CN108072609B - 用于微型光谱仪的照明单元、微型光谱仪和移动终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于微型光谱仪（800）的照明单元（400）。照明单元（400）包括至少一个用于发出激发射束（404）的激光激发光源（402）以及至少一个被布置在激发射束（404）的光路中的荧光元件（406），所述荧光元件被构造用于在使用激发射束（404）的情况下生成用于对要借助于微型光谱仪（800）来分析的试样进行照明的照明射束（408）。在此，照明射束（408）代表与激发射束（404）相比更宽的电磁谱。

Description

用于微型光谱仪的照明单元、微型光谱仪和移动终端设备

技术领域

本发明以根据独立权利要求的前序部分所述的装置或方法为出发点。

背景技术

光谱仪基于对由被检查物体发射或散射的光的探测和光谱分解。为了例如分析食品的质量或含糖量或油脂含量，这样的设备可以具有自己的光源，所述光源的光谱在与试样相互作用之后承载关于被检查物体的信息。

DE 10 2009 054 615 A1公开了一种具有高功率的脉冲光源配置。

发明内容

在此背景下，利用这里所介绍的方案介绍根据主权利要求所述的一种用于微型光谱仪的照明单元、一种微型光谱仪、一种移动终端设备以及一种用于借助于照明单元对试样进行照明的方法。通过在从属权利要求中列出的措施，在独立权利要求中说明的装置的有利的改进和改善是可能的。

介绍一种用于微型光谱仪的照明单元，其中该照明单元具有下列特征：

至少一个激光激发光源，用于发出激发射束；以及

至少一个被布置在激发射束的光路中的荧光元件，所述荧光元件被构造用于在使用激发射束的情况下生成用于对要借助于微型光谱仪来分析的试样进行照明的照明射束，其中照明射束代表与激发射束相比更宽的电磁谱。

微型光谱仪可以被理解为用于确定由试样反射的光束的光谱组成的小型化模块。例如，微型光谱仪可以具有小于10mm的宽度和/或长度以及小于5mm的高度。激光激发光源例如可以理解为激光源、例如激光二极管，用于发出激光射束作为激发射束。激发射束可以是短波电磁辐射、诸如紫外辐射或蓝光。激光激发光源尤其是可以以半导体技术的方法来制造。荧光元件可以理解为具有诸如磷光体之类的荧光物质的小型化组件。荧光物质可以通过激发射束被激发发出照明射束。例如，荧光元件可以被构造用于在使用激发射束的情况下发出多色光束、即白光作为照明射束。激发射束或照明射束可以要么被理解为用于光路的简化图示的单个直线射束，要么被理解为发散、平行或会聚射束。

这里介绍的方案基于如下认识：基于激光激发的荧光元件、例如磷光体可以实现具有针对微型光谱仪的小范围的小型化白光源。

这具有如下优点：光源的发射点的大小与白光LED相比可以显著地被减小，使得近似地可以实现具有高强度的点源。由此，光可以借助于合适的微透镜即使在小安装空间的情况下也被准直或者被成像、尤其是被聚焦到小区域上。白光LED的光具有大范围，因为该光各向同性地由比较大的面发射。为了使该光准直，通常使用具有复杂形状和高空间需求的大抛物面反射器或复杂透镜、如TIR透镜（TIR = total internal reflection（全内反射））。如果放弃这样的光学系统并且例如仅仅使用简单透镜，则射束发散度可能是非常大的，使得基于平面照亮，试样的不同区域利用不同光谱特性来照射。这可以借助于这里介绍的方案来防止。

如果例如应当检查处于垫板（Unterlage）上的药片，则光源典型地被移近试样，使得仅仅药片而不是垫板被照明。在此，被反向散射的光由于表面弯曲而具有依赖于位置的光谱。在平面照明情况下的观察点例如可以通过限制探测器的视野来缩小。然而在此情况下可能发生所探测到的被试样反向散射的光的显著损失。被反向散射的光的强度总归是相对小的，因为涉及光子，所述光子以足够深度侵入到试样中并且再次被反向散射，以便能够充分地承载光谱信息。借助于这里介绍的方案，可以避免对试样的这样的平面照明以及与之相关的缺点、诸如被反向散射的光的高范围。另外，由此可以放弃传感器在试样附近的定位。由此，尤其是当传感器例如被安置在智能电话的背面时，传感器的可操作性可以得到改善，因为智能电话否则将遮盖试样。根据这里介绍的方案的照明单元例如还适于与法布里－珀罗干涉仪一起使用，尽可能被准直的光应当落在所述干涉仪的反射镜表面上，以便不影响分辨率。

