[發明專利]一種光譜測量裝置

有效

• 申請號: 201210113260.0
• 申請日: 2012-04-18
• 公開（公告）號: CN102680098B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發明（設計）人: 潘建根
• 申請（專利權）人: 杭州遠方光電信息股份有限公司
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于光輻射測量領域，具體涉及一種光譜測量裝置。

背景技術

光譜測量裝置是用于測量發光體光譜功率分布的光學儀器，廣泛應用于光源輻射測量、顏色測量、元素鑒定、化學分析等領域。光譜測量裝置包括多種類型，根據其所能正常工作的光譜范圍，分為真空紫外/紫外/可見光/近紅外/紅外/遠紅外光譜儀等；根據色散元件的不同，分為棱鏡/衍射光柵/干涉光譜儀等；根據探測方法的不同，分為看譜儀、攝譜儀和光電光譜儀等；根據裝置的功能和結構特點，分為單色儀（光柵/棱鏡/雙單色儀等）和多色儀（多通道光譜儀、成像光譜儀等）。

光譜測量裝置一般由入射狹縫、準直元件、色散元件和成像元件等組成，測量裝置工作時，光線從入射狹縫進入光譜測量裝置，準直元件將入射光準直并入射到色散元件，色散元件將入射的復合光分解為光譜線，由成像元件將空間色散開的各波長的光束會聚在像方焦平面上，由出射狹縫出射或被接收系統探測。其中，雜散光是決定各種光譜測量裝置測量精度的重要因素之一，它是指錯誤波長（非對應信號光波長）的光輻射照射被出射或被接受系統探測的光信號，主要來源于周圍環境光輻射、不同衍射級次間的重疊和光學元件缺陷所產生的雜散光或非光學元件產生的反射光等。

在傳統的光譜測量裝置中，鍍鋁凹面反射鏡是常用的成像元件，然而鍍鋁凹面反射鏡可以以高反射率反射紫外-可見-紅外的光輻射，如圖1所示，這種寬波段反射特性會給光譜測量裝置帶來可觀的雜散光。以典型的Czerny-Turner機械掃描式單色儀為例，色散光入射到會聚鏡（鍍鋁凹面反射鏡）上，掃描機構帶動會聚鏡旋轉，從而將不同的單色光反射至出射狹縫處，實現整個光譜的掃描，由于不同衍射級次光譜的重疊，在會聚鏡的同一位置上，可能同時存在待測單色光和其他波長的不同衍射級光譜，鍍鋁反射鏡無選擇性地反射這該位置上的所有光線，導致出射狹縫處除待測單色光外，還混入了大量其他波長的雜散光。此外，對于采用陣列探測器的多色儀，不同波長的光線被陣列探測器不同像素區域接收、探測，由于不同波長的測量光線和非測量光線均被鍍鋁凹面反射鏡反射至同一像素區域，導致該像素區域內混入了大量其他非測量波長的雜散光。因此，對于采用了鍍鋁反射鏡作為成像元件的光譜測量裝置，其無選擇性的寬波段光譜反射特性，會給測量裝置帶來大量的雜散光，測量誤差大。

發明內容

為克服現有光譜測量裝置的缺陷，本發明旨在提供一種可以不改變光學系統的原有結構即能大幅降低光學系統雜散光水平的光譜測量裝置。

一種光譜測量裝置，包括入射狹縫、色散元件和一個或多個成像元件，光線從入射狹縫進入光譜測量裝置，經色散元件分光后，成像元件將色散光會聚成像，其特征在于，在成像元件的表面鍍有光譜選擇性薄膜，所述的光譜選擇性薄膜的選擇波段與光譜測量裝置的測量波段相對應。

本發明公開的一種光譜測量裝置，光線被色散元件分光后，入射到鍍有光譜選擇性薄膜的成像元件上匯聚成像，光譜選擇性薄膜的作用是使指定波段內的光線在光學膜層上以一定的比率出射，而其他波段內的光線由于位于光譜選擇性薄膜的選擇波段外，經成像元件后，該部分光線在光路中被大幅衰減。由于光譜選擇性薄膜的選擇波段與光譜測量裝置的測量波段相對應（例如，光譜測量裝置的測量波段為380nm~780nm，則光譜選擇性薄膜的選擇波段也應為380nm~780nm），在成像元件的某一具體位置處，僅能將某一指定波段的光線出射出去，而在該位置處其它波段的光線(如二級光譜等)被大幅衰減，使得僅該指定波段內的出射光會聚成像，從而大幅降低雜散光。該光譜測量裝置沒有改變原測量設備的光學系統，僅通過在成像元件上鍍光譜選擇性薄膜，就能大幅降低光學系統的雜散光水平，從而提高測量準確度。

本發明還可以通過以下技術方案進一步限定和完善：

光學薄膜是指附著在光學元件表面的厚度薄而均勻介質膜層，按照其功能而言，可分為很多種類，如反射膜、增透膜、半透半反膜、濾光膜、分色膜、偏振膜、導電膜和保護膜等。本發明中的光譜選擇性薄膜可為反射膜或增透膜或濾光膜，具體說明如下：

(a)反射膜(又稱反光膜)是能使一定波段的光線反射的薄膜，它的功能是增加光學元件表面的反射率。在成像元件上鍍光譜選擇性反射膜，從而成像元件在鍍膜的對應位置處僅將指定波段的光線按一定的反射率反射出去、并將該指定波段內的反射光會聚成像，在該位置處其他波段的反射光線被大幅衰減，從而大幅降低雜散光。