光谱仪制造技术

本实用新型专利技术实施例提供一种光谱仪，包括机座、光输入元件、光学准直元件、穿透式光栅、影像传感器以及光学聚焦元件。光输入元件设置于机座，用以接收待测光学信号并输出光学信号。光学准直元件设置于机座，用以准直光学信号。穿透式光栅设置于机座，用以将经准直的光学信号分离成多个光谱分量。影像传感器设置于机座，且具有感测面。光学聚焦元件设置于机座，用以聚焦这些光谱分量于感测面。光学聚焦元件的光轴与穿透式光栅的法线的夹角，不等于经准直的光学信号进入穿透式光栅的入射角。的光学信号进入穿透式光栅的入射角。的光学信号进入穿透式光栅的入射角。

【技术实现步骤摘要】
光谱仪


[0001]本技术关于一种光学测量装置，特别是关于一种光谱仪。

技术介绍

[0002]光谱仪是应用光学原理，将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器。光谱仪可对物质的结构和成分进行观测、分析和处理，且具有分析精度高、测量范围大、速度快和样品用量少等优点。因此，举凡分子特性的分辨、浓度的量测、物质的鉴定、天体光谱的量测等都需要光谱仪的协助。此外，光谱仪更是广泛地被运用于冶金、地质、石油化工、医药卫生、环境保护、资源和水文勘测等各领域。
[0003]一般而言，为了制造能够分解所需波段的光谱仪，通常会根据光栅制造商提供的光栅规格进行采购与选用。当在生产某一穿透式光栅产品时，会给定一最佳波长作为光栅规格中的一预定中心波长。并且，光栅制造商还会给出在此预定中心波长下，绕射效率为最高值的最佳条件(即，此最佳波长所需的利特罗条件(Littrow Condition)或是利特罗角(Littrow Angle))。然而，除了通常只能按照预定中心波长进行选用所需的光栅规格外，在使用时也只会按照最佳条件进行光学系统的建置。因此，受限于光栅规格，当需求改变或生产不同机型时，只能重新采买所需中心波长的光栅，而且也不见得就能买到所需规格，将使得光谱仪的制造缺乏足够的弹性。

