TWI519767B - 光譜儀及其光輸入部 - Google Patents

Description

光譜儀及其光輸入部

本發明是有關一種光學設備，且特別是有關於一種光譜儀及其光輸入部。

光譜儀(spectrometer)是一種能依波長來分光(dispersing)的光學儀器，而光譜儀通常可額外裝設光學元件，例如光纖(fiber)、準直鏡(collimating lens或collimator)或餘弦校正器(cosine corrector)，以量測光譜(spectrum)、輝度(luminance)、照度(illuminance)、光通量(luminous flux)、色溫(color temperature)或顯色指數(Color Rendering Index，CRI)等多種光學物理量或光學特性。

上述光學元件必須正確地裝設於光譜儀的光輸入部，否則光學元件的光軸(optical axis)可能會偏移，導致通過光學元件的光線不在預定的光路上行進，以至於光學量測的結果可能會失真，從而降低光學量測的準確度(accuracy)。

本發明提供一種光譜儀的光輸入部，其不僅具備接收光線的功能，且還能與光學元件可拆卸地(detachably)組裝。

本發明還提供一種包括上述光輸入部的光譜儀。

本發明提出一種光譜儀的光輸入部，其適用於光譜儀，而光輸入部包括一組裝結構。組裝結構形成於光輸入部的一貫通孔的孔壁，其中一光線在通過貫通孔後能沿著光路徑而入射至光譜儀的一分光件，以使分光件對光線分光。組裝結構用於可拆卸地組裝一光學元件。當光學元件 組裝於組裝結構時，光學元件的一光軸銜接於光路徑，以使一通過光學元件的待測光沿著光軸與光路徑而入射至分光件。

本發明還提出一種光譜儀，其包括一光波導、一分光件以及上述光輸入部。光波導定義一光路徑。分光件配置於光路徑。光線在通過光輸入部的貫通孔後能沿著光路徑而入射至分光件，以使分光件產生多條譜線光。組裝結構用於可拆卸地組裝一光學元件。當光學元件組裝於組裝結構時，光學元件的一光軸銜接於光路徑，以使一通過光學元件的待測光能沿著光軸與光路徑而入射至分光件。

綜上所述，以上光譜儀的光輸入部不僅可以接收光線，以使此光線能入射至分光件，而且光輸入部的組裝結構能與光學元件組裝，並能使光學元件的光軸銜接於光波導所定義的光路徑，以避免光軸偏移，提高或維持光學量測的準確度。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術，請參閱以下實施例的說明以及所附圖式，但是此等說明與所附圖式僅用來介紹本發明的特徵及技術，並不是針對本發明的權利範圍作限制。

