TW201721112A - 光譜儀的量測方法、光譜儀及其電子電路 - Google Patents
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Abstract
一種光譜儀的電子電路,其適於與一光譜儀的一光感測器電連接。電子電路包括一觸發線、一記憶單元以及一控制單元。觸發線用於傳輸至少一觸發信號。記憶單元用於儲存量測設定。控制單元電連接觸發線與記憶單元,其中控制單元從觸發線接收觸發信號,以使光譜儀在此量測設定下連續地進行多次曝光量測。控制單元將光感測器從這些曝光量測所測得的多筆光譜資料直接儲存於記憶單元。另外,包括上述電子電路的光譜儀以及其量測方法也在此提出。
Description
本發明是有關於一種光學量測裝置及其電子電路,且特別是有關於一種光譜儀(spectrometer)及其電子電路。
目前一般光譜儀在進行量測時,光譜儀會接收來自電腦的指令(instruction)而進行曝光(exposure),以量測待測光(measured light)的光譜(spectrum)。之後,光譜儀將帶有此光譜的資料傳送到電腦。在資料傳送到電腦的期間,光譜儀會暫時不能進行曝光。等到資料傳送完畢,電腦才能命令光譜儀進行下一次曝光。所以,一般光譜儀在進行曝光之後,需要等候一段時間,等資料傳送完畢,才能進行下一次曝光。
不過,以上光譜儀的量測模式並不利於量測某些特殊的待測物,例如反應中間物(reaction intermediate)。一般而言,反應中間物不穩定,且存在時間短,所以需要在有限的時間內進行多次曝光量測(exposure measurement)來得到多筆光譜資料,並根據這些光譜資料研究反應中間物。
然而,一般光譜儀在進行一次曝光之後,需要等待測得的一筆光譜資料傳送到電腦完畢,才能進行下一次曝光。這段等候的時間長且不穩定,而且還會受限於光譜儀與電腦之間的資料傳輸速率變化而改變,以至於光譜儀可能不容易在有限的時間內量測到足夠的有效光譜資料(valid spectral data)。
本發明提供一種光譜儀的電子電路,其能使光譜儀連續地進行多次曝光量測。
本發明提供一種包括上述電子電路的光譜儀。
本發明提供一種光譜儀的量測方法,其能使光譜儀連續地進行多次曝光量測。
本發明提出一種光譜儀的電子電路,其適於與一光譜儀的一光感測器電連接。電子電路包括一觸發線、一記憶單元以及一控制單元。記憶單元用於儲存量測設定(measurement setting)。觸發線用於傳輸至少一觸發信號。控制單元電連接觸發線與記憶單元,其中控制單元從觸發線接收觸發信號,以使光譜儀在上述量測設定下連續地進行多次曝光量測。控制單元將光感測器從這些曝光量測所測得的多筆光譜資料直接儲存於記憶單元。
本發明提出一種光譜儀,其用於進行多次曝光量測。光譜儀包括一分光件、一光感測器與上述電子電路,其中電
子電路的控制單元電連接光感測器。在這些曝光量測中,分光件產生多道譜線光,而光感測器接收這些譜線光,以產生多筆光譜資料。
本發明提出一種光譜儀的量測方法。在此量測方法中,首先,從一觸發線接收至少一觸發信號。接著,根據觸發信號,令一光譜儀在一量測設定下連續地進行多次曝光量測,其中量測設定儲存於一記憶單元中。接著,將這些曝光量測所測得的多筆光譜資料直接儲存於該記憶單元。
基於上述,本發明的電子電路具有記憶單元,而光譜儀能將多筆光譜資料直接儲存於記憶單元,因而能連續地進行多次曝光量測,不必等待光譜資料傳送至運算處理裝置。如此,光譜儀能在有限的時間內連續地進行多次曝光量測,利於從例如反應中間物等特殊待測物測得足夠的有效光譜資料。
30‧‧‧運算處理裝置
100、300、400‧‧‧光譜儀
110‧‧‧分光件
120‧‧‧光感測器
130、330、430‧‧‧電子電路
132‧‧‧觸發線
134‧‧‧控制單元
136‧‧‧記憶單元
140‧‧‧控制器
332‧‧‧硬體傳輸線
338、438‧‧‧傳輸單元
431‧‧‧電池
435‧‧‧計時器
440‧‧‧周邊控制裝置
L1‧‧‧入射光
L2‧‧‧譜線光
S0、S1、S21、S31‧‧‧步驟
T0、T31‧‧‧時間
T1‧‧‧延遲時間
T21、T22‧‧‧量測曝光時間
圖1A繪示出本發明一實施例的光譜儀的方塊示意圖。
圖1B繪示出圖1A中的電子電路的方塊示意圖。
圖2A繪示出本發明一實施例的光譜儀連續地進行多次曝光量測的序列示意圖(sequence diagram)。
圖2B繪示出本發明另一實施例的光譜儀連續地進行多次曝光量測的序列示意圖。
圖3繪示出本發明另一實施例的光譜儀的方塊示意圖。
圖4繪示出本發明另一實施例的光譜儀的方塊示意圖。
