(57)【要約】本発明は、製品を分析するための分光計の制御方法に関し、方法は、光源（ＬＳ）の動作を表す測定値（ＬＦＬ、ＴＰＬ）を取得するステップと、測定値に応じて、光源の供給電流（ＬＣｘ）の値、および／または光源によって放出され、分析対象製品と相互作用した光線（ＬＢ）の経路上に配置されるセンサ（ＯＰＳ）の感光セル（ｙ）の積分時間（ＩＴｙ）の値を決定するステップとを含み、さらに積分時間および／または供給電流値が閾値の間にある場合、光源に決定された供給電流値に対応する供給電流を供給するステップと、感光セルの積分時間を決定された積分時間の値に調整するステップと、スペクトルが形成され得るように、センサによって供給される光強度測定値（ＭＳｙ）を取得するステップとを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品を分析するための分光計の制御方法であって、
前記分光計の光源（ＬＳ）から光線（ＬＢ）を送るステップと、
前記光線をこれが相互作用する分析対象製品に伝えるステップと、
前記分析対象製品との相互作用後の前記光線の経路上に配置された前記分光計のセンサ（ＯＰＳ）によって、スペクトルを形成可能にする光強度測定値（ＭＳｘｙ）を取得するステップと
を含む方法において、前記光強度測定値取得が、
前記分析対象製品の存在下で、前記光源（ＬＳ）の前記動作を表し、かつ前記分析対象製品に無関係である測定値（ＬＦＬ、ＴＰＬ、Ｉｘ、Ｖｘ）を取得するステップ、ならびに
前記動作測定値に応じて前記光源の供給電流（ＬＣｘ）の値を決定し、前記供給電流値が閾値（ＬＣｍｘ、ＬＣＭｘ）の間にある場合、前記決定された供給電流値に対応する供給電流を前記光源に供給するステップ、および／または
前記動作測定値に応じて前記センサ（ＯＰＳ）の感光セル（ｙ）の積分時間（ＩＴｙ）の値を決定し、前記積分時間値が閾値（ＩＴｍｘ、ＩＴＭｘ）の間にある場合、前記決定された積分時間値に前記感光セルの前記積分時間を調整するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記光源の前記供給電流（ＬＣｘ）および／または積分時間（ＩＴｙ）の新しい値が決定され、前記決定された積分時間値が前記閾値（ＩＴｍｘ、ＩＴＭｘ）の間になければ、前記決定された供給電流値に対応する供給電流が前記光源（ＬＳ）に供給される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光源（ＬＳ）の前記動作を表す前記測定値が、前記光源によって直接生成された光強度（ＬＦＬ）の測定値、ならびに／あるいは前記光源の前記温度（ＴＰＬ）の測定値、ならびに／あるいは前記光源供給電流強度（Ｉｘ）および／または電圧（Ｖｘ）の測定値である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
以下の比較、すなわち、前記光源（ＬＳ）の前記動作を表す前記測定値（ＬＦＬ、ＴＰＬ、Ｉｘ、Ｖｘ）が互いに一致しているか、かつ前記光源に供給される前記供給電流（ＬＣｘ）と整合するかどうかを決定するための比較と、前記光源に供給される前記供給電流と最小値および最大値（ＬＣｍｘ、ＬＣＭｘ）との比較とのうちの少なくとも１つを含む自己診断試験ステップを含み、前記比較のうちの一方によって欠陥が明らかになった場合、前記分光計を劣化（ＤＧ）またはデフォルト（ＤＦ）動作モード（ＯＭＤ）に切り替える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記分析対象製品の温度（ＴＰＰ）および／または前記センサ（ＯＰＳ）の温度（ＴＰＳ）と基準温度との差を考慮して前記光強度測定値（ＭＳｘｙ）を補正するステップを含んで、前記基準温度で取得した測定値から得られる補正された光強度測定値（ＭＳＣｘｙ）を取得するようにし、前記補正された測定値が、補正されたスペクトル（ＭＳＣｘｙ（１．．ｎ））を形成する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記光源（ＬＳ）が、分析波長帯を含む区別可能なスペクトルを有するいくつかの発光ダイオード（ＬＤｘ）を備え、前記方法が、前記発光ダイオードのそれぞれを点灯するステップと、各ダイオードについて補正されたスペクトルを取得するステップと、重み付け係数を適用して取得された前記補正されたスペクトルを加算するステップとの連続するステップを含んで、結果のスペクトル（ＭＲ（１．．ｎ））を得る、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
いくつかの結果のスペクトル（ＭＲ（１．．ｎ））を平均するステップを含み、平均されるスペクトルの数が、前記分光計の動作モード（ＯＭＤ）、すなわち、通常モードまたは劣化モードに場合により依存する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記分光計の較正を含み、
前記光源（ＬＳ）によって直接生成された光強度（ＬＦＬ）の測定値を、前記光源の供給電流設定値（ＬＣｘ）および／または前記光源の前記温度（ＴＰＬ）と整合させるための最小整合値および最大整合値を決定するステップ、ならびに／あるいは
前記光源の最小および最大の供給電流設定値（ＬＣｍｘ、ＬＣＭｘ）を決定するステップ、ならびに／あるいは
前記センサ（ＯＰＳ）の前記感光セル（ｙ）の積分時間の最小値および最大値（ＩＴｍｙ、ＩＴＭｙ）を決定するステップ、ならびに／あるいは
前記光源（ＬＳ）によって生成される光強度（ＬＦＬ）に従って、前記センサ（ＯＰＳ）の感光セル（ｙ）の最適な積分時間（ＩＴｙ）を提供する関数（ｆ１）を決定する、１つまたは２つ以上の基準製品の存在下で行われるステップ、ならびに／あるいは
１つまたは２つ以上の基準製品の存在下で行われるステップであって、その間、前記光源（ＬＳ）の前記温度（ＴＰＬ）および／または前記センサ（ＯＰＳ）の前記温度（ＴＰＳ）および／または前記基準製品の前記温度（ＴＰＰ）が独立に変化させられ、前記センサによって提供される光強度測定値（ＭＳｘｙ）、前記光源の前記供給電流設定値（ＬＣｘ）、前記センサの前記積分時間、および温度測定値が収集され、前記収集された測定値に従って、基準温度に対応する補正された光強度測定値（ＭＳＣｘｙ）を提供する関数（ｆ２）が決定されるステップ
を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
