JP3144803B2 - 光検出器信号補正方法および装置 - Google Patents
光検出器信号補正方法および装置Info
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/44—Electric circuits
-
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- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/45—Interferometric spectrometry
- G01J3/453—Interferometric spectrometry by correlation of the amplitudes
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 周知のように、利用されている光導電型検出器による
分光分析において、発生された電気信号と入射放射線間
の非直線性のために、誤りの生じることがよくある。そ
のような非直線性を補正する方法および装置は、1990年
５月22日発行のキーンズ（Keens）他による米国特許第4
927269号に開示されている。しかし、それは一連のやや
恣意的な想定に基づいているために、キーンズ他によっ
て説明された技術は、限定された効用および価値を持つ
にすぎないと考えられている。
分光分析において、発生された電気信号と入射放射線間
の非直線性のために、誤りの生じることがよくある。そ
のような非直線性を補正する方法および装置は、1990年
５月22日発行のキーンズ（Keens）他による米国特許第4
927269号に開示されている。しかし、それは一連のやや
恣意的な想定に基づいているために、キーンズ他によっ
て説明された技術は、限定された効用および価値を持つ
にすぎないと考えられている。
したがって、本発明の広義の目的は、光導電型検出器
によって発生される電気信号を補正して、出力信号を、
入射放射線のエネルギーに関してほぼ直線性にする、非
常に有効な、しかも複雑でない方法および装置を提供す
ることである。
によって発生される電気信号を補正して、出力信号を、
入射放射線のエネルギーに関してほぼ直線性にする、非
常に有効な、しかも複雑でない方法および装置を提供す
ることである。
本発明のより特定的な目的は、光導電型検出器応答現
象の基礎となっている物理的原理を利用し、かつ実現す
るような方法および装置を提供することである。
象の基礎となっている物理的原理を利用し、かつ実現す
るような方法および装置を提供することである。
もう１つの特定目的は、光導電型検出器信号を直線化
する新規アナログ回路が組込まれているような装置を提
供することである。
する新規アナログ回路が組込まれているような装置を提
供することである。
本発明の関連する目的は、利用しやすい方法を提供す
ること、そして製造するのに比較的費用のかからない装
置を提供することである。
ること、そして製造するのに比較的費用のかからない装
置を提供することである。
発明の概要 本発明の上述の、および関連する諸目的のいくらか
は、一定のバイアス電圧を印加された光導電型検出器を
利用して、時変値Xsを持つ電気信号を発生する方法を備
えることによって達成されるのであって、この値Xsは検
出器に入射する電磁放射線のエネルギーを表している
が、それに関して非直線的にする電気的ひずみを含んで
いる。（Xs−Ｃ）２の値を持つ補正信号が発生され、こ
の少なくとも端数は、少なくともXsの値を持つ信号に加
算されて、電気的ひずみをほぼ除去し、よって直線化出
力信号を生成する。信号Xsの本質に依存して、項「Ｃ」
は０あるいは、Xsと同じ単位を持つ数値である。Xsが、
干渉像のような変調信号のA.C.部分である場合、それは
０になるであろう。そして信号値Xsが検出器出力電圧を
構成する場合、それは基準電圧値になるであろう。
は、一定のバイアス電圧を印加された光導電型検出器を
利用して、時変値Xsを持つ電気信号を発生する方法を備
えることによって達成されるのであって、この値Xsは検
出器に入射する電磁放射線のエネルギーを表している
が、それに関して非直線的にする電気的ひずみを含んで
いる。（Xs−Ｃ）２の値を持つ補正信号が発生され、こ
の少なくとも端数は、少なくともXsの値を持つ信号に加
算されて、電気的ひずみをほぼ除去し、よって直線化出
力信号を生成する。信号Xsの本質に依存して、項「Ｃ」
は０あるいは、Xsと同じ単位を持つ数値である。Xsが、
干渉像のような変調信号のA.C.部分である場合、それは
０になるであろう。そして信号値Xsが検出器出力電圧を
構成する場合、それは基準電圧値になるであろう。
この発生信号と補正信号は、通常、次の関係に従って
結合される。
結合される。
1/a×（Xs＋ｆ〔Xs−Ｃ〕２）、 但し、「ｆ」は端数定数であり、「ａ」は１（Xsが検
出器出力電圧である場合）、あるいは「ｆ」（Xsが変調
信号のA.C.部分である場合）の値を持っている。この方
法を実行する場合、定数「ｆ」の特定値「f0」は、結合
信号において、電気的ひずみがほぼ除去される場合、確
立される。
出器出力電圧である場合）、あるいは「ｆ」（Xsが変調
信号のA.C.部分である場合）の値を持っている。この方
法を実行する場合、定数「ｆ」の特定値「f0」は、結合
信号において、電気的ひずみがほぼ除去される場合、確
立される。
本発明のその他の目的は、上述の光導電型検出器と、
検出器に接続した「定バイアス電圧」バイアス回路と、
補正信号（Xs−Ｃ）２を生成する手段と、補正信号の少
なくとも端数を、少なくとも値Xsを持つ信号に加算する
