JP2008518211A - 光検出器出力のための信号品質向上システム - Google Patents
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Abstract
光散乱光度計の信号品質向上システムはコンピュータまたはマイクロコントローラ(MCU)によって制御される適合なサンプリングおよびサブトラクト回路を含む。MCUは、生の光度計信号を増幅するために使用されるプログラム可能なゲイン増幅器(PGA)カスケードを制御する。DC精度を維持するために、信号がPGAカスケードにより増幅される前に光度計からの生の信号に含まれるDCオフセットがMCU内のアルゴリズムにより計算され生の信号から差し引かれる。DCの計算および適合なキャンセレーションに加え、MCUは増幅信号の無関係な周波数帯域を補償するためにデジタルフィルタリングスキームを適用し、付加信号調整のためのユーザの所定の平均化関数を提供する。ハードウェアフィルタがアナログツーデジタル変換器(ADC)による信号エイリアシングを防ぐために使用され、60Hzノッチフィルタが一般の電気的ノイズを抑制する。
Description
(関連出願の引用)
本出願は、米国特許仮出願第60/620,665号(2004年10月22日出願)に基づく優先権を主張し、その内容は全体が本明細書において援用される。
本出願は、米国特許仮出願第60/620,665号(2004年10月22日出願)に基づく優先権を主張し、その内容は全体が本明細書において援用される。
(技術分野)
本発明の分野は、例えばエアロゾール粒子の検出および測定のシステムにおいて見られるような、光検出器の出力の信号品質の向上にある。詳しくは、本発明は、光ダイオードによって、より詳しくはエアロゾール粒子の凝縮からの光の散乱の結果として光ダイオードにより検出された光によって、検出された光の検出のための電気信号の品質向上に関する。
本発明の分野は、例えばエアロゾール粒子の検出および測定のシステムにおいて見られるような、光検出器の出力の信号品質の向上にある。詳しくは、本発明は、光ダイオードによって、より詳しくはエアロゾール粒子の凝縮からの光の散乱の結果として光ダイオードにより検出された光によって、検出された光の検出のための電気信号の品質向上に関する。
光検出器を使用する背景技術におけるシステムの例は、それらに限定されるものではないが、光特性認識システム、通信システム、医療画像化センサ、レーザ距離計、放射線検出器、煙検出器、位置センサ、および近接センサを含む。これらの背景技術のシステムの全てにおいて、光検出器は、電気信号という形で光または放射線を測定するために使用され、電気信号は、様々な方法で処理されて有用な情報出力を生成する。背景技術からの特殊な例においては、平行にされた光の光線(それはコヒーレントであってもなくても良い)が、流動性混合物中に懸濁された粒子が透過される透明セルを通して方向付けられる。それから、光検出器は、粒子によって散乱またはブロックされた光の相対量を検出するために使用される。光検出器によって生成された信号は、粒子の濃度、粒子の大きさ、および/または粒子の存在についての情報を含む。
使用される光検出器のタイプは、デバイスの感度要求に依存する。光電子増倍管は、現在利用可能である最も敏感(かつ高価)な方法である。光電子増倍管は、ナノ秒の分解能で単一の光子の存在を検出し得る。しかしながら、光電子増倍管は、製造するのに費用を要し損傷を受けやすい。さらに、それらは非常に高い電圧を必要とし、従って商業的アプリケーションよりは研究所において使用される傾向にある。
光電子増倍管を使用することに対する1つの代替案は、光ダイオードとトランスインピーダンス増幅器とを使用することである。光電子増倍管とは対照的に、光ダイオードは、安価であり、壊れにくく、小さく、低電圧で動作する。
エアロゾール粒子の大きさおよび濃度を測定するために使用される別の背景技術のデバイスは、光散乱光度計または比濁計と呼ばれる。特に敏感な測定を要求するアプリケーションは、光電子増倍管ベースの光度計を要求する。