光線（ＬＢ）を放出する光源（ＬＳ）と、分析対象製品との相互作用後の前記光線の経路上に配置された感光セル（ｙ）を備えるセンサ（ＯＰＳ）と、前記光源の供給電流（ＬＣｘ）および前記感光セルの積分時間（ＩＴｙ）を制御する制御装置（ＲＰＲＣ）を備える分光計であって、
前記制御装置（ＲＰＲＣ）が、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法を実装するように構成されることを特徴とする分光計。
【請求項１０】
前記光源（ＬＳ）が、分析波長帯を含む異なる発光スペクトルを有するいくつかの発光ダイオード（ＬＤｘ）と、前記光線が前記分析対象製品と相互作用する前に前記発光ダイオードによって放出された前記光線（ＬＢ）の前記光強度（ＬＦＬ）を測定するフォトダイオード（ＰＨＤ）とを備える、請求項９に記載の分光計。
【請求項１１】
前記光源（ＬＳ）が、前記発光ダイオード（ＬＤｘ）へ供給するための電圧（Ｖｘ）および／または電流（Ｉｘ）を前記制御装置（ＲＰＲＣ）に供給するように構成される、請求項１０に記載の分光計。
【請求項１２】
前記発光ダイオード（ＬＤｘ）が、場合によっては、前記フォトダイオード（ＰＨＤ）および／または温度センサ（ＴＳＳ）と共に、同じ電子部品内に組み込まれる、請求項１０または１１に記載の分光計。
【請求項１３】
前記光源の前記温度（ＴＰＬ）の測定値を提供する温度センサ（ＴＳＳ）、および／または前記センサ（ＯＰＳ）の前記温度（ＴＰＳ）の測定値を提供する温度センサ、および／または前記分析対象製品の前記温度（ＴＰＰ）の測定値を提供する温度センサを備える、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の分光計。
【請求項１４】
分析対象製品が前記光線（ＬＢ）と内部で相互作用する測定セル（ＦＬＣ）と、前記光源（ＬＳ）の出力部で前記光線を整形し、前記測定セルに伝える光学コリメート素子（ＣＬＳ）と、前記測定セルの出力部で異なる波長の前記光線を空間的に広げ、それらを前記センサ（ＯＰＳ）の異なる感光セル（ｙ）に伝えるように構成される波長フィルタ（ＷＦＬ）とを備え、前記光源、前記光学素子、前記測定セル、前記フィルタおよび前記センサが、前記光源および前記センサの間に前記光線が通過する余地のある空気領域を形成しないように組み立てられる、請求項９〜１３に記載の分光計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光法による流体の分析に関する。本発明は、限定するものではないが、特に、熱機関における流体の分析に適用され、また特に、そのような熱機関において燃料として使用される炭化水素の分析に適用される。この分析は、陸上、海上または航空輸送、軍用エンジンあるいは定置エンジンのいずれで使用されるかによらず、すべての熱機関を想定している。
【背景技術】
【０００２】
環境基準が厳しくなり、熱機関の様々な製造業者またはユーザには、燃費の改善および汚染エンジン排気ガスの削減を追求することが求められている。また一方、燃料組成などの燃料の特定の特性は、熱機関の性能および適切な動作に対して直接影響することが分かっている。さらに、炭化水素ベースの燃料では、特に、燃料の素性に依存して、一部のこれらの特性が特に変化しやすいことが明らかになっている。実際、炭化水素ベースの燃料の組成などの一部の特性は、１５〜４０％またはそれ以上も変化し得ると推定される。しかしながら、これらの特性を把握していれば、エンジンの燃費および汚染排気ガスを削減するように、あるエンジン設定を決定できる。さらに、燃料に関する定性的な知識があれば、燃料の汚染または異常を特定して、エンジンまたは概して車両への損傷を回避することが可能になり得る。
【０００３】
よって、熱機関に供給する燃料の組成などの特性を分析し、得られた結果を考慮して、エンジン動作パラメータを調整することが望ましい。そのためには、近赤外分光法（７００〜２,５００ｎｍ）が、炭化水素または炭化水素混合物の分析に適している。
【０００４】
分光法、特に、近赤外分光法の原理に基づくセンサは、一般に、分光計と、分光計の生の出力信号（生のスペクトル）を測定対象製品に関する定性的な情報に変換するデータ処理計算機とを備える。分光計は、分析を行うべき少なくとも１つの波長帯域を含む光源と、光源で生成された光と分析対象製品とが相互作用する測定セルと、測定セルの出力部であるスペクトルの光を提供するセンサとを備える。分光計は、光源から放出された光線の透過、反射または吸収によって、分析対象製品のスペクトルを測定することができる。分光計は、主に、そのスペクトル分析範囲（生成されるスペクトルの幅および位置）と、分析の細かさ、すなわち、生成されるスペクトルを構成する測定点の数と、測定の精度とによって特徴付けられる。
【０００５】
したがって、概して実験室用または複雑で高価な産業用途用に設計されている今日の分光計は、熱機関の環境、特に、激しい振動および極端な温度に曝され得る自動車の環境には、あまり適していない。それらの高度な複雑さ、高額な費用、比較的大きいサイズおよび維持管理の必要性に加えて、これらの装置は、厳密なアライメント、取扱いおよび保管要件を課す多数の光学部品を必要とする。
【０００６】
よって、自動車部品の費用としてふさわしい費用で、量産化に対応し、自動車環境に適合する分光計を製造することが望ましい。この目的で、１つまたは２つ以上発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として使用することは、特に適しているとみられる。
【０００７】
しかしながら、分析対象製品の品質および／または組成の特性である測定スペクトルは、温度などの外部因子、および分析対象製品と相互作用する光線のスペクトルの特性の影響を受ける。２００９年１０月のＯｓｒａｍ  Ｏｐｔｏ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ社のＲｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ  &  Ｅｍｅｒｇｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ部門の部長であるＪｉａｎｚｈｏｎｇ  Ｊｉａｏ博士（Ｐｈ.Ｄ.）によるＬＥＤ  Ｊｏｕｒｎａｌの記事「ＬＥＤ  ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｌｉｆｅ  Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ」で説明されるように、ＬＥＤダイオードが経時変化する以上、それらの発光スペクトルは、時間とともに変化する。