CN110553732B - 光谱仪、光机模块以及光谱仪的操作方法 - Google Patents

光谱仪、光机模块以及光谱仪的操作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种光谱仪包括光机模块以及控制模块。光机模块包括光机引擎以及取样装置。光机引擎以及取样装置设置在光机模块中。取样装置耦接光机引擎。取样装置用以传递取样光线至光机引擎。取样装置包括记忆装置。记忆装置设置在取样装置中。记忆装置用以预先储存对应于光机引擎的光机参数。控制模块耦接光机模块。控制模块用以读取记忆装置以取得光机参数。控制模块依据光机参数来校正光机引擎。

Description

光谱仪、光机模块以及光谱仪的操作方法
技术领域
本发明是有关于一种光学设备，且特别是有关于一种光谱仪、光机模块以及光谱仪的操作方法。
背景技术
光谱仪广泛地用于材质分析应用。由于光谱仪的组装存在公差，因此为了确保光谱仪所量测的波长准确度，光谱仪必须进行光机模块的校正。并且，校正后光谱仪可根据波长校正参数进一步将量测到的光谱信号强度对应于正确的波长位置。一般来说，用于校正的光机参数是储存在光谱仪的控制模块的记忆体中。换言之，特定的光机模块必须搭配对应的控制模块，如此光谱仪才能有效地进行光机模块的校正。
在光谱仪的组装过程中，制造者必须先对光机模块进行量测，以取得对应的光机参数，并且将对应的光机参数写入对应的控制模块的记忆体中。然而，若对应的控制模块损坏或遗失，即使使用其他的控制模块与光机模块进行组装，由于其他的控制模块中并没有储存对应的光机参数，因此光机模块将无法被正确地校正。有鉴于此，为了有效降低制造成本与维修成本，并且使光机模块可以被有效且正确地校正，以使光谱仪可提供良好的材质分析应用功能，以下将提出几个解决方案。
“背景技术”部分只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”部分所揭露的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的习知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。
发明内容
本发明提供一种光谱仪、光机模块以及光谱仪的操作方法，可藉由控制模块可读取设置在光机模块的取样装置中的记忆装置所提供的光机参数，以使控制模块可有效地校正光机引擎。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种光谱仪包括光机模块以及控制模块。光机模块包括光机引擎以及取样装置。光机引擎设置在光机模块中。取样装置设置在光机模块中且耦接光机引擎。取样装置用以传递取样光线至光机引擎。取样装置包括记忆装置。记忆装置设置在取样装置中。取样装置中用以预先储存对应于光机引擎的光机参数。控制模块耦接光机模块。控制模块用以读取记忆装置以取得光机参数。控制模块依据光机参数来校正光机引擎。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种本发明的光机模块包括光机引擎以及取样装置。光机引擎设置在光机模块中。取样装置设置在光机模块中且耦接光机引擎。取样装置用以传递取样光线至光机引擎。取样装置包括记忆装置。记忆装置设置在取样装置中。记忆装置用以预先储存对应于光机引擎的光机参数。记忆装置包括记忆体以及控制介面。控制介面耦接记忆体。记忆装置通过控制介面以有线或无线的方式与外部的控制模块进行通讯，以提供光机参数至控制模块，以使控制模块依据光机参数来校正光机引擎。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种光谱仪的操作方法适用于光谱仪。光谱仪包括光机模块以及控制模块。光机模块包括光机引擎以及取样装置。取样装置包括记忆装置。所述光谱仪的操作方法包括以下步骤：预先储存对应于光机引擎的光机参数于设置在取样装置中的记忆装置；藉由控制模块读取记忆装置，以取得光机参数；以及藉由控制模块依据光机参数来校正光机引擎。