1‧‧‧光波導

2‧‧‧分光件

4、4s‧‧‧狹縫件

42‧‧‧狹縫

42w‧‧‧側壁

43a‧‧‧入光平面

43b‧‧‧出光平面

5‧‧‧光感測器

51‧‧‧連接器

6、6s‧‧‧外觀殼體

61‧‧‧開口

7‧‧‧封蓋

12、12s‧‧‧反光板

12a‧‧‧反光面

13‧‧‧光路徑

31‧‧‧殼體

32‧‧‧光輸入部

32a‧‧‧第一表面

32b‧‧‧第二表面

100‧‧‧光譜儀

200、200s‧‧‧光學元件

202‧‧‧連接件

210‧‧‧繞射結構

212‧‧‧三角柱

220‧‧‧內凹曲面

311‧‧‧基座

312‧‧‧蓋體

321‧‧‧孔壁

322‧‧‧組裝結構

311a、311b‧‧‧定位部

3211、3211s‧‧‧貫通孔

3212‧‧‧中心軸

400s‧‧‧反射元件

A1‧‧‧角度

L1‧‧‧光線

L2‧‧‧譜線光

P1、P2、P3、P4‧‧‧配置長度

圖1A為本發明一實施例之光譜儀的立體示意圖。

圖1B為圖1A中的光譜儀內部的立體示意圖。

圖2為圖1B中的分光件的立體示意圖。

圖3A為圖1B中的光譜儀的局部剖視示意圖。

圖3B為圖3A中的光譜儀與光學元件組裝後的剖視示意圖。

圖4A是圖3B的局部放大示意圖。

圖4B是圖4A中沿線I-I剖面所繪示的剖面示意圖。

圖4C是圖4A中沿線II-II剖面所繪示的剖面示意圖

圖5為圖1A中的光譜儀的俯視示意圖。

圖6為圖5的局部放大示意圖。

圖7A為本發明另一實施例之光譜儀裝有光學元件的各視角示意圖。

圖7B為本發明另一實施例之光譜儀拆下光學元件的各視角示意圖。

圖8為本發明再一實施例之光譜儀裝有反射元件的示意圖。

圖9A為採用圖8之光譜儀裝有光學元件的各視角示意圖。

圖9B為採用圖8之光譜儀拆下光學元件的各視角示意圖。

圖1A為本發明一實施例之光譜儀的立體示意圖，而圖1B為圖1A中的光譜儀內部的立體示意圖，其中圖1A與圖1B分別是從兩個不同的視角所繪製。請參閱圖1A與圖1B，光譜儀100包括光波導1、分光件2與光輸入部32。光輸入部32能接收光線L1，並具有供光線L1通過的貫通孔3211。光線L1在通過貫通孔3211後可進入光波導1，而光波導1定義光路徑13，並導引光線L1沿著光路徑13行進。分光件2配置於光路徑13，所以從光輸入部32入射的光線L1能沿著光路徑13入射至分光件2。

光波導1是利用反射的方式來導引光線L1沿著光路徑13行進，而在圖1B的實施例中，光波導1包括二塊用來反射光線L1的反光板12。反光板12可為質地堅硬的剛性板材，以使反光板12不易受到外力的施加而發生形變。上述剛性板材例如是塗有反光材料的金屬板、陶瓷板或玻璃板，或未塗反光材料的金屬板，其例如是不鏽鋼板或鋁合金板。

各個反光板12具有反光面12a，而這些反光板12的反光面12a彼此面對面地配置，但不彼此接觸，所以這些反光面12a之間會形成間隙，其中此間隙可以是由基座311或墊片(spacer)將這些反光板12分開而形成。光路徑13位於此間隙中，即光線L1會在這些反光板12之間行進。此外，各面反光面12a可具有50奈米(nm)以下的平整度，以減少光線L1在光波導1中發生散射的情形。其中上述平整度是指各反光面12a上的最高處與最低處之間的高度差。

本實施例中的光波導1是利用光線L1在兩塊反光板12之間反射來導引光線L1沿著光路徑13行進，但在其他實施例中，光波導1也可採用全反射(total internal reflection)的方法來導引光線L1沿著光路徑13行進。 詳細而言，光波導1可包括二種以上且相互接觸的透光材料(transparent material)。這些透光材料的折射率彼此不同，以至於折射率相異的兩透光材料之間的界面(interface)能全反射光線L1，從而讓光線L1可沿著光路徑13行進。此外，上述能全反射光線L1的光波導1可以是條狀光纖或板狀光纖。

分光件2能將光線L1分光，並產生多條譜線光L2，其中分光件2可利用光干涉(optical interference)來將光線L1分光。請參閱圖1B與圖2，其中圖2為圖1B中的分光件2的立體示意圖。分光件2可為反射光柵(reflective diffraction grating)，例如羅蘭光柵(Rowland grating)，而分光件2包括依波長分光的繞射結構210與內凹曲面220，其中繞射結構210形成於內凹曲面220。從分光件2的外觀來看，繞射結構210包括多根並列的三角柱212或圓柱(cylinder)，而內凹曲面220可為自由曲面，其例如是圓弧面或非圓弧面的自由曲面，其中這些三角柱212沿著內凹曲面220排列。

內凹曲面220與繞射結構210可根據特定光路來設計，而此特定光路可用電腦模擬來產生，以使位於內凹曲面220的繞射結構210不僅能將光線L1分成多條譜線光L2，還能聚集這些譜線光L2於一處。此外，分光件2可用微機電方法(Micro-Electromechanical System Process，MENS Process)來製成，且分光件2的材料可為矽。不過，分光件2也可經由電鑄(electroforming)、全像術(holography)或機械加工(如刀具切割)等方法而製成。

雖然本實施例的分光件2為反射光柵，但是在其他實施例中，分光件2也可以是全像術片、稜鏡(prism)或濾光片(filter)，所以分光件2也可用光干涉以外的方法來將光線L1分光，例如折射(refraction)或濾光(filtering)。此外，在其他實施例中，分光件2也可以是穿透光柵(transmissive diffraction grating)。所以，分光件2並不限定只能是反射光柵。

