光譜儀、其組裝方法及組裝系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光譜儀、其組裝方法及組裝系統(tǒng)，其中該光譜儀包括一波導模塊、一衍射元件及一光感測器。波導模塊具有一第一反射面、一相對于第一反射面的第二反射面及位于第一反射面與第二反射面之間的一光通道。衍射元件具有一衍射面及位于衍射面上的多個條狀衍射結(jié)構(gòu)。這些條狀衍射結(jié)構(gòu)在衍射面的一第一側(cè)邊的輪廓圖清晰度大于在衍射面的一第二側(cè)邊的輪廓圖清晰度。從垂直于第二反射面的方向上的位置來看，衍射面的第一側(cè)邊位于第一反射面與第二反射面之間，且衍射面的第一側(cè)邊與第二反射面保持一間距。
【專利說明】光譜儀、其組裝方法及組裝系統(tǒng)
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明是有關于一種光學儀器、其組裝方法及組裝系統(tǒng)，且特別是有關于一種光譜儀、其組裝方法及組裝系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光譜儀可將成分復雜的光分解為光譜，其包括棱鏡或衍射光柵。利用光譜儀可測量物體表面的反射光或穿透物體的透射光。藉由光譜儀對光信息的抓取，以照相底片顯影，或以計算機化自動顯示數(shù)值儀器顯示和分析，從而可得知待測物體中含有何種元素。光譜儀可應用光學原理對物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和成分進行觀測、分析和處理，其具有分析精度高、測量范圍大、速度快和樣品用量少等優(yōu)點。因此，其廣泛應用于冶金、地質(zhì)、石油化工、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護等部門。此外，也是軍事偵察、宇宙探索、資源和水文勘測所必不可少的儀器。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明提供一種光譜儀，其可提升所測得的光譜的光學品質(zhì)。
[0004]本發(fā)明提供一種光譜儀的組裝方法，其可提升光譜儀所測得的光譜的光學品質(zhì)。
[0005]本發(fā)明提供一種組裝系統(tǒng)，其可精確調(diào)整衍射元件與光感測器的相對位置。
[0006]本發(fā)明的一實施例提出一種光譜儀，其包括一波導模塊、一衍射元件及一光感測器。波導模塊具有一第一反射面、一相對于第一反射面的第二反射面及位于第一反射面與第二反射面之間的一光通道。衍射元件具有一衍射面及位于衍射面上的多個條狀衍射結(jié)構(gòu)。這些條狀衍射結(jié)構(gòu)在衍射面的一第一側(cè)邊的輪廓圖清晰度大于在衍射面的一第二側(cè)邊的輪廓圖清晰度。從垂直于第二反射面的方向上的位置來看，衍射面的第一側(cè)邊位于第一反射面與第二反射面之間，且衍射面的第一側(cè)邊與第二反射面保持一間距。衍射面使在光通道中傳遞的光產(chǎn)生衍射而傳遞至光感測器。
[0007]本發(fā)明的一實施例提出一種光譜儀，其包括一波導模塊、一衍射元件及一光感測器。波導模塊具有一第一反射面、一相對于第一反射面的第二反射面及位于第一反射面與第二反射面之間的一光通道。衍射元件具有一配置面及一位于配置面的一側(cè)的缺口，且缺口具有一相對配置面傾斜的衍射面。配置面相對于第二反射面傾斜，以使衍射面趨向平行于第二反射面的法向量。衍射面使在光通道中傳遞的光產(chǎn)生衍射而傳遞至光感測器。
[0008]本發(fā)明的一實施例提出一種光譜儀的組裝方法，其包括下列步驟。將一衍射元件配置于光通道旁，其中波導模塊具有一第一反射面及一相對于第一反射面的第二反射面，光通道位于第一反射面與第二反射面之間，且衍射元件具有一衍射面。將一光感測器配置于光通道的一端。使一光經(jīng)由光通道傳遞至衍射面，并使衍射面將至少部分的光衍射至光感測器。調(diào)整衍射面在實質(zhì)上垂直于第二反射面的方向上的位置與衍射面相對于第二反射面的夾角的至少其中之一，并對應量測照射于光感測器上的光的光譜。判斷照射于光感測器上的光的光譜是否符合一預定的清晰條件，其中當照射于光感測器上的光的光譜符合預定的清晰條件時，將衍射元件固定，若不符合，則繼續(xù)調(diào)整衍射面的位置與夾角的至少其中之一，直到符合為止。
[0009]本發(fā)明的一實施例提出一種組裝系統(tǒng)，其包括一承載器、一第一治具及一第二治具。承載器承載一波導模塊，且波導模塊具有一第一反射面、一相對于第一反射面的第二反射面及位于第一反射面與第二反射面之間的一光通道。第一治具將一衍射元件承載于光通道旁，其中衍射元件具有一衍射面，且第一治具調(diào)整衍射面在實質(zhì)上垂直于第二反射面的方向上的位置與衍射面相對于第二反射面的夾角的至少其中之一。第二治具將一光感測器承載于光通道的一端，且調(diào)整光感測器的位置與角度的至少其中之一。
[0010]在本發(fā)明的實施例的光譜儀中，由于從垂直于第二反射面的方向上的位置來看，衍射面的第一側(cè)邊位于第一反射面與第二反射面之間，且衍射面的第一側(cè)邊與第二反射面保持一間距，因此衍射面的輪廓圖清晰度較高的部分可將在光通道中傳遞的光中強度較大的部分衍射，進而提升光譜儀所測得的光譜的光學品質(zhì)。在本發(fā)明的實施例的光譜儀中，由于衍射元件的配置面相對于第二反射面傾斜，因此衍射面趨向平行于第二反射面的法向量，進而提升光譜儀所測得的光譜的光學品質(zhì)。在本發(fā)明的實施例的光譜儀的組裝方法中，由于衍射元件的位置與角度的至少其中之一經(jīng)過調(diào)整，直到光譜符合預定的清晰條件后，再將衍射元件固定，因此衍射元件可被固定在適當?shù)奈恢?，以提升光譜儀所測得的光譜的光學品質(zhì)。在本發(fā)明的實施例的組裝系統(tǒng)中，由于采用了第一治具與第二治具來分別調(diào)整衍射元件與光感測器，因此衍射元件與光感測器的相對位置可被精確地調(diào)整，進而提升所測得的光譜的光學品質(zhì)。
[0011]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖式作詳細說明如下。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1A為本發(fā)明的一實施例的光譜儀的側(cè)視示意圖。
[0013]圖1B為圖1A的光譜儀的俯視圖。
[0014]圖1C為圖1A中的衍射光柵及加高元件的立體圖。
[0015]圖2繪示衍射元件與光通道的交界處的一平面上的光強度分布曲線。
[0016]圖3A繪示用以制作衍射元件的半導體塊材。
[0017]圖3B為蝕刻圖3A的半導體塊材以形成加高元件的示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明的另一實施例的光譜儀的側(cè)視示意圖。
[0019]圖5A為本發(fā)明的又一實施例的光譜儀的立體圖。
[0020]圖5B為圖5A的光譜儀的爆炸圖。
[0021]圖5C為圖5A的光譜儀中的加高元件的立體圖。
[0022]圖6為圖5C的加高元件的另一變化。
[0023]圖7為本發(fā)明的再一實施例的衍射元件與加高元件的立體示意圖。
[0024]圖8為本發(fā)明的另一實施例的光譜儀的側(cè)視示意圖。
[0025]圖9為本發(fā)明的又一實施例的光譜儀的局部側(cè)視示意圖。
[0026]圖10為本發(fā)明的再一實施例的光譜儀的側(cè)視示意圖。
[0027]圖11為本發(fā)明的另一實施例的光譜儀的側(cè)視示意圖。
[0028]圖12為本發(fā)明的又一實施例的光譜儀的側(cè)視示意圖。[0029]圖13A至圖13E為本發(fā)明的一實施例的組裝系統(tǒng)的示意圖及本發(fā)明的一實施例的用以說明光譜儀的組裝方法的流程的示意圖。
[0030]圖14A為本發(fā)明的另一實施例的光譜儀的側(cè)視示意圖。
[0031]圖14B為圖14A的光譜儀在移除了殼體214后的俯視示意圖。
[0032]圖14C為圖14A的光譜儀在移除了殼體214后的立體示意圖。
[0033]圖15為本發(fā)明的另一實施例的光譜儀的剖面示意圖。
[0034]圖16為本發(fā)明的又一實施例的光譜儀移除部分殼體后的俯視示意圖。
[0035]【主要元件符號說明】
[0036]100、100a、100b、100e、IOOf、100g、100h、1001、100j、100k、100m:光譜儀
[0037]110:光感測器
[0038]120:入光口
[0039]130、130a、130b、130c、130d、130h、1301:加高元件
[0040]I3OeU3Onu52Oj:黏著材料
[0041]130 j:墊片
[0042]13 Id:間隔件
`[0043]132j:第二貫孔
[0044]133、133b、340:表面
[0045]1342:傾斜導引面
[0046]1343、305:缺口
