光侦测装置

技术领域

本发明涉及一种光侦测装置，特别是涉及一种对于强光与弱光的侦测灵敏度皆良好、且侦测快速的光侦测装置。

背景技术

阵列式光谱仪可用于测量光强度，但使用阵列式光谱仪测量光强的动态范围(Dynamic range)受到曝光时间、光强度的影响。阵列式光谱仪用于检测强光时表现良好，但因其对弱光(例如1流明)的灵敏度较低，检测弱光时，就需要拉长曝光时间，但曝光时间增加时，同时也会增加测量的时间以及热噪声(Thermal noise)。目前虽可搭配降温装置来进行光侦测，达到抑制热噪声的效果，但是对于测量时间拉长的问题仍无法改善，而且该降温装置有可能降低阵列式光谱仪的一测量响应度，反而要再增加所需的曝光时间。因此，如何提升测量仪器的灵敏度，使其对于弱光有良好的侦测效果，并能缩短侦测时间，为一重要课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种侦测快速、灵敏度高的光侦测装置。

本发明的光侦测装置，适用于侦测光源发出的一个具有强度变化的待测光。该光侦测装置包含阵列式光谱仪、光电探测器，及中控单元。

该阵列式光谱仪适用于侦测该待测光的一个强光部分，并输出一个第一侦测讯号。该光电探测器位于该阵列式光谱仪旁，适用于侦测该待测光的一个弱光部分，并输出一个第二侦测讯号。该中控单元讯号连接该阵列式光谱仪与该光电探测器，该中控单元包括运算模块，该运算模块将该第一侦测讯号与该第二侦测讯号进行运算整合，以取得一个相关于该待测光的光强度变化。

本发明的光侦测装置，该运算模块根据一个线性外插法将所述第一与第二侦测讯号进行运算整合，以取得该相关于该待测光的光强度变化。

本发明的光侦测装置，该阵列式光谱仪能侦测的光强范围大于或等于10

本发明的光侦测装置，该光电探测器能侦测的光强范围大于或等于1颗光子/秒，且小于或等于10

本发明的光侦测装置，该阵列式光谱仪包括数个用于侦测该待测光的该强光部分的感光元件，所述感光元件各自为感光耦合元件或互补式金属氧化物半导体感光元件。

本发明的光侦测装置，该光电探测器包括光圈，该光圈用于调整该待测光的该弱光部分的光强度。

本发明的光侦测装置，该光电探测器为光电倍增管、雪崩光电二极管，或光传感器。

本发明的光侦测装置，还包含光传导单元，适用于将该待测光自该光源传导至该阵列式光谱仪与该光电探测器。

本发明的光侦测装置，该光传导单元包括第一光纤模块及第二光纤模块。

该第一光纤模块讯号连接在该光源与该阵列式光谱仪间，用于将该待测光的该强光部分传输至该阵列式光谱仪。

该第二光纤模块讯号连接在该光源与该光电探测器间，用于将该待测光的该弱光部分传输至该光电探测器。

本发明的光侦测装置，该第一光纤模块包括多根第一光纤，该第二光纤模块包括一根第二光纤。

本发明的有益效果在于：通过该阵列式光谱仪侦测该待测光的该强光部分，搭配该光电探测器对于该弱光部分的高灵敏度与快速侦测能力，使本发明可用于侦测该光源发出的连续、多重变化的待测光，而且侦测快速且灵敏度高。

附图说明

本发明的其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现：

图1是本发明光侦测装置的一个实施例的一个装置示意图；

图2是该实施例的一个功能方块示意图；

图3是该实施例的一个光传导单元的一个实施态样示意图；及

图4是一个待测光的光强度随着输入电力而变化的关系示意图，图中将一个第一侦测讯号(曲线1)与一个第二侦测讯号(曲线2)运算整合后，得到一个相关于该待测光的光强度变化(曲线3)。

具体实施方式

参阅图1、2、3、4，本发明光侦测装置的一个实施例，适用于侦测一个光源1发出的一个具有强度变化的待测光。本实施例的光侦测装置包含一个阵列式光谱仪2、一个光电探测器3、一个光传导单元4，以及一个中控单元5。

该阵列式光谱仪2适用于侦测该待测光的一个强光部分，并依侦测结果输出一个第一侦测讯号。该阵列式光谱仪2可侦测的光强范围大于或等于10

该光电探测器3位于该阵列式光谱仪2旁，并适用于侦测该待测光的一个弱光部分，并依侦测结果输出一个第二侦测讯号。在此实施例中，该光电探测器3包括一个光圈31，该光圈31先调整该待测光的该弱光部分的光强度后，该光电探测器3再将调整后的该待测光的该弱光部分转换成一个电讯号，以侦测该弱光部分的光强度以输出该第二侦测讯号。该光电探测器3的侦测灵敏度高，针对弱光具有优异、快速的侦测能力，该光电探测器3可侦测的光强范围大于或等于1颗光子/秒，且小于或等于10