請參閱圖1A與圖1B，光譜儀100可更包括光感測器5，其可具有電荷偶合元件(Charge-Coupled Device，CCD)或互補金氧半導體感測元件(CMOS Image Sensor，CIS)，其中光感測器5能接收這些譜線光L2，以進行光譜分析。利用位於內凹曲面220的繞射結構210，分光件2能將這些 譜線光L2聚焦於光感測器5，而光感測器5能將這些譜線光L2轉換成電信號，其例如是類比信號。之後，電信號可經由光感測器5的連接器51傳遞至光譜分析設備(未繪示)，其中連接器51可具有扁平排線(Flex Flat Cable，FFC)或軟性電路板(Flexible Printed Circuit，FPC)，如圖1A與圖1B所示。光譜分析設備例如是電腦，並具有運算模組。

運算模組例如是微處理器(microprocessor)或是裝有微處理器的電路板總成(Printed Circuit Board Assembly，PCBA)，且電路板總成具有類比數位轉換器(Analog-to-digital converter，A to D)，其用以將類比信號(例如上述電信號)轉換成數位信號，以使光譜分析設備利於分析從光感測器5而來的電信號。不過，在其他實施例中，光感測器5也可以選用能直接將譜線光L2轉換成數位信號的感測器。所以，運算模組能直接從光感測器5接收數位信號，即電路板總成也可不需要上述類比數位轉換器來進行信號處理。

另外，雖然圖1A與圖1B所示的連接器51具有扁平排線或軟性電路板，但在其他實施例中，連接器51也可以只有接頭(plug)而不具有扁平排線、軟性電路板或其他種類的排線(bus)。此外，其他實施例中的光譜儀100也可包括無線模組(wireless module)，其電連接光感測器5，以使無線模組能將光感測器5所輸出的電信號轉換成無線信號，並將此無線信號傳遞至光譜分析設備。

光譜儀100更包括殼體31，其中光輸入部32、光波導1與分光件2配置於殼體31內，而貫通孔3211裸露於殼體31的外表面。殼體31可以包括基座311與蓋體312，其中蓋體312組裝於基座311，而基座311與蓋體312之間的組裝可以是螺鎖、卡扣或過度配合(transition fit)。另外，圖1B所示的光譜儀100是在移除蓋體312後所繪製。

基座311具有多個定位部311a與311b，而光輸入部32、光波導1與分光件2配置並固定於基座311上，其中分光件2可以配置在下方反光板12上。這些定位部311a與311b位在下方反光板12的周圍，並能將光波導1固定，而上方反光板12可配置在這些定位部311a與311b上，其中分光件2可 以抵靠於上方反光板12，從而固定分光件2的水平位置。如此，上方反光板12會被這些定位部311a與311b支撐而不碰觸下方反光板12，以使這些反光板12之間形成可供光線L1行進的間隙。蓋體312可以完全遮蓋基座311上的光波導1與分光件2，以保護光波導1以及分光件2免於遭到外物碰撞。

在圖1B的實施例中，定位部311b的數量為兩個。這兩個定位部311b彼此分開，以在這兩個定位部311b之間形成一道開口，而光線L1在經過光輸入部32之後，可進入位在這些定位部311b之間的開口，並從此開口入射至分光件2。當光線L1進入此開口時，這些定位部311b會遮擋部分光線L1，以減少雜散光(stray light)的產生。

另外，必須說明的是，圖1B的實施例呈現五個定位部311a與兩個定位部311b，但在其他實施例中，基座311也可以只具有兩個定位部，例如兩個定位部311a或兩個定位部311b。因此，基座311並不限定一定要具有三個或三個以上的定位部，而且基座311也可以只具有定位部311a與311b其中一種。也就是說，基座311可以只具有定位部311a，而不具有定位部311b。或是，基座311可以只具有定位部311b，而不具有定位部311a。

圖3A為圖1B中的光譜儀的局部剖視圖。請參閱圖1B與圖3A，在光輸入部32中，貫通孔3211具有孔壁321以及被孔壁321所圍繞的中心軸3212，其中孔壁321的形狀可為圓柱曲面。中心軸3212會銜接光路徑13，即中心軸3212光耦合(optically coupled)於光路徑13。因此，當光線L1沿著中心軸3212入射至光輸入部32時，離開貫通孔3211的光線L1能沿著光路徑13而行進。如此，光波導1能將光線L1導引至分光件2，讓分光件2將光線L1分成多條譜線光L2。