アプリケーションの感度要求が、光電子増倍管の使用を妥当としないときには、低減されたコストにより光ダイオードベースのデバイスが好ましい。しかしながら、背景技術の光ダイオードは、光電子増倍管ほど敏感ではなく、電気的増幅と関連するノイズの問題を有する傾向にある。
光ダイオードのデバイスの感度は、一部分、光ダイオードのデバイスと関連するトランスインピーダンス増幅器のゲインの関数である。増幅された信号は、光検出器に到達する光の量に関する有用な情報を含む。しかしながら、光検出器および増幅回路の固有の特性のために、増幅された信号は、オフセット電位、周囲の光によって生成されたノイズ、および電磁的障害のような付加的な要因も含む。これらの付加的要因は、増幅器の可能なゲインの段階を飽和に達する前に限定する影響を有する。従って、改良されたゲインおよび感度を有する低価格の光ダイオードベースの検出器のための技術におけるニーズがある。
本発明は、増幅、フィルタリング、DCキャンセレーション、および検出器に到達する光の量に関連する有用な情報を抽出するための光検出器の出力信号の信号処理のための、装置および方法である。光検出器の例は、それに限定するものではないが、光ダイオード、光トランジスタ、光電子増倍管、およびチャージカップルドデバイス(Charge Coupled Device、CCD)画像センサを含む。本発明はまた、シリアルリンク、ビジュアル表示装置、アナログ出力、無線リンク、またはオーディオ出力のうちの少なくとも1つを経由して、光検出器により抽出された有用な情報を出力する手段も提供する。
本発明においては、光ダイオードベースの検出器のゲインおよび感度は、少なくともノイズとDCオフセットとを取り除くことによって増大される。この増大された感度は、本発明の光ダイオードベースの検出器が、現在は光電子増倍管ベースの光度計を要求するアプリケーションにおいて使用されることを可能とする。
本発明の1つの実施形態は、光検出器からの電気信号の質を高める装置であって、該装置は、増幅器、該増幅器に接続される電圧固定回路、該電圧固定回路に接続されるプログラム可能なゲイン増幅器、該プログラム可能なゲイン増幅器に接続されるフィルタ、該フィルタに接続されるノッチフィルタ、該ノッチフィルタに接続されるアナログツーデジタル変換器、該アナログツーデジタル変換器に接続される少なくとも1つのデジタルツーアナログ変換器、反転加算増幅器、該増幅器の入力、少なくとも1つのDC基準電圧ジェネレータ、およびコンピュータを備え、該コンピュータは、該アナログツーデジタル変換器、該プログラム可能なゲイン増幅器、該フィルタ、該ノッチフィルタ、および該少なくとも1つのデジタルツーアナログ変換器に接続され、該装置にフィードバック制御およびデジタルフィルタリングを提供する。
本発明の別の実施形態は、光検出器からの電気信号の質を高める方法であって、該方法は、該光検出器を開始することおよびリセットすることのうちの少なくとも1つ、デジタルツーアナログ変換器(DAC)、アナログツーデジタル変換器(ADC)、プログラム可能なゲイン増幅器(PGA)およびフィルタパラメータを初期化すること、フィルタの出力が所定の粗い閾値電圧以下の電圧の少なくとも1つになるまで、該フィルタの出力から電圧増分を差し引くこと、該フィルタの出力が所定の細かい閾値電圧以下の電圧の少なくとも1つになるまで、該フィルタの出力から電圧増分を差し引くこと、該フィルタの出力をフィルタリングすることおよび処理すること、および電力停止およびリセットのコマンドのうちの少なくとも1つを受信するまで、該フィルタの該フィルタリングおよび信号処理された出力を出力することを包含する。
本発明は、添付の図面を用いてより詳細に説明され得る。
図1の例示的なシステムのブロック図は、本発明の装置を示す。詳しくは、図1は、光度計の増幅、フィルタリング、DCキャンセレーション、および信号処理の機能の実施例を示す。光度計からのアナログ信号は、計装用増幅器1の非反転入力に接続されるツイストペアケーブルを介して装置に入力される。増幅器1は、任意のタイプの計装用増幅器であり得るが、主要な決定因子として高同相信号除去比(CMRR)を用いて選択されるべきである。増幅器1は、理想的には少なくとも85dBのCMRRを有するべきである。システムにおけるこの増幅器1は、信号に対して小さなゲイン(すなわち、1と10との間)も提供し得る。それから、計装用増幅器1の出力は、システムの他の部分を過電圧または不足電圧の信号から保護するために、電圧固定2を通過し得る。