手段、とを含む装置を備えることによって達成される。
発生信号と補正信号は、通常、上述の関係に従って結合
され、そして装置には、通常、「f0」の値を確立する手
段が含まれるであろう。
検出器に接続した「定バイアス電圧」バイアス回路と、
補正信号（Xs−Ｃ）２を生成する手段と、補正信号の少
なくとも端数を、少なくとも値Xsを持つ信号に加算する
手段、とを含む装置を備えることによって達成される。
発生信号と補正信号は、通常、上述の関係に従って結合
され、そして装置には、通常、「f0」の値を確立する手
段が含まれるであろう。
装置の若干の実施態様では、生成手段、加算手段、確
立手段は、検出器信号電圧に作用するよう接続されたア
ナログ電子回路を備えることになり、その場合、結合関
係は、Xs＋ｆ（Xs−Ｃ）２となる。そのような装置にお
いて、「f0」を確立する手段は、可変分圧器を備えると
都合がよい。装置の加算手段および、値（Xs−Ｃ）２を
生成する手段は、分圧器が作動的に接続している集積回
路を備えると良好である。
立手段は、検出器信号電圧に作用するよう接続されたア
ナログ電子回路を備えることになり、その場合、結合関
係は、Xs＋ｆ（Xs−Ｃ）２となる。そのような装置にお
いて、「f0」を確立する手段は、可変分圧器を備えると
都合がよい。装置の加算手段および、値（Xs−Ｃ）２を
生成する手段は、分圧器が作動的に接続している集積回
路を備えると良好である。
装置の他の実施態様では、生成手段、加算手段および
／または「f0」確立手段は、電子データ処理手段を備え
ることになり、その場合、結合関係は、Xs/f＋（Xs）２
となり、そして検出器信号は変調信号のA.C.部分の形に
なるであろう。いずれにせよ、装置は通常、検出器にビ
ームを投射するよう配置された電磁放射線源を含み、そ
してそれがフーリエ変換赤外線分光計（FT−IR）を備え
ていると非常に望ましい。
／または「f0」確立手段は、電子データ処理手段を備え
ることになり、その場合、結合関係は、Xs/f＋（Xs）２
となり、そして検出器信号は変調信号のA.C.部分の形に
なるであろう。いずれにせよ、装置は通常、検出器にビ
ームを投射するよう配置された電磁放射線源を含み、そ
してそれがフーリエ変換赤外線分光計（FT−IR）を備え
ていると非常に望ましい。
図面の簡単な説明 図1Aおよび1Bはそれぞれ、補正してない光導電型検出
器発生信号のフーリエ変換スペクトル、および本発明に
より直線化を受けた同じ信号の同様なスペクトルを示す
分光計トレースである。
器発生信号のフーリエ変換スペクトル、および本発明に
より直線化を受けた同じ信号の同様なスペクトルを示す
分光計トレースである。
図２は、本発明を具体化する装置の略図である。
図３は、本発明の装置で利用されるのに適したアナロ
グ電子回路を示す略図である。
グ電子回路を示す略図である。
図４は、図３の回路で利用される半導体チップの機能
特徴を示す略図である。
特徴を示す略図である。
好ましい図解付実施態様を詳細な説明 先ず、添付の図面の図1Aおよび1Bでは、フーリエ処理
されて単一ビームスペクトルを発生する信号の曲線が示
されている（この曲線では、横座標は波数の増分を示
し、縦座標の単位は任意である）。変換に利用される信
号は、ボーメンマイケルソン（Bomem Michelson）モデ
ル110（FT−IR）分光計で測定した干渉像であり、この
分光計では、430cm-1のしゃ断周波数を持つ（すなわ
ち、それ以下の周波数の放射線には応答しない）テルル
化水銀カドミウム検出器が利用されている。市販のプラ
スチックラップが10層に折り重ねられ、そしてその結果
の構造は干渉計からのビームの通路に保持されている。
されて単一ビームスペクトルを発生する信号の曲線が示
されている（この曲線では、横座標は波数の増分を示
し、縦座標の単位は任意である）。変換に利用される信
号は、ボーメンマイケルソン（Bomem Michelson）モデ
ル110（FT−IR）分光計で測定した干渉像であり、この
分光計では、430cm-1のしゃ断周波数を持つ（すなわ
ち、それ以下の周波数の放射線には応答しない）テルル
化水銀カドミウム検出器が利用されている。市販のプラ
スチックラップが10層に折り重ねられ、そしてその結果
の構造は干渉計からのビームの通路に保持されている。
図1Aは補正してない信号を表す。図1Bは本発明によっ
て直線化された同じ信号を示す。明らかに、プラスチッ
クラップによる多くの吸収特徴が補正してない信号曲線
に見られ、０単位以下に下げている。これは当然、誤っ
た表現である。さらに、この曲線は430cm-1より低い、
すなわち、検出器しゃ断周波数より小さい周波数におい
て、正信号を示しており、これもまた、当然、誤り値で
ある。図1Bの、本直線化方法論に従って補正された曲線
は、先の矛盾が除去されたことを示す。
て直線化された同じ信号を示す。明らかに、プラスチッ
クラップによる多くの吸収特徴が補正してない信号曲線
に見られ、０単位以下に下げている。これは当然、誤っ
た表現である。さらに、この曲線は430cm-1より低い、
すなわち、検出器しゃ断周波数より小さい周波数におい
て、正信号を示しており、これもまた、当然、誤り値で
ある。図1Bの、本直線化方法論に従って補正された曲線
は、先の矛盾が除去されたことを示す。
図２に例示された本発明の装置は、ビームを発生する
放射線源を備えており、このビームは（適切な伝達光学
装置によって）変調手段を通って光導電型検出器に伝わ
る。検出器によって発生された電気信号Xsは、直線化手
段によって処理されて、線源で発する放射エネルギーの
時変値に体してほぼ直線的な、ひずみのない関係を持つ