圖1A繪示出本發明一實施例的光譜儀的方塊示意圖。請參閱圖1A,光譜儀100包括分光件110、光感測器120及電子電路130。分光件110可利用繞射(diffraction)、折射(refraction)或濾光(filtering)將入射光(incidence light)L1分解成(separating)多道波長彼此不同的譜線光(spectral ray)L2,而分光件110可以是透射光柵(transmissive grating)、反射光柵(reflective grating)、稜鏡(prism)或濾光陣列(filter array),其中此濾光陣列可以是由多片排成一線或二維陣列的濾光片(filters)所形成。
光感測器120能接收這些譜線光L2,並能將這些譜線光L2轉換成電信號,其帶有這些譜線光L2的光譜資料。光感測器120可以是一維或二維的光感測陣列(optical sensor array),其例如是光電二極體陣列偵測器(photodiode array)、電荷耦合器(Charge-Coupled Device,CCD)或互補式金屬-氧化層-半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)。
電子電路130可以是電路板總成(circuit board assembly),例如印刷電路板總成(Printed Circuit Board Assembly,
PCBA)。或者,電子電路130也可以是半導體封裝(semiconductor package),其中此半導體封裝例如是晶圓級封裝(Wafer Level Chip Scale Package,WLCSP)、晶片級封裝(Chip Scale Package,CSP)或系統級封裝(System in Package,SiP)。
當電子電路130為半導體封裝時,電子電路130可以是積體電路(Integrated Circuit,IC),其例如是封裝後的晶片(chip)。因此,電子電路130可以是一塊能裝設(mounted)在電路板上的離散元件(discrete component),而且電子電路130與光感測器120可裝設在同一塊電路板上。如此,電子電路130得以經由電路板來電連接光感測器120。
另外,電子電路130也可利用連接器(connecters)來電連接光感測器120。舉例而言,當電子電路130為電路板總成時,電子電路130與光感測器120分別具有一對能彼此連接的連接器。這對連接器能可拆卸地(detachably)分離,並可分別具有接頭(plug)以及供此接頭插拔的插座(socket)。這對連接器可包括匯流排(bus)或硬體連接埠(hardware port),例如串列埠(serial port)或並列埠(parallel port)。串列埠例如是通用串列匯流排(Universal Serial Bus,USB)、RS-232-C串列埠或RS-485串列埠。
由此可知,利用電路板或連接器,電子電路130得以電連接光感測器120。當電子電路130電連接光感測器120時,電子電路130能經由電路板或連接器來傳送指令至光感測器120,以控制光感測器120進行曝光量測,而且光感測器120也能將譜線光L2
所轉換成的電信號傳送至電子電路130。
電子電路130包括觸發線132,其為電線(electrical wire)或硬體傳輸線(hardware electrical cable),其中此硬體傳輸線能可拆卸地(detachably)電連接控制單元。或者,觸發線132也可以是焊接於電路板的金屬線,或是電路板的走線(trace)。觸發線132能電連接控制器(controller)140。控制器140能發出觸發信號,而觸發線132能傳輸來自控制器140的觸發信號。
控制器140可以是電腦、行動裝置(mobile device)、可程式邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC)、微控制器(Microcontroller,MCU)、微處理器(Microprocessor,μP)或可程式邏輯裝置(Programmable Logic Device,PLD)。行動裝置例如是智慧手機(smartphone)或平板電腦(tablet)。觸發線132能可拆卸地電連接控制器140與控制單元134。
圖1B繪示出圖1A中的電子電路的方塊示意圖。請參閱圖1B,電子電路130還包括控制單元134與記憶單元136。控制單元134電連接光感測器120、觸發線132及記憶單元136,且可為處理器(processor),例如微控制器(MCU)、微處理器(μP)或可程式邏輯裝置(PLD)。
