FR2745902A1 - Systeme de photodetection et procede associe d'analyse d'un flux lumineux - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système de photodétection analysant un flux lumineux (15) reçu sur une ligne (10). Ce système de photodétection comporte un cache (4) opaque muni d'au moins une ouverture (6), disposé au voisinage de la ligne, des moyens d'entraînement (7) destinés à produire une rotation du cache, des moyens de détection (8, 9) d'une position angulaire de référence du cache, une optique de champ (12) concentrant le flux lumineux (16) traversant la ligne sur un photodétecteur (1), et une unité de traitement (3) reliée au photodétecteur, apte à analyser le flux lumineux de façon à en fournir des valeurs en plusieurs points de la ligne. Application à l'analyse d'un flux lumineux par des moyens de traitement multivoies.
Description
La présente invention a trait à un système de photodétection analysant un flux lumineux reçu sur une ligne, et à un procédé d'analyse d'un tel flux lumineux.
Les détecteurs multivoies ou multicanaux, comportant plusieurs photodétecteurs accolés, sont adaptés à des mesures simultanées d'un flux lumineux en plusieurs zones voisines.
Ils conviennent tant pour des mesures en une dimension qu'en deux dimensions, les photodétecteurs étant réunis respectivement sous forme de barrette ou de matrice.
Un système de photodétection multicanal comporte habituellement les photodétecteurs accolés, des amplificateurs reliés aux photodétecteurs, et une unité de traitement reliée aux amplificateurs, qui comprend au moins un convertisseur analogique-numérique. L'unité de traitement comprend également des moyens de traitement multivoies, reliés au convertisseur analogique-numérique. Un tel système de photodétection multicanal comportant une barrette de photodétecteurs est capable d'analyser un flux lumineux reçu sur une ligne, chacun des photodétecteurs recevant une portion du flux lumineux provenant d'une zone de la ligne et les différentes zones étant adjacentes.
Un tel système de photodétection multicanal présente cependant l'inconvénient d'être coûteux. Qui plus est, un changement dans les propriétés des photodétecteurs, par exemple de sensibilité, nécessite un remplacement de la barrette entière.
La présente invention a pour objectif un système de photodétection capable d'analyser un flux lumineux reçu sur une ligne, avec une très bonne précision et une résolution très fine, à un coût inférieur à celui d'une barrette de photodétecteurs.
Le système de photodétection visé doit avoir, de plus, une bonne reproductibilité, pour des mesures effectuées dans des conditions identiques.
L'invention vise aussi un système de photodétection analysant un flux lumineux reçu sur une ligne, permettant de changer aisément et à coût réduit les propriétés de photodétection, telles que la sensibilité.
L'invention a pour but de tels systèmes de photodétection compatibles avec des moyens de traitement multivoies utilisés en présence de détecteurs multicanaux.
L'invention a également pour objectif un procédé d'analyse d'un flux lumineux reçu sur une ligne, offrant des capacités similaires à celles obtenues avec un détecteur multicanal, mais bien moins coûteux à mettre en oeuvre.
A cet effet, l'invention a pour objet un système de photodétection analysant un flux lumineux reçu sur une ligne, ce système comprend:
- un photodétecteur,
- un amplificateur relié au photodétecteur,
- une unité de traitement reliée à l'amplificateur,
comportant un convertisseur analogique-numérique.
- un photodétecteur,
- un amplificateur relié au photodétecteur,
- une unité de traitement reliée à l'amplificateur,
comportant un convertisseur analogique-numérique.
Le système de photodétection est caractérisé en ce qu'il comprend également:
- un cache opaque muni d'au moins une ouverture, disposé
au voisinage de la ligne,
- des moyens d'entraînement destinés à produire une
rotation du cache,
- des moyens de détection d'une position angulaire de
référence du cache, destinés à fournir à l'unité de
traitement un signal de référence angulaire,
- une optique de champ concentrant le flux lumineux
traversant la ligne sur le photodétecteur.
- un cache opaque muni d'au moins une ouverture, disposé
au voisinage de la ligne,
- des moyens d'entraînement destinés à produire une
rotation du cache,
- des moyens de détection d'une position angulaire de
référence du cache, destinés à fournir à l'unité de
traitement un signal de référence angulaire,
- une optique de champ concentrant le flux lumineux
traversant la ligne sur le photodétecteur.
L'unité de traitement comporte une mémoire prévue pour stocker des données représentatives de l'ouverture, et étant apte à analyser le flux lumineux de façon à fournir des valeurs du flux lumineux en plusieurs points de la ligne.
