CN217953673U - 一种微型光纤光谱仪及分光色度计系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种微型光纤光谱仪及分光色度计系统，包括壳体，其上设置有光纤接口；狭缝件，其设置于壳体中，且狭缝件连接光纤接口；准直镜，其设置于壳体中，准直镜位于狭缝件相对的一侧；光栅组件，其包括光栅框以及设置于光栅框上的光栅，光栅框与壳体活动连接；聚焦镜，其设置于壳体中，聚焦镜与光栅对向设置；探测器，探测器用于接收聚焦镜聚焦成像的光谱像。在壳体上分别开设各部件的安装位，壳体起到框架的作用，各部件可以快速地被固定在壳体上预定的位置，能够提高安装及调试的效率；壳体与各部件一体化设计，减小了光谱仪的体积；且通过对准直镜和光栅进行微调就能够实现对装置的调整，缩短调整的时间，提高了生产的效率，适于实用。

Description

一种微型光纤光谱仪及分光色度计系统

技术领域

本实用新型涉及微型光谱仪技术领域，尤其是指一种微型光纤光谱仪及分光色度计系统。

背景技术

随着各生产行业对质量控制要求的不断提高，如汽车制造、电子产品、纺织制衣等行业对颜色的管控越来越严格，产品颜色的准确度已成为重要的质量指标之一。非接触式分光色度计可在线检测产品颜色，能够高效而准确地测定产品物料的颜色；分光色度计光学系统由集光系统和光谱仪系统两部分构成，集光系统收集来自被检目标的漫反射光由光纤耦合进入光谱仪系统，光谱仪的结构设计需考虑光学质量、杂光系数、尺寸重量和装调方案等，是颜色测量仪器的关键部件之一。

现有的光谱仪的零部件较多，各零件需分别通过一些支撑结构进行固定，安装调试过程复杂，安装过程中各零件的位置有细微偏差后容易产生较大的累积误差，难以保证批量产品的一致性，且调整过程工作量大，影响生产的效率。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中的光谱仪的零部件较多，各零件需分别通过一些支撑结构进行固定，安装调试过程复杂，安装过程中各零件的位置有细微偏差后容易产生较大的累积误差，难以保证批量产品的一致性，且调整过程工作量大，影响生产的效率的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种微型光纤光谱仪，包括，壳体，所述壳体上设置有光纤接口；

狭缝件，所述狭缝件设置于所述壳体中，且所述狭缝件连接所述光纤接口；

准直镜，所述准直镜活动设置于所述壳体中，且所述准直镜位于所述狭缝件相对的一侧；

光栅组件，所述光栅组件包括光栅框以及设置于所述光栅框上的光栅，所述光栅框与所述壳体活动连接，所述光栅用于接收从所述准直镜反射来的光线；

聚焦镜，所述聚焦镜设置于所述壳体中，所述聚焦镜与所述光栅对向设置；

探测器，所述探测器设置于所述壳体上，所述探测器用于接收所述聚焦镜聚焦成像的光谱像。

在本实用新型的一个实施例中，沿所述壳体的高度方向开设有容置槽，所述光纤接口设置于所述壳体的一侧，所述光纤接口连通所述容置槽，所述狭缝件连接于所述容置槽的侧面上，且所述狭缝件与所述光纤接口同轴设置。

在本实用新型的一个实施例中，所述壳体的侧面开设有连通所述容置槽的准直镜安装孔，所述准直镜安装孔中活动设置有准直镜框，所述准直镜安装于所述准直镜框上。

在本实用新型的一个实施例中，所述壳体的侧面上设置有连通所述容置槽的台阶通孔，所述聚焦镜嵌合于所述台阶通孔中，且所述台阶通孔背离所述容置槽的一端设置有镜盖。

在本实用新型的一个实施例中，沿所述壳体的高度方向设置有圆柱形的容置孔，所述容置孔的侧面上开设有连通所述容置槽的通孔，所述光栅框呈与所述容置孔相对应的圆柱状，所述光栅框可转动地设置于所述容置孔中，且所述光栅框的侧面上设置有安装槽，所述光栅设置于所述安装槽中。