[0047]1344:環(huán)形反射面
[0048]1345、1346:位置參考標記
[0049]134b:光限制凹槽
[0050]135:定位開孔
[0051]1362、1364、1366:狹縫
[0052]140:吸光材料
[0053]150:轉(zhuǎn)接頭
[0054]152:開口
[0055]160:遮光元件
[0056]200、200f、200g:波導模塊
[0057]210、210f:第一座體
[0058]212:第一反射面
[0059]214、224:殼體
[0060]215f:彈性體
[0061]216、226:反射板
[0062]2162:側(cè)邊
[0063]216g:第一反射膜
[0064]220、220f:第二座體
[0065]222:第二反射面
[0066]2242:定位部[0067]225f:固定部
[0068]226g:第二反射膜
[0069]230:導光本體
[0070]300、300k:衍射元件
[0071]310:衍射面
[0072]312:第一側(cè)邊
[0073]314:第二側(cè)邊
[0074]320:條狀衍射結(jié)構(gòu)
[0075]330:底面
[0076]360:上表面
[0077]370:背側(cè)
[0078]400:組裝系統(tǒng)
[0079]410漁載器
[0080]420:第一治具
[0081]430:第二治 具
[0082]440:點膠裝置
[0083]442:黏著材料
[0084]450 --光源
[0085]460:點膠裝置
[0086]462:黏著材料
[0087]470:第一致動器
[0088]480:第二致動器
[0089]490:控制單元
[0090]5O5L5O5I1:連接單元
[0091]510 j:固定件
[0092]512j、512jl、512j2:第一貫孔
[0093]530 j:定位孔
[0094]A:出光通道
[0095]A2、A3:轉(zhuǎn)動軸
[0096]C:光通道
[0097]D1、D2、D3:方向
[0098]El:第一端
[0099]E2:第二端
[0100]L1:光
[0101]LC0、LC1、LC2、LC3、LC4:衍射光
[0102]T:間距
[0103]Θ 1:夾角
[0104]Θ 2:第一轉(zhuǎn)動角度
[0105]Θ 3:第二轉(zhuǎn)動角度【具體實施方式】
[0106]圖1A為本發(fā)明的一實施例的光譜儀的側(cè)視示意圖。圖1B為圖1A的光譜儀的俯視圖，其中為了便于使讀者了解入光口、衍射元件及光感測器的相對位置關系，圖1B中省略了圖1A中的第一座體與第二座體。圖1C為圖1A中的衍射光柵及加高元件的立體圖。請參照圖1A、圖1B及圖1C，本實施例的光譜儀100包括一波導模塊200、一衍射元件300及一光感測器110。在本實施例中，光譜儀100包括一入光口 120，而待偵測的光LI經(jīng)由該入光口 120進入該光譜儀100中。圖1A是由圖1B的靠近入光口 120的一側(cè)往光感測器110的方向看過去的側(cè)視圖，因此在圖1A中，光感測器110會位于入光口 120的后方。
[0107]波導模塊200具有一第一反射面212、一相對于第一反射面212的第二反射面222及位于第一反射面212與第二反射面222之間的一光通道C。衍射元件300具有一衍射面310及位于衍射面310上的多個條狀衍射結(jié)構(gòu)320。這些條狀衍射結(jié)構(gòu)320在衍射面310的一第一側(cè)邊312的輪廓圖(profile)清晰度大于在衍射面310的一第二側(cè)邊314的輪廓圖清晰度。在本實施例中，衍射元件300具有一配置面350及一缺口 305，其中缺口 305位于配置面350的一側(cè)。缺口 305具有底面330及衍射面310，且衍射面310與底面330連接。此夕卜，在本實施例中，衍射元件300的材質(zhì)為半導體，例如為硅，而缺口 305例如是利用半導體蝕刻制程通過具有輪廓圖的光罩或遮罩將整塊的半導體材料從靠近第一側(cè)邊312的位置往第二側(cè)邊314的方向蝕刻，而一直蝕刻至底面330為止，且蝕刻出這些條狀衍射結(jié)構(gòu)320。半導體蝕刻制程例如是應用于微機電系統(tǒng)(micro electro mechanical system, MEMS)的蝕刻制程。由于蝕刻方向是從第一側(cè)邊312往第二側(cè)邊，因此在本實施例中，條狀衍射結(jié)構(gòu)320的輪廓圖清晰度從第一側(cè)邊312往第二側(cè)邊314遞減。
[0108]衍射面310使在光通道C中傳遞的光LI產(chǎn)生衍射而傳遞至光感測器110。在本實施例中，光感測器110為一影像感測器，例如為一維影像感測器。然而，在其他實施例中，光感測器Iio亦可以是二維影像感測器。入光口 120例如為一狹縫，而狹縫的延伸方向可實質(zhì)上平行于條狀衍射結(jié)構(gòu)320的延伸方向。經(jīng)由入光口 120射入光譜儀100內(nèi)的至少部分的光LI在光通道C中傳遞至衍射元件300的衍射面310。具體而言，經(jīng)由入光口 120進入光通道C中的至少部分的光LI會不斷地被第一反射面212與第二反射面222反射，然后傳遞至衍射面310。衍射面310會使光LI產(chǎn)生衍射，而形成多個階數(shù)不同的衍射光LC0、LC1、LC2、LC3、LC4，至少部分的這些衍射光LCO、LC1、LC2、LC3、LC4傳遞至光感測器110而在光感測器110上形成光譜。
[0109]圖2繪示衍射元件300與光通道C的交界處的一平面上的光強度分布曲線，其中垂直方向為從第一反射面212往第二反射面222的方向，而水平方向為從衍射面310的遠離入光口 120的一第一端El往衍射面310的靠近入光口 120的一第二端E2的方向。由圖2可知，在本實施例中，由于從入光口 120入射的光LI的強度例如是呈現(xiàn)高斯分布，且光LI不斷地被第一反射面212與第二反射面222反射，因此光LI的最大強度約略位于第一反射面212與第二反射面222之間的中面(midplane)上，其中此中面至第一反射面212的距離實質(zhì)上等于此中面至第二反射面222的距離。此外，由于第一端El比第二端E2遠離入光口 120，所以在水平方向上，光LI的強度約略呈現(xiàn)從第一端El往第二端E2遞增的趨勢。
[0110]在本實施例中，從垂直于第二反射面222的方向上的位置來看，衍射面310的第一側(cè)邊312位于第一反射面212與第二反射面222之間，且衍射面310的第一側(cè)邊312與第二反射面222保持一間距T。也就是說，從圖1A的上下方向來看，第一側(cè)邊312在上下方向上的位置位于第一反射面212在上下方向上的位置與第二反射面222在上下方向上的位置之間，且第一側(cè)邊312在上下方向上的位置與第二反射面222在上下方向上的位置保持間距T。由于衍射面310在第一側(cè)邊312附近的條狀衍射結(jié)構(gòu)320的輪廓圖清晰度較高而有較好的衍射效果，且光LI的強度在第一反射面212與第二反射面222附近較低，而在靠近第一反射面212與第二反射面222的中面位置處較高，因此讓第一側(cè)邊312的高度位置(即垂直于第二反射面222的方向上的位置)位于第一反射面212與第二反射面222之間可使條狀衍射結(jié)構(gòu)320較為清晰的部分對光LI的強度較高的部分進行衍射，進而提升光感測器110所測得的光譜的光學品質(zhì)(例如光譜的解析度及/或感度)。另外，在圖1C中，當一表面340面對光通道C時，表面340會接收光LI而衍生出雜散光；但在圖1A中，加高元件130使得表面340位移至面對反射板216的側(cè)邊，因此能有效降低雜散光的形成。
[0111]在本實施例中，波導模塊200包括一第一座體210及一第二座體220。第一座體210具有第一反射面212，且第二座體220具有第二反射面222。光通道C形成于第一座體210與第二座體220之間，且衍射元件300配置于第二座體220上。在本實施例中，第一座體210包括一殼體214及一反射板216，且反射板216配置于殼體214上，其中第一反射面212為反射板216的表面。此外,第二座體220可包括一殼體224及一反射板226,且反射板226配置于殼體224上，其中第二反射面222為反射板226的表面。此外，反射板216配置于反射板226與殼體214之間，且反射板226配置于反射板216與殼體224之間。在本實施例中，光通道C為反射板216與反射板226的間的空間,亦即反射板216與反射板226形成一中空波導(wave guide)。