固定電圧2を通過した後に、アナログ信号は、信号をさらに増幅する少なくとも1つのプログラム可能なゲイン増幅器(PGA)3を通過する。PGA3の正確なゲインは、マイクロコントローラ(MCU)7によって制御され、特定のアプリケーションに合うようにプログラムされ得る。さらに、ゲインは固定、または制御アルゴリズムの関数であり得る。
それから、信号は、固定またはMCU7によって制御され得るカットオフ周波数を有するローパスフィルタ4を用いてフィルタリングされる。ローパスフィルタ4は、受動的または能動的であり得、MCU7によって活性化または非活性化され得るか、またはジャンパを使用してバイパスされ得る。それから、ノッチフィルタ5が、信号中の周波数特定ノイズを取り除くためにインプリメントされる。ノチフィルタ5の拒絶帯域(stop band)は、デフォルト周波数60Hzを有し、それは、MCU7またはジャンパによって決定された設定によってシフトされ得る。ノッチフィルタ5も、受動的または能動的であり得、MCU7によって、またはジャンパの使用によりバイパスされ得る。PGA3およびフィルタブロック4、5の出力は、装置のアナログ出力11として提供され得る。
MCU7は、フィルタリングされた信号が内部または外部のアナログツーデジタル変換機(ADC)6を通過した後に、このフィルタリングされた信号を受信する。MCU7はまた、いくつかのデジタルツーアナログ変換機(DAC)8、9を制御し得、変換機は、MCU7に対して内部または外部であり得る。DACブロックの電圧基準は、各電圧基準がそれより前のブロックの電圧基準よりも低いように設定され得る。この構成は、進路調節DAC8、および継続的で細かな調節DAC9を可能とする。
反転加算増幅器10は、1つ以上のDAC8、9の出力を加算し反転するために使用される。それから、この反転された合計は、計装用増幅器1に入力されてDC信号キャンセレーションのために負のDCオフセットを作る。
随意的に、別のDAC(図には示されていない)が、出力ブロック11に含まれ得、MCU7によって制御される。これは、MCU7が多数のデジタルフィルタリング手法をインプリメントすること、および結果をアナログ電圧として出力することを可能とする。MCU7は、内部または外部のシリアルポートまたはシリアル出力のための他のデバイスも制御し得る。任意の数の他の出力デバイスが、MCU7によって駆動されて、オーディオ出力、ビジュアル表示、またはラジオリンク出力を提供し得る。
上で検討された装置においては、好ましくは、光検出器は、紫外線スペクトル、青−緑−黄色スペクトル、赤色スペクトルおよび赤外線スペクトルそれぞれについて、100nmと400nmとの間、400nmと600nmとの間、600nmと700nmとの間、700nmと1100nmとの間の値のうちの少なくとも1つに近い波長を有する最大感度を有する。
さらに、上で検討された装置においては、好ましくは、光検出器からの信号は、トランス−インピーダンス増幅器によって増幅され、1と30,000との間、1と10,000,000との間の値のうちの少なくとも1つのゲインを達成し、該増幅器は、高同相信号除去比(CMRR)および5のゲインを有する計装用増幅器によって達成される、同相モードの増幅器を有する。
さらに、上で検討された装置においては、計装用増幅器は、好ましくは、1と100との間の値のうちの少なくとも1つで変動する同相モードの増幅ゲイン、1と100との間の値に固定された同相モードの増幅ゲインのうちの少なくとも1つを有する。
さらに、上で検討された装置においては、プログラム可能なゲイン増幅器のカスケードは、好ましくは、コンピュータによって動的に制御され、プログラム可能なゲイン増幅器は、1と30,000との間、1と100,000との間のうちの少なくとも1つのゲインを達成する。
