TWI630420B - 具光衰減裝置的光電元件之校正系統及其校正方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種具光衰減裝置的光電元件之校正系統及其校正方法，藉由動態調整穿過光衰減裝置的光通量，以建立第一光電元件的校正強度值(如光功率)與第二光電元件之第二強度值(如光子脈衝計數值)之間的線性比例關係曲線，以校正第二光電元件在不同的光通量相對應的校正強度值。並且藉由控制單元計算第一光電元件的最大第一光通量與第二光電元件的最大第二光通量具有一倍率值，並且計算第一光電元件的第一強度除以倍率值以形成第一光電元件的校正強度值，以提高校正第二光電元件的解析度。

Description

具光衰減裝置的光電元件之校正系統及其校正方法

本發明係關於一種校正系統及其校正方法，特別是關於一種具光衰減裝置的光電元件之校正系統及其校正方法。

光電倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)是具有高敏感度的光學感測元件，使用之前需要進行校正。在一般典型的光電倍增管中，其響應範圍介於近紅外光區到紫外光區，用以將微弱的輸入光轉化為光電子，並且使光電子的數量獲得倍增，然後光電倍增管可將光的訊號放大並轉換為脈衝電流。

第1圖為光電倍增管示意圖，其構造主要分為光窗(Input window)100、光電陰極(Photocathode)102、倍增器電極(Dynodes)104、光電陽極(Anode)106。使用時，於PMT陽極106與陰極102間加一高電壓(約1KV~1.5KV)，此時倍增極材料之自由電子躍升至更高的能階成為激發狀態，當光子108進入光窗100撞擊光電陰極102，光電陰極材料上的電子受光子撞擊而獲得能量游離變為自由電子110，這些電子110通過靜電加速並聚集到第一塊倍增器電極104上，並撞擊倍增極材料之自由電子110，在這它們釋放出二級電子，二級電子流像瀑布一般，經過一連串的二級發射極使 得電子倍增，最後光電陽極106負責把這些電子110束收集起來並形成倍增的脈衝電流輸出，以利用該脈衝電流進行訊號的分析，例如當以光電倍增管裝設於儀器設備的製造過程中，必須對設有光電倍增管的儀器設備進行校正，以獲知該儀器設備在不同的光子數量所相對應的不同光強度，然而由於該光電倍增管的高敏感度之特性，即，其解析度很高，故不易對該儀器設備作正確的校正，換言之，製造廠商無法獲知該儀器設備的光子數量與光強度之間關係，導致該儀器設備的應用受到限制。因此需要發展一種新式的校正系統以及校正方法，以解決上述的問題。

本發明之一目的在於提供一種具光衰減裝置的光電元件之校正系統及其校正方法，藉由動態調整穿過光衰減裝置的光通量，以建立第一光電元件的校正強度值與該第二光電元件之第二強度值(例如是光子脈衝計數單位)之間的線性比例關係曲線，以校正該第二光電元件在不同的光通量相對應的校正強度值，其中該第一光電元件例如光功率計，該第二光電元件例如是光電倍增管。

本發明之另一目的在於提供一種具光衰減裝置的光電元件之校正系統及其校正方法，藉由控制單元計算該第一光電元件的最大第一光通量與該第二光電元件的最大第二光通量具有一倍率值，並且計算第一光電元件的第一強度除以一倍率值以形成該第一光電元件的校正強度值，以提高校正該第二光電元件的解析度。

為達成上述目的，本發明之具光衰減裝置的光電元件之校正系統及其校正方法包括： 在一實施例中，本發明之具光衰減裝置的光電元件之校正系統，包括：一光源，用以形成一光線；一光衰減裝置，用以接收該光線，並且該光衰減裝置轉動以動態調整穿過該光衰減裝置的該光線之光通量，當該光衰減裝置以一中心軸在一第一角度區間轉動時，該光線穿過該光衰減裝置相對應形成複數第一光通量，並且當該光衰減裝置以該中心軸在一第二角度區間轉動時，該光線穿過該光衰減裝置相對應形成複數第二光通量，其中該些第一光通量中最大的第一光通量大於該些第二光通量中最大的第二光通量，並且該最大的第一光通量與該最大的第二光通量具有一倍率值；一第一光電元件，用以感測該光線的該些第一光通量相對應的複數第一強度值；一第二光電元件，用以感測該光線的該些第二光通量相對應的複數第二強度值；以及一控制單元，用以控制該光衰減裝置、該第一光電元件以及該第二光電元件，該控制單元計算每一該些第一強度值除以該倍率值以形成複數校正強度值，並且該控制單元建立該些校正強度值與該第二光電元件之該些第二強度值之間的線性比例關係曲線，藉由該線性比例關係曲線以校正該第二光電元件在不同的光通量相對應的強度值。