[0112]在本實施例中，光譜儀100更包括一定位手段，用以從垂直于該第二反射面222的方向上的位置來看，使衍射面310的第一側(cè)邊312位于第一反射面212與第二反射面222之間，且使衍射面310的第一側(cè)邊312與第二反射面222保持間距T。在本實施例中，定位手段可用一加高元件130來實現(xiàn)，加高元件130配置于衍射元件300與第二座體220之間。在本實施例中，加高元件130配置于反射板226上，且衍射元件300配置于加高元件130上。然而，在其他實施例中，加高元件130亦可以是配置于殼體224上，且衍射元件300配置于加高元件130上。在本實施例中，加高元件130例如為一墊片。在本實施例中，加高元件130可增加配置面350的高度，以改變衍射面310的位置，進而使衍射面310的第一側(cè)邊312靠近第一反射面212與第二反射面222的中面。因中面處的光強度較高，所以使第一側(cè)邊312(條狀衍射結(jié)構(gòu)320在此處較為清晰)靠近中面可提升衍射面310的衍射效果。在其他實施例中，加高元件130亦可以是與衍射元件300 —體成型。舉例而言，加高元件130與衍射元件300的材質(zhì)可同為半導體(例如硅)，在利用半導體蝕刻制程蝕刻出缺口 305之前，可先對半導體塊材50 (如圖3A所繪示)蝕刻而形成如圖3B的加高元件130。接著，再繼續(xù)對半導體塊材50的其他部分60蝕刻而形成如圖1C的缺口 305及衍射面310。
[0113]在本實施例中，衍射元件300與第二座體220之間形成一出光通道A，出光通道A位于加高元件130旁，且來自入光口 120的另一部分的光Lll經(jīng)由出光通道A離開光通道C。在本實施例中，加高元件130可呈現(xiàn)三角形，而三角形的斜邊旁可讓出一空間(即出光通道A)讓光Lll通過，這樣光Lll就可以經(jīng)由出光通道A離開光通道C，而不會被加高元件130反射而于光通道C內(nèi)部形成雜散光，進而影響光感測器110所感測到的光譜的品質(zhì)，亦即能夠降低光譜的雜訊。在本實施例中，加高元件130具有表面133，而表面133例如為吸光表面，其可吸收光LI的照射于加高元件130的部分，以避免此部分的光LI形成雜散光而影響光譜的品質(zhì)。然而，在其他實施例中，加高元件130亦可以是透明元件，如此光LI的照射于加高元件130的部分可直接穿透加高元件130而離開光通道C，而較不會在光通道C內(nèi)形成雜散光而影響光譜的品質(zhì)。在其他實施例中，加高元件130亦可以不要呈現(xiàn)三角形而形成出光通道A，而加高元件130可以具有大致上對應于衍射元件300的形狀(例如呈矩形)而不形成出光通道A。此外，具有大致上對應于衍射元件300的形狀的加高元件130可具有吸光表面，或者可為透明加高元件130，如此可減少雜散光的形成。
[0114]在本實施例中，這些條狀衍射結(jié)構(gòu)320彼此實質(zhì)上平行，且衍射面310為一弧形凹面。換言之，這些條狀衍射結(jié)構(gòu)320彼此實質(zhì)上平行地排列于一弧面上，如此一來，被呈弧形的衍射面310衍射的光LI便能夠較為收斂地傳遞至光感測器110上。這樣的話，衍射面310與光感測器110之間便可以不用配置用以收斂衍射的光LI的透鏡，或者衍射面310與光感測器Iio之間用以收斂衍射的光LI的透鏡的數(shù)量便可以減少。因此，光譜儀100的體積便可以被有效縮小。
[0115]圖4為本發(fā)明的另一實施例的光譜儀的側(cè)視示意圖。請參照圖4，本實施例的光譜儀IOOa與圖1A的光譜儀100類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例的光議儀IOOa中，加高元件130a的厚度小于圖1A的加高元件130的厚度，因此衍射元件300的與底面330連接的一表面340至少有一部分(如圖4中靠近下面的部分)面對光通道C。此外,表面340布有一吸光材料140，例如配置于表面340的面對于光通道C的部分上。如此一來，在光通道C中傳遞的光LI在射向表面340時,會被吸光材料140吸收,而不會被表面340反射而形成雜散光。在其他實施例中，也可在表面340的整面都配置吸光材料140。此外，吸光材料140亦可不只配置于表面340上，其亦可設置于衍射元件300的衍射面310以外的其他表面(包括表面340)上，例如是那些可能被光LI照射到的表面上。
[0116]圖5A為本發(fā)明的又一實施例的光譜儀的立體圖，圖5B為圖5A的光譜儀的爆炸圖，而圖5C為圖5A的光譜儀中的加高元件的立體圖。請參照圖5A至圖5C，本實施例的光譜儀IOOb與圖1A及圖1B的光譜儀100類似，而兩者的主要差異在于加高元件130b與加高元件130的差異。在圖5A與圖5B中，為了讓使用者可以清楚看到光譜儀100的內(nèi)部構(gòu)造，因此將第一座體210的殼體214 (如圖1A所繪示)移除。圖1A中的反射板216與反射板226的立體形狀可參考圖5A中的反射板216的形狀。此外，圖1A中的殼體224的立體形狀可參考圖5A中的殼體224的形狀。在本實施例中，殼體224例如可藉由一次計算機數(shù)值控制(computer numerical control, CNC)來制作。在本實施例中，加高元件130b具有至少一光限制凹槽134b (圖5C中是以多個光限制凹槽134b為例)，其位于加高元件130b面向光通道C的表面133b。表面133b相對于光通道C的位置實質(zhì)上相同于圖1C的加高兀件130的表面133相對于光通道C的位置,而表面133b與表面133的差異在于表面133b具有光限制凹槽134b，而表面133為平面。因此，與加高元件130類似的是，加高元件130b的表面133b旁亦有出光通道A。在本實施例中，從入光口 120入射的部分的光LI被衍射面310衍射，另一部分的光LI經(jīng)由出光通道A離開光通道C，且再一部分的光LI會被光限制凹槽134b補捉。[0117]射入光限制凹槽134b中的光LI被光限制凹槽134b反復地反射而局限于光限制凹槽134b中。具體而言，每一光限制凹槽134b可具有相對的兩傾斜導引面1342及一與傾斜導引面1342連接且具有缺口 1343的環(huán)形反射面1344。照射于表面133b的光LI會被傾斜導引面1342反射及導引而經(jīng)由缺口 1343進入環(huán)形反射面1344所圍繞的空間中。由于缺口 1343的尺寸比此空間的尺寸小，因此在此空間中傳遞的光LI會不斷地被環(huán)形反射面1344反射而難以逃逸至此空間外。由于每一次反射都會造成些許的光衰減。因此，當經(jīng)過多次反射后，光LI會被環(huán)形反射面1344吸收而消失于此空間中。如此一來，光限制凹槽134b便能夠避免雜散光的產(chǎn)生，進而提升光感測器110所感測到的光譜的品質(zhì)。
[0118]在本實施例中，加高元件130b具有位置參考標記1345、1346，其可作為衍射元件300與加高元件130b的相對位置的參考，位置參考標記1345與1346例如是開孔。具體而言，如圖5A所繪示，當衍射元件300配置于加高元件130b上時，組裝者可藉由觀察衍射元件300遮住位置參考標記1345與1346的比例來判斷衍射元件300是否組裝于正確的位置上。當已確定衍射元件300的位置正確時，組裝者可利用黏著材料固定衍射元件300的位置，而黏著材料可經(jīng)由開孔(即位置參考標記1345與1346)與開孔下方的反射板226或殼體224 (請參照圖1A)接觸，進而使衍射元件300、加高元件130b及第二座體220 (如圖1A所繪示)的相對位置固定。
[0119]此外，在本實施例中，參考標記1345與參考標記1346可以往不同的方向延伸，例如以實質(zhì)上互相垂直的方向延伸。如此一來，判斷衍射元件300是否在正確地位置上時，便可在兩個不同的方向上都有參考標記可作為位置的參考基準。另外，加高元件130b可更包括一定位開孔135，而殼體224可包括一定位部2242，例如為一定位柱。當加高元件130b配置于反射板226上時，定位開孔135可套設于定位部2242上，例如是定位部2242緊配于定位開孔135中，如此一來，便可達到固定加高元件130b的效果。
[0120]在本實施例中，加高元件130b更包括狹縫1362、1364及1366，狹縫1362連通參考標記1345與參考標記1346，狹縫1364連通參考標記1346與定位開孔135，且狹縫1366連通定位開孔135與加高元件130b的側(cè)邊以外的空間。如此一來，當藉由切割一板材以形成加高元件130b時，便能利用刀具經(jīng)一次切割而切割出加高元件130b。此外，狹縫1366亦可使加高元件130b套設于定位部2242上時，定位開孔135稍微被定位部2242撐開，以使加高元件130b較易組裝于定位部2242上，而仍不失緊配的效果。在另一實施例中，如圖6所繪示，加高元件130c可不具有如圖5C的狹縫1366，而具有狹縫1362與1364，如此可利用刀具經(jīng)二次切割而切割出加高元件130c?；蛘撸谄渌麑嵤├?，加高元件130c亦可不具有狹縫1362與1364，而加高元件130c須經(jīng)過更多次的切割之后才能制作完成。
[0121]請再參照圖5A至圖5C，本實施例的光譜儀IOOb更包括一轉(zhuǎn)接頭150及一遮光元件160，轉(zhuǎn)接頭150可以與一光纖的一端連接，而光纖的另一端可接收來自待測光源的光LI。光LI經(jīng)由光纖傳輸至轉(zhuǎn)接頭150并經(jīng)由轉(zhuǎn)接頭150的開口 152照射于遮光元件160時，由于入光口 120形成于遮光元件160 (如圖1A所繪示，例如為狹縫)，因此部分的光LI會經(jīng)由入光口 120傳遞至光通道C內(nèi)。然而，在其他實施例中，光譜儀IOOb亦可不具有轉(zhuǎn)接頭150，而外界的部分待偵測光LI則照射于入光口 120上，并經(jīng)由入光口 120傳遞至光通道C中。