出力信号X0を生成する。変調手段はFT−IR分光計の干渉
計であってもよいこと、そして放射線源と直線化手段
は、それぞれ、IR源（例えば、グロバー）とそのコンピ
ュータであってもよいことは理解されよう。また、線源
はスペクトルの他の領域内の、および／または単色光
の、電磁放射線を発生できること、変調手段はビームチ
ョッピング装置を備え得ること、そして直線化手段は、
図３と４で示されるようなアナログ回路を備え得ること
も理解されよう。
放射線源を備えており、このビームは（適切な伝達光学
装置によって）変調手段を通って光導電型検出器に伝わ
る。検出器によって発生された電気信号Xsは、直線化手
段によって処理されて、線源で発する放射エネルギーの
時変値に体してほぼ直線的な、ひずみのない関係を持つ
出力信号X0を生成する。変調手段はFT−IR分光計の干渉
計であってもよいこと、そして放射線源と直線化手段
は、それぞれ、IR源（例えば、グロバー）とそのコンピ
ュータであってもよいことは理解されよう。また、線源
はスペクトルの他の領域内の、および／または単色光
の、電磁放射線を発生できること、変調手段はビームチ
ョッピング装置を備え得ること、そして直線化手段は、
図３と４で示されるようなアナログ回路を備え得ること
も理解されよう。
より特定すれば、これらの図は、本発明を実現する場
合、数字10で示される光導電型検出器からの信号を直線
化するのに適したアナログ回路を示す。そのような装置
を利用して、上述の、図1Bの曲線で表される直線化信号
を生成する。バイアス回路15は、検出器10に定バイアス
電圧を印加するために設けられており、そして装置はさ
らに、集積回路と、電圧従動部（基準電源）、およびD.
C.電源を含み、それぞれ、数字12,14および16で表され
ている。集積回路12は、ブルーブラウン（Burr−Brow
n）リサーチコーポレーション（タスコン、アリゾナ）
から市場で入手可能なMPY600チップが適しており、そし
て電源16は代表的に12ボルト出力を持つであろう。
合、数字10で示される光導電型検出器からの信号を直線
化するのに適したアナログ回路を示す。そのような装置
を利用して、上述の、図1Bの曲線で表される直線化信号
を生成する。バイアス回路15は、検出器10に定バイアス
電圧を印加するために設けられており、そして装置はさ
らに、集積回路と、電圧従動部（基準電源）、およびD.
C.電源を含み、それぞれ、数字12,14および16で表され
ている。集積回路12は、ブルーブラウン（Burr−Brow
n）リサーチコーポレーション（タスコン、アリゾナ）
から市場で入手可能なMPY600チップが適しており、そし
て電源16は代表的に12ボルト出力を持つであろう。
電圧従動部14は基準電圧（Vr）を発生するのに利用さ
れ、この電圧はライン34を介して、回路の内部電圧限度
を受け入れるチップ12の端子30と32に印加され、同様に
その接続端子31と33に印加される。基準電圧の値は、定
常電源16に作動的に接続した第２可変抵抗器36の適切な
セッティングによって、決定されるであろう。接地電位
は、当然、適切な場合に印加されるが、この場合、Vrの
値は０になるであろう。チップ12の端子38と40は出力ラ
イン42に連結され、そして電源16はその端子44と46にか
かって接続されている。
れ、この電圧はライン34を介して、回路の内部電圧限度
を受け入れるチップ12の端子30と32に印加され、同様に
その接続端子31と33に印加される。基準電圧の値は、定
常電源16に作動的に接続した第２可変抵抗器36の適切な
セッティングによって、決定されるであろう。接地電位
は、当然、適切な場合に印加されるが、この場合、Vrの
値は０になるであろう。チップ12の端子38と40は出力ラ
イン42に連結され、そして電源16はその端子44と46にか
かって接続されている。
検出器10は、端子18と22で、チップ12に直接接続され
ており、従ってライン20によってそこにその出力信号電
圧（Vs）を印加する。基準電圧（Vr）プラス、基準電圧
に対する検出器電圧の端数（ｆ〔Vs−Vr〕）は、ライン
26によってチップの端子24に印加され、それは可変抵抗
器28によってライン20に接続する。抵抗器28を調整する
ことによって、端数定数「ｆ」の値を決定する。
ており、従ってライン20によってそこにその出力信号電
圧（Vs）を印加する。基準電圧（Vr）プラス、基準電圧
に対する検出器電圧の端数（ｆ〔Vs−Vr〕）は、ライン
26によってチップの端子24に印加され、それは可変抵抗
器28によってライン20に接続する。抵抗器28を調整する
ことによって、端数定数「ｆ」の値を決定する。
チップ12の機能的特徴は図４に例示される。その伝達
方程式は V0＝Ａ〔（X1−X2）（Y1−Y2）/2V＋（Z2−Z1）〕、 但し、「V0」はチップの出力電圧を表し、「Ａ」はその
増幅利得であり、そしてX1,X2,Y1,Y2,Z1およびZ2は、そ
れぞれ、端子24,32,22,30,40および18に印加される電圧
である。積（X1−X2）（Y1−Y2）の２ボルトでの除算
は、乗算コア48の固有特性である。したがって、値ｆ
（Vs−Vr）と（Vs−Vr）を持つ差動増幅器52と54の出力
電圧は、チップのコア48において乗算されて、値ｆ（Vs
−Vr）２を持つ信号を生成する。増幅器50において、そ
の信号から、増幅器56によって生成された信号（−Vs）
が減算されて、チップ12の出力信号V0として、値Vs＋ｆ
（Vs＋Vr）２を持つ電圧を生じる。理解されるように、
これはすでに述べた一般直線化方程式Xs＋ｆ（Xs−Ｃ）
２を満足させる。但し、VsはXs、VrはＣ、そしてｆはf0