記憶單元136儲存量測設定,而量測設定能決定光感測器120的至少一種量測參數,其可包括曝光次數及/或曝光時間(exposure time)。控制單元134能從觸發線132接收觸發信號,並且在接收觸發信號之後,命令光感測器120在上述量測設定下進行
曝光,使光譜儀100進行曝光量測。換句話說,觸發信號可視為用來觸發(triggering)光譜儀100執行(executing)曝光量測的指令。
在本實施例中,上述量測設定可以是一種量測序列表(measurement schedule),其會安排好曝光量測的參數與流程。例如,量測序列表會安排好光譜儀100要進行幾次曝光量測;個別曝光量測所進行的時間;以及相鄰兩次曝光量測之間的時間間隔(interval)等,而量測序列表的內容例如以下表(一)所示。
表(一)是以三次曝光量測來作為舉例說明,而表(一)所示的時間也是作為舉例說明,僅供參考。實際上,光譜儀100可以進行兩次或超過三次曝光量測,而非只能進行三次曝光量測。此外,在表(一)中,第一次間隔時間乃是指第一與第二次曝光量測時間之間的間隔。同理,第二次間隔時間乃是指第二與第三次曝光量測時間之間的間隔。
根據表(一)所示的量測序列表,在控制單元134接
收到觸發信號之後,光譜儀100會開始進行第一次曝光量測,其會進行1秒。第一次曝光量測完畢之後,經過第一次間隔時間(0.1秒),光譜儀100會進行第二次曝光量測,其進行0.5秒。第二次曝光量測完畢之後,經過第二次間隔時間(0.05秒),光譜儀100會進行第三次曝光量測,其進行0.8秒。如此,根據量測序列表(即量測設定),光譜儀100可以連續地進行三次曝光量測。當然,根據不同的量測序列表,光譜儀100也可以連續地進行二次或超過三次的曝光量測。
特別一提的是,控制器140可在第一與第二次間隔時間中分別經由觸發線132發出兩次觸發信號至控制單元134。當控制單元134在第一與第二次間隔時間中分別接收到這兩次觸發信號時,控制單元134會命令光感測器120執行兩次曝光,以進行第一與第二次曝光量測,如表(一)所示。所以,觸發線132可多次傳送觸發信號至控制單元134,以使光譜儀100連續地進行多次曝光量測。另外,有關於以上觸發信號多次傳輸的特徵,以下會在圖2B所揭露的實施例中做進一步的詳細說明。
在本實施例中,觸發信號可以是數位信號,並具有信號邊緣(signal edge),其例如是下降邊緣(falling edge)或上升邊緣(rising edge),而控制單元134會偵測此信號邊緣來命令光感測器120進行曝光,即控制單元134可以是下降邊緣觸發(falling edge-triggered)或上升邊緣觸發(rising edge-triggered)。此外,在其他實施例中,觸發信號也可以是類比信號,所以觸發信號不
限定只能是數位信號。
控制單元134能從光感測器120接收帶有光譜資料的電信號,並將這些光譜資料直接儲存於記憶單元136。記憶單元136的容量可大於4百萬位元組(Megabyte,MB),例如32百萬位元組(MB)或64百萬位元組(MB)。記憶單元136可包括揮發性記憶體(volatile memory)及/或非揮發性記憶體(non-volatile memory)。換句話說,記憶單元136可以是揮發性記憶體或非揮發性記憶體。或者,記憶單元136可以包括揮發性記憶體與非揮發性記憶體。一般而言,揮發性記憶體具有讀取與儲存快速的優點,而非揮發性記憶體具有其不論其是否通電,仍可保存資料的優點。
前述非揮發性記憶體可以是快閃記憶體(flash memory),例如記憶棒(Memory Stick,MS)或安全數位卡(Secure Digital Card,SD Card)等記憶卡(memory card),或是隨身碟(USB flash drive)。當記憶單元136為記憶卡或隨身碟時,記憶單元136能與控制單元134可拆卸地分離,從而不電連接控制單元134。此外,這裡的記憶單元136也可以是暫存器(register)。
圖2A繪示出本發明一實施例的光譜儀連續地進行多次曝光量測的序列示意圖。請參閱圖1B與圖2A,首先,進行步驟S0,也就是傳送設定信號至控制單元134,其中設定信號可以是由觸發線132所傳輸,並且可由控制器140發出。設定信號可以是機械語言(machine language)或硬體描述語言(Hardware Description Language,HDL)。控制單元134在接收設定信號之後,會進入觸
發模式(trigger mode)以及產生量測設定。從傳送設定信號起,經過一段時間T0之後,量測設定會完全儲存於記憶單元136,而控制單元134也會完全進入觸發模式。