在一實施例中，該光衰減裝置包括：一中隔組件，具有基座以及自該基座的該中心軸延伸形成一固定桿，該基座以該中心軸設置複數第一孔洞，並且該固定桿設有套孔；以及一光遮組件，具有光盤以及自該光盤延伸形成一旋轉桿，該旋轉桿插接於該中隔組件的該套孔中，該光盤以該中心軸設置複數第二孔洞，在該些第二孔洞其中兩個相鄰的第二孔洞之間設置一衰減孔，在該第一角度區間中每一該些第一光通量定義為依序穿過該些第一孔洞與連通該些第一孔洞的該些第二孔洞之該光線，在該第 二角度區間中每一該些第二光通量定義為依序穿過該衰減孔與連通該衰減孔的其中一個第一孔洞的該光線。

在一實施例中，該光衰減裝置更包括一驅動裝置，耦接該控制單元，用以轉動該光遮組件於該第一角度區間之中以及該第二角度區間之中。該光衰減裝置更包括一編碼器，耦接該控制單元以及該驅動裝置，用以傳送該驅動裝置的位置資料至該控制單元，該控制單元依據該位置資料啟動該驅動裝置，其中該位置資料包括該第一角度區間之中以及該第二角度區間之中各個角度位置。

在一實施例中，該些第一孔洞以及該些第二孔洞以該中心軸係為中心排列形成相同的圓周半徑的孔洞。該些第一孔洞與該些第二孔洞的數量相等，並且每一該些第一孔洞、每一該些第二孔洞以及該衰減孔的孔徑相等。該些第一孔洞與該衰減孔的數量之比值等於該倍率值。

在一實施例中，本發明之具光衰減裝置的光電元件之校正系統，更包括：一第一透鏡，設置於該光源與該光衰減裝置之間，其中該光源位於該第一透鏡的焦距上，該第一透鏡用以接收該光線以形成一平行光線，並且入射至該光衰減裝置；以及一第二透鏡，設置於該光衰減裝置與該第一光電元件及該第二光電元件之間，用以接收來自該第一透鏡的該平行光線，使該平行光線入射至該第一光電元件及該第二光電元件。

在一實施例中，該第一光電元件係為光功率計，並且該些第一強度值以及該些校正強度值的單位係為光功率單位，該第二光電元件係為光電倍增管，並且該些第一強度值的單位係為光子脈衝計數單位。該第一光電元件的第一解析度小於該第二光電元件的第二解析度。

在一實施例中，該光線係為單一波長之可見光。在另一實施例中，該光源係為紫外光，該紫外光係由一預定波長以及複數波長之光譜所組成。在一實施例中，本發明之具光衰減裝置的光電元件之校正系統，更包括一光通濾波器，其中該光通濾波器包括：含有一吸收氣體的密閉空間，該密閉空間用以封閉該光源、該光衰減裝置、該第一光電元件以及該第二光電元件，該吸收氣體用以吸收該密閉空間中該紫外光的該預定波長，並且該第一光電元件以及該第二光電元件感測該密閉空間中不具有該預定波長的該紫外光；以及沒有含該吸收氣體的該密閉空間，該第一光電元件以及該第二光電元件感測該密閉空間中具有該預定波長的該紫外光。在一實施例中，該預定波長係為135.6nm，該吸收氣體係為氧氣。在一實施例中，沒有含該吸收氣體的該密閉空間係為含有氮氣的該密閉空間，以及含有該吸收氣體的該密閉空間係為含有空氣的該密閉空間。

在一實施例中，將具有該預定波長所對應該些第一強度值與不具該預定波長所對應該些第一強度值作差分。將具有該預定波長所對應該些第二強度值與不具該預定波長所對應該些第二強度值作差分。

本發明之具光衰減裝置的光電元件之校正方法，包括下列步驟：以一光源形成一光線；以一光衰減裝置接收該光線；當該光衰減裝置以一中心軸在一第一角度區間轉動時，該光線穿過該光衰減裝置相對應形成複數第一光通量；以一第一光電元件感測該光線的該些第一光通量相對應的複數第一強度值；當該光衰減裝置以該中心軸在一第二角度區間轉動時，該光線穿過該光衰減裝置相對應形成複數第二光通量，其中該些第一光通量中最大的第一光通量大於該些第二光通量中最大的第二光通量，並 且該最大的第一光通量與該最大的第二光通量具有一倍率值；以一第二光電元件感測該光線的該些第二光通量相對應的複數第二強度值；以一控制單元計算每一該些第一強度值除以該倍率值以形成複數校正強度值；以及以該控制單元建立該些校正強度值與該第二光電元件之該些第二強度值之間的線性比例關係曲線，藉由該線性比例關係曲線以校正該第二光電元件在不同的光通量相對應的強度值。