であり、そして集積回路伝達方程式の除数値を具体化し
ている。
方程式は V0＝Ａ〔（X1−X2）（Y1−Y2）/2V＋（Z2−Z1）〕、 但し、「V0」はチップの出力電圧を表し、「Ａ」はその
増幅利得であり、そしてX1,X2,Y1,Y2,Z1およびZ2は、そ
れぞれ、端子24,32,22,30,40および18に印加される電圧
である。積（X1−X2）（Y1−Y2）の２ボルトでの除算
は、乗算コア48の固有特性である。したがって、値ｆ
（Vs−Vr）と（Vs−Vr）を持つ差動増幅器52と54の出力
電圧は、チップのコア48において乗算されて、値ｆ（Vs
−Vr）２を持つ信号を生成する。増幅器50において、そ
の信号から、増幅器56によって生成された信号（−Vs）
が減算されて、チップ12の出力信号V0として、値Vs＋ｆ
（Vs＋Vr）２を持つ電圧を生じる。理解されるように、
これはすでに述べた一般直線化方程式Xs＋ｆ（Xs−Ｃ）
２を満足させる。但し、VsはXs、VrはＣ、そしてｆはf0
であり、そして集積回路伝達方程式の除数値を具体化し
ている。
端数定数「ｆ」の固有値「f0」は、幾つかの方法のう
ちのどれによってでも、確立することができる。例え
ば、検出器10によって発生された干渉像信号の高速フー
リエ変換は、周波数の関数としての入射放射線のエネル
ギーレベルを示すために図で較正されて、オシロスコー
プあるいは映像端末に表示することができる。信号トレ
ースが、光導電型検出器の既知のしゃ断周波数より低い
周波数において正のエネルギー値を示す場合には（補正
してない信号において通常、発生するように）、図３の
回路における可変抵抗器28の抵抗値は、しゃ断周波数よ
り低い（しかし、回路内にあるどのハイ・パス・フィル
タのしゃ断点より高い）波数における変換曲線の部分が
ほぼ０エネルギーレベルを示すまで、単純に調整される
であろう。もちろん、回路の限界が入射放射線強度の実
用範囲以下に収まるように、基準電圧（Vr）が（可変抵
抗器36を調整することによって）前もって設定される、
と考えるならば、f0のそのような経験的設定により、出
力信号を効果的に直線化し、それを検出器に当たる電磁
放射線の時変強度に正確に関連付けるであろう。
ちのどれによってでも、確立することができる。例え
ば、検出器10によって発生された干渉像信号の高速フー
リエ変換は、周波数の関数としての入射放射線のエネル
ギーレベルを示すために図で較正されて、オシロスコー
プあるいは映像端末に表示することができる。信号トレ
ースが、光導電型検出器の既知のしゃ断周波数より低い
周波数において正のエネルギー値を示す場合には（補正
してない信号において通常、発生するように）、図３の
回路における可変抵抗器28の抵抗値は、しゃ断周波数よ
り低い（しかし、回路内にあるどのハイ・パス・フィル
タのしゃ断点より高い）波数における変換曲線の部分が
ほぼ０エネルギーレベルを示すまで、単純に調整される
であろう。もちろん、回路の限界が入射放射線強度の実
用範囲以下に収まるように、基準電圧（Vr）が（可変抵
抗器36を調整することによって）前もって設定される、
と考えるならば、f0のそのような経験的設定により、出
力信号を効果的に直線化し、それを検出器に当たる電磁
放射線の時変強度に正確に関連付けるであろう。
あるいはまた、または前述の手順に加えて、強い吸収
性材料を機器ビームの通路に置いて、干渉像のフーリエ
変換において強い吸収帯を生成することができる。その
ような帯域が０エネルギーレベルより下に下がる場合
（生検出器信号において、またごく普通である）再び、
抵抗器28の値は調整されて、曲線の異常な部分を、ちょ
うど０エネルギーレベルに持ってくることができる。そ
のようにすると、回路の出力電圧信号は、光導電型検出
器に当たる放射線の強度に対して非常に直線的な関係を
持つであろう。
性材料を機器ビームの通路に置いて、干渉像のフーリエ
変換において強い吸収帯を生成することができる。その
ような帯域が０エネルギーレベルより下に下がる場合
（生検出器信号において、またごく普通である）再び、
抵抗器28の値は調整されて、曲線の異常な部分を、ちょ
うど０エネルギーレベルに持ってくることができる。そ
のようにすると、回路の出力電圧信号は、光導電型検出
器に当たる放射線の強度に対して非常に直線的な関係を
持つであろう。
利用できる別の技術には、検出器に当たる外部（変調
されてない、D.C.）放射線のレベルが変わる間、高速フ
ーリエ干渉像変換を観察することが含まれる。内部（変
調された、A.C.）放射線と検出器出力信号間に真に直線
的な関係が存在するならば、与えられた外部エネルギー
のレベルの変化に関係なく、観察したトレースの振幅に
は何の変化もないであろう。その結果、分圧器は、その
ような振幅の変化が生じることがあればそれを除去する
ように調整することができ、それによってf0を設定す
る。
されてない、D.C.）放射線のレベルが変わる間、高速フ
ーリエ干渉像変換を観察することが含まれる。内部（変
調された、A.C.）放射線と検出器出力信号間に真に直線
的な関係が存在するならば、与えられた外部エネルギー
のレベルの変化に関係なく、観察したトレースの振幅に
は何の変化もないであろう。その結果、分圧器は、その
ような振幅の変化が生じることがあればそれを除去する
ように調整することができ、それによってf0を設定す
る。
上述の視覚的な手順に加えて、当業者には理解される
ように、分析技術を利用して、端数定数の値を確立する
こともできる。その決定は、変換曲線に反映された、変
則的エネルギー値の、あるいは可変比例定数（利得）の
除去あるいは安定化を必要とするので、指示的データを
査定するために、この曲線を分析することができる。一