圖3B為圖3A中的光譜儀與光學元件組裝後的剖視圖。請參閱圖3A與圖3B，光輸入部32包括組裝結構322，其形成於孔壁321，而組裝結構322用於可拆卸地組裝光學元件200，以使光學元件200能插設於貫通孔3211內。光學元件200例如是光纖、準直鏡或餘弦校正器，或是這些光學元件的任意組合。此外，光學元件200可以具有光纖接頭(optical fiber connector)，其例如是SMA 905、SMA 906或FSMA光纖接頭，而組裝結構322 可與上述光纖接頭組裝。

在這份說明書中，可拆卸的意思是指：在至少兩個物體(例如光學元件200與光輸入部32)彼此結合後，在不使用暴力也不實質破壞這兩物體的前提下，可多次地將這兩彼此結合的物體分開再結合。另外，光輸入部32更具有第一表面32a與第二表面32b。第一表面32a相對於第二表面32b，且第一表面32a比第二表面32b較遠離分光件2。貫通孔3211從第一表面32a延伸至第二表面32b，其中光線L1從第一表面32a進入貫通孔3211，並從第二表面32b離開貫通孔3211及沿著光路徑13而行進。此外，組裝結構322可從第一表面32a往第二表面32b延伸，其中組裝結構322可以延伸至第二表面32b，或是不延伸至第二表面32b。因此，組裝結構322不凸出於第一表面32a與第二表面32b，即組裝結構322不凸出於光輸入部32在貫通孔3211以外的外表面。

當光學元件200組裝於組裝結構322時，光學元件200是從第一表面32a插設於貫通孔3211中，即光學元件200的至少一部分會沒入於貫通孔3211中，而插設於貫通孔3211中的光學元件200可不凸出於第二表面32b。當光學元件200從組裝結構322拆卸時，光學元件200是從第一表面32a脫離貫通孔3211。另外，光學元件200與組裝結構322之間的拆卸不會影響、干擾或破壞其他元件之間的組裝，也不需要其他元件的拆卸。因此，在光學元件200從組裝結構322拆卸的過程中，基座311與蓋體312能彼此保持組裝而不拆離。也就是說，在基座311與蓋體312彼此組裝的狀態下，使用者能將光學元件200直接從組裝結構322拆卸。

組裝結構322的任兩部分至中心軸3212的距離實質上彼此相等，即組裝結構322與貫通孔3211兩者皆以中心軸3212來做為共同的軸心。換句話說，組裝結構322與貫通孔3211同軸(coaxial)。如此，當光學元件200組裝於組裝結構322時，光學元件200的光軸與中心軸3212實質上同軸，即此光軸與中心軸3212實質上是完全重疊。所以，在圖3B中，中心軸3212可視為光學元件200的光軸，而光學元件200的光軸銜接於光路徑13，即此光軸會光耦合於光路徑13。如此，通過光學元件200的待測光，即圖3B中的光 線L1，可沿著光軸(等同於中心軸3212)與光路徑13而入射至分光件2。

由此可知，光輸入部32因具有貫通孔3211而能接收光線L1，且光輸入部32還因為具有組裝結構322而能與光學元件200正確地組裝，並使光學元件200的光軸光耦合於光路徑13。此外，由於組裝結構322形成於貫通孔3211的孔壁321，且不凸出於第一表面32a與第二表面32b。因此，當組裝結構322未與光學元件200組裝時，組裝結構322不容易被外物碰撞而導致組裝結構322與貫通孔3211之間的同軸狀態被破壞，以使組裝結構322能讓光學元件200的光軸與中心軸3212同軸。

光學元件200與組裝結構322之間的組裝方式有多種，而在本實施例中，上述組裝方式可以是螺鎖。具體而言，組裝結構322可為內螺紋，而光學元件200包括連接件(adaptor)202，其中內螺紋的最小內徑(等同於貫通孔3211的最小孔徑)形成螺旋軌跡。由於組裝結構322與貫通孔3211同軸，因此上述螺旋軌跡上的任兩點至中心軸3212的距離皆相等。連接件202可具有外螺紋，而此外螺紋能與組裝結構322嚙合(engage)，其中連接件202可以是光纖接頭。利用連接件202，光學元件200能經由內螺紋(即組裝結構322)而螺鎖於貫通孔3211內，而連接件202能插設於貫通孔3211內。此外，在其他實施例中，光學元件200與組裝結構322之間的組裝方式也可以是過度配合或卡扣。所以，光學元件200與組裝結構322之間的組裝方式不限定只能是螺鎖。

