(57)【要約】マルチチャンネル波長測定デバイス（２００）において、選択型の光学スプリッタ（２０８、２１０、２１２、および２１４）を用いる。光学スプリッタ（２０８）は、検出器（２０２）へ、特定の波長の光を選択的に供給する。これらの検出器へ光を選択的に供給することにより、光学的な効率を改善することが可能になる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光学検出器であって、それぞれの検出器が異なる波長の光を検出するものである複数の光学検出器と、
光学経路にある一連の光学波長スプリッタであって、それぞれの光学波長スプリッタが、前記検出器の１つの検出器へ、該検出器に望まれる検出波長の光を選択的に提供するものである、一連の光学波長スプリッタと
を備えるマルチチャンネル波長測定デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のマルチチャンネル波長測定デバイスであって、前記光学波長スプリッタは、パス・フィルタである、マルチチャンネル波長測定デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載のマルチチャンネル波長測定デバイスであって、前記パス・フィルタの少なくとも１つはハイパス・フィルタである、マルチチャンネル波長測定デバイス。
【請求項４】
請求項２に記載のマルチチャンネル波長測定デバイスであって、前記パス・フィルタの少なくとも１つはローパス・フィルタである、マルチチャンネル波長測定デバイス。
【請求項５】
請求項１に記載のマルチチャンネル波長測定デバイスであって、第１の検出器は、第１の光学波長スプリッタにより供給される光を受け取り、前記第１の光学波長スプリッタは、選択的に第２の波長の光を第２の光学波長スプリッタへ供給し、前記第２の光学波長スプリッタは、選択的に前記第２の波長の光を第２の光学検出器へ供給する、マルチチャンネル波長測定デバイス。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、前記光学波長スプリッタは光学パス・フィルタである、方法。
【請求項７】
請求項１に記載のマルチチャンネル波長測定デバイスであって、紙の特性を測定するために用いられるマルチチャンネル波長測定デバイス。
【請求項８】
請求項１に記載のマルチチャンネル波長測定デバイスであって、前記光学波長スプリッタの１つに関しての光の選択的な供給は、その波長の光を選択的に反射することによりなされる、マルチチャンネル波長測定デバイス。
【請求項９】
請求項１に記載のマルチチャンネル波長測定デバイスであって、前記波長の光の選択的な供給は、その波長の光を選択的に透過することによりなされる、マルチチャンネル波長測定デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学分光検出器に関し、特に、マルチチャンネル分光測定ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特定の光学波長の光学エネルギ検出は、多くの目的に用いられている。異なる波長での検出された光強度を用いて、プロセスについての情報を得るための比を求めることが多々あり、そのプロセスの例としては、製紙プロセスがある。典型的に、波長のうちの１つの波長は、例えば水の高さなどのようなプロセス変量に関連し、別の波長は、プロセス状態に関連する基準波長である。
【０００３】
図１Ａは、典型的な従来技術のシステムを示す。このシステムでは、光学経路１０２からの光が、光学スプリッタ１０４、フィルタ１０６、焦点調節光学系１０８へ、そして光学エネルギ検出器１１０へ送られる。光学エネルギ検出器１１０は、波長Ｄ２の光を検出するようにされている。幾らかの光はスプリッタ１０４を通り、その光は第２のスプリッタ１１２へ進む。光の半分は光学エネルギ検出器１１４へ送られる。残りの光は光学スプリッタ１１６へ送られる。光学スプリッタ１１６は、光の半分を光学エネルギ検出器１１８へ送り、残りの光を光学ミラー１２０へ送る。ミラー１２０は、光を光学エネルギ検出器１２２へ送る。この例では、光学エネルギ検出器１１０へ送られる光の量が、他の光学エネルギ検出器１１４、１１８、１２２へ送られる光の量よりも多い。
【０００４】
図１Ｂは、光ファイバ・ケーブルからの光が分割される従来技術のシステムを示す。この例では、光ファイバ１２８は、光がフィルタ１３８、１４０、１４２、１４３を通過した後に光学エネルギ検出器１３０、１３２、１３４、１３６へ等しく分配されるように３つの枝に分割されている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、従来の光学スプリッタよりも光学波エネルギ波長分離を効率的にするために、光学経路に波長選択型（wavelength preferential）光学波長スプリッタを用いる。
【０００６】
本発明の１つの実施形態は、複数の光学検出器を含むマルチチャンネル波長測定デバイスである。それぞれの検出器は、それぞれ異なる波長の光を検出する。また、マルチチャンネル波長デバイスは、光学経路に一連の光学波長スプリッタを含む。それぞの光学スプリッタは、少なくとも１つの検出器へ、その検出器の望む検出波長の光を選択的に提供する。
【０００７】