在一實施例中，在該光衰減裝置以該中心軸在該第一角度區間轉動之步驟中，以該光衰減裝置的一驅動裝置轉動一光遮組件至該第一角度區間的各個角度位置，以及在該光衰減裝置以該中心軸在該第二角度區間轉動之步驟中，以該光衰減裝置的一驅動裝置轉動該光遮組件至該第二角度區間的各個角度位置。

在一實施例中，該光衰減裝置更包括一編碼器，用以傳送該驅動裝置的位置資料至該控制單元，該控制單元依據該位置資料啟動該驅動裝置，其中該位置資料包括該第一角度區間之中以及該第二角度區間之中各個角度位置。

在一實施例中，該些第一強度值以及該些校正強度值的單位係為光功率單位，該些第二強度值的單位係為光子脈衝計數單位。

在一實施例中，該第一光電元件的第一解析度小於該第二光電元件的第二解析度。

在一實施例中，該光線係為單一波長之可見光。

在一實施例中，該光源係為紫外光。

在一實施例中，在以該光源形成該光線的步驟之後，以一第 一透鏡使該光線以形成一平行光線。

在一實施例中，在以該第二光電元件感測該光線的該些第二光通量相對應的複數第二強度值的步驟之前，更包括以一第二透鏡使該光衰減裝置出射的該平行光線匯聚於該第二透鏡的焦距上，使該平行光線入射至該第一光電元件及該第二光電元件。

100‧‧‧光窗

102‧‧‧光電陰極

104‧‧‧倍增器電極

106‧‧‧陽極

108‧‧‧光子

110‧‧‧自由電子

200‧‧‧光源

202a‧‧‧第一透鏡

202b‧‧‧第二透鏡

204‧‧‧光衰減裝置

206a‧‧‧第一光電元件

206b‧‧‧第二光電元件

208‧‧‧控制單元

209‧‧‧光通濾波器

210‧‧‧光線

211‧‧‧密閉空間

300‧‧‧中隔組件

302‧‧‧光遮組件

304‧‧‧驅動裝置

306‧‧‧編碼器

308‧‧‧基座

310‧‧‧固定桿

312a‧‧‧第一孔洞

312b‧‧‧第二孔洞

314‧‧‧套孔

316‧‧‧光盤

318‧‧‧旋轉桿

320‧‧‧衰減孔

AX‧‧‧中心軸

F1_max‧‧‧第一光通量

F2_max‧‧‧第二光通量

LR‧‧‧線性比例關係曲線

PL‧‧‧平行光線

SA‧‧‧飽和狀態區域

T1‧‧‧第一角度區間

T2‧‧‧第二角度區間

第1圖繪示習知技術中的光電倍增管之示意圖。

第2圖繪示依據本發明實施例中具光衰減裝置的光電元件之校正系統之方塊圖。

第3圖繪示依據本發明實施例中光衰減裝置之立體示意圖。

第4圖繪示依據本發明實施例中光衰減裝置處於較高光通量之示意圖。

第5圖繪示依據本發明實施例中光衰減裝置處於較低光通量之示意圖。

第6圖繪示依據本發明實施例中校正系統的光路設計之示意圖。

第7圖繪示依據本發明實施例中第一光電元件之光功率量測的波形圖。

第8圖繪示依據本發明實施例中第二光電元件之光子脈衝計數量測的波形圖。

第9圖繪示依據本發明實施例中以第一光電元件校正該第二光電元件之比例關係圖。

第10圖繪示依據本發明實施例中具光衰減裝置的光電元件之校正方法之流程圖。

參考第2圖，其繪示依據本發明實施例中具光衰減裝置的光電元件之校正系統之方塊圖。該校正系統包括光源200、第一透鏡202a、光衰減裝置204、第二透鏡202b、第一光電元件206a、第二光電元件206b以及控制單元208。

