JP2003532102A - 波長変化の測定 - Google Patents
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Abstract
Description
し、かつ光ビームの少なくとも一部を通過させる入口選択手段と、 光ビームの少なくとも一部を受光し、かつ波長に応じた角度で信号の各々を回
折させて回折信号を得るように構成された回折手段と、 回折信号を受信し、かつ回折信号に応じて1つあるいはそれ以上の検出器出力
信号を発生するように構成された複数の検出器素子を含む検出器手段と、 検出器手段に接続され、検出器出力信号を受信し、かつ信号の各波長を決定す
る処理手段と、 を備えた光波長分析装置に関する。
FBG)で使用するためのこのような装置が記載されている国際公開第99/0
9370号パンフレットにより公知である。このような用途では、歪み、温度、
圧力等のような物理パラメータが、この構造体にわたって分布される複数の光F
BGセンサを含むファイバネットワークによって測定される。FBGセンサは、
前述のような物理パラメータの正確な絶対測定をすることができる。光ファイバ
ネットワークに設置されたFBGセンサは、式[1]によって示されるようなF
BG周期性Λに関連する波長λを有する光ファイバを通って移動する光信号を反
射する。すなわち、 λ=2nΛ [1] ここで、λは、FBGセンサによって反射された光の波長であり、 nは、光ファイバの有効屈折率であり、かつ Λは、FBGセンサの周期性である。
は周期性との結合による反射波長に関連している。
れ以上の特定物理パラメータの測定は、構造体(例えば、航空機の機体)の複数
の位置で実行される。信号の発生源を識別するために、各光センサは、この位置
のこのセンサに固有な波長を有する信号を発生する。したがって、各波長は、ネ
ットワークの位置に対応する。信号の波長は間隔をおいて良好に分離される。こ
の間隔は、センサ位置で測定された物理パラメータの変化によってセンサの反応
が変化した時に、センサ信号が重ならないのに十分な値だけ、大きい。
、例えば、分光計手段によって分析されねばならない異なる波長を有する複数の
信号を含む。
長に関連した物理パラメータを決定する目的を有する分光計装置によって測定さ
れる。
。発生源(例えば、光センサ)から収集される光は、格子に投影される。光の波
動特性および格子の周期性により、この光は、光の波長、入射角、および格子の
周期性に関連されるようなその独自の方向を有する1つあるいはそれ以上の順序
で格子によって回折される。分光計で回折方向の角度の測定によって、光の波長
が決定される。当該技術で公知であるような分光計では、回折光は検出器アレイ
(例えば、線形あるいは2次元CCD系)に投影される。このような装置では、
検出器上の投影光の位置は光の波長に比例する。この投影の位置は、数学モデル
を検出器の素子によって測定されるような強度データに合わせることによって決
定される。一般的には、この光ビームはできるだけ多くの光出力を収集するよう
にスリットに集束するため、分光計のスリットに入る入射光光ビームの空間強度
分布は均一でないので、適合手順がここでは必要とされる。投影光ビームの空間
強度プロフィールは、通常ピーク状曲線によって示される。この信号の重心を決
定するために、ピークの形状を示すモデルは測定信号に合わせられる。空間強度
分布の非線形性により、プロフィール内の複数のデータポイントが測定される場
合だけ、役に立つ適合を行うことができる。検出器素子(「ピクセル」)のサイ
ズよりも高い分解能を有する妥当な精度を得るために、検出器アレイに投影され
たスポットは、その全てが適合手順でサンプルされねばならないアレイの十分に
多数の素子をカバーしなければならない。一般的には、約1/10ピクセルの分
解能は、10ピクセルの範囲で可能である。
50個の検出器素子に拡張されねばならない。約10個の検出器素子の信号間の
クロストーク分離を考慮すると、この場合、この検出器上の60個以上の検出器
素子の範囲は1つの信号に対して必要とされる。通常、分光計が十分に大きい検
出器アレイを備えることを必要とする分光計の用途では、多数の波長は、同時に
測定されるべきである。例えば、32個の信号が同時に測定されなければならな
い場合、検出器アレイは約2000個の素子を必要とする。
複数の信号を含む多数のファイバチャネルは、各ファイバチャネルのスペクトル
がこのアレイの細長い領域上に投影される2次元検出器アレイを使用する分光計
手段によって監視される。
号の波長の測定は、ネットワークのFBGセンサ数および例えばFBGセンサネ
ットワークによる構造体を監視する用途の種類に対する要求に対して十分に有効
である速度で実行されねばならない。ピーク形状を合わせる方法の結果として、
副素子精度を得る国際公開第99/09370号パンフレットの装置の欠点は、
特に高サンプル速度が必要とされる場合、データを収集し、計算できる速度であ
る。S.チェンら(S.Chen et al.)著の「2次元分光計を使用す
る大規模FBGアレイの多重化」(SPIE vol.3330(1999)、
p.245〜252)の論文から、7×7の検出器素子の視野上の光ビームから
の信号の投影の場合、素子の約1/56の分解能を達成できる。