旦、それが行われると、変則的状態を補正するために必
要に応じて、アナログ回路を自動的に、または手動で、
同調することができる。
ように、分析技術を利用して、端数定数の値を確立する
こともできる。その決定は、変換曲線に反映された、変
則的エネルギー値の、あるいは可変比例定数（利得）の
除去あるいは安定化を必要とするので、指示的データを
査定するために、この曲線を分析することができる。一
旦、それが行われると、変則的状態を補正するために必
要に応じて、アナログ回路を自動的に、または手動で、
同調することができる。
もちろん、そのような分析および自動調整は、電子デ
ータ処理手段を使うと、最も効果的に実行されるであろ
う。FT−IRの備えるコンピュータは、もちろん、その目
的にとって非常に都合のよい手段を提供するであろう。
実際に、（例えば）干渉像信号（Is）を処理して、そこ
から上述の変則的特徴を除去するプログラムを使用する
コンピュータ方法によって、直線化の全手順を実現でき
ることは、当業者によって理解されるであろう。そのよ
うに実現する動作アルゴリズムは、前述のように、生信
号（Is）が決定された端数定数「f0」で除算され（そし
てIsより大きい値を持つ商を生成する）。そしてその信
号の平方値（Is）２を加算される（一般式の項「Ｃ」は
０である）ようなものとなっている。定数「f0」の適切
な値、アナログ直線化回路に関して上で述べた基準を適
用することによって、確立することができる。
ータ処理手段を使うと、最も効果的に実行されるであろ
う。FT−IRの備えるコンピュータは、もちろん、その目
的にとって非常に都合のよい手段を提供するであろう。
実際に、（例えば）干渉像信号（Is）を処理して、そこ
から上述の変則的特徴を除去するプログラムを使用する
コンピュータ方法によって、直線化の全手順を実現でき
ることは、当業者によって理解されるであろう。そのよ
うに実現する動作アルゴリズムは、前述のように、生信
号（Is）が決定された端数定数「f0」で除算され（そし
てIsより大きい値を持つ商を生成する）。そしてその信
号の平方値（Is）２を加算される（一般式の項「Ｃ」は
０である）ようなものとなっている。定数「f0」の適切
な値、アナログ直線化回路に関して上で述べた基準を適
用することによって、確立することができる。
本方法および装置は、分散的かつ単色光の分光計に、
さらにFT−IR機器等に適用し得ることが、強調されるべ
きであろう。そのような場合、外部線源を利用して、検
出器に当たる少なくとも２つの異なるD.C.エネルギーレ
ベルの放射線を生成するような前述の手順を利用して
「f0」を決定することができるのであるが、必要な時変
エネルギー曲線を生成するために、振幅変調のための内
部ビームをチョップすることが必要なこともあり得る。
さらにFT−IR機器等に適用し得ることが、強調されるべ
きであろう。そのような場合、外部線源を利用して、検
出器に当たる少なくとも２つの異なるD.C.エネルギーレ
ベルの放射線を生成するような前述の手順を利用して
「f0」を決定することができるのであるが、必要な時変
エネルギー曲線を生成するために、振幅変調のための内
部ビームをチョップすることが必要なこともあり得る。
当業者には理解されるであろうが、端数定数を決定
し、そして／または補正アルゴリズムを実現するのに利
用されるアナログ回路は、本発明の概念から逸脱するこ
となく、ここに例示され、説明されたそれとは異なるこ
とができる。この回路は、当然、製造者によって、光導
電型検出器のための分光計あるいは前置増幅器に組込む
ことができる、あるいはそれをアドオン装置として設計
し、組立てることもできる。同様に、直線化アルゴリズ
ムを実現し、そして／または補正項を決定するために、
検出器信号の電子データ処理が実行される態様は、当業
者には明白であろう。したがって特に説明する必要はな
いであろう。ただ、利用できる補正因子は、繰返し適切
な値に収束させるためにニュートン・ラフソン技術によ
って決定することができる、ということを述べるに留め
る。
し、そして／または補正アルゴリズムを実現するのに利
用されるアナログ回路は、本発明の概念から逸脱するこ
となく、ここに例示され、説明されたそれとは異なるこ
とができる。この回路は、当然、製造者によって、光導
電型検出器のための分光計あるいは前置増幅器に組込む
ことができる、あるいはそれをアドオン装置として設計
し、組立てることもできる。同様に、直線化アルゴリズ
ムを実現し、そして／または補正項を決定するために、
検出器信号の電子データ処理が実行される態様は、当業
者には明白であろう。したがって特に説明する必要はな
いであろう。ただ、利用できる補正因子は、繰返し適切
な値に収束させるためにニュートン・ラフソン技術によ
って決定することができる、ということを述べるに留め
る。
したがって、明らかに、本発明は、光導電型検出器に
よって発生された電気信号を補正して、検出器応答を、
入射放射線のエネルギーに関してほぼ直線的にする、非
常に効果的で、かつ複雑でない方法および装置を提供す
る。本発明によってもたらされる測光精度の優秀さは、
仮定と近似に基づいてではなく、光導電型検出器応答現
象の基礎になっている物理的原理についての、理解およ
び革新的利用と実行に帰因するものと考えられる。発明
の方法な利用しやすく、そして装置は製造するのに比較
的費用がかからない。
よって発生された電気信号を補正して、検出器応答を、
入射放射線のエネルギーに関してほぼ直線的にする、非
常に効果的で、かつ複雑でない方法および装置を提供す
る。本発明によってもたらされる測光精度の優秀さは、
仮定と近似に基づいてではなく、光導電型検出器応答現