在本实用新型的一个实施例中，所述狭缝件采用玻璃材质，所述狭缝件相对的两个面上分别开设有相互连通的狭缝和光阑，且开设有所述狭缝的一侧与所述光纤接口相连。

在本实用新型的一个实施例中，所述壳体的侧面上开设有连通其内部的矩形通孔，并将壳体的此侧面设置为探测器安装面，所述探测器安装在所述探测器安装面上。

在本实用新型的一个实施例中，还包括盖体，所述盖体扣合于所述壳体上用以封闭所述容置槽。

在本实用新型的一个实施例中，所述壳体中设置有多个用于消光的锯齿形结构。

一种分光色度计系统，包括集光系统、光谱采集主机和计算机，所述光谱采集主机包括探测光谱仪、参考光谱仪和采集与控制器，所述探测光谱仪和所述参考光谱仪的输入端分别连接所述集光系统的输出端，且所述探测光谱仪和所述参考光谱仪的输出端分别连接所述采集与控制器，所述采集与控制器连接所述计算机，其中，所述探测光谱仪和所述参考光谱仪均采用如上述任意一项所述的微型光纤光谱仪。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本实用新型所述的一种微型光纤光谱仪及分光色度计系统，在壳体上分别开设各部件的安装位，壳体在起到保护内部各光学部件的作用的同时，壳体还起到框架的作用，各部件可以快速地被固定在壳体上预定的位置，能够提高整个光谱仪安装及调试的效率；壳体与各光学部件一体化设计，减小了整个光谱仪的体积；且由于各部件在壳体上均有固定的安装位置，因此相比于通过其它连接支撑结构将各部件与壳体进行连接，各部件的安装精确度得到了提高，同时将准直镜与光栅活动设置，只需通过对准直镜和光栅进行微调就能够实现对整个装置的调整，能够缩短调整的时间，提高生产的效率，适于实用。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1是本实用新型的微型光纤光谱仪的爆炸图；

图2是本实用新型的微型光纤光谱仪的立体图；

图3是本实用新型的微型光纤光谱仪的内部结构的示意图；

图4是本实用新型的微型光纤光谱仪的壳体的内部结构示意图；

图5是本实用新型的微型光纤光谱仪的剖面图；

图6是本实用新型的微型光纤光谱仪的光栅组件的结构示意图；

图7是本实用新型的微型光纤光谱仪的准直镜和准直镜框装配在一起的示意图；

图8是本实用新型的微型光纤光谱仪的狭缝件的第一视角的示意图；

图9是本实用新型的微型光纤光谱仪的狭缝件的第二视角的示意图；

图10是本实用新型的分光色度计系统的示意图。

说明书附图标记说明：1、壳体；11、光纤接口；12、准直镜安装孔；13、容置孔；14、台阶通孔；15、探测器安装面；16、锯齿形结构；2、狭缝件；3、准直镜；31、准直镜框；311、螺纹通孔；4、光栅组件；41、光栅框；411、安装槽；42、光栅；5、聚焦镜；51、镜盖；6、盖体；7、集光系统；8、光谱采集主机；81、探测光谱仪；82、参考光谱仪；83、采集与控制器；9、计算机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

参照图1-图10所示，本实用新型的一种微型光纤光谱仪，包括，

壳体1，壳体1上设置有光纤接口11；

狭缝件2，狭缝件2设置于壳体1中，且狭缝件2连接光纤接口11；

准直镜3，准直镜3活动设置于壳体1中，且准直镜3位于狭缝件2相对的一侧；

光栅组件4，光栅组件4包括光栅框41以及设置于光栅框41上的光栅42，光栅框41与壳体1活动连接，光栅42用于接收从准直镜3反射来的光线；

聚焦镜5，聚焦镜5设置于壳体1中，聚焦镜5与光栅42对向设置；

探测器，探测器设置于壳体1上，探测器用于接收聚焦镜5聚焦成像的光谱像。

具体的，沿壳体1的高度方向开设有容置槽，且容置槽的顶部设置有用于扣合盖体6的台阶区段，盖体6扣合入台阶区段并通过螺栓固定以此与壳体1组成一个相对封闭的内部空间；壳体1的侧面上设置有连通容置槽的光纤接口11，狭缝件2设置于容置槽的侧面上并与光纤接口11同轴连接；壳体1的侧面上设置有用于容置准直镜3的准直镜安装孔12，准直镜3通过准直镜框31安装在准直镜安装孔12中，准直镜框31可以沿准直镜安装孔12进行滑动，以此对准直镜3的位置进行微调；且沿壳体1的高度方向设置有圆柱形的容置孔13，光栅42安装在光栅框41上，光栅框41的外形与容置孔13的形状相对应，光栅框41可以在容置孔13中进行微小的转动，这样光栅42的角度和位置也可以进行微小的调整；壳体1的侧面上还设置有用于固定聚焦镜5的台阶通孔14，台阶通孔14能够对聚焦镜5的位置进行限定，并且在台阶通孔14背离容置槽的一端还能够安装镜盖51，进一步保证内部空间的封闭性；