さらに、フィルタは、好ましくは、帯域補償(band compensation)、デジタル処理のために使用されるアンチエイリアス処理信号を提供する。さらに、フィルタは、好ましくは、バターワース応答、ベッセル応答、チェビシェフ応答、および楕円応答のうちの少なくとも1つを提供するように構成される。さらに、フィルタは、第1次と第8次との間のオーダー、受動的と能動的とのうちの少なくとも1つ、継続的フィルタと切り替えキャパシタとのうちの少なくとも1つであり、デジタルフィルタとしてインプリメントされる。
さらに、ノッチフィルタは、好ましくは、60Hzカットオフと50Hzカットオフとのうちの少なくとも1つ、能動的フィルタと受動的フィルタとのうちの少なくとも1つ、なたびに継続フィルタ、デジタルフィルタ、および切り替えキャパシタフィルタのうちの少なくとも1つに合わせて設計される。
さらに、上で検討された装置においては、コンピュータは、DCノイズを計算し、DCノイズをキャンセルするフィードバック制御スキームを活用するように構成され、アナログツーデジタル変換器によって増幅された信号を測定し、電圧比較器によって増幅された信号を測定し、クローズドループフィードバックスキームを使用して初期の入力DCオフセット電圧を差し引くDC基準電圧ジェネレータを制御し、オーディオ警報装置、ビジュアル表示装置、マシン連結、および無線送信機を制御し、クローズドループフィードバックスキームを用いて入力DCオフセット電圧を差し引くデジタルツーアナログ変換機によってDCレベルを生成し、クローズドループフィードバックスキームを用いて入力DCオフセット電圧を差し引くバッファ付きデジタル電位差計によってDCレベルを生成し、クローズドループフィードバックスキームを用いて入力DCオフセット電圧を差し引くパルス幅変調器によってDCレベルを生成し、装置を構成するコンポーネントを制御するために、様々なデジタルおよびアナログの出力を提供する。
さらに、上で検討された装置においては、アナログ出力は、0ボルトと5ボルトとの間、0ボルトと1ボルトとの間、0ボルトと10ボルトとの間、0ボルトと12ボルトとの間、0ボルトと3.3ボルトとの間、および0ボルトと24ボルトとの間のうちの少なくとも1つの範囲であり得、装置は、5ボルト、3.7ボルト、7.4ボルト、3.3ボルト、9ボルト、12ボルト、24ボルト、110ボルト、および220ボルトのうちの少なくとも1つDC電源によって電力供給される。
図2に示されるフロー図は、MCUが光検出器からの電気信号の質を高めるシステムを制御する方法を示す。図2のステップ21は、システムに電源供給するかまたはシステムをリセットする初期ステップに向けられる。電源供給の後またはリセットした時は、ステップ22に示されるように、MCUはシステムのハードウェアを初期化する。詳しくは、ステップ22は、DACの出力電圧を0Vに設定すること、PGAのゲインをゼロに設定すること、およびフィルタのコーナー周波数を設定することを少なくとも包含する。
次に、ステップ23においては、MCUはコースサンプル(Coarse Sample)とサブトラクトループ(Subtract Loop)を実行する。詳しくは、ステップ23Aにおいて、MCUは、ADC値を介して、フィルタの出力信号の電圧レベルを読み取る。ステップ23Bは、電圧レベルが所定の粗い閾値電圧レベルより上か否かを決定する。
フィルタブロックの出力信号の電圧レベルが、所定の粗い閾値電圧レベルより上である場合(すなわち、23Bについて「イエス」のアウトプット)には、粗い調節がステップ23Cで行われ、MCUは粗いDAC電圧を増加させる。ステップ23Cは、出力信号から増加した電圧を差し引く効力を有する。ステップ23A、23B、および23Cは、入力信号のDC成分が、所定の粗い閾値電圧レベル以内にキャンセルされるまで繰り返される。電圧レベルが所定の粗い閾値電圧レベル内のとき(すなわち、23Bについて「ノー」のアウトプット)には、図2に示されるように、該方法は、ファインサンプル(Fine Sample)およびサブトラクトループ24に続く。