象の基礎になっている物理的原理についての、理解およ
び革新的利用と実行に帰因するものと考えられる。発明
の方法な利用しやすく、そして装置は製造するのに比較
的費用がかからない。
フロントページの続き (72)発明者 ハンブレン デービット ジー. アメリカ合衆国、コネチカット州 06424 イースト ハンプトン、ロック ランディング ロード 305 (72)発明者 ブルーレット カール アール. アメリカ合衆国、コネチカット州 06107 ウェスト ハートフォード、ブ ールバード 2181 (56)参考文献 特開 平１−227928（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−99031（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−25014（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 1/44 G01J 1/42 G01J 3/45
Claims (27)
- 【請求項１】光導電型検出器に当たる電磁放射線の時変
強度にほぼ直線的に関係を有する直線化電気信号を生成
する方法であって、 入射電磁放射線を変換して、放射線のエネルギーを表す
電気信号を発生する光導電型検出器を設ける段階、 前記検出器に定バイアス電圧を印加する段階、 電磁放射線をある時間区間、前記検出器に衝突させて、
この衝突放射線のエネルギーを表す時変値Xsを持つ電気
信号であって、それを前記衝突放射線エネルギーに対し
て非直線的関係にする電気的ひずみを含んでいるものを
発生させる段階、 値（Xs−Ｃ）２を持つ補正信号（但し、Ｃは０あるいは
Xsと同様な単位の定数）を生成する段階と、そして 前記補正信号値の少なくとも端数を、少なくとも値Xsを
持つ信号に加算して、そこから前記電気的ひずみをほぼ
除去し、それによってほぼ直線化した出力信号を生成す
る段階、 を具備することを特徴とする、前記方法。 - 【請求項２】前記発生信号と補正信号は次の関係、 1/a×〔Xs＋ｆ（Xs−Ｃ）２〕 但し、「ｆ」は端数定数、「ａ」は１と「ｆ」から成る
グループから選択された値を持つ に従って結合され、そして 特定値「f0」は端数定数「ｆ」に対して確立され、この
特定値において、生成された結合信号の電気的ひずみは
ほぼ除去される、 ことを特徴とする、請求項１の方法。 - 【請求項３】前記発生電気信号は変調信号のA.C.部分で
あり、Ｃは０であり、そして前記「ａ」の値は「ｆ」に
等しいことを特徴とする、請求項２の方法。 - 【請求項４】前記発生電気信号は検出器発生電圧を構成
し、Ｃは基準電圧であり、そして前記「ａ」の値は１で
あることを特徴とする、請求項２の方法。 - 【請求項５】前記衝突放射線は干渉計ビームを構成し、
前記結合信号はフーリエ変換されて変換信号を発生し、
そして前記変換信号は「ｆ」の値が変化する際に監視さ
れ、前記「f0」の特定値を決定することを特徴とする、
請求項２の方法。 - 【請求項６】前記検出器はあるしゃ断周波数値より低い
周波数の放射線に対して非応答性であり、そしてそのよ
うな監視は、 （ａ）前記変換信号が前記低い周波数ではほぼ何のエネ
ルギーも示さない、と決定する段階、 （ｂ）前記変換信号が０以下のレベルの前記衝突放射線
のほぼ何の吸収も示さない、と決定する段階、および （ｃ）前記衝突放射線を、少なくとも２つの異なるレベ
ルの定常状態放射線エネルギーを発生するように変え、
そして前記変換信号の振幅が、前記発生された異なるエ
ネルギーレベルにおいてほぼ変化しない、と決定する段
階、 から成るグループから選択された１段階によって実行さ
れる、ことを特徴とする、請求項５の方法。 - 【請求項７】前記結合信号は、「ｆ」の値および前記衝
突放射線の定常状態エネルギーレベルが変化するにつれ
て監視されており、それによって「f0」は、前記結合信
号の振幅が、発生された異なるエネルギーレベルにおい
てほぼ変化しない「ｆ」の特定値として確立される、こ
とを特徴とする、請求項２の方法。 - 【請求項８】前記発生信号はディジタル形式に変換さ
れ、そして前記補正信号を生成する段階と前記信号を結
合する段階は電子データ処理技術によって実行されるこ
とを特徴とする、請求項３の方法。 - 【請求項９】前記特定値「f0」は電子データ処理技術に
よって確立されることを特徴とする、請求項８の方法。 - 【請求項１０】前記A.C.信号部分は干渉像であることを
特徴とする、請求項３の方法。 - 【請求項１１】前記補正信号を生成する段階と前記信号
を結合する段階はアナログ電子回路によって実行される
ことを特徴とする、請求項４の方法。 - 【請求項１２】前記特定値「f0」と前記基準電圧はその
ような回路によって確立されることを特徴とする、請求
項11の方法。 - 【請求項１３】前記衝突電磁放射線は赤外線領域のスペ
クトル放射線であることを特徴とする、請求項１の方
法。 - 【請求項１４】電磁放射線を検出し、そして入射放射線
の時変強度にほぼ直線的関係にある直線化電気出力信号
を生成する装置であって、 入射電磁放射線を変換して、そのような放射線のエネル
ギーを表す時変値Xsを持つ電気信号を発生し、そして定
バイアス電圧を印加する関連バイアス回路を有し、かつ
検出器発生信号を衝突放射線のエネルギーに非直線的に
関連させる電気ひずみをもたらしがちであるという特徴
を有する光導電型検出器、 値（Xs−Ｃ）２を持つ補正信号（但し、Ｃは０または、
Xsと同様な単位の定数を生成する手段、および そのような補正信号の少なくとも端数を、少なくとも値
Xsを持つ信号に加算して、そのような出力信号を発生す