因此，这里介绍的方案使得能够将光源与光学器件一起结合小型化光谱仪使用在诸如智能电话之类的移动终端设备中。这样的光源提供如下优点：该光源仅仅需要少量安装空间。同时，高强度的光由此可以以尽可能小的损失被聚焦在尽可能小的点上，这利用常规的照明方法仅能困难地实现。

根据一种实施方式，照明单元可以具有至少一个微透镜元件，用于激发射束或者附加地或替代地照明射束的准直或聚焦。微透镜元件例如可以理解为具有小于5mm的高度或宽度的透镜元件或全息光学元件。微透镜元件尤其是可以具有小于2mm的高度或宽度。根据实施方式，照明单元也可以具有多个这样的微透镜元件。由此，照明单元可以被实现为尽可能紧凑的。此外，由此使得能够使激发射束或照明射束准直或聚焦。

在此，微透镜元件可以被构造为球透镜。由此可以降低照明单元的制造成本。

根据另一实施方式，微透镜元件可以具有小于5mm的高度。附加地或替代地，微透镜元件可以具有小于5mm的宽度。由此可以降低照明单元的安装空间需求。

有利的是，激光激发光源被构造用于发出紫外辐射或者附加地或替代地蓝光作为激发射束。附加地或替代地，荧光元件可以被构造用于生成多色光作为照明射束。由此，试样可以以低耗费利用定义明确的宽光谱来照明。

此外有利的是，照明单元具有至少一个被布置在激光激发光源与荧光元件之间的滤光元件，所述滤光元件被构造用于允许朝荧光元件方向的激发射束通过并且滤出朝荧光元件方向的、具有与激发射束的波长不同的波长的电磁辐射。滤光元件例如可以是短通滤光器，所述短通滤光器被构造用于允许短波电磁辐射通过并且阻挡具有更大波长的电磁辐射。例如，滤光元件可以被实现为半透性反射镜元件。因此，可以提高照明单元的效率。

根据另一实施方式，照明单元可以具有至少一个被布置在滤光元件与荧光元件之间的附加微透镜元件，所述附加微透镜元件被构造用于将被滤光元件允许通过的激发光速引导到荧光元件上。附加地或替代地，附加微透镜元件可以被构造用于将照明射束引导到滤光元件上。在此，滤光元件可以被构造用于将照明射束引导到用于将照明射束从照明单元中耦合输出的耦合输出光路中。耦合输出光路可以被理解为从照明单元中引出的光路。与微透镜元件相似地，附加微透镜元件可以是具有小于5mm的高度或宽度的透镜元件。通过该实施方式，可以进一步提高照明单元的效率。

根据另一实施方式，附加微透镜元件可以被构造用于使激发射束聚焦到荧光元件上或者附加地或替代地使照明射束在被引导到滤光元件上时准直。由此，照明射束可以附加地被准直或聚焦。

此外，荧光元件可以具有光入射面和与光入射面相对的光出射面。荧光元件可以被布置在激光激发光源处，使得光入射面朝向激光激发光源并且位于激发射束的光路中。光入射面可以被理解为荧光元件的表面，激发射束通过该表面射入到荧光元件中。相应地，光出射面可以被理解为荧光元件的表面，激发射束通过该表面从荧光元件射出。例如，光入射面可以平面地平放在激光激发光源上，或者与激光激发光源具有小的距离。通过该实施方式，可以放弃在激光激发光源与荧光元件之间使用附加的光学器件。由此，可以明显降低照明单元的总安装空间，并且可以降低照明单元的制造成本。

此外有利的是，照明单元具有至少一个用于折叠激发射束的折叠元件。折叠元件例如可以被理解为反射镜、透镜或全息光学元件。由此，照明单元可以被实现为尽可能紧凑的。附加地或替代地，照明单元可以具有至少一个光谱可调谐的用于对照明射束进行滤光的附加滤光元件。附加滤光元件例如可以是法布里－珀罗谐振腔或者线性可变滤光器。由此，照明射束的光谱组成可以根据应用情况来改变。