如第2圖所示，光源200用以形成一光線210，在一較佳實施例中，光線210係為單一波長之可見光，例如使用具有預定波長的濾光片濾除該光線中該預定波長以外光線而保留該預定波長的光線。光衰減裝置204用以接收該光線210並且動態調整穿過該光衰減裝置204的光線210之光通量，當該光衰減裝置204以一中心軸AX(如第3圖所示)在一第一角度區間T1轉動時，該光線210穿過該光衰減裝置204相對應形成複數第一光通量，並且當該光衰減裝置204以該中心軸AX在一第二角度區間T2轉動時，該光線210穿過該光衰減裝置204相對應形成複數第二光通量，其中該些第一光通量中最大的第一光通量F1_max大於該些第二光通量中最大的第二光通量F2_max，並且該最大的第一光通量F1_max與該最大的第二光通量F2_max具有一倍率值，該倍率值係為大於1之任意正數值。

在第2圖中，第一光電元件206a用以感測該光線210的該些第一光通量LF1相對應的複數第一強度值。第二光電元件206b用以感測該光線210的該些第二光通量相對應的複數第二強度值。控制單元208耦接該光衰減裝置204、該第一光電元件206a以及該第二光電元件206b，用以控制該光衰減裝置204、該第一光電元件206a以及該第二光電元件206b，該控制單元208計算每一該些第一強度值除以該倍率值以形成複數校正強度值，並且該控制單元208建立該些校正強度值與該第二光電元件206b之該些第二強度 值之間的線性比例關係曲線，藉由該線性比例關係曲線以校正該第二光電元件206b在不同的光通量相對應的強度值。

參考第2至5圖，第3圖繪示依據本發明實施例中光衰減裝置204之立體示意圖。第4圖繪示依據本發明實施例中光衰減裝置204處於高光通量之示意圖。第5圖繪示依據本發明實施例中光衰減裝置204處於低光通量之示意圖。該光衰減裝置204包括中隔組件300、光遮組件302、驅動裝置304以及編碼器306。在第5圖之實施例中，中隔組件300固定不動，光遮組件302受到驅動裝置304依據編碼器306的位置資料產生與中隔組件300之相對運動，達到調整光通量以及比例衰減第一光電元件206a的第一強度值(如光功率)以及第二光電元件的第二強度值(如光子脈衝計數值)。

如第3圖所示，中隔組件300具有基座308以及自該基座308的中心軸AX延伸形成一固定桿310，該基座308以該中心軸AX設置複數第一孔洞312a，例如10個第一孔洞312a，並且該固定桿310設有套孔314。光遮組件302具有光盤316以及自該光盤316延伸形成一旋轉桿318，該旋轉桿318插接於該中隔組件300的該套孔314中，該光盤316以該中心軸AX設置複數第二孔洞312b，例如10個第二孔洞312b，在該些第二孔洞312b其中兩個相鄰的第二孔洞312b之間設置一衰減孔320，在該第一角度區間T1中每一第一光通量定義為依序穿過該些第一孔洞312a與連通該些第一孔洞312a的該些第二孔洞312b之該光線210，在該第二角度區間T2中每一第二光通量定義為依序穿過該衰減孔320與連通該衰減孔320的其中一個第一孔洞312a的該光線210。

如第3圖所示，驅動裝置304耦接該控制單元208，用以轉動 該光遮組件302於該第一角度區間T1之中以及該第二角度區間T2之中。驅動裝置304例如馬達，如直流有刷馬達，但不限於此。編碼器306耦接該控制單元208以及該驅動裝置304，用以傳送該驅動裝置304的位置資料至該控制單元208，該控制單元208依據該位置資料啟動驅動裝置304，其中位置資料例如該第一角度區間T1之中以及該第二角度區間T2之中各個角度位置。

如第4圖以及第5圖所示，在一較佳實施例中，該基座308的第一孔洞312a以及該光盤316的第二孔洞312b係為以該中心軸AX為中心排列形成相同的圓周半徑的孔洞，使平形光線均勻分布於第一孔洞312a與第二孔洞312b在部分連通或是對準連通狀態之交集區域。在一實施例中，該基座308的第一孔洞312a與該光盤316的第二孔洞312b的數量相等，並且每一該些第一孔洞312a、每一該些第二孔洞312b以及該衰減孔320的孔徑相等。該些第一孔洞312a與該衰減孔320的數量之比值等於該倍率值。

在一較佳實施例中，當衰減孔320在該第一角度區間T1時，每一該些第二孔洞312b與每一該些第一孔洞312a部分連通或是對準連通；如第4圖所示，衰減孔320在該第一角度區間T1被中隔組件300完全阻擋時，每一該些第二孔洞312b與每一該些第一孔洞312a呈現對準連通之狀態。當衰減孔320在該第二角度區間T2中，該衰減孔320與一個第一孔洞312a部分連通或是對準連通；如第5圖所示，該些第二孔洞312b被中隔組件300完全阻擋時，該衰減孔320與一個第一孔洞312a呈現對準連通之狀態。

