棱镜及应用此棱镜的光学检测系统技术方案

一种棱镜及应用此棱镜的光学检测系统。该棱镜(223)包含一下平面(223a)、一上平面(223b)、一第一侧面(223c)、一第二侧面(223d)，其中第一侧面(223c)以及第二侧面(223d)位于上平面(223b)与下平面(223a)之间，且第一侧面(223c)以及第二侧面(223d)为一维抛物曲面，下平面(223a)系用以接收光线，第一侧面(223c)用于反射来自下平面(223a)的光线至上平面(223b)，第二侧面(223d)系用于反射来自上平面(223b)的光线至下平面(223a)，进而将光线进行后续的处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】棱镜及应用此棱镜的光学检测系统
本专利技术涉及一种光学
，特别是一种棱镜和应用此棱镜的光学检测系统。
技术介绍
通过光学检测系统可以对目标物进行检测，以得到详尽的分析信息，其中，表面等离子波(SurfacePlasmonWaves)的应用是藉由光所激发的表面等离子波对目标物进行分析，目前已经广泛应用于生物检测及其分子动力学的研究上，其中包括生物传感器、免疫诊断、抗体及抗原反应动态分析。藉由抗原与相对应的抗体的化学结合专一性，表面等离子共振于生物医学科学研究上，主要运用在抗体抗原之间化学结合的动态分析。其衍生的应用包括生物分子存在的检测、特定致病细菌亚种的检测、以及特定病毒的检测和分类。其中生物分子存在的检测是目前表面等离子波在生物医学科学研究上最主要的衍生应用，例如在发炎分子标记，利用C反应蛋白(C-reactiveprotein)在心血管疾病的检测，对于特定致病细菌亚种的检测、及特定病毒的检测和分类。表面等离子波传感器的基本架设形式为：利用激光光照射金属与非导电介质界面，于其上激发表面等离子波。而非导电介质的折射率若有变化，即改变了表面等离子波的共振条件。此一改变可藉由测量激光束反射光的光学性质而得，依据测量的物理量不同，可分类为角度、振幅、波长、以及相位等测量模式。以测量的操作而言，振幅、相位等量测模式于测量时虽属静态系统，然测量前需调整光路架设，使激光光源入射角度固定于振幅变化最大的角度或能量耦合的最佳共振角，以检测介质折射率造成的变化。当系统的设计无法调整入射角时，其可检测的折射率范围及灵敏度将受到很大的限制。唯于波长模式操作下，不改变入射角尚可获得不错的测量动态范围及灵敏度。而角度量测模式属于动态系统，测量时需不断的扫描光入射角。传统的表面等离子共振仪大多以双轴旋转扫描平台(two-armrotatingstage)做相对应的旋转运动，藉以达到调控光入射角度的功能。以这种方式控制入射角度会有如下缺点：a.入射光源及接收端并不是固定的，此将限制光源系统及光检测系统的大小、重量及其复杂度，此亦代表着它在相位及振幅等检测方式将会受到限制。b.两个旋转平台在控制的精度(resolution)、稳定度(stability)，精密定位及价格上不如单一的线性步进移动平台。c.因为光学组件置具机构的限制，此设计的棱镜耦合面以垂直于水平面置放为大宗，当使用耦合油(matchingoil)做为试片及棱镜的接合，在长时间的使用下容易蒸发干燥，系统稳定度及长时间测量一致性不佳。d.此棱镜耦合面置放方式亦不适合微流道的设计与操作。e.此棱镜耦合面置放方式亦无法方便的与影像系统结合，特别是与显微影像系统的结合。这是由于显微影像系统多采取垂直式影像撷取光路的设计。另有运用如点扫描共焦显微镜的镜片光扫描方式(galvomirrorscanningmethod)结合双透镜以达到光入射角调变，唯此方式将使得光线在离开光耦合棱镜后进入光检测器的光路偏离正入射角，以致无法进行光相位检测。而光相位检测通常具有较高的灵敏度。近年来各种检测模式的机型虽各有千秋，但仍缺乏足以整合数种模式于一机型的设计，以现有装置而言，具大量测范围(dynamicrange)的操作模式(共振角及振幅测量模式)通常无法达到高灵敏度量测的要求，具高灵敏度量测特性者(光相位测量模式)，其入射角不可调整，故其量测范围极小。如美国专利US7265844所揭露的一种可改善光路的水平表面等离子共振仪，其需透过复杂的机械连动及具特殊曲线的滑轨来调整光入射角并同时保持光源及光检测单元固定，该装置的精度及稳定度也不高。另外，图1显示了本案专利技术人先前的表面等离子波检测系统的结构，如图所示，该表面等离子波系统100包含一光源单元110、一控制单元120、一检测单元130以及一处理单元140。该光源单元110包含：一激光光源111、一极化分光片112以及一半波长波片113，用以将光线导入该控制单元120。该控制单元120包含：一步进马达121、一直角三角镜片122、二维抛物面镜123a、123b以及一半球形透镜124。光线由该三角镜片122导入该二维抛物面镜123a，该二维抛物面镜123a先将光线导入该半球形透镜124，该半球形透镜124将导入该二维抛物面镜123b，最后光线再由该二维抛物面镜123b导入该三角镜片122输出至该检测单元130。