值得一提的是，在本實施例中，光輸入部32與基座311可以是一體成型。也就是說，光輸入部32與基座311的構成材料都相同，且兩者是在同一道製造流程中完成。例如，光輸入部32與基座311可由同一道射出成形或同一道鑄造而形成。因此，光輸入部32與基座311大致上同時形成，且光輸入部32與基座311彼此接觸又直接連接，而非採用膠材或螺絲等輔助元件來間接連接。如此，光輸入部32能牢固地固定在基座311上，以使光輸入部32與基座311不會彼此相對移動。此外，在其他實施例中，光輸入部32也可與蓋體312一體成型，所以光輸入部32不限定只能與基座311一體成型。

圖4A是圖3B的局部放大示意圖。請參閱圖3B與圖4A，光譜 儀100可更包括狹縫件4，而狹縫件4配置在光輸入部32與光波導1之間，並具有狹縫42、入光平面43a以及出光平面43b。出光平面43b相對於入光平面43a，而狹縫42從入光平面43a延伸至出光平面43b，並位在光路徑13上，以使光線L1能從入光平面43a入射於狹縫42，並從出光平面43b出射。此外，狹縫42的走向可以垂直於反光面12a，如圖4A所示。然而，在其他實施例中，狹縫42的走向可以配合光學系統的設計而不垂直但平行於反光面12a，所以狹縫42的走向不限定要垂直於反光面12a。

圖4B是圖4A中沿線I-I剖面所繪示的剖面示意圖，而圖4C是圖4A中沿線II-II剖面所繪示的剖面示意圖，其中圖4B呈現反光板12的剖面，而圖4C則是俯視反光板12的反光面12a。請參閱圖4A至圖4C，在本實施例中，狹縫42從入光平面43a至出光平面43b為止的尺寸變化是漸縮，其中狹縫42具有多面側壁(sidewall)42w，而狹縫件4在其中任一面側壁42w與入光平面43a之間的角度A1大於90度。舉例而言，狹縫件4可由矽晶圓所製成，而狹縫42可經由蝕刻(etching)而形成。基於矽晶圓的原子排列，透過對矽晶圓蝕刻而形成的狹縫42，其角度A1大概約是135度。

不過，須說明的是，在其他實施例中，狹縫42從入光平面43a至出光平面43b為止的尺寸變化可以保持不變。也就是說，角度A1實質上等於90度，而側壁42w實質上垂直於入光平面43a與出光平面43b，以至狹縫42具有均勻的尺寸。因此，狹縫42從入光平面43a至出光平面43b為止的尺寸變化不限定只能是漸縮。

圖5為圖1A中的光譜儀的俯視示意圖。請參閱圖5，在本實施例中，光譜儀100可更包括外觀殼體6，其可為光譜儀100最外層的外殼。當光譜儀100已製造完成並可市售時，外觀殼體6會呈現於光譜儀100的外觀，而光譜儀100的整體形狀大致上相同於外觀殼體6的形狀。因此，外觀殼體6的外表面等於光譜儀100的外表面。殼體31及其內部的元件(例如光波導1與分光件2)都配置在外觀殼體6內，而外觀殼體6暴露光輸入部32的貫通孔3211，以使光線L1能通過貫通孔3211，並讓連接件202能可拆卸地裝設及插設於貫通孔3211內。此外，上述光學元件例如是準直鏡或餘弦校正 器，或是已裝有接頭的光纖，而連接件202可為光纖接頭。

在連接件202組裝於組裝結構322之後，連接件202不會凸出外觀殼體6的外表面。因此，在連接件202可拆卸地組裝於光譜儀100之後，連接件202會沒入於光譜儀100中，且連接件202的一端可以與外觀殼體6的外表面切齊(be flush with)，或是凹陷於外觀殼體6的外表面。如此，可以減少連接件202受到外物碰撞的機率，從而避免發生因連接件202受到碰撞而導致光學元件光軸偏移的情形。