グ速度は約25から100Hzのみのオーダーである。
決定するために信号の測定および処理手段による信号の処理を改善する装置およ
び方法を提供することにある。
れ、 回折手段は、各回折信号が検出器素子の異なるサブセットに突き当たるように
信号の各々を回折させるように構成され、サブセットはそれぞれ、第1の信号部
レベルを有する少なくとも第1の信号部を受信する少なくとも第1の検出器素子
を含み、 処理手段は、各サブセットに対して第1の信号部レベルおよび較正値に応じて
受信された回折信号の波長を決定するように構成される、 ことを特徴とする光波長分析装置によって達成される。
である。これは、検出手段によって検出されるような信号の波長を決定するため
に、検出手段は、この信号を測定する少なくとも1つのサブセット、最大で2つ
の検出器素子を必要とする。光ビームの均一分布および既知の一定光出力レベル
の場合、信号のイメージの一部を含む単一検出器素子だけで十分である。しかし
ながら、光出力レベルが例えば変動により未知である場合、信号の全イメージを
含む2つの隣接検出器素子のサブセットは、波長を決定するのに十分である。サ
ンプルされる検出器素子が少数なために、本発明の装置の信号の波長の計算は非
常に簡略化される。したがって、信号の波長を測定するのに必要とされる計算時
間は非常に減少される。
ある時間よりも少ない時間しか必要としない。これは、信号を測定するのにより
少ない検出素子しか必要としないので、この装置の検出手段は、先行技術から公
知である検出素子の数よりも少ない検出素子数ですむからである。したがって、
検出器アレイに対する全読み出し時間も減少される。
するステップと、 波長に応じた角度で信号の各々を回折させるステップと、 回折信号を受信し、かつ回折信号に応じて複数の検出器素子によって1つある
いはそれ以上の検出器出力信号を発生するステップと、 信号の各波長を検出器出力信号から決定するステップと、 を備える光波長分析方法において、 光ビームは空間均一強度分布を有し、 各回折信号は検出器素子の異なるサブセットに突き当たるように信号の各々を
回折させるステップであって、各サブセットは、第1の信号部レベルを有する少
なくとも第1の信号部を受信する少なくとも第1の検出器素子を含むステップと
、 各サブセット毎に第1の信号部レベルおよび較正値に応じて受信された信号の
波長を決定するステップと、 を含むことを特徴とする光波長分析方法にも関するものである。
以上のサブセットを含む検出器手段から検出器出力信号を受信するように構成さ
れ、各サブセットは、空間均一強度分布を有する光ビームから得られる信号の第
1の信号部レベルを有する第1の信号部を受信する少なくとも第1の検出器素子
を有するコンピュータ装置において、各サブセット毎に、第1の信号部レベルお
よび較正値に応じて受信された信号の波長を決定するようにプログラムされてい
るコンピュータ装置にも関する。
れ以上のサブセットを含む検出器手段から検出器出力信号を受信するように構成
されたコンピュータ装置によってロードされるコンピュータプログラムプロダク
トであって、サブセットはそれぞれ、空間均一強度分布を有する光ビームから得
られた信号の第1の信号部レベルを有する第1の信号部を受信する少なくとも第
1の検出器素子を有し、コンピュータ装置によってロードされた後、コンピュー
タプログラムプロダクトが、各サブセット毎に、第1の信号部レベルおよび較正
値に応じて受信された信号の波長を決定する機能をコンピュータ装置に提供する
、コンピュータプログラムプロダクトに関する。
む光ビームを受光し、かつ光ビームの少なくとも一部を通過させるスリットを有
する入口セレクタと、 光ビームの少なくとも一部を受光し、かつ信号の各々を波長に応じた角度で回
折させる回折器と、 回折信号を受信し、かつ回折信号に応じて1つあるいはそれ以上の検出器出力
信号を発生するように構成された隣接検出器素子の1つあるいはそれ以上の対を
含む検出器と、 検出器に接続され、検出器出力信号を受信し、かつ信号の各波長を決定するプ
ロセッサと、 を備えた光波長分析器において、 入口セレクタは、空間均一強度分布を有する光ビームを受光するよう配置され
、 回折器は、各回折信号が検出器素子の異なるサブセットに突き当たるように信
号の各々を回折させるように構成され、各サブセットは、第1の信号部レベルを
有する少なくとも第1の信号部を受信する少なくとも第1の検出器素子を含み、 プロセッサは、各サブセット毎に、第1の信号部レベルおよび較正値に応じて
受信された回折信号の波長を決定するように構成されている、 光波長分析器に関するものである。
データキャリヤに関する。
保護の範囲を制限しないように意図された幾つかの図面を参照しながら、本発明
を説明する。
な任意の他の種類の光センサであってもよい光センサからの信号の波長を簡単に
、速く測定するための装置および方法に関する。
して用いられる。信号の強度均一性はこのような信号の波長の測定を簡単にする
。さらに、測定信号の波長に関連する計算は信号の空間均一性によって簡略化さ
れる。
長分析装置1では、1つあるいはそれ以上の光センサから光信号の波長を測定す
るために分光計2が使用される。1つあるいはそれ以上のセンサからの信号を含
む光は、例えば、分光計2の入口スリット4上の光ビーム3として光ビーム拡大