技术实现思路

[0004]本技术提供一种光谱仪，能够配合所需的中心波长或是配合所要消除的杂散光或光学布局进行弹性调整。
[0005]本技术提供一种光谱仪，包括机座、光输入元件、光学准直元件、穿透式光栅、影像传感器以及光学聚焦元件。光输入元件设置于机座，用以接收待测光学信号并输出光学信号。光学准直元件设置于机座，用以准直光学信号。穿透式光栅设置于机座，用以将经准直的光学信号分离成多个光谱分量。影像传感器设置于机座，且具有感测面。光学聚焦元件设置于机座，用以聚焦这些光谱分量于感测面。光学聚焦元件的光轴与穿透式光栅的法线的夹角，不等于经准直的光学信号进入穿透式光栅的入射角。
[0006]在本技术的一实施例中，光学聚焦元件的光轴与穿透式光栅的法线的夹角，与经准直的光学信号进入穿透式光栅的入射角，是根据以下绕射光栅方程式所定义：α为经准直的光学信号进入穿透式光栅的入射角，β为光学聚焦元件的光轴与穿透式光栅的法线的夹角，λ为这些光谱分量的中心波长且不等于穿透式光栅的预定中心波长，m为穿透式光栅绕射的阶数，Λ为穿透式光栅的光栅周期。
[0007]在本技术的一实施例中，经准直的光学信号进入穿透式光栅的入射角等于穿透式光栅的利特罗角，或者光学聚焦元件的光轴与穿透式光栅的法线的夹角等于穿透式光栅的利特罗角。
[0008]在本技术的一实施例中，光学聚焦元件的光轴与穿透式光栅的法线的夹角是根据波长范围的两端点对应的绕射角所决定。
[0009]在本技术的一实施例中，光学准直元件滑设于机座上，且光谱仪更包括调整结构，连接于机座与光学准直元件之间，以调整光学准直元件靠近或远离穿透式光栅。
[0010]在本技术的一实施例中，调整结构包括定位销、位置调整元件、弹性元件以及调整螺丝。定位销穿过且固定于机座。位置调整元件滑设于定位销且具有导引斜面。弹性元件以弹性力推压光学准直元件接触导引斜面。调整螺丝穿过机座而抵靠于位置调整元件上，以经由调整螺丝改变导引斜面接触光学准直元件的位置。
[0011]在本技术的一实施例中，光学准直元件具有朝机座突出的导引部。机座具有容置槽。容置槽具有互相连通的第一部分与第二部分。第一部分在对应经准直的光学信号的第一方向上延伸。第二部分在与第一方向垂直的第二方向延伸。弹性元件以及导引部容置于第一部分中，使得导引部沿着第一方向滑设于第一部分。位置调整元件容置于第二部分中，使得位置调整元件沿着第二方向滑设于第二部分。调整结构更包括另一弹性元件，设置于位置调整元件的靠近第一部分的侧边与机座之间，且定位销穿过另一弹性元件后固定于机座。
[0012]在本技术的一实施例中，穿透式光栅沿着机座的法线方向枢设于机座，以调整光学聚焦元件的光轴与穿透式光栅的法线的夹角与经准直的光学信号进入穿透式光栅的入射角。穿透式光栅沿其法线为可枢转的，以调整聚焦这些光谱分量于感测面上的角度。
[0013]在本技术的一实施例中，光学聚焦元件包括镜筒以及多个透镜，这些透镜设置于镜筒中。光学准直元件由双胶合镜所构成。
[0014]本技术的一实施例中，光谱仪更包括调整结构以及安装组件。调整结构连接于机座与光学准直元件之间，以调整光学准直元件靠近或远离穿透式光栅。调整结构包括定位销、位置调整元件、弹性元件以及调整螺丝。定位销穿过且固定于机座。位置调整元件滑设于定位销且具有导引斜面。弹性元件以弹性力推压光学准直元件接触导引斜面。调整螺丝穿过机座而抵靠于位置调整元件上，以经由调整螺丝改变导引斜面接触光学准直元件的位置。光学准直元件具有朝机座突出的导引部。机座具有容置槽，容置槽具有互相连通的第一部分与第二部分。第一部分在对应经准直的光学信号的第一方向上延伸，第二部分在与第一方向垂直的第二方向延伸。弹性元件以及导引部容置于第一部分中，使得导引部沿着第一方向滑设于第一部分。位置调整元件容置于第二部分中，使得位置调整元件沿着第二方向滑设于第二部分。安装组件设置于机座。影像传感器滑设于安装组件，以透过安装组件安装于机座，并调整光学聚焦元件聚焦这些光谱分量于感测面的位置。光输入元件、光学准直元件、穿透式光栅、光学聚焦元件以及影像传感器彼此光学连接，且依序排列于机座。
[0015]本技术另提供一种光谱仪，包括机座、光输入元件、光学准直元件、穿透式光栅、调整结构、影像传感器以及光学聚焦元件。机座具有容置槽。容置槽具有互相连通的第一部分与第二部分。光输入元件设置于机座，用以接收待测光学信号并输出光学信号。光学准直元件滑设于机座上，用以准直光学信号，且具有朝机座突出的导引部。穿透式光栅设置于机座，用以将经准直的光学信号分离成多个光谱分量。调整结构连接于机座与光学准直元件之间，以调整光学准直元件靠近或远离穿透式光栅。调整结构包括定位销、位置调整元件、弹性元件以及调整螺丝。定位销穿过且固定于机座。位置调整元件滑设于定位销且具有