可以想到的是，通过设置壳体1和盖体6组成一个相对封闭的内部空间，能够减小外部环境对测量过程的影响，可以提高测量的准确性；且在壳体1上分别设置各部件的固定安装位，壳体1起到框架的作用，各部件可以快速地被固定在预定的位置，能够提高整个光谱仪安装及调试的效率，且能够减小整个光谱仪的体积；同时通过光栅框41和容置孔13的配合以及准直镜框31与准直镜安装孔12的配合，能够很方便地对光栅42及准直镜3的角度或位置进行微调，缩短调整的时间，提高生产的效率。

具体的，光谱仪工作时，将前序的光纤接入光谱仪的光纤接口11，信号光经光纤射向狭缝件2，信号光经过狭缝限制宽度后射向准直镜3，准直镜3将发散光准直为平行光反射向光栅42，光信号经过光栅42分光后，各波长的信号光以不同的角度射向聚焦镜5，聚焦镜5将各波长的信号光分别聚焦成像为光谱像，并最终被探测器接收探测用于光谱数据和色度的计算。

进一步的，沿壳体1的高度方向开设有容置槽，光纤接口11设置于壳体1的一侧，光纤接口11连通容置槽，狭缝件2连接于容置槽的侧面上，且狭缝件2与光纤接口11同轴设置。

进一步的，壳体1的侧面开设有连通容置槽的准直镜安装孔12，准直镜安装孔12中活动设置有准直镜框31，准直镜3安装于准直镜框31上。具体的，规定沿壳体1的长度方向为X向，沿壳体1的宽度方向为Z向，沿壳体1的高度方向为Y向；具体的，准直镜3为球面反射镜，准直镜安装孔12呈一定的倾斜角度从壳体1外侧向壳体1内侧向下倾斜设置，当沿准直镜安装孔12调整准直镜3的位置时，准直镜3在Y向上会产生一定的位置移动，从而可以调整最终光谱像面的Y向位置。

更优的，准直镜安装孔12为矩形台阶通孔，准直镜框31上对称设置有多个螺纹通孔311，且矩形台阶通的台阶面上设置有与螺纹通孔311的位置相对应的螺纹连接孔，通过螺栓可以将准直镜框31连接在壳体1上。

进一步的，壳体1的侧面上设置有连通容置槽的台阶通孔14，聚焦镜5嵌合于台阶通孔14中，且台阶通孔14背离容置槽的一端设置有镜盖51。

具体的，聚焦镜5为球面反射镜，聚焦镜5胶结在台阶通孔14中，通过台阶通孔14的台阶面及与聚焦镜5外形相匹配的侧面对聚焦镜5进行位置的限定，且将聚焦镜5裁剪为在Y向上长度较短的形状，能够减少整个光谱仪的Y向尺寸。

进一步的，沿壳体1的高度方向设置有圆柱形的容置孔13，容置孔13的侧面上开设有连通容置槽的通孔，光栅42框呈与容置孔13相对应的圆柱状，光栅框41可转动地设置于容置孔13中，且光栅框41的侧面上设置有安装槽411，光栅42设置于安装槽411中。具体的，光栅框41的侧面上开设有横截面为矩形的安装槽411，光栅42呈与安装槽411对应的形状并竖直嵌合于安装槽411中；更优的，光栅框41的顶面可以对称设置连接耳，连接耳上分别设置连接孔，通过螺钉可以将光栅框41固定在壳体1上。

具体的，光栅框41能够在容置孔13中进行小角度的旋转，能够对光栅42的角度进行微小的调整，以此调整从光栅42出射的色散光线的出射角，从而对最终光谱像面的X向位置进行调整。

参照图8和图9所示，进一步的，狭缝件2采用玻璃材质，狭缝件2相对的两个面上分别开设有相互连通的狭缝和光阑，且开设有狭缝的一侧与光纤接口11相连。具体的，狭缝件2呈正方体状，通过光刻、丝网印刷或激光刻蚀的方法(不限于上述方法)在狭缝件2相对的两个面上分别加工出透光的狭缝和光阑，并且将狭缝件2加工有狭缝的一面与光纤接口11胶结。