该光传导单元4适用于将该光源1所发出的该待测光传导至该阵列式光谱仪2与该光电探测器3。在此实施例中，该光传导单元4包括一个讯号连接在该光源1与该阵列式光谱仪2间的第一光纤模块41，以及一个连接在该光源1与该光电探测器3间的第二光纤模块42。该第一光纤模块41用于将该待测光的该强光部分传输至该阵列式光谱仪2。该第二光纤模块42用于将该待测光的该弱光部分传输至该光电探测器3。需说明的是，在此实施例中，该第一光纤模块41包括多根第一光纤411(例如，包括六根第一光纤411)，该第二光纤模块42包括一根第二光纤421，但不限于此。该待测光的该强光部分指所述第一光纤411所传送的光信号，该待测光的该弱光部分指该第二光纤421所传送的光信号。

该中控单元5讯号连接该阵列式光谱仪2与该光电探测器3。该中控单元5为，例如，一个具有运算功能的计算机，并包括一个运算模块51。该运算模块51将该第一侦测讯号(如图4的曲线1)与该第二侦测讯号(如图4的曲线2)进行运算整合，以取得一个相关于该待测光的光强度变化(如图4的曲线3)。

详细来说，本发明使用时，该光源1启动发出该待测光，该光源1例如一个发光二极管，该光源1的发光强度会随着一个输入电力大小而改变。举例来说，可对该光源1施加电流或电压作为该输入电力。在本实施例中，以施加电压为例，图4的横轴的输入电力即为电压值。经由该光传导单元4将该待测光传导至该阵列式光谱仪2与该光电探测器3。因该待测光的光强度有强弱变化，因此本发明采用该阵列式光谱仪2搭配该光电探测器3，两者分别对强光与弱光有灵敏的侦测，且两者可侦测的范围有部分重叠。当该待测光变化到较高强度、高亮度时，由该阵列式光谱仪2负责主要的光强度侦测，相对地，当该待测光变化到较低强度、低亮度时，由该光电探测器3负责主要的光强度侦测。该阵列式光谱仪2与该光电探测器3侦测后分别输出该第一侦测讯号与该第二侦测讯号给该中控单元5，且该运算模块51根据一个线性外插法将所述第一与第二侦测讯号进行运算整合，即可得到该相关于该待测光的光强度变化。

需要说明的是，图4中用于代表该第一侦测讯号的一个曲线1，与用于代表该第二侦测讯号的一个曲线2，仅表示曲线驱势而非绝对的具体数值。因该阵列式光谱仪2侦测强度较低的光时较不灵敏，因此会如该曲线1所示，该第一侦测讯号的前段讯号高低起伏，噪声较多。所以在光强度较低的范围，以该曲线2的量测结果为主。而该运算模块51通过该线性外插法来对所述第一与第二侦测讯号进行运算校正，以将所述第一与第二侦测讯号整合并得到该曲线3。举例来说，取该曲线1讯号良好的部分，假设该曲线1中圆圈画记处的光强度讯号读值为1，其对应于该曲线2中的圆圈画记处的光强度讯号读值为10，通过该线性外插法来将所述曲线1、2进行运算后，可得到该曲线2读值为9的点，相当于该曲线1中读值为0.9的点，依此类推。如此，就可得到该曲线1与该曲线2的对应关系，且将该曲线1映像至该曲线2以得到该曲线3。需要说明的是，本实施例的举例中，该曲线3仅呈现光强度变化的驱势，并未用于代表具体数值。

综上所述，通过该阵列式光谱仪2主要侦测该待测光的该强光部分，搭配该光电探测器3对于弱光的高灵敏度与快速侦测能力，主要用于侦测该待测光的该弱光部分，从而可弥补以往仅采用阵列式光谱仪来检测光时，于弱光侦测时必需拉长曝光时间的问题。因此，本发明可用于侦测该光源1发出的连续、多重变化的待测光，对于其中的强光与弱光部分都能高灵敏、快速地侦测。本发明此种结合该阵列式光谱仪2与该光电探测器3的光侦测装置，侦测时间快速，相较于以往仅采用阵列式光谱仪来进行侦测，侦测时间快了10倍以上。

以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。