[發明專利]光譜儀設備和用于制造光譜儀設備的方法

在審

• 申請號: 201980082495.8
• 申請日: 2019-12-06
• 公開（公告）號: CN113196021A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: R·諾特邁耶;M·胡思尼克;E·鮑姆加特;M·施米德;R·勒德爾;B·斯坦;C·謝林;C·D·克萊默
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01J3/02
• 分類號: G01J3/02;G01J3/26;G01J3/32
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 姬亞東;劉春元

本發明涉及一種光譜儀設備（1a），其具有：光學干涉濾光器（2），所述光學干涉濾光器被構造為：在入射光線（L）穿過所述光學干涉濾光器（2）時對所述入射光線的特定的波長范圍進行濾波；探測裝置（3），所述探測裝置被構造為探測經濾波的光線（L）；和聚焦裝置（4a），所述聚焦裝置具有反射表面（5），其中所述聚焦裝置（4a）被構造為：通過在所述表面（5）上的反射來使所述經濾波的光線（L）聚焦到所述探測裝置（3）上。

技術領域

本發明涉及一種光譜儀設備和一種用于制造光譜儀設備的方法。本發明尤其涉及一種設計成法布里-珀羅干涉儀的光譜儀設備。

背景技術

光學光譜儀用于通過研究光譜來分析光線。從DE 196 81 285 T1公知一種用于紅外顯微光譜儀的附加儀器。尤其在該文獻中公開了一種內部反射元件，該內部反射元件降低了通過物鏡的光學設計來控制入射輻射的角度的必要性。DE 10 2005 055 860 B3公開了一種帶有凹面鏡的氣體傳感裝置，該凹面鏡由外殼的反射性內壁形成，而且保證了光輸出增加。

光線的光譜分量可以借助于干涉儀和探測裝置來確定。在這種情況下使用的光學干涉濾光器具有取決于入射角的透射特性。所透射的中心波長尤其取決于光線的入射角。光線相對于垂直線而言的入射角越大，所透射的中心波長就偏移得越多。因而，為了通過光譜元件透射的光的良好的分辨率或半值寬度，需要限制探測器所檢測的角度范圍。對該角度范圍的可能的限制可借助于孔徑來實現，如從WO 17057372 A1中公知。替選地，可以使用透鏡，這些透鏡將光線以同一入射角投射到焦平面內的相同的位置。通過適當地選擇探測器的尺寸，僅探測來自所希望的入射角區間的光。從US 2016/0112776 A1公知這樣的裝置。

發明內容

本發明提供了一種具有專利權利要求1的特征的光譜儀設備和一種具有專利權利要求11的特征的用于制造光譜儀設備的方法。

優選的實施方式是相應的從屬權利要求的主題。

因此，按照第一方面，本發明涉及一種光譜儀設備，該光譜儀設備具有光學干涉濾光器、探測裝置和聚焦裝置。光學干涉濾光器被構造為：在入射光線穿過該光學干涉濾光器時對入射光線的特定的波長范圍進行濾波。探測裝置被構造為探測經濾波的光線。聚焦裝置具有反射表面，并且被構造為：通過在該表面上的反射來使經濾波的光線聚焦到探測裝置上。

因此，按照第二方面，本發明涉及一種用于制造光譜儀設備的方法。提供光學干涉濾光器，該光學干涉濾光器被構造為：在入射光線穿過該光學干涉濾光器時對入射光線的特定的波長范圍進行濾波。還提供探測裝置，該探測裝置被構造為探測經濾波的光線。最后提供聚焦裝置，該聚焦裝置具有反射表面。聚焦裝置、探測裝置和光學干涉濾光器相對于彼此被布置為使得聚焦裝置將經濾波的光線聚焦到探測裝置上。

本發明的優點

按照本發明的光譜儀設備的特點在于：該光譜儀設備可以非常緊湊地被建造，也就是說可具有非常小的結構高度。原因在于：可以省去附加的透鏡元件，而且通過聚焦裝置的反射表面來使經濾波的光線聚焦，該聚焦裝置可以被設計得具有微小的結構高度或在入口孔徑大的情況下具有微小的結構高度。此外，可以使用在良好的入射角限制的情況下入口孔徑大的光學干涉濾光器。由此，總體上可以實現該光譜儀設備的高光效率和良好的信噪比。 由于角度限制、也就是說對所探測的入射角范圍的限制被改善，也可以實現高分辨率。

使用反射表面相對于使用透鏡而言的另一優點在于：反射表面、比如金屬鏡面的色差實際上可忽略不計。由此，能夠確保在寬的波長范圍內以高質量來限制入射角。此外，反射表面的吸收顯著低于透鏡元件的吸收，透鏡元件的吸收在特定的波長范圍內視透鏡材料而定可能是顯著的。由此，通過使用反射表面可以探測盡可能多的光。

此外，該光譜儀設備的所使用的組件能以微小的調整花費來組裝，使得制造成本可以保持得低。

最后，能夠使用小且成本低廉的探測裝置，而不減少光輸出。因此，盡管光效率高，仍可以同時降低成本。