[0122]圖7為本發(fā)明的再一實施例的衍射元件與加高元件的立體示意圖。請參照圖7，本實施例的加高元件130d與圖1C的加高元件130類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例的光譜儀中，加高元件130d包括多個彼此間隔配置的間隔件(spacer) 131d，且這些間隔件131d配置于衍射元件300與第二座體220之間。這些間隔件131d可以是透明間隔件或吸光間隔件131d，以減少雜散光的產(chǎn)生。此外，這些間隔件131d可配置于衍射元件300的一部分上，以使這些間隔件131d的一側(cè)讓出出光通道A，進而減少雜散光的產(chǎn)生。
[0123]圖8為本發(fā)明的另一實施例的光譜儀的側(cè)視示意圖。請參照圖8，本實施例的光譜儀IOOe與圖1A的光譜儀100類似，而兩者的差異如下所述。請參照圖8，不同于圖1A的實施例是采用加高元件130來加高衍射元件300的高度，本實施例的光譜儀IOOe包括一黏著材料130e，黏著材料130e將衍射元件300固定于第一座體210與第二座體220的至少其中之一(圖8是以固定于第二座體220為例)。在本實施例中，黏著材料130e例如為一黏著膠，部分的黏著材料130e位于衍射元件300與反射板226之間，以將衍射元件300貼附于反射板226上。此外，另一部分的黏著膠貼附于反射板226、殼體224與衍射元件300上。黏著材料130e可將衍射元件300固定于適當?shù)母叨?，以使衍射?10的第一側(cè)邊312在垂直于第二反射面222的方向上的位置位于第一反射面212與第二反射面222之間，進而提升衍射元件300的衍射效果。
[0124]圖9為本發(fā)明的又一實施例的光譜儀的局部側(cè)視示意圖。請參照圖9，本實施例的光譜儀IOOf與圖1A的光譜儀100類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例中，波導模塊200f的第一座體210f及第二座體220f的至少其一具有固定部(在圖9中是以第一座體210f的殼體214f具有固定部215f，且第二座體220f的殼體224f具有固定部225f為例)，以固定衍射元件300的位置。具體而言，固定部215f與固定部225f例如為凸起部，而固定部225f與配置于殼體214上的彈性體215f其可夾持衍射元件300，以達到固定衍射元件300的效果。在本實施例中，彈性體215f的材質(zhì)例如為彈性硅膠。藉由彈性體固定部215f與固定部225f的固定，可使衍射元件300被固定于適當?shù)母叨龋允寡苌涿?10的第一側(cè)邊312在垂直于第二反射面222的方向上的位置位于第一反射面212與第二反射面222之間，且使衍射面310的第一側(cè)邊312與第二反射面222保持間隙，進而提升衍射元件300的衍射效果。
[0125]在其他實施例中，亦可以是第一座體210f具有固定部，而第二座體220f不具有固定部，或者是第一座體210f與第二座體220f皆具有固定部，如此仍皆可將衍射元件300固定于適當?shù)母叨纫蕴嵘苌湫Ч?。此外，在其他實施例中，亦可采用其他元件或結(jié)構(gòu)來將衍射元件300固定于適當?shù)母叨龋允寡苌涿?10的第一側(cè)邊312在垂直于第二反射面222的方向上的位置位于第一反射面212與第二反射面222之間，而這些元件與結(jié)構(gòu)皆屬本發(fā)明的保護范疇。
[0126]圖10為本發(fā)明的再一實施例的光譜儀的側(cè)視示意圖。請參照圖10，本實施例的光譜儀IOOg與圖1A的光譜儀100類似，而兩者的差異如下所述。請參照圖10，在本實施例的光譜儀IOOg中，波導模塊200g包括一導光本體230、一第一反射膜216g及一第二反射膜226g。導光本體230形成光通道C,第一反射膜216g配置于導光本體230上,且第二反射膜226g配置于導光本體230上。導光本體230位于第一反射膜216g與第二反射膜226g之間，第一反射膜216g與導光本體230的介面形成第一反射面212，且第二反射膜226g與導光本體230的介面形成第二反射面222。導光本體230的材質(zhì)例如是透明材質(zhì)，因此光LI可在導光本體230中傳遞,且不斷地被第一反射膜216g與第二反射膜226g反射。第一反射膜216g與第二反射膜226g例如是金屬鍍膜或非金屬鍍膜。換言之，導光本體230、第一反射膜216g及第二反射膜226g形成一實心波導。在其他施例中，波導模塊200g也可以包括具全反射特性導光本體，因此光LI則可直接在導光本體中進行全反射傳導，而無需再通過加工形成反射膜。
[0127]在本實施例中，加高元件130g配置于殼體224上，以使衍射元件300位于適當?shù)母叨龋⑹寡苌涿?10的第一側(cè)邊312在垂直于第二反射面222的方向上的位置位于第一反射面212與第二反射面222之間,進而提升衍射元件300的衍射效果。在其他實施例中，亦可利用黏著材料、殼體214或殼體224上的固定部或其他任何可以固定衍射元件300的元件或結(jié)構(gòu)，來使衍射面310的第一側(cè)邊312在垂直于第二反射面222的方向上的位置位于第一反射面212與第二反射面222之間。
[0128]圖11為本發(fā)明的另一實施例的光譜儀的側(cè)視示意圖。請參照圖11，本實施例的光譜儀IOOh與圖1A的光譜儀100類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例的光譜儀IOOh中，衍射元件300的缺口 305的衍射面310相對于底面330傾斜。具體而言，由于利用半導體蝕刻制程蝕刻半導體材料時，隨著制程條件的設定，可能會產(chǎn)生底切(undercut)效應，此時底面330即為蝕刻終止面，因此衍射面310會相對于底面330傾斜。在本實施例中，底面330相對于第二反射面222傾斜，以使衍射面310趨向平行于第二反射面222的法向量。具體而言，當?shù)浊行a(chǎn)生時，衍射面310會不垂直于第二反射面222。此時，可使衍射元件300傾斜擺設，亦即使底面330傾斜，則可讓衍射面310接近垂直于第二反射面222。這樣的話，光LI便能夠較為垂直地入射衍射面310，而使光LI的衍射效果提升，例如可提升解析度。
[0129]在本實施例中，可將加高元件130h配置于衍射元件300與第二座體220之間，且使加高元件130h配置于衍射元件300的遠離衍射面310的一側(cè)，亦即配置于衍射元件300的尾端下方。如此一來,衍射元件300的尾端便會翹起，而使底面330傾斜，并使衍射面310
接近于垂直。
[0130]圖12為本發(fā)明的又一實施例的光譜儀的側(cè)視示意圖。請參照圖12，本實施例的光譜儀IOOi與圖11的光譜儀IOOh類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例的光譜儀IOOi中，除了衍射元件300的缺口 305的衍射面310相對于底面330傾斜之外，衍射面310的第一側(cè)邊312在垂直于第二反射面222的方向上的位置亦位于第一反射面212與第二反射面222之間。如此一來，除了光LI可以較為垂直地入射衍射面310之外，光LI的強度較強的部分亦可照射于條狀衍射結(jié)構(gòu)320 (如圖1C所繪示)的較清晰的部分。這樣的話，衍射面310對光LI產(chǎn)生的衍射效果便能夠有效地提升，進而增進本實施例的光譜儀IOOi所測得的光譜的光學品質(zhì)。
[0131]在本實施例中，加高元件130i可使衍射元件300同時達到加高及傾斜的效果。舉例而言，加高元件130i在遠離衍射面310的一側(cè)的厚度可大于加高元件130i在靠近衍射面310的一側(cè)的厚度，進而達到同時使衍射元件300加高及傾斜的效果。
[0132]除了如上述可利用加高元件130h與加高元件130i來使衍射元件300達到如圖11與圖12的擺設位置與角度之外，在其他實施例中，亦可利用黏著材料、其他元件或其他結(jié)構(gòu)來使衍射元件達到如圖11與圖12的擺設位置與角度。[0133]圖13A至圖13E為本發(fā)明的一實施例的組裝系統(tǒng)的示意圖及本發(fā)明的一實施例的用以說明光譜儀的組裝方法的流程的示意圖。請參照圖13A至圖13E，本實施例的光譜儀的組裝方法可用以組裝如圖8的光譜儀100e，或上述其他實施例的光譜儀，而以下以組裝如圖8的光譜儀IOOe為例。本實施例的光譜儀的組裝方法包括下列步驟。首先，如圖13A所繪示，提供波導模塊200，例如是利用組裝系統(tǒng)400的一承載器410來承載波導模塊200。接著，如圖13B所繪示，將衍射元件300配置于光通道C(如圖1A所繪示)旁，例如是利用組裝系統(tǒng)400的一第一治具420將衍射元件300承載于光通道旁C。然后，如圖13C所繪示，將光感測器110配置于光通道C的一端，例如利用組裝系統(tǒng)400的一第二治具430將光感測器110承載于光通道C的一端。之后，使光LI經(jīng)由光通道C傳遞至衍射面310，并使衍射面310將至少部分的光LI衍射至光感測器110。舉例而言，可利用一光源450發(fā)出光LI，并使光LI依序經(jīng)由入光口 120與光通道C傳遞至衍射面310。在本實施例中，光源450為已知頻譜及/或強度的標準燈。
