部分是光学测量构件，所述光学测量构件包括：光源，用于照射待测表面；测量检测器，用于感测(sense)由待测表面所反射的光；还有检测所需的光学部件。这样的测量构件在例如US5611999、US7227640B2、US2002/0167668A1、US2006/0192957A1和US2007/0188764A1中得以描述。在后一篇文献中，描述了一种光学测量构件，该光学测量构件具有相对小的尺寸，包括用于适当照明(lighting)的结合型LED芯片(bonded LED chip)，并且具有光阻光学元件(light blocking optical element)，该光阻光学元件围绕由该光源生成的光束、将其通过光管导引至待测表面，且有另一些光管将反射光引导至各种测量传感器。

现有技术解决方案——尤其是后一篇文献中的方法——的缺点在于，在光源的发光参数(light emitting parameters)改变的情况下不存在补偿。尽管根据US2007/0188764A1中描述的解决方案，除了常用的测量传感器以外还公开了一个监测(monitoring)传感器，但是所述监测传感器并非用于监测光源的光，而是用于监测来自发射光束的待测表面的光。该已知解决方案中应用的监测传感器并不“看到”光源，因此它不适合于监测光源的信号。该方法的另一缺点是，围绕所述反射光束的光管——其表面参数难以稳定——通向测量和监测传感器。该文献中强调，所述光管必须具有具备尽可能高的光反射能力的表面，以确保适当的测量效率。然而，高反射性的表面对污物和蒸气凝结极其敏感，长远来看这大大恶化了光学测量构件的精确度和效率。另外，所述反射表面大大增加了测量噪声。又一缺点是，所应用的测量探针使与测量方法相关联的计算复杂化，并且在好几个点向系统引入了不精确性。所述通过光管来接收光的测量传感器仅能检测来自视野一狭窄部分的信号，从而使用这些构件不可能检测由表面所反射的光的主要部分。

发明内容

本发明的一个目标是，提供没有现有技术解决方案缺点的一种光学测量构件以及一种用于用该构件执行反射测量的方法。本发明的另一目标是，提供一种使得能够针对照射(illumination)的一个或多个可能改变的(eventually changing)发光参数的进行具有长期可靠性的有效率且低成本的补偿的光学测量构件和方法。本发明的又一目标是，建立一种用于补偿被照射表面的可能倾斜(eventual tilting)的测量传感器布置。

本发明源自以下构想：如果光学测量构件中的光导(light guiding)和光阻光学元件被用于将光源的光通过光管投射至待测表面，则有可能通过如下方式补偿光源的光辐射(light emission)的变化：将受光源的直射光的至少一部分照射的监测传感器布置在光阻光学元件中，位于不在光管路径上的内部空间中。与现有技术解决方案不同，在根据本发明的方法中，光阻光学元件仅提供照射所必需的光管；通过所述光管，有可能将照射光“会聚(concentrate)”到覆盖待测表面一部分的照射光斑(illumination light spot)。测量检测器并非仅感测来自狭窄光管的光，而是看得见几乎整个视野，这对精确度和稳定性非常有益。

因此，本发明是一种根据权利要求1的光学测量元件以及一种根据权利要求11的方法。优选的实施方案在独立权利要求中被限定。