除了利用設定信號來進入觸發模式之外,還有其他多種讓控制單元134進入觸發模式的方法。舉例而言,在光譜儀100開機後,控制單元134會自動執行儲存在記憶單元136內的韌體(firmware)或軟體(software),以進入觸發模式,而此韌體或軟體含有量測設定。詳細而言,記憶單元136可包括揮發性記憶體與非揮發性記憶體,而上述韌體或軟體會先儲存在非揮發性記憶體中,其中此非揮發性記憶體例如是快閃記憶體或唯讀記憶體(Read Only Memory,ROM),而揮發性記憶體例如是隨機存取記憶體(Random Access Memory,RAM)。
當光譜儀100開機時,控制單元134會將非揮發性記憶體內的韌體或軟體載入(loading)到揮發性記憶體,以使控制單元134可以自動執行儲存在記憶單元136內的韌體或軟體,從而進入觸發模式。所以,在其他實施例中,即使沒有步驟S0,控制單元134也能進入觸發模式,並決定好後續曝光量測的設定。
觸發線132還可以傳送重置信號(resetting signal)至控制單元134,以使控制單元134能根據重置信號來初始化(initializing)記憶單元136,改變儲存在記憶單元136內的量測設定。例如,將曝光次數以及曝光時間T21其中至少一者改變成出廠時的預設值。此外,重置信號也可以是機械語言或硬體描述語言,
並且可以由控制器140發出,所以觸發信號、設定信號以及重置信號三者來源可以相同。
在進行步驟S0之後,接著進行步驟S1,即處於觸發模式下的控制單元134從觸發線132接收觸發信號。從控制單元134接收到觸發信號起,經過一段延遲時間(latency)T1之後,控制單元134會進行多次步驟S21,即命令光感測器120進行多次曝光,以使光譜儀100在上述量測設定下連續地進行多次曝光量測。
在延遲時間T1期間內,控制單元134會決定好光感測器120的多個量測參數,例如曝光時間T21以及曝光次數等,以準備進行步驟S21。在本實施例中,於延遲時間T1期間對步驟S21所作的準備完全是由控制單元134處理,而非外部的電腦或行動裝置來處理,且延遲時間T1穩定而不易大幅度變化。
延遲時間T1可以介於20微秒(microsecond,μs)至100微秒之間,所以延遲時間T1相當短暫。此外,延遲時間T1與控制單元134的效能(performance)有關。控制單元134的效能越好,延遲時間T1可以越短。所以,延遲時間T1的長短可由控制單元134的效能來決定,不限定僅介於20微秒至100微秒之間。
在本實施例中,當控制單元134沒有處於觸發模式時,即使控制單元134接收到觸發信號,控制單元134也不會命令光感測器120進行曝光。不過,在其他實施例中,縱使沒有觸發模式,控制單元134也可接收觸發信號來命令光感測器120進行曝光。
在步驟S21的曝光量測中,光感測器120會曝光一段
曝光時間T21,並接收分光件110所產生的多道譜線光L2(請參考圖1A),以產生一筆光譜資料,完成一次曝光量測。此外,儲存於記憶單元136內的量測設定可選擇所有曝光時間T21皆為量測曝光時間(measured exposure time),而光感測器120在每次量測曝光時間內所擷取的光譜資料都會被採用,並直接儲存於記憶單元136
在進行步驟S21期間,每經過一段曝光時間T21,光感測器120暫時中斷曝光,而電子電路130會開始進行一次步驟S31,即控制單元134將光感測器120所擷取的一筆光譜資料直接儲存於記憶單元136,直到完成所有的曝光量測。上述中斷曝光的時間其實是相鄰兩次曝光時間T21之間的間隔(interval),其相當短暫,甚至不到1微秒,所以圖2A省略畫出這段中斷的時間(間隔)。此外,在圖2A所示的實施例中,步驟S21中的這些曝光時間T21(圖2A以三段曝光時間T21作為舉例說明)可以彼此相同。不過,在其他實施例中,至少兩次曝光時間T21可以不相同。
由於中斷曝光的時間相當短暫,所以在進行步驟S31的期間,控制單元134會進行下一個步驟S21,讓光感測器120再次進行曝光。也就是說,步驟S21與步驟S31兩者進行的時間會部分重疊,且相鄰兩次曝光時間T21之間的間隔可小於記憶單元136完成儲存一筆光譜資料的時間T31,如圖2A所示。此外,一次量測曝光時間(例如曝光時間T21)會大於記憶單元136完成儲存一筆光譜資料的時間T31,以確保這些曝光量測所測得的多筆光譜資料可以被儲存到記憶單元136。
基於上述,控制單元134能從觸發線132接收觸發信號,以命令光感測器120進行多次曝光,從而使光譜儀100能連續地進行多次曝光量測。在這些曝光量測中,光感測器120能接收由分光件110所產生的多道譜線光L2,以產生多筆光譜資料,而控制單元134會將這些光譜資料直接儲存於記憶單元136。