这里介绍的方案此外提供一种微型光谱仪，该微型光谱仪具有下列特征：

至少一个根据前述实施方式之一所述的照明单元；以及

至少一个用于探测照明单元的被反射的照明射束的探测器单元。

探测器单元可以被理解为用于确定被反射的照明射束的光谱组成的光敏传感器元件。这样的微型光谱仪提供特别紧凑的结构形式的优点。

此外，这里介绍的方案提供一种具有根据前述实施方式所述的微型光谱仪的移动终端设备。该移动终端设备可以具有用于移动通信的传输接口、例如移动无线电接口。移动终端设备例如可以被理解为移动电话、尤其是例如智能电话、平板电脑、膝上型电脑、或者其它便携式电子设备。

最后，这里介绍的方案提供一种用于借助于根据前述实施方式之一所述的照明单元对试样进行照明的方法，其中该方法包括下列步骤：

发出激发射束；以及

通过借助于激发射束激发荧光元件来生成用于对试样进行照明的照明射束。

该方法例如可以以软件或硬件或者以由软件和硬件构成的混合形式例如在控制设备中被实现。

附图说明

本发明的实施例在附图中予以示出并且在随后的描述中予以进一步解释。

图1示出白光LED封装的原理构造的示意图；

图2示出白光LED封装的原理构造的示意图；

图3示出射束的范围（Étendue）的示意图；

图4示出根据一个实施例的照明单元的示意图；

图5示出根据一个实施例的照明单元的示意图；

图6示出根据一个实施例的照明单元的示意图；

图7示出根据一个实施例的照明单元的示意图；

图8以俯视图示出根据一个实施例的微型光谱仪的示意图；

图9以侧视图示出来自图8的微型光谱仪的示意图；

图10示出具有集成的光谱传感器的移动终端设备的示意图；

图11示出根据一个实施例的具有集成的微型光谱仪的移动终端设备的示意图；

图12示出根据一个实施例的照明单元的示意图；

图13示出根据一个实施例的照明单元的示意图；以及

图14示出根据一个实施例的方法的流程图。

具体实施方式

在本发明的有利实施例的随后的描述中，为在不同图中示出并且相似地起作用的元件使用相同或相似的附图标记，其中放弃对这些元件的重复的描述。

图1示出白光LED封装100的原理构造的示意图。示出了LED芯片102，该LED芯片发射短波光。所发射的光由被示出为点状颗粒的磷光体转换成白光。

图2示出白光LED封装100的原理构造的示意图。与图1不同，磷光体这里作为层被施加在LED芯片102上。

图3示出射束300的范围G的示意图。射束300的范围G是射束的张开角Ω、射束300穿过的面积S、其表面法向n和方向余弦cosθ的乘积。范围是一个守恒参量，这意味着，仅当具有确定直径的漫射射束的直径（面积S）同时变大时，该漫射射束才能被准直（张开角Ω更小）。

图4示出根据一个实施例的照明单元400。用于微型光谱仪的照明单元400包括：激光激发光源402，用于发出激发射束404；以及布置在激发射束404的光路中的荧光元件406，所述荧光元件通过借助于激发射束404的激发生成照明射束408，所述照明射束适于对要借助于微型光谱仪分析的试样的照明。在此情况下，照明射束408具有比激发射束404明显更宽的电磁谱。

根据图4的激光激发光源404示例性地被实施为具有用于发出激光束作为激发射束404的激光二极管的芯片。附加地在激发射束404的光路中在光源404与荧光元件406之间布置了微透镜元件401，所述微透镜元件被构造用于使激发射束404聚焦到荧光元件406上。微透镜元件410示例性地具有2mm的高度和1mm的宽度。根据实施例，微透镜元件410也可以具有与此不同的、例如小于5mm或小于4mm的尺寸。具有与微透镜元件410相似的尺寸的另一可选微透镜元件412被构造用于在由荧光元件406发出的照明射束408从照明单元400射出之前对该照明射束进行准直。

在图4中说明的大小数据是基于利用Zemax所模拟的示例性微透镜的估计值。根据实施例，照明单元400的部件在现实中也可以具有与此不同的尺寸。

根据一个实施例，激光激发光源402被构造用于发出在紫外光与蓝光之间的波长范围中的短波电磁辐射作为激发射束404。在此情况下，荧光元件406被构造用于在使用激发射束404的情况下生成白光作为照明射束408。照明单元400因此充当白光源。