參考第6圖，其繪示依據本發明實施例中校正系統的光路設計之示意圖。具光衰減裝置的光電元件之校正系統更包括第一透鏡202a以及第二透鏡202b。第一透鏡202a設置於該光源200與該光衰減裝置204之 間，其中該光源200位於該第一透鏡202a的焦距上，該第一透鏡202a用以接收該光線200以形成一平行光線PL，並且入射至該光衰減裝置204。第二透鏡202b設置於該光衰減裝置204與該第一光電元件206a及該第二光電元件206b之間，用以接收來自該第一透鏡202a的該平行光線，使該平行光線入射至該第一光電元件206a及該第二光電元件206b。

繼續參考第2至5圖，並且參考第7、8圖，第7圖繪示依據本發明實施例中第一光電元件206a之光功率量測的波形圖。第8圖繪示依據本發明實施例中第二光電元件206b之光子脈衝計數量測的波形圖。在第7、8圖中，橫軸表示驅動裝置304的轉動角度，其單位為角度(degree)，例如是光衰減裝置204的光遮組件302受到驅動裝置304的驅動以順時針轉動一圈360度；在第7圖中，縱軸表示第一光通量相對應的第一強度值，其單位例如是皮瓦特(pico-watt,pW)，第一光電元件206a的解析度例如是1pW；在第8圖中，縱軸表示第二光通量相對應的第二強度值，其單位例如是光子脈衝計數單位，每個計數單位可為一個光子或是多個光子，此處為5個，但不限於此。

如第2至4圖所示，驅動裝置304轉動光遮組件302，使中隔組件300的每個第一孔洞312a與光遮組件302的每個第二孔洞312b在第一角度區間T1呈對準連通或是部分連通的狀態。如第4圖所示，當每個第一孔洞312a與每個第二孔洞312b呈對準連通時，中隔組件300的第一孔洞312a與光遮組件302的衰減孔320為不連通的狀態。接著，如第4、7圖所示，第一光電元件206a感測穿過10個第一孔洞312a與10個第二孔洞312b的光線之第一光通量相對應的第一強度值之和，該第一強度值對應於第一角度區間T1之 最大第一光通量F1_max為3500pW，在一較佳實施例中，以各個第一角度區間T1中之最大第一光通量F1_max的平均值作為最大第一光通量F1_max。然而如第4、8圖所示，當第二光電元件206b感測第一光通量相對應的第一強度值時，由於該第一強度值大於第二光電元件206b的感測範圍，故在第一孔洞312a與第二孔洞312b呈對準連通的狀態時，第二光電元件206b的光子脈衝計數呈現飽和狀態區域SA，其係因第二光電元件206b的解析度高於第一光電元件206a，故第二光電元件206b的光功率之感測範圍較小，即當感測最大第二光通量F2_max時，由於光子脈衝容易互相疊合，造成第二光電元件206b不易準確感應第一光通量相對應的第一強度值。

如第2、3及5圖所示，驅動裝置304轉動光遮組件302，使中隔組件300的任一個第一孔洞312a與光遮組件302的衰減孔320呈對準連通或是部分連通的狀態。如第5圖所示，當任一個第一孔洞312a與衰減孔320呈對準連通時，中隔組件300的第一孔洞312a與光遮組件302的每個第二孔洞312b為不連通的狀態。接著，如第5、8圖所示，第二光電元件206a感測一個穿過第一孔洞312a與一個衰減孔320的光線之第二光通量相對應的第二強度值，該第二強度值對應於第二角度區間T2之最大第二光通量F2_max為2000000計數單位，在一較佳實施例中，以各個第二角度區間T2中之最大第二光通量F2_max的平均值作為最大第二光通量F2_max。然而如第5、7圖所示，當第一光電元件206a感測第二光通量相對應的第二強度值，由於該第二強度值小於第一光電元件206a的較佳感測範圍，故在第一孔洞312a與衰減孔320呈對準連通的狀態時，第一光電元件206a的光功率值呈現誤差較大狀態SE。換言之，由於第一光電元件206a的解析度較低，其感測範圍雖然 故不易準確感應較小的第二光通量相對應的第二強度值。

應注意的是，光衰減裝置204轉動一圈所產生的複數第一光通量以及複數第二光通量對應於第7、8圖之第一角度區間T1以及第二角度區間T2，換言之，第一光電元件206a之光功率量測的波形圖以及第二光電元件206b之光子脈衝計數量測的波形圖包括複數第一角度區間T1以及複數第二角度區間T2，在一實施例中，該些第一角度區間T1以及該些第二角度區間T2互相交錯，但不限於此。

