能消除拖尾效应的光谱仪制造技术

一种能消除拖尾效应的光谱仪包含一本体及装设至本体的一输入部、一绕射光栅、一影像感测器以及一波导装置。输入部接收一第一光学信号并输出一第二光学信号沿着一第一光路行进。绕射光栅接收第二光学信号并将第二光学信号分离成多个光谱分量，所述光谱分量包含一特定光谱分量，其沿着一第二光路行进。影像感测器接收此特定光谱分量。波导装置包含两个彼此面对的第一与第二反射面，将第一光路及第二光路限制于第一与第二反射面之间，以导引第二光学信号及此特定光谱分量。第一及第二反射面与影像感测器的一收光面彼此隔开一预定间隙。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于一种能消除拖尾效应的光谱仪，尤其关于一种能消除拖尾效应的使用平板式波导的光谱仪。
技术介绍
光谱仪是一种非破坏性的检测仪器，其例如可应用于辨认物质的成份组成与特性。在将光线打到物质上之后，利用物质对光束不同频段的吸收或穿透的差异，光谱仪接收从此物质反射的光线之后，会呈现对应的光谱。由于不同物质会显现个别特征的光谱，如此进而得以辨认物质的成份组成与特性。为了减少光线损失，光谱仪通常包含波导装置来导引光线在内部通道中行进，以让光谱仪的影像感测器可以感测到绕射光栅所产生的光谱。传统的设计方式，都是将影像感测器紧贴着波导装置，这样最能减少光线损失。然而，本案专利技术人发现，影像感测器紧贴着波导装置的设计会由于拖尾效应而造成光谱解析度的不正确的光谱读数。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种能消除拖尾效应的光谱仪，藉由将波导装置与影像感测器隔开一段预定距离，可以有效消除拖尾效应。为达上述目的，本专利技术提供一种能消除拖尾效应的光谱仪，其包含一本体、一输入部、一绕射光栅、一影像感测器以及一波导装置。输入部装设于本体，用以接收一第一光学信号并输出一第二光学信号沿着一第一光路行进。绕射光栅装设于本体，接收第二光学信号并将第二光学信号分离成多个光谱分量，所述光谱分量包含一特定光谱分量，其沿着一第二光路行进。影像感测器装设于本体，接收此特定光谱分量。波导装置装设于本体，并包含两个彼此面对的第一与第二反射面，将第一光路及第二光路限制于第一与第二反射面之间以导引第二光学信号及此特定光谱分量。第一及第二反射面与影像感测器的一收光面彼此隔开一预定间隙。藉此，设计者可以轻易依据影像感测器的参数来获得或调整上述预定间隙，以有效消除拖尾效应所造成的不良影响。本专利技术的范围及适用性，将可以从以下的详细说明而更显清楚。然而，应理解的是，表示本专利技术的较佳实施例的详细说明和具体的例子只是为了举例而提供，因为具有通常知识者可以从详细说明而明显理解到在本专利技术的精神和范围内的各种变化和修改。附图说明、本专利技术将从以下的详细说明和仅用以说明的非限制性附图而得到更充分的理解。图I显示依据本专利技术的较佳实施例的依据罗兰圆配置的光谱仪的示意图。图2A显示依据本专利技术较佳实施例的光谱仪的立体图。图2B与图2C分别显示依据本专利技术较佳实施例的光谱仪的入光与出光状态的剖面图。图2D显示波导装置的另一种实施方式。图3A至图3B显示于感测器上的焦平面(高斯影像平面)上的模拟的绕射强度的 分布。图4A至图4C显示于感测器上的焦平面(高斯影像平面)上的模拟的绕射强度的分布。图5显示对应至各种间隙的峰部强度对垂直发散的半角的关系图。图6至图8显示对应至各种间隙的在直线状影像感测器区域的积分光强度与波长的关系。具体实施例方式本专利技术将参考附图进行下面的详细说明而得以更显清楚，其中相同的参考符号表示相同的元件。图I显示依据本专利技术的较佳实施例的依据罗兰圆配置的光谱仪I的示意图。图2A显示依据本专利技术较佳实施例的光谱仪I的立体图。如图I与图2A所示，此光谱仪I可以是一般光谱仪、微型光谱仪(micro-spectrometer)或小型光谱仪(mini-spectrometer),且包含一本体10、一输入部20、一绕射光栅30、一影像感测器40及一波导装置50，这四个元件20、30、40及50都配置在本体10中，而元件20、30及40配置于罗兰圆RC上。