该检测单元130包括：一非极化分光片131、一极化分光片132、一检测器133、一放大器134、一波片135以及一控制器125，经由该检测单元130检测所输出的光特性，再将讯号传送至该处理单元140，以进行进一步的分析。使用者通过步进马达121以及二维抛物面镜123a、123b的调整，可以检测目标物使光线入射角度固定于振幅变化最大的角度或能量耦合的最佳共振角，以检测介质折射率造成的变化。然而，半球形透镜以及二维抛物面镜皆容易造成光路调教的复杂度及长时间的稳定性，入射光些许的光路偏移将因二维抛物面镜及半球形透镜而造成入射角的误差及光路偏移放大，此特性将导致接收端在光相位及共振角检测的困难，轻则造成检测误差，重则造成无法检测的情形，且此系统需要同时通过兩个二维离轴抛物面镜123a、123b的搭配使用，兩个二维抛物面镜及半球形透镜的相对位置调校并不容易，因而使用者不易在大角度的扫瞄范围下同时使到达该检测单元130的光路不变，若欲要求到达该检测单元130的光路在大角度的扫瞄下不发生光路偏移，需耗费许多时间来调校光路。且此设计因该半球透镜124及该二维抛物面镜123a、123b的聚焦作用，其光激发点将非常小，仅可做单点或单流道检测。另外，此设计缺乏将水平行进的光线导引成垂直行进的光线的反射镜，故不易与显微镜平台结合。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种解决上述技术问题的棱镜。本专利技术的另一个目的是提供一种使用解决上述技术问题的棱镜的光学检测系统。本专利技术的棱镜包含一下平面、一上平面、一第一侧面以及一第二侧面，其中第一侧面以及第二侧面为一维抛物曲面；下平面用于接收一光线，上平面位于下平面对侧，第一侧面用于反射来自下平面的光线至上平面，第二侧面用于反射来自上平面的光线至下平面；其中第一侧面以及第二侧面位于上平面与下平面之间。较佳地，光线分别通过第一侧面以及第二侧面的全内反射角进行反射，光线从第一侧面反射至上平面的夹角大于全内反射临界角，上平面反射至第二侧面的夹角大于全内反射临界角，因此在棱镜内所产生之反射皆为全反射，棱镜内层表面不需经过镜面涂布等处理即可达成全反射之效果。本专利技术的光学检测系统包含一光源单元、一控制单元以及一检测单元；所述光源单元用于提供一光源；所述控制单元包含一棱镜和一检测单元；棱镜包含一下平面、一上平面、一第一侧面、一第二侧面，其中第一侧面以及第二侧面位于上平面与下平面之间，且第一侧面以及第二侧面为一维抛物曲面；光线进入控制单元后，将光线导入棱镜的下平面，下平面则将光线反射至棱镜的第一侧面，接着，第一侧面将光线再反射至棱镜的上平面，之后，上平面再将光线射向第二侧面，同样地，第二侧面将光线再反射至棱镜之下平面，最后，将光线输入至检测单元；检测单元系检测来自该控制单元的光线，以输出一讯号。较佳地，控制单元还包含一三角镜片，该三角本文档来自技高网...

【技术保护点】
PCT国内申请，权利要求书已公开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.08 US 13/790,4081.一种运用于表面等离子波检测的棱镜，包含：一下平面，用于接收一光线；一上平面，位于所述下平面对侧；一第一侧面，为一维抛物曲面，用于反射来自下平面的光线至所述上平面；以及一第二侧面，为一维抛物曲面，用于反射来自上平面的光线至所述下平面；其中，所述第一侧面以及第二侧面位于所述上平面与下平面之间。2.如权利要求1所述的棱镜，其中所述光线分别通过所述第一侧面及第二侧面的内反射角进行反射。3.如权利要求2所述的棱镜，其中所述光线从第一侧面反射至上平面的夹角大于全内反射临界角。4.如权利要求3所述的棱镜，其中所述光线从上平面反射至第二侧面的夹角大于全内反射临界角。5.如权利要求4所述的棱镜，其中所述棱镜的下平面平行于上平面。6.如权利要求4所述的棱镜，其中所述棱镜的下平面不平行于上平面。7.一种运用于表面等离子波检测的光学检测系统，包含：一光源单元，用以提供一光线；一控制单元，包含：一棱镜，包含：一下平面，用于接收该光线；一上平面，位于所述下平面对侧；一第一侧面，为一维抛物曲面，用于反射来自下平面的光线至上平面；以及一第二侧面，为一维抛物曲面，用于反射来自上平面的光线至下平面；其中，第一侧面以及第二侧面位于上平面以与下平面之间；以及一检测单元，用于检测来自控制单元的光线，以输出一讯号。8.如权利要求7所述的光学检测系统，其中所述控制单元还包含一三角镜片，所述三角镜片包含一第一反射面以及一第二反射面，其中所述第一反射面接收来自光源单元的光线并...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈浩夫，李光申，
申请(专利权)人：法玛科技顾问股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71