Le système de photodétection selon l'invention permet ainsi d'obtenir avec un unique photodétecteur l'analyse du flux lumineux en un ensemble de points situés sur la ligne, au lieu de mettre en oeuvre une barrette de photodétecteurs en nombre égal au nombre de points. Cette analyse peut être menée en un temps très bref, dépendant notamment de la vitesse de rotation du cache et de la vitesse d'acquisition du convertisseur analogique-numérique.
Dans le cas où le système de photodetection comprend plusieurs photodétecteurs, chacun d'entre eux rend possible l'analyse du flux lumineux en plusieurs points de la ligne, multipliant ainsi les capacités des mêmes photodétecteurs qui seraient utilisés dans un système de photodétection classique avec barrette de photodétecteurs.
La présente d'un unique photodétecteur, ou d'un nombre très réduit de photodétecteurs, rend le système de photodétection selon l'invention beaucoup moins coûteux que les systèmes de photodétection multicanaux. De plus, l'unique photodétecteur, ou le petit nombre de photodétecteurs, est facile à remplacer. Ceci rend aisé et peu coûteux par rapport aux détecteurs multicanaux le changement de propriétés de détection.
Le système de photodétection selon l'invention donne également une excellente résolution comparée aux détecteurs multicanaux, cette résolution dépendant notamment de la largeur de l'ouverture et de la surface du photodétecteur.
Préférentiellement, le convertisseur analogiquenumérique produisant successivement des valeurs numérisées du flux lumineux en les points de la ligne, l'unité de traitement comprend des moyens de répartition reliés au convertisseur analogique-numérique, destinés à regrouper et à moyenne les valeurs numérisées selon des zones de la ligne, chacune de ces zones englobant une partie des points, de façon à générer les valeurs moyennes du flux lumineux en ces zones.
Les opérations effectuées par les moyens de répartition ont pour effet d'augmenter le rapport signal/bruit, donc la précision des résultats.
Dans cette réalisation préférée du système de photodétection selon l'invention, l'unité de traitement comprend avantageusement des moyens de traitement multivoies couplés aux moyens de répartition et traitent la valeur moyenne du flux lumineux en chaque zone.
Ainsi, des logiciels et modules électroniques standards employés avec des détecteurs multicanaux peuvent être utilisés tels quels dans le système de photodétection selon 1 'invention.
Les moyens d'entraînement sont de préférence prévus pour donner au cache une vitesse constante de rotation.
Cette vitesse constante assure notamment une bonne reproductibilité des résultats.
Il est judicieux que les moyens d'entraînement comportent un système micro-pas relié à une horloge précise émettant des impulsions de commande, ce système micro-pas étant capable de positionner angulairement le cache en rotation à chacune des impulsions.
Il est également intéressant que les moyens de détection de position angulaire soient aptes à détecter plusieurs positions angulaire de référence du cache et à fournir à l'unité de traitement des signaux de référence angulaire associés. Ces positions angulaires comprennent une position principale destinée à une initialisation d'un enregistrement, et éventuellement au moins une position secondaire destinée à au moins un recalage de 1 'enregistrement.
Dans une forme avantageuse de réalisation, le cache est constitué d'un support transparent recouvert d'au moins une couche de matériau opaque, l'ouverture étant pratiquée dans le matériau opaque.
Le cache est avantageusement équipé d'un filtre, destiné à sélectionner une partie des longueurs d'onde du flux lumineux à analyser.
De préférence, le flux lumineux reçu sur la ligne s'étendant sensiblement sur une largeur transversale à la ligne, l'ouverture balaye une largeur approximativement égale à cette largeur transversale.
L'invention a également pour objet un procédé d'analyse d'un flux lumineux reçu sur une ligne. Dans ce procédé:
- on détecte le flux lumineux avec un photodétecteur, en
produisant un signal électrique,
- on amplifie le signal électrique,
- on numérise le signal électrique avec un convertisseur
analogique-numérique de façon à produire des valeurs
numérisées représentatives du flux lumineux.
- on détecte le flux lumineux avec un photodétecteur, en
produisant un signal électrique,
- on amplifie le signal électrique,
- on numérise le signal électrique avec un convertisseur
analogique-numérique de façon à produire des valeurs
numérisées représentatives du flux lumineux.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'avant de détecter le flux lumineux:
- on le fait passer à travers une fenêtre pratiquée dans
un cache opaque disposé au voisinage de la ligne,
cette fenêtre étant modifiée au cours du temps par
rotation du cache, préférentiellement à vitesse
constante,
- on concentre le flux lumineux traversant la ligne sur
le photodétecteur avec une optique de champ, de telle sorte que les valeurs numérisées sont représentatives des valeurs du flux lumineux en plusieurs points de la ligne.