基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。本发明的光谱仪、光机模块以及光谱仪的操作方法可通过设置在光机模块中的记忆装置来提供对应于光机引擎的光机参数以及对应于取样装置的取样装置参数至控制模块，以使控制模块可有效且正确地校正光机模块。换言之，由于用于记录光机参数与取样装置参数的记忆装置设置在取样装置中，因此本发明的光谱仪的光机引擎无需与特定的控制模块进行组装。光谱仪的控制模块可通过读取设置在取样装置中的记忆装置来取得合适的光机参数与取样装置参数。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明的一实施例的光机仪的示意图。
图2是依照本发明的一实施例的光谱模块的示意图。
图3是依照本发明的一实施例的光谱仪的操作方法的流程图。
图4是依照本发明的另一实施例的光谱仪的示意图。
图5依照本发明的另一实施例的光谱仪的操作方法的流程图。
具体实施方式
有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1是依照本发明的一实施例的光谱仪的示意图。参考图1，光谱仪20包括光机模块200以及控制模块300。控制模块300耦接光机模块200。光机模块200包括光机引擎210以及取样装置220。光机引擎210以及取样装置220设置于光机模块中，且取样装置220耦接光机引擎210。取样装置220用以传递一取样光线至光机引擎210。在本实施例中，取样装置220包括记忆装置221。记忆装置221设置在取样装置220当中，记忆装置221用以预先储存对应于光机引擎210的一光机参数。举例而言，取样装置220可包括一个电路板，并且在此电路板上设置有记忆装置221以及控制电路、感测电路等诸如此类的功能电路。控制模块300可通过读取设置在取样装置220的电路板上的记忆装置221来取得光机参数以及取样装置参数，并且依据光机参数以及取样装置参数来分别输出校正信号或控制信号至光机引擎210以及取样装置220，以有效地校正光机引擎210以及取样装置220。
光机引擎210可用以提供电力至取样装置220，并且光机引擎210与取样装置220之间可互相传输与接收控制信号。在本实施例中，光机引擎210可例如包括收光元件、分光元件、波长选择器、光学感测器、透镜组以及机构件等诸如此类的光机元件，但本发明并不限于此。在本实施例中，取样装置220可以包括穿透式(transmissive)取样装置、反射式(reflective)取样装置、光纤输入式(optical fiber input)取样装置以及其他类型的取样装置的至少其中之一，本发明并不加以限制。光机引擎210以及取样装置220的其他相关光学元件、机构元件以及功能电路可依据本领域通常知识而获致足够的教示、建议以及实施说明，在此不予赘述。
需先说明的是，为了确保光谱仪的波长准确度，光机模块200在制造过程中必须进行波长校正。由于光机引擎210的零件与组装存在公差，因此不同的光机引擎210在波长校正之后会产生一组特定的光机参数。光机参数可例如包括波长校正参数、有效波长范围参数、光机控制参数、光机序号参数以及光机运作时间参数的至少其中之一。然而，由于不同的光机引擎210具有不同的公差，波长校正参数也随之改变，而无法以固定的光机参数来弥补。因此，本实施例的光机模块200直接将记忆装置221设置至取样装置220的电路板当中。
图2是依照本发明的一实施例的光机模块的示意图。请同时参考图2，在本实施例中，记忆装置221包括记忆体221_1以及控制介面221_2，且控制介面221_2耦接记忆体221_1。具体而言，记忆体221_1可用以记录光机参数。光机参数可于光机模块200的制造过程中依据光机引擎210的特性来预先储存对应的相关校正参数至取样装置220的记忆体221_1中。当取样装置220与外部的控制模块300结合时，控制模块300可通过以有线或无线的方式与控制介面221_2进行通讯。控制模块300可先读取储存在记忆体221_1中的光机参数，接着依据取样装置220的记忆体221_1提供的光机参数来输出对应的校正信号或控制信号至控制电路以及感测电路，以校正例如光机引擎210的光源以及光学感测器等的相关设定。
换言之，本实施例的光机模块200可藉由设置在取样装置220中的记忆体221_1来储存光机参数。控制模块300可通过读取设置在取样装置220中的记忆体221_1的光机参数，以有效校正光机模块200的光机引擎210。并且，本实施例的光机模块200可有效避免使用者经由手动输入的光机参数与光机引擎210发生不适配的情况。
