本发明专利技术公开了一种光谱测量装置，包括入射狭缝、色散元件和成像元件等光学元件，在光学元件表面镀有光谱选择性薄膜，光谱选择性薄膜的选择波段与光谱测量装置的测量波段相对应，镀有光谱选择性薄膜的光学元件仅能出射薄膜选择波段内的光线，而大幅衰减光路中其他波长的光线，从而大幅降低光学系统的杂散光水平。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光辐射测量领域，具体涉及ー种光谱測量装置。
技术介绍
光谱测量装置是用于测量发光体光谱功率分布的光学仪器，广泛应用于光源辐射測量、颜色测量、元素鉴定、化学分析等领域。光谱测量装置包括多种类型，根据其所能正常工作的光谱范围，分为真空紫外/紫外/可见光/近红外/红外/远红外光谱仪等；根据色散元件的不同，分为棱镜/衍射光柵/干渉光谱仪等；根据探测方法的不同，分为看谱仪、摄谱仪和光电光谱仪等；根据装置的功能和结构特点，分为单色仪(光柵/棱镜/双单色仪等)和多色仪(多通道光谱仪、成像光谱仪等)。光谱测量装置一般由入射狭缝、准直元件、色散元件和成像元件等组成，測量装置 工作吋，光线从入射狭缝进入光谱测量装置，准直元件将入射光准直并入射到色散元件，色散元件将入射的复合光分解为光谱线，由成像元件将空间色散开的各波长的光束会聚在像方焦平面上，由出射狭缝出射或被接收系统探測。其中，杂散光是决定各种光谱測量装置测量精度的重要因素之一，它是指错误波长(非对应信号光波长)的光辐射照射被出射或被接受系统探測的光信号，主要来源于周围环境光辐射、不同衍射级次间的重叠和光学元件缺陷所产生的杂散光或非光学元件产生的反射光等。在传统的光谱测量装置中，镀铝凹面反射镜是常用的成像元件，然而镀铝凹面反射镜可以以高反射率反射紫外-可见-红外的光辐射，如图I所示，这种宽波段反射特性会给光谱測量装置带来可观的杂散光。以典型的Czerny-Turner机械扫描式単色仪为例，色散光入射到会聚镜(镀铝凹面反射镜)上，扫描机构带动会聚镜旋转，从而将不同的単色光反射至出射狭缝处，实现整个光谱的扫描，由于不同衍射级次光谱的重叠，在会聚镜的同一位置上，可能同时存在待测单色光和其他波长的不同衍射级光谱，镀铝反射镜无选择性地反射这该位置上的所有光线，导致出射狭缝处除待测単色光外，还混入了大量其他波长的杂散光。此外，对于采用阵列探測器的多色仪，不同波长的光线被阵列探測器不同像素区域接收、探測，由于不同波长的测量光线和非測量光线均被镀铝凹面反射镜反射至同一像素区域，导致该像素区域内混入了大量其他非測量波长的杂散光。因此，对于采用了镀铝反射镜作为成像元件的光谱测量装置，其无选择性的宽波段光谱反射特性，会给测量装置带来大量的杂散光，测量误差大。
技术实现思路
为克服现有光谱测量装置的缺陷，本专利技术g在提供一种可以不改变光学系统的原有结构即能大幅降低光学系统杂散光水平的光谱测量装置。一种光谱測量装置，包括入射狭缝、色散元件和一个或多个成像元件，光线从入射狭缝进入光谱测量装置，经色散元件分光后，成像元件将色散光会聚成像，其特征在干，在成像元件的表面镀有光谱选择性薄膜，所述的光谱选择性薄膜的选择波段与光谱测量装置的測量波段相对应。本专利技术公开的ー种光谱測量装置，光线被色散元件分光后，入射到镀有光谱选择性薄膜的成像元件上汇聚成像，光谱选择性薄膜的作用是使指定波段内的光线在光学膜层上以一定的比率出射，而其他波段内的光线由于位于光谱选择性薄膜的选择波段外，经成像元件后，该部分光线在光路中被大幅衰减。由于光谱选择性薄膜的选择波段与光谱测量装置的測量波段相对应(例如，光谱测量装置的測量波段为380nnT780nm，则光谱选择性薄膜的选择波段也应为380nnT780nm)，在成像元件的某一具体位置处，仅能将某ー指定波段的光线出射出去，而在该位置处其它波段的光线(如ニ级光谱等)被大幅衰减，使得仅该指定波段内的出射光会聚成像，从而大幅降低杂散光。该光谱測量装置没有改变原測量设备的光学系统，仅通过在成像元件上镀光谱选择性薄膜，就能大幅降低光学系统的杂散光水平，从而提高測量准确度。 本专利技术还可以通过以下技术方案进ー步限定和完善 光学薄膜是指附着在光学元件表面的厚度薄而均匀介质膜层，按照其功能而言，可分为很多种类，如反射膜、增透膜、半透半反膜、滤光膜、分色膜、偏振膜、导电膜和保护膜等。本专利技术中的光谱选择性薄膜可为反射膜或增透膜或滤光膜，具体说明如下 (a)反射膜(又称反光膜)是能使一定波段的光线反射的薄膜，它的功能是增加光学元件表面的反射率。在成像元件上镀光谱选择性反射膜，从而成像元件在镀膜的对应位置处仅将指定波段的光线按一定的反射率反射出去、并将该指定波段内的反射光会聚成像，在该位置处其他波段的反射光线被大幅衰减，从而大幅降低杂散光。