加えて、近赤外分光法が一般に温度を感知できることが良く知られ、証明されている（例えば、Ｚｅｎｇ−Ｐｉｎｇ  Ｃｈｅｎ，Ｊｕｌｉａｎ  Ｍｏｒｒｉｓ，Ａｎｔｏｎｉａ  Ｂｏｒｉｓｓｏｖａ，Ｓｈａｈｉｄ  Ｋｈａｎ，Ｔａｒｉｑ  Ｍａｈｍｕｄ，Ｒａｄｏ  Ｐｅｎｃｈｅｖ，Ｋｅｖｉｎ  Ｊ．Ｒｏｂｅｒｔｓによる論文「Ｏｎ−ｌｉｎｅ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｏｆ  ｂａｔｃｈ  ｃｏｏｌｉｎｇ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ  ｕｓｉｎｇ  ＡＴＲ−ＦＴＩＲ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｗｉｔｈ  ａｎ  ａｄｖａｎｃｅｄ  ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ」，Ｃｈｅｍｏｍｅｔｒｉｃｓ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ９６（２００９年）４９−５８で説明されるような）。よって、ＬＥＤダイオードベースの光源を用いる近赤外分光法は、温度に対する感度が特に高いことが判明している。実際、論文「Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ  Ｏｆ  ＬＥＤ  ａｎｄ  ｉｔｓ  Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ  Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｎ  Ｐｕｌｓｅ  Ｏｘｉｍｅｔｒｙ」，Ｂｒｉｔｉｓｈ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｎａｅｓｔｈｅｓｉａ，１９９１年，Ｖｏｌ．６７，Ｎｏ  ５  ６３８−６４３（Ｋ．Ｊ．Ｒｅｙｎｏｌｄｓ，Ｂ．Ａ．，Ｍ．ＳＣ．，Ｊ．Ｐ．Ｄｅ  Ｋｏｃｋ，Ｂ．Ａ．，Ｌ．Ｔａｒａｓｓｅｎｋｏ，Ｍ．Ａ．，Ｄ．ＰＨＩＬ．，Ｃ．ＥＫＧ．，Ｍ．Ｉ．Ｅ．Ｅ．およびＪ．Ｔ．Ｂ．Ｍｏｙｌｅ，Ｍ．Ｂ．，Ｂ．Ｓ．，Ｉ．ＥＮＧ．，Ｍ．ｒＮＳＴ．Ｍ．ｃ，Ｍ．Ｉ．ＥＬＥＣ．Ｉ．Ｅ．による）によって立証されたように、温度が数度だけしか変化しない場合も、ＬＥＤダイオードの発光スペクトルは、強度および最大ピーク波長シフトの両方において著しく変化する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、熱機関に関連し、特に、車両に設置されるセンサは、非常に広い温度範囲内で機能することが可能でなければならない（用途によっては、今日の基準では、−４０℃から＋１０５℃、または最大＋１５０℃もの温度範囲が必要とされる）。さらに、組み込まれるセンサは、長い耐用年数を確保しなければならない（用途によっては、今日の基準では、数千時間から数万時間が必要とされる）。よって、正確かつロバストな、分析対象製品の定性的な判定を行うために、確実に分光計が正しく機能するようにして、光源の温度および経時変化の影響をリアルタイムで管理できるようにすることが重要である。
【０００９】
そのためさらに、広範な周囲温度変化範囲において、かつ長時間の動作にわたって、安定なスペクトル信号および可能な限り一定の信号対雑音比を有する分光計を製造することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一部の実施形態は、製品を分析するための分光計の制御方法に関し、方法は、分光計の光源から光線を送るステップと、光線を光線が相互作用する分析対象製品に伝えるステップと、分析対象製品との相互作用後の光線の経路上に配置された分光計のセンサによって、スペクトルを形成可能にする光強度測定値を取得するステップとを含む。一実施形態によれば、光強度測定値の取得は、分析対象製品の存在下で、分光計光源の動作を表すが分析対象製品に無関係である測定値を取得するステップと、動作測定値に応じて光源の供給電流の値を決定し、供給電流値が閾値の間にある場合、決定された供給電流値に対応する供給電流を光源に供給するステップ、および／または動作測定値に応じてセンサの感光セルの積分時間の値を決定し、積分時間値が閾値の間にある場合、決定された積分時間値に感光セルの積分時間を調整するステップとを含む。
【００１１】
一実施形態によれば、光源の供給電流および／または積分時間の新しい値が決定され、決定された積分時間値が閾値の間になければ、決定された供給電流値に対応する供給電流が光源に供給される。
【００１２】
一実施形態によれば、光源の動作を表す測定値は、光源によって直接生成された光強度の測定値、ならびに／あるいは光源の温度の測定値、ならびに／あるいは光源供給電流強度および／または電圧の測定値である。
【００１３】
一実施形態によれば、方法は、次の比較、すなわち、光源の動作を表す測定値が互いに一致しているか、かつ光源に供給される供給電流と整合するかどうかを決定するための比較と、光源に供給される供給電流と最小値および最大値との比較とのうちの少なくとも１つを含む自己診断試験ステップを含み、そして比較のうちの一方によって欠陥が明らかになった場合、分光計を劣化またはデフォルト動作モードに切り替える。
【００１４】
一実施形態によれば、方法は、分析対象製品の温度および／またはセンサの温度と基準温度との差を考慮して光強度測定値を補正するステップを含んで、基準温度で取得した測定値から得られる補正された光強度測定値を取得するようにし、補正された測定値が、補正されたスペクトルを形成する。
【００１５】
一実施形態によれば、光源は、分析波長帯を含む区別可能なスペクトルを有するいくつかの発光ダイオードを備え、方法は、発光ダイオードのそれぞれを点灯するステップと、各ダイオードについて補正されたスペクトルを取得するステップと、重み付け係数を適用して取得された補正されたスペクトルを加算するステップとの連続するステップを含んで、結果のスペクトルを得る。
【００１６】
一実施形態によれば、方法は、いくつかの結果のスペクトルを平均するステップを含み、平均されるスペクトルの数は、分光計の動作モード、すなわち、通常モードまたは劣化モードに場合により依存する。
【００１７】