- on le fait passer à travers une fenêtre pratiquée dans
un cache opaque disposé au voisinage de la ligne,
cette fenêtre étant modifiée au cours du temps par
rotation du cache, préférentiellement à vitesse
constante,
- on concentre le flux lumineux traversant la ligne sur
le photodétecteur avec une optique de champ, de telle sorte que les valeurs numérisées sont représentatives des valeurs du flux lumineux en plusieurs points de la ligne.
Dans un mode préféré de mise en oeuvre du procédé d'analyse selon l'invention, on regroupe et on moyenne selon des zones de la ligne les valeurs numérisées, chacune des zones englobant une partie des points, de telle sorte qu'on génère les valeurs du flux lumineux moyen en ces zones.
L'invention sera mieux comprise en se référant à des modes particuliers de réalisation et de mise en oeuvre, illustrés sur les dessins annexés.
La Figure 1 est une représentation schématique d'un système de photodétection selon l'invention, en fonctionnement.
La Figure 2 est une vue de face d'un premier mode de réalisation du cache présent dans le système de photodétection de la Figure 1.
La Figure 3 est une représentation schématique de l'unité de traitement du système de photodétection de la
Figure 1.
Figure 1.
La Figure 4 montre un organigramme donnant les principales étapes d'un procédé d'analyse de flux lumineux, mis en oeuvre avec le système de photodétection de la Figure 1.
La Figure 5 représente le flux mesuré sur la ligne de réception avec le système de photodétection de la Figure 1, le flux lumineux étant schématisé par une courbe donnant son intensité en fonction de l'abscisse sur cette ligne.
La Figure 6 représente un deuxième mode de réalisation du cache présent dans le système de photodétection de la
Figure 1.
Figure 1.
La Figure 7 représente un troisième mode de réalisation du cache présent dans le système de photodétection de la
Figure 1.
Figure 1.
Un système de photodétection, visible sur la Figure 1, est destiné à analyser un flux lumineux 15 incident reçu sur une ligne 10. Il comprend un photodétecteur 1 associé à un amplificateur 2, relié à une unité de traitement 3 capable de produire l'intensité I du flux lumineux 15 reçu sur la ligne 10, à partir de signaux en provenance de l'amplificateur 2.
Le photodétecteur 1 est par exemple du type InGaAs, dopé ou non, ou encore des types PbS ou PbSe.
Le système de photodétection comprend également un cache 4 opaque disposé au voisinage de la ligne 10. Ce cache 4 est pourvu d'une partie transparente 6, qui forme sur le trajet du flux lumineux 15 reçu sur la ligne 10 une fenêtre 5.
Le cache 4 est destiné à être mû en rotation par des moyens d'entraînement 7. Avantageusement, il est pour cela un disque entraîné en rotation autour d'un axe 13. La partie transparente 6 est pratiquée de façon à ce qu'une rotation du cache 4 provoque un déplacement de la fenêtre 5 le long de la ligne 10, et produise ainsi un balayage spatial rapide de cette ligne 10. Ce balayage peut être total ou partiel, et peut présenter des discontinuités.
Dans un premier mode de réalisation préféré du cache 4, représenté sur la Figure 2, celui-ci est un disque 4A pourvu d'une ouverture 26 qui constitue la partie transparente 6.
Cette ouverture 26 a une forme spirale centrée sur l'axe 13.
De plus, les extrémités 17 et 18 de l'ouverture 26 sont placées sur un même axe 14 constituant un diamètre du disque 4A. Ainsi, une rotation d'un tour complet du cache 4 autour de son axe 13 provoque un déplacement continu de la fenêtre 5 le long de la ligne 10 ou d'une portion de cette ligne 10, entre les moments où les extrémités 17 et 18 de l'ouverture 26 sont respectivement en regard de la ligne 10. L'ouverture 26 en spirale est une fente ayant une largeur déterminante pour la résolution du système de photodétection. Avantageusement, le flux lumineux 15 reçu sur la ligne 10 s'étendant sensiblement sur une largeur transversale à la ligne 10 dans le plan du cache 4, la largeur balayée par l'ouverture 26 est approximativement égale à cette largeur transversale.
Le disque 4A a un rayon qui est déterminé en fonction de la longueur de la ligne 10 sur laquelle est reçu le flux lumineux 15 à mesurer. Ce rayon peut être par exemple de l'ordre de 50 mm.