器素子によって投影される。光ビーム3から、空間均一強度を有するより小さい
光ビーム5を得る選択はスリット4によって行われる。この光ビームは、レンズ
6によってスリット4からの焦点距離の所に、格子7のような分散素子上に投影
される。この格子7は、入ってくる光ビームに対する回折角度で光ビームを回折
させる。この回折角度は、波長、格子7の周期性、および格子7上の光ビームの
入射角に依存する。したがって、この光ビームはそのスペクトル成分に分散され
る。このスペクトルは、検出器からの焦点距離にあるレンズ9によって検出器8
に投影される。センサ10および制御エレクトロニクス装置11を含む検出器8
は、位置が光の波長に相関される検出器8上の位置の関数としての投影スペクト
ルの光出力を測定することができる。この検出器8は、CCDセンサ、CMOS
イメージャ、あるいは当該技術で公知であるような任意の他の可能である種類の
センサであってもよい。この光学装置を使用すると、検出器8上の単色光ビーム
の投影はスリット開口4のイメージである。レンズ6の焦点距離がレンズ9の焦
点距離に等しい場合、このイメージはスリット開口の1対1のイメージである。
スペクトルを記録し、スペクトルの信号の波長を計算するコンピュータ20に接
続される。
概略図を示している。このプロセッサ手段21は、命令およびデータを記憶する
メモリ装置18,22,23,24、プロセッサ手段21を検出器8の制御エレ
クトロニクス装置11に接続するI/O接続部25、1つあるいはそれ以上の読
み出し装置26(例えば、フロッピーディスク19、CD ROM20、DVD
等を読み出すための読み出し装置)、入力装置としてのキーボード27およびマ
ウス28、および出力装置としてのモニタ29およびプリンタ30に接続されて
いる。
よびハードディスク(HD)18を含む。しかしながら、当業者に公知である以
上のメモリ装置とは別に、またはそれらと併用して、他のメモリ装置を備えても
よいことを理解すべきである。さらに、必要とされる場合、1つあるいはそれ以
上のこれらの装置は、プロセッサ手段21から物理的に遠い所にあってもよい。
プロセッサ手段21は、1つのボックスとして示され、一方、これらの装置は、
当業者に公知であるように、互いに離れた所にあってもよい1つの主プロセッサ
によって並列に作動するか、あるいは制御されるいくつかの処理装置を含んでも
よい。さらに図示された装置(すなわち、キーボード27、マウス28、モニタ
29、プリンタ30)以外の入出力装置が備えられてもよい。
光信号の概略図を示す。検出器8の検出器素子32,33,35,36,38,
39,41,42は行(ロウ)として配置されている。検出器素子32,33お
よび35,36および38,39のそれぞれの間のインタフェース上の特定波長
λ0,λ1,λ2に対するスリットのイメージの中心の位置は、垂直破線によっ
て示される。検出器8上で、スリット開口4の信号のイメージ31は、図1に示
されるように分光計2の光学機器によって投影される。
よって、イメージ31の幅Bは、検出器素子32,33の中の1つの幅Wよりも
小さい。したがって、このイメージは、矢印Xによって示されるような1つの(
例えば、水平)方向に検出器素子の両方を部分的にのみカバーする。素子32,
33上のカバー長は、それぞれx32,x33として示される。矢印Yによって
示されるような他の直角をなす垂直方向の、イメージの高さHも、検出器素子の
高さhよりも小さい。しかしながら、イメージの高さHは検出器素子の高さhよ
りも大きくして、この方向に検出器素子を完全にカバーする。
ールに並進される。この較正手順によって、信号の波長は、検出器素子32,3
3上の信号のイメージの位置から決定することができる。図3では、破線は、素
子32と33との間のインタフェースの波長λ1に対するスリットのイメージの
中心の位置を示す。そのそれぞれの波長λ0およびλ2を有する他の検出器素子
対35,36および38,39が示される。検出器素子対の中間で、例えば1つ
あるいはそれ以上の未使用検出器素子41,42による間隔は、信号のクロスト
ークを防止するために含まれる。未使用検出器素子41,42の代わりに、空の
ギャップは、検出器素子対(32,33)、(35,36)および(38,39
)の間で実現されてもよいことに注目すべきである。
よび波長、並びにそのそれぞれの変化を計算する方法の実例を示すものである。
に投影され、2つの検出器素子のインタフェースと一致する。
れた光出力43,44は、方向Yの到達範囲は一定であるので、方向Xの到達範
囲に正比例する素子上でカバーされる領域H*x32、H*x33に比例する。
めに、差は、光出力43および44の和によって正規化される。
素子で等しい。2つの素子間のインタフェースにイメージの中心を有するイメー
ジは検出器素子上に対称的に投影されることを示す光出力の差はゼロである。し
たがって、信号の波長はλ1に等しい。
イメージ31の投影を示す。
長に正比例するために、波長差δλは、イメージの中心線のシフトδxに正比例
する。イメージの中心線は、2つの素子32,33間のインタフェースに対する
距離δxにわたってシフトされて投影される。照明された幅x′32はx′33
に等しくないので、それぞれの検出器素子32,33上で測定され、光出力45
