JP3396237B2 - 分光測定装置 - Google Patents
分光測定装置Info
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- JP3396237B2 JP3396237B2 JP14751992A JP14751992A JP3396237B2 JP 3396237 B2 JP3396237 B2 JP 3396237B2 JP 14751992 A JP14751992 A JP 14751992A JP 14751992 A JP14751992 A JP 14751992A JP 3396237 B2 JP3396237 B2 JP 3396237B2
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】分光器の波長分散面上に、積分動
作をする一次元光検出器または、二次元光検出器を配置
して、分光測定を行なう分光測定装置に関し、特に測定
のダイナミックレンジを広げることに関する。
作をする一次元光検出器または、二次元光検出器を配置
して、分光測定を行なう分光測定装置に関し、特に測定
のダイナミックレンジを広げることに関する。
【０００２】
【従来の技術】飽和しない程度に十分短い時間の積分動
作を繰り返して行い、積分値を積算し、目標値に達する
までの積分回数を求め、積分回数と、積分値の総和とか
ら、測定値を求めていた。あるいは、飽和しない適当な
時間の積分動作を一定回数繰り返した後、その積分値を
積算して、測定値を求めていた。
作を繰り返して行い、積分値を積算し、目標値に達する
までの積分回数を求め、積分回数と、積分値の総和とか
ら、測定値を求めていた。あるいは、飽和しない適当な
時間の積分動作を一定回数繰り返した後、その積分値を
積算して、測定値を求めていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】広いダイナミックレン
ジを得るために、飽和が起こらないように積分時間を十
分小さくするときには、積分動作を繰り返すことや、積
算した値が目標値よりも小さいことを確認することに、
積分時間と同等の多大な時間を要し、測定時間の増大を
もたらす。
ジを得るために、飽和が起こらないように積分時間を十
分小さくするときには、積分動作を繰り返すことや、積
算した値が目標値よりも小さいことを確認することに、
積分時間と同等の多大な時間を要し、測定時間の増大を
もたらす。
【０００４】ダイナミックレンジを一桁拡大するために
は、積分動作を十回繰り返すことが必要である。このた
め、三から四桁のダイナミックレンジの拡大を行なうこ
とは、積分回数の指数的な増加を伴い、測定時間の指数
的な増加を招き、ほとんど不可能であった。また、検出
器に入射する光が極めて弱い場合には、検出器から積分
値もきわめて小さく、積算する際に量子化誤差が発生す
るとともに、周囲からのノイズの影響が無視できなくな
り、ＳＮ比が悪くなった。
は、積分動作を十回繰り返すことが必要である。このた
め、三から四桁のダイナミックレンジの拡大を行なうこ
とは、積分回数の指数的な増加を伴い、測定時間の指数
的な増加を招き、ほとんど不可能であった。また、検出
器に入射する光が極めて弱い場合には、検出器から積分
値もきわめて小さく、積算する際に量子化誤差が発生す
るとともに、周囲からのノイズの影響が無視できなくな
り、ＳＮ比が悪くなった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】異なる積分時間で積分動
作を行ない、飽和積分値よりも小さいものの中で最大の
ものを積分値として用い、積分時間が異なるものに付い
ては、積分時間に依って、換算を行ない、測定値とす
る。ダイナミックレンジを拡大するためには、積分時間
を一桁ずつ変えるのが効果的である。
作を行ない、飽和積分値よりも小さいものの中で最大の
ものを積分値として用い、積分時間が異なるものに付い
ては、積分時間に依って、換算を行ない、測定値とす
る。ダイナミックレンジを拡大するためには、積分時間
を一桁ずつ変えるのが効果的である。
【０００６】
【作用】 必要なダイナミックレンジの拡大に必要なだ
け、（回数ではなく）、積分時間を変化させる。また、
光が弱い場合には、積分時間の長い積分値を用いること
により積分値を大きくする。
け、（回数ではなく）、積分時間を変化させる。また、
光が弱い場合には、積分時間の長い積分値を用いること
により積分値を大きくする。
【０００７】
【実施例】以下実施例に基づき、詳細に説明する。図１
は、本発明を説明するブロック図である。分光器１の波
長分散面に配置された一次元光検出器２には、分光器１
内で分光された光が結像する。光検出器２上には、光を
検出する複数の素子が設けられている。分光器１内で分
光された光は、複数の素子上に、波長が異なるように入
射するように構成され、分光測定が行なわれる。本発明
による測定は、次のようにして行なわれる。
は、本発明を説明するブロック図である。分光器１の波
長分散面に配置された一次元光検出器２には、分光器１
内で分光された光が結像する。光検出器２上には、光を
検出する複数の素子が設けられている。分光器１内で分
光された光は、複数の素子上に、波長が異なるように入
射するように構成され、分光測定が行なわれる。本発明
による測定は、次のようにして行なわれる。