在图4中示出了基于作为激光激发光源402的激光二极管以及作为荧光元件406的光转换磷光体元件的照明单元400的原理构造。例如，荧光元件406具有大约1mm³的体积、例如小于4mm³或小于2mm³的体积。在此情况下，具有有源区B的激光二极管芯片A用作用于激发光的源。芯片A例如通过两个接触部、即n型衬底的A'和p型掺杂的层的A''被固定在具有印制导线A^*的电路板PCB上。接合线BD将p型层的接触部A''与电路板PCB相连接。

根据一个实施例，激光二极管芯片A具有小于500μm、例如200μm的宽度。由激光二极管芯片A和印制导线或接触部A'、A''构成的堆叠的高度根据一个实施例为小于500μm，例如为100μm。

例如具有椭圆射束轮廓的边缘发射器或者具有圆形射束轮廓的表面发射器（也称为垂直腔表面发射激光器（vertical-cavity surface-emitting laser）或简称VCSEL）用作光源。激光激发光源402的光发射区用字母B来表征。所发射的激发射束404例如具有蓝色至紫外线的短波范围中的窄光谱。微透镜元件410、根据实施例例如球透镜、非球面透镜或全息光学元件使激发射束404聚焦到荧光元件406的小区域上。该荧光元件可选地与散热片G连接，以便能够导出多余的热。微透镜元件410应当具有尽可能高的数值孔径，以便在荧光元件406上生成尽可能小的照明点Sp。照明点Sp（也称为焦点或激发点）例如具有小于10μm的直径。

根据一个实施例，微透镜元件410具有小于5mm的高度和宽度、例如2mm的高度和1mm的宽度。微透镜元件410与激光二极管芯片A之间的距离根据一个实施例为小于5mm、例如1mm，并且微透镜元件410与荧光元件406之间的距离为小于5mm、例如1.5mm。

焦点Sp的合理大小的下限不仅通过微透镜元件410的聚焦特性而且通过荧光元件406上的所生成的能量密度来确定，因为在荧光元件406的饱和强度之上尽管激发强度被提高，仍然不再出现所发射的光强度的提高。

附加地应当注意，激发射束404侵入到荧光元件406中并且这样扩大激发体积。通过荧光发射的光也可以在荧光元件406中漫射，并且在与激发焦点Sp不同的位置处射出。两者都将扩大激光激发光源402的范围。为了对此进行抵制，荧光元件406要么被保持为非常小，要么附加地或替代地用反射或吸收层H包围，所述层仅仅在激发点Sp处具有开口（也称为针孔）。所发射的、照明射束408形式的宽带光然后通过所述另一微透镜元件412被成形为被准直或再次被聚焦的射束。

根据一个实施例，微透镜元件412与荧光元件406之间的距离为小于500μm、例如200μm。

在此，荧光元件406向整个空间中发射，这导致：所转换的光的可观的部分可能未落到所述另一微透镜元件412上并且这样丢失。虽然将可能的是：使开口的边缘在激发点Sp处相对厚地成形，使得照明射束408不以过大角度离开开口，不过这也可能导致不期望方向上的光散射，这将再次有效地扩大照明单元400的范围。在图5中示出了规避该问题的可能性。

照明单元400例如可以用作小型化光谱仪的部件，所述小型化光谱仪用于用作便携式设备、例如智能电话中的集成传感器。

在对扩展漫射光源进行准直时的基本极限是范围G。该范围G是一个守恒参量，并且尤其是说明：当射束轮廓的横截面同时扩大时，扩展光源辐射的张开角仅能被缩小（这对应于准直）。这导致：用于对LED进行准直的光学器件应当相对于LED是非常大的，使得该源可以被视为点状的。在小光学元件的情况下，准直的效率受损，并且总是留下彼此不平行的射束。这例如对于智能电话照相机的闪光灯来说没有妨碍，在智能电话照相机中正是这种具有微型光学器件的LED起作用，因为总归大的面积应当被照亮，但是对与小型化光谱仪结合作为光源使用不利。