(b)增透膜(又称减反射膜)的功能是通过薄膜产生相消干渉，减小或消除光学元件表面的反射光，从而增大这些元件的透射光。在成像元件上镀光谱选择性增透膜，成像元件仅将指定波段内的光线透射并会聚成像，其他波段的透射光线被大幅衰减，以此降低杂散光。(C)滤光膜的功能是把光谱中不需要的光过滤棹，即仅让指定波段的光线通过，而将其他波段的光线截止。在成像元件上镀光谱选择性滤光膜，成像元件仅让指定波段的光线反射或透射、并会聚成像，其他波段的反射或透射光线被大幅衰减，从而降低杂散光。作为ー种技术方案，所述的光谱选择性薄膜由两种或两种以上具有不同选择波段的光学薄膜构成，各光学薄膜的选择波段首尾交叠且覆盖整个測量波段。例如，光谱測量装置的測量波段为380nm-780nm，成像元件上镀有光谱选择性反射膜，该光学膜层由四种不同选择波段的反射膜构成，其对应的反射波段分别为350nm-500nm、450nm-600nm、480nm-700nm和500nm-800nm，如图2所示，上述各片反射膜的反射波段首位交叠，且覆盖了光谱测量装置的測量波段。或者所述的光谱选择性薄膜为ー个局部选择波段范围渐变的光学薄膜，如图3所示，该光谱选择性光学薄膜为ー个整体，整个测量波段内选择波段渐变，即在光学薄膜的不同位置处具有不同的选择波段范围。作为优选，上述的成像元件是凹面反射镜，在凹面反射镜的表面镀有光谱选择性反射膜或滤光膜。凹面反射镜具有反射和会聚的功能，在其表面镀有反射膜，可将在其选择波段内光线反射，而大幅衰减其他波段的反射光线；在其表面镀有滤光膜，可透过在其选择波段内段的光线，而过滤掉绝大部分其他波段的光线，从而使得測量光路中仅存在光学薄膜选择波段内的光线。这里的成像元件可以为曲率按一定的规律渐变的多曲率凹面反射镜，通过采用多曲率的凹面反射镜，特别是在凹面反射镜的边缘，多曲率的凹面反射镜可改变光线的出射方向，从而减小或消除透镜的像差，使成像清晰，提高測量准确度。或者所述的成像元件是凸透镜，在凸透镜的表面镀有光谱选择性增透膜或滤光膜。凸透镜具有透射会聚的功能，在其表面镀有增透膜，可将不同波段的光线透射、会聚；在其表面镀有滤光膜，可过滤掉绝大部分其他不同波段的光线。作为ー种技术方案，包括阵列探測器，成像元件将色散光成像到阵列探測器的光敏面上，在阵列探測器光敏面的不同像素区域上镀有与探测波长相对应的光谱选择性薄膜。阵列探測器位于成像元件的像面位置，从成像元件各个位置出射的光线被阵列探測器的不同像素区域接收测量，由于阵列探測器的不同像素区域上镀的光谱选择性薄膜，进ー步对光线进行选择性接收，从而提高测量准确度。例如，在阵列探測器前设置可见光波段的 渐变滤光膜，分别与探測器的探测波长相对应，实现可见光波段的准确测量。作为ー种技术方案，包括用于将成像元件切入光路的切换机构，在所述的切換机构上设置两个或两个以上本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光谱測量装置，包括入射狭缝(I)、色散元件(2)和一个或多个成像元件(3)，光线从入射狭缝(I)进入光谱测量装置，经色散元件(2)分光后，成像元件(3)将色散光会聚成像，其特征在于，在成像元件(3)的表面镀有光谱选择性薄膜(4)，所述的光谱选择性薄膜(4)的选择波段与光谱测量装置的測量波段相对应。2.如权利要求I所述的ー种光谱測量装置，其特征在于，所述的光谱选择性薄膜(4)由两种或两种以上具有不同选择波段的光学薄膜构成，各光学薄膜的选择波段首尾交叠且覆盖整个測量波段；或者所述的光谱选择性薄膜(4)为ー种局部选择波段范围渐变的光学薄膜。3.如权利要求I所述的ー种光谱測量装置，其特征在于，包括阵列探測器(5)，成像元件(3)将色散光成像到阵列探測器(5)的光敏面上，在所述的阵列探測器(5)光敏面的不同像素区域上镀有与探测波长相对应的光谱选择性薄膜(4)。4.如权利要求I所述的ー种光谱測量装置，其特征在于，包括用于将成像元件(3)切入光路的切换机构(8)，在所述的切换机构(8)上设置两个或两个以上的成像元件(3)，所述 的两个或两个以上的成像元件(3)分别镀有选择波段不同的光...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘建根，
申请(专利权)人：杭州远方光电信息股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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