第9圖繪示依據本發明實施例中以第一光電元件206a校正該第二光電元件206b之比例關係圖。橫軸表示光通量相對應的強度值，其單位例如是光功率單位，如皮瓦特(pW)，縱軸表示第二光通量相對應的第二強度值，其單位例如是光子脈衝計數單位。由於第一光電元件206a與該第二光電元件206b皆為量測光強度的元件，故可透過光衰減裝置204使第一光電元件206a與該第二光電元件206b接收相同的光通量之後，將第一光電元件206a所量測的每一光功率除以該倍率值，以形成複數校正強度值，並且將每一校正強度值作為橫軸座標並且以該第二光電元件206b所量測的光子脈衝計數值作為縱坐標，以於上述橫坐標以及縱座標涵蓋的區域描繪每個座標點，並且將該些座標點連成該比例關係曲線。舉例來說，以第4圖之第二角度區間T2波形圖的每個第一光通量相對應的每個第一強度值除以該倍率值(此處倍率值等於10)，並且以第5圖之第一角度區間T1波形圖的每個第二光通量相對應的每個第二強度值(即，光子脈衝計數值)，其中第二角度區間T2波形圖的左邊限與右邊限分別對應於第一角度區間T1波形圖的左邊限與右邊限，並且在第二角度區間T2與第一角度區間T1中相同的角度位置查 出對應的光功率值與光子脈衝計數值，並繪製如第9圖所示之比例關係曲線。在第9圖中，在橫坐標的光功率介於0至200pW之間，光功率值與光子脈衝計數值呈現線性比例關係曲線LR，因此，依據該線性比例關係曲線LR可獲得該第二光電元件在不同的光子脈衝計數值所對應的光功率值之物理量，達到校正第二光電元件的目的。進一步地，控制單元計算該第一光電元件的最大第一光通量與該第二光電元件的最大第二光通量具有一倍率值，並且計算第一光電元件的第一強度值除以一倍率值以形成該第一光電元件的校正強度值，由於該第一強度值縮減比率為該倍率值而成為該校正強度值，使得第一強度的最小量測單位也縮減該倍率值而成為該校正強度值的量測單位，例如在第7圖的1pW量測單位縮減成第8圖的量測單位呈為0.1pW，以提高校正該第二光電元件的解析度。

參考第2圖及第10圖，第10圖繪示依據本發明實施例中具光衰減裝置的光電元件之校正方法之流程圖。該校正方法包括下列步驟：

在步驟S100中，以一光源200形成一光線，該光線例如是單一波長之可見光或是紫外光。在一實施例中，在以該光源200形成該光線的步驟之後，以第一透鏡202a使該光線以形成一平行光線。

在步驟S102中，以一光衰減裝置204接收該光線。

在步驟S104中，以該光衰減裝置204動態調整穿過該光衰減裝置204的該光線之光通量，當該光衰減裝置204以一中心軸AX在一第一角度區間T1轉動時，該光線穿過該光衰減裝置204相對應形成複數第一光通量。在一實施例中，以該光衰減裝置204的驅動裝置304轉動一光遮組件302至該第一角度區間T1的各個角度位置。

在步驟S106中，以一第一光電元件206a感測該光線的該些第一光通量相對應的複數第一強度值。

在步驟S108中，當該光衰減裝置204以該中心軸AX在第二角度區間T2轉動時，該光線穿過該光衰減裝置204相對應形成複數第二光通量，以該光衰減裝置204的驅動裝置304轉動該光遮組件302至該第二角度區間T2的各個角度位置。其中該些第一光通量中最大的第一光通量大於該些第二光通量中最大的第二光通量，並且該最大的第一光通量與該最大的第二光通量具有一倍率值。

在一實施例中，以該光衰減裝置304的編碼器306傳送該驅動裝置304的位置資料至該控制單元208，該控制單元208依據該位置資料啟動該驅動裝置304，其中該位置資料包括該第一角度區間T1之中以及該第二角度區間T2之中各個角度位置。

在步驟S110中，以一第二光電元件206b感測該光線的該些第二光通量相對應的複數第二強度值。在一實施例中，在以該第二光電元件206b感測該光線的該些第二光通量相對應的複數第二強度值的步驟之前，更包括以一第二透鏡202b使該光衰減裝置304出射的該平行光線匯聚於該第二透鏡202b的焦距上，使該平行光線入射至該第一光電元件206a及該第二光電元件206b。該第一光電元件206a的第一解析度小於該第二光電元件206b的第二解析度。