此外，在一实施例中，记忆装置221还可预先储存有对应于取样装置220的取样装置参数。取样装置参数可包括取样装置型式、取样装置序号、光源运作时间参数、信号处理参数、取样装置控制参数以及取样装置校正参数的至少其中之一。当取样装置220与外部的控制模块300结合时，控制模块300可以通过有线或无线的方式与控制介面221_2进行通讯，以读取储存在记忆体221_1中的取样装置参数，并依据取样装置参数来校正取样装置220。换言之，在此一实施例中，光机模块200还可藉由取样装置220中的记忆体221_1来储存取样装置参数，并且此取样装置参数可由光机模块200的制造过程中依据取样装置220的特性来预先储存对应的相关校正参数至取样装置220的记忆体221_1中。同理于上述实施例，光机模块200有效避免使用者经由手动输入的取样装置参数与取样装置220发生不适配的情况。
在本实施例中，记忆体221_1可以是快闪记忆体(Flashmemory)、电子抹除式可复写只读记忆体(Electrically-ErasableProgrammable Read-Only Memory,EEPROM)或铁电随机存取记忆体(Ferroelectric Random Access Memory,FRAM)，本发明并不限于此。在本实施例中，控制介面221_2可以是集成电路(Inter-Integrated Circuit,I2C)汇流排、串行外设介面(Serial Peripheral Interface,SPI)汇流排、近场无线通讯(Near FieldCommunication,NFC)介面或射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)介面，本发明并不限于此。
图3是依照本发明的一实施例的光谱仪的操作方法的流程图。参考图1、2以及图3，本实施例的操作方法可至少适用于图1的光谱仪20。在本实施例中，光机模块200与控制模块300结合，以组装成光谱仪20，其中光机参数与取样装置参数可由光机模块200的制造过程中依据取样装置220的特性来预先储存对应的相关校正参数至取样装置220的记忆体221_1中。当使用者使用光谱仪20对量测对象进行光谱量测操作。在步骤S410中，控制模块300可读取设置在光机模块200的取样装置220中的记忆装置221，以取得光机参数以及取样装置参数。在步骤S420中，控制模块300依据从记忆装置221读取的光机参数来设定光机引擎210的光机控制参数，但本发明并不限于此。在一实施例中，控制模块300依据从记忆装置221读取的光机参数来设定光机引擎210的波长校正参数、有效波长范围参数、光机控制参数、光机序号参数以及光机运作时间参数的至少其中之一。在步骤S430中，控制模块300依据从记忆装置221读取的取样装置参数来设定取样装置220的取样装置控制参数，但本发明并不限于此。在一实施例中，控制模块300依据从记忆装置221读取的取样装置参数来设定取样装置220的取样装置型式、取样装置序号、光源运作时间参数、信号处理参数、取样装置控制参数以及取样装置校正参数的至少其中之一。在步骤S440中，控制模块300设定光谱信号处理参数。控制模块300可依据光机引擎210的光机特型以及取样装置220的类型来决定分析光谱信号处理参数。
在本实施例中，当光谱仪20完成步骤S410～S440的设定后，光谱仪20可开始对量测对象进行量测。在步骤S450中，控制模块300控制光机引擎210以及取样装置220对量测对象进行量测，以取得量测对象的光谱信号。在步骤S460中，控制模块300对光谱信号执行光谱信号处理，以依据光谱信号处理参数来分析光谱信号，并且输出感测结果。在步骤S470中，控制模块300可依据光机模块300的运作结果来取得更适合的光机参数，以更新光机参数。在步骤S480中，控制模块300将新的光机参数与取样装置参数写入记忆装置221中，并且结束光谱量测操作。也就是说，控制模块300可依据光机模块300的运作结果来写入或对应修改预先储存在记忆装置221中的光机参数，但本发明并不限于此。在一实施例中，控制模块300也可依据光机模块300的运作结果来写入或对应修改预先储存在记忆装置221中的取样装置参数。因此，本实施例的操作方法可有效地取得量测对象的光谱信号，并且可依据感测结果来判断光机参数是否合适，以藉由使用者由手动方式来更新光机参数，或由控制模块300来自动更新光机参数。