另外,由於記憶單元136可以是記憶卡或隨身碟,所以在完成這些曝光量測之後,使用者可先取出記憶單元136,並將記憶單元136安裝至運算處理裝置,以使運算處理裝置能讀取記憶單元136內的多筆光譜資料,其中運算處理裝置可為電腦、行動裝置、可程式邏輯控制器、微控制器、微處理器或可程式邏輯裝置。
特別一提的是,在圖2A的實施例中,所有曝光時間T21皆為量測曝光時間。也就是說,在每次曝光時間T21中,光感測器120所擷取的光譜資料會被採用,並直接儲存於記憶單元136。然而,在其他實施例中,儲存於記憶單元136內的量測設定可選擇至少一次曝光時間T21為虛設曝光時間(dummy exposure time),並決定虛設曝光時間的長短。光感測器120在虛設曝光時間內所擷取的光譜資料不會被採用,所以可不儲存於記憶單元136。
虛設曝光時間可大於時間T31,並且可以設置在相鄰兩次量測曝光時間之間,所以虛設曝光時間實質上可以視為相鄰兩次量測曝光時間之間的間隔。其次,量測曝光時間與虛設曝光時間兩者皆為量測設定所能決定的量測參數,所以利用量測曝光時間與虛設曝光時間,光譜儀100能滿足多種待測條件,有助於達
到自動化量測的效果。
圖2B繪示出本發明另一實施例的光譜儀連續地進行多次曝光量測的序列示意圖,其中光譜儀100也可進行如圖2B所揭露的連續多次曝光量測。圖2A與圖2B兩者連續多次曝光量測的流程相似。例如,圖2B中的步驟S0以及量測設定的產生與儲存都相同於前述實施例,故不再重複敘述。因此,以下將主要說明圖2A與圖2B兩者曝光量測之間的差異,相同特徵不再贅述。
請參閱圖1B與圖2B,在進行步驟S0,並且經過一段時間T0之後,光譜儀100會多次依序進行步驟S1、步驟S21與步驟S31,直到光譜儀100完成多次曝光量測。所以,在圖2B所示的實施例中,觸發線132會傳輸多次觸發信號,而各個觸發信號會使光譜儀100進行一次曝光量測,其中曝光次數可以等於控制單元134所接收的觸發信號的次數。因此,量測設定可決定控制單元134所接收的觸發信號的次數,從而決定曝光次數。
當控制單元134每收到一次觸發信號時(步驟S1),經過一段延遲時間T1之後,控制單元134命令光感測器120進行一次曝光(步驟S21)。之後,經過一段曝光時間T22後,光感測器120完成此次曝光,而控制單元134會將光感測器120所擷取的光譜資料直接儲存於記憶單元136(步驟S31),並等待接收下一次觸發信號(步驟S1),以再次進行步驟S21與S31,其中曝光時間T22可為前述實施例的量測曝光時間。
如此,光譜儀100能多次依序進行步驟S1、步驟S21
與步驟S31,直到完成多次曝光量測。在圖2B的實施例中,兩次曝光時間T22可以彼此不同,且相鄰兩次曝光時間T22之間的間隔明顯大於記憶單元136完成儲存一筆光譜資料的時間T31。不過,在其他實施例中,所有曝光時間T22可以彼此相同。此外,由於延遲時間T1的長短是由控制單元134的效能來決定,所以對同一台光譜儀100來說,控制單元134在接收這些觸發信號之後所產生的多個延遲時間T1可以彼此相等。
另外,記憶單元136也可以儲存反饋程式(feedback program)。當控制單元134在步驟S31中執行反饋程式時,控制單元134分析至少一次曝光量測(步驟S21)所測得的一筆光譜資料,並根據此光譜資料的分析結果來決定光感測器120在後續的曝光量測時的量測設定,而此量測設定能決定至少一種量測參數。例如,設定曝光時間T22(量測曝光時間),以使兩次曝光時間T22也可彼此不同。
在本實施例中,控制單元134可以執行上述反饋程式,以分析光譜資料的亮度,並根據此光譜資料的亮度分析結果來設定光感測器120後續的曝光時間T22(量測曝光時間)。詳細而言,在步驟S31中,當控制單元134分析儲存於記憶單元136內的光譜資料時,控制單元134會比對光譜資料中具有至少一種特定波長的譜線光L2(請參考圖1A)的亮度是否大於參考亮度。
承上述,若此譜線光L2的亮度大於或等於參考亮度的話,控制單元134不改變光感測器120在後續的曝光量測時的曝
光時間T22。若此譜線光L2的亮度小於參考亮度的話,控制單元134會拉長光感測器120後續的曝光時間T22,以增加譜線光L2的亮度,直到此譜線光L2的亮度大於或等於參考亮度。如此,可確保光譜儀100能得到上述譜線光L2亮度大於或等於參考亮度的光譜資料,以增加得到有效光譜資料的機率。
