TWI481835B - 適用於光譜儀之狹縫座模組與光譜儀 - Google Patents

Description

適用於光譜儀之狹縫座模組與光譜儀

本發明是有關於一種裝置，且特別是有關於一種適用於光譜儀之狹縫座之裝置。

光譜儀大多具有系統複雜、體積過大、價格昂貴等缺點，因此目前市場上開始有以微型化的光譜儀為發展目標。光譜儀微型化後，光譜儀在接收光源部份，接收光源進入光譜儀內部之孔洞必須更微小，且光源進入光譜儀內部後之入射角度必須更準確，些微入射角度之偏差即會造成光譜儀顯示出的成像品質不佳或是造成雜散光之增加。

為了避免上述之問題出現，組裝接收光源部份之零件時所造成的組裝誤差要盡量地減少，才能維持光譜儀的精準度。如何降低組裝時所造成的誤差，以符合現今光譜儀微型化之趨勢，乃業界所致力的方向之一。

本發明主要係提供一種適用於光譜儀之狹縫座模組與光譜儀，其利用點狀接觸之方式，在不產生旋轉力矩的條件下固定住狹縫座，使狹縫可以精準地被定位，以提高光譜儀之精準度。

根據本發明之一方面，提出一種適用於光譜儀之狹縫座模組，此狹縫座模組包括一底板、一狹縫座、一狹縫片、一固定裝置以及一球狀物。狹縫座設置於底板上。狹縫片具有一狹縫，狹縫片係與狹縫座接合，使一光線可穿越狹縫。球狀物設置於狹縫座與固定裝置之間，且球狀物與狹縫座具有一接觸點，藉由固定裝置施加一外力於球狀物上，使狹縫座固定於底板上。

根據本發明之一方面，提出一種光譜儀，此光譜儀包括一底板、一狹縫座、一狹縫片、一固定裝置、一球狀物、一影像擷取元件以及一光柵。狹縫座設置於底板上。狹縫片具有一狹縫，狹縫片係與狹縫座接合，使一光學訊號可穿越狹縫。球狀物設置於狹縫座與固定裝置之間，且球狀物與狹縫座具有一接觸點，由固定裝置施加一外力於球狀物上，使狹縫座固定於底板上。一波導裝置，位於底板上，使光學訊號穿越狹縫後於波導裝置中傳送。光柵用以將於波導裝置中傳送之光學訊號分離為複數個光譜分量，並使此些光譜分量射向影像擷取元件。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

以下係提出實施例進行詳細說明，實施例僅用以作為範例說明，並不會限縮本發明欲保護之範圍。此外，實施例中之圖式係省略不必要之元件，以清楚顯示本發明之技術特點。

以下說明請參照第1圖與第2圖，第1圖繪示本發明之實施例適用於光譜儀之狹縫座模組之示意圖，第2圖繪示第1圖中狹縫座模組之側視圖。此狹縫座模組100包括一底板110、一狹縫座120、一狹縫片130、一固定裝置140以及一球狀物150。狹縫座120設置於底板110上。狹縫片130具有一狹縫131，狹縫片130可與狹縫座120黏合或以其他適合方式接合，使光線可穿越狹縫131。球狀物150設置於狹縫座120與固定裝置140之間，使球狀物150與狹縫座120之間具有一接觸點151，藉由固定裝置140施加一外力於球狀物150上，使狹縫座120固定於底板110上。

較佳地，如上所述之狹縫座模組100更包括一固定板160(繪示於第2圖)。本實施例中之固定板160例如是具有二孔洞161。固定裝置140之外側例如具有一螺紋。藉由施加一旋轉外力於固定裝置140上，使固定裝置140於孔洞161內轉動，並施加外力於球狀物150上。在本實施中，如第1圖所示，固定裝置140之上方例如具有一六角板孔141，例如是使用一六角板手轉動此六角板孔141，即可達到施加外力於球狀物150上之效果。