在步驟S112中，以一控制單元208計算每一該些第一強度值除以該倍率值以形成複數校正強度值。在一實施例中，該些第一強度值以及該些校正強度值的單位係為光功率單位，該些第二強度值的單位係為光 子脈衝計數單位。

在步驟S114中，以該控制單元208建立該些校正強度值與該第二光電元件206b之該些第二強度值之間的線性比例關係曲線，藉由該線性比例關係曲線以校正該第二光電元件206b在不同的光通量相對應的強度值。

綜上所述，本發明之本發明之具光衰減裝置的光電元件之校正系統及其校正方法，藉由動態調整穿過光衰減裝置的光通量，以建立第一光電元件的校正強度值與該第二光電元件之第二強度值(光子脈衝計數單位)之間的線性比例關係曲線，以校正該第二光電元件在不同的光通量相對應的校正強度值，其中該一光電元件例如光功率計，該第二光電元件例如是光電倍增管。並且藉由控制單元計算該第一光電元件的最大第一光通量與該第二光電元件的最大第二光通量之間的一倍率值，並且計算第一光電元件的第一強度除以一倍率值以形成該第一光電元件的校正強度值，以提高該第二光電元件的解析度。

雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (21)

1. 一種具光衰減裝置的光電元件之校正系統，包括：一光源，用以形成一光線；一光衰減裝置，用以接收該光線，並且該光衰減裝置轉動以動態調整穿過該光衰減裝置的該光線之光通量，當該光衰減裝置以一中心軸在一第一角度區間轉動時，該光線穿過該光衰減裝置相對應形成複數第一光通量，並且當該光衰減裝置以該中心軸在一第二角度區間轉動時，該光線穿過該光衰減裝置相對應形成複數第二光通量，其中該些第一光通量中最大的第一光通量大於該些第二光通量中最大的第二光通量，並且該最大的第一光通量與該最大的第二光通量具有一倍率值；一第一光電元件，用以感測該光線的該些第一光通量相對應的複數第一強度值之和；一第二光電元件，用以感測該光線的該些第二光通量相對應的複數第二強度值之和；以及一控制單元，用以控制該光衰減裝置、該第一光電元件以及該第二光電元件，該控制單元計算每一該些第一強度值除以該倍率值以形成複數校正強度值，並且該控制單元建立該些校正強度值與該第二光電元件之該些第二強度值之間的線性比例關係曲線，藉由該線性比例關係曲線以校正該第二光電元件在不同的光通量相對應的強度值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具光衰減裝置的光電元件之校正系統，其中該光衰減裝置包括： 一中隔組件，具有基座以及自該基座的該中心軸延伸形成一固定桿，該基座以該中心軸設置複數第一孔洞，並且該固定桿設有套孔；以及一光遮組件，具有光盤以及自該光盤延伸形成一旋轉桿，該旋轉桿插接於該中隔組件的該套孔中，該光盤以該中心軸設置複數第二孔洞，在該些第二孔洞其中兩個相鄰的第二孔洞之間設置一衰減孔，在該第一角度區間中每一該些第一光通量定義為依序穿過該些第一孔洞與連通該些第一孔洞的該些第二孔洞之該光線，在該第二角度區間中每一該些第二光通量定義為依序穿過該衰減孔與連通該衰減孔的其中一個第一孔洞的該光線。
3. 如申請專利範圍第2項所述之具光衰減裝置的光電元件之校正系統，其中該光衰減裝置更包括一驅動裝置，耦接該控制單元，用以轉動該光遮組件於該第一角度區間之中以及該第二角度區間之中。
4. 如申請專利範圍第3項所述之具光衰減裝置的光電元件之校正系統，其中該光衰減裝置更包括一編碼器，耦接該控制單元以及該驅動裝置，用以傳送該驅動裝置的位置資料至該控制單元，該控制單元依據該位置資料啟動該驅動裝置，其中該位置資料包括該第一角度區間之中以及該第二角度區間之中各個角度位置。
5. 如申請專利範圍第2項所述之具光衰減裝置的光電元件之校正系統，其中該些第一孔洞以及該些第二孔洞以該中心軸係為中心排列形成相同的圓周半徑的孔洞。
6. 如申請專利範圍第2項所述之具光衰減裝置的光電元件之校正系統， 其中該些第一孔洞與該些第二孔洞的數量相等，並且每一該些第一孔洞、每一該些第二孔洞以及該衰減孔的孔徑相等。