一実施形態によれば、方法は、分光計の較正を含み、方法は、光源によって直接生成された光強度の測定値を光源の供給電流設定値および／または光源の温度と整合させるための最小整合値および最大整合値を決定するステップ、ならびに／あるいは光源の最小および最大の供給電流設定値を決定するステップ、ならびに／あるいはセンサの感光セルの積分時間の最小値および最大値を決定するステップ、ならびに／あるいは光源によって生成される光強度に従って、センサの感光セルの最適な積分時間を提供する関数を決定する、１つまたは２つ以上の基準製品の存在下で行われるステップ、ならびに／あるいは１つまたは２つ以上の基準製品の存在下で行われるステップであって、その間、光源の温度および／またはセンサの温度および／または基準製品の温度が独立に変化させられ、センサによって提供される光強度測定値、光源の供給電流設定値、センサの積分時間、および温度測定値が収集され、収集された測定値に従って、基準温度に対応する補正された光強度測定値を提供する関数が決定されるステップを含む。
【００１８】
一部の実施形態はまた、光線を放出する光源と、分析対象製品との相互作用後の光線の経路上に配置された感光セルを備えるセンサと、光源の供給電流および感光セルの積分時間を制御する制御装置を備え、制御装置が、先に定義したような方法を実装するように構成される、分光計に関する。
【００１９】
一実施形態によれば、光源は、分析波長帯を含む異なる発光スペクトルを有するいくつかの発光ダイオードと、光線が分析対象製品と相互作用する前に発光ダイオードによって放出された光線の光強度を測定するフォトダイオードとを備える。
【００２０】
一実施形態によれば、光源は、発光ダイオードへ供給するための電圧および／または電流を制御装置に供給するように構成される。
【００２１】
一実施形態によれば、発光ダイオードは、場合によっては、フォトダイオードおよび／または温度センサと共に、同じ電子部品内に組み込まれる。
【００２２】
一実施形態によれば、分光計は、光源の温度の測定値を提供する温度センサ、および／またはセンサの温度の測定値を提供する温度センサ、および／または分析対象製品の温度の測定値を提供する温度センサを備える。
【００２３】
一実施形態によれば、分光計は、分析対象製品が光線と相互作用する測定セルと、光源の出力部で光線を整形し、測定セルに伝える光学コリメート素子と、測定セルの出力部で異なる波長の光線を空間的に広げ、それらをセンサの異なる感光セルに伝えるように構成される波長フィルタとを備え、光源、光学素子、測定セル、フィルタおよびセンサが、光源およびセンサの間に光線が通過する余地のある空気領域を形成しないように組み立てられる。
【００２４】
限定するものではないが、添付の図面に関して、本発明の実施形態および本発明の方法の実施の一部の例を以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一実施形態による分光計の概略図である。
【図２】一実施形態による、分光計の光源を制御するための電子制御回路を示す概略図である。
【図３Ａ】ＬＥＤダイオードの発光スペクトルを、波長に対する放出された光強度の変化の曲線の形で表す図である。
【図３Ｂ】ＬＥＤダイオードの発光スペクトルを、波長に対する放出された光強度の変化の曲線の形で表す図である。
【図４】一実施形態による、分光計の調整プロセッサによって実行される一連のステップを表す流れ図である。
【図５】分光計の動作ゾーンを規定するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、車両上または熱機関内に設置されるセンサの特定の要件を満たすように特に設計された分光計を示している。分光計は、
−光線ＬＢを放出する光源ＬＳと、
−光源ＬＳによって生成される光線ＬＢを整形するレンズベースの光学素子ＣＬＳと、
−分析対象製品が光線ＬＢと相互作用する測定セルＦＬＣと、
−セルＦＬＣの出力部で異なる波長の光線ＬＢが空間的に広がることができるようにする波長フィルタＷＦＬと、
−フィルタＷＦＬの出力部で光のスペクトルを構成可能にする測定値を提供するセンサＯＰＳとを備える。
【００２７】
光源ＬＳは、スペクトル測定値が取得されるべき少なくとも１つの所謂「分析」波長帯を含む。光学素子ＣＬＳは、光線ＬＢの幾何形状を変形し、これを測定セルＦＬＣ内へ導く。光学素子ＣＬＳは、例えば、光線ＬＢを平行光線に変換するコリメートレンズを備えてもよい。セルＦＬＣは、分析対象製品と相互作用した光をセンサＯＰＳに送る出力窓ＯＰＷを備える。センサＯＰＳは、いくつかの感光セル（ｎ個のセル）を備え、窓ＯＰＷが送る光をフィルタＷＦＬを通して受ける。フィルタＷＦＬは、測定セルＦＬＣが送る光の構成波長をセンサＯＰＳの感光セル上に分散させて、センサＯＰＳの各セルが、生成されるスペクトルに対応する波長帯に属する１つの小さい範囲の波長だけを受けるようにする。フィルタＷＦＬは、例えば、ファブリー・ペロー型、または可変線形型であってもよく、２０〜５０ｎｍ／ｍｍのオーダーで空間的に広がった波長を生成してもよい。センサＯＰＳは、ＣＣＤのもの、またはＣＭＯＳ型であってもよく、２０〜２００個の感光セルのアレイを備えてもよい。
【００２８】
光源ＬＳは、１つまたは２つ以上の発光ダイオード（ｐ個のＬＥＤダイオード）を備え、これらは、ダイオードが放出した光線を小さい立体角の光線に集束させる単一のレンズＬＬＤに関係する単一の電子部品内に組み込まれてもよい。ＬＥＤダイオードのそれぞれの供給電流、または直流電圧は、当業者に良く知られる従来型の手段によって電子的に測定され得る。光源ＬＳは、光線が通過する領域に空気を閉じ込めないように、光源ＬＳによって放出された光線ＬＢが通過する光学ブロックＯＢを介して光学素子ＣＬＳ上に固定され得る。光学ブロックＯＢは、分析する波長に対して透明であり、中実であり得る、あるいは中空であり、かつ不活性流体で充填され得る。光源ＳＬから来る光線が通過しないブロックＯＢの側面は、これらの側面を介するあらゆる光漏れを防ぐために、不透明なコーティングで覆われるのであってもよい。
【００２９】
フィルタＷＦＬは、空気を閉じ込めないように、窓ＯＰＷ上に直接固定される、あるいは先述の光学ブロックＯＢの特徴と同じ特徴を有する光学ブロックを介して固定される。同様に、フィルタＷＦＬは、空気を閉じ込めないように、センサＯＰＳの入力窓上に直接固定される、あるいは先述の光学ブロックＯＢの特徴と同じ特徴を有し得る光学ブロックを介して固定される。
【００３０】