为了避免这一点，这里所介绍的方案根据一个实施例规定，将短波激光二极管用作激光激发光源402，所述短波激光二极管被聚焦到具有宽带荧光发射的磷光体或者其它荧光元件上。激光器可以被聚焦到具有高能量密度的非常小的区域上，所述区域于是用作具有宽光谱的发射体。这样，例如可以借助于单个非球面透镜实现小于10μm的焦点大小（Fokusgröße）。与此相对，例如CD驱动器的焦点具有大约1.5μm的直径，并且蓝光驱动器的焦点具有大约300nm的直径。

图5示出根据一个实施例的照明单元400的示意图。与图4不同，在微透镜元件410后面安放了滤光元件500、这里分色镜形式的短通滤光器。滤光元件500被构造用于允许朝荧光元件406方向的激发射束404形式的短波激发光通过。在滤光元件500与荧光元件406之间布置有可选的附加微透镜元件502，所述附加微透镜元件使被允许通过的激发射束404聚焦到荧光元件406的焦点Sp中的开口上。在相反方向上，从焦点Sp中的开口中射出的、照明射束408形式的荧光被附加微透镜元件502积聚并再次准直。在此，附加微透镜元件502应当具有尽可能高的数值孔径，以便聚集尽可能多的荧光。片段Z示出发射点Sp的扩大视图，在所述发射点处开口的边缘在涂层H中示例性地例如以抛物面的形式被成形，使得照明射束408的发射锥不过宽地成扇形散开并且有效地照亮附加微透镜元件502。微透镜元件410和附加微透镜元件502例如结构相同。

照明射束408由于其较大波长而通过在更大波长的该范围中反射的滤光元件500被偏转，并且通过这里附加微透镜元件形式的聚焦光学器件504离开照明单元400。通过光路的在图5中所示出的原理，所发射的荧光的收集效率可以被提高。在此，激发光有效地被抑制，使得仅仅荧光从照明单元400射出。

根据一个实施例，微透镜元件410、502分别具有小于5mm、例如1mm的直径。微透镜元件410、502之间的距离根据一个实施例为小于5mm、例如1mm。

根据一个实施例，微透镜元件410与激光二极管芯片A之间的距离为小于500μm、例如200μm，并且附加微透镜元件502与荧光元件406之间的距离为小于500μm、例如200μm。

图6示出根据一个实施例的照明单元400的示意图。与前面根据图4和5所描述的照明单元不同，激光激发光源402根据该实施例被布置在荧光元件406上。可选的折叠元件600、这里反射镜被构造用于将从激光激发光源402射出的激发射束404折叠，使得该激发射束射到荧光元件406中的开口上。这样，光学光路可以被折叠，并且照明单元400的大小可以被压缩。折叠元件600例如代替图4中所示出的微透镜元件410。

根据一个实施例，照明单元400具有分别小于5mm的高度和长度、例如2mm的高度和2mm的长度。

根据所示出的实施例，激光激发光源402和荧光元件406以上下重叠地堆叠的方式被布置在照明单元400的壳体之内。在此，照明单元400的高度比激光激发光源402和荧光元件406的高度之和大一些。照明单元400的长度根据一个实施例从激光激发光源402或荧光元件406的长度、折叠元件600的长度和折叠元件600与激光激发光源402或荧光元件406之间的距离中得出。

图7示出根据一个实施例的照明单元400的示意图。与图6不同，荧光元件406这里直接被布置在激光激发光源402的发射面之前或者被布置为至少非常接近所述发射面。荧光元件406具有光入射面700和位于该光入射面对面的光出射面702，其中光入射面700朝向激光激发光源402的发射面并且位于激发射束的光路中。例如，磷光体直接被放置在激光激发光源402的发射边缘上或者直接被放置在所述发射边缘之前。由此，激发射束直接通过荧光元件406被转换。因此，可以放弃用于使激发射束聚焦的透镜。由于激光激发光源402、例如激光二极管的发射面的大小例如明显小于1μm²，因此可以以这种方式始终实现具有小范围的宽带光源。通过放弃附加的聚焦透镜，可以将图7中的构造保持为特别小的。

根据一个实施例，照明单元400具有分别小于1000μm的长度和高度、例如500μm的长度和500μm的高度。荧光元件406与布置在照明单元400的光出射开口处的透镜之间的距离根据一个实施例为小于500μm、例如200μm。

图8以俯视图示出根据一个实施例的微型光谱仪800的示意图。示出了具有照明仪器B的照明单元400、以及具有探测孔径D的用于探测照明单元400的被反射的照明射束的探测器单元802。照明单元400可以是根据图4至7所描述的照明单元。

