用于照明试样的照明反射器机构、光学分析装置以及用于制造照明反射器机构的方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于对试样进行照明以对由试样反射的光进行光谱分析的照明反射器机构（1），其包括反射器壳体，该反射器壳体还包括：至少一个空腔，该空腔具有在反射器壳体的端侧（4）上的指向的开口和光源镶嵌部（2）并且设置用于利用来自光源镶嵌部（2）中的光源（LQ）的光来照射试样（P）；探测器孔径（3），所述探测器孔径作为凹部在所述端侧（4）中开设并且横向地与所述至少一个空腔（K）的开口错开；反射面（5），其在端侧（4）上在探测器孔径（3）与空腔（K）的开口之间横向地延伸，并且与由试样（P）到反射面（5）上的经反射的光的入射方向相比，将由试样反射的光沿基本上相同的方向返回辐射到试样（P）上。

【技术实现步骤摘要】
用于照明试样的照明反射器机构、光学分析装置以及用于制造照明反射器机构的方法
本专利技术涉及一种用于照明试样的照明反射器机构、一种用于对来自试样的光进行分析的光学分析装置以及一种用于制造照明反射器机构的方法。
技术介绍
光谱测定系统可以包括一个传感器系统，该传感器系统由一个照明和探测部件组成。在此，可以应用一个或多个光源并且照明待分析的试样的区域。探测器通常在空间上与光源分离地布置，并且能够接收从被照明的区域反射或散射的光，其中探测器的视野（Sichtfeld）通常仅局部地与试样上的被照明的区域一致。在多个光源的情况下，这些光源的照明区域通常也仅局部地重叠。光源可以位于反射器的槽中，这可以形成照明反射器。在通常的系统中，探测器的位置又可以直接看到照明区域的仅一个部分区域，尤其是高强度区域的仅一个部分区域，这由光源的和探测器的空间分离引起。由于通常短的测量间距，大部分光通常落在探测器的视野旁，在那里光不再能够被探测器检测到。另外，由于视野对应于试样上的面，在试样和系统（探测器）之间的某个距离处，视野可以由接收角（Akzeptanzwinkel）描述，其中具有相对于探测路径的光轴的较大的入射角的光不被探测到。照明应用可以用于形成通常在建筑物、车辆、手电筒或其它应用中的光分布。为此，这些照明应用可以具有LED或传统的白炽灯作为光源。照明应用通常具有透镜和/或反射的光学元件，并且可以在具有有源照明的光学传感器中使用，例如在小型化光谱仪和/或接近传感器中使用。就此而言，折射光学器件、如透镜可以有利地并且大批量地例如由塑料并且以注塑方法制成。在DE19681285T1中描述了一种用于红外微光谱仪的附加设备，其中透镜装置将辐射能量由试样聚焦到视频摄像机的有效面上。
技术实现思路
本专利技术提供一种根据权利要求1所述的用于照明试样的照明反射器机构、一种根据权利要求8所述的用于分析来自试样的光的光学分析装置以及一种根据权利要求9所述的用于制造照明反射器机构的方法。优选的改进方案是从属权利要求的主题。本专利技术所基于的构思在于，给出如下一种照明反射器机构，利用该照明反射器机构可以将尽可能多的光由试样的被照射的区域偏转到探测器孔径（Detektorapertur）中，并且可以扩宽光学探测器机构的视野。以这种方式，能够在探测器处实现对于在试样处反射的或散射的光的更高的光输出。根据本专利技术，用于对试样进行照明以对由试样反射的光进行光谱分析的照明反射器机构包括反射器壳体，该反射器壳体还包括：至少一个空腔，所述空腔具有在反射器壳体的端侧上的指向的开口和光源镶嵌部（Lichtquelleneinfassung）并且设置用于以来自在光源镶嵌部中的光源的光来照射试样；探测器孔径，其作为凹部在所述端侧中开设并且与所述至少一个空腔的开口横向地错开；反射面，其在该端侧上在该探测器孔径与该空腔的开口之间横向地延伸，并且与由该试样到反射面上的经反射的光的入射方向相比，将由该试样反射的光沿基本上相同的方向返回辐射到试样上。具有指向的开口的空腔有利地可以是指壳体中的凹部，例如至少局部呈抛物线的凹部，其可以将来自光源的光在该凹部中沿特定的射出方向射出。在此，所射出的光能够位于围绕射出轴线的至少一个射出角度范围中，例如围绕射出轴线直至30°的一个射出角度范围中。凹部能够至少局部地形成椭圆体，其中光源在此能够定位在壳体之内的椭圆体的第一焦点中，以便将椭圆体的射出偏转到假想的第二焦点上，所述第二焦点能够位于壳体之外并且朝向试样或处于试样上。反射器壳体能够由对于光反射的材料形成或者在凹部的区域中涂覆有反射材料。反射器壳体的端侧朝向光的射出方向，换句话说朝向试样的位置。探测器孔径可以包括位于反射器壳体的端侧上的开口，其中探测器孔径的开口的形状可以是圆形的或者也可以具有其他形状。从端侧出发，探测器孔径还可以包括入射通道、例如柱形的入射通道，该入射通道可以延伸穿过反射器壳体并且可以使得从试样入射的光偏转直至到达反射器壳体的背离端侧的一侧上的探测器机构。就此而言，反射器壳体可以包括反射材料或者可以在入射通道中被反射地涂覆。反射面可以有利地具有这种反射的结构或这种涂层，使得具有特定入射角的光可以几乎相同的角度被反射回试样的方向。这例如可以通过如下逆反射（retroreflektierend）结构来进行，所述逆反射结构可以包括子面，所述子面可以这样朝彼此旋转，使得整体上入射的光可以基本上沿相同的方向被返回反射。光源例如可以射出近红外光以分析试样。在光在试样上反射之后，其可以具有特定的吸收光谱，该吸收光谱可以由光与试样和存在于试样中的物质的相互作用而产生。照明反射器机构可以作为用于分析试样的吸收光谱的光学装置的附件（Aufsatz）而被成型。照明反射器机构因此可以用于光学传感装置，例如用于具有有源照明的红外传感器，例如用于小型化光谱仪。照明反射器机构在此可以影响由光源射出的光在试样上的分布，有利地以特定的方式在试样上形成并且改进所探测的光输出，其方式是，虽然光漫反射地由试样朝着反射器壳体的方向返回辐射，然而每种在探测器孔径之外射到端侧上的光又可以返回到试样上的相同的照明区域上并且然后可以重新由试样反射，所述光具有又产生的吸收光谱。通过这种方式，由于至少在反射面上反射的光大部分可以沿相同的方向返回到试样上而不是漫反射地损失到空间中，所以光可以在试样和反射器壳体之间多次来回反射，从而所述光较少地由于漫反射的射出而损失到空间中。在没有指向的返回反射的情况下，光在每次反射时将具有更宽的角度分布，因为反射以镜面反射的方式（spekular）并且以漫反射的方式进行，这至少在反射面处的反射的情况下可以被减少，并且如果多次反射之后光最终落在探测器孔径中，则可以增加多次来回反射的光的总输出。通过逆反射反射面，可以绝大部分地在试样上维持初始由光源产生的光分布，并且有利地总是保持照明探测器机构在试样上的相同的视野（FOV）。与在照明中使用塑料透镜相比，在根据本专利技术的照明反射器机构中可忽略在那里出现的近红外辐射的吸收。根据照明反射器机构的一种优选的实施方式，反射器壳体包括多个分别具有自身的光源镶嵌部的空腔，其中空腔的开口对准所述试样可在其上定位的共同的交点，并且其中到端侧上的和穿过探测器孔径的法线与交点相交。探测器孔径可以居中地在反射器壳体中在空腔之间成型，并且可以看到试样上的大部分照明区域或者可以采集试样的光。在此，这些空腔可以朝相同的照明区域定向。根据照明反射器机构的一种优选的实施方式，反射面包括逆反射微结构。逆反射微结构可以有利地基本上沿相同的方向有利地与入射方向无关地返回辐射入射的光。根据照明反射器机构的一种优选的实施方式，单个逆反射微结构包括三个相互垂直的面。借助于三个彼此垂直的面，在入射的光多次反射之后，当光射入到三个面的开口中时，所述开口能够使这三个面相对于彼此成形，于是能够有利地与入射角无关地在所述面上再次沿相同的方向射出入射的光。根据照明反射器机构的一种优选的实施方式，反射面包括反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于照明试样（P）以对由试样反射的光（LR）进行光谱分析的照明反射器机构（1），该照明反射器机构包括反射器壳体（RG），该反射器壳体（RG）此外包括/n- 至少一个空腔（K），所述空腔具有在反射器壳体（RG）的端侧（4）上的指向的开口和光源镶嵌部（2）并且设置用于利用来自光源镶嵌部（2）中的光源（LQ）的光来照射试样（P）；/n- 探测器孔径（3），所述探测器孔径作为凹部在所述端侧（4）中开设并且横向地与所述至少一个空腔（K）的开口错开；/n- 反射面（5），所述反射面在所述端侧（4）上在所述探测器孔径（3）与所述空腔（K）的开口之间横向地延伸，并且与由所述试样（P）到所述反射面（5）上的经反射的光（LR）的入射方向（ER）相比，将由所述试样反射的光（LR）沿基本上相同的方向返回辐射到所述试样（P）上。/n

