TW297892B - - Google Patents

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A7 ____B7_ 五、發明説明（1 ) 黽朋..背_.董... 本發明係關於光檢測器之應用，及特別是闞於所測得光 舉信息之IE確轉換成雷信號。 調變光來源係使用在多種涉及偵測光反射或透射經過物 體之應用上，以測定該物體之某些性質或特性。舉例而言 ，可將一棰調變近紅外線來源，使用在關於動物血流中各 種物質或分析物濃度之測定上。 一種提供調變光信號之常用方法，係提供一棰連續光源 •並使用一棰斬光器周期性地中斷來自該埋續光源之光埭 。此斬光器可為例如一種賴電動機驅動之旋轉分節盤。 使用調變光源有肋於在信號處理中區分由於此光源所造 成之信號與喁音及其他信號。此信號典型上係在光檢拥器 瞜接收，其f系在某頻率範園内，將所有光學訊息轉換成電 信號。來自光檢測器之電信號*典型上係包括大的暗信號 •較小的光背景信號•及由於此來源之信號*其係小於該 暗信號與光背景信號。使用調變光來源，允許使用信號處 理技術，此項技術可正確地確認出對於吾人感興趣之光信 號之電信號之貢獻。此外，關於處理調變信號（其係為 AC信號）之電子技術，係比闢於處理未經調變或DC信號之 技術，更精密且正確。習知DC信號會比AC信號遭遇較高晡 音及較大漂移。 於近紅外線範園中，意即在約1,000鼉微米至約2,500 毫微米之波長中，光信號之檢測，典型上係使用硫生鉛 (EKS丄__ 器。於此頻率範圍內，其頻率回應並非平坦的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210X297公釐） 請先閲讀背面之注意事項一¾寫本頁 -装. 線 經濟部中央梂準局貝工消費合作杜印製 經濟部中央標準局負工消費合作社印«. A7 _B7_ 五、發明説明（2 ) 。g替代方式言之，藉檢測器输出之電信號之振幅，對藉 由此檢測器所接收光之量之比例，係随著所接收光之頻率 而改變。 由於此回應對於頻率之依存性之结果，故在調變頻率上 之任何改變，或頻率跳動，均會造成回應上之改變，及因 而造成光信號fir量上之表觀改變。貫際上，用K產生調變 作用之典型電-機械糸统，係受頻率跳動支配。 因此，本發明之一項目的*係為供一種將調變光信號 轉換成電信號，同時提供平坦頻率回應之方法。 本發明之另一項目的，係提供一種用以獲得電信號之系 统，其包括用Μ產生受頻率跳動所支配之調變光信號之装 置•及用Μ將所接收信號轉換成具有平坦頻率回應之電信 號之装置。 本發明之其他目的與優點，從下述較佳具體實施例之詳 述，將會明瞭。 發咀摘_波_ 一棰將受到預先限定調變頻率附近之變異所支配之調變 光信號，轉換成電信號之方法，其包括之步驟是，在一種 光學檢測器處接收光信號，產生相應於該光信號之電信號 *作為該檢測器之輸出，該電信號之振幅係陲著其頻率而 變化* Κ預先限定頻率依存性方式，調整此電信號之振帼 ，使其與該電信號之振幅阐著藉由該檢測器所造成頻率之 變化相反。 一種用Κ轉變調變光信號之装置，該調變光信號係受到 請先閲讀背面之注意事項寫本頁 裝 訂 線 -5 - 本紙張尺度逍用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） ΑΊ Β7 五、發明説明（3 ) 檢號一其 物物變器以：選 學信，變 種此改澜，經。 光光變改。一射内檢定係變 個該改 Μ 定為照圃光而式改 一 於而，而係號範用率方之 括應率改率量信窄使頻定率 包相頻修頻之光狹並之預頻 係生變經之.號以在，號此號 置產調係號信，係號信，.信 裝時該路信電是率信電一/#光 此出著電電該驟頻光依：Λ振一該 , 铕隨此入，步變收並一之著 配在係，输法之調接-號陳 支及幅路依方括該，號信幅 所，振電係之包，後信電振 化號之之其號法變用電該之 變信號出，信方調作成整號 之光信蝓幅電此下互換調狺 中收電.器振得.·， 率交轉，電 率接此測之獲表頻體號式該 頻 Μ ,檢號以代變物信方1£' 變用號至信用之調該光定修 調，信结雷禰性在與該預；W 其器雷連出一特，在得桶_ , 在測之俩撕 聘體-使二擇 請先閱讀背面之注意事項4毛寫本頁 -裝. 訂 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 附1胤1 圖1為一圖形，說明關於一種典型疏化鉛光檢測器，其 信號输出對光線進人之比例，對頻率作匾。 圖2為一種根據本發明系统之示意說明圖。 _3為在根據本發明系统中之一種預加重電路實例之電 路_。 .圖4為一圖形，說明闞於一種光檢測器，在使用與未使 用本發明方法下，其信號输出對光線進入之比例*對調變 頻率作圖。 圖5為在根據本發明糸统中之一種預加重電路替代實例 之電路圖。 -6- 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) Α4洗格（210Χ297公釐） 五、發明説明（4 現在 比例， 器之典 上述， 成電信 現在 收從該 號，及 為一種 參考圖 作為其 型回應 碲化鉛 號之較 參考圖 物髁發 補償此 紅外線 Μ測定 1 *其係 信號頻率 。所示之 光檢澜器 佳檢測器 2 ，其係 射出之光 電信號之 輟射源。 其血液中 A7 B7 Κ電信號输出對所接收 (赫茲）之函數，說明硫 兩W ·係以底10對數規 •係為用以將近紅外埭 之光信號之 化鉛光檢測 則作圖。如 光信號轉換 射物體，接 轉換成霣信 _光源1 0可 紅外埭輻射 該紅外埭輻 並纆過該鎢 得在所期望 射湄可提供 間之輻射。 光器20中斷 型上係提供 ，由連緬光 線信號。正 此信號與哺 物體30。於 多個光纖所 惟本發明方 請 it 聞 讀 背 S} 之 注 意 事 項 填 寫 本 頁 裝 訂 線 經濟部中央揉隼局貝工消費合作社印装 BS ^ ， 射源較佳為一種鎢絲燈 絲提供恆定電流，及一 波長範圍外之輻射透射 例如波畏在約1 , 0 0 0毫 來自埋績光源10之光 。斬光 一種簡 恆定電 圍外之 畏在約 埋績光 器20可 易電動 發射之 立即明 滙4 0所 如即將 音及背景輻射 此項技術之一 傳送。如上述 法之其他應用 為例如一 櫬，Κ造 輻射，係 瞭者，調 分雛。然 種典型懕 ，該物賭 是可能的 Μ概要方 幅射，將 输送之方 在哺乳動 分析物濺 泡，其係 髑紅外線 降至最低 微米與約 線•係以 種習用旋 成斬光器 被轉換成 整信號之 後將此調 甩中，此 可為哺乳 式顬示 所發射 法與裝 物之身 度之應 保持熱 滤光器 。此紅 2,500 周期方 轉分節 20旋轉 調變之 使用， 變信號 信號係 動物之 用以照 之輻射 置。連 體以近 用上· 隔離* ，以使 外線輻 毫微米 式被斬 盤。典 。结果 近紅外 會允許 傳送至 藉一或 皮虜， 本紙張尺度適用中國國家橾隼（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 於 率存率頻信 。 路頻依頻之至 50電於應之加送 路重存回加增傳 霣加依之增著並 重預為40著鼸 ， 加將徵器嫌會出 預 * 特測應，输 至器之檢回應所 送澜50光之回50 傳檢路與40之路 ,光霉係器50電 號個重，測路重 信多加應檢電加 電供預回光重預 之提。入在加由 40係器输-預藉 器，》 號如 * , 澜中檢信例中果 檢例光對。況结 光施各出反情。 自實至输相之加 來體接號性低增 將具連信特降而 後也50之性而率 A7 B7 五、發明説明（5) 然後將物體30所發射出之紅外線輻射*傳送至光檢測器 40。例如，可提供拾波光纖，其中一端係與物體30接觸或 密切靠近，以接收從物體30所發射出之®射。此拾波光缴 可經配置，K將輻射傳送至分光計，K便以光譜方式分離 眈輻射，並使此輻射聚焦在光檢測器40上。舉例言之，此 分光計可為一種呈Czerny-Turner形態之近似玻璃之單一 元件。如上述•光檢測器40較佳為碴化鉛檢测器之陣列。 光檢測器40亦可包括熱霉檢測器。於一棰典型S例中，此 陣列可包括64個檢測器。此分光計較佳係針對該陣列進行 配置*以將其光譜之經選擇部份*聚焦在每一涸別檢测器 上。例如|分光計可將覆蓋約15毫微米波長範圔之光譜部 份，聚焦在各檢瀰器上。 正如上文翻於圖1所指出者，光檢測器40之回應•係随 著從物體30所接收之紅外線信號之調變頻率而改變。本發 明人已發現在此調變頻率中有變化或眺動。咸信此跳動， 係為用以調變此信號之電-機械糸统之结果所致。 將光檢测器40之输出，連接至預加重電路50之綸入。