図2のファインサンプルおよびサブトラクトループ24においては、フィルタリングされた出力電圧をサンプリングすること、およびDACを増加させることの全体プロセスが、細かなDAC調節を用いて繰り返される。詳しくは、ステップ24Aにおいて、MCUは、ADC値を介して、フィルタブロックの出力信号の圧力レベルを読み取る。ステップ24Bは、圧力レベルが所定の細かな閾値圧力レベルよりも上であるか否かを決定する。
フィルタブロックの出力信号の電圧レベルが、所定の細かい閾値電圧レベルよりも上である場合(すなわち、24Bについて「イエス」のアウトプット)には、細かい調節がステップ24Cで行われ、MCUは細かいDAC電圧を増加させる。ステップ24Cは、出力信号から増加した電圧を差し引く効力を有する。ステップ24A、24B、および24Cは、入力信号のDC成分が、所定の細かい閾値電圧レベル以内にキャンセルされるまで繰り返される。出力電圧が所定の細かい閾値電圧よりも小さくなるまで繰り返される。特定のアプリケーションの要求と同じ数だけの、継続するより細かなDAC調節と閾値電圧があり得る。電圧レベルが所定の細かい閾値電圧レベル内のとき(すなわち、24Bについて「ノー」のアウトプット)には、図2に示されるように、該方法は、サンプリング/プロセシングのセクション25に続く。
図2のステップ25は、サンプリング/プロセシングループ25を示す。ステップ23およびステップ24のDCキャンセレーションが完了した後に、MCUは、ステップ25AにおいてADCを介してフィルタリングされた信号を継続的にサンプリングする。サンプリングは、ニキストサンプリング定理(Nyquist sampling theorem)に従った一定の時間間隔(すなわち、最も高い周波数成分の少なくとも2倍)で、ADCによって実行される。それから、MCUは、ステップ25Bのデジタルフィルタリングおよび信号プロセシングの機能における、任意の数のデジタルフィルタリング、パターン認識、または予測的制御のアルゴリズムをインプリメントし得る。そのようなアルゴリズムの例は、それに限定するものではないが、比例積分、最小平均二乗、またはカルマンフィルタを含む。
ステップ26においては、MCUは、サンプリング/プロセシングループ25を継続的に繰り返す前に、出力DAC、シリアル出力ポート、パラレル出力ポート、USB出力ポート、および無線リンクのうちの少なくとも1つによって結果を出力する。MCUはまた、オーディオ警報装置、ビジュアル表示装置、マシン連結、無線送信機、または任意の他の電気的に制御されるデバイスのような、特定の出力デバイスを制御し得る。サンプリング/プロセシングループ25は、デバイスが、事前にプログラムされた条件に応じてMCUによって電力停止されるかまたはリセットされるまで継続する。
先の記述は、本発明を示し説明するものである。さらに、本開示は、本発明の好適な実施形態だけを説明するが、上記のように、本発明は、様々な他の組み合わせ、変更、および環境における使用が可能であり、本明細書において説明されるように、上記の教示および/または当分野の技術または知識と相応する、本発明のコンセプトの範囲内の変更や修正が可能である。上記の実施形態は、本発明の実施について知られるベストモードを説明し、当業者が、そのようにまたは他の実施形態で、および本発明の特定のアプリケーションまたは使用によって要求される様々な変更とともに、本発明を利用することを可能とすることが、さらに意図されている。従って、本説明は、本明細書において開示される形態またはアプリケーションについての発明に限定することは意図されていない。また、特許請求の範囲が代替的な実施形態を含むと解釈されることが意図されている。
Claims (38)
- 光検出器からの電気信号の質を高める装置であって、
増幅器と、
該増幅器に接続される電圧固定回路と、
該電圧固定回路に接続されるプログラム可能なゲイン増幅器と、
該プログラム可能なゲイン増幅器に接続されるフィルタと、
該フィルタに接続されるノッチフィルタと、
該ノッチフィルタに接続されるアナログツーデジタル変換器と、
該アナログツーデジタル変換器に接続される少なくとも1つのデジタルツーアナログ変換器と、
反転加算増幅器と、
該増幅器の入力と、
少なくとも1つのDC基準電圧ジェネレータと、