De préférence, le cache 4 est un disque en verre. Grâce à une photogravure, un matériau (par exemple métallique) est déposé sur ce disque en verre à l'exception d'une région en forme de spirale constituant l'ouverture 26. Le disque peut aussi être entièrement recouvert du matériau, l'ouverture 26 étant ensuite pratiquée par une attaque. Le disque en verre est ensuite traité afin d'avoir une couleur noire qui laisse très peu passer de lumière, au moins en ce qui concerne les longueurs d'onde utilisées. Ainsi, la lumière ne peut-elle traverser le cache 4 que par l'intermédiaire de la fente en verre constituant l'ouverture 26. A titre d'exemple, le verre utilisé est un borosilicate, le disque 4A a une épaisseur de 1 mm et l'ouverture 26 a une largeur de 50 iim.
Il peut s'avérer utile d'adjoindre au cache 4 un filtre, ayant par exemple pour objet de sélectionner une partie des longueurs d'onde transmises à travers l'ouverture 26. Dans un premier mode d'adjonction du filtre, une couche mince d'un matériau filtrant est déposée sur la fente en verre, ou sur une partie de cette fente. Le matériau filtrant est par exemple du germanium. Dans un second mode d'adjonction, un filtre rectangulaire est placé parallèlement au disque 4A dans son voisinage immédiat, au niveau de la ligne 10.
Le filtre peut être disposé soit en amont, soit en aval du disque 4A, mais l'est préférentiellement du côté du photodétecteur 1. Il peut couvrir une portion seulement de l'ouverture 26, et plusieurs filtres distincts peuvent être placés en différentes zones de l'ouverture 26.
La réalisation du cache 4 au moyen d'un disque en verre est particulièrement avantageuse. En effet, elle permet d'obtenir une fente sans discontinuité, une bonne planéité, une bonne rigidité et un bon équilibrage du disque 4A, ainsi qu'une très faible largeur de fente.
Cependant, il est aussi possible d'utiliser pour le cache 4 un disque compact dans lequel sont effectivement usinées des fentes, par exemple par découpe chimique ou découpe laser. Ce disque peut être réalisé en aluminium. Dans cette réalisation du disque 4a, des attaches doivent être disposées le long de l'ouverture 26 en forme de spirale pour permettre une certaine tenue mécanique de la pièce, provoquant des discontinuités dans le balayage de la ligne 10 par la fenêtre 5. De plus, l'épaisseur du disque 4A ne doit pas être supérieure à la largeur de l'ouverture 26. C'est pourquoi une consolidation du disque 4A est nécessaire, afin de restreindre sa déformation en rotation.
Afin de limiter le flux lumineux parasite susceptible d'être transmis au photorécepteur 1, une fente 19 rectangulaire allongée parallèlement à la ligne 10 est avantageusement placée à proximité du cache 4 devant ou derrière celui-ci de façon à ne transmettre que le flux passant au voisinage de la ligne 10.
D'autres formes sont possibles pour la partie transparente 6 du cache 4, en fonction du balayage spatial désiré de la ligne 10. Ainsi, dans un second mode de réalisation du cache 4, représenté sur la Figure 6, celui-ci est un disque 4B dont la partie transparente 6 a une forme en spirale comme dans le premier mode de réalisation du cache 4, mais est constitué d'un ensemble d'ouvertures 27 successives le long de cette forme en spirale. Dans l'exemple illustré, la partie transparente 6 comporte ainsi huit ouvertures 27 séparées par sept ponts opaques 29. Le disque 4B peut servir à distinguer huit zones distinctes le long de la ligne 10. Si le cache 4 est un disque opaque dans lequel est usinée une fente, les ponts opaques 20 sont nécessairement présents du fait des attaches donnant au disque 4B sa tenue mécanique.
Dans un troisième mode de réalisation du cache 4, représenté sur la Figure 7, celui-ci est un disque 4C dont la partie transparente 6 est constituée d'ouvertures 28 disposées sensiblement en forme de spirale, mais qui admettent des discontinuités radiales par rapport à l'axe 13. Contrairement au second mode de réalisation du cache 4, les ouvertures 28 n'admettent pas de discontinuité orthoradiale, et permettent donc un passage ininterrompu du flux lumineux 15 à travers le disque 4C lors de sa rotation. En revanche, la partie transparente 6 est prévue pour sélectionner des zones disjointes le long de la ligne 10, en l'occurrence au nombre de quatre dans le cas représenté. Le balayage spatial de la ligne 10 par la fenêtre 5 présente ainsi des discontinuités.