および46の和によって除算された光出力45および46の正規化差は、ゼロに
等しくない。
の正規化差を決定することによって測定することができる。この測定は、限られ
た数の検出器素子を必要とし、この計算は、比較的短い計算時間を有するプロセ
ッサ手段21によるわずかな計算および簡単な計算しか必要としない。
出器素子に投影された信号の波長を決定するためにプロセッサ手段21によって
実行される本発明に関連する方法のブロック図が示されている。
子Ej、Ej+1を選択する要求によって一連の手順に入る。
1にアドレス指定し、素子Ej、Ej+1の光出力I(Ej)、I(Ej+1)
を読み出し、可読フォーマットでデータをコンピュータに転送する。
から58がスキップされる。
る素子Ej,Ej+1間の光出力差を計算する。
ってシフトδxから計算される。
めの波長較正データから得られる。
のための要求が測定波長の値によって生じるか、あるいは光出力が例えばこの状
態の信号を送出するための所定の値、例えばゼロで検出器素子上で全く測定され
ない場合にこの手順に戻る。
順を繰り返すことによって測定することができる。各測定では、信号の波長は図
5の手順によって決定される。時間の関数としての第1の測定値に対する差δλ は、計算し、記憶し、さらに処理することができる。
る。
行光ビームとして投影される。スリット開口4の光ビームの強度分布は、空間均
一強度分布を有する。図6では、光源からの信号の正規化測定波長は時間の関数
として示される。
)によって決まる。この装置では、市販の検出器を使用すると、1/500の精
度は、約数kHzの全サンプリング速度で得ることができる。
2の検出器素子の使用(あるいは必要性)なしに単一検出器素子上だけの回折信
号の測定によってさえ行うことができることに注目すべきである。図4aによっ
て示されるように、回折信号は、一対の検出器素子の各々を厳密に部分的にカバ
ーする。したがって、回折信号が波長の変化のためにシフトする場合、検出器素
子32上の信号の到達範囲31は、x32から例えばx′32へ変わり、測定光
出力レベル43から測定レベル45への検出器素子上の測定光出力の変化を引き
起こす。
有する場合、すなわち光ビームの強度が時の経つにつれて変わらない場合、正規
化ステップは全く必要なく、単一検出器素子32に突き当たる回折信号の光出力
レベルを測定するのに十分である。この場合、波長のシフトは、単一検出器素子
32上の測定光出力レベルと検出器素子32上のその位置に対して較正された基
準回折信号の光出力レベルとの差から計算することができる。後者の光出力レベ
ルを得るこのような較正手順は当業者に公知である。実際、単一検出器素子によ
るこの種の測定に対する実施形態では、検出器素子対32,33の第2の素子3
3は省略さえされてもよい。
る装置の様々な位置に少数の検出器素子装置を別個に有することは可能であり得
る。
る場合、単一検出器素子だけによる測定は回折信号の波長を決定するのに十分で
ある。ここで、波長のシフトは、較正のために使用される単一検出器素子32上
の測定光出力レベルおよび基準信号の光出力レベルの商から計算することができ
る。このような実施形態では、基準信号の光出力レベルは、回折信号の実際の光
出力レベルによって除算されることによって補正されるべきである。
の概略図を示している。
図で示されるのと同じ要素を示す。この第2の好ましい実施形態では、空間均一
信号は、検出器8の2つ以上の検出器素子上にイメージ31として投影される。
さらに本実施形態では、上記に示されるようにかなり簡単で、高速な計算方式の
長所は、ここでも大いに得ることができる。
,36,37,37aは行の形に配置される。検出器8上で、スリット開口4の
信号のイメージ31は、図1に示されるように分光計2の光学機器によって投影
される。
って、イメージ31の高さHは、検出器素子33d,34,35,35a,35
b,35c,35d,36,37,37aの高さhよりも小さい。したがって、
矢印Xによって示されるような1つの(例えば水平)方向に、イメージ31は、
2つの外部検出器素子35,36が部分的にだけカバーされる複数のN個の検出
器素子35,35a,35b,35c,35d,36をカバーする。
により、検出器素子をこの方向に完全にカバーする。
によって受信される信号の重み付けによって決定される。重み付けによって、イ
メージ強度分布の「重心」を計算することができる。「重心」の位置は実際の強
度分布に依存する。空間均一強度分布の場合、重み付けの結果は、完全にイメー
ジ31の中心部である。
5b、35c、35d、36)をカバーすると仮定すると、この範囲Ej..Ek 内の各素子Eは、強度I(Ej)を測定し、イメージ31の(水平)中心部C
は、下記の式、
d(すなわち、N‐2個の素子Ej+1...Ek−1)上で測定される強度I
は、全検出器素子Ej+1...Ek−1に対して同一である。外部の2つの素
子Ej、Ek(35、36)上の強度だけは、イメージ31によるそれぞれの素
子EjおよびEkの実際の到達範囲によって決まる。したがって、中心部Cは、
下記の式、
,35b,35c,35dの信号は、全てのこれらの素子35a,35b,35
c,35dに対して同一であり、時が経っても一定である。この場合、項(N−
2)*Iは定数Qに等しい。したがって、この中心部Cは、下記の式、
