[发明专利]反射测量装置

说明书

本发明提供一种反射测量装置，包括棱形双面镜和凹面镜，棱形双面镜具有第一反射面和第二反射面，凹面镜设置在第一反射面的反射光路上，光学元件设置在凹面镜的反射光路上，探测光入射至第一反射面，并反射至凹面镜，在凹面镜的角度限制下入射至光学元件的表面，光学元件的反射光经第二反射面的反射后沿探测光的原光路射出。与多块反射镜结构相比，本发明只采用棱形双面镜+凹面镜的结构，探测光只需要经过4次反射，就能被探测器接收，这最大程度地减少了探测光的损失，提高了反射率测量的准确度。同时解决了2个反射镜设计结构中存在的反射镜间距太小不利于调整和光束发散的问题。

技术领域

本发明涉及光学检测技术领域，特别涉及一种反射测量装置。

背景技术

光谱检测的通用设备包括分光光度计、傅利叶变换红外光谱仪(FTIR)等仪器，这类设备往往配有用于测量反射率的反射附件。对于大角度反射率测量，厂商配套的装置相对简单，易于实现。但对小角度的反射率测量，目前厂商配套的反射附件大多采用对称式结构的反射镜组合，由光源发出的探测光在入射到反射附件后，往往需要经过反射镜的多次反射才能被探测器接收到，反射镜的数量过多会增加探测光能量的损耗，降低反射率测量的精度。以Pike tech公司在售的10°反射附件为例，其结构如图1所示，该反射附件使用了6块对称布置的反射镜，这种设计带来的问题是探测光损失严重。

另外，为了解决小入射角情况下对镜体空间限制的问题，现有的反射附件的设计方案大多采用多组对称反射式结构，来调节光束的入射角度，由于采用多个反射镜组合，而且这些反射镜都是广谱的宽带反射镜，即采用的反射镜要保证在宽光谱范围内，如常规近红外可见紫外波段200nm～1.7μm，在宽光谱范围内每个波段均实现高反射率是非常困难的，即使采用金属复合膜，在某些波长上，反射率也不足90％，若设计方案中选用的反射镜数量增加，系统的整体反射率就会成几何下降。而且反射面经长期使用，表面散射也会增加，多镜的设计会增加反射面散射的几率。系统反射率的减低和散射的存在会影响系统测试的信号信噪比，降低小角反射率的测试精准度。

当然还有一种有关小入射角情况下的反射率测量的设计方案，通过使用双反射镜来测量光学元件的反射率。尽管这种设计可以最大程度的减少探测光的损失，但是双反射镜的间距太近不方便调整，而且光束的发散特性也限制了双反射镜的设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反射测量装置，采用一体化的棱形双面镜+凹面镜的结构来作为分光光度计、FTIR等光谱仪测量反射率的反射附件，通过一体化的棱形双面镜减少调节部件的变化维度，及通过凹面镜控制光束的发散。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供的反射测量装置，包括棱形双面镜和凹面镜，棱形双面镜具有第一反射面和第二反射面，凹面镜设置在第一反射面的反射光路上，光学元件设置在凹面镜的反射光路上，探测光入射至第一反射面，并反射至凹面镜，在凹面镜的角度限制下入射至光学元件的表面，光学元件的反射光经第二反射面的反射后沿探测光的原光路射出。

优选地，第一反射面与水平面所成的锐角A满足如下关系：

其中，L₁为棱形双面镜顶点与探测光交点之间的水平距离，棱形双面镜顶点为第一反射面与第二反射面的交点，探测光交点为入射到第一反射面的探测光与入射到光学元件表面的入射光的交点，d为探测光光束的竖向尺寸。

优选地，第二反射面与水平面所成的锐角B满足如下关系：

其中，α为探测光入射到光学元件表面的入射角。

优选地，第一反射面与第二反射面所成的锐角为θ，则：

优选地，锐角A的范围为19°～38°，凹面镜的焦距为200mm～300mm。