【０００８】光検出器２としては、ＣＣＤ、ＣＩＤ（Ch
arge Injection Device)＋ＰＤＡ(Photo−Diode Array)
等の固体素子が用いられる。分光器１に測定される光を
入射させる。制御回路３はまず、０．０１秒だけ光検出
器２の積分動作を行なう。積分動作の後、各素子の積分
値を、記憶回路４に記憶する。続いて、制御回路３は、
０．１秒、１秒、１０秒、１００秒だけ光検出器２の積
分動作を順次行ない、各素子の各積分時間に対応した積
分値を、記憶回路４に記憶する。全ての積分動作が終了
したら、各素子毎に、予め測定してある、飽和積分値よ
りも小さい積分値の内で、最も大きな積分値を検出回路
５が検出する。検出された積分値を、積分時間を用い
て、単位積分時間当りの積分値に、換算回路６が換算し
測定値とする。
arge Injection Device)＋ＰＤＡ(Photo−Diode Array)
等の固体素子が用いられる。分光器１に測定される光を
入射させる。制御回路３はまず、０．０１秒だけ光検出
器２の積分動作を行なう。積分動作の後、各素子の積分
値を、記憶回路４に記憶する。続いて、制御回路３は、
０．１秒、１秒、１０秒、１００秒だけ光検出器２の積
分動作を順次行ない、各素子の各積分時間に対応した積
分値を、記憶回路４に記憶する。全ての積分動作が終了
したら、各素子毎に、予め測定してある、飽和積分値よ
りも小さい積分値の内で、最も大きな積分値を検出回路
５が検出する。検出された積分値を、積分時間を用い
て、単位積分時間当りの積分値に、換算回路６が換算し
測定値とする。
【０００９】なお、光検出器２への入射光を積分時間に
基づいて時間的に制限するシャッター機構を設け、積分
時間のゲートとすることができる。以後、図示しない測
定回路に依って測定値が処理され、分光測定が実施され
る。表１に測定の例を示す。
基づいて時間的に制限するシャッター機構を設け、積分
時間のゲートとすることができる。以後、図示しない測
定回路に依って測定値が処理され、分光測定が実施され
る。表１に測定の例を示す。
【００１０】
【表１】
【００１１】これは、素子を１０２４個並べた一次元光
検出器２の例である。各素子の飽和積分値は、１，００
０，０００である。縦の欄には各素子が順番に並べられ
ており、横の欄には各素子の時間による積分値である。
表１に示すように、０．０１秒から１００秒まで一桁ず
つ異なる積分時間で積分動作を行ない、各積分時間によ
る積分値が得られる。各素子毎に、飽和積分値よりも小
さいものの内で最も大きな積分値を枠で囲ってある。こ
の積分値を積分時間で割ったものを測定値とすると、測
定値は、単位時間当りの積分値となり、積分時間の大小
には無関係で、光の強弱に比例したものになる。
検出器２の例である。各素子の飽和積分値は、１，００
０，０００である。縦の欄には各素子が順番に並べられ
ており、横の欄には各素子の時間による積分値である。
表１に示すように、０．０１秒から１００秒まで一桁ず
つ異なる積分時間で積分動作を行ない、各積分時間によ
る積分値が得られる。各素子毎に、飽和積分値よりも小
さいものの内で最も大きな積分値を枠で囲ってある。こ
の積分値を積分時間で割ったものを測定値とすると、測
定値は、単位時間当りの積分値となり、積分時間の大小
には無関係で、光の強弱に比例したものになる。
【００１２】表２は、表１によって得られた測定値であ
る。
る。
【００１３】
【表２】
【００１４】これから、素子としてのダイナミックレン
ジは、０から１，０００，０００まで６桁であるが、測
定値のダイナミックレンジは、０．０１から１００，０
００，０００まで、１０桁であることがわかる。制御回
路３は、積分動作を積分時間が短いほうから順次行うよ
うに構成されるとともに、検出回路５は、積分動作の度
毎に積分値を検査し、光検出器２中の全ての素子の積分
値が飽和積分値を越えたら、制御回路３に終了信号を送
るように構成されるとともに、制御回路３は終了信号を
受けたら、測定を終了するように構成するようにしても
よい。
ジは、０から１，０００，０００まで６桁であるが、測
定値のダイナミックレンジは、０．０１から１００，０
００，０００まで、１０桁であることがわかる。制御回
路３は、積分動作を積分時間が短いほうから順次行うよ
うに構成されるとともに、検出回路５は、積分動作の度
毎に積分値を検査し、光検出器２中の全ての素子の積分
値が飽和積分値を越えたら、制御回路３に終了信号を送
るように構成されるとともに、制御回路３は終了信号を
受けたら、測定を終了するように構成するようにしても
よい。
【００１５】また、制御回路３は、積分動作を積分時間
が短いほうから順次行うように構成されるとともに、検
出回路５は、最初の積分値を検査し、各素子の中で最小
の値を与える素子の積分値が、飽和積分値を越える時間
（飽和時間）を算出し、飽和時間を制御回路３に送るよ
うに構成されるとともに、制御回路３は飽和時間よりも
小さい範囲の積分時間でのみ積分動作を行うように構成
することも可能である。
が短いほうから順次行うように構成されるとともに、検
出回路５は、最初の積分値を検査し、各素子の中で最小
の値を与える素子の積分値が、飽和積分値を越える時間
（飽和時間）を算出し、飽和時間を制御回路３に送るよ
うに構成されるとともに、制御回路３は飽和時間よりも
小さい範囲の積分時間でのみ積分動作を行うように構成