图4是依照本发明的另一实施例的光谱仪的示意图。参考图4，光谱仪50包括光机模块500以及控制模块600。光机模块500耦接控制模块600。光机模块500包括光机引擎510以及取样装置520。光机引擎510耦接取样装置520。在本实施例中，除了取样装置520包括记忆装置521，且记忆装置521设置在取样装置520当中。光机引擎510还包括另一记忆装置511，且记忆装置511设置在光机引擎510当中。另一记忆装置511用以预先储存对应于光机引擎510的另一光机参数。另一光机参数可例如包括波长校正参数、有效波长范围参数、光机控制参数、光机序号参数以及光机运作时间参数的至少其中之一。相较于图1以及图2实施例，本实施例的光机模块500可包括两个记忆装置511、521。在光机引擎510中的记忆装置511可储存光机参数，并且在取样装置520中的记忆装置521可储存取样装置参数，但本发明并不限于此。记忆装置511可储存部分的光机参数以及取样装置参数，并且记忆装置521可储存另一部分的光机参数以及取样装置参数。控制模块600可通过读取设置在光机引擎510以及取样装置520中的记忆装置511、521来取得光机参数以及取样装置参数，并且依据光机参数以及取样装置参数来分别校正光机引擎510以及取样装置520。因此，本实施例的光谱仪50可依据正确的光机参数以及取样装置参数来有效校正光机引擎510以及取样装置520。
另外，关于本实施例的光机模块500的光机引擎510以及取样装置520的其他实施特征以及技术细节可参考上述图1至图3实施例的说明而获致足够的教示、建议以及实施说明，因此不再赘述。
图5依照本发明的另一实施例的光谱仪的操作方法的流程图。本实施例的光谱仪的操作方法可至少适用图1以及图4实施例的光谱仪20、50。参考图1以及图5，在步骤S710中，光谱仪20可预先储存对应于光机引擎210的光机参数于取样装置220中的记忆装置221。在步骤S720中，光谱仪20可藉由控制模块300读取记忆装置221，以取得光机参数。在步骤S730中，光谱仪20可藉由控制模块300依据光机参数来校正光机引擎210。因此，本实施例的光谱仪20可依据正确的光机参数来有效校正光机引擎210。并且，关于本实施例的光谱仪20的其他实施特征以及技术细节可参考上述图1至图4实施例的说明而获致足够的教示、建议以及实施说明，因此不再赘述。
综上所述，本发明的光谱仪、光机模块以及光谱仪的操作方法可通过设置在光机引擎或取样装置中的记忆体来提供对应于光机引擎的光机参数以及取样装置的取样装置参数至控制模块，以使控制模块可有效且正确地校正光机引擎以及取样装置。因此，本发明的光谱仪可有效降低制造者的制造成本，并且提供良好的材质分析应用功能。
惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即所有依本发明权利要求书及发明内容所作之简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要和题目仅是用来辅助专利文件搜索之用，并非用来限制本发明之权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。
符号说明：
20、50：光谱仪
200、500：光机模块
210、510：光机引擎
220、520：取样装置
221、511、521：记忆装置
221_1：记忆体
221_2：控制介面
300、600：控制模块
S410～S480、S710～S730：步骤。

Claims (20)

1.一种光谱仪，其特征在于，包括光机模块以及控制模块，
所述光机模块包括光机引擎以及取样装置，
所述光机引擎设置在所述光机模块中；
所述取样装置设置在所述光机模块中且耦接所述光机引擎，用以传递取样光线至所述光机引擎，其中所述取样装置包括记忆装置，
所述记忆装置设置在所述取样装置中，用以预先储存对应于所述光机引擎的光机参数；
所述控制模块耦接所述光机模块，用以读取所述记忆装置以取得所述光机参数，其中所述控制模块依据所述光机参数来校正所述光机引擎。
2.如权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述光机参数包括波长校正参数、有效波长范围参数、光机控制参数、光机序号参数以及光机运作时间参数的至少其中之一。
3.如权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述控制模块依据所述光机模块的运作结果来对应修改预先储存在所述记忆装置中的所述光机参数。