在本實施例中，固定裝置140係沿著實質上垂直於底板110之方向施加外力於球狀物150上。其中，固定裝置140例如是一螺絲或是一止付螺絲(set screw)。

若不使用球狀物150的話，固定裝置140與狹縫座120之間的接觸將會是點接觸以外的接觸方式，例如是面接觸。如此，當固定裝置140旋轉時，固定裝置140與狹縫座120之間的摩擦力將會使狹縫座120受到旋轉力矩的影響而轉動。偏移後的狹縫片130將使得光線射入之後，將會偏移而不會沿著預設之光路徑前進。如此，將會使得使用狹縫座模組100之光譜儀的影像品質變差或有效進光量降低。

因此，於本實施例之在固定裝置140施加一外力於球狀物150上，使狹縫座120固定於底板110上之的做法中，固定裝置140藉由球狀物150以點接觸之方式來固定狹縫座。相較於上述之以點接觸以外的接觸(例如面接觸)方式固定狹縫座而造成一旋轉力矩於狹縫座上，而使此狹縫座旋轉之技術相較，本實施例之技術在組裝時對狹縫座120配置位置的精確度可大幅提高，進而得到正確的光路徑並提高使用它之光譜儀的精準度。

請參照第3圖至第5圖，第3圖繪示使用第1圖之狹縫座模組之光譜儀200的部份示意圖，第4圖繪示第3圖之光譜儀200的分解圖，第5圖繪示第4圖之光譜儀200的組合圖。光譜儀200除了具有狹縫座模組100之外，光譜儀200更具有一影像擷取元件280以及一光柵290，較佳而言，該光譜儀200更可包含一波導裝置270。其中，光柵290隨著光譜儀200之微型化，在設計上可例如是微型繞射光柵。

波導裝置270位於底板110上，光學訊號52穿越狹縫131進入光譜儀200內部後於波導裝置270中傳送。光柵290用以將於波導裝置270中傳送之光學訊號52分離為複數個光譜分量51，並使此些光譜分量51射向影像擷取元件280。

更進一步來說，波導裝置270例如包括一第一波導板271、一第二波導板272以及二側板273。其中，二側板273係設置於第一波導板271與第二波導板272之間，以形成一空腔式波導274。光學訊號52係於空腔式波導274中傳送。

較佳地，光譜儀200更具有一前座300。其中，前座300具有一開放區域，對應於狹縫131，使光學訊號52可穿越狹縫131進入到光譜儀200內部。

如第4圖所示，狹縫座120之上下側可分別由固定板160與底板110所固定，而其左側可利用在第一波導板271與第二波導板272預留之凹槽275加以抵住，其右側則可利用前座300予以抵住，如此則第一波導板271、第二波導板272與前座300就共同定義了狹縫座120的水平位置。另外，本實施例中，狹縫座120材質例如是一不鏽鋼。

為了使光譜儀微型化，光譜儀內部之零組件也必須跟著縮小。如此，組裝之精確度要求上也大幅的提高。為達小型化，狹縫片130之材質例如是由一矽晶、一三五族半導體材料、或其他半導體晶片之基底材質而以蝕刻製程來達成，以矽為狹縫片130之材質為例，若配合以半導體廠之濕蝕刻技術來貫穿狹縫片130上之狹縫131，則狹縫131將具有非常平整而銳利之邊緣，其平整度可達矽晶格之等級，如此光譜儀之影像品質將獲得更進一步的提昇。在本實施例中，狹縫131之寬度例如約為25微米(μm)，高度例如約為150微米(μm)。

在本實施例中，由於固定裝置140係藉由球狀物150來固定狹縫座120於底板100上，固定裝置140係不直接施力於狹縫片130。如此，更可以保護狹縫片130不會於固定裝置140鎖付於固定板160時因為受力而破碎。

參照第4圖可得知，因為狹縫131很微小，所以如果在固定狹縫座120時造成此狹縫座120些微的旋轉偏移，即會使得光學訊號52也跟著偏移，進而使得光學訊號52之行進方向不正確。更進一步地，光學訊號52經過光柵290後分離之多個光譜分量51，因為行經之距離更長故其偏移會更加嚴重，而影響光譜儀200中光學訊號51與光譜分量52行進路線之正確性。此外，因為光學訊號52之偏移而使部份光學訊號52無法在預設之路徑下傳送，而偏離變成雜散光，如此將使得背景雜訊提高，而影響影像擷取元件280之成像的清晰度。本實施例中提出使用球狀物150利用接觸點151固定狹縫座120之方式，由於是點接觸，因此除非於固定裝置140上施加超越常理的外力來固定狹縫座120，否則並不會有使狹縫座120旋轉之狀況發生。因此，本實施例可以達到精確地定位狹縫座120及狹縫131的位置，讓光學訊號51與光譜分量52得以沿著預定之行進路線前進，以提高光譜儀的精準度。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