中心部Cは、比較的簡単に得ることができる。
概略図を示す。
図に示されたのと同じ要素を示す。この第3の実施形態では、検出器素子33d
,34,35,35a,35b,35c,35d,36,37,37aは、Aお
よびBとして示された2つの想像上の検出器素子にグループ化される。
35c,35d,36上にイメージ31として投影される。2つの外部検出器素
子35,36は、部分的にのみカバーされる。想像上の検出器素子AおよびBの
信号は、想像上の検出器素子Aおよび想像上の検出器素子Bのそれぞれに属する
それぞれの検出器素子上で測定される強度の和である。
、2つの想像上の検出器素子A,Bによってイメージ31の信号の位置および波
長を決定するために同様に使用することができる。以上の検出器素子はこのよう
な計算でサンプルされる必要があるけれども、この実施形態では、上記に示され
るようなかなり簡単で、比較的高速の計算方式の長所は、ここでも大いに得るこ
とができる。
ている。この装置は、複数の光センサの中の1つからの信号が測定される必要が
ある用途で使用される検出系に重要な態様を多重分離する手段を備える本発明の
可能性を示すものである。図9では、前述の図で使用されるのと同じ参照番号を
有する要素は、これらの図に示されたのと同じ要素を示す。
交換することによって測定できる光源数を拡大するように変更することができる
。
75と交換される装置が示されている。(例えば、FBGアレイネットワークか
らの)異なる波長の複数の信号を含む広帯域光源は、各スリット開口74,75
上に投影される。各スリット開口74,75で発生される光ビームは空間均一分
布を有する。図1に示された実施形態と同様に、それの特定の波長を有する各信
号は検出器アレイ8の検出器素子対で投影される。スリット開口74に対するス
リット開口75の変位のためにスリット開口74からの光路は、スリット開口7
5からの光路とは異なる。図9に示されるように、これは、それぞれのスリット
開口74,75から生じる信号の付加的分離を生じる。スリット開口74の光源
からのスペクトルは、検出器8上でスリット開口75の光源からのスペクトルに
隣接して投影される。
光源を多重分離することは、前述されるような好ましい実施形態の1つによる1
次元検出器アレイ8で実行することができる。
る場合、全スペクトルは、この特定の実施形態に対する対応する手順を使用して
同時に分析することができる。
分析装置を示している。図10aないし図10dでは、前述の図で使用されるの
と同じ参照番号を有する要素は、これらの図に示されたのと同じ要素を示す。
装置を示している。
手段7を含む回折手段によって規定されるのと同じ機能性を有する凹形格子82
としての単一光学素子になるように分散手段7とも結合されてもよい。後者の装
置は図10bに示されている。
。分散素子として格子7の代わりに、プリズム83は、それぞれの信号の波長λ1 ,λ2,λ3に応じた方向に各信号を再指向するために使用される。
によって得ることができる。このような装置の例は図10dに示される。
している。それぞれ入口スリット4を通って入る波長λ1,λ2,λ3を有する
複数の信号を含む光ビームは、格子7上にレンズ6によって投影される。ここで
、光ビームは、それぞれの信号の波長λ1,λ2,λ3に応じる方向に回折され
る。この回折光ビームは、第2の分散素子83、例えばプリズム上に投影される
。このプリズムは、それの波長に応じる方向に各回折光ビームを再指向する。2
つ以上の分散素子によって入来する光ビームを分散することによって、個別の信
号間のより大きい分離を得ることができる。一般的には、この装置によって、こ
の器具のより高い感度を得ることができる。
分かる。
性を変えないで凹面鏡(図示せず)のような反射光学素子と交換されてもよい。
本発明では、ホログラフイ素子がプリズムあるいは格子と同じ機能性を有するこ
とにも注目される。
を示す。
びにそのそれぞれの変化を計算する方法を説明するための図である。
びにそのそれぞれの変化を計算する方法を説明するための図である。
順を示す図である。
の典型的な結果を示すグラフである。
を示す。
を示す。
装置の概略図を示す。
ある。
。
Claims (38)
- 【請求項1】 各々が独自の波長を有する1つあるいはそれ以上の信号を含む光ビーム(3)
を受光し、かつ前記光ビーム(3)の少なくとも一部を通過させる入口選択手段
(4)と、 前記光ビーム(3)の前記少なくとも一部を受光し、かつ前記波長に応じた角
度で前記信号の各々を回折させて回折信号を得るように構成された回折手段(6
,7,9)と、 前記回折信号を受信し、かつ前記回折信号に応じて1つあるいはそれ以上の検
出器出力信号を発生するように構成された複数の検出器素子(32,33,35
,36,38,39)を含む検出器手段(8)と、 前記検出器手段に接続され、前記検出器出力信号を受信し、かつ前記信号の各
波長を決定する処理手段(21)と、 を備えた光波長分析装置において、 前記入口選択手段(4)は、空間均一強度分布を有する光ビームを出力するよ
うに構成され、 前記回折手段(6,7,9)は、各回折信号が前記検出器素子の異なるサブセ
ットに突き当たるように前記信号の各々を回折させるように構成され、前記サブ
セットはそれぞれ、第1の信号部レベルを有する少なくとも第1の信号部を受信