4.如权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述记忆装置包括：
记忆体；以及
控制介面，耦接所述记忆体，
其中所述控制模块通过有线或无线的方式与所述记忆装置的所述控制介面进行通讯，并且通过所述控制介面读取、写入或修改储存在所述记忆体中的资料。
5.如权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述取样装置包括反射式取样装置、穿透式取样装置以及光纤输入式取样装置的至少其中之一。
6.如权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述记忆装置还预先储存有对应于所述取样装置的取样装置参数，并且所述控制模块读取所述记忆装置以取得所述取样装置参数，以依据所述取样装置参数来校正所述取样装置。
7.如权利要求6所述的光谱仪，其特征在于，所述取样装置参数包括取样装置型式、取样装置序号、光源运作时间参数、信号处理参数、取样装置控制参数以及取样装置校正参数的至少其中之一。
8.如权利要求6所述的光谱仪，其特征在于，所述控制模块还依据所述光机模块的运作结果来对应修改预先储存在所述记忆装置中的所述取样装置参数。
9.如权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述光机引擎包括：
另一记忆装置，设置在所述光机引擎中，用以预先储存对应于所述光机引擎的另一光机参数。
10.如权利要求9所述的光谱仪，其特征在于，所述另一光机参数包括波长校正参数、有效波长范围参数、光机控制参数、光机序号参数以及光机运作时间参数的至少其中之一。
11.一种光机模块，其特征在于，包括光机引擎以及取样装置：
所述光机引擎设置在所述光机模块中；
所述取样装置设置在所述光机模块中且耦接所述光机引擎，用以传递取样光线至所述光机引擎，其中所述取样装置包括记忆装置，
所述记忆装置设置在所述取样装置中，用以预先储存对应于所述光机引擎的光机参数，其中所述记忆装置包括记忆体以及控制介面，
所述控制介面耦接所述记忆体，
其中所述记忆装置通过所述控制介面以有线或无线的方式与外部的控制模块进行通讯，以提供所述光机参数至所述控制模块，以使所述控制模块依据所述光机参数来校正所述光机引擎。
12.如权利要求11所述的光机模块，其特征在于，所述光机参数包括波长校正参数、有效波长范围参数、光机控制参数、光机序号参数以及光机运作时间参数的至少其中之一。
13.如权利要求11所述的光机模块，其特征在于，所述控制模块依据所述光机模块的运作结果来对应修改预先储存在所述记忆装置中的所述光机参数。
14.如权利要求11所述的光机模块，其特征在于，所述取样装置包括反射式取样装置、穿透式取样装置以及光纤输入式取样装置的至少其中之一。
15.如权利要求11所述的光机模块，其特征在于，所述记忆装置还预先储存有对应于所述取样装置的取样装置参数，并且所述控制模块读取所述记忆装置以取得所述取样装置参数，以依据所述取样装置参数来校正所述取样装置。
16.如权利要求15所述的光机模块，其特征在于，所述取样装置参数包括取样装置型式、取样装置序号、光源运作时间参数、信号处理参数、取样装置控制参数以及取样装置校正参数的至少其中之一。
17.如权利要求15所述的光机模块，其特征在于，所述控制模块还依据所述光机模块的运作结果来对应修改预先储存在所述记忆装置中的所述取样装置参数。
18.如权利要求11所述的光机模块，其特征在于，所述光机引擎包括：
另一记忆装置，设置在所述光机引擎中，用以预先储存对应于所述光机引擎的另一光机参数。
19.如权利要求18所述的光机模块，其特征在于，所述另一光机参数包括波长校正参数、有效波长范围参数、光机控制参数、光机序号参数以及光机运作时间参数的至少其中之一。
20.一种光谱仪的操作方法，适用于光谱仪，其特征在于，所述光谱仪包括光机模块以及控制模块，其中所述光机模块包括光机引擎以及取样装置，并且所述取样装置包括记忆装置，其中所述方法包括：
预先储存对应于所述光机引擎的光机参数于设置在所述取样装置中的所述记忆装置；
藉由所述控制模块读取所述记忆装置，以取得所述光机参数；以及
藉由所述控制模块依据所述光机参数来校正所述光机引擎。
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