此外，組裝結構322與連接件202之間的拆卸不會影響、干擾或破壞其他元件之間的組裝，也不需要其他元件的拆卸。舉例而言，當從組裝結構322拆卸連接件202時，無須拆卸外觀殼體6與殼體31，也不用把外觀殼體6與殼體31拆離。也就是說，在保持外觀殼體6與殼體31彼此組裝的狀態下，使用者能將連接件202直接從組裝結構322拆卸。

由於連接件202能插設於貫通孔3211內，因此連接件202的至少一部分會沒入於光輸入部32中。如此，外觀殼體6可以不需要很厚的肉厚，即能將連接件202沒入於光譜儀100。在現有光譜儀中，連接件幾乎不插設於光輸入部內，以至於外觀殼體需要很厚的肉厚才能使連接件沒入於外觀殼體內。因此，相較於現有光譜儀，外觀殼體6可具有較薄的肉厚，從而幫助縮小光譜儀100的體積。

圖6為圖5中的光譜儀在未組裝連接件時的局部放大示意圖。請參閱圖6，在本實施例中，光譜儀100可以更包括封蓋7，而外觀殼體6具有開口61，其中開口61與貫通孔3211連通。封蓋7裝設於開口61內，並且能遮蓋貫通孔3211，其中封蓋7可以是可拆卸地或可活動地(movably)裝設於開口61內。例如，封蓋7可利用滑軌或轉軸而可活動地裝設於開口61內。封蓋7可活動地裝設於開口61可防止封蓋7遺失。如此，在光譜儀100沒有裝設光學元件的情況下，封蓋7可以封閉貫通孔3211，以防止灰塵等異物從貫通孔3211侵入光譜儀100內。

此外，封蓋7可用螺鎖、卡扣或過度配合而裝設於開口61內，且封蓋7可連接外觀殼體6，以減少封蓋7遺失的機率。例如，封蓋7可用繩 帶或鏈條來連接外觀殼體6。或者，封蓋7也可滑設或樞接於外觀殼體6。不過，須說明的是，在其他實施例中，光譜儀100可以不包括封蓋7，即圖6中的封蓋7僅供舉例說明，而光譜儀100不限定一定要包括封蓋7。

必須說明的是，雖然圖5與圖6所示的光譜儀100包括殼體31與外觀殼體6，但在其他實施例中，光譜儀100可以只包括外觀殼體6，但不包括殼體31。也就是說，原本配置在殼體31內的元件，例如光輸入部32、光波導1以及分光件2，可以直接配置在外觀殼體6內。此外，光輸入部32還可以與外觀殼體6的至少一個元件一體成型。也就是說，與前述殼體31相似，外觀殼體6也可包括基座與蓋體，而光輸入部32與外觀殼體6的基座或蓋體的構成材料都相同，且都是在同一道製造過程中完成。如此，光輸入部32能牢固地固定在外觀殼體6的基座或蓋體上。

圖7A為本發明另一實施例之光譜儀裝有光學元件的各視角示意圖。圖7B為本發明另一實施例之光譜儀拆下光學元件的各視角示意圖。請合併參考圖7A與圖7B，光譜儀裝設光學元件200s可擴增光譜儀的功能。需注意的是，當裝有光學元件200s的光譜儀要整合於應用產品中，應用產品需預留配置長度P1供光譜儀擺放。當應用產品僅需要光譜儀的本體功能時，應用產品僅需預留配置長度P2供光譜儀擺放，其中配置長度P2小於配置長度P1。換言之，光譜儀的光輸入部具有可供光學元件200s進行拆卸的組裝結構有利於光譜儀整合於應用產品。

圖8為本發明再一實施例之光譜儀裝有反射元件的示意圖。圖9A為採用圖8之光譜儀裝有光學元件的各視角示意圖。圖9B為採用圖8之光譜儀拆下光學元件的各視角示意圖。請合併參照圖8、圖9A與圖9B，在本實施例中光譜儀更包括反射元件400s。反射元件400s可固定於殼體並配置於貫通孔3211s與狹縫件4s之間，其中光線L1通過貫通孔3211s後，會被反射元件400s反射而射入狹縫件4s的入光平面43a，再從狹縫件4s的出光平面43b射出，進而進入反光板12s之間。從圖8可清楚看出貫通孔3211s的方向平行於狹縫件4s的入光平面43a。換言之，反射元件400s將光線L1扭轉了90度。在其他實施例中， 反射元件400s也可以依照需求配置成不同角度。

