JP2015102465A - スリット幅変更装置及び方法並びにスペクトル出力装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[第一の実施形態]
[構成の説明]
図1は本発明の第一の実施形態であるスリット幅変更装置の概略図である。本発明によるスリット幅変更装置は光学系100と光学系からのアナログ画像情報を処理するデータ処理系200とを含む。
光学系100は集光光学部110、スリット板120、分光器130、取得部140、駆動部150を含み、前記データ処理系200は取得部データアナログ処理部210、A/D変換部220、出力インターフェース部(以下、出力I/F部)230、スリット選択部240、データベース部(以下、DB部)250を含む。
[動作の説明]
次に図6を用いて本実施形態に係るスリット幅変更装置の動作を説明する。今回使用するスリット板120は図2に示すとおりであり、例として幅の異なる4つの長方形スリットA/Dを有するものとする。
λA−α<λ1<λA+α…(1)式
λB−β<λ2<λB+β…(2)式
を共に満たすものとする。半値波長比較部245は1式、2式の演算式に基づいて演算を行い、その結果に従ってS7もしくはS8に進む。λ1、λ2がそれぞれ1式、2式を満たす場合、図示しない表示部にターゲットが存在する旨を表示し、取得を終了する(S8)。一方、λ1、λ2がそれぞれ1式、2式を満たさなかった場合、波長分解能が不十分である可能性が高い。そこでスリット幅決定部246はスリットaと比較して幅が1段階小さいスリットbを指定し、指定信号発信部247は指定信号を駆動部150に出力する(S7)。駆動部150は指定信号発信部247からの指定信号に基づきスリットbが入射光路上に配置されるようスリット板120を回転させる。その後再び観測を行いスリットaと同様の処理を行う。
[効果の説明]
スリット幅が小さければ小さいほど波長分解能は向上するが、その分データ処理時間が無視できなくなる。本実施形態ではピーク強度値及び半値波長の取得結果のみに基づいた判定を行うことから、ターゲットの有無の判定に必要十分な波長分解能を迅速に達成することができる。加えて上述のα、βを例えば5nmのように小さく設定することでターゲットの有無を正確に判断することができる。さらに、最も広い幅を有するスリットを用いて入射スペクトルの取得を開始することでターゲット有無を判定するために必要なデータ量を抑制し、取得回数を最小限にとどめることができる。
[第二の実施形態]
[構成の説明]
図9は本発明の第二の実施形態であるスリット幅変更装置のシステム概略図である。本実施形態ではデータ処理系200にフィルター処理部270が追加される点で第一の実施形態と異なる。その他第一の実施形態と同様の構成要件に関しては図1と同一の符号を付し詳細な説明は省略する。
(λBPF1<λA−α)∧(λB+β<λBPF2)…(3)式
を満たすようにλBPF1、λBPF2を設定する。
[動作の説明]
次に図10を用いて本実施形態に係るスリット幅変更装置の動作を説明する。第一の実施形態と同様の動作については図6と同一の符号を付し詳細な説明は省略する。ここでは取得範囲内にターゲットのみならず、ターゲットと類似のスペクトルを有する物体が存在した場合を考える。この時、図11(a)に示すような、複数のピークを同時に有する入射スペクトルが得られる。このような入射スペクトル取得結果に対してフィルター処理部270はBPF回路により3式を満たすような波長域のみを透過させ、取得部アナログ処理部10へと導く(S9)。即ち入射スペクトルの波形が複数のピークを有する場合、フィルター処理を行うことで、図11(b)に示すような単一のピークを有する波形を抜き出した後、取得部アナログ処理部10へと導く。その結果λ1、λ2算出部244はλ1、λ2の組を1組に絞り込むことができる。ただし取得部140以前にフィルター処理部270を設ける場合はS9の後にS2の処理が行われる。取得部データアナログ処理部210以降は第一の実施形態と同様の処理がなされる。
[効果の説明]
新たにフィルター処理部270を設けることで、測定範囲内にターゲットとターゲットに類似のスペクトルを有する物体が複数同時に存在した場合でもターゲットに的を絞って波長分解能を迅速に設定することができる。また、フィルター処理を施すことでS3−S6において扱うデータ量を削減できることからデータ処理に要する時間を短縮することができる。
[第三の実施形態]
第一、第二の実施形態では視程の良/不良が入射スペクトルの取得に及ぼす影響を無視した場合の実施形態を示した。本実施形態では視程不良である場合のスリット幅変更装置の動作を説明する。装置構成は第一の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。本実施形態では図示しない視程計を用いて視程を取得し、所定の視程閾値よりも小さい場合に視程不良であるとする。
[動作の説明]