コンピュータと
を備え、
該コンピュータは、該アナログツーデジタル変換器、該プログラム可能なゲイン増幅器、該フィルタ、該ノッチフィルタ、および該少なくとも1つのデジタルツーアナログ変換器に接続され、該コンピュータは、該装置にフィードバック制御およびデジタルフィルタリングを提供する、装置。 - 前記光検出器は、紫外線スペクトル、青−緑−黄色スペクトル、赤色スペクトルおよび赤外線スペクトルそれぞれについて、100nmと400nmとの間、400nmと600nmとの間、600nmと700nmとの間、700nmと1100nmとの間の値のうちの少なくとも1つに近い波長を有する最大感度を有する、請求項1に記載の装置。
- 前記光検出器からの信号は、トランス−インピーダンス増幅器によって増幅されて、1と30,000との間、1と10,000,000との間の値のうちの少なくとも1つのゲインを達成する、請求項1に記載の装置。
- 前記増幅器は、高同相信号除去比(CMRR)および5のゲインを有する計装用増幅器によって達成される同相モードの増幅を有する、請求項1に記載の装置。
- 前記計装用増幅器は、1と100との間の値のうちの少なくとも1つで変動する同相モードの増幅ゲインを有する、請求項1に記載の装置。
- 前記計装用増幅器は、1と100との間の値に固定された同相モードの増幅ゲインを有する、請求項1に記載の装置。
- 前記プログラム可能なゲイン増幅器のカスケードは、前記コンピュータによって動的に制御される、請求項1に記載の装置。
- 前記プログラム可能なゲイン増幅は、1と30,000との間、1と100,000,000との間の値のうちの少なくとも1つのゲインを達成する、請求項1に記載の装置。
- 前記フィルタは、帯域補償を提供する、請求項1に記載の装置。
- 前記フィルタは、デジタル処理のために使用されるアンチエイリアス処理信号を提供する、請求項1に記載の装置。
- 前記フィルタは、バターワース応答、ベッセル応答、チェビシェフ応答、および楕円応答のうちの少なくとも1つを提供するように構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記フィルタは、第1次と第8次との間のオーダーである、請求項11に記載の装置。
- 前記フィルタは、受動的と能動的とのうちの少なくとも1つである、請求項12に記載の装置。
- 前記フィルタは、継続的フィルタと切り替えキャパシタとのうちの少なくとも1つである、請求項12に記載の装置。
- 前記フィルタは、デジタルフィルタとしてインプリメントされる、請求項12に記載の装置。
- 前記ノッチフィルタは、60Hzカットオフと50Hzカットオフとのうちの少なくとも1つに合わせて設計される、請求項1に記載の装置。
- 前記ノッチフィルタは、能動的フィルタと受動的フィルタとのうちの少なくとも1つである、請求項16に記載の装置。
- 前記ノッチフィルタは、継続的フィルタである、請求項16に記載の装置。
- 前記ノッチフィルタは、デジタルフィルタと切り替えキャパシタフィルタとのうちの少なくとも1つである、請求項16に記載の装置。
- 前記コンピュータは、DCノイズを計算し、DCノイズをキャンセルするフィードバック制御スキームを活用するように構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記コンピュータは、前記アナログツーデジタル変換器によって増幅された信号を測定する、請求項1に記載の装置。
- 前記コンピュータは、電圧比較器によって増幅された信号を測定する、請求項1に記載の装置。
- 前記コンピュータは、クローズドループフィードバックスキームを使用して初期の入力DCオフセット電圧を差し引くDC基準電圧ジェネレータを制御する、請求項1に記載の装置。
- 前記コンピュータは、オーディオ警報装置、ビジュアル表示装置、マシン連結、および無線送信機のうちの少なくとも1つを制御する、請求項1に記載の装置。
- 前記コンピュータは、クローズドループフィードバックスキームを用いて入力DCオフセット電圧を差し引く少なくとも1つのデジタルツーアナログ変換機によってDCレベルを生成する、請求項1に記載の装置。
