CN102741716B - 能消除拖尾效应的光谱仪 - Google Patents

Abstract

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。

Description

能消除拖尾效应的光谱仪

相关申请交叉引用

本申请案主张美国临时申请案号61/293,921的优先权，其申请日为2010年1月11日，其整体内容于此并入作参考。 

技术领域

本发明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。 

背景技术

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，本案发明人发现，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。 

发明内容

因此，本发明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，本发明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。 

在本发明的一实施例中，预定间隙是通过一模拟程序而决定的。在上述模拟程序中，影像感测器设定在焦平面的情况下，以多个不同间隙进行模拟而决定预定间隙。 

在本发明的一实施例中，影像感测器的光感测元高度是通过一模拟程序而决定的。在上述模拟程序中，影像感测器设定在焦平面的情况下，以多个不同光感测元高度进行模拟而决定影像感测器的光感测元高度。 

在本发明的一实施例中，影像感测器的光感测元具有一高度，上述高度的方向垂直于第一与第二反射面，预定间隙有关于上述高度。 

在本发明的一实施例中，波导装置包含一第一反射镜与一第二反射镜。第一反射镜具有第一反射面。第二反射镜具有第二反射面。上述光谱分量由第一反射镜与第二反射镜之间的一开口离开波导装置而射入影像感测器。开口与收光面彼此隔开上述预定间隙。 

在本发明的一实施例中，预定间隙会影响上述光谱分量的新月形分布。影像感测器的光感测元的高度会影响积分范围。第二光学信号的垂直的发散半角会影响新月形的扩张。通过预定间隙、发散半角与感测元的高度相配合，预定间隙允许光谱分量沿上述感测元的高度方向发散，使发散半角衍生的新月形分布的两个尾部大部分不落入影像感测器的积分范围中。 

从另一角度来看本发明提出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、一影像感测器与一波导装置。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，用以接收第二光学信号并将第二光学信号分离成复数个光谱分量。上述光谱分量沿着一第二光路行进。影像感测器装设于本体。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，用以将第一光路及第二光路限制于第一反射面与第二反射面之间以导引第二光学信号及上述光谱分量。波导装置的一开口与影像感测器的一收光面彼此隔开一预定间隙。上述光谱分量由开口离开波导装置而射入影像感测器。 

在本发明的一实施例中，预定间隙介于1mm至5mm之间。 

在本发明的一实施例中，光谱仪更包含一间隔件。间隔件连接影像感测器及波导装置，用以固定预定间隙。在另一实施例中，间隔件不位于上述光谱分量由绕射光栅射向影像感测器的光学路径上。 

在本发明的一实施例中，开口与第一反射面或第二反射面实质上垂直。 

在本发明的一实施例中，波导装置包含一第一反射镜与一第二反射镜。第一反射镜具有第一反射面。第二反射镜具有第二反射面。开口位于第一反射镜与第二反射镜之间。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。 

本发明的范围及适用性，将可以从以下的详细说明而更显清楚。然而，应理解的是，表示本发明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发明的精神和范围内的各种变化和修改。 

附图说明

本发明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1显示依据本发明的较佳实施例的依据罗兰圆配置的光谱仪的示意图。 

图2A显示依据本发明较佳实施例的光谱仪的立体图。 

图2B与图2C分别显示依据本发明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。 

具体实施方式

本发明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1显示依据本发明的较佳实施例的依据罗兰圆配置的光谱仪1的示意图。图2A显示依据本发明较佳实施例的光谱仪1的立体图。如图1与图2A所示，此光谱仪1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1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1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， 

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 

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S1并输出一第二光学信号S2沿着一第一光路OP1行进。第一光学信号S1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OP2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(未显示)、二阶光谱(未显示)、三阶光谱(未显示)、负一阶光谱S3-1(m=-1)、负二阶光谱S3-2(m=-2)、负三阶光谱S3-3(m=-3)等。于本发明中，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，本发明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OP1及第二光路OP2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，第一反射镜51与第二反射镜56之间具有一开口50A。 

图2B至图2D分别显示依据本发明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46一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在本发明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，在本发明的设计中，发明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1.75mm，保护层46的厚度T为0.7mm。因此，保护层46的厚度T小于预定间隙G的宽度，使得第一及第二反射面52、57与保护层46的外表面46S隔开，以便消除拖尾效应。于另一设计选项中，预定间隙G的宽度是2.00mm，而保护层46的厚度T是2.00mm。因此，保护层46的厚度T等于预定间隙G的宽度，俾能使第一及第二反射面52、57需紧靠着保护层46的外表面46S，以便消除拖尾效应。 

此外，光谱仪1可以更包含一调整机构60，其连接影像感测器40及波导装置50，用以调整预定间隙G。调整机构60可以包含螺丝、凸轮等机构。于本发明中，预定间隙G有关于光感测元44的垂直于第一与第二反射面52、57的方向的高度h。 

上述的预定间隙G是由一连串的理论推导及软体模拟所获得，以下将详 细说明本发明的推导过程及模拟结果。 

本发明的模拟参数将说明下。图1的 

为44.404mm，于入口点A的输入部20的狭缝的宽度为25μm。入射臂长度 

为22.202mm。入射角α(∠AON)为-60°。绕射光栅30的周期图案的节距(光栅周期)d为3μm。光栅圆弧长度w为7.75mm(参见图2A)。光栅高度hh为0.125mm。入射光束具有1558.4nm的波长λ。绕射角度β是有关于波长λ，如下述方程式(光栅方程式)所示： 

$\sin \mathrm{\α}+\sin \mathrm{\β}=\frac{\mathrm{m\λ}}{d}---\left(1\right)$

其中m为绕射阶数。关于模拟，使用绕射阶数m=–3，其于波长λ=1558.4nm时依据方程式(1)产生β=–43.8°(∠BON)。 

藉由使用射线追踪软件TracePro来模拟平板式波导微型光栅(Slab-Waveguide Micro-Grating(SWMG)系统的射线追踪，软体TracePro能利用使用者提供的绕射效率来处理光栅绕射的光束。光栅的严格的绕射效率计算可以藉由使用软件PCGrate而执行。 

影像感测器40被置放成能使其中心位于罗兰圆RC上的绕射光聚焦点，且其表面垂直于来自点O的主光束，如图1所示。亦即，影像感测器40位于高斯影像平面上。于本实施例中，在模拟射线追踪中使用1.50mm(水平尺寸)*0.90mm(垂直尺寸)的感测器。尤其，预定间隙G(如图2A所示)可以被改变，而入射光束的垂直(在图2的纵切面SP上)的发散半角δ/2(度)也会改变。在所有模拟中，入射光束的水平的(在子午线平面)发散半角维持于12°。 

图3A至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3A对应于m=-3的模拟，其中预定间隙(G=0mm)，且在入射光束的纵切面(δ/2=0°)没有发散。在图3A中的颜色表示命中感测器区域上的相对应位置的光强度。纵使波导装置出现，这仍显示出良好聚焦的光点于感测器区域上。 

然而，一旦入射光束具有朝纵切面SP的发散，则感测器上的影像不再是 一光点，而是如图3B所示，除了纵切的发散半角δ/2=12°以外，其参数设定与图3A相同。由于波导装置所加上的限制，影像变成发散但停留在有限的y(纵切)(界定于图1)范围之内。然而，沿着x方向存在有严重的与非对称的失真，x方向亦为波长分布方向。此种在感测器上的沿着x方向(界定于图1)的慧星形分布并不是正常光谱仪对单一波长输入所观察到的典型的高斯形状的分布，其中光束传输在自由空间中，且并非限制在本发明的平面型波导装置之内。模拟结果在主波长旁的近端波长的一子信号被侦测为一侧尾部(称为拖尾效应)。我们现在可以将其属性归类为由平面型波导装置所导致的失真。此种慧星形失真会降低光谱测量系统的光谱解析度。 

为了解决在光谱测量的平面型波导装置所导入的问题，本发明提出一种系统方法，用以将光谱的慧星形失真恢复成正常高斯形状(单一波长输入)的光谱。于此方法中，调整两个参数：(1)预定间隙G；以及(2)用以获得光谱的直线状影像感测器(或称线性影像感测器)的像素高度h(像素的垂直尺寸h，定义于图2C)。 

根据模拟的结果，可得知藉由调整预定间隙G，就可以改变失真。此种间隙G的存在允许光束以纵切方向的发散离开波导而到达感测器平面。因此，较宽间隙会产生如在如图4A至4C所示的y方向更加发散的的影像。图4A至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，其分别对应至G=1、3与5mm。此模拟显示出最大强度维持于预期x位置并位于y轴的中心。然而，绕射光影像失真分割成为两个尾部，而形成一新月形分布。关于在模拟中的最宽的间隙(G=5mm)，在y方向的强度分布实际上大于模拟的感测器区域(水平尺寸1.50mm*垂直尺寸0.90mm)。因此，显示于图4C的分布在y方向被截去，而没有完全如图4A与4B所示地被撷取进入到感测器中。 

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。在图5中，横轴为半角(度)，纵轴为峰部强度(吸收度单位，absorbance unit，简称a.u.)。 关于各种不同的预定间隙G(mm)，感测器上的峰部强度(譬如，在图3A至4C的十字形标记(cross-hair mark))被绘制成纵切的发散半角δ/2(度)的函数。此模拟结果显示，对于无间隙与小间隙(G=1mm)配置而言，当入射光的纵切的发散角度变成较大时，峰部强度降低相当小。这表示对于G=0与1mm而言，无论入射光是如何发散的，于感测器上的光点的光子能量分布维持几乎固定。另一方面，当入射光的纵切的发散角度增加时，G=5mm的峰部强度大幅降低。这种状况的发生原因是因为光子能量分布在感测器区域上是很宽广，且当入射光变成更发散时会大幅变化。 

在图4中以h表示的垂直像素尺寸具有三个数值，其分别是为三个商业上可购得的直线状影像感测器选择的50、200与500μm，用以证明光谱解析度恢复的程序。为了于直线状影像感测器上收集更多光信号，使用较大的垂直像素尺寸。然而，较大的垂直像素尺寸包含更多部分的新月形失真影像(参见图4A至4C)，并导致不正确的波长读数，如图6、7与8所示。于此，在直线状影像感测器上的垂直像素尺寸范围(亦即，在图4A至4C中的两条虚线的范围之内)之内的积分强度，被绘制成关于各种不同的间隙宽度G与垂直像素尺寸h的波长读数的函数，其中纵切入射的发散半角为δ/2=12°，其为从光纤发出的光束的典型的发散角度。 

对于所有三种积分范围的h而言，无间隙的配置总是能在峰部的长波长侧获得最高的肩部(侧尾部)，此乃因为在图3B所观察到的慧星形扩张总是在积分范围之内。另一方面，间隙的存在缩小了侧尾部扩张，此乃因为垂直积分范围(h)只有撷取新月形影像(参见在图4A至4C中的两条虚线之内的区域)的中央部分(在垂直方向)。光谱曲线的峰部强度与半峰全幅值(FWHM)光谱宽度(亦即，光谱解析度Δλ)列于表1与2中。 

表1 

表2 

为了改善光谱解析度Δλ(亦即，为了缩小FWHM光谱宽度)，应选择较宽间隙G。另一方面，由于较高的新月形扩张，较宽间隙将在直线状影像感测器区域外部丧失在垂直方向(y方向)的大部分的光子能量。这导致较弱信号(参见图5)。又，在50、200与500μm的积分范围(在图4A至4C中的垂直像素尺寸h)之间，较大的垂直积分范围(较大h值)会产生较高峰部(参见图6、7与8)。然而，当间隙G变成较宽(参见图8)时，500μm积分范围(h=500μm)的配置在峰部的宽度方面并没有显著的缩小。 

在各种不同的间隙宽度G与垂直积分范围h之间，G=3mm的配置在信号强度与FWHM光谱宽度方面具有最佳性能，亦即，光谱解析度Δλ。从图6、7与8的曲线G=3mm与表2的数值可以很明显地看出此现象。如果光谱解析度Δλ是主考量，则应选择50μm的垂直积分范围h与5mm的间隙宽度G(参见图6与表2)。另一方面，如果在直线状影像感测器上的峰部光子强度为主考量，则利用在光谱解析度Δλ的重要性退化，应选择500μm的垂直积分范 围h与3mm之间隙宽度G(参见图8的G=3mm的曲线)。于此情况下，相较于(G，h)=(5mm，50μm)(参见表2)的0.938nm，光谱解析度Δλ为1.875nm，其数值(G，h)=(3mm，500μm)。最佳折衷数值为G=3mm与h=200μm，其中光谱解析度Δλ为1.219nm(参见表2)，而峰部强度仍然维持于相当高的数值(参见图7的G=3mm曲线)。 

使用平板式波导的光谱仪具有小尺寸的优点，且可更进一步被发展成晶片式光谱仪。在G=0mm的情况下(无间隙的状态)，绕射图案的慧星形扩张(参见图3B)由平面型波导所导致。这导致在光谱中的一侧尾部(参见图6、7与8的G=0mm的曲线)的拖尾现象。此种侧拖尾效应在光谱峰部位置(参见表1)与光谱解析度方面导致不正确的光谱读数。 

于本发明中，已经提出一种用以从光谱读数中移除侧拖尾效应的程序，所采取的方式是：(1)允许间隙宽度G可被调整；以及(2)选择直线状影像感测器的适当的垂直像素尺寸h。藉由允许在感测器平面与波导边缘之间的某个间隙，合成的焦点图案在侦测器平面上扩张成新月形分布(参见图4A至4C)。以垂直像素高度h(参见图4)安置于y=0，直线状影像感测器只撷取新月形分布的中央部分。因此，无间隙配置的侧尾部光谱(参见图6、7与8的G=0mm的光谱曲线)完全恢复至正常的高斯形状的光谱曲线(参见图6、7与8的G=3与5mm的曲线)。使用此种G-h调整机制，我们已经完全解决拖尾效应的问题。 

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。传统光谱仪的设计规范是为了减少光损，一定要将平面波导紧靠影像感测器。反观本发明则是完全跳脱传统光谱仪的设计规范，藉以让影像感测器可以得到良好的光谱读数。值得注意的是，虽然本发明中以罗兰圆及固定节距的绕射光栅来说明，但是因为罗兰圆及固定节距的绕射光栅是绕射理论的基础，所以本发明亦同时适用于非罗兰圆及非固定节距的绕射光栅，且绕射光栅的轮廓可以包含直线、圆弧或其他曲面，所以输入部20和影像感测器40上可以不必位于罗兰圆RC上。 

在较佳实施例的详细说明中所提出的具体实施例仅用以方便说明本发明的技术内容，而非将本发明狭义地限制于上述实施例，在不超出本发明的精神及以下权利要求的情况，所做的种种变化实施，皆属于本发明的范围。 

Claims (14)

1.一种能消除拖尾效应的光谱仪，包含：

一本体；

一输入部，装设于该本体，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；

一绕射光栅，装设于该本体，用以接收该第二光学信号并将该第二光学信号分离成复数个光谱分量，所述光谱分量沿着一第二光路行进；

一影像感测器，装设于该本体；以及

一波导装置，装设于该本体，并包含两个彼此面对的第一与第二反射面，用以将该第一光路及该第二光路限制于该第一反射面与该第二反射面之间以导引该第二光学信号及所述光谱分量，其中该波导装置的一开口与该影像感测器的一收光面彼此隔开一预定间隙，所述光谱分量由该开口离开该波导装置而射入该影像感测器。

2.如权利要求1所述的光谱仪，其中该预定间隙介于1mm至5mm之间。

3.如权利要求1所述的光谱仪，更包含：

一间隔件，连接该影像感测器及该波导装置，用以固定该预定间隙。

4.如权利要求3所述的光谱仪，其中该间隔件不位于所述光谱分量由该绕射光栅射向该影像感测器的光学路径上。

5.如权利要求1所述的光谱仪，其中该预定间隙是通过一模拟程序而决定的，在所述模拟程序中，该影像感测器设定在焦平面的情况下，以多个不同间隙进行模拟而决定该预定间隙。

6.如权利要求1所述的光谱仪，其中该影像感测器的光感测元高度是通过一模拟程序而决定的，在所述模拟程序中，该影像感测器设定在焦平面的情况下，以多个不同光感测元高度进行模拟而决定该影像感测器的光感测元高度。

7.如权利要求1所述的光谱仪，其中该开口与该第一反射面或该第二反射面垂直。

8.如权利要求1所述的光谱仪，其中该波导装置包含：

一第一反射镜，具有该第一反射面；以及

一第二反射镜，具有该第二反射面，其中该开口位于该第一反射镜与该第二反射镜之间。

9.如权利要求1所述的光谱仪，其中该预定间隙会影响所述光谱分量的新月形分布，该影像感测器的光感测元的高度会影响积分范围，第二光学信号的垂直的发散半角会影响新月形的扩张，通过该预定间隙、该发散半角与该感测元的高度相配合，该预定间隙允许光谱分量沿所述感测元的高度方向发散，使发散半角衍生的新月形分布的两个尾部大部分不落入该影像感测器的积分范围中。

10.如权利要求1所述的光谱仪，其中该影像感测器包含：

一基板；

至少一光感测元，具有该收光面，并配置于该基板上；以及

一保护层，位于该基板的上方并覆盖该至少一光感测元。

11.如权利要求10所述的光谱仪，其中该保护层的厚度等于该预定间隙的一宽度。

12.如权利要求10所述的光谱仪，其中该保护层的厚度小于该预定间隙的一宽度。

13.如权利要求10所述的光谱仪，其中该至少一光感测元具有一高度，该高度的方向垂直于该第一与第二反射面，该预定间隙有关于该高度。

14.如权利要求1所述的光谱仪，还包含：

一调整机构，连接该影像感测器及该波导装置，用以调整该预定间隙的一宽度。

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