図12を用いて本実施形態に係るスリット幅変更装置の動作を説明する。第一の実施形態と同様の動作については図6と同一の符号を付し詳細な説明は省略する。まず、第一の実施形態と同様に最も広い幅を有するスリットaを用いて入射光スペクトルの取得を行い、図13のような取得結果を得る。続いてImax算出部241においてImaxを算出しピーク強度値比較部243にてImaxとIthを比較する演算を行い、演算結果に基づいてS9またはS10に進む。Ith≦Imaxの場合は第一の実施形態と同様の処理がなされる。Ith>Imaxの場合、Ith設定部242は図示しない入力装置による観測者からの入力に基づいてIthよりも小さいピーク強度閾値、Ith_2を設定する(S10)。例えばIth_2=0.9Ith_1である。その後再び入射スペクトルの取得を行い、Imaxを算出し、Ith_2と比較する演算を行う。Ith_2≦Imaxとなった場合、Ith≡Ith_2のようにIthを再設定する(S10)。その後はIth_2を基に第一の実施形態と同様の処理がなされる。ただしIth_2>Imaxとなった場合は終了する。
[効果の説明]
Ithを引き下げることで視程が不良である場合においても取得対象範囲内におけるターゲットの有無を判定可能な波長分解能を迅速に達成することができる。
110 集光光学部
111 反射鏡
112 ミラーa
113 ミラーb
120 スリット板
121 スリットa
122 スリットb
123 スリットc
124 スリットd
125 回転軸
130 分光器
140 取得部
150 駆動部
200 データ処理系
210 取得部データアナログ処理部
220 A/D変換部
230 出力I/F部
240 スリット選択部
241 Imax算出部
242 Ith設定部
243 ピーク強度値比較部
244 λ1、λ2算出部
245 半値波長比較部
246 スリット幅決定部
247 指定信号発信部
250 DB部
260 フィルター処理部
Claims (13)
- 幅の異なる複数の長方形スリットを有するスリット板と、
前記長方形スリットから得られる入射スペクトルを取得する取得部と、
前記入射スペクトルから前記入射スペクトルの半値波長を取得し、前記半値波長に基づいて前記複数の長方形スリットの1つを選択するスリット選択部と、
を有することを特徴とするスリット幅変更装置。 - 所定の半値波長と前記所定の半値波長に対応した所定の精度を複数登録したデータベース部をさらに含み、
前記スリット選択部は前記入射スペクトルの半値波長と前記所定の半値波長とが前記所定の精度内で一致するか否かに基づいて前記複数の長方形スリットの1つを選択する
ことを特徴とする請求項1記載のスリット幅変更装置。 - 前記入射スペクトルのピーク強度値を算出するピーク強度値算出部と、
前記ピーク強度値が所定の閾値以上の場合に前記スリット選択部による前記長方形スリットの選択を許可するピーク強度比較部とをさらに含む
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載のスリット幅変更装置。 - 前記入射スペクトルの特定波長域のみを透過するフィルター処理部をさらに有する
ことを特徴とする請求項1から請求項3いずれか記載のスリット幅変更装置。 - 前記スリット選択部は視程に基づいて前記ピーク強度閾値を決定する
ことを特徴とする請求項1から請求項4いずれか記載のスリット幅変更装置。 - 前記スリット選択部は、取得が開始されたときに最も大きい幅を有する長方形スリットを選択する
ことを特徴とする請求項1から請求項5いずれか記載のスリット幅変更装置。 - 請求項6記載のスリット幅変更装置と、
前記取得部により取得された入射スペクトルのA/D変換を行うA/D変換部と、
A/D変換された前記入射スペクトルを出力する出力インターフェース部と
を含むことを特徴とするスペクトル出力装置。 - 幅の異なる複数の長方形スリットの中からスリットを1つ選択することにより、スリット幅を変更するスリット幅変更装置の制御方法であって、
前記長方形スリットを通過した入射光から得られる入射スペクトルを取得するステップと、
前記入射スペクトルの半値波長を算出するステップと、
前記半値波長に基づいて前記複数の長方形スリットの1つを選択するステップと、
を有することを特徴とするスリット幅変更方法。 - 前記スリット幅変更装置は所定の半値波長と前記所定の半値波長に対応した所定の精度を複数登録したデータベース部をさらに含み、
前記入射スペクトルの半値波長と前記所定の半値波長とが前記所定の精度内で一致するか否かに基づいて前記複数の長方形スリットの1つを選択するステップをさらに含む
ことを特徴とする請求項8記載のスリット幅変更方法 - 前記入射スペクトルのピーク強度値を算出するピーク強度値算出部を含み、
前記ピーク強度値が閾値以上の場合に前記スリット選択部による前記長方形スリットの選択を許可するステップをさらに含む
ことを特徴とする請求項8または請求項9記載のスリット幅変更方法。 - 前記入射スペクトルの特定波長域のみを透過するフィルター処理を行うステップをさらに含む
ことを特徴とする請求項8から請求項10いずれか記載のスリット幅変更方法。 - 視程に基づいてピーク強度閾値を決定するステップをさらに含む
ことを特徴とする請求項8から請求項11いずれか記載のスリット幅変更方法。 - 取得が開始されたときに最も大きい幅を有する長方形スリットを選択するステップをさらに含む
ことを特徴とする請求項8から請求項12いずれか記載のスリット幅変更方法。
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