Le système de photodétection comporte également des moyens de détection d'une position angulaire de référence du cache 4, destinés à fournir à l'unité de traitement 3 un signal de référence angulaire. Dans une réalisation particulière, ces moyens de détection comprennent une encoche 11 directement réalisée sur le cache 4, une source ou diode 8 et un récepteur 9 photoélectrique. La source 8 et le récepteur 9 sont disposés en vis-à-vis, et placés respectivement de chaque côté du cache 4. Lorsque l'encoche 11 est située devant la source 8, le détecteur 9 associé fournit le signal de référence angulaire. L'encoche 11 peut être remplacée par une ouverture quelconque formée dans le cache 4. Le récepteur 9, relié à l'unité de traitement 3, est prévu pour envoyer à l'unité de traitement 3 le signal de référence angulaire. Au lieu de comprendre un repère pratiqué sur le cache 4, les moyens de détection d'une position angulaire de référence peuvent également comporter un repère sur les moyens d'entraînement 7, ces derniers étant alors reliés à l'unité de traitement 3.
Avantageusement, les moyens de détection de position angulaire comportent plusieurs repères, aptes à détecter plusieurs positions angulaires de référence du cache 4 et à fournir à l'unité de traitement 3 des signaux de référence angulaire associés. Plusieurs recalages sont ainsi possibles, augmentant la précision de repérage et permettant éventuellement un meilleur contrôle de la rotation du cache 4.
Les positions angulaires comprennent une position principale destinée à une initialisation d'un enregistrement, et une ou plusieurs positions secondaires destinées à au moins un recalage de l'enregistrement.
Les moyens d'entraînement 7 comprennent avantageusement un moteur électrique capable de donner au cache 4 une vitesse constante de rotation. De préférence, il s'agit d'un moteur pas à pas, relié à une horloge précise qui émet des impulsions de commande. Le moteur pas à pas est prévu pour positionner précisément le cache 4 en rotation à chacune de ces impulsions, qui déclenche un mouvement de rotation d'un pas.
Le moteur pas à pas définit ainsi un système micro-pas, permettant d'assurer de façon très précise une vitesse de rotation constante.
L'horloge précise peut être constituée par un quartz associé au moteur. Elle peut aussi être incluse dans l'unité de traitement 3, celle-ci étant reliée aux moyens d'entraînement 7 et émettant des impulsions digitales vers le moteur pas à pas.
A titre d'illustration d'un moteur pas à pas, les moyens d'entraînement 7 comprenant une logique de commande, un étage de puissance, un stator et un rotor, des impulsions digitales venant de l'unité de traitement 3 sont transformées par la logique de commande, en un signal qui est amplifié par l'étage de puissance. Ce signal amplifié alimente les enroulements du stator, et l'aimant permanent qui constitue le rotor prend alors une position d'équilibre magnétiques, les pôles du rotor étant alignés par rapport aux pôles du stator.
Grâce au comptage des impulsions de commande, un rétro-signal donnant la position du rotor n'est pas nécessaire (commande en boucle ouverte). Le moteur pas à pas dispose par exemple de 400 pas par tour.
Bien qu'un moteur pas à pas soit particulièrement bien adapté à la commande d'une rotation constante du cache 4, il est également possible d'employer un moteur à courant continu.
Dans ce cas, un asservissement en boucle ferme s'avère souhaitable pour améliorer la constance de la vitesse de rotation.
Les moyens d'entraînement 7 sont préférentiellement coordonnés avec les moyens de détection 8, 9 et 11, par le biais de l'unité de traitement 3 à laquelle ils sont reliés, de façon à mesurer précisément la position angulaire du cache 4 et à contrôler exactement sa rotation.
Le système de photodétection comprend de plus une lentille de champ 12, destinée à concentrer le flux lumineux traversant la ligne 10 sur le photodétecteur 1.
Avantageusement, cette lentille de champ peut former l'image de la pupille d'un système optique avant sur le photodétecteur. Si le faisceau lumineux 15 incident est un faisceau parallèle, la lentille de champ 12 a son foyer au voisinage du photodétecteur 1. De façon purement illustrative, la lentille 12 est un condenseur asphérique en borosilicate, qui est apte à éliminer des aberrations de sphéricité et de coma, et a une distance focale de 30 mm.
L'unité de traitement 3, schématisée sur la Figure 3, comprend notamment un convertisseur 20 analogique-numérique.