基於上述,當光譜儀100根據觸發線132所多次傳輸的觸發信號進行多次曝光量測時,控制單元134能將光感測器120所測得的多筆光譜資料直接儲存於記憶單元136。相較於習知光譜儀而言,每完成一次曝光量測之後,光譜儀100不必等待光譜資料傳送至電腦,即可隨即進行下一次曝光量測。因此,光譜儀100可以連續地進行多次曝光量測,以在有限的時間內對例如反應中間物等特殊待測物進行多次量測,從而取得多筆光譜資料。
此外,根據圖2B所揭露的實施例,當光譜儀100連續地進行多次曝光量測時,兩次曝光時間T22可以彼此不同,以使光譜儀100能依照多種曝光時間T22來連續地進行多次曝光量測,以滿足多種待測條件及促使光譜儀100能執行自動化量測。
須說明的是,在圖2B的實施例中,兩次曝光時間T22可彼此不同,且所有曝光時間T22皆為量測曝光時間,但在其他實施例中,這些曝光時間T22可以彼此相同,且至少一次曝光時間T22可以是前述實施例所述的虛設曝光時間。所以,曝光時間T22不限定不能彼此相同,而曝光時間T22也不限定只能是量測曝光時間。
圖3繪示出本發明另一實施例的光譜儀的方塊示意
圖。請參閱圖3,光譜儀300包括電子電路330,並可進行如圖2A與圖2B至少一者所示的連續多次曝光量測。電子電路330與130兩者相似,都包括多個相同元件,例如控制單元134與記憶單元136。不過,電子電路330更包括傳輸單元338。
傳輸單元338電連接控制單元134與記憶單元136,並能將記憶單元136內所儲存的這些光譜資料傳送至運算處理裝置30,以使運算處理裝置30能處理這些光譜資料。此外,運算處理裝置30可以是電腦或行動裝置。傳輸單元338可為硬體連接埠(hardware port),例如串列埠或並列埠。傳輸單元338可經由硬體傳輸線來電連接運算處理裝置30,而硬體傳輸線例如是通用串列匯流排傳輸線(USB cable)、RS-232-C串列埠傳輸線或RS-485串列埠傳輸線。此外,運算處理裝置30也能經由硬體傳輸線與傳輸單元338而提供電能給控制單元134。
在記憶單元136儲存至少兩筆光譜資料後,傳輸單元338開始將記憶單元136內所儲存的至少一筆光譜資料傳送至運算處理裝置30。也就是說,在進行至少兩次曝光量測之後,傳輸單元338才開始傳送光譜資料。例如,在完成所有曝光量測以及記憶單元136儲存所有的光譜資料後,傳輸單元338開始將這些光譜資料傳送至運算處理裝置30。不過,在其他實施例中,傳輸單元338也可以是在進行完第二次或第二次以後的其中一次曝光量測之後才開始傳送一筆或多筆光譜資料至運算處理裝置30。
另外,不同於圖1B所示的電子電路130,電子電路330
更包括至少一條硬體傳輸線332,其電連接控制單元134與控制器140。硬體傳輸線332能將控制器140所發出的電信號傳送至控制單元134,而且硬體傳輸線332與觸發線132兩者結構與種類可以相同。不過,不同於觸發線132,硬體傳輸線332所能傳輸的電信號只有重置信號與設定信號。硬體傳輸線332沒有傳輸觸發信號,而觸發信號仍是由觸發線132所傳輸。此外,控制器140(例如電腦或行動裝置)也能經由硬體傳輸線332而提供電能給控制單元134。
須說明的是,雖然圖3實施例的電子電路330包括硬體傳輸線332,但在其他實施例中,電子電路330可以省略硬體傳輸線332,而重置信號、設定信號以及觸發信號皆由觸發線132來傳輸。所以,電子電路330不限定一定要包括硬體傳輸線332。此外,圖3中的硬體傳輸線332也可以使用於圖1B中的電子電路130,即硬體傳輸線332可電連接圖1B中的控制單元134與控制器140。
圖4繪示出本發明另一實施例的光譜儀的方塊示意圖。請參閱圖4,光譜儀400包括電子電路430,且也能進行如圖2A與圖2B至少其中一者所示的連續多次曝光量測。圖4的電子電路430與圖3的電子電路330兩者相似,都包括多個相同元件,例如控制單元134與記憶單元136。以下將主要說明電子電路430與330兩者之間的差異,兩者相同特徵則不再贅述。
有別於圖3的光譜儀300,在圖4的光譜儀400中,傳輸單元438為無線收發模組,其可以是藍芽模組(Bluetooth module)。傳輸單元438沒有電連接運算處理裝置30,但是卻與運
算處理裝置30建立無線連結(wireless linking)。所以,傳輸單元438能將所有光譜資料無線傳送至運算處理裝置30,以使運算處理裝置30能處理這些光譜資料。
電子電路430可以更包括電池431,其電連接控制單元134,並能提供電能給控制單元134與光感測器120,以使光譜儀400得以運作。電池431例如是乾電池(dry cell)、一次電池(primary cell)或充電電池(rechargeable battery),其中充電電池可為鎳氫電池(nickel-metal hydride battery)、鋰離子電池(lithium-ion battery)或鋰聚合物電池(lithium polymer)。此外,圖4中的電池431也可使用於圖1B的電子電路130或圖3的電子電路330。也就是說,電池431也可電連接圖1B或圖3中的控制單元134,以提供電能給圖1B或圖3中的控制單元134與光感測器120。