然 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4规格（210X297公釐） ---------裝------訂------線| (請先閱讀背面之注意事項V%寫本頁) 一 五、發明説明（6) A7 B7 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 號處理 琨在 拖例之 行於具 過具有 路*在 具有線 號越遇 電壓對 獲得大 的是， 蝓出信 於本 明而非 於0 . 1 姆。 參考 方法與 之馮變 償信號 補償信 之頻率 現在 替代具 装置（未示出）之信號，涤具 參考圖3 •其係顯示一種預 電路圖。其中顯示一個具有 有電姐1之電阻器54。預加 電阻R2之電姐器56接地。於 涵蓋頻率範圍從約L/C至約 性回應。在此頻率範圍之上 預加重電路50·不會衰減。 _入電騮之比例，大約等於 範圍*故電狙R 2必須選擇至 藉由C 、1?1及卩2值之適當選 號量之預定頻率-依存性調 發明之一項具體實施例中， 作為限制，已發現該S施例 微法拉，以提供R i = 6 8 . 1千 有實質上平坦回應。 加重電路50較佳具體實 罨容C之電容器52，平 重電路50之输出*係經 圖3中所示之預加重電 Ri/lUC之頻率上，通常 限及其上方頻率下，信 於此範圍之下端•输出 R=^(Rt + R2)。因此，為 極低於電阻R 1。應明瞭 擇，可選定光檢測器電 整。 其在本文中提出僅為說 係為期望的，其中C等 歐姆，且R2=5.23千歐 圖4 ，可見及已獲得優越结果•其係使用本發明之 裝置，K校正输出信號強度對於5 00赫玆頻率附近 頻率之依存性。圖4顯示未補償信號（稱為VI)與補 (稱為V2)之增加值（以分貝表示）。應注意的是，此 號之增加值·係實質上與在450及550赫茲範圍間 上之改變無關。 參考圖5 ，其係圖解一種根據本發明預加重電路之 體實施例60。電路60之输人，係連接至呈平行之第 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 請 先 閱 讀 背 it 冬 ί 事 項一 填 寫髮 本衣 頁 訂 線 A7 B7 五、發明説明（7 )

一個雷胆器62與第一個電容器64。第一個電阻器62具有霉 阻1，且第一酒電容器64具有電容匕。第一個電阻器62與 第一涸罨容器64之输出，係連接至運算放大器65之負艙入 。op-amp 65之正输人係接地。op-anp 65之負输人，係 越過呈平行之第二画霉阻器66與第二個電容器68，而埋接 至op-amp 65之输出。第二個電姐器66具有電阻R2，第二 個電容器68具有電容C2°op-anp 65之输出係為霣路60之 蝓出。應明瞭的是，電路60之输出電壓對输入霣®之比例 ，係為（RzUx ((RuCuS + l) / (R2xC2xS + l)> ,其中 S 為複合調變頻率。热諸霉子電路設計技S者，能夠選擇軍 阻器、電容器及埋算放大器，K在設定之頻率範圍内，獲 得输入與檐出雷®間之任何期望關係。 應明瞭的是|在未偏離本發明之範圈下，可在本發明之 方法與装置中達成相當大之變化。 因此，雖然本發明方法與装置之一項較佳具體實施例| 已在上文描述|但應強調的是，本發明並非受限於一項較 佳具體實施例•仍存在其他替代具體實施例•其完全涵蓋 在本發明之範圏内，其係欲予僅受限於隨文所附之申請專 利圍。 I i-i In I ^^1 1 --- -Γ ^^1 - - I n (請先閲讀背面之注意事X填寫本v=〇 訂 線 經濟部中央樣準局貝工消费合作社印製 •10- 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（21〇x297公羞）

Claims (1)

1. 第33110025號專利申請系 ^ M fil rn fa |F A β A8 B8 C8 D8 r年，月彳

   烦請委員明示，本案修玉後是否變更原實質内容 經濟部中央樣準居MS工消费合作社印« 六、申請專利範圍 1 .—種用以將調變光信號轉換成電信號之方法，該調變光 信號係.受預先限定之調變頻率附近之變化所支配，該方 法包括K下步驟： (a )在光檢測器處接收光信號； (b )產生相應於該光信號之電信號，作為該檢測器之 輸出 > 該電信號之振福係隨著其頻率而改變； (c 以一種預先限定之頻率依存性方式，調整該電信 號之f幅，其係與該電信號之振椹隨著該步驟（b )之頻.. 率之變化相反。 · 2 . 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該檢測器係為一 種硫化鉛檢測器。 