参照图1和图4所示，进一步的，壳体1的侧面上开设有连通其内部的矩形通孔，并将壳体1的此侧面设置为探测器安装面15，探测器安装在探测器安装面15上。可以想到的是，聚焦镜5聚焦的光线经过矩形通孔投射到探测器上。

参照图1、图3、图4和图5所示，进一步的，还包括盖体6，盖体6扣合于壳体1上用以封闭容置槽，能够防止尘土进入壳体1内部影响测量的结果。

进一步的，壳体1中设置有多个用于消光的锯齿形结构16，锯齿形结构16的齿尖朝向光线传播来向，以此起到消光的作用。

参照图10所示，一种分光色度计系统，包括集光系统7、光谱采集主机8和计算机9，光谱采集主机8包括探测光谱仪81、参考光谱仪82和采集与控制器83，探测光谱仪81和参考光谱仪82的输入端分别连接集光系统7的输出端，且探测光谱仪81和参考光谱仪82的输出端分别连接采集与控制器83，采集与控制器83连接计算机9，其中，探测光谱仪81和参考光谱仪82均采用如上述的微型光纤光谱仪。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种微型光纤光谱仪，其特征在于：包括，

壳体，所述壳体上设置有光纤接口；

狭缝件，所述狭缝件设置于所述壳体中，且所述狭缝件连接所述光纤接口；

准直镜，所述准直镜活动设置于所述壳体中，且所述准直镜位于所述狭缝件相对的一侧；

光栅组件，所述光栅组件包括光栅框以及设置于所述光栅框上的光栅，所述光栅框与所述壳体活动连接，所述光栅用于接收从所述准直镜反射来的光线；

聚焦镜，所述聚焦镜设置于所述壳体中，所述聚焦镜与所述光栅对向设置；

探测器，所述探测器设置于所述壳体上，所述探测器用于接收所述聚焦镜聚焦成像的光谱像。

2.根据权利要求1所述的微型光纤光谱仪，其特征在于：沿所述壳体的高度方向开设有容置槽，所述光纤接口设置于所述壳体的一侧，所述光纤接口连通所述容置槽，所述狭缝件连接于所述容置槽的侧面上，且所述狭缝件与所述光纤接口同轴设置。

3.根据权利要求2所述的微型光纤光谱仪，其特征在于：所述壳体的侧面开设有连通所述容置槽的准直镜安装孔，所述准直镜安装孔中活动设置有准直镜框，所述准直镜安装于所述准直镜框上。

4.根据权利要求2所述的微型光纤光谱仪，其特征在于：所述壳体的侧面上设置有连通所述容置槽的台阶通孔，所述聚焦镜嵌合于所述台阶通孔中，且所述台阶通孔背离所述容置槽的一端设置有镜盖。

5.根据权利要求2所述的微型光纤光谱仪，其特征在于：沿所述壳体的高度方向设置有圆柱形的容置孔，所述容置孔的侧面上开设有连通所述容置槽的通孔，所述光栅框呈与所述容置孔相对应的圆柱状，所述光栅框可转动地设置于所述容置孔中，且所述光栅框的侧面上设置有安装槽，所述光栅设置于所述安装槽中。

6.根据权利要求1所述的微型光纤光谱仪，其特征在于：所述狭缝件采用玻璃材质，所述狭缝件相对的两个面上分别开设有相互连通的狭缝和光阑，且开设有所述狭缝的一侧与所述光纤接口相连。

7.根据权利要求1所述的微型光纤光谱仪，其特征在于：所述壳体的侧面上开设有连通其内部的矩形通孔，并将壳体的此侧面设置为探测器安装面，所述探测器安装在所述探测器安装面上。

8.根据权利要求2所述的微型光纤光谱仪，其特征在于：还包括盖体，所述盖体扣合于所述壳体上用以封闭所述容置槽。

9.根据权利要求1所述的微型光纤光谱仪，其特征在于：所述壳体中设置有多个用于消光的锯齿形结构。

10.一种分光色度计系统，其特征在于：包括集光系统、光谱采集主机和计算机，所述光谱采集主机包括探测光谱仪、参考光谱仪和采集与控制器，所述探测光谱仪和所述参考光谱仪的输入端分别连接所述集光系统的输出端，且所述探测光谱仪和所述参考光谱仪的输出端分别连接所述采集与控制器，所述采集与控制器连接所述计算机，其中，所述探测光谱仪和所述参考光谱仪均采用如权利要求1-9任意一项所述的微型光纤光谱仪。

Images