此外,電子電路430可以更包括計時器(timer)435。計時器435電連接控制單元134,並能偵測在前述圖2A或圖2B中的連續多次曝光量測是否超過設定時間。當這些曝光量測超過設定時間時,控制單元134會命令光感測器120停止曝光,以停止進行曝光量測,避免光譜儀400不中斷地持續進行多次曝光量測。
以圖2A為例,當設定時間為30秒,且控制單元134接收到設定信號而進入觸發模式(步驟S0)時,計時器435會開始計時,以偵測從進入觸發模式之後所經過的時間是否超過30秒。當正在進行其中一次曝光量測,且計時器435偵測到已超過30秒時,控制單元134會停止此次曝光量測,並且不儲存這次曝光量測
所得到的光譜資料。如此,可以避免光譜儀400不中斷地持續進行多次曝光量測。此外,圖4中的計時器435也可使用於圖1B的電子電路130或圖3的電子電路330,即計時器435也可電連接圖1B或圖3中的控制單元134,以偵測這些曝光量測是否超過設定時間。
另外,在圖4的實施例中,觸發線132與硬體傳輸線332會電連接周邊控制裝置440,而非電連接控制器140。周邊控制裝置440能從觸發線132傳送觸發信號至控制單元134,以及從硬體傳輸線332傳送重置信號與設定信號至控制單元134。所以,周邊控制裝置440能控制光譜儀400進行曝光量測。此外,須說明的是,周邊控制裝置440也可以只從觸發線132傳送觸發信號、重置信號以及設定信號至控制單元134,而光譜儀400可省略硬體傳輸線332。所以,圖4中的電子電路430不限定要包括硬體傳輸線332。
周邊控制裝置440為輔助光譜儀400進行曝光量測的裝置,而周邊控制裝置440與光譜儀400可以整合成一台具有自動化量測功能的光譜系統。舉例來說,當光譜儀400用來量測液晶顯示器或發光二極體等發光源時,周邊控制裝置440可以是用來放置發光源的機械載具(mechanical holder),其能控制發光源的發光以及光感測器120的曝光。如此,周邊控制裝置440能使發光源在預定的時間點自動發光,並使光譜儀400對發光源連續地進行多次曝光量測,以達到自動化的功能。
綜上所述,利用記憶單元,本發明的光譜儀能直接儲存多筆光譜資料,不必等待光譜資料傳送至運算處理裝置(例
如電腦),即可隨即進行後續的曝光量測。如此,光譜儀可在有限的時間內連續地進行多次曝光量測,並促使從例如反應中間物等特殊待測物測得足夠的有效光譜資料,以利於量測上述特殊待測物。此外,根據本發明其中一實施例,光譜儀還可以依照多種量測曝光時間來連續地進行多次曝光量測,以滿足多種待測條件,並促使光譜儀能執行自動化量測。
雖然本發明以前述實施例揭露如上,然並非用以限定本發明,任何熟習相像技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,所作更動與潤飾之等效替換,仍為本發明之專利保護範圍內。
100‧‧‧光譜儀
120‧‧‧光感測器
130‧‧‧電子電路
132‧‧‧觸發線
134‧‧‧控制單元
136‧‧‧記憶單元
140‧‧‧控制器
Claims (27)
- 一種光譜儀的電子電路,適於與一光譜儀的一光感測器電連接,並包括:一記憶單元,用於儲存一量測設定;一觸發線,用於傳輸至少一觸發信號;以及一控制單元,電連接該觸發線與該記憶單元,並從該觸發線接收該至少一觸發信號,以使該光譜儀在該量測設定下連續地進行多次曝光量測,該控制單元將該光感測器從該些曝光量測所測得的多筆光譜資料直接儲存於該記憶單元。
- 如請求項1之光譜儀的電子電路,其中當該控制單元處於一觸發模式時,該控制單元接收該至少一觸發信號,以命令該光感測器進行曝光;以及當該控制單元未處於該觸發模式時,該控制單元不會命令該光感測器進行曝光。
- 如請求項1之光譜儀的電子電路,其中該記憶單元的容量大於4百萬位元組。
- 如請求項1之光譜儀的電子電路,其中在該觸發線傳輸該至少一觸發信號以前,該控制單元接收一設定信號,以產生該量測設定,而該量測設定決定該光感測器的至少一種量測參數,上述量測參數包括曝光次數、量測曝光時間及/或虛設曝光時間。
- 如請求項4之光譜儀的電子電路,其中相鄰兩次量測曝光時 間之間的間隔小於該記憶單元完成儲存一筆光譜資料的時間。
- 如請求項4之光譜儀的電子電路,其中該控制單元接收一重置信號,而該控制單元根據該重置信號初始化該記憶單元,以改變該量測設定。