することも可能である。
【００１６】これと同様のことは、０．０１秒の積分動
作を１０，０００回繰り返すことに依っても達成できる
が、その場合には、次のような障害が発生する。 (1) 積分値の、記憶や積算や目標値との大小の比較など
の処理に０．００１秒から０．０１秒程度の時間がかか
るため、測定に時間がかかる。 (2) 光強度が小さい場合には、積分値が小さいため、デ
ジタル値に変換する場合の量子化誤差が発生する。ま
た、積分値を送る際に周囲からのノイズを受け易い（こ
うしたノイズは、単位時間当りの積分値に関係なく一定
であると考えられる）。このため、一度に長い積分時間
の積分動作をすることに依るＳＮ比の改善が少ない。
作を１０，０００回繰り返すことに依っても達成できる
が、その場合には、次のような障害が発生する。 (1) 積分値の、記憶や積算や目標値との大小の比較など
の処理に０．００１秒から０．０１秒程度の時間がかか
るため、測定に時間がかかる。 (2) 光強度が小さい場合には、積分値が小さいため、デ
ジタル値に変換する場合の量子化誤差が発生する。ま
た、積分値を送る際に周囲からのノイズを受け易い（こ
うしたノイズは、単位時間当りの積分値に関係なく一定
であると考えられる）。このため、一度に長い積分時間
の積分動作をすることに依るＳＮ比の改善が少ない。
【００１７】従って、本発明による装置に依れば、測定
時間の増加なしに、ダイナミックレンジの拡大と、ＳＮ
比の改善が実施できる。なお、この実施例では、積分時
間を一桁ずつ違えたが、１、２、５、１０のように、対
数目盛りに近い時間ずつ違えて実施すると、より細かく
ダイナミックレンジを拡大できる。また、２桁ずつ違え
て実施すると、より短い測定時間で、より大きくダイナ
ミックレンジが拡大できる。
時間の増加なしに、ダイナミックレンジの拡大と、ＳＮ
比の改善が実施できる。なお、この実施例では、積分時
間を一桁ずつ違えたが、１、２、５、１０のように、対
数目盛りに近い時間ずつ違えて実施すると、より細かく
ダイナミックレンジを拡大できる。また、２桁ずつ違え
て実施すると、より短い測定時間で、より大きくダイナ
ミックレンジが拡大できる。
【００１８】また、積分時間で割ることに依って、単位
時間当りの積分値を測定値としたが、測定値を取り扱う
方法については、別のやり方も考えられる。例として
は、小数点を頭に持ってくるために、積分時間が最小の
ものに換算する方法や、整数にするために、積分時間が
最大のものに換算する方法がある。また、検出器の各素
子の飽和積分値は、同一としてあるが、現実には、各素
子毎に異なることも有り得る。その場合には、各素子毎
に飽和積分値を記憶しておく方法や、飽和積分値の最小
のものを全素子に適用する方法などが考えられる。
時間当りの積分値を測定値としたが、測定値を取り扱う
方法については、別のやり方も考えられる。例として
は、小数点を頭に持ってくるために、積分時間が最小の
ものに換算する方法や、整数にするために、積分時間が
最大のものに換算する方法がある。また、検出器の各素
子の飽和積分値は、同一としてあるが、現実には、各素
子毎に異なることも有り得る。その場合には、各素子毎
に飽和積分値を記憶しておく方法や、飽和積分値の最小
のものを全素子に適用する方法などが考えられる。
【００１９】なお、本実施例は光検出器２として、一次
元的に素子を配したものを用いたが、素子を２次元的に
配した光検出器２を用いることができる。この場合、分
光１により、分光された光を面構成した場合に有用であ
る。
元的に素子を配したものを用いたが、素子を２次元的に
配した光検出器２を用いることができる。この場合、分
光１により、分光された光を面構成した場合に有用であ
る。
【００２０】
【発明の効果】必要なダイナミックレンジの拡大に必要
なだけ、積分回数ではなく、積分時間を変化させるの
で、積分回数が指数的に拡大することが無い。これに依
って、測定に必要な時間を短縮できる。また、光が弱い
場合には、積分時間の長い信号を用いることにより積分
値を大きくでき、量子化誤差や周囲からのノイズの影響
を受け難くすることに依って、ＳＮ比の低下を防ぐこと
ができる。
なだけ、積分回数ではなく、積分時間を変化させるの
で、積分回数が指数的に拡大することが無い。これに依
って、測定に必要な時間を短縮できる。また、光が弱い
場合には、積分時間の長い信号を用いることにより積分
値を大きくでき、量子化誤差や周囲からのノイズの影響
を受け難くすることに依って、ＳＮ比の低下を防ぐこと
ができる。
【図１】本発明の実施例のブロック図である。
１ 分光器
２ 一次元光検出器
３ 制御回路
４ 記憶回路
５ 検出回路
６ 換算回路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01J 3/02 - 3/36
G01N 21/00 - 21/01
G01N 21/16 - 21/61
H04N 5/30 - 5/335
Claims (4)
- 【請求項１】 波長分散面上に、積分動作を行なう一次
元または二次元光検出器を配置した分光器と、積分動作
を異なる複数の積分時間について行うように制御する制
御回路と、前記検出器上の各素子の各積分時間毎に得ら
れた複数の積分値を記憶する記憶回路と、前記複数の積
分値のうち、前記各素子が飽和する積分値（飽和積分
値）を越えない範囲で最大の積分値を検出する検出回路