[0134]然后，調(diào)整衍射面310在實質(zhì)上垂直于第二反射面222的方向(如方向Dl)上的位置與衍射面310相對于第二反射面222的夾角Θ I (如圖8所繪示)的至少其中之一，并對應量測照射于光感測器110上的光LI的光譜。舉例而言，第一治具420調(diào)整衍射面310在實質(zhì)上垂直于第二反射面222的方向上的位置與衍射面310相對于第二反射面222的夾角的至少其中之一，且第一治具420可藉由移動或轉(zhuǎn)動衍射元件300來達到此效果。
[0135]在本實施例中，第一治具420亦可調(diào)整衍射面310在實質(zhì)上平行于第二反射面222的方向上且實質(zhì)上垂直于入光口 120 (如圖1A所繪示)與衍射面310的連線的方向上的位置(例如方向D2上的位置)，其中入光口 120設于波導模塊200的一端，例如是位于遮光元件160上。此外，在本實施例中，第一治具420可調(diào)整衍射面310至入光口 120的距離(例如是平行于方向D3的距離)。
[0136]另外，在本實施例中，第一治具420調(diào)整衍射面310的一第一轉(zhuǎn)動角度Θ2，其中第一轉(zhuǎn)動角度Θ 2為以實質(zhì)上平行于第二表面222的法線的轉(zhuǎn)動軸A2為軸的轉(zhuǎn)動角度。再者，在本實施例中，第一治具420調(diào)整衍射面310的一第二轉(zhuǎn)動角度Θ 3，其中第二轉(zhuǎn)動角度Θ 3為以實質(zhì)上平行于入光口 120至衍射面310的連線的轉(zhuǎn)動軸A3為軸的轉(zhuǎn)動角度。
[0137]如此一來，第一治具420可在三個方向Dl、D2及D3上調(diào)整衍射面310的位置，且可調(diào)整衍射面310的夾角Θ 1、第一轉(zhuǎn)動角度Θ 2及第二轉(zhuǎn)動角度Θ 3，因此第一治具420可對衍射元件300達到六軸定位。
[0138]之后，請參照圖13D，判斷照射于光感測器110上的光LI的光譜是否符合一預定的第一清晰條件，其中當照射于光感測器110上的光LI的光譜符合預定的第一清晰條件時，將衍射元件300固定，若不符合，則繼續(xù)調(diào)整衍射面310的位置與夾角的至少其中之一，直到符合為止。具體而言，可藉由一控制單元490 (如圖13E所繪示)判斷光譜是否符合預定的清晰條件，當光譜符合預定的第一清晰條件時，藉由組裝系統(tǒng)400的點膠裝置440將一黏著材料442施加在衍射元件300上，以將衍射元件300固定于一第一座體210與一第二座體220的至少其中之一，而圖13D是以配置于第二座體220的反射板226為例。在本實施例中，例如是以控制單元490來命令點膠裝置440作動。此外，在本實施例中，預定的第一清晰條件例如為光譜在特定波長范圍處的感度大于一預設的閥值及/或光譜的解析度大于一預設的閥值。[0139]再者，在本實施例中，可根據(jù)衍射面310位于上一次調(diào)整時的位置與夾角的至少其中之一時所量測到的光譜來決定衍射面310將調(diào)整到的位置與夾角的至少其中之一。
[0140]然后，請參照圖13E，在將衍射元件300固定之后，調(diào)整光感測器110相對于光通道C的位置與角度的至少其中之一，并對應量測照射于光感測器110上的光LI的光譜。接著，判斷照射于光感測器110上的光LI的光譜是否符合一預設的第二清晰條件，若符合，則將衍射元件300固定，若不符合，則繼續(xù)調(diào)整光感測器110相對于光通道C的位置與角度的至少其中之一，直到符合為止。在本實施例中，預定的第二清晰條件例如為光譜在特定波長范圍處的感度大于一預設的閥值及/或光譜的解析度大于一預設的閥值。第一清晰條件與第二清晰條件可以相同或視需求而為不同。
[0141]具體而言，可利用類似于第一治具420的第二治具430來調(diào)整光感測器110的位置與角度的至少其中之一。此外，在本實施例中，第二治具430亦可在平行于光通道C的方向、垂直于光通道C與第二表面222的方向及垂直于光通道C但平行于第二表面222的方向等三個方向來移動光感測器110?；蛘撸诙尉?30亦可以平行于光通道C的軸、垂直于光通道C與第二表面222的軸及垂直于光通道C但平行于第二表面222的軸等三個軸為轉(zhuǎn)動軸而轉(zhuǎn)動光感測器110。換言之，在本實施例中，第二治具430亦可對光感測器110作六軸定位。此外，在本實施例中，當光感測器110所測得的光譜符合第二清晰條件時，可利用組裝系統(tǒng)400的點膠裝置460將黏著材料462施加在光感測器110上，以將光感測器110固定于光通道C的一端,例如是固定于第一座體210與第二座體220的至少其中之一。
[0142]請參照圖13E，組裝系統(tǒng)400更包括一第一致動器470、一第二致動器480及一控制單元490。第一致動器470驅(qū)動第一治具420，且第二致動器480驅(qū)動第二治具430?？刂茊卧?90電性連接至第一致動器470與第二致動器480，且控制第一致動器470與第二致動器480的作動。換言之，第一致動器470與第二致動器480可分別驅(qū)動第一治具420與第二治具430，以使第一治具420與第二治具430分別調(diào)整衍射元件300與光感測器110的位置與角度。此外，第一致動器470與第二致動器480驅(qū)動第一治具420與第二治具430方式則是受到控制單元490的控制?？刂茊卧?90例如是控制晶片、處理器、計算機或其他適當?shù)目刂破鳌?br>
[0143]在本實施例中，控制單元490電性連接至光感測器110及點膠裝置440及460，且光感測器Iio將其所測得的光譜信號反饋至控制單元490?？刂茊卧?90根據(jù)反饋的光譜信號決定衍射元件300的位置與夾角的至少其中之一及光感測器110的位置與角度的至少其中之一?？刂茊卧?90經(jīng)由一判斷程序來判斷光感測器110所測得的光譜信號的清晰度是否符合標準(例如判斷是否符合上述第一清晰條件及第二清晰條件)。當符合時，控制單元190命令點膠裝置440將黏著材料施加于衍射元件300上，且當不符合時，控制單元190繼續(xù)命令第一致動器470與第二致動器480作動以調(diào)整衍射元件300的位置與夾角的至少其中之一或光感測器的位置與角度的至少其中之一，直到光譜信號的清晰度符合標準為止。
[0144]此外，在本實施例中，控制單元490亦可電性連接至點膠裝置460，而當控制單元490判斷光感測器110所測得的光譜符合第二清晰條件時，控制單元490命令點膠裝置460將黏著材料施加于光感測器110上，以固定光感測器110的角度與位置。
[0145]當衍射元件300與光感測器110作上述的點膠固定之后，例如可使衍射面310的第一側(cè)邊312在垂直于第二反射面222的方向上的位置位于第一反射面212與第二反射面222之間，且與第二反射面222保持間距，或者可使衍射面310趨向平行于第二反射面222的法向量，或者使衍射面310同時處于上述兩者狀況下。如此一來，組裝系統(tǒng)400及光譜儀的組裝方法便可以組裝出具有良好光譜品質(zhì)的光譜儀，例如光譜儀IOOe及其變化型(如底面330傾斜的變化型)。
[0146]在本實施例中，是以先固定衍射元件300，再固定光感測器110為例。然而，在另一實施例中，亦可以是將衍射元件300與光感測器110的位置都調(diào)整好后(即符合第一清晰條件及第二清晰條件后，其中第一清晰條件與第二清晰條件可以相同或不同)，再點膠固定衍射元件300及光感測器110。在調(diào)整衍射元件300與光感測器110的位置時，可產(chǎn)生一些衍射元件300的位置相對于光感測器110的位置的排列組合，而控制單元490可將光偵測器110在這些排列組合時所測得的光譜的感度、解析度及雜散光的比例儲存于一資料儲存媒體中。此外，控制單元190可從這些排列組合中選取光譜信號最佳的一些排列組合，而在下一次組裝時，控制單元190便優(yōu)先將衍射元件300與光感測器110調(diào)整至這些排列組合的位置?；蛘撸刂茊卧?90可以根據(jù)這些排列組合的位置來作內(nèi)插估計，以估計出衍射元件300與光感測器110應被固定的位置，如此可有效縮短組裝的時間。