一般來說，採用波導片架構的光譜儀，其外觀會呈現扁平型。在本實施例中，因採用了反射元件400s，光學元件200s則可以組裝於光譜儀的扁平側。與圖7A相較之下，圖9A裝有光學元件200s的光譜儀要整合於應用產品中，應用產品需預留配置長度P3供光譜儀擺放，配置長度P3不但小於配置長度P1也小於配置長度P2。由此來看，裝有反射元件400s更易於與應用產品整合。當應用產品僅需要光譜儀的本體功能時，也可以將光學元件200s拆下(如圖9B)，如此應用產品僅需預留配置長度P4供光譜儀擺放，其中配置長度P4又小於配置長度P3，更易於將光譜儀整合於應用產品。

綜上所述，在上述光輸入部中，貫通孔的中心軸能銜接於光波導所定義的光路徑，以使通過貫通孔的光線能沿著光路徑而入射至分光件。因此，本創作的光輸入部具有光接收的功能，並能讓光線入射至分光件。此外，利用形成於貫通孔孔壁的組裝結構，光輸入部能與光學元件組裝，並讓光學元件的光軸也能銜接於光路徑。如此，組裝結構可使光學元件正確地組裝於光輸入部，避免光軸偏移，提高或維持光學量測的準確度。另需一提的是，本領域技術者可依照其需求，選擇性地採用不同種類的光學元件組裝於光輸入部，藉以擴增光譜儀的功能；當光輸入部未安裝光學元件時，光譜儀仍保有本體功能且更縮小了體積，有利於光譜儀整合至各應用產品。

另外，根據以上實施方式的內容，由於組裝結構可為內螺紋，並能與光學元件的連接件的外螺紋嚙合，因此光學元件能直接螺鎖於光輸入部。又因為組裝結構與貫通孔同軸，所以在光學元件螺鎖於光輸入部的貫通孔內之後，光學元件的光軸能銜接於光波導定義的光路徑。如此，使用者可以既簡單又正確地將光學元件組裝於光譜儀，從而方便使用者進行光學量測。

以上所述為本發明可以實行的實施例，並非用以侷限本發明的專利範圍，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明專利權利的涵蓋範圍。

4‧‧‧狹縫件

13‧‧‧光路徑

32‧‧‧光輸入部

32a‧‧‧第一表面

32b‧‧‧第二表面

42‧‧‧狹縫

200‧‧‧光學元件

202‧‧‧連接件

311‧‧‧基座

321‧‧‧孔壁

322‧‧‧組裝結構

3211‧‧‧貫通孔

3212‧‧‧中心軸

L1‧‧‧光線

Claims (23)