する少なくとも第1の検出器素子(32;33;35;36;38;39)を含
み、 前記処理手段(21)は、各サブセットに対して前記第1の信号部レベルおよ
び較正値に応じて受信された前記回折信号の波長を決定するように構成されてい
る、 ことを特徴とする光波長分析装置。 - 【請求項2】 各サブセットは、第2の信号部レベルを有する第2の信号部を受信する、前記
第1の検出器素子に隣接する第2の検出器素子を含み、かつ前記処理手段(21
)は、各サブセット毎に、前記第1の信号部レベルと第2の信号部レベルとの差
に応じて受信された前記回折信号の波長を決定するように構成されている、請求
項1に記載の光波長分析装置。 - 【請求項3】 前記処理手段(21)は、隣接する検出器素子(32,33,35,36,3
8,39)の前記各サブセット毎に前記第1の信号部レベルと第2の信号部レベ
ルとの差に応じて受信された前記回折信号の波長を決定するように構成され、前
記差は、前記第1の信号部レベルおよび第2の信号部レベルの和で除算される、
請求項2に記載の光波長分析装置。 - 【請求項4】 各サブセットは、第3の信号部レベルを有する第3の信号部を受信する、前記
第1の検出器素子(35)と前記第2の検出器素子(36)との間の1つあるい
はそれより多くの第3の検出器素子(35a,35b,35c,35d)を含み
、かつ前記処理手段(21)は、各サブセット毎に、前記第1、第2および第3
の信号部レベルに応じて受信された前記回折信号の波長を決定するように構成さ
れている、請求項2に記載の光波長分析装置。 - 【請求項5】 前記処理手段(21)は、前記第1、第2および第3の検出器素子の前記各サ
ブセット毎に、前記第1、第2および第3の信号部レベルの重心の計算によって
受信された信号の波長を決定するように構成されている、請求項4に記載の光波
長分析装置。 - 【請求項6】 前記入口選択手段はスリット(4)を含み、かつ前記回折手段は、所定の第1
の焦点距離を有する第1のレンズ(6)を含み、かつ前記スリット(4)からの
前記第1の焦点距離に等しい所定の第1の距離に配置されている、請求項1ない
し5のいずれか1項に記載の光波長分析装置。 - 【請求項7】 前記回折手段は、前記第1のレンズ(6)からの出力光ビームを受光し、かつ
前記回折信号を発生するように構成される分散手段として回折格子(7)をさら
に含む、請求項6に記載の光波長分析装置。 - 【請求項8】 前記回折手段は、前記第1のレンズ(6)からの出力光ビームを受光し、かつ
前記回折信号を発生するように構成される分散手段としてプリズム(83)をさ
らに含む、請求項6に記載の光波長分析装置。 - 【請求項9】 前記回折手段は、前記第1のレンズ(6)からの出力光ビームを受光し、かつ
前記回折信号を発生するように構成される分散手段としてホログラフィック素子
をさらに含む、請求項6に記載の光波長分析装置。 - 【請求項10】 前記回折手段は、前記第1のレンズ(6)からの出力光ビームを受光し、かつ
前記回折信号を発生するように構成される分散手段としての回折格子(7)およ
びプリズム(83)の組み合わせ、あるいは前記回折格子(7)およびホログラ
フィック素子の組み合わせをさらに含む、請求項6に記載の光波長分析装置。 - 【請求項11】 前記回折手段は、前記分散手段からの前記回折信号を受信するように構成され
、かつ前記第2の焦点距離に等しい前記検出器手段(8)からの所定の第2の距
離に配置される、第2の焦点距離を有する第2のレンズ(9)をさらに含む、請
求項6ないし10のいずれか1項に記載の光波長分析装置。 - 【請求項12】 前記回折手段は、前記第1のレンズ(6)および前記第2のレンズ(9)の機
能を組み合わせる単一レンズ(81)を含み、所定の焦点距離を有する前記単一
レンズ(81)は、前記スリット(4)からの前記焦点距離に等しい所定の距離
に配置され、かつ前記単一レンズ(81)は、前記分散手段からの回折信号を受
信するように構成され、かつ前記焦点距離に等しい前記検出器手段(8)からの
等しい距離に配置され、かつ前記分散手段は、前記単一レンズ(81)からの出
力光ビームを受光し、かつ前記回折信号を発生するように構成されている、請求
項11に記載の光波長分析装置。 - 【請求項13】 前記回折手段は、前記第1のレンズ(6)、前記第2の分散手段および前記第
2のレンズ(9)の機能を組み合わせる光学素子(82)を含み、前記光学素子
(82)は所定の焦点距離を有し、前記光学素子(82)は前記スリット(4)
からの前記焦点距離に等しい所定の距離に配置され、かつ回折信号を発生するよ
うに構成され、かつ前記焦点距離に等しい前記検出器手段(8)からの等しい距
離に配置されている、請求項11に記載の光波長分析装置。 - 【請求項14】 前記検出器手段(8)は検出器素子アレイを含み、検出器素子の次のサブセッ
トが、間に少なくとも1つの未使用検出器素子(41,42)を有する、請求項
1ないし13のいずれか1項に記載の光波長分析装置。 - 【請求項15】 前記プロセッサ手段(21)は、前記波長から他の物理的パラメータを決定す
るように構成されている、請求項1ないし14のいずれか1項に記載の光波長分
析装置。 - 【請求項16】 前記プロセッサ手段(21)は、所定の時間中に前記検出器出力信号を監視し
