一种超广角光收集系统的制作方法

1.本发明涉及一种超广角光收集系统。


背景技术：

2.现有的广角光收集系统主要有两种结构的技术方案。第一种结构的技术方案是，利用抛物面反射镜实现光的收集作用，收光角度范围约仅为全角113度，且需要对抛物面反射镜进行打孔操作，制造工艺复杂，同时相比于球面反射镜，抛物面反射镜的制造成本极高，不利于产业推广。113度的光接收范围，对于在荧光发光量极低的情况下，难以测到，且信噪比很低。
3.另一种结构的广角光接收系统，收光角度范围约为
±
66.6度，全角范围133.2度。但这种技术方案的透镜数目使用过多，特别是使用了胶合透镜，其制造工艺复杂，造价成本高。虽然这种结构的收光角度范围相比于上述结构有所提高，但对于荧光发光量极低的情况，角度接收范围可能仍然不足以探测得到。
4.现有广角光收集系统的技术方案，不外乎上述两种方案之一或其变更，存在光收集角度范围不够广，结构复杂，工艺难度高，制造成本高的问题，导致对于发光量极低，特别针对于弱荧光领域，利用现有技术进行探测时风险极大，信噪比很低，甚至无法探测到有效信号。


技术实现要素：

5.本发明为解决现有的广角光收集系统在使用中存在的问题，提供一种结构简单，透镜数目使用少、全角角度大的超广角光收集系统。
6.本发明解决现有问题的技术方案是：一种超广角光收集系统，包括：光电检测器；非球面透镜，用于将光线汇聚，其平面为光入射面，凸面为光出射面；平凸聚光透镜，用于将非球面透镜汇聚的光线聚焦到光电检测器上，其凸面为光入射面，平面为光出射面，所述的平凸聚光透镜与非球面透镜共光轴；凹面发射镜，收集发光点光源并反射、从非球面透镜光射入面至非球面透镜，所述的非球面透镜与凹面发射镜共光轴。
7.作为进一步改进，所述的凹面发射镜的收集角度为全角60
°
。
8.作为进一步改进，所述的非球面透镜收集角度为全角101
°
。
9.作为进一步改进，还包括滤光片，所述的滤光片设置于平凸聚光透镜的平面光射出侧。
10.作为进一步改进，所述的非球面透镜数值孔径na为0.77。
11.作为进一步改进，所述的光电检测器为光电二极管apd或光电倍增管pmt。
12.作为进一步改进，所述的光电二极管apd为雪崩光电二极管apd。
13.作为进一步改进，所述的凹面发射镜为镀铝、镀银、镀金凹面发射镜。
14.本发明与现有技术相比较，其有益效果是：通过设置光电检测器、用于将光线汇聚的非球面透镜、用于将非球面透镜汇聚的光线聚焦到光电检测器上的平凸聚光透镜、收集发光点光源并反射、从非球面透镜光射入面至非球面透镜的凹面发射镜。通过大数值孔径非球面透镜折射汇聚收集。同时位于发光点发出的光经过后侧被凹面反射镜反射收集，再次通过非球面透镜及平凸透镜收集系统收集。经非球面透镜直接收集及经凹面发射镜反射收集的光，均经过平凸聚光透镜进一步聚焦照射到光电检测器上。
15.本发明收集系统结构简单，透镜数量少，工艺实现难度低，只需一个大数值孔径na非球面透镜、一个普通平凸球面聚光镜、及凹面发射镜即可。
16.本发明光收集角度范围广，实现了全角度161
°
超广角光收集范围。
17.本发明除了适用流式细胞分析仪，微生物检测分析仪外，还可适用于其他需要超大角度收集范围的弱光探测或收集领域。
附图说明
18.图1是本发明的结构示意图。
19.图2是本发明另一种实施案例的结构示意图。
具体实施方式
20.参见图1-2，本实施案例一种超广角光收集系统，包括：光电检测器6、非球面透镜2、平凸聚光透镜3、凹面发射镜5。
21.非球面透镜2，用于将光线汇聚，其平面为光入射面，凸面为光出射面。
22.平凸聚光透镜3，用于将非球面透镜2汇聚的光线聚焦到光电检测器6上，其凸面为光入射面，平面为光出射面，所述的平凸聚光透镜3与非球面透镜2共光轴。
23.凹面发射镜5，收集发光点1光源并反射、从非球面透镜光射入面至非球面透镜2，所述的非球面透镜2与凹面发射镜5共光轴。发光点1可优选设置于凹面发射镜5的焦点处。
24.作为进一步的优选，所述的凹面发射镜5的收集角度为全角60
°
。非球面透镜2收集角度为全角101
°
。这样凹面发射镜5结合非球面透镜2的收集角度，光收集角度实现了全角度60
°
101
°
＝161
°
的收集范围。
25.作为另一种实施案例，参见图2，还包括滤光片4，所述的滤光片4设置于平凸聚光透镜3的平面光射出侧，对平凸聚光透镜3射出的聚焦光进行滤光。
26.上述的非球面透镜2数值孔径na为0.77。
27.上述的光电检测器6为光电二极管apd或光电倍增管pmt。作为进一步优选，上述的光电二极管apd为雪崩光电二极管apd。
28.所述的凹面发射镜5为镀铝、镀银、镀金凹面发射镜5。
29.本发明透镜参数如下：其中，非球面透镜：数值孔径na＝0.77。
30.本发明结构工作原理如下：将待检测样本置于收集发光点1处，待检测样本发出的荧光或其他较弱的光通过大数值孔径非球面透镜2折射汇聚收集。非球面透镜2对发光点1处检测样本的收集角度约为全角101
°
。同时位于发光点1处的检测样本发出的光经过后侧被凹面反射镜5反射收集，凹面发射镜5反射收集发光点1处的光，再次通过非球面透镜2及平凸透镜收集系统收集，收集角度约为全角60
°
。经非球面透镜2直接收集及经凹面发射镜5反射收集的光，均经过平凸聚光透镜3进一步聚焦照射到光电检测器6上。如果对于滤光有要求，可在平凸聚光透镜3的光射出侧后增加一个滤光片，具体可视实际需要情况而定。再经过平凸聚光透镜3进一步聚焦于光电检测器6处。