- 前記コンピュータは、クローズドループフィードバックスキームを用いて入力DCオフセット電圧を差し引くバッファ付きデジタル電位差計によってDCレベルを生成する、請求項1に記載の装置。
- 前記コンピュータは、クローズドループフィードバックスキームを用いて入力DCオフセット電圧を差し引くパルス幅変調器によってDCレベルを生成する、請求項1に記載の装置。
- 前記コンピュータは、前記装置を構成するコンポーネントを制御するために、デジタルおよびアナログの出力を提供する、請求項1に記載の装置。
- 前記アナログ出力は、0ボルトと5ボルトとの間、0ボルトと1ボルトとの間、0ボルトと10ボルトとの間、0ボルトと12ボルトとの間、0ボルトと3.3ボルトとの間、および0ボルトと24ボルトとの間のうちの少なくとも1つの範囲であり得る、請求項1に記載の装置。
- デバイスは、5ボルト、3.7ボルト、7.4ボルト、3.3ボルト、9ボルト、12ボルト、24ボルト、110ボルト、および220ボルトのうちの少なくとも1つのDC電源によって電力供給される、請求項1に記載の装置。
- 光検出器からの電気信号の質を高める方法であって、
該光検出器を開始することおよびリセットすることのうちの少なくとも1つと、
初期化することであって、デジタルツーアナログ変換器(DAC)、アナログツーデジタル変換器(ADC)、プログラム可能なゲイン増幅器(PGA)およびフィルタパラメータを初期化することと、
電圧増分を差し引くことであって、フィルタの出力が、所定の粗い閾値電圧以下の電圧の少なくとも1つになるまで、該フィルタの出力から電圧増分を差し引くことと、
電圧増分を差し引くことであって、該フィルタの出力が、所定の細かい閾値電圧以下の電圧の少なくとも1つになるまで、該フィルタの出力から電圧増分を差し引くことと、
該フィルタの出力をフィルタリングすることおよび処理することと、
出力することあって、電力停止とリセットのコマンドのうちの少なくとも1つを受信するまで、該フィルタの該フィルタリングおよび信号処理された出力を出力することと
を包含する、方法 - 前記初期化することは、前記DACの出力電圧を0ボルトに設定すること、前記PGAのゲインをゼロに設定すること、前記ADCを初期化すること、および前記フィルタのコーナー周波数を設定することをさらに包含する、請求項31に記載の方法。
- 前記所定の粗い閾値電圧に従って電圧増分を差し引くことは、前記ADCの値を読み取ること、該ADCの値が該粗い閾値以下の値のうちの少なくとも1つになるときを決定すること、該ADCの値が該粗い閾値以下の値のうちの少なくとも1つになるときには粗いDAC電圧を増加させることをさらに包含する、請求項31に記載の方法。
- 前記所定の細かい閾値電圧に従って電圧増分を差し引くことは、前記ADCの値を読み取ること、該ADCの値が該細かい閾値以下の値のうちの少なくとも1つになるときを決定すること、該ADCの値が該細かい閾値以下の値のうちの少なくとも1つになるときには細かいDAC電圧を増加させることをさらに包含する、請求項31に記載の方法。
- 前記ADCによってサンプリングすることは、前記フィルタの出力の最も高い周波数成分の少なくとも2倍の一定の時間間隔で実行される、請求項31に記載の方法。
- 前記フィルタリングすることおよび信号処理することは、デジタルフィルタリング、パターン認識、または予測的制御のアルゴリズムのうちの少なくとも1つを含む、請求項31に記載の方法。
- 前記フィルタリングすることおよび信号処理することは、比例積分、最小平均二乗、またはカルマンフィルタのうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項32に記載の方法。
- 前記フィルタリングおよび信号処理された出力を出力することは、出力DAC、シリアル出力ポート、パラレル出力ポート、USB出力ポート、および無線リンクのうちの少なくとも1つによって提供される、請求項32に記載の方法。
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