[发明专利]一种光谱测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光谱辐射测量和光谱分析装置，具体涉及一种光谱测量装置。

背景技术

近年来，随着仪器制造技术的发展，阵列光谱仪的各项性能均取得了突破性进展，其测量速度远超机械扫描式光谱仪，且测量准确度也有大幅提高，因而测量应用日益广泛，尤其在对测量速度和采样速率有较高要求的场合，如LED光源的空间颜色均匀性，大功率LED光色等性能表征测量。

但阵列光谱仪的杂散光控制水平一般不高，在杂散光要求较高的应用场合有较大限制，现有技术也有通过在阵列光谱仪内设置滤色片的方式降低所需光谱波段以外的杂散光（也称带外杂散光），如公开号为“CN101324468A”的“低杂散光快速光谱仪及其测量方法”专利，通过设置了一组带通滤色片的带通色轮逐段精测不同波段的光谱，降低杂散光干扰。但在某些测量波段，例如（200~250）nm的光谱测量等，滤色片难以实现有效带通。机械扫描式光谱仪虽然能够在这些波段实现准确测量，但其测量速度太慢，测量效率不高，对于温度变化极快的大功率LED产品，甚至无法准确测量各温度下的光色参数，因此，现有光谱仪难以同时满足快速和高精度的测量需求。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种可大幅降低带外杂散光、光谱测量更加准确的一种光谱测量装置。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种光谱测量装置，其特征在于，包括前置分光装置、导光装置以及与导光装置相耦合的阵列光谱仪，前置分光装置对入射光辐射进行色散分光，并将目标光谱成像至导光装置的输入端，导光装置的输出端将目标光谱分段或者整体输入对应的阵列光谱仪中。

本发明中，目标光谱为所需测量光谱，可以是入射光辐射的光谱，或者是入射光辐射某一波段的光谱。例如，入射光辐射的波长范围为（200-800）nm，目标光谱可以是入射光辐射（200-800）nm波长范围的光谱，也可以是入射光辐射（200-300）nm波段的光谱。前置分光装置对入射光辐射进行色散分光，分光后的单色衍射光以不同的方向出射，并按波长排列于前置分光装置的像面上。导光装置的输入端设置于前置分光装置的像面上或像面附近，其设置位置使其仅接目标光谱，并通过其输出端将目标光谱整体输入阵列光谱仪进行测量，此时目标光谱为入射光辐射某一指定波段的光谱；导光装置的输出端也可以将目标光谱按一定时序分段输入同一阵列光谱仪，或者将目标光谱分成多段，并将各段光谱分别输入不同的阵列光谱仪，由各阵列光谱仪对各段光谱进行分别测量，即对目标光谱进行分段测量，有效避免各段光谱的带外杂散光，提高光谱测量准确度。

相比于现有技术，本发明利用前置分光装置对入射光辐射进行色散分光，并结合导光装置，将目标光谱输入阵列光谱仪，或者将目标光谱分段输入阵列光谱仪，进行各段光谱的分别测量，有效避免了目标光谱的带外杂散光。在实际测量应用中，本发明还可以通过导光装置对目标光谱进行更加细致的分段，进一步降低带外杂散光，满足更高精度的测量需求，具有杂散光低、应用灵活和测量准确度高等特点。

本发明可以通过以下技术特征进一步完善和优化：

作为一种技术方案，所述的目标光谱分布在前置分光装置像面的不同位置上，所述的导光装置的输入端分布在像面的对应位置上接收目标光谱。经前置分光装置色散分光后，目标光谱按波长排列于前置分光装置的像面上，所述的导光装置的输入端也分布在像面的对应位置，即导光装置的输入端按波长接收目标光谱，其设置位置可以刚好覆盖目标光谱的成像区域，接收整段目标光谱；或者导光装置包括多个输入端，各输入端沿目标光谱的成像方向排列，分别接收不同波段的光谱，各输入端所接收的光谱首尾相接、且叠加后覆盖目标光谱的波长范围。

作为一种技术方案，所述的导光装置为能够完整接收目标光谱的独立光学装置；或者包括多个分立的子单元，各子单元可编排得到完整接收目标光谱、且与前置分光装置像面相匹配的输入端，导光装置的输出端与对应的阵列光谱仪连接。导光装置可以为具有输入端和输出端、以及任意结构的独立光学装置，其输入端位于前置分光装置像面上或像面附近，能够完整接收目标光谱，并通过其输出端将目标光谱输入阵列光谱仪。所述的独立光学装置可以具有一个以上输入端和一个以上输出端，各输出端的输出光谱与输入端的接收光谱相对应。例如，该独立光学装置可以为具有多个分立的输入端和多个输出端的混光装置，各输入端沿目标光谱的成像方向排列，与输出端通过独立的腔体连接，且各输出端分别输出各输入端所接收的目标光谱。