根据一个实施例，微型光谱仪800具有分别小于20 mm的宽度和高度、例如分别为10 mm的宽度和长度。

图9以侧视图示出来自图8的微型光谱仪800的示意图。可以识别出照明单元400和布置在该照明单元旁边的探测器单元802，该探测器单元由探测光学器件D（前面也称为探测孔径）、光谱元件S、探测器DT和电路板PCB构成。照明光学器件B被设计，使得探测孔径D的视野被照亮。

示例性地示出了将微型光谱仪800用于检查作为试样P的苹果。在此，照明射束408被聚焦到试样的确定点上。探测光学器件D再次聚集从所述点发出的光。探测光学器件D例如可以通过可选的自动对焦被聚焦到所述点上。这具有如下优点：被所述点反射的全部光在探测光学器件D后面被准直，并且作为平行光束落到光谱元件S上。尤其是当微型光谱仪800基于法布里－珀罗干涉仪或者其它薄层干涉技术时，需要准直光。

根据一个实施例，探测器单元802具有小于10mm的高度、例如5mm的高度。

图10示出具有集成的光谱传感器1010的移动终端设备1000、这里智能电话的示意图。示出了如下照明状况：在该照明状况下试样P利用光谱传感器1010的发散光源来照明。该光源例如基于白光LED。在此，试样P相对大面积地被照明。在最不利的情况下，照明锥体甚至超出试样P。在此，可能由于试样表面和试样组成的不均匀性而使所探测到的光谱的分析变得困难、掺假或者甚至使该分析变得不可能。照明光斑虽然可以通过使光谱传感器1010接近试样P而被缩小，但是这也将明显降低用户友好性，因为智能电话1000于是遮盖试样P。照明强度的大部分也可能位于用虚线锥体示出的探测光学器件的视野之外。由于照明射束是发散的并且远远超出探测器的探测锥体，用于分析的所发射的光的该部分丢失。

图11示出根据一个实施例的来自图10的、具有集成的微型光谱仪800、例如如前面根据图8和9所描述的微型光谱仪的移动终端电话1000。示出了与图10中相似的照明状况，具有如下区别：照明射束408可以借助于照明单元400被聚焦到试样P的与图10中相比明显更小的区域上。照明射束408因此射中相应更小的试样区域，使得激发光斑处于探测器单元802的探测器视野之内。探测器视野如图10中那样用虚线示出。

图12示出根据一个实施例的照明单元400的示意图。与前面根据图4至12所描述的照明单元不同，根据该实施例的照明单元400包括可选的光谱可调谐的、用于对照明射束408进行滤光的、这里法布里－珀罗干涉仪形式的附加滤光元件1200。荧光元件406示例性地与图7中相似地直接被布置在激光激发光源402处。然而，在图12中所示出的原理也与所有其它的前面所描述的实施例一起起作用。基于激光激发光源402的小范围和非常有效地通过透镜L使白光准直的可能性，根据实施例，如图12中的法布里－珀罗滤光器或者如图13中的线性可变滤光器被用作附加滤光元件1200，以便在光谱上对照明射束408进行滤光并且这样选择性地利用仅仅一个波长对试样进行照明。

图13示出根据一个实施例的照明单元400。与图12不同，根据该实施例的照明单元400装备有线性可变滤光器作为附加滤光元件1200。

当入射光束的准直度为高的时，根据图12和13所描述的附加滤光元件更有效地工作，这是激光激发光源402的优点。在来自图12的实施例中，所透射的照明射束408的波长例如可以通过改变两个谐振腔反射镜彼此的距离来调整。在图13中，所透射的照明射束408的波长由于线性梯度滤光器而是依赖于位置的。液晶矩阵LCD例如被构造用于与液晶显示器相似地激活各个像素并且这样仅仅允许照明射束408的被示出为平行射束的确定光谱分量通过，该液晶矩阵具有放置在其前面或其后面的偏振器P。

由荧光元件406发射的光通过透镜L被准直，其中小范围有利地产生影响。附加滤光元件1200现在能够被用于透射光的确定波长。在法布里－珀罗干涉仪的情况下，透射波长依赖于两个谐振腔反射镜的距离，并且可以通过移动谐振腔反射镜来调整。在线性可变滤光器的情况下，透射波长依赖于位置，并且选择性地通过位于该线性可变滤光器后面的、与两个偏振器P结合的液晶矩阵LCD被透射。