3. 根據申請專利範圍第1項之方法*其中該步驟（c) ί条包 括在一包含呈平行的第一個電阻器與第二涸電阻器之電 路中，接收藉由該檢測器所输出之鼋信號，該電路之輸 出係越過第二個電阻器而接地。 4. 根據申請專利範圍第1項之方法’其中調變頻率為約 500赫兹。 5 .根據申請專利範圍第1項之方法，其中該步驟（七）係包 括在一具有電路輸入與電路输出之電路中’接收藉由該 二 檢測器所输出之電信號’此電路输入係越過呈平行的第 一電阻器與第一電容器，而連接至蓮算放大器之負输入 ，此運算放大器之負输入，係越過呈平行的第二電阻器 與第二電容器，而耦合至運算故大器之输出，此運算政 大器之输出ί糸為電路輸出： ------------(裝— (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 訂 線 本紙張尺度適用中國國家捸準（CNSM4规格（2丨0 χ 297公货） 六、申請專利範圍 經濟部t央標準局一®工消費合作社印« 到 時著 依 係 圼第 約 一行输器出 物 圍 受 出隨 係 器 括過 為 括平之阻输 種 範 係 输係 路：測 包經 率 包呈器電之 一 窄 號：在幅 電幅檢· 係係 頻 係過大二器 為 狹' 信括及振 該振學_ 路出 變 路越放第大 係 一 光包，之 ，之光 電输 調 電係蓴之放 量 於 變涤號號 路號該 該之 該 該入運行算 之 在 調置信信 電信中 中路 中 中输至平蓮 號 ·.是 該装光電 之電其 其電 其 其路接圼此 信驟變 , 此收此 出出， ，該 ， ，電連過， 電步調 置，接， 输输置 置， 置 置此而越出 該下其 裝配 Μ號 之變裝 裝器 装 裝，-涤輸 ，Κ , 之支用信 器改之 之容 之 之出器，其 法括體·， 號所，電 測，項 項電 項 項输阻入至 方包物行 信化器之 檢定 6。 61 6 6路電输接 之法此進 光變測號.，該而第器第與 第 第電 一之連 號方射下 變之檢信變至率圍測圍器。圍 圔個第器而。信此照率 調中學光改合頻範檢範狙地範 範 一與大，出電，號頻 換率光該而耦之利鉛利電接利 利與器放器輸得表信變 轉頻個於率個號專化專一而專。專入容算容路獲代光調 Κ變 I 應頻 一信請硫請第器請玆請输電運電電以之以的 用調丨相變丨電申種申之阻申赫申路 | 此二該用性丨變 捶其(3生調：？入據 j 據行電據 0據電第，第為種特(3改 一在 產其 输根為根平二根50根個之入與係一理 内 ♦ · ♦ · ο 1 ΛΟ 7f oo Qv 1X (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（210 X 297公釐） 六、申請專利範圍 (b )在與該物體交互作用後，接收光信號，並使用光 檢測器使得該光信號轉換成電信號；及 (c ) Μ依附該電信號頻率之預定方式，調整該電信號 之振幅，該預定方式係經選擇> Μ修正該電信號之振幅 Ρ遘著該光信號頻率而改變。 1 2 .根據申請專利範圍第11項之方法，其中該光檢測器係為 —槿硫化铅光.檢測器& 13.根據电謫專利範圍第11項之方法，其中該步驟（c)係使 用一種電路，此電路係在該電路之输入與输出t間包含 圼平行之第一電姐器與電容器，此電路之输出係越過第 二電阻器，而接地。 1 4 .根據申請專利範圍第11項之方法，其中該步驟（a )係包 括使用波長範圍為約1000毫微米至約2500毫微米内之輻 射，照射該物體。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印焚 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 5 .根據申請專利範圍第11項之方法，其中該步驟（c )係使 用一種包含罨路输入與電路输出之電路，此罨路输入係 越過呈平行之第一電阻器與第一電容器，而連接至運算 放大器之負输入，此運算放大器之負输入，係越過呈平 行之第二電阻器與第二電容器，而連接至其輸出，此電 路輸出係為此運算放大器输出。 1 6 .根據申請專利範圍第1 1項之方法，其中該步驟（a)包含K 多種波長的光信號照射此物體，每一該波長的光信號是 Μ同一調變頻率來調變。 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21t) X 297公釐）