る手段、 を備えていることを特徴とする前記装置。 - 【請求項１５】前記加算手段は発生信号と補正信号を、
次の関係 Xs＋ｆ（Xs−Ｃ）２ にしたがって結合し（但し、「ｆ」は端数定数であ
る）、そして前記装置は前記定数「ｆ」の特定値「f0」
を確立する手段を含んであり、その特定値において、発
生された出力信号における電気的ひずみはほぼ除去され
ていることを特徴とする、請求項14の装置。 - 【請求項１６】前記生成手段、前記加算手段、および前
記確立手段は前記検出器が接続して、前記検出器によっ
て発生された電気信号の電圧値に使用するアナログ電子
回路を備えており、前記関係のXsはそのような電圧値を
表している。そして基準電圧を発生しかつ前記回路に印
加する手段が備えられており、前記関係のＣ項はそのよ
うな基準電圧を持つ定数である、ことを特徴とする、請
求項15の装置。 - 【請求項１７】前記確立手段は可変分圧器を備えている
ことを特徴とする、請求項16の装置。 - 【請求項１８】前記生成手段および前記加算手段は、前
記分圧器が作動的に接続している集積回路を備えている
ことを特徴とする、請求項17の装置。 - 【請求項１９】前記集積回路は次の伝達方程式に従って
動作する、 V0＝Ａ〔（X1−X2）（Y1−Y2）/B＋（Z2−Z1）〕、 但し、V0は前記集積回路の出力電圧、Ａはその増幅利
得、Ｂは一定値電圧項、そしてX1,X2,Y1,Y2,Z1およびZ2
は可変電圧値であることを特徴とする、請求項18の装
置。 - 【請求項２０】発生された電気信号は変調信号A.C.部分
であり、前記加算手段は次の関係に従って、発生信号と
補正信号を結合し、 Xs/f＋（Xs）２ 但し、XsはA.C.信号部分、そして「ｆ」は端数定数であ
る。 前記装置は前記定数「ｆ」の特定値「f0」を確立する手
段を含んでおり、この特定値では、生成された出力信号
における電気的ひずみはほぼ除去されており、そして前
記生成手段、前記加算手段、および前記確立手段は電子
データ処理手段を備えていることを特徴とする、請求項
14の装置。 - 【請求項２１】前記検出器はテルル化水銀カドミウム装
置であることを特徴とする、請求項14の装置。 - 【請求項２２】前記装置はさらに、前記検出器にビーム
を投射するように配置された電磁放射線源を含んでいる
ことを特徴とする、請求項14の装置。 - 【請求項２３】前記装置はさらに、前記線源と前記検出
器間のビームの通路に作動的に配置された干渉計を含ん
でいることを特徴とする、請求項22の装置。 - 【請求項２４】前記A.C.信号部分は干渉像であることを
特徴とする、請求項23の装置。 - 【請求項２５】前記電磁放射線はスペクトル放射線であ
り、そしてスペクトルの赤外線領域にあることを特徴と
する、請求項23の装置。 - 【請求項２６】前記装置はフーリエ変換分光計を備えて
いることを特徴とする、請求項25の装置。 - 【請求項２７】前記装置はさらに、前記線源と前記検出
器間のビームの通路に作動的に配置されて、前記通路に
沿って投射されるビームの振幅を変調するチョッパ手段
を含んでいることを特徴とする、請求項22の装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US698,263 | 1991-05-10 | ||
| US07/698,263 US5136154A (en) | 1991-05-10 | 1991-05-10 | Method and system for photoconductive detector signal correction |
| PCT/US1992/003818 WO1992021137A1 (en) | 1991-05-10 | 1992-05-07 | Method and system for photodetector signal correction |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06510599A JPH06510599A (ja) | 1994-11-24 |
| JP3144803B2 true JP3144803B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=24804545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50008793A Expired - Lifetime JP3144803B2 (ja) | 1991-05-10 | 1992-05-07 | 光検出器信号補正方法および装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5136154A (ja) |
| EP (1) | EP0583402B1 (ja) |
| JP (1) | JP3144803B2 (ja) |
| AU (1) | AU2005392A (ja) |
| CA (1) | CA2102525C (ja) |
| DE (1) | DE69221143T2 (ja) |
| WO (1) | WO1992021137A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US5432336A (en) * | 1994-04-08 | 1995-07-11 | On-Line Technologies, Inc. | Detector signal correction method and system |