このようにして、分光計は一体化され、このことにより、保管および工業的な取扱いが容易になる。よって、分光計を構成する様々な光学要素のアライメントは、分光計を製造する際、一回限りで調整され得る。水滴が光線ＬＢの経路に存在すると、実際、測定セルＦＬＣ内での製品の分析の妨げとなり得ることから、光源ＬＳおよびセンサＯＰＳの間において光線ＬＢが通過する領域に空気がないことはまた、この領域においてあらゆる水蒸気の結露の危険性を防ぐ。
【００３１】
分光計は、次のパラメータ、すなわち、光源ＬＳによって放出され、光源ＬＳに組み込まれ得るフォトダイオードＰＨＤによって測定される光強度ＬＦＬと、光源ＬＳの温度ＴＰＬと、分析対象製品の温度ＴＰＰと、センサＯＰＳの温度ＴＰＳとのうちの少なくとも１つを含む様々なパラメータに応じて、光源ＬＳの各ＬＥＤダイオードの供給電流ＬＣｘ（ｘは１からｐまでの整数）と、センサＯＰＳの各感光セルｙの積分時間ＩＴｙ（ｙは１からｎまでの整数）とを調整する、制御および調整装置ＲＰＲＣによって制御される。感光セルｙの積分時間ＩＴｙは、感光セルのポテンシャル井戸が光束の影響下で電荷蓄積されている時間に対応する。
【００３２】
一実施形態によれば、調整装置ＲＰＲＣは、光源ＬＳのＬＥＤダイオードの供給電流ＬＣｘ、およびセンサＯＰＳの感光セルの積分時間ＩＴｙの両方の調整を閉ループモードで行う。センサＯＰＳの出力部で（２つの限界値の範囲にある）十分な信号をなんら取得せずに、積分時間ＩＴｙが限界値に達した場合、光源の供給電流ＬＣｘの強度または電圧が調整される。この調整の目的は、センサの感光セルのそれぞれが受信した信号を安定化させること、ひいては、周囲温度の変化または光源ＬＳのＬＥＤダイオードの経時変化などの分析対象製品自体の外部の因子の影響を最小化することである。この調整の目的は、信号対雑音比を時間に対して比較的一定、かつ波長によって均質に保ち、ひいては、実質的に一定の測定感度を保ちながら、分光計を非常に広い温度範囲内で機能させることである。
【００３３】
センサＯＰＳの積分時間ＩＴｙは、センサＯＰＳの各感光セルごとに個別に調整され得る、あるいは、例えば、センサのセルｙのそれぞれについて決定される積分時間ＩＴｙの最小値を包括積分時間として選択することによって、すべての感光セルに対して包括的に調整され得る。
【００３４】
調整装置ＲＰＲＣは、センサＯＰＳの各セルｙに関する光強度測定値ＭＳｙを受信し、分析対象製品の温度ＴＰＰおよび／またはセンサＯＰＳの温度ＴＰＳなどの様々なパラメータに従って補正された測定値ＭＳＣｙを供給し得る。
【００３５】
図２は、一実施形態による、光源ＬＳの電子制御回路ＬＳＣＣを示している。図２では、回路ＬＳＣＣは、光源ＬＳに接続され、かつ、いくつかのアナログ−デジタル変換器およびいくつかのデジタル−アナログ変換器を備える変換モジュールＣＶＭを介して、調整装置ＲＰＲＣに接続されている。光源ＬＳは、いくつかのＬＥＤダイオードＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４、および１つのフォトダイオードＰＨＤを備える。回路ＬＳＣＣは、電流調整回路ＲＥＧ１、ＲＥＧ２、ＲＥＧ３、ＲＥＧ４、可変利得増幅器Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、増幅器ＡＭＰおよび抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を備える。フォトダイオードＰＨＤは、増幅器ＡＭＰを介して、変換モジュールＣＶＭのアナログ−デジタル変換器に接続され、変換モジュールＣＶＭが、装置ＲＰＲＣに光強度測定値ＬＦＬのデジタル値を供給する。各ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４のカソードが接地される。各ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４のアノードは、増幅器Ａ１〜Ａ４のうちの１つの出力部に接続される。各増幅器Ａ１〜Ａ４は、抵抗器Ｒ１〜Ｒ４のうちの１つを介して供給電圧源ＡＶに接続される。各増幅器Ａ１〜Ａ４は、利得制御入力部において、調整器ＲＥＧ１〜ＲＥＧ４のうちの１つによって送信された電流制御信号ＡＣ１〜ＡＣ４を受信する。各調整器ＲＥＧ１〜ＲＥＧ４は、それが接続されている、ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４の供給電流Ｉ１〜Ｉ４の測定値を取得する。各調整器ＲＥＧ１〜ＲＥＧ４は、調整装置ＲＰＲＣによってデジタル形式で提供され、かつモジュールＣＶＭのデジタル−アナログ変換器によって変換される値である設定電流ＬＣ１〜ＬＣ４を受信する。各調整器ＲＥＧ１〜ＲＥＧ４は、それが受信する設定電流ＬＣ１〜ＬＣ４の値に従って、またそれが利得を制御する増幅器Ａ１〜Ａ４の出力部でそれが測定する電流Ｉ１〜Ｉ４の強度に従って、電流制御信号ＡＣ１〜ＡＣ４のうちの１つを調整して、測定した電流Ｉ１〜Ｉ４が設定電流ＬＣ１〜ＬＣ４の値に対応するようにする。
【００３６】
回路ＬＳＣＣまたは光源ＬＳは、光源ＬＳの温度を測定する温度センサＴＳＳを備え得る。次いで、温度センサＴＳＳは、モジュールＣＶＭのアナログ−デジタル変換器に接続され、モジュールＣＶＭは、装置ＲＰＲＣに光源ＬＳの温度測定値ＴＰＬのデジタル値を供給する。
【００３７】
各調整器ＲＥＧ１〜ＲＥＧ４は、電流強度測定値Ｉ１〜Ｉ４をモジュールＣＶＭのアナログ−デジタル変換器に送信し得、次いで、モジュールＣＶＭは、対応するデジタル値を装置ＲＰＲＣに送信する。同様に、各ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４のアノードはまた、モジュールＣＶＭのアナログ−デジタル変換器に接続され得、モジュールＣＶＭは、装置ＲＰＲＣにダイオードのアノードにおける電圧Ｖ１〜Ｖ４を表すデジタル値を提供する。さらに、ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４およびフォトダイオードＰＨＤは、同じ部品内に組み込まれる同じ半導体基板上に形成されてもよい。装置ＲＰＲＣはコネクタを備えて、シリアルまたはパラレルバスＤＴＢによって、計算機に接続し、測定スペクトルＭＲ（１．．ｎ）および動作状態ＯＭＤ、また場合によっては、例えば分光計で取得される測定値に関係する、その他の信号を送信してもよい。
【００３８】