图14示出根据一个实施例的方法400的流程图。用于对试样进行照明的方法1400例如可以在使用如前面根据图4至13所描述的照明单元的情况下来执行。在此，在步骤1410中，激发射束由激光激发光源发出。在另一步骤1420中，荧光元件借助于通过激发射束的激发生成用于对试样进行照明的照明射束。

如果一个实施例包括第一特征与第二特征之间的“和/或”关联，则这可以被理解为使得该实施例根据一种实施方式既具有第一特征又具有第二特征，并且根据另一实施方式要么仅具有第一特征，要么仅具有第二特征。

Claims (10)

1.一种用于分析待分析试样（P）的微型光谱仪（800）的照明单元（400），其中所述照明单元（400）具有下列特征：

至少一个激光激发光源（402），用于发出激发射束（404）；以及

至少一个被布置在所述激发射束（404）的光路中的荧光元件（406），所述荧光元件被构造用于使用所述激发射束（404）生成用于对所述待分析试样（P）进行照明的照明射束（408），其中所述照明射束（408）代表与所述激发射束（404）相比更宽的电磁谱，

其中所述照明单元（400）具有微透镜元件（410，502），用于将所述激发射束（404）聚焦到所述荧光元件（406）的激发点（Sp）上，其中所述微透镜元件（410，502）具有小于5mm的高度和宽度，并且所述激发点（Sp）具有小于10μm的直径，以及

其中所述荧光元件（406）被反射或吸收层（H）包围，所述反射或吸收层仅在所述荧光元件（406）的激发点（Sp）处具有开口。

2.根据权利要求1所述的照明单元（400），其中所述微透镜元件（410，502）被实施为球透镜。

3.根据权利要求1至2之一所述的照明单元（400），其中所述激光激发光源（402）被构造用于发出紫外辐射和/或蓝光作为所述激发射束（404），和/或其中所述荧光元件（406）被构造用于生成多色光作为所述照明射束（408）。

4.根据权利要求1至2之一所述的照明单元（400），所述照明单元具有至少一个被布置在所述激光激发光源（402）与所述荧光元件（406）之间的滤光元件（500），所述滤光元件被构造用于允许朝所述荧光元件（406）方向的所述激发射束（404）通过并且滤出朝所述荧光元件（406）方向的、具有与所述激发射束（404）的波长不同的波长的电磁辐射。

5.根据权利要求4所述的照明单元（400），所述照明单元具有至少一个被布置在所述滤光元件（500）与所述荧光元件（406）之间的附加微透镜元件（502），所述附加微透镜元件被构造用于将被所述滤光元件（500）允许通过的激发射束（404）引导到所述荧光元件（406）上和/或将所述照明射束（408）引导到所述滤光元件（500）上，其中所述滤光元件（500）被构造用于将所述照明射束（408）引导到用于将所述照明射束（408）从所述照明单元（400）中耦合输出的耦合输出光路中。

6.根据权利要求5所述的照明单元（400），其中所述附加微透镜元件（502）被构造用于使所述激发射束（404）聚焦到所述荧光元件（406）上和/或使所述照明射束（408）在被引导到所述滤光元件（500）上时准直。

7.根据权利要求1至2之一所述的照明单元（400），所述照明单元具有至少一个用于折叠所述激发射束（404）的光路的折叠元件（600）和/或至少一个光谱可调谐的用于对所述照明射束（408）进行滤光的附加滤光元件（1200）。

8.一种微型光谱仪（800），其宽度小于10mm并且高度小于5mm，其中所述微型光谱仪（800）具有下列特征：

至少一个根据权利要求1至7之一所述的照明单元（400）；以及

至少一个探测器单元（802），用于探测所述照明单元（400）的被反射的照明射束（408）。

9.一种用于移动通信的移动终端设备（1000），其中所述终端设备（1000）具有根据权利要求8所述的微型光谱仪（800）。

10.一种用于借助于根据权利要求1至7之一所述的照明单元（400）对试样（P）进行照明的方法（1400），其中所述方法（1400）包括下列步骤：

发出激发射束（404）；以及

通过借助于所述激发射束（404）激发荧光元件（406）来生成用于对所述试样（P）进行照明的照明射束（408）。

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