本発明の１つの実施形態は、光学経路から検出器へ、それらの検出器の望む検出波長で光を選択的に提供する光学スプリッタを用いる。また、方法は、所望される検出波長で光を検出する検出器を用いる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図２は、マルチチャンネル波長測定デバイス２００を示す。異なる波長の光を検出するために複数の光学検出器が備えられる。この例では、検出器２０２、２０４、２０６、２０８が示されている。これらの検出器は、特定の波長の光を検出するための従来の設計の検出器とすることができる。この特許出願の目的のために、「光」という用語は、可視光線と、例えば赤外線光などのような他の形態の光学エネルギとの双方を含む。一連の光学スプリッタ２０８、２１０、２１２が光学経路２１４に配置される。光学スプリッタは、検出器の１つへ、その検出器の望む波長の十分な量の光を、選択的に提供する。例えば、図２において、光学スプリッタ２０８は、光学検出器へ向けて波長Ｄ１の光を選択的に反射する。１つの実施形態において、光学スプリッタ２０５は、波長Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４の光を検出器２０８、２０４、２０６へ向けて選択的に透過させる。また、図２には、光学ミラー２１６が示されている。光学系２１８、２２０、２２２、２２４を、光を検出器２０２、２０４、２０６、２０８に対して焦点合わせするために用いることができる。再び図２を参照し、この実施形態は、検出器２０２、２０４、２０６、２０８に関連するフィルタを示していないことに留意されたい。しかしながら、更なる光学帯域通過フィルタを用いて、検出器へ向かう光エネルギを更にフィルタリングすることもできる。
【０００９】
検出される光学エネルギの効率は、従来技術のシステムよりも改善される。従来の光学スプリッタではなく、上述の光学スプリッタを用いて選択的に光を提供することにより、対象とされる波長の光学エネルギが、より多く、検出器へ送られる。選択的に光を提供するとは、所望される波長の光を、他の波長の光よりも多く反射または透過させることを意味する。図２は、対象とされる光学エネルギの８０％が、それぞれの光学スプリッタにより光学経路から取り除かれる例を示す。本発明のシステムは、スプリッタの透過（伝送）のばらつきを補正するように、校正することができる。１つの実施形態において、この校正は、システムを通じて試験信号を送り、検出器からの出力を測定することによって、なされる。このような校正は、典型的には、検出器および光学系のアライメントにばらつきがあるので既に要求されているものである。
【００１０】
図２は、１つの光学経路部分から抽出された特定の波長の光を示す。また、光学経路は、光学フィルタ２０８から反射光および透過光の双方とも、更なる光学スプリッタへ送られ、広がる（fanned out）ようにもできる。
【００１１】
図３Ａは、図２の光学フィルタ２０８の例示的な光伝送特性を示す。波長Ｄ１のエネルギは反射し、エネルギの波長Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４は透過していることに留意されたい。図２の光学スプリッタの利点は、Ｄ１のエネルギの多くの割合が光学検出器２０２へ送られ、なおも、他の波長のエネルギが他の検出器へ送られることを可能にすることである。図３Ｂは、波長Ｄ１のエネルギの多くの割合を検出器２０４へ向けて反射し、波長Ｄ３、Ｄ４のエネルギは他の検出器へ向けて透過する光学スプリッタを示す。図３Ｃは、波長Ｄ３のエネルギを検出器２０６へ送り、波長Ｄ４のエネルギを検出器２０８へ送るように透過する光学スプリッタを示す。
【００１２】
選択的光学スプリッタは、様々な様式で製造することができる。例えば、ダイアレクティック材料をガラス表面にデポジットし、特定の周波数の光を選択的に透過するスタック（堆積）を形成する。スプリッタとして使用するこのような光学ハイパスまたはローパス・フィルタは、商業的に入手可能である。１つの実施形態において、光は或る角度で光学スプリッタへ入り、これが伝送特性に影響し得る。図３Ａないし３Ｃの例において、それぞれの光学スプリッタはハイパス・フィルタとして動作する。
【００１３】
図４は、波長Ｄ１の光を波長検出器４０４へ通し、波長Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４の光をシステムの他の部分へ向けて反射するローパス・フィルタとして動作する光学スプリッタ４０２を持つシステム４００を示す。
【００１４】
複数波長光学検出器は、パルプおよび紙の産業において、例えば、水分センサや塗装（被覆）重量センサで用いられる。水の存在を示す波長の検出信号は、基準波長での検出信号により除算することができる。基準波長を用いることにより、ソースまたは経路のばらつきに対してのシステムの依存性を取り除く。
【００１５】
本発明の好適な実施形態の上述の説明は、例示および説明のためのものである。本発明を網羅しているということや本発明を上述の形態に制限するということは、意図していない。本発明の原理を最適に説明するために多くの実施形態を選択して説明したので、当業者は、種々の実施形態のために本発明を理解することができ、また、意図される特定の使用に適する種々の変更について、理解することができる。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその等価のものにより規定されることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】図１Ａは、光学スプリッタを用いる従来技術のシステムを示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、従来技術の光ファイバ・スプリッタを示す図である。
【図２】図２は、特定の波長の光を光学検出器へ選択的に提供するフィルタを用いる本発明の実施形態を示す図である。
【図３】図３Ａないし３Ｃは、図２の光学スプリッタの光学伝送特性の例示的な実施形態を示す図である。
【図４】図は、本発明の代替的な実施形態を示す図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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