と、前記最大の積分値を該最大の積分値を得た積分時間
で除算した値を前記各素子の測定値とする換算回路とを
設けたことを特徴とする分光測定装置。 - 【請求項２】 前記制御回路により制御される複数の積
分時間は、1桁ずつ異なる、または対数目盛りに近い時
間で異なることを特徴とする請求項１に記載の分光測定
装置。 - 【請求項３】 前記制御回路は、前記積分動作を積分時
間が短いほうから順次行なうように構成されるととも
に、前記検出回路は、積分動作の度毎に積分値を検査
し、検出器中の全ての素子の積分値が飽和積分値を越え
たら、前記制御回路に終了信号を送るように構成される
とともに、前記制御回路は、前記終了信号を受けたら、
測定を終了するように構成されたことを特徴とする請求
項１または２に記載の分光測定装置。 - 【請求項４】 前記制御回路は、前記積分動作を積分時
間が短いほうから順次行なうように構成されるととも
に、前記検出回路は、最初の積分値を検査し、各素子の
中で最小の値を与える素子の積分値が、飽和積分値を越
える時間（飽和時間）を算出し、飽和時間を、前記制御
回路に送るように構成されるとともに、前記制御回路
は、飽和時間よりも小さい範囲の積分時間でのみ積分動
作を行なうように構成されたことを特徴とする請求項１
または２に記載の分光測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14751992A JP3396237B2 (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | 分光測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14751992A JP3396237B2 (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | 分光測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05340816A JPH05340816A (ja) | 1993-12-24 |
| JP3396237B2 true JP3396237B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
ID=15432168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14751992A Expired - Fee Related JP3396237B2 (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | 分光測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3396237B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6402328B1 (en) * | 1999-01-25 | 2002-06-11 | Gentex Corporation | Automatic dimming mirror using semiconductor light sensor with integral charge collection |
| EP1169624A4 (en) * | 2000-02-15 | 2008-02-20 | Varian Australia | METHOD AND APPARATUS FOR SPECTROCHEMICAL ANALYSIS |
| CN101176116B (zh) * | 2005-05-13 | 2010-08-25 | 三路影像公司 | 基于色原分离的图像分析方法 |
| JP5803280B2 (ja) | 2011-05-27 | 2015-11-04 | セイコーエプソン株式会社 | 光フィルター装置 |
| WO2013022731A1 (en) | 2011-08-05 | 2013-02-14 | Gentex Corporation | Optical assembly for a light sensor |
| US9870753B2 (en) | 2013-02-12 | 2018-01-16 | Gentex Corporation | Light sensor having partially opaque optic |
| US9207116B2 (en) | 2013-02-12 | 2015-12-08 | Gentex Corporation | Light sensor |
| AU2015212758B2 (en) * | 2014-01-30 | 2019-11-21 | Bd Kiestra B.V. | A system and method for image acquisition using supervised high quality imaging |
-
1992
- 1992-06-08 JP JP14751992A patent/JP3396237B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05340816A (ja) | 1993-12-24 |
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