1. 一種光譜儀，包括：一光波導，定義一光路徑；一分光件，配置於該光路徑；以及一光輸入部，具有一貫通孔，並包括一形成於該貫通孔孔壁的組裝結構，一光線在通過該貫通孔後能沿著該光路徑而入射至該分光件，以使該分光件產生多條譜線光，該組裝結構用於可拆卸地組裝一光學元件，當該光學元件組裝於該組裝結構時，該光學元件的一光軸銜接於該光路徑，以使一通過該光學元件的待測光能沿著該光軸與該光路徑而入射至該分光件。
2. 如請求項1所述之光譜儀，其中該貫通孔具有一中心軸，且該組裝結構與該貫通孔同軸。
3. 如請求項1所述之光譜儀，其中該光輸入部更具有一第一表面與一相對於該第一表面的第二表面，而該貫通孔從該第一表面延伸至該第二表面，該光線從該第一表面進入該貫通孔，並從該第二表面離開該貫通孔以及沿著該光路徑而行進，當該光學元件組裝於該組裝結構時，該光學元件是從該第一表面插設於該貫通孔中，並且不凸出於該第二表面。
4. 如請求項1所述之光譜儀，其中該組裝結構為一內螺紋，而該光學元件經由該內螺紋而螺鎖於該貫通孔內。
5. 如請求項4所述之光譜儀，其中該內螺紋的最小內徑形成一螺旋軌跡，而該螺旋軌跡上的任兩點至該中心軸的距離皆相等。
6. 如請求項1所述之光譜儀，更包括一殼體，該光波導與該分光件配置於該殼體內，而該貫通孔裸露於該殼體的外表面。
7. 如請求項6所述之光譜儀，其中該殼體包括一基座與一蓋體，該蓋體組裝於該基座，而該光輸入部、該光波導與該繞射光柵配置並固定在於該基座上，在該光學元件從該組裝結構拆卸的過程中，該基座與該蓋體能彼此保持組裝而不拆離。
8. 如請求項1所述之光譜儀，更包括一外觀殼體，該光波導、該分光件與該光輸入部皆配置於該外觀殼體內，而該光學元件包括一用於可拆卸地組裝於該組裝結構的連接件，在該連接件組裝於該組裝結構之後，該連接件的至少一部分沒入於該光輸入部中，並且不凸出該外觀殼體的外表面。
9. 如請求項8所述之光譜儀，更包括一封蓋，而該外觀殼體具有一與該貫通孔連通的開口，該封蓋裝設於該開口內，並且用於遮蓋該貫通孔。
10. 如請求項1所述之光譜儀，其中該光波導包括二反光板，而各該反光板具有一反光面，該些反光板的反光面彼此面對面，且該些反光面之間形成一間隙，該光路徑位於該間隙中。
11. 如請求項10所述之光譜儀，更包括一狹縫件，該狹縫件配置在該光輸入部與該光波導之間，並具有一狹縫、一入光平面以及一相對於該入光平面的出光平面，該狹縫從該入光平面延伸至該出光平面，而該光線從該入光平面入射於該狹縫，並從該出光平面出射，其中該狹縫從該入光平面至該出光平面為止的尺寸變化是漸縮。
12. 如請求項11所述之光譜儀，其中該狹縫具有多面側壁，而該狹縫件在其中任一面側壁與該入光平面之間的角度大於90度。
13. 如請求項11所述之光譜儀，其中該狹縫的走向垂直於該反光面。
14. 如請求項1所述之光譜儀，更包括：一狹縫件，該狹縫件配置在該光輸入部與該光波導之間，並具有一狹縫、一入光平面以及一相對於該入光平面的出光平面，該狹縫從該入光平面延伸至該出光平面；以及一反射元件，配置於該光輸入部與該狹縫件之間，其中該光線通過該貫通孔後，被該反射元件反射而射入該入光平面，再從該出光平面射出。
15. 如請求項14所述之光譜儀，其中該貫通孔的方向平行於該狹縫件的該入光平面。
16. 如請求項1所述之光譜儀，其中該分光件為一反射光柵，並包括：一內凹曲面，為非圓弧自由曲面；以及一繞射結構，形成於該內凹曲面。
17. 如請求項1所述之光譜儀，更包括一光感測器，而該光感測器用於接收該些譜線光，以進行光譜分析。
18. 一種光譜儀的光輸入部，適用於一光譜儀，其中該光譜儀包括一光波導與一分光件，而該光波導定義一光路徑，該光輸入部包括：一組裝結構，形成於該光輸入部的一貫通孔的孔壁，其中一光線在通過該貫通孔後能沿著該光路徑而入射至該分光件，以使該分光件對該光線分光，該組裝結構用於可拆卸地組裝一光學元件，當該光學元件組裝於該組裝結構時，該光學元件的一光軸銜接於該光路徑，以使一通過該光學元件的待測光沿著該光軸與該光路徑而入射至該分光件。
19. 如請求項18所述之光譜儀的光輸入部，其中該貫通孔具有一中心軸，且該組裝結構與該貫通孔同軸。
20. 如請求項18所述之光譜儀的光輸入部，其中該組裝結構為一內螺紋，而該光學元件經由該內螺紋而螺鎖於該貫通孔內。
21. 如請求項20所述之光譜儀的光輸入部，其中該內螺紋的最小內徑形成一螺旋軌跡，而該螺旋軌跡上的任兩點至該中心軸的距離皆相等。
22. 如請求項18所述之光譜儀的光輸入部，其中該光輸入部更具有一第一表面與一相對於該第一表面的第二表面，而該貫通孔從該第一表面延伸至該第二表面，該光線從該第一表面進入該貫通孔，並從該第二表面離開該貫通孔以及沿著該光路徑而行進，當 該光學元件組裝於該組裝結構時，該光學元件是從該第一表面插設於該貫通孔中，並且不凸出於該第二表面。
23. 如請求項22所述之光譜儀的光輸入部，其中該光學元件包括一用於可拆卸地組裝於該組裝結構的連接件，在該連接件組裝於該組裝結構之後，該連接件的至少一部分沒入於該光輸入部中。