、時間の関数として前記時間中に波長シフトを決定するように構成されている、
請求項1ないし15のいずれか1項に記載の光波長分析装置。 - 【請求項17】 前記入口選択手段(4)は複数のスリットを備え、各スリットは複数の異なる
光ビームの中の1つを受光するように配置されている、請求項1ないし16のい
ずれか1項に記載の光波長分析装置。 - 【請求項18】 各々が固有の波長を有する1つあるいはそれ以上の信号を含む光ビーム(3)
を受光するステップと、 前記波長に応じた角度で前記信号の各々を回折させるステップと、 前記回折信号を受信し、かつ前記回折信号に応じて複数の検出器素子(32,
33,35,36,38,39)によって1つあるいはそれ以上の検出器出力信
号を発生するステップと、 前記信号の各波長を前記検出器出力信号から決定するステップと、 を備える光波長分析方法において、 前記光ビームは前記空間均一強度分布を有し、 各回折信号は検出器素子の異なるサブセットに突き当たるように前記信号の各
々を回折させるステップであって、各サブセットは、第1の信号部レベルを有す
る少なくとも第1の信号部を受信する少なくとも第1の検出器素子(32;33
;35;36;38;39)を含むステップと、 前記各サブセット毎に前記第1の信号部レベルおよび較正値に応じて受信され
た信号の波長を決定するステップと、 を含むことを特徴とする光波長分析方法。 - 【請求項19】 各回折信号は、第2の部分レベルを有する第2の信号部を受信する、第1の検
出器素子に隣接する第2の検出器素子に突き当たるように前記信号の各々を回折
させ、 前記検出器素子(32,33;35,36;38,39)の前記サブセットの
前記第1および第2の検出器素子に対して、前記第1あるいは第2の信号レベル
の差に応じて受信された信号の波長を決定するステップ、 をさらに含む、請求項18に記載の光波長分析方法。 - 【請求項20】 前記検出器素子(32,33;35,36;38,39)の前記サブセットの
単一の第1および第2の検出器素子に対して、前記第1および第2の信号部レベ
ルの差に応じて受信された信号の波長を決定し、前記差が、前記第1および第2
の信号部レベルの和で除算されるステップをさらに含む、請求項19に記載の光
波長分析方法。 - 【請求項21】 各回折信号が、第3の部分レベルを有する第3の信号部を受信する、前記第1
の検出器素子(35)および前記第2の検出器素子(36)の間の1つあるいは
それ以上の第3の検出器素子(35a,35b,35c,35d)に突き当たる
ように前記信号の各々を回折させ、 前記検出器素子(32,33;35,36;38,39)の前記サブセットの
前記第1、第2および第3の検出器素子に対して、前記第1、第2および第3の
信号レベルに応じて受信された信号の波長を決定するステップをさらに含む、請
求項19に記載の光波長分析方法。 - 【請求項22】 前記検出器素子(34,35,36;38,39)の前記サブセットの前記単
一の第1、第2および第3の検出器素子に対して、前記第1、第2および第3の
信号部レベルの重心の計算によって受信された前記信号の波長を決定するステッ
プをさらに含む、請求項21に記載の光波長分析方法。 - 【請求項23】 プロセッサ手段(21)を含み、かつ検出器素子(32,33,35,36,
38,39)の1つあるいはそれ以上のサブセットを含む検出器手段(8)から
検出器出力信号を受信するように構成され、各サブセットは、空間均一強度分布
を有する光ビーム(3)から得られる信号の第1の信号部レベルを有する第1の
信号部を受信する少なくとも第1の検出器素子を有するコンピュータ装置におい
て、前記各サブセット毎に、前記第1の信号部レベルおよび較正値に応じて受信
された信号の波長を決定するようにプログラムされているコンピュータ装置。 - 【請求項24】 各サブセットは、第2の信号部レベルを有する第2の信号部を受信する、第1
の検出器素子に隣接する第2の検出器素子を含み、各サブセット毎に、前記第1
および第2の信号部レベル間の差に応じて受信された前記回折信号の波長を決定
するようにプログラムされている、請求項23に記載のコンピュータ装置。 - 【請求項25】 前記検出器素子(32,33;35,36;38,39)の前記サブセットの
前記単一の第1および第2の検出器素子に対して、前記第1および第2の信号部
レベル間の差に応じて受信された前記信号の波長を決定するようにプログラムさ
れ、前記差は、前記第1および第2の信号部レベルの和によって除算される、請
求項24に記載のコンピュータ装置。 - 【請求項26】 各サブセットは、第3の信号部レベルを有する第3の信号部を受信する、前記
第1および第2の検出器素子の間の1つあるいはそれ以上の第3の検出器素子(
35a,35b,35c,35d)を含み、各サブセット毎に、前記第1、第2
および第3の信号部レベルに応じて受信された回析信号の波長を決定するように
プログラムされている、請求項24に記載のコンピュータ装置。 - 【請求項27】 各サブセット毎に、前記第1、第2および第3の信号部レベルの重心の計算に
よって受信された回折信号の波長を決定するようにプログラムされている、請求
項26に記載のコンピュータ装置。 - 【請求項28】 プロセッサ手段(21)を含み、かつ検出器素子(32,33,35,36,