[0147]上述的內(nèi)容是以自動的方式調(diào)整衍射元件300與光感測器110的位置為例，然而，在其他實施例中，亦可采用手動的方式調(diào)整衍射元件300與光感測器110的位置。當采用手動調(diào)整時，第一治具420與第二治具430被取代成手動操作的治具，而手動操作的治具可包括至少一滑軌及或至少一旋轉(zhuǎn)桿，在本實施例中，當衍射元件300與光感測器110都作六軸條整時，第一治具420可以用三個滑軌與三個旋轉(zhuǎn)桿取代，且第二治具430亦可以用三個滑軌與三個旋轉(zhuǎn)桿取代。舉例而言，三個滑軌可分別調(diào)整衍射面310在三個方向Dl、D2及D3上的移動位置，而三個旋轉(zhuǎn)桿可分別調(diào)整衍射面310的夾角Θ 1、第一轉(zhuǎn)動角度Θ2及第二轉(zhuǎn)動角度Θ 3。
[0148]此外，當采用手動調(diào)整時，調(diào)整光感測器110并判斷光譜是否符合預設的清晰條件的方法的一個實施例如下。首先，光源450可先采用汞燈，此時，可先調(diào)整光感測器110在垂直于第二表面222及垂直于光通道C的方向，且一邊觀察光譜的波峰是否瘦長，當光譜的波峰值達到最高且波峰瘦長時，便將光感測器110停留在此位置。波峰值為光譜的計數(shù)值(counts)，即代表光感測器110所接收到的光能量。當光感測器110在一段積分時間內(nèi)持續(xù)接收光LI時，隨著時間的增加，計數(shù)值亦會增加。因此，波峰值是否達到最高的判斷是根據(jù)波峰處的計數(shù)值是否相對于其他波長處的計數(shù)值達到最大。換言之，光譜的計數(shù)值可視為不同波長的光的相對光強度。
[0149]接著，可調(diào)整光感測器110在實質(zhì)上平行于光通道C的方向上的位置，亦即調(diào)整光感測器Iio與衍射元件300的距離，當光譜中的各波長的波峰同時便得瘦長且波峰值遞增至最大，且在各波長的波峰值部分遞增部分遞減之前，將光感測器110停留在此外置。
[0150]之后，再固定光感測器110的位置。如此一來，光感測器110便能夠被固定在光譜解析度較佳，且波峰值相對較高的位置。光感測器110在其他方向的移動與轉(zhuǎn)動的調(diào)整亦可依上述方式來調(diào)整。
[0151]再者，調(diào)整衍射元件300并判斷光譜是否清晰的方法亦可依上述調(diào)整光感測器110并判斷光譜是否清晰的方向來進行。另外，為了縮短組裝時間，亦可依之前調(diào)整的經(jīng)驗而將衍射元件300移動并旋轉(zhuǎn)至一些數(shù)量有限的特定的位置后，判斷光譜是否清晰。當衍射元件300在這些位置其中之一光譜最為清晰，則將衍射元件300固定于此位置。如此一來，可將衍射元件300調(diào)整至較少的位置與角度上來觀察光譜，而可以不用連續(xù)調(diào)整衍射元件300的位置與角度而一邊觀察光譜。這樣的話，便可有效縮短組裝工時。換言之，衍射元件300的角度與位置可以采用粗略調(diào)整而固定的方式，而光感測器110的角度與位置則在衍射元件300固定后，再作精細調(diào)整而固定，如此仍可獲得良好的光譜品質(zhì)。
[0152]當光感測器110被固定后，可采用鹵素燈作為光源450，并利用濾光片濾除光感測器110所能偵測到的部分波長的光LI。接著，比較光感測器110上對應至被濾除的光LI的波長的計數(shù)值與光感測器110上對應至未被濾除的光LI的波長的計數(shù)值，根據(jù)這兩個計數(shù)值的比值便可判斷出光感測器110受到雜散光的影響的大小。當比值越大，受到雜散光的影像越大。
[0153]接著，可利用發(fā)光強度經(jīng)過校正后的光源作為光源450，以校正光感測器110所偵測到的感光強度。
[0154]圖14A為本發(fā)明的另一實施例的光譜儀的剖面示意圖，圖14B為圖14A的光譜儀在移除了殼體214后的俯視示意圖，而圖14C為圖14A的光譜儀在移除了殼體214后的立體示意圖。請參照圖14A至圖14C，本實施例的光譜儀IOOj與圖1A的光譜儀100類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例中，光譜儀IOOj更包括一連接單元505j,連接衍射元件300與第一座體210。由于衍射元件300藉由連接單元505j連接至第一座體210上，因此當光譜儀IOOj的溫度產(chǎn)生變化而造成第一座體210產(chǎn)生形變(例如寬度與長度的增加)時，第一座體210的形變藉由連接單元505j帶動衍射元件300。當衍射元件300的位置隨著第一座體210的形變而改變時，衍射元件300與第一座體210的連接關系或連接強度就不易受到熱應力的破壞。如此一來，便可有效提升光譜儀IOOj的可靠度與耐用度。
[0155]在本實施例中，連接單元505 j連接衍射元件300與反射板216，且當光譜儀IOOj的溫度產(chǎn)生變化而造成反射板216產(chǎn)生形變時，反射板216的形變藉由連接單元505j帶動衍射元件300。當衍射元件300的位置隨著反射板216的形變而改變時，衍射元件300與反射板216的連接關系或連接強度就不易受到熱應力的破壞。
[0156]在本實施例中，連接單元505j包括一固定件5IOj及多個黏著材料520j。固定件510j配置于第一座體210上，且具有多個第一貫孔512j。這些第一貫孔512j中的一第一部分的第一貫孔512jl暴露出部分衍射元件300，且這些第一貫孔512j中的一第二部分的第一貫孔512j2暴露出部分第一座體210(在本實施例中是以暴露出部分反射板216為例，而在其他實施例中亦可以是暴露出部分殼體214)。這些黏著材料520j填充于這些第一貫孔512j中，其中位于這些第一貫孔512jl中的這些黏著材料520j連接固定件510j與衍射元件300，且位于這些第一貫孔512 j2中的這些黏著材料520 j連接固定件510 j與第一座體210。在本實施例中，固定件510j例如為一固定板,且固定板配置于反射板216上。然而，在其他實施例中，固定件510j亦可以是配置于殼體214上。
[0157]在本實施例中，連接單元505 j更包括一墊片130 j，配置于衍射元件300與固定件510j之間，且具有至少一第二貫孔132j (圖14A中是以多個第二貫孔132j為例)。第二貫孔132 j與第一貫孔512 j I相通，部分這些黏著材料520 j填充于第一貫孔512 j I與第二貫孔132j中，以連接固定件510j、墊片130j及衍射元件300。[0158]在本實施例中，這些第一貫孔512jl可以是分散配置，且這些第一貫孔512jl的數(shù)量可以是有至少三個，以使填充于其中的黏著材料520 j可良好地控制衍射元件300的水平或傾斜程度。然而，在其他實施例中，第一貫孔512jl的數(shù)量也可以是只有一個。
[0159]此外，在本實施例中，連接單元505j可具有至少一個定位孔530j (圖14C中是以多個定位孔530j為例)，其貫穿固定件510j與墊片130j，并暴露出衍射元件300的部分上表面360。當欲利用黏著材料520j固定衍射元件300時，可先利用一墊片配置于反射板226與衍射元件300之間，再利用治具通過定位孔530j以抵靠衍射元件300的上表面360，進而達到將衍射元件300的位置暫時固定的效果。接著，將黏著材料520j填充于第一貫孔512jl與第二貫孔132j中，當黏著材料520j固化后，即完成衍射元件300的固定。此時，可將墊片從反射板226與衍射元件300之間抽離，且可將治具從定位孔530 j中移除。
[0160]如此一來，便可達到使衍射元件300懸空固定于第二座體220上方的效果。這樣的話，雜散光便可從衍射元件300與第二座體220之間的間隙離開光譜儀100j。需一提的是，在本實施例中，衍射元件300面對反射板226的配置面可布有反射材料，形成一鏡面。如此可使雜散光更順利地從衍射元件300與第二座體220之間的間隙離開光譜儀100j。換言之，在本實施例中，定位手段可由固定件510j、墊片130j及黏著材料520j來實現(xiàn)，且墊片130j的厚度與下表面的傾斜度可分別控制衍射面310的位置與傾斜程度。
[0161]在本實施例中，固定件510j、墊片130j與反射板216的材質(zhì)為金屬，例如為鋁(aluminum),而黏著材料520j的材質(zhì)例如為紫外光固化膠、AB膠或其他的黏著材料。由于金屬的熱膨脹系數(shù)比膠材小，因此當黏著材料520j貼附于第一貫孔512jl的內(nèi)壁與第二貫孔132j的內(nèi)壁時，固定件510j與墊片130j因受熱膨脹的程度較小，而可達到限制黏著材料520j的膨脹程度的效果。如此一來，衍射元件300在垂直于第一反射面212的方向上的高度便可以較不受環(huán)境溫度變化的影響。
[0162]在本實施例中，固定件510j的材料可與反射板216的材料相同，以使得固定件510 j與反射板216的熱膨脹系數(shù)實質(zhì)上相同。如此一來，當環(huán)境溫度變化而造成反射板216的長度與寬度增加時，固定件510j亦能夠反應于溫度的變化而產(chǎn)生相應的形變，這樣便能夠改變衍射元件300的位置，以減少衍射元件300與反射板216的連接關系遭到熱應力的破壞的機會。然而，在其他實施例中，固定件510j與反射板216的熱膨脹系數(shù)亦可以不相同。
[0163]在其他實施例中，當衍射元件300的厚度足夠時，亦可不采用墊片130j，而使衍射元件300直接抵靠于固定件5IOj上。