导引斜面。弹性元件以弹性力推压光学准直元件接触导引斜面。调整螺丝穿过机座而抵靠于位置调整元件上，以经由调整螺丝改变导引斜面接触光学准直元件的位置。第一部分在对应经准直的光学信号的第一方向上延伸，第二部分在与第一方向垂直的第二方向延伸。弹性元件以及导引部容置于第一部分中，使得导引部沿着第一方向滑设于第一部分。位置调整元件容置于第二部分中，使得位置调整元件沿着第二方向滑设于第二部分。影像传感器设置于机座，且具有感测面。光学聚焦元件设置于机座，用以聚焦这些光谱分量于感测面。光学聚焦元件的光轴与穿透式光栅的法线的夹角，不等于经准直的光学信号进入穿透式光栅的入射角。经准直的光学信号进入穿透式光栅的入射角等于穿透式光栅的利特罗角，或者光学聚焦元件的光轴与穿透式光栅的法线的夹角等于穿透式光栅的利特罗角。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光谱仪，其特征在于，包括：机座；光输入元件，设置于所述机座，用以接收待测光学信号并输出光学信号；光学准直元件，设置于所述机座，用以准直所述光学信号；穿透式光栅，设置于所述机座，用以将经准直的所述光学信号分离成多个光谱分量；影像传感器，设置于所述机座，且具有感测面；以及光学聚焦元件，设置于所述机座，用以聚焦所述多个光谱分量于所述感测面，其中所述光学聚焦元件的光轴与所述穿透式光栅的法线的夹角，不等于经准直的所述光学信号进入所述穿透式光栅的入射角。2.如权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述光学聚焦元件的光轴与所述穿透式光栅的法线的夹角，与经准直的所述光学信号进入所述穿透式光栅的入射角，是根据以下绕射光栅方程式所定义：其中α为经准直的所述光学信号进入所述穿透式光栅的入射角，β为所述光学聚焦元件的光轴与所述穿透式光栅的法线的夹角，λ为所述多个光谱分量的中心波长且不等于所述穿透式光栅的预定中心波长，m为所述穿透式光栅绕射的阶数，Λ为所述穿透式光栅的光栅周期。3.如权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，经准直的所述光学信号进入所述穿透式光栅的入射角等于所述穿透式光栅的利特罗角，或者所述光学聚焦元件的光轴与所述穿透式光栅的法线的夹角等于所述穿透式光栅的利特罗角。4.如权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述光学聚焦元件的光轴与所述穿透式光栅的法线的夹角是根据波长范围的两端点对应的绕射角所决定。5.如权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述光学准直元件滑设于所述机座上，且所述光谱仪更包括调整结构，连接于所述机座与所述光学准直元件之间，以调整所述光学准直元件靠近或远离所述穿透式光栅。6.如权利要求5所述的光谱仪，其特征在于，所述调整结构包括定位销、位置调整元件、弹性元件以及调整螺丝，所述定位销穿过且固定于所述机座，所述位置调整元件滑设于所述定位销且具有导引斜面，所述弹性元件以弹性力推压所述光学准直元件接触所述导引斜面，所述调整螺丝穿过所述机座而抵靠于所述位置调整元件上，以经由所述调整螺丝改变所述导引斜面接触所述光学准直元件的位置。7.如权利要求6所述的光谱仪，其特征在于，所述光学准直元件具有朝所述机座突出的导引部，所述机座具有容置槽，所述容置槽具有互相连通的第一部分与第二部分，所述第一部分在对应经准直的所述光学信号的第一方向上延伸，所述第二部分在与所述第一方向垂直的第二方向延伸，其中所述弹性元件以及所述导引部容置于所述第一部分中，使得所述导引部沿着所述第一方向滑设于所述第一部分，且所述位置调整元件容置于所述第二部分中，使得所述位置调整元件沿着所述第二方向滑设于所述第二部分，其中所述调整结构更包括另一弹性元件，设置于所述位置调整元件的靠近所述第一部分的侧边与所述机座之间，且所述定位销穿过所述另一弹性元件后固定于所述机座。
8.如权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述穿透式光栅沿着所述机座的法线方向枢设于所述机座，以调整所述光学聚焦元件的光轴与所述穿透式光栅的法线的夹角与经准直的所述光学信号进入所述穿透式光栅的入射角，且所述穿透式光栅沿其法线为可枢转的，以调整聚焦所述多个光谱分量于所述感测面上的角度。9.如权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述光学聚焦元件包括镜筒以及多个透镜，所述多个透镜设置于所述镜筒中，且所述光学准直元件由双胶合镜所构成。10.如权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，更包括：调整结构，连接于所述机座与所述光学准直元件之间，以调整所述光学准直元件靠近或远离所述穿透式光栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪健翔，马为颀，张癸五，杨孟洁，
申请(专利权)人：台湾超微光学股份有限公司，
类型：新型
国别省市：