Ce convertisseur 20 est préférentiellement matérialisé dans une carte d'acquisition. I1 a une fréquence d'acquisition ou de digitalisation fixe et très stable. Cette fréquence vaut par exemple 200 kHz en 16 bits, ce qui rend possible 200.000 acquisitions par seconde pour 216 niveaux d'intensité du flux lumineux mesuré. Le début et la fin des acquisitions par le convertisseur 20 sont déclenchés par le signal de référence angulaire envoyé à l'unité de traitement 3 par les moyens de détection 8, 9, 11.
L'unité de traitement 3 comprend également un processeur 22 incorporé dans un ordinateur, par exemple du type PC. Le processeur 22 est relié au convertisseur 20 par l'intermédiaire d'une première mémoire 21 de stockage d'acquisitions. L'unité de traitement 3 comporte également une seconde mémoire 23 de stockage de données, reliée au processeur 22. Cette seconde mémoire 23 est prévue pour stocker des données représentatives de la partie transparente 6, c'est-à-dire des ouvertures 26, 27, 28, auxquelles le processeur 22 a accès pour déterminer l'intensité I du flux lumineux à analyser.
Dans un premier mode de réalisation de l'unité de traitement 3, celle-ci comprend une carte d'acquisition qui inclut à la fois le convertisseur 20 et la première mémoire 21. La carte d'acquisition constitue ainsi un contrôleur autonome, apte à stocker des informations grâce à sa mémoire incorporée. Les acquisitions stockées dans la première mémoire 21 sont lues par la suite par l'ordinateur comprenant le processeur 22.
Dans un second mode de réalisation de l'unité de traitement 3, la carte d'acquisition comprenant le convertisseur 20 transmet directement les acquisitions à l'ordinateur. La première mémoire 21 est alors incluse dans l'ordinateur, la carte d'acquisition comprenant une simple mémoire tampon.
Grâce aux informations en provenance du convertisseur 20 et de la seconde mémoire 23, le processeur 22 est à même de calculer l'intensité I du flux lumineux 15 reçu sur la ligne 10 en plusieurs points.
Préférentiellement, le processeur 22 comprend des moyens de répartition, destinés à regrouper et à moyenner les acquisitions selon des zones prédéfinies de la ligne 10. Le processeur 22 génère ainsi l'intensité du flux lumineux moyen en chacune de ces zones. Les informations obtenues de cette façon sont identiques à celles qui résulteraient de l'emploi d'un détecteur multicanal, chaque zone correspondant à un photodétecteur d'une barrette fictive. Dans cette réalisation préférée, le processeur 22 peut donc également comprendre des logiciels et modules électroniques standards utilisés avec des détecteurs multi-canaux. Ces logiciels peuvent par exemple inclure des capacités de traitement tel que lissage et de visualisation.
En fonctionnement, les étapes suivantes, schématisées sur l'organigramme de la Figure 4, sont successivement effectuées. Lors d'une première phase 38 optique, l'envoi 30 du flux lumineux 15 sur la ligne 20 est suivi par la traversée 31 de la fenêtre 5 et sa concentration 32 par la lentille de champ 12. Le flux lumineux 16 obtenu à partir du flux lumineux 15 après traversée de la fenêtre 5 et de la lentille 12 parvient au photodétecteur 1, qui produit un signal électrique à partir du flux lumineux 16 lors d'une étape 33 de détection.
Lors d'une deuxième phase 39 électrique, on produit une amplification 34 de ce signal électrique au moyen de l'amplificateur 2, puis une numérisation 35 de ce signal électrique au moyen du convertisseur 20. Finalement, lors d'une troisième phase 40 numérique comprenant notamment des étapes 36 de regroupement des moyennes des acquisitions par zones prédéfinies, et 37 de traitement multivoie, l'analyse du flux lumineux 15 reçu sur la ligne 10 est menée à bien.