- 如請求項6之光譜儀的電子電路,其中該重置信號與該設定信號皆由該觸發線所傳輸。
- 如請求項6之光譜儀的電子電路,更包括至少一電連接該控制單元的硬體傳輸線,其中該重置信號與該設定信號皆由該至少一硬體傳輸線所傳輸。
- 如請求項1之光譜儀的電子電路,更包括一傳輸單元,該傳輸單元電連接該控制單元與該記憶單元,並用於將該記憶單元內所儲存的該些光譜資料傳送至一運算處理裝置,其中在該記憶單元儲存至少兩筆光譜資料後,該傳輸單元開始將該記憶單元內所儲存的至少一筆光譜資料傳送至該運算處理裝置。
- 如請求項9之光譜儀的電子電路,其中該傳輸單元為一無線收發模組,並用於將該些光譜資料無線傳送至該運算處理裝置。
- 如請求項9之光譜儀的電子電路,其中在該記憶單元儲存所有的光譜資料後,該傳輸單元開始將該些光譜資料傳送至該運算處理裝置。
- 如請求項1之光譜儀的電子電路,其中該記憶單元更儲存一 反饋程式,該控制單元執行該反饋程式以分析至少一光譜資料,並根據該至少一光譜資料的分析結果來決定該光感測器在後續的曝光量測時的該量測設定,而該量測設定決定該光感測器的至少一種量測參數。
- 如請求項12之光譜儀的電子電路,其中上述量測參數包括量測曝光時間,當該控制單元執行該反饋程式時,該控制單元根據該至少一光譜資料的分析結果來設定後續的曝光量測時的量測曝光時間。
- 如請求項13之光譜儀的電子電路,其中該些曝光量測的量測曝光時間彼此相同。
- 如請求項13之光譜儀的電子電路,其中兩次曝光量測的量測曝光時間彼此不同。
- 如請求項1之光譜儀的電子電路,更包括一計時器,該計時器電連接該控制單元,並用於偵測該些曝光量測是否超過一設定時間,當該些曝光量測超過該設定時間時,該控制單元停止進行該些曝光量測。
- 如請求項1之光譜儀的電子電路,更包括一電池,該電池電連接及提供電能給該控制單元。
- 如請求項1之光譜儀的電子電路,其中該觸發線用於傳輸多次觸發信號,當該控制單元每收到其中一該觸發信號時,經過一 延遲時間之後,該控制單元命令該光感測器進行一次曝光,其中該控制單元在接收該些觸發信號之後所產生的多個該延遲時間彼此相等。
- 一種光譜儀,用於進行多次曝光量測,並且包括:一分光件,在該些曝光量測中產生多道譜線光;一光感測器,在該些曝光量測中接收該些譜線光,以產生多筆光譜資料;一電子電路,包括:一記憶單元,用於儲存一量測設定;一觸發線,用於傳輸至少一觸發信號;一控制單元,電連接該光感測器、該觸發線以及該記憶單元,並從該觸發線接收該至少一觸發信號,以使該光譜儀在該量測設定下連續地進行該些曝光量測,而該控制單元將該些光譜資料直接儲存於該記憶單元。
- 如請求項19之光譜儀,其中在該觸發線傳輸該至少一觸發信號以前,該控制單元接收一設定信號,以產生該量測設定,而該量測設定決定該光感測器的至少一種量測參數,上述量測參數包括曝光次數、量測曝光時間及/或虛設曝光時間。
- 如請求項20之光譜儀,其中相鄰兩次量測曝光時間之間的間隔小於該記憶單元完成儲存一筆光譜資料的時間。
- 如請求項20之光譜儀,更包括一周邊控制裝置,該周邊控制裝置電連接該觸發線,並從該觸發線傳送該觸發信號,該控制單 元接收一重置信號,並根據該重置信號初始化該記憶單元,以改變該量測設定,其中該重置信號與該設定信號皆由該觸發線所傳輸。
- 如請求項20之光譜儀,更包括一周邊控制裝置與至少一電連接該控制單元的硬體傳輸線,而該控制單元接收一重置信號,並根據該重置信號初始化該記憶單元,以改變該量測設定,該周邊控制裝置電連接該觸發線與該至少一硬體傳輸線,並且從該觸發線傳送該觸發信號至該控制單元,以及從該至少一硬體傳輸線傳送該重置信號與該設定信號至該控制單元。
- 一種光譜儀的量測方法,包括:從一觸發線接收至少一觸發信號;根據該至少一觸發信號,令一光譜儀在一量測設定下連續地進行多次曝光量測,其中該量測設定儲存於一記憶單元中;以及將該些曝光量測所測得的多筆光譜資料直接儲存於該記憶單元。
- 如請求項24之光譜儀的量測方法,其中從該觸發線接收多次觸發信號,而該量測方法包括:從該觸發線每接收到一次觸發信號時,令該光譜儀進行一次曝光量測。
- 如請求項24之光譜儀的量測方法,更包括:執行一反饋程式以分析至少一光譜資料,並根據該至少一光譜資料的分析結果來決定後續的曝光量測時的該量測設定,其中 該量測設定決定至少一種量測參數。
- 如請求項26之光譜儀的量測方法,其中上述量測參數包括量測曝光時間,當該控制單元執行該反饋程式時,該控制單元根據該至少一光譜資料的分析結果來設定後續的曝光量測時的量測曝光時間。
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