[0164]圖15為本發(fā)明的另一實施例的光譜儀的剖面示意圖。請參照圖15，本實施例的光譜儀IOOk與圖14A的光譜儀IOOj類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例的光譜儀IOOk中，衍射元件300k藉由連接單元505k固定于反射板216的側(cè)邊2162上。具體而言，連接單元505k例如為一黏著材料，其將衍射元件300k貼附于反射板216上。如此的架構(gòu)亦可使得衍射元件300k的位置隨著反射板216的熱脹冷縮而移動，進而使得衍射元件300k與反射板216的連接關系不易受到熱應力的破壞。
[0165]圖16為本發(fā)明的又一實施例的光譜儀移除部分殼體后的俯視示意圖。請參照圖16，本實施例的光譜儀IOOm與圖8的光譜儀IOOe類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例的光譜儀IOOm中，衍射元件300具有一背對于衍射面310的背側(cè)370，且黏著材料130m連接衍射元件300的背側(cè)370與第二座體220 (圖16中是以連接背側(cè)370與第二座體220的反射板226為例)，以將衍射元件300固定于第二座體220上。此外，在本實施例中，衍射元件300的連接背側(cè)370與衍射面310的側(cè)面380上則可不貼附有黏著材料130m。如此一來，當環(huán)境溫度的變化較大時，衍射元件300的位置可以有較大的裕度，進而可有效降低衍射元件300與第二座體220的連接關系遭到熱應力的破壞的可能性。在另一實施例中，衍射元件300的連接背側(cè)370與衍射面310的側(cè)面380上則可貼附有黏著材料130m。
[0166]綜上所述，在本發(fā)明的實施例的光譜儀中，由于衍射面的第一側(cè)邊在垂直于第二反射面的方向上的位置位于第一反射面與第二反射面之間，因此衍射面的輪廓圖清晰度較高的部分可將在光通道中傳遞的光中強度較大的部分衍射，進而提升光譜儀所測得的光譜的光學品質(zhì)。在本發(fā)明的實施例的光譜儀中，由于衍射元件的缺口的底面相對于第二反射面傾斜，因此衍射面趨向平行于第二反射面的法向量，進而提升光譜儀所測得的光譜的光學品質(zhì)。在本發(fā)明的實施例的光譜儀的組裝方法中，由于在衍射元件的位置與角度的至少其中之一經(jīng)過調(diào)整并觀察光譜是否清晰后，再將衍射元件固定，因此衍射元件可被固定在適當?shù)奈恢?，以提升光譜儀所測得的光譜的光學品質(zhì)。在本發(fā)明的實施例的組裝系統(tǒng)中，由于采用了第一治具與第二治具來分別調(diào)整衍射元件與光感測器，因此衍射元件與光感測器的相對位置可被精確地調(diào)整，進而提升所測得的光譜的光學品質(zhì)。
[0167]雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬【技術(shù)領域】中的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護范圍當視后附的權(quán)利要求書所界定者為準。
【權(quán)利要求】
1.一種光譜儀，其特征在于，包括: 一波導模塊，具有一第一反射面、一相對于該第一反射面的第二反射面及位于該第一反射面與該第二反射面之間的一光通道； 一衍射元件，具有一衍射面及位于該衍射面上的多個條狀衍射結(jié)構(gòu)，其中該些條狀衍射結(jié)構(gòu)在該衍射面的一第一側(cè)邊的輪廓圖清晰度大于在該衍射面的一第二側(cè)邊的輪廓圖清晰度，且從垂直于該第二反射面的方向上的位置來看，該衍射面的該第一側(cè)邊位于該第一反射面與該第二反射面之間，且該衍射面的該第一側(cè)邊與該第二反射面保持一間距；以及 一光感測器，其中該衍射面使在該光通道中傳遞的光產(chǎn)生衍射而傳遞至該光感測器。
2.如權(quán)利要求1所述的光譜儀，其特征在于，該波導模塊包括: 一第一座體，具有該第一反射面；以及 一第二座體，具有該第二反射面，其中該光通道形成于該第一座體與該第二座體之間，且該衍射元件配置于該第二座體上，且 該光譜儀更包括一加高元件，配置于該衍射元件與該第二座體之間。
3.如權(quán)利要求2所述的光譜儀，其特征在于，更包括一入光口，其中經(jīng)由該入光口射入該光譜儀內(nèi)的至少部分的光在光通道中傳遞至該衍射元件的該衍射面。
4.如權(quán)利要求3所述的光 譜儀，其特征在于，該衍射元件與該第二座體之間形成一出光通道，該出光通道位于該加高元件旁，且來自該入光口的另一部分的光經(jīng)由該出光通道離開該光通道。
5.如權(quán)利要求2所述的光譜儀，其特征在于，該加高元件與該衍射元件一體成型。
6.如權(quán)利要求2所述的光譜儀，其特征在于，該加高元件包括多個在實質(zhì)上平行于該第二反射面的方向上彼此間隔配置的間隔件。
7.如權(quán)利要求2所述的光譜儀，其特征在于，該加高元件具有吸光表面。
8.如權(quán)利要求2所述的光譜儀，其特征在于，該加高元件為透明元件。
9.如權(quán)利要求2所述的光譜儀，其特征在于，該加高元件具有至少一光限制凹槽，位于該加高元件面向該光通道的表面，且射入該光限制凹槽中的光被該光限制凹槽反復地反射而局限于該光限制凹槽中。
10.如權(quán)利要求2所述的光譜儀，其特征在于，該加高元件具有位置參考標記，作為該衍射元件與該加高元件的相對位置的參考。
11.如權(quán)利要求2所述的光譜儀，其特征在于，該第二座體包括: 一殼體；以及 一反射板，配置于該殼體上，其中該第二反射面為該反射板的表面，且該加高元件配置于該反射板上。
12.如權(quán)利要求2所述的光譜儀，其特征在于，該第二座體包括: 一殼體；以及 一反射板，配置于該殼體上，其中該第二反射面為該反射板的表面，且該加高元件配置于該殼體上。
13.如權(quán)利要求1所述的光譜儀，其特征在于，該波導模塊包括: 一第一座體，具有該第一反射面；以及一第二座體，具有該第二反射面，其中該光通道形成于該第一座體與該第二座體之間；且 該光譜儀更包括一黏著材料，將該衍射元件固定于該第一座體與該第二座體的至少其中之一。
14.如權(quán)利要求13所述的光譜儀，其特征在于，該衍射元件具有一背對于該衍射面的背側(cè)，且該黏著材料連接該衍射元件的該背側(cè)與該第二座體，以將該衍射元件固定于該第二座體上。
15.如權(quán)利要求1所述的光譜儀，其特征在于，該波導模塊包括: 一第一座體，具有該第一反射面；以及 一第二座體，具有該第二反射面，其中該光通道形成于該第一座體與該第二座體之間，且該第一座體與該第二座體的至少其一具有固定部，以固定該衍射元件的位置。
16.如權(quán)利要求1所述的光譜儀，其特征在于，該波導模塊包括: 一導光本體，形成該光通道； 一第一反射膜，配置于該導光本體上；以及 一第二反射膜，配置于該導光本體上，其中該導光本體位于該第一反射膜與該第二反射膜之間，該第一反射膜與該導光本體的介面形成該第一反射面，且該第二反射膜與該導光本體的介面形成該第二反射面。
17.如權(quán)利要求1所述的光譜儀，其特征在于，該衍射元件具有一缺口，該缺口具有一底面及該衍射面，該衍射面相對于該底面傾斜，該底面相對于該第二反射面傾斜，以使該衍射面趨向平行于該第二反射面的法向量。
18.如權(quán)利要求1所述的光譜儀，其特征在于，該些條狀衍射結(jié)構(gòu)彼此實質(zhì)上平行，且該衍射面為一弧形凹面。
19.如權(quán)利要求1所述的光譜儀，其特征在于，該衍射元件具有: 一缺口，具有一衍射面及一與該衍射面連接的底面；以及 一表面，連接該底面，其中至少部分該表面面對該光通道，且該至少部分表面布有吸光材料。
20.如權(quán)利要求1所述的光譜儀，其特征在于，該衍射面是以蝕刻的方式所形成，且該第一側(cè)邊為該衍射面的蝕刻起始位置。
21.如權(quán)利要求1所述的光譜儀，其特征在于，更包括一定位手段，用以從垂直于該第二反射面的方向上的位置來看，使該衍射面的該第一側(cè)邊與該第二反射面保持該間距。
22.如權(quán)利要求1所述的光譜儀，其特征在于，該衍射元件具有: 一缺口，具有一衍射面及一與該衍射面連接的底面；以及 一配置面，連接該底面，其中該配置面面對該第二反射面，且該配置面布有一反射材料。
23.如權(quán)利要求1所述的光譜儀，其特征在于，該波導模塊更包括: 一第一座體，具有該第一反射面；以及 一第二座體，具有 該第二反射面，其中該光通道形成于該第一座體與該第二座體之間，且 該光譜儀更包括:一連接單元，連接該衍射元件與該第一座體，其中當該光譜儀的溫度產(chǎn)生變化而造成該第一座體產(chǎn)生形變時，該第一座體的該形變藉由該連接單元帶動該衍射元件。
24.如權(quán)利要求23所述的光譜儀，其特征在于，該連接單元包括: 一固定件，配置于該第一座體上，且具有多個第一貫孔，其中該些第一貫孔的一第一部分暴露出部分該衍射元件，且該些第一貫孔的一第二部分暴露出部分該第一座體；以及多個黏著材料，填充于該些第一貫孔中，其中位于該些第一貫孔的該第一部分中的該些黏著材料連接該固定件與該衍射元件，且位于該些第一貫孔的該第二部分中的該些黏著材料連接該固定件與該第一座體。
25.如權(quán)利要求24所述的光譜儀，其特征在于，該連接單元更包括一墊片，配置于該衍射元件與該固定件之間，且具有至少一第二貫孔，其中該至少一第二貫孔與該些第一貫孔的該第一部分相通，部分該些黏著材料填充于該些第一貫孔的該第一部分與該至少一第二貫孔中，以連接該固定件、該墊片及該衍射元件。
26.如權(quán)利要求23所述的光譜儀,其特征在于,該第一座體包括: 一反射板，配置于該第二座體上，且具有該第一反射面，其中該連接單元連接該衍射元件與該反射板，且當該光譜儀的溫度產(chǎn)生變化而造成該反射板產(chǎn)生形變時，該反射板的該形變藉由該連接單元帶動該衍射元件；以及一殼體，覆蓋該反射板。
27.如權(quán)利要求26所述的光譜儀，其特征在于，該反射板具有一側(cè)邊，該衍射元件藉由該連接單元固定于該側(cè)邊上，且該連接單元為一黏著材料。
28.一種光譜儀，其特征在于，包括: 一波導模塊，具有一第一反射面、一相對于該第一反射面的第二反射面及位于該第一反射面與該第二反射面之間的一光通道； 一衍射元件，具有一配置面及一位于該配置面的一側(cè)的缺口，該缺口具有一相對該配置面傾斜的衍射面，其中該配置面相對于該第二反射面傾斜，以使該衍射面趨向平行于該第二反射面的法向量；以及 一光感測器，其中該衍射面使在該光通道中傳遞的光產(chǎn)生衍射而傳遞至該光感測器。
29.如權(quán)利要求28所述的光譜儀，其特征在于，該波導模塊包括: 一第一座體，具有該第一反射面；以及 一第二座體，具有該第二反射面，其中該光通道形成于該第一座體與該第二座體之間，且該衍射元件配置于該第二座體上，且 該光譜儀更包括一加高元件，配置于該衍射元件與該第二座體之間，且配置于該衍射元件的遠離該衍射面的一側(cè)。
30.一種光譜儀的組裝方法，其特征在于，包括: 將一衍射元件配置于一波導模塊的一光通道旁，其中該波導模塊具有一第一反射面及一相對于該第一反射面的第二反射面，該光通道位于該第一反射面與該第二反射面之間，且該衍射元件具有一衍射面； 將一光感測器配置于該光通道的一端； 使一光經(jīng)由該光通道傳遞至該衍射面，并使該衍射面將至少部分的該光衍射至該光感測器；調(diào)整該衍射面在實質(zhì)上垂直于該第二反射面的方向上的位置與該衍射面相對于該第二反射面的夾角的至少其中之一，并對應量測照射于該光感測器上的該光的光譜預設的第一清晰條件；以及 判斷照射于該光感測器上的該光的光譜是否符合一預定的清晰條件，其中當照射于該光感測器上的該光的光譜符合該預設的第一清晰條件預定的清晰條件時，將該衍射元件固定，若不符合，則繼續(xù)調(diào)整該衍射面的該位置與該夾角的至少其中之一，直到符合為止。
31.如權(quán)利要求30所述的光譜儀的組裝方法，其特征在于，使該光經(jīng)由該光通道傳遞至該衍射面的步驟包括使該光依序經(jīng)由一入光口與該光通道傳遞至該衍射面，且該光譜儀的組裝方法更包括: 調(diào)整該衍射面在實質(zhì)上平行于該第二反射面的方向上且實質(zhì)上垂直于該入光口與該衍射面的連線的方向上的位置。
32.如權(quán)利要求30所述的光譜儀的組裝方法，其特征在于，使該光經(jīng)由該光通道傳遞至該衍射面的步驟包括使該光依序經(jīng)由一入光口與該光通道傳遞至該衍射面，且該光譜儀的組裝方法更包括: 調(diào)整該衍射面至該入光口的距離。
33.如權(quán)利要求30所述的光譜儀的組裝方法，其特征在于，更包括: 調(diào)整該衍射面的一第一轉(zhuǎn)動角度，其中該第一轉(zhuǎn)動角度為以實質(zhì)上平行于該第二表面的法線的轉(zhuǎn)動軸為軸的轉(zhuǎn)動角度。
34.如權(quán)利要求30所述的光譜儀的組裝方法，其特征在于，使該光經(jīng)由該光通道傳遞至該衍射面的步驟包括使該光依序經(jīng)由一入光口與該光通道傳遞至該衍射面，且該光譜儀的組裝方法更包括:` 調(diào)整該衍射面的一第二轉(zhuǎn)動角度，其中該第二轉(zhuǎn)動角度為以實質(zhì)上平行于該入光口至該衍射面的連線的轉(zhuǎn)動軸為軸的轉(zhuǎn)動角度。
35.如權(quán)利要求30所述的光譜儀的組裝方法，其特征在于，將該衍射元件固定的步驟包括: 利用一黏著材料將該衍射元件固定于一第一座體與一第二座體的至少其中之一，其中該第一座體具有該第一反射面，且該第二座體具有該第二反射面。
36.如權(quán)利要求30所述的光譜儀的組裝方法，其特征在于，更包括: 調(diào)整該光感測器相對于該光通道的位置與角度的至少其中之一。
37.如權(quán)利要求30所述的光譜儀的組裝方法，其特征在于，更包括: 在將該衍射元件固定之后，調(diào)整該光感測器相對于該光通道的位置與角度的至少其中之一，并對應量測照射于該光感測器上的該光的光譜；以及 判斷照射于該光感測器上的該光的光譜是否符合一預設的第二清晰條件，若符合，則將該衍射元件固定，若不符合，則繼續(xù)調(diào)整該光感測器相對于該光通道的位置與角度的至少其中之一，直到符合為止。
38.如權(quán)利要求30所述的光譜儀的組裝方法，其特征在于，調(diào)整該衍射面在實質(zhì)上垂直于該第二反射面的方向上的位置與該衍射面相對于該第二反射面的夾角的至少其中之一的方法包括根據(jù)該衍射面位于上一次調(diào)整時的該位置與該夾角的至少其中之一時所量測到的該光譜來決定該衍射面將調(diào)整到的該位置與該夾角的至少其中之一。
39.一種組裝系統(tǒng)，其特征在于，包括: 一承載器，承載一波導模塊，其中該波導模塊具有一第一反射面、一相對于該第一反射面的第二反射面及位于該第一反射面與該第二反射面之間的一光通道； 一第一治具，將一衍射元件承載于該光通道旁，其中該衍射元件具有一衍射面，且該第一治具調(diào)整該衍射面在實質(zhì)上垂直于該第二反射面的方向上的位置與該衍射面相對于該第二反射面的夾角的至少其中之一；以及 一第二治具，將一光感測器承載于該光通道的一端，且調(diào)整該光感測器的位置與角度的至少其中之一。
40.如權(quán)利要求39所述的組裝系統(tǒng),其特征在于，該波導模塊的一端設有一入光口，且該第一治具調(diào)整該衍射面在實質(zhì)上平行于該第二反射面的方向上且實質(zhì)上垂直于該入光口與該衍射面的連線的方向上的位置。
41.如權(quán)利要求39所述的組裝系統(tǒng),其特征在于，該波導模塊的一端設有一入光口，且該第一治具調(diào)整該衍射面至該入光口的距離。
42.如權(quán)利要求39所述的組裝系統(tǒng)，其特征在于，該第一治具調(diào)整該衍射面的一第一轉(zhuǎn)動角度，其中該第一轉(zhuǎn)動角度為以實質(zhì)上平行于該第二表面的法線的轉(zhuǎn)動軸為軸的轉(zhuǎn)動角度。
43.如權(quán)利要求39所述的組裝系統(tǒng)，其特征在于，該波導模塊的一端設有一入光口，且該第一治具調(diào)整該衍射面的一第二轉(zhuǎn)動角度，其中該第二轉(zhuǎn)動角度為以實質(zhì)上平行于該入光口至該衍射面的連線的轉(zhuǎn)動軸為軸的轉(zhuǎn)動角度。
44.如權(quán)利要求39所述的組裝系統(tǒng)，其特征在于，更包括一點膠裝置，將一黏著材料施加在該衍射元件上，以將該衍射元件固定于一第一座體與一第二座體的至少其中之一，其中該第一座體具有該第一反射 面，且該第二座體具有該第二反射面。
45.如權(quán)利要求44所述的組裝系統(tǒng)，其特征在于，更包括: 一第一致動器，驅(qū)動該第一治具； 一第二致動器，驅(qū)動該第二治具；以及 一控制單元，電性連接至該第一致動器與該第二致動器，且控制該第一致動器與該第二致動器的作動。
46.如權(quán)利要求45所述的組裝系統(tǒng)，其特征在于，該控制單元電性連接至該光感測器及該點膠裝置，該光感測器將其所測得的光譜信號反饋至該控制單元，且該控制單元根據(jù)反饋的該光譜信號決定該衍射元件的該位置與該夾角的至少其中之一及該光感測器的該位置與該角度的至少其中之一，該控制單元經(jīng)由一判斷程序來判斷該光感測器所測得的光譜信號的清晰度是否符合標準，當符合時，該控制單元命令該點膠裝置將該黏著材料施加于該衍射元件上，且當不符合時，該控制單元繼續(xù)命令該第一致動器與該第二致動器作動以調(diào)整該衍射元件的該位置與該夾角的至少其中之一或該光感測器的該位置與該角度的至少其中之一，直到該光譜信號的該清晰度符合該標準為止。
【文檔編號】G02B6/00GK103822708SQ201310544581
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月16日
【發(fā)明者】王夢華, 簡世鴻, 陳志釗, 葉展良 申請人:臺灣超微光學股份有限公司