Dans un exemple d'application, l'unité de traitement comporte une carte d'acquisition ayant une fréquence de 200 kHz en 16 bits, le cache 4 est le disque 4A et est entraîné à une vitesse de rotation de 1 Hz, et le flux lumineux 15 reçu sur la ligne 10 est détecté entre des abscisses L1 et L2. Le flux lumineux 15 ayant une courbe 43 d'intensité (axe 42) en fonction de l'abscisse (axe 41) le long de la ligne 10, tracée sur la Figure 5, le processeur 20 génère 200.000 acquisitions réparties sur la courbe 43 lors d'une rotation d'un tour du disque 4A. Dans l'exemple, ces 200.000 points sont répartis en 1000 zones adjacentes. Chacune des zones est centrée sur un point Xi, et regroupe 200 points. La moyenne des intensités correspondant à chacune des zones donne une valeur moyenne Pi du flux lumineux reçu sur cette zone. On augmente ainsi sensiblement le rapport signal/bruit. A chaque zone, correspond un temps d'intégration de 1 ms, qui est la durée disponible pour effectuer la moyenne des intensités. On conçoit que la résolution apparente du système de photodétection peut être choisie arbitrairement, selon le nombre de zones retenues. Dans le cas présent, le système de photodétection monocanal se comporte en un temps très bref (une seconde) comme un détecteur multicanal disposant d'une barrette de 1000 photodétecteurs, soit correspondant à 1000 pixels sur la ligne 10.
Le système de photodétection et le procédé d'analyse selon l'invention peuvent être employés dans plusieurs domaines, et en particulier dans l'imagerie ou dans la spectroscopie. Dans ce dernier cas, on dispose en amont du cache 4 un système dispersif apte à disperser spectralement un faisceau lumineux incident, de façon à générer le faisceau lumineux 15.
Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières, et n'en limitent aucunement la portée.
Claims (11)
1. Système de photodétection analysant un flux lumineux (15) reçu sur une ligne (10), comprenant:
- un photodétecteur (1),
- un amplificateur (2) relié au photodétecteur (1),
- une unité de traitement (3) reliée à l'amplificateur
(2), comportant un convertisseur analogique-numerique
(20), caractérisé en ce qu'il comprend également:
- un cache (4) opaque muni d'au moins une ouverture (26,
27, 28), disposé au voisinage de ladite ligne (10),
- des moyens d'entraînement (7) destinés à produire une
rotation du cache (4),
- des moyens de détection (8, 9, 11) d'une position
angulaire de référence du cache (4), destinés à
fournir à l'unité de traitement (3) un signal de
référence angulaire,
- une optique de champ (12) concentrant le flux lumineux
(16) traversant la ligne (10) sur le photodétecteur (1) t l'unité de traitement (3) comportant une mémoire (23) prévue pour stocker des données représentatives de l'ouverture (26, 27, 28), et étant apte à analyser ledit flux lumineux (16) de façon à fournir des valeurs du flux lumineux (15) en plusieurs points de ladite ligne (10).
2. Système de photodetection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le convertisseur analogique-numérique (20) produisant successivement des valeurs numérisées du flux lumineux (15) en lesdits points de la ligne (10), l'unité de traitement (3) comprend des moyens de répartition (22) reliés audit convertisseur analogique-numérique (20), destinés à regrouper et à moyenner lesdites valeurs numérisées selon des zones (xl, x21 X3, X4) de la ligne (10), chacune des zones englobant une partie desdits points, de façon à générer les valeurs moyennes (P1, P2, P3, P4) du flux lumineux en lesdites zones (xl, x2, x3, x4).
3. Système de photodétection selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'unité de traitement (3) comprend des moyens de traitement multivoies couplés aux moyens de répartition (22) et traitant la valeur moyenne (P1, P2, P3,
P4) du flux lumineux en chaque zone (xl, x2, X3, X4).
4. Système de photodétection selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement (7) sont prévus pour donner au cache (4) une vitesse constante de rotation.
5. Système de photodétection selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement (7) comportent un système micro-pas relié à une horloge précise émettant des impulsions de commande, ledit système micro-pas étant capable de positionner angulairement le cache (4) en rotation à chacune desdites impulsions.
6. Système de photodétection selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de détection (8, 9, 11) de position angulaire sont aptes à détecter plusieurs positions angulaire de référence du cache (4) et à fournir à l'unité de traitement (3) des signaux de référence angulaire associés, lesdites positions angulaires comprenant une position principale destinée à une initialisation d'un enregistrement, et au moins une position secondaire destinée à au moins un recalage de 1 'enregistrement.
7. Système de photodétection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cache (4) est constitué d'un support transparent recouvert d'au moins une couche de matériau opaque, ladite ouverture (26, 27, 28) étant pratiquée dans le matériau opaque.
8. Système de photodétection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cache (4) est équipe d'un filtre, destiné à sélectionner une partie des longueurs d'onde du flux lumineux (16) à analyser.
9. Système de photodétection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le flux lumineux (15) reçu sur la ligne (10) s'étendant sensiblement sur une largeur transversale à la ligne (10), ladite ouverture (26, 27, 28) balaye une largeur approximativement égale à ladite largeur transversale.
