[发明专利]透镜和反射镜组合以及应用其的光学设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制光辐射束的传播路径的透镜和反射镜单元，例如用在光学测量装置中。光学测量可以例如但不是必须为吸收测量、光致发光测量或化学发光测量。另外，本发明涉及一种包括所述类型的透镜和反射镜单元的光学设备。

背景技术

改变光辐射束的传播路径是很多种光学应用中的基本操作。例如，我们可以设想这样的操作，从点状光源发出的光必须被准直，然后反射到一个角度，并聚焦到所述点状光源的像上。在点状光源发出的入射光被导向样品并测量和分析在样品中产生的出射光的测量装置中，经常会遇到这种操作。在一些应用中，相应的操作只发生在以下这些方向中的一个方向的处理中，即入射光或光出射光。

图1示意性地示出了一种现有技术，其中光源模块101包括一基本为点状的光源(未独立示出)。发射出来的光在空间上受限，因此从光源模块101发出的基本上为圆锥形光束。将第一凸透镜102(或平凸透镜，如图1中所示)用作准直器，其将发散的、圆锥形光束变换成圆柱形准直光束。反射镜103将圆柱形光束反射到另一方向。入射光束的传播方向和反射光束的传播方向之间的角度104被称作反射角。此处反射角为90度，但是也可以为其他角度。反射光束透过第二凸透镜105，该凸透镜105使光束聚焦到成像装置106的目标上，之所以叫做成像模块是因为如果聚焦准确的话能够在成像模块106处获得光源的图像。

图1所示的现有技术中的缺点是光在光路上必须遇到的光学材料/外围材料界面的数量相对较多。即使在质量很高的透镜中，也会因为透镜和其周围物质之间的界面反射而产生光损耗。透镜和反射镜中还会发生其他的光学效应，例如散射，它们都会降低传播的光的量。对于具有多个分立的需要精确固定并对准的光学元件的结构，对该结构的粗操作较为敏感也是一个缺点。

图2示出了另一现有技术中的排布，其中玻璃/空气界面的数量与图1中的数量相比有所减少。与图1的区别在于，在光源模块101和反射镜103之间只使用一个凸透镜202。选择凸透镜202的焦距，使得光源的像被聚焦到成像模块106上。这种办法的缺点包括增大了光源模块101和透镜202之间的所需距离。鉴于内部全反射对应于反射系数1，反射镜表面的反射系数也比图1显著降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学元件和光学测量设备，光在其中的传播被控制为具有较少数目的相关玻璃/空气界面。

本发明的另一目的在于提供一种光学元件和光学测量设备，该设备具有紧凑、坚固的结构。

本发明的又一目的在于减轻现有解决方案中的缺点。

根据本发明的第一方面，提供一种用于光学测量的透镜和反射镜单元，其包括：

-所述透镜和反射镜单元的第一凸表面部分，所述第一凸表面部分具有第一中心法线，

-所述透镜和反射镜单元的第二凸表面部分，所述第二凸表面部分具有第二中心法线方向，

-所述透镜和反射镜单元的第一平坦表面部分，所述第一平坦表面部分的法线方向将所述第一和第二中心法线之间的夹角平分；

以及其特征在于透镜和反射镜单元包括：

-所述透镜和反射镜单元的第三凸表面部分，所述第三凸表面部分具有第三中心法线，

-所述透镜和反射镜单元的第四凸表面部分，所述第四凸表面部分具有第四中心法线，以及

-所述透镜和反射镜单元的第二平坦表面部分，所述第二平坦表面的法线方向将所述第三和第四中心法线之间的夹角平分成两部分。

根据本发明的第二个方面，提供一种用于实现出射光分析的设备，该设备包括：

-光源，

-样品托，以及

-探测器，

其特征在于该设备包括上述类型的透镜和反射镜单元。在所附的从属权利要求中描述了本发明的多种示例性实施例。

联系附图阅读，通过具体示例性实施例的表述，可很好地理解本发明的实施例的作为结构和操作方法的各种例子以及其附加的优点。

在本申请文件中，动词“包括”用作开放性限定，其不排除不可预测的特征的存在。从属权利要求中描述的特征可相互自由组合，除非其他的特别说明。

附图说明

现在通过示例并参考附图，详细解释本发明示例性实施例及其优点，其中：

图1示出了根据现有技术的模块；

图2示出了另一根据现有技术的模块；

图3示出了半球形透镜的原理；

图4示出了图3所示的半球形透镜的细节；

图5示出了本发明的实施例的一些概念；