7. 如申請專利範圍第2項所述之具光衰減裝置的光電元件之校正系統，其中該些第一孔洞與該衰減孔的數量之比值等於該倍率值。
8. 如申請專利範圍第1項所述之具光衰減裝置的光電元件之校正系統，更包括：一第一透鏡，設置於該光源與該光衰減裝置之間，其中該光源位於該第一透鏡的焦距上，該第一透鏡用以接收該光線以形成一平行光線，並且入射至該光衰減裝置；以及一第二透鏡，設置於該光衰減裝置與該第一光電元件及該第二光電元件之間，用以接收來自該第一透鏡的該平行光線，使該平行光線入射至該第一光電元件及該第二光電元件。
9. 如申請專利範圍第1項所述之具光衰減裝置的光電元件之校正系統，其中該第一光電元件係為光功率計，並且該些第一強度值以及該些校正強度值的單位係為光功率單位，該第二光電元件係為光電倍增管，並且該些第一強度值的單位係為光子脈衝計數單位。
10. 如申請專利範圍第1項所述之具光衰減裝置的光電元件之校正系統，其中該第一光電元件的第一解析度小於該第二光電元件的第二解析度。
11. 如申請專利範圍第1項所述之具光衰減裝置的光電元件之校正系統，其中該光線係為單一波長之可見光。
12. 如申請專利範圍第1項所述之具光衰減裝置的光電元件之校正系統，其中該光源係為紫外光。
13. 一種具光衰減裝置的光電元件之校正方法，包括下列步驟：以一光源形成一光線；以一光衰減裝置接收該光線；當該光衰減裝置以一中心軸在一第一角度區間轉動時，該光線穿過該光衰減裝置相對應形成複數第一光通量；以一第一光電元件感測該光線的該些第一光通量相對應的複數第一強度值之和；當該光衰減裝置以該中心軸在一第二角度區間轉動時，該光線穿過該光衰減裝置相對應形成複數第二光通量，其中該些第一光通量中最大的第一光通量大於該些第二光通量中最大的第二光通量，並且該最大的第一光通量與該最大的第二光通量具有一倍率值；以一第二光電元件感測該光線的該些第二光通量相對應的複數第二強度值之和；以一控制單元計算每一該些第一強度值除以該倍率值以形成複數校正強度值；以及以該控制單元建立該些校正強度值與該第二光電元件之該些第二強度值之間的線性比例關係曲線，藉由該線性比例關係曲線以校正該第二光電元件在不同的光通量相對應的強度值。
14. 如申請專利範圍第13項所述之具光衰減裝置的光電元件之校正方法，其中在該光衰減裝置以該中心軸在該第一角度區間轉動之步驟中，以該光衰減裝置的一驅動裝置轉動一光遮組件至該第一角度區間的各個角度位置，以及在該光衰減裝置以該中心軸在該第二角度區間轉動之步驟中，以該光衰減裝置的一驅動裝置轉動該光遮組件至該第二角度區間的各個角度位置。
15. 如申請專利範圍第14項所述之具光衰減裝置的光電元件之校正方法，其中該光衰減裝置更包括一編碼器，用以傳送該驅動裝置的位置資料至該控制單元，該控制單元依據該位置資料啟動該驅動裝置，其中該位置資料包括該第一角度區間之中以及該第二角度區間之中各個角度位置。
16. 如申請專利範圍第13項所述之具光衰減裝置的光電元件之校正方法，其中該些第一強度值以及該些校正強度值的單位係為光功率單位，該些第二強度值的單位係為光子脈衝計數單位。
17. 如申請專利範圍第13項所述之具光衰減裝置的光電元件之校正方法，其中該第一光電元件的第一解析度小於該第二光電元件的第二解析度。
18. 如申請專利範圍第13項所述之具光衰減裝置的光電元件之校正方法，其中該光線係為單一波長之可見光。
19. 如申請專利範圍第13項所述之具光衰減裝置的光電元件之校正方法，其中該光源係為紫外光。
20. 如申請專利範圍第13項所述之具光衰減裝置的光電元件之校正方 法，其中在以該光源形成該光線的步驟之後，以一第一透鏡使該光線以形成一平行光線。
21. 如申請專利範圍第13項所述之具光衰減裝置的光電元件之校正方法，其中在以該第二光電元件感測該光線的該些第二光通量相對應的複數第二強度值的步驟之前，更包括以一第二透鏡使該光衰減裝置出射的該平行光線匯聚於該第二透鏡的焦距上，使該平行光線入射至該第一光電元件及該第二光電元件。