51．．．光譜分量

52．．．光學訊號

100．．．狹縫座模組

110．．．底板

120．．．狹縫座

130．．．狹縫片

131．．．狹縫

140．．．固定裝置

141．．．六角板孔

150．．．球狀物

151．．．接觸點

160．．．固定板

161．．．孔洞

200．．．光譜儀

270．．．波導裝置

271．．．第一波導板

272．．．第二波導板

273．．．二側板

274．．．空腔式波導

275．．．凹槽

280．．．影像擷取元件

290．．．光柵

300．．．前座

第1圖繪示本發明之實施例適用於光譜儀之狹縫座模組之示意圖。

第2圖繪示第1圖中狹縫座模組之側視圖。

第3圖繪示使用第1圖之狹縫座模組之光譜儀的部份示意圖。

第4圖繪示第3圖之光譜儀的分解圖。

第5圖繪示第4圖之光譜儀的組合圖。

100‧‧‧狹縫座模組

110‧‧‧底板

120‧‧‧狹縫座

130‧‧‧狹縫片

131‧‧‧狹縫

140‧‧‧固定裝置

141‧‧‧六角板孔

150‧‧‧球狀物

151‧‧‧接觸點

Claims (10)

1. 一種適用於光譜儀之狹縫座模組，包括：一底板；一狹縫座，設置於該底板上；一狹縫片，具有一狹縫，該狹縫片係與該狹縫座接合，使一光線可穿越該狹縫；一固定裝置；以及一球狀物，設置於該狹縫座與該固定裝置之間，且該球狀物與該狹縫座具有一接觸點，藉由該固定裝置施加一外力於該球狀物上，使該狹縫座固定於該底板上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之狹縫座模組，該固定裝置具有一螺紋，藉由施加一旋轉外力於該固定裝置上，使該狹縫座固定於該底板上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之狹縫座模組，其中該狹縫片之材質為一矽晶、一三五族半導體材料或其他半導體晶片之基底材質。
4. 如申請專利範圍第1項所述之狹縫座模組，其中該狹縫片之材質為一矽晶，其狹縫邊緣具有矽晶格之平整度。
5. 一種光譜儀，包括：一底板；一狹縫座，設置於該底板上；一狹縫片，具有一狹縫，該狹縫片係與該狹縫座接合，使一光學訊號可穿越該狹縫；一固定裝置；一球狀物，設置於該狹縫座與該固定裝置之間，且該球狀物與該狹縫座具有一接觸點，由該固定裝置施加一外力於該球狀物上，使該狹縫座固定於該底板上；一影像擷取元件；以及一光柵，用以將於該光學訊號分離為複數個光譜分量，並使該些光譜分量射向該影像擷取元件。
6. 如申請專利範圍第5項所述之光譜儀，更包括一波導裝置，位於該底板上，使穿越該狹縫後之光學訊號於該波導裝置中傳送到該光柵與該影像擷取元件。
7. 如申請專利範圍第6項所述之光譜儀，其中該波導裝置包括一第一波導板、一第二波導板，該第一波導板與該第二波導板間形成一波導，該光學訊號係於該波導中傳送。
8. 如申請專利範圍第5項所述之光譜儀，該固定裝置具有一螺紋，藉由施加一旋轉外力於該固定裝置上使該狹縫座固定於該底板上。
9. 如申請專利範圍第5項所述之光譜儀，該狹縫片之材質為一矽晶、一三五族半導體材料或或其他半導體晶片之基底材質。
10. 如申請專利範圍第5項所述之光譜儀，該狹縫片之材質為一矽晶、其狹縫邊緣具有矽晶格之平整度。