図２の例では、光源ＬＳは、４個のＬＥＤダイオードを備える。各ＬＥＤダイオードは、非対称のガウス曲線の形を有するスペクトルを有する光を放出し得る。そこで、図３Ａは、ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４の発光スペクトルを、波長に対する放出された光強度の変化の曲線Ｃ１〜Ｃ４の形で表している。図３Ａの曲線Ｃ１〜Ｃ４は、すべてのダイオードＬＤ１〜ＬＤ４について、一定かつ同一の供給電流で取得されている。Ｙ軸に示される光強度の値は、正規化された値である。図３Ａの例では、ダイオードＬＤ１のスペクトルの曲線Ｃ１は、約８５０ｎｍに等しい波長において、１の最大強度を有している。ダイオードＬＤ２のスペクトルの曲線Ｃ２は、約８９０ｎｍに等しい波長において、０．９２の最大強度を有している。ダイオードＬＤ３のスペクトルの曲線Ｃ３は、約９４０ｎｍに等しい波長において、０．４１の最大強度を有している。ダイオードＬＤ４のスペクトルの曲線Ｃ４は、約９７０ｎｍに等しい波長において、０．２２の最大強度を有している。図３Ａでは、ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４によって放出される最大光強度の波長が高くなるほど、この強度が低下することが分かる。
【００３９】
図３Ｂは、各ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４の供給電流ＬＣ１〜ＬＣ４を調整装置ＲＰＲＣによって調整した後のダイオードＬＤ１〜ＬＤ４の発光スペクトルを、波長に対する放出された光強度の変化の曲線Ｃ１’〜Ｃ４’の形で示している。図３Ｂでは、すべての曲線Ｃ１’〜Ｃ４’は、１の最大正規化強度の値を有している。図３Ｂはまた、供給電流ＬＣ１〜ＬＣ４が調整された状態で、ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４を同時に点灯した場合に放出された合成発光スペクトルを、曲線ＣＲの形で示している。図３Ａおよび図３Ｂにみられる数値は、例として提供したものであり、特にダイオードの製造条件によって変化し得ることに留意されたい。
【００４０】
図４は、調整装置ＲＰＲＣによって実行され得る一連のステップを示している。図４では、一連のステップは、ステップＳ１〜Ｓ１８を含む。ステップＳ１では、装置ＲＰＲＣは、光源ＬＳのダイオードＬＤｘの供給電流（強度または電圧）を設定値ＬＣｘに調整する（図２の例では、ｘは１から４まで変わる）。値ＬＣｘは、既定の初期値または予めダイオードＬＤｘに与えられた値である。続くステップＳ２およびＳ３において、装置ＲＰＲＣは、フォトダイオードＰＨＤから来る光強度測定値ＬＦＬ、また場合によっては、センサＴＳＳから来る温度測定値ＴＰＬを受信する。続くステップＳ４およびＳ５において、装置ＲＰＲＣは、受信した光強度ＬＦＬおよび温度ＴＰＬが互いに一致しているか、かつダイオードＬＤｘに供給される電流ＬＣｘと整合するかどうかを比較によって決定する。これらのステップは、その供給電流およびその温度に従ってダイオードＬＤｘによって放出された光強度の変化のグラフから実行され得る。ステップＳ４およびＳ５で行われる比較によって、ステップＳ６において分光計の自己診断を行うことが可能になる。したがって、ステップＳ４およびＳ５で行われる比較によって不具合が明らかになった場合、かつ分光計が通常の動作モードＯＭＤにある場合、分光計は、劣化ＤＧ動作モードＯＭＤに切り替わる。ステップＳ４およびＳ５で行われる比較によって不具合が明らかになった場合、かつ分光計が通常の劣化ＤＧ動作状態にある場合、分光計は、機能することができないデフォルトモードで、ステップＳ１８に進む。ステップＳ４およびＳ５で行われる比較によって不具合がみつからない場合、装置ＲＰＲＣは、続くステップＳ７およびＳ８を実行する。ステップＳ７では、装置ＲＰＲＣは、ステップＳ２で測定された光強度ＬＦＬに適用される関数ｆ１を用いて、センサＯＰＳの各感光セルの最適積分時間ＩＴｙを決定する。関数ｆ１は、放出された光ＬＦＬの強度測定値に従って、センサＯＰＳの各セルｙの最適積分時間を与えるグラフによって決定され得る。ステップＳ８では、装置ＲＰＲＣは、セルｙに関して決定される最小値ＩＴｍｙおよび最大値ＩＴＭｙに対して、取得された積分時間ＩＴｙを各セルｙごとに比較する。各セルｙについて積分時間ＩＴｙが最小値ＩＴｍｙおよび最大値ＩＴＭｙの間にある場合、装置ＲＰＲＣは、ステップＳ１５〜Ｓ１７を実行した後ステップＳ１に戻って、新しい調整フェーズを実行するが、それ以外の場合、ステップＳ９を実行する。
【００４１】
ステップＳ９では、装置ＲＰＲＣは、ステップＳ８の試験が確認していない、各セルｙについて最適積分時間ＩＴｙと最小積分時間ＩＴｍｙとの比較を行う。センサＯＰＳのセルｙのすべてまたは一部について、積分時間ＩＴｙが積分時間ＩＴｍｙ未満の場合、モジュールＲＰＲＣは、ステップＳ１０を実行した後、ステップＳ１２を実行するが、それ以外の場合（セルｙのすべてまたは一部について、積分時間ＩＴｙが最大積分時間ＩＴＭｙよりも長い場合）、ステップＳ１１およびＳ１２を実行する。ステップＳ１０では、装置ＲＰＲＣは、ＬＥＤダイオードＬＤｘの供給電流ＬＣｘを１ステップＳＴＰだけ減らす。ステップＳ１１では、装置ＲＰＲＣは、ダイオードＬＤｘの供給電流ＬＣｘをステップＳＴＰだけ増やす。ステップＳ１２では、装置ＲＰＲＣは、ステップＳ１０またはＳ１１で取得された新しい供給電流ＬＣｘが、ダイオードＬＤｘに対して決定された最小値ＬＣｍｘおよび最大値ＬＣＭｘの間にあるかどうかを判定する。間にある場合、装置ＲＰＲＣは、ステップＳ１に戻って、新しい調整フェーズを実行する。逆の場合、装置ＲＰＲＣは、分光計の動作モードＯＭＤを試験するステップＳ１３を実行する。モードＯＭＤが通常ＮＬであれば、装置ＲＰＲＣは、ステップＳ１４を実行し、そこで、動作モードＯＭＤは、劣化モードＤＧに切り替わる。ステップＳ１３において、モードＯＭＤが劣化モードＤＧの場合、装置ＲＰＲＣは、ステップＳ１８を実行し、そこで、モードＯＭＤはデフォルトモードＤＦに切り替わる。
【００４２】
よって、ステップＳ１０およびＳ１１では、少なくとも１つの感光セルｙについて決定された最適な積分時間ＩＴｙが、最小閾値ＩＴｍｙおよび最大閾値ＩＴＭｙの範囲外にある場合、正または負のいずれかの（最適な積分時間ＩＴｙが最大閾値ＩＴＭｙよりも長い場合、正であり、この積分時間が最小閾値ＩＴｍｙよりも短い場合、負である）所与の大きさのステップＳＴＰがＬＥＤダイオードＬＤｘの供給電流ＬＣｘに加算される。次いで、ステップＳ１〜Ｓ７で、新しい電流ＬＣｘに従って、新しい最適な積分時間ＩＴｙが決定される。最適な積分時間ＩＴｙが閾値ＩＴｍｙおよびＩＴＭｙの範囲外でなくなるまで、かつ電流ＬＣｘが閾値ＬＣｍｘおよびＬＣＭｘの間でなくなるまで、ステップＳ１〜Ｓ１２の実行が繰り返される。