| JPH10185624A (ja) * | 1996-12-25 | 1998-07-14 | Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd | 光学式ポテンショメータ |
| US6162123A (en) * | 1997-11-25 | 2000-12-19 | Woolston; Thomas G. | Interactive electronic sword game |
| US7560697B2 (en) * | 2000-08-29 | 2009-07-14 | Perkinelmer Singapore Pte. Ltd. | Detector array and cross-talk linearity connection |
| ATE389164T1 (de) * | 2001-08-17 | 2008-03-15 | Perkin Elmer Int Cv | Signalverarbeitung für photoleitende detektoren |
| DE102008064389A1 (de) * | 2008-12-22 | 2010-06-24 | Giesecke & Devrient Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung optischer Eigenschaften eines Wertdokuments |
| US20120227425A1 (en) | 2011-03-08 | 2012-09-13 | Wayne Poerio | Solar turbo pump - hybrid heating-air conditioning and method of operation |
| US9772127B2 (en) | 2011-03-08 | 2017-09-26 | JOI Scientific, Inc. | Solar turbo pump—hybrid heating-air conditioning and method of operation |
| DE102013215482B3 (de) * | 2013-08-06 | 2014-07-24 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Optischer Sensor und Verfahren zur Überprüfung eines optischen Sensors im Betrieb |
| CN109307586B (zh) * | 2018-11-02 | 2020-02-18 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种光纤预制棒测量装置的校准方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US3952205A (en) * | 1974-11-25 | 1976-04-20 | Hewlett-Packard Company | Linear photon coupled isolator |
| SE459767B (sv) * | 1987-12-08 | 1989-07-31 | Tecator Ab | Saett att minska stoerkaensligheten hos maetvaerdet fraan ett maetinstrument |
| JPH01176921A (ja) * | 1988-01-06 | 1989-07-13 | Hitachi Ltd | フーリエ分光装置 |
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-
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- 1991-05-10 US US07/698,263 patent/US5136154A/en not_active Expired - Lifetime
-
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- 1992-05-07 EP EP92912897A patent/EP0583402B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-05-07 AU AU20053/92A patent/AU2005392A/en not_active Abandoned
- 1992-05-07 JP JP50008793A patent/JP3144803B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1992-05-07 DE DE69221143T patent/DE69221143T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-05-07 WO PCT/US1992/003818 patent/WO1992021137A1/en active IP Right Grant
- 1992-05-07 CA CA002102525A patent/CA2102525C/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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| DE69221143D1 (de) | 1997-09-04 |
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