在电子设备中，将各个元件配置在本体10中可以轻易被完成。虽然图I与图2A并未明确地显示出本体，但熟习本项技艺者可以从图I与图2A轻易定义出图2B至图2D的本体10。 绕射光栅30具有两个端部F及H，绕射光栅30的波长分布平面界定为子午线平面(meridional plane)MP。位于点A的输入部20及位于点B的影像感测器40位于同一平面MP上。绕射光栅30的凹面轮廓为一圆柱的一部分，其刻痕(blazes)则分布于圆柱的部分的一表面上。圆柱的半径被称为光栅的子午线半径，RG为光栅的法线并作为罗兰圆RC的直径，绕射光栅30的凹面轮廓的半径等于賢石，各点O与N也是位于罗兰圆RC上的一点，ΔΘ为入射光束的水平发散角。输入部20通常包含一狭缝,并装设于本体10,用以接收一第一光学信号SI并输出一第二光学信号S2沿着一第一光路OPl行进。第一光学信号SI可以是譬如从光纤、外部环境、被待测物反射、或穿透待测物而来。具有高度hh的绕射光栅30装设于本体10,用以接收第二光学信号S2并将第二光学信号S2分离成多个光谱分量S3，所述光谱分量S3包含一特定光谱分量(譬如是下述的S3-3)，其沿着一第二光路0P2行进。值得注意的是，光谱分量S3可包含零阶光谱S30 (m=0)、一阶光谱(未显不)、二阶光谱(未显不)、三阶光谱(未显不)、负一阶光谱S3-1 (m=-l)、负二阶光谱S3-2(m=-2)、负三阶光谱S3-3(m=-3)等。于本专利技术中，以负三阶光谱S3-3作为特定光谱分量的例子作说明。值得注意的是，本专利技术亦适用消除于其他阶的光谱的拖尾效应。影像感测器40装设于本体10，用以接收此特定光谱分量S3-3。波导装置50装设于本体10,并包含两个彼此面对的第一与第二反射面52、57，用以将第一光路OPl及第二光路0P2限制于第一与第二反射面之间以导引第二光学信号S2及此特定光谱分量S3-3。第一及第二反射面52、57的尾端(以光的前进方向来看)与影像感测器40的一收光面40S彼此隔开一预定间隙G。详言之,波导装置50包含一具有第一反射面52的第一反射镜51,以及一具有第二反射面57的第二反射镜56。图2B至图2D分别显示依据本专利技术较佳实施例的光谱仪的入光与出光状态的剖面图。值得注意的是，图2A至图2D并未依据真实的比例绘制，只为了达成清楚显示的目的。参见图2C或图2D，预定间隙G的宽度的定义为从影像感测器40的收光面40S到第一与第二反射面52、57的末端的距离。如图2C至图2D所示，影像感测器40包含一基板42、至少一光感测元44以及一保护层46。当光感测元44的数目为多个时，这些光感测元44沿着垂直于图2C或图2D的纸面的方向排列。该至少一光感测元44具有收光面40S，且配置于基板42上，用以感测此特定光谱分量S3-3。如此一来，该至少一光感测元44所感测获得的信号才能传到电脑或由光谱仪本身的处理器进行处理。保护层46可以是一个保护玻璃，并位于基板42的上方而覆盖该至少一光感测元44。于图2D中，第一及第二反射面52、57紧靠着保护层46的一外表面46S，通过给予保护层46 —个实质上等于预定间隙G的宽度的厚度T而可以满足预定间隙G，其中保护层46的厚度T在本专利技术的定义是指从影像感测器40的收光面40S起算到达保护层46的外表面46S间的距离，如图2C或2D所示。然而，在本专利技术的设计中，专利技术人可购得的影像感测器40的保护层46的厚度T通常并无法达到预定间隙G的宽度的要求，所以一般不能让第一及第二反射面52、57紧靠着保护层46，如图2C所示，而必须特别订制厚度T实质上等于预定间隙G的宽度的保护层46才能达如图2D所示的效果，但无论图2D还是图2C，两者在实施上并无具体差异。于一个实施例中，预定间隙G的宽度为I. 75mm，保护层46的厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯正浩，
申请(专利权)人：台湾超微光学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：