【技术特征摘要】
20191021 DE 102019216130.81.一种用于照明试样（P）以对由试样反射的光（LR）进行光谱分析的照明反射器机构（1），该照明反射器机构包括反射器壳体（RG），该反射器壳体（RG）此外包括
-至少一个空腔（K），所述空腔具有在反射器壳体（RG）的端侧（4）上的指向的开口和光源镶嵌部（2）并且设置用于利用来自光源镶嵌部（2）中的光源（LQ）的光来照射试样（P）；
-探测器孔径（3），所述探测器孔径作为凹部在所述端侧（4）中开设并且横向地与所述至少一个空腔（K）的开口错开；
-反射面（5），所述反射面在所述端侧（4）上在所述探测器孔径（3）与所述空腔（K）的开口之间横向地延伸，并且与由所述试样（P）到所述反射面（5）上的经反射的光（LR）的入射方向（ER）相比，将由所述试样反射的光（LR）沿基本上相同的方向返回辐射到所述试样（P）上。


2.根据权利要求1所述的照明反射器机构（1），其中，所述反射器壳体（RG）包括多个空腔（K1、K2、…、Kn），所述空腔分别具有自身的光源镶嵌部（2），其中所述空腔（K1、K2、…、Kn）的开口对准共同的交点（SP），所述试样（P）能够定位在该交点上，并且其中，到所述端侧（4）上的和穿过所述探测器孔径（3）的法线（N）与所述交点（SP）相交。


3.根据权利要求1或2所述的照明反射器机构（1），其中，所述反射面（5）包括逆反射微结构。


4.根据权利要求3所述的照明反射器机构（1），其中，单个逆反射微结构包括三个相互垂直的面。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的照明反射器机构（1），其中，所述反射面（5）包括反射涂层。


6.根据权利要求1至3中任一项所述的照明反射器机构（1），其中，所述反射面（5）包括逆反射薄膜。

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【专利技术属性】
技术研发人员：A·默茨，E·鲍姆加特，M·布施，R·诺特迈耶，T·布克，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE