CN209470779U - 一种高精多维度光谱仪探测器调节结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高精多维度光谱仪探测器调节结构，包括壳体、聚焦反射装置、反射装置、光检测装置、光栅、可调固定机构，所述壳体上设有狭缝，所述聚焦反射装置、反射装置、光检测装置、光栅顺时针安装在壳体内，所述狭缝位于光栅和聚焦反射装置之间，所述狭缝朝向反射装置，所述狭缝、反射装置、光栅、聚焦反射装置、光检测装置组成光谱路径，光线可依次通过狭缝、反射装置、光栅、聚焦反射装置的反射射入光检测装置，所述可调固定机构包括总固定块、角度调节装置，所述总固定块上具有固定侧面、安装侧面，总固定块固定侧面通过角度调节装置安装在壳体上，光检测装置安装在总固定块安装侧面上。本实用新型调节结构具有结构简单，调节方便的优点。

Description

一种高精多维度光谱仪探测器调节结构

技术领域

本实用新型涉及一种微型光谱仪探测器的高精度调节结构，利用本机构进行多维度的精确调节实现探测器与光路的精确耦合。

背景技术

光谱仪作为一种测量可见光、近红外、紫外等波段光强度的仪器，具有广泛的应用领域，在工业控制、食品安全、珠宝检测、公安安全等领域都起到十分关键性的作用。而微型的光谱仪具有体积小、采集速度快、整体模块性好等优点。

现市面上大多数的微型光谱仪主要由狭缝、准直镜、聚焦镜、光栅、探测器组成，工作过程中从狭缝打光到准直镜，准直镜反射到光栅，再从光栅到聚焦镜汇聚成微小的光斑至探测器上，调整过程中对光斑位置调整的精度要求在微米级，故对光谱仪内部光路调节所需要的维度与精度要求十分之高。而现在市面的微型光谱仪主要在聚焦镜、光栅与探测器上设置调节机构，通过调节聚焦镜的俯仰角，光栅的旋转角度与探测器的前后位置实现光学调节。如申请号CN201621339918.X专利中采用的光栅托及俯仰角调节装置，在调节过程中需要调节的位置较多，各部分配合起来调试，导致光谱仪所占据的空间位置较大，限制了微型光谱仪的体积。随着近年光谱仪检测技术的飞速发展，市场对光谱仪的体积与性能提出了更高的要求，导致光谱仪的内部光学调节难度大大增加，本实用新型采用偏心旋转螺丝及上下螺丝在有限的空间实现对光谱仪进行高精度多维度的调节。

发明内容

本实用新型提供了一种高精多维度光谱仪探测器调节结构，代替传统的调节方式来节省空间，提高光路调整的方便性，让光谱仪更易调节得到最大的光信号及最佳的光谱分辨率。

本实用新型提供了一种高精多维度光谱仪探测器调节结构，包括壳体、聚焦反射装置、反射装置、光检测装置、光栅、可调固定机构，所述壳体上设有狭缝，所述聚焦反射装置、反射装置、光检测装置、光栅顺时针安装在壳体内，所述狭缝位于光栅和聚焦反射装置之间，所述狭缝朝向反射装置，所述狭缝、反射装置、光栅、聚焦反射装置、光检测装置组成光谱路径，光线可依次通过狭缝、反射装置、光栅、聚焦反射装置的反射射入光检测装置，所述可调固定机构包括总固定块、角度调节装置，所述总固定块上具有固定侧面、安装侧面，所述总固定块固定侧面通过角度调节装置安装在壳体上，所述光检测装置安装在总固定块安装侧面上。

进一步地，所述光检测装置包括透镜、探测器、PCB板，所述透镜安装在探测器上，所述探测器安装在PCB板上，所述PCB板安装在总固定块上。

进一步地，所述反射装置为准直镜。

进一步地，所述光栅装置包括光栅、光栅调整座，所述光栅安装在光栅调整座上，所述光栅调整座可转动安装在壳体上。

进一步地，所述角度调节装置包括右侧上下螺丝、左侧上下螺丝，所述右侧上下螺丝穿过壳体并与总固定块的右端相连，所述左侧上下螺丝穿过壳体并与总固定块的左端相连。

进一步地，所述可调固定机构还包括角度微调装置，所述角度微调装置包括第一偏心螺丝、第一固定块，所述PCB板一侧固定在第一固定块上，所述第一固定块通过第一偏心螺丝安装在总固定块上，所述PCB板另一侧采用可转动连接安装在总固定块上。

更进一步地，所述可转动连接包括第二偏心螺丝、第二固定块，所述第二固定块通过第二偏心螺丝安装在总固定块上，所述PCB板另一侧安装在第二固定块上。

更进一步地，所述总固定块的固定侧面、安装侧面之间呈锐角。

进一步地，所述透镜为柱透镜。

进一步地，所述聚焦反射装置为聚焦反射镜。

光谱仪由于加工精度与装配问题，实际设计的光谱仪光路与实际装配形成光路肯定存在误差，必须进行调节，本实用新型与现有技术相比，将所调节的位置集中到光检测装置上，通过可调固定机构来实现调整探测器的感应区域，简化调节机构结构，缩小其所需要的体积，增加调整的精度及方便性。

附图说明

图1为本实用新型的俯视图；

图2为本实用新型的侧视图；

图3为本实用新型的偏心调整机构俯视图；

图中：聚焦镜1、准直镜2、柱透镜3、探测器4、PCB板5、第一偏心螺丝6、第一固定块7、总固定块8、右侧上下螺丝9、左侧上下螺丝10、第二固定块11、第二偏心螺丝12、光栅13、光栅调整座14、狭缝15、壳体16。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本实用新型实施例公开了一种高精多维度光谱仪探测器调节结构，如图1所示，包括壳体16、聚焦反射装置1、反射装置2、光检测装置、光栅装置、可调固定机构，所述壳体16上设有狭缝15，所述聚焦反射装置1、反射装置2、光检测装置、光栅装置顺时针安装在壳体16内，所述狭缝15位于光栅装置和聚焦反射装置1之间，所述狭缝15朝向反射装置2，所述狭缝15、反射装置2、光栅装置、聚焦反射装置1、光检测装置组成光谱路径，光线可依次通过狭缝15、反射装置2、光栅装置、聚焦反射装置1的反射射入光检测装置，所述可调固定机构包括总固定块8、角度调节装置，所述总固定块8上具有固定侧面、安装侧面，所述总固定块8固定侧面通过角度调节装置安装在壳体16上，所述光检测装置安装在总固定块8安装侧面上。

可选的，如图1所示，所述光检测装置包括透镜3、探测器4、PCB板5，所述透镜3安装在探测器4上，所述探测器4安装在PCB板5上，所述PCB板5安装在总固定块8上。

可选的，如图1所示，所述反射装置2为准直镜2。

可选的，如图1所示，所述光栅装置包括光栅13、光栅调整座14，所述光栅13安装在光栅调整座14上，所述光栅调整座14可转动安装在壳体16上。

可选的，如图1、图2所示，所述角度调节装置包括右侧上下螺丝9、左侧上下螺丝10，所述右侧上下螺丝9穿过壳体16并与总固定块8的右端相连，所述左侧上下螺丝10穿过壳体16并与总固定块8的左端相连。

其中，右侧上下螺丝9、左侧上下螺丝10可通过旋转带动总固定块8进行X轴方向上的运动，在右侧上下螺丝9、左侧上下螺丝10分别调节时，总固定块8还可进行角度调整。

可选的，如图1、图3所示，所述可调固定机构还包括角度微调装置，所述角度微调装置包括第一偏心螺丝6、第一固定块7，所述PCB板5一侧固定在第一固定块7上，所述第一固定块7通过第一偏心螺丝6安装在总固定块8上，所述PCB板5另一侧采用可转动连接安装在总固定块8上。

特别的，如图1、图3所示，所述可转动连接包括第二偏心螺丝12、第二固定块11，所述第二固定块11通过第二偏心螺丝12安装在总固定块8上，所述PCB板5另一侧安装在第二固定块11上。

其中，第一固定块7、第二固定块11上具有与偏心螺丝结构相匹配的腰形孔。第一偏心螺丝6在旋转过程中会带动第一固定块7进行位置细调，第二偏心螺丝12在旋转过程中会带动第二固定块11进行位置细调，因此在第一偏心螺丝6、第二偏心螺丝12旋转过程中会带动PCB板进行X轴方向及角度的调整。

特别的，如图1、图3所示，所述总固定块8的固定侧面、安装侧面之间呈锐角。

可选的，如图1所示，所述透镜3为柱透镜3。

可选的，如图1所示，所述聚焦反射装置1为聚焦反射镜1。

本实用新型实施例中调节结构使用方法如下：

步骤1-第一次粗调：将所有的镜片与部件完成粗略的预装配之后，进行光谱仪的接收的能量强度粗略调节，同向调节上下螺丝9与上下螺丝10的高度，观察光谱仪强度的变化情况，若光谱仪的强度缓缓上升，说明调节方向正确，则继续按原有的方向继续调节，若强度变弱，则反方向进行调节，使光谱仪强度至最强；继续按光谱仪强度上升的方向进行调节，直至光谱仪强度至最强（再进行额外调整会导致光谱仪强度下降），此时聚焦镜的聚焦光已有部分射入探测器的感应区域，停止对上下位置的调节。

步骤2-第二次粗调：需要调节探测器与水平位置夹角，此时相反相调节右侧上下螺丝9与左侧上下螺丝10（右侧上下螺丝9、左侧上下螺丝10的调节方向相反），使得探测器按顺时针方向变化，观察强度的变化情况，若强度呈上升状态，则继续按顺时针方向进行调节，反之，则按反方向进行调节。缓慢调节高度继续上升，并观察强度的实时变化，直至强度出现下降，说明聚焦光线的角度与探测器的感应器大致齐平，此时停止调节上下螺丝。

步骤3-分辨率粗调：同时同向调节偏心螺丝6和偏心螺丝12，使得探测器能够沿着X轴方向运动，同时，观察分辨率的变化情况，若分辨率上升，则继续按同向进行调节，反之，则反方向进行调节，使分辨率呈上升趋势，分辨调节至分辨率开始下降，此时停止调节。此时，聚焦光已射入探测器的感应区域，此时可以认为，光谱仪已经完成了粗调。

步骤4-第一次细调：使用千分尺旋钮按照步骤1过程精确调节上下螺丝相对于壳体16的高度，使得探测器5在Z轴方向能够进行精确位置调整，至光强度最高。

步骤5-第二次细调：通过千分尺旋钮继续调节右侧上下螺丝9和左侧上下螺丝10的相对位置，调整探测器5与水平的夹角增大，观察光谱仪的强度变化，若强度有所增加，说明聚焦光射入感应区域的能量越大，则继续缓慢加大角度，使光谱仪的强度上升到峰值，若强度不升反降，则反向调节角度使强度增强。并调节至峰值点。

步骤6-第一次分辨率细调：使用角度调节工装，同时调节第一偏心螺丝6和第二偏心螺丝12的旋转角度，调节探测器5在X轴向的位置前进或后退，观察光谱仪的强度变化趋势，若光谱仪的分辨率呈升高趋势，说明聚焦光线的聚焦点与感应区域平面越接近，则继续调节角度使光谱仪的分辨率达到峰值。

步骤7-第二次分辨率细调：重复通过千分尺旋钮调节右侧上下螺丝9和左侧上下螺丝10的高度，精确定位到准确的高度与精确的偏角，使探测器接收到最强的能量，旋转控制偏心螺丝6、偏心螺丝12的精确角度，确保聚焦镜的聚焦光焦点能够准确入射到探测器的感应区域，使分辨率和强度达到峰值。

步骤8：在完成光谱仪的强度与分辨率的精准调节后，此时光谱仪的光路校准装配已经完成，使用高强度的结构胶水对机构进行固定，所需要的固定的位置有第一偏心螺丝6与第一固定块7之间的固定，第二偏心螺丝12与第二固定块11的之间的固定，第二固定块11第一固定块6与总固定块8之间的固定，总固定块8与壳体16之间的相对固定，完成总固定块8与壳体16间的固定后，可以取下上下螺丝9与上下螺丝10。取下后可以节省多余的空间。

本实用新型实施例将所调节的位置集中到光检测装置上，通过可调固定机构的来实现调整探测器的感应区域，简化调节机构结构，缩小其所需要的体积，增加调整的精度及方便性。同时，本实用新型实施例通过集成角度调节装置、角度微调装置，实现对光检测装置的多角度调节，确保光检测装置可以有效调整至最佳的角度进行光线接收。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本实用新型申请待批权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高精多维度光谱仪探测器调节结构，其特征在于，所述调节结构包括壳体、聚焦反射装置、反射装置、光检测装置、光栅装置、可调固定机构，所述壳体上设有狭缝，所述聚焦反射装置、反射装置、光检测装置、光栅装置顺时针安装在壳体内，所述狭缝位于光栅装置和聚焦反射装置之间，所述狭缝朝向反射装置，所述狭缝、反射装置、光栅装置、聚焦反射装置、光检测装置组成光谱路径，光线可依次通过狭缝、反射装置、光栅装置、聚焦反射装置的反射射入光检测装置，所述可调固定机构包括总固定块、角度调节装置，所述总固定块上具有固定侧面、安装侧面，所述总固定块固定侧面通过角度调节装置安装在壳体上，所述光检测装置安装在总固定块安装侧面上。

2.根据权利要求1所述的高精多维度光谱仪探测器调节结构，其特征在于，所述光检测装置包括透镜、探测器、PCB板，所述透镜安装在探测器上，所述探测器安装在PCB板上，所述PCB板安装在总固定块上。

3.根据权利要求1所述的高精多维度光谱仪探测器调节结构，其特征在于，所述反射装置为准直镜。

4.根据权利要求1所述的高精多维度光谱仪探测器调节结构，其特征在于，所述光栅装置包括光栅、光栅调整座，所述光栅安装在光栅调整座上，所述光栅调整座可转动安装在壳体上。

5.根据权利要求1所述的高精多维度光谱仪探测器调节结构，其特征在于，所述角度调节装置包括右侧上下螺丝、左侧上下螺丝，所述右侧上下螺丝穿过壳体并与总固定块的右端相连，所述左侧上下螺丝穿过壳体并与总固定块的左端相连。

6.根据权利要求1或2所述的高精多维度光谱仪探测器调节结构，其特征在于，所述可调固定机构还包括角度微调装置，所述角度微调装置包括第一偏心螺丝、第一固定块，PCB板一侧固定在第一固定块上，所述第一固定块通过第一偏心螺丝安装在总固定块上，PCB板另一侧采用可转动连接安装在总固定块上。

7.根据权利要求6所述的高精多维度光谱仪探测器调节结构，其特征在于，所述可转动连接包括第二偏心螺丝、第二固定块，所述第二固定块通过第二偏心螺丝安装在总固定块上，所述PCB板另一侧安装在第二固定块上。

8.根据权利要求7所述的高精多维度光谱仪探测器调节结构，其特征在于，所述总固定块的固定侧面、安装侧面之间呈锐角。

9.根据权利要求2所述的高精多维度光谱仪探测器调节结构，其特征在于，所述透镜为柱透镜。

10.根据权利要求1所述的高精多维度光谱仪探测器调节结构，其特征在于，所述聚焦反射装置为聚焦反射镜。