【００４３】
ステップＳ１５では、装置ＲＰＲＣは、センサＯＰＳの各セルｙの積分時間を、ステップＳ７で決定された、その最適な積分時間ＩＴｙに設定する。ステップＳ１６では、装置ＲＰＲＣは、ダイオードＬＤｘが点灯している状態で各セルｙによって提供される測定値ＭＳｘｙ、加えて場合によっては、測定セルＦＬＣ内の分析対象製品の温度ＴＰの測定値（ＴＰＰ）、ならびに／あるいはセンサＯＰＳの温度測定値（ＴＰＳ）および／または光源ＬＳの温度測定値（ＴＰＬ）の取得を進める。ステップＳ１７では、装置ＲＰＲＣは、関数ｆ２を用いて測定値ＭＳｘｙに補正を施し、各セルｙについて補正された測定値ＭＳＣｘｙを提供する。関数ｆ２は、ステップＳ１６で測定された温度ＴＰ（または測定された複数の温度）に適用される。
【００４４】
このようにして、一連のステップＳ１〜Ｓ１８は、各ダイオードＬＤｘについて補正されたスペクトルＭＳＣｘ（１．．ｎ）が取得できるようにする。このように、一連のステップＳ１〜Ｓ１５は、光源ＬＳの各ダイオードＬＤｘについて実行されて、各ダイオードＬＤｘについて少なくとも１つのスペクトルＭＳＣｘ（１．．ｎ）を取得するようにする。各ダイオードについて取得されたスペクトルの正規化の後、各ダイオードＬＤｘおよびセンサＯＰＳの各セルｙについて規定された重み付け係数Ｐｘｙと併せて、各ダイオードＬＤｘが点灯している状態で取得されたスペクトルを加算することによって、結果として得られるスペクトルＭＲ（１．．ｎ）が計算される。
【数１】
2016501372.tif 000003
【００４５】
重み付け係数Ｐｘｙは、結果として得られるスペクトル中の有用な信号に重きを置くように調整され得る。換言すると、最も大きな生の信号を測定する、ひいては最も信頼性の高い情報（高い信号対雑音比）を提供するセルｙの信号が、より大きい重み付け係数Ｐｘｙと関連付けられる。重み付け係数Ｐｘｙは、較正フェーズの間に決定され、光源ＬＳの温度ＴＰＬに依存する。
【００４６】
いくつかのその他の連続するスペクトルが取得された状態で、取得された結果として得られるスペクトルＭＲ（１．．ｎ）に対して、平均の計算をさらに行うことができて、熱機関の動作パラメータを調整するための装置によって使用可能なスペクトルを取得するようにする。通常ＮＬ動作モードＯＭＤから劣化モードＤＧに切り替える場合、この平均の計算のために使用されるスペクトルＭＲ（１．．ｎ）の数を増やしてもよい。通常モードで平均するために取得されるスペクトルの数は、５〜２０のオーダーであり得、劣化モードでは、１００のオーダーであり得る。
【００４７】
ステップＳ１５では、センサＯＰＳのすべての感光セルｙの積分時間ＩＴｙを、各セルｙについてステップＳ７で決定される最も短い積分時間に、包括的に設定し得ることに留意されたい。
【００４８】
よって、ステップＳ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４およびＳ１８では、装置ＲＰＲＣは、分光計の３つの動作モードＯＭＤ、すなわち、分光計が使用可能な測定値を生成する通常動作モードＮＬと、分光計が依然として使用可能な測定値を生成するが、異常な状態で生成している劣化動作モードＤＧと、分光計が機能不全であり、使用可能な測定値を提供できないデフォルトモードＤＦとを識別することによって、分光計の自己診断を行う。劣化モードＤＧでは、測定値を提供するための時間が明らかに増える、または提供される測定値の信頼レベルは低下する（ユーザが選択してもよい）。例えば、フォトダイオードＰＨＤによって測定された光強度ＬＦＬが、光源ＬＳのＬＥＤダイオードのうちの１つに供給される電流ＬＣｘ、または光源ＬＳの温度ＴＰＳに対応しない場合、デフォルトモードＤＦが検出される。装置ＲＰＲＣは、分光計の動作モードＯＭＤを示す自己診断信号を送信し得る。この信号は、例えば、分光計が設置される車両内のコンピュータに送信され得る。
【００４９】
図５は、光源ＬＳで測定した光強度ＬＦＬまたは温度ＴＰＬ（Ｘ軸）に対する、光源ＬＳのＬＥＤダイオードＬＤｘに供給される設定電流ＬＣｘ（Ｙ軸）のグラフを示している。このグラフは、グラフの原点を通る４本の直線Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を有する。直線Ｄ１およびＤ２は、それらの間に、光源ＬＳのＬＥＤダイオードＬＤｘに供給される電流ＬＣｘ、ならびに光源の温度ＴＰＬおよび／または測定された光強度ＬＦＬが通常の値（低すぎも高すぎもしない）を有する通常動作モードＮＬに対応する動作に関するゾーン１を区切っている。Ｙ軸および直線Ｄ３は、それらの間に、ゾーン３ａを区切っている。ＸＹ軸および直線Ｄ２  Ｄ３は、それらの間に、ゾーン３ｂを区切っている。ゾーン３ａおよび３ｂは、デフォルトモードＤＦに対応し、そこでは、光源のダイオードＬＤｘに供給される電流ＬＣｘが多く、かつ光源によって供給される光強度が少ない、またはダイオードＬＤｘに供給される電流が少なく、かつ光源の温度ＴＰＬが異常に高い。ゾーン１と、ゾーン３ａおよび３ｂゾーンとの間には、劣化動作モードＤＧに対応するゾーン２ａおよび２ｂがある。
【００５０】
各ダイオードＬＤｘの供給電流の最小値ＬＣｍｘおよび最大値ＬＣＭｘは、光源ＬＳの発光ダイオードのそれぞれの理想的な動作範囲を決定するための較正フェーズの間に行われた試験に由来する。最大値ＬＣＭｚは、ダイオードの経時変化を速めないように決定される。最小値ＬＣｍｘは、ダイオードによって放出される光束の再現性および安定性を確保するように選択され得る。
【００５１】
センサＯＰＳの各セルｙの最小値ＩＴｍｙおよび最大値ＩＴＭｙはまた、個別に、または全体として検討される、センサＯＰＳの感光セルｙの理想的な動作範囲を決定できるようにする試験によって較正フェーズの間に決定される。最大値ＩＴＭｙは、感光セルｙの飽和を回避するように決定される。最小値ＩＴｍｙは、先に規定した目標信号対雑音比の最小値に配慮しながら、安定かつ再現可能な信号を取得するように決定される。
【００５２】