10. Procédé d'analyse d'un flux lumineux (15) reçu sur une ligne (10), dans lequel:
- on détecte (33) le flux lumineux (16) avec un photodétecteur (1), en produisant un signal électrique,
- on amplifie (34) le signal électrique,
- on numérise (35) le signal électrique avec un
convertisseur analogique-numérique (20) de façon à
produire des valeurs numérisées représentatives du
flux lumineux (16), caractérisé en ce qu'avant de détecter le flux lumineux (16):
- on le fait passer (31) à travers une fenêtre (5)
pratiquée dans un cache (4) opaque disposé au
voisinage de ladite ligne (10), ladite fenêtre (5)
étant modifiée au cours du temps par rotation du cache
(4), préférentiellement à vitesse constante,
- on concentre (32) le flux lumineux (16) traversant la
ligne (10) sur le photodétecteur (1) avec une optique
de champ (12), de telle sorte que les valeurs numérisées sont représentatives des valeurs du flux lumineux (15) en plusieurs points de ladite ligne (10).
11. Procédé d'analyse selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on regroupe et on moyenne (36) selon des zones (x1, x2, x3, x4) de la ligne (10) les valeurs numérisées, chacune des zones englobant une partie des points, de telle sorte qu'on génère les valeurs moyennes (P1, P2, P3,
P4) du flux lumineux en lesdites zones (x1, x2, X3, X4).
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|---|---|---|---|---|
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| US20140065359A1 (en) * | 2012-08-30 | 2014-03-06 | Jawaharial Nehru Centre for Advanced Scientific Researc | Graphene ribbons and methods for their preparation and use |
| JP7088046B2 (ja) * | 2019-01-23 | 2022-06-21 | 株式会社Ｊｖｃケンウッド | 光ディスク装置及び光ディスク回転位置検出方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2078768A (en) * | 1933-03-31 | 1937-04-27 | Emil Huber | Method of and apparatus for measuring the energy of rays |
| US3922092A (en) * | 1973-12-06 | 1975-11-25 | Den Bosch Francois J G Van | Monochromator and light dispersing apparatus |
| JPS51126195A (en) * | 1975-04-25 | 1976-11-04 | Japan Spectroscopic Co | Heavy nitrogen measurement apparatus |
| JPS61100620A (ja) * | 1984-10-24 | 1986-05-19 | Union Giken:Kk | 多波長分光光度計 |
| GB2278434A (en) * | 1993-05-24 | 1994-11-30 | Secretary Trade Ind Brit | Broadband radiometer |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5492233A (en) * | 1977-12-29 | 1979-07-21 | Minolta Camera Co Ltd | Photometric device |
| US4289399A (en) * | 1978-08-12 | 1981-09-15 | Iwasaki Tsushinki Kabushiki Kaisha | Light signal observation device |
| CH663483A5 (fr) * | 1985-03-04 | 1987-12-15 | Eie Electronic Ind Equipment S | Dispositif pour exposer des parties discretes d'une surface photosensible au moyen d'un faisceau de lumiere. |
| JPS61250525A (ja) * | 1985-04-30 | 1986-11-07 | Tokyo Optical Co Ltd | 測光器 |
| JP2851927B2 (ja) * | 1990-06-26 | 1999-01-27 | 株式会社トーメー | 光学系の屈折力測定装置 |
| JPH06100545B2 (ja) * | 1991-01-31 | 1994-12-12 | 株式会社島津製作所 | フライングスポット方式による蛍光イメージデンシトメータ |
| JP3150404B2 (ja) * | 1992-02-25 | 2001-03-26 | 株式会社トーメー | 光学系における屈折力の測定方法および測定装置 |
-
1996
- 1996-03-07 FR FR9602906A patent/FR2745902B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-03-04 US US08/810,091 patent/US5889586A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2078768A (en) * | 1933-03-31 | 1937-04-27 | Emil Huber | Method of and apparatus for measuring the energy of rays |
| US3922092A (en) * | 1973-12-06 | 1975-11-25 | Den Bosch Francois J G Van | Monochromator and light dispersing apparatus |
| JPS51126195A (en) * | 1975-04-25 | 1976-11-04 | Japan Spectroscopic Co | Heavy nitrogen measurement apparatus |
| JPS61100620A (ja) * | 1984-10-24 | 1986-05-19 | Union Giken:Kk | 多波長分光光度計 |
| GB2278434A (en) * | 1993-05-24 | 1994-11-30 | Secretary Trade Ind Brit | Broadband radiometer |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
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