技术特征：
1.一种超广角光收集系统，其特征在于：包括 光电检测器； 非球面透镜，用于将光线汇聚，其平面为光入射面，凸面为光出射面； 平凸聚光透镜，用于将非球面透镜汇聚的光线聚焦到光电检测器上，其凸面为光入射面，平面为光出射面，所述的平凸聚光透镜与非球面透镜共光轴； 凹面发射镜，收集发光点光源并反射、从非球面透镜光射入面至非球面透镜，所述的非球面透镜与凹面发射镜共光轴。2.如权利要求1所述的超广角光收集系统，其特征在于：所述的凹面发射镜的收集角度为全角60
°
。3.如权利要求1所述的超广角光收集系统，其特征在于：所述的非球面透镜收集角度为全角101
°
。4.如权利要求1所述的超广角光收集系统，其特征在于：还包括滤光片，所述的滤光片设置于平凸聚光透镜的平面光射出侧。5.如权利要求1所述的超广角光收集系统，其特征在于：所述的非球面透镜数值孔径na为0.77。6.如权利要求1所述的超广角光收集系统，其特征在于：所述的光电检测器为光电二极管apd或光电倍增管pmt。7.如权利要求6所述的超广角光收集系统，其特征在于：所述的光电二极管apd为雪崩光电二极管apd。8.如权利要求1所述的超广角光收集系统，其特征在于：所述的凹面发射镜为镀铝、镀银、镀金凹面发射镜。

技术总结
本发明公开了一种超广角光收集系统，包括光电检测器、非球面透镜、平凸聚光透镜、凹面发射镜。通过大数值孔径非球面透镜折射汇聚收集。同时位于发光点发出的光经过后侧被凹面反射镜反射收集，再次通过非球面透镜及平凸透镜收集系统收集。经非球面透镜直接收集及经凹面发射镜反射收集的光，均经过平凸聚光透镜进一步聚焦照射到光电检测器上。本发明收集系统结构简单，透镜数量少，工艺实现难度低。本发明光收集角度范围广，实现了全角度161


技术研发人员：叶武青 陈训龙 夏信群 叶大林
受保护的技术使用者：浙江泰林分析仪器有限公司
技术研发日：2022.07.18
技术公布日：2022/11/29