38,39)の1つあるいはそれ以上のサブセットを含む検出器手段(8)から
検出器出力信号を受信するように構成されたコンピュータ装置によってロードさ
れるコンピュータプログラムプロダクトであって、前記サブセットはそれぞれ、
空間均一強度分布を有する光ビーム(3)から得られた信号の第1の信号部レベ
ルを有する第1の信号部を受信する少なくとも第1の検出器素子を有し、前記コ
ンピュータ装置によってロードされた後、前記コンピュータプログラムプロダク
トが、前記各サブセット毎に、前記第1の信号部レベルおよび較正値に応じて受
信された前記信号の波長を決定する機能を前記コンピュータ装置に提供する、コ
ンピュータプログラムプロダクト。 - 【請求項29】 各サブセットは、第2の信号部レベルを有する第2の信号部を受信する、前記
第1の検出器素子に隣接する第2の検出器素子を含み、かつ前記コンピュータ装
置は、各サブセット毎に、前記第1および第2の信号部レベル間の差に応じて受
信された前記回折信号の波長を決定する機能をさらに備えている、請求項28に
記載のコンピュータプログラムプロダクト。 - 【請求項30】 前記コンピュータ装置は、隣接する検出器素子(32,33;35,36;3
8,39)の前記各サブセット毎に、前記第1および第2の信号部レベル間の差
に応じて前記信号の波長を決定する機能をさらに備え、前記差が、前記第1およ
び第2の信号部レベルの和によって除算される、請求項29に記載のコンピュー
タプログラムプロダクト。 - 【請求項31】 各サブセットは、第3の信号部レベルを有する第3の信号部を受信する、前記
第1および第2の検出器素子の間の1つあるいはそれ以上の検出器素子(35a
,35b,35c,35d)をさらに含み、かつ前記コンピュータ装置は、各サ
ブセット毎に、前記第1、第2および第3の信号部レベルに応じて受信された前
記回折信号の波長を決定する機能をさらに備えている、請求項29に記載のコン
ピュータプログラムプロダクト。 - 【請求項32】 前記コンピュータ装置は、各サブセット毎に、前記第1、第2および第3の信
号部分レベルの重心の計算によって受信された前記回折信号の波長を決定する機
能を備えている、請求項31に記載のコンピュータプログラムプロダクト。 - 【請求項33】 請求項28に記載のコンピュータプログラムプロダクトを備えたデータキャリ
ヤ。 - 【請求項34】 各々固有の波長を有する1つあるいはそれ以上の信号を含む光ビーム(3)を
受光し、かつ前記光ビーム(3)の少なくとも一部を通過させるスリット(4)
を有する入口セレクタと、 前記光ビーム(3)の前記少なくとも一部を受光し、かつ前記信号の各々を前
記波長に応じた角度で回折させる回折器(6,7,9)と、 前記回折信号を受信し、かつ前記回折信号に応じて1つあるいはそれ以上の検
出器出力信号を発生するように構成された隣接検出器素子(32,33,35,
36,38,39)の1つあるいはそれ以上の対を含む検出器(8)と、 前記検出器(8)に接続され、前記検出器出力信号を受信し、かつ前記信号の
各波長を決定するプロセッサ(21)と、 を備えた光波長分析器において、 前記入口セレクタ(4)は、空間均一強度分布を有する光ビームを受光するよ
う配置され、 前記回折器(6,7,9)は、各回折信号が検出器素子の異なるサブセットに
突き当たるように前記信号の各々を回折させるように構成され、各サブセットは
、第1の信号部レベルを有する少なくとも第1の信号部を受信する少なくとも第
1の検出器素子(32;33;35;36;38;39)を含み、 前記プロセッサ(21)は、各サブセット毎に、前記第1の信号部レベルおよ
び較正値に応じて受信された前記回折信号の波長を決定するように構成されてい
る、光波長分析器。 - 【請求項35】 各サブセットは、第2の信号部レベルを有する第2の信号部を受信する、前記
第1の検出器素子に隣接する第2の検出器素子を含み、かつ前記プロセッサ(2
1)は、各サブセット毎に、前記第1および第2の信号部レベル間の差に応じて
受信された前記回折信号の波長を決定するように構成されている、請求項34に
記載の光波長分析器。 - 【請求項36】 前記プロセッサ(21)は、前記隣接検出器素子(32,33;35,36;
38,39)の前記サブセットの各サブセット毎に、前記第1および第2の信号
部レベル間の差に応じて受信された前記信号の波長を決定するように構成され、
前記差は前記第1および第2の信号部レベルの和によって除算される、請求項3
5に記載の光波長分析器。 - 【請求項37】 各サブセットは、第3の信号部レベルを有する第3の信号部を受信する、前記
第1および第2の検出器素子の間の1つあるいはそれ以上の第3の検出器素子(
35a,35b,35c,35d)をさらに含み、かつ前記プロセッサ(21)
は、各サブセット毎に、前記第1、第2および第3の信号部レベルに応じて受信
された前記回折信号の波長を決定するように構成されている、請求項35に記載
の光波長分析器。 - 【請求項38】 前記プロセッサ(21)は、各サブセット毎に、前記第1、第2および第3の
信号部レベルの重心の計算によって受信された前記回折信号の波長を決定するよ
うに構成されている、請求項37に記載の光波長分析器。
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