同様に、ステップＳ７およびＳ１７で使用された関数ｆ１およびｆ２が、較正フェーズの間に決定され得る。よって、フォトダイオードＰＨＤによって測定された光強度ＬＦＬに従って、センサＯＰＳの各セルｙの最適な積分時間ＩＴｙを与える関数ｆ１は、一連の試験が行われる１つまたは２つ以上の流体または固体の基準製品を用いて決定され得る。基準製品のそれぞれについて、フォトダイオードＰＨＤによって測定された光強度ＬＦＬは、ＬＥＤダイオードＬＤｘの供給電流ＬＣｘを変化することによって変化させられる。各光強度の値ＬＦＬについて、各セルｙの最適な積分時間ＩＴｙ、すなわち、セルｙによって測定される安定かつ一定、すなわち、実質的に光源ＬＳによって放出された光束と独立な光束が取得され得るようにする積分時間が探索される。このようにして、測定値の組（フォトダイオードＰＨＤによって測定された光強度ＬＦＬと、最適な積分時間ＩＴｙとの組）が取得される。各測定の際、可能な場合は、光源の温度ＴＰＬ、ならびに製品の温度ＴＰＰおよび対応する電流ＬＣｘの設定値もまた収集される。フォトダイオードＰＨＤによって測定される光強度ＬＦＬの変動は、取得された測定値の一部では、最適な積分時間ＩＴｙは、既定の閾値値ＩＴｍｙ、ＩＴＭｙの範囲外にある。ルックアップテーブル、グラフ、または予測モデルのいずれかが測定値の組から確立され、フォトダイオードＰＨＤによって測定された光強度ＬＦＬに従って、各セルｙの最適な積分時間ＩＴｙを決定できるようにする。このようにして収集したデータから、フォトダイオードＰＨＤによって測定された光強度ＬＦＬおよび光源ＬＳの温度ＴＰＬ（後者が利用可能な場合）の間、ならびに光強度ＬＦＬおよびＬＥＤダイオードＬＤｘの供給電流ＬＣｘの値の間で、最小整合値および最大整合値が決定される。これらの最小整合値および最大整合値は、分光計の自己診断を行うためにステップＳ４およびＳ５で使用される。
【００５３】
補正される温度ＴＰに従って、セルｙによって提供される光強度ＭＳｘｙの測定を可能にする関数ｆ２は、光源ＬＳの温度ＴＰＬ、センサＯＰＳの温度ＴＰＳおよび分析対象製品の温度ＴＰＰがその間に独立に変化させられる一連の試験によって決定され得る。これらの温度は、少なくとも１つの流体または固体の基準製品で、−４０から＋１０５℃、または理想的には、−５０から＋１５０℃にわたる。試験のそれぞれにおいて、強度ＭＳｘｙ、設定電流ＬＣｘおよび温度の測定値が収集される。周囲温度条件および分光計の部品の温度条件とは独立な補正されたスペクトルを取得するために、ルックアップテーブル、グラフ、または予測モデルのいずれかがこれらの測定値から確立され、センサＯＰＳの各感光セルｙについて、所与の固定された基準温度（例えば２０℃）でこのセルが測定する光強度を決定できるようにする。取得されたグラフは、周囲温度で各感光セルｙによって取得された光強度測定値ＭＳｘｙに従って、光源ＬＳ、測定セルＦＬＣ内の製品およびセンサＯＰＳの温度ＴＰＬ、ＴＰＰ、ＴＰＳに従って、また積分時間ＩＴｙおよびＬＥＤダイオードＬＤｘの供給電流ＬＣｘに従って、補正された光強度測定値ＭＳＣｘｙを基準温度で決定できるようにする。先に挙げたパラメータの一部、特に、センサＯＰＳの温度ＴＰＳは、特にこれが効率の良い温度補償機構を備えている場合は、考慮されないこともある。
【００５４】
測定されたスペクトルＭＳｘ（１．．ｎ）を基準温度で取得するスペクトルＭＳＣｘ（１．．ｎ）に減らすように行われるスペクトル転置のおかげで、説明してきた分光計は、このように、分析対象製品および光源ＬＳの間の著しい温度差を含め、極めて広範な温度範囲内で機能し得る。仏国特許出願第２９４０４４７号に提案されるような光源が放出する光を直接受ける第２のセンサを要する複雑な基準チャネルを使用することなく、単に光源ＬＳによって放出された光強度ＬＦＬの測定値だけで、ひいては、より廉価で、かつ分光器のサイズを大きくすることなく、この構成が得られることに留意されたい。
【００５５】
フォトダイオードＰＨＤによって測定される光強度ＬＦＬに基づくのではなく、一連のステップＳ１〜Ｓ１８において行われる調整は、光源の温度ＴＰＬおよび／または分析対象製品の温度ＴＰＰに基づいて、あるいはさらに、図２の回路で測定される電圧Ｖｘまたは電流Ｉｘ（図２の例では、ｘは１から４まで変わる）に基づいて実行され得る。加えて、温度ＴＰＬならびに／あるいは電圧Ｖｘおよび／または電流Ｉｘは、フォトダイオードＰＨＤおよび温度センサＴＳＳの適切な動作を確認するために使用され得る。
【００５６】
本発明は、様々な代替的な実施形態および様々な利用を可能とすることが、当業者には理解されよう。特に、制御方法は、発光ダイオードを光源として使用することに限定されない。実際、上記調整方法は、光源の供給電流によって放出された光強度を調整できる、あらゆる光源に適用され得る。
【００５７】
さらに、制御方法は、図１を参照して説明した分光計以外の分光計に適用されてもよい。単に、分光計のセンサの積分時間を調整できること、および分光計が光源の動作を表す測定値を提供できることが重要である。
【００５８】
分光計の様々な部品の温度を考慮するために、取得したスペクトル測定値を補正するステップも必須ではない。実際、分光計を温度が一定に保たれている筐体内に配置すること、または分光計の温度が設定温度に達したときだけスペクトル測定値を取得することを検討することも可能である。
【図１】
2016501372.tif 000004
【図２】
2016501372.tif 000005
【図３Ａ】
2016501372.tif 000006
【図３Ｂ】
2016501372.tif 000007
【図４】
2016501372.tif 000008
【図５】
2016501372.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月5日(2015.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品を分析するための分光計の制御方法であって、
前記分光計の光源（ＬＳ）から光線（ＬＢ）を送るステップと、
前記光線をこれが相互作用する分析対象製品に伝えるステップと、
前記分析対象製品との相互作用後の前記光線の経路上に配置された前記分光計のセンサ（ＯＰＳ）によって、スペクトルを形成可能にする光強度測定値（ＭＳｘｙ）を取得するステップと
を含む方法において、前記光強度測定値取得が、
前記分析対象製品の存在下で、前記光源（ＬＳ）の前記動作を表し、かつ前記分析対象製品に無関係である測定値（ＬＦＬ、ＴＰＬ、Ｉｘ、Ｖｘ）を取得するステップであって、前記動作測定値が、前記光源の温度（ＴＰＬ）の測定値を含むステップ、ならびに
前記動作測定値に応じて前記光源の供給電流（ＬＣｘ）の値を決定し、前記供給電流値が理想的な動作範囲（ＬＣｍｘ〜ＬＣＭｘ）内にある場合、前記決定された供給電流値に対応する供給電流を前記光源に供給するステップ、および／または
前記動作測定値に応じて前記センサ（ＯＰＳ）の感光セル（ｙ）の積分時間（ＩＴｙ）の値を決定し、前記積分時間値が閾値（ＩＴｍｙ、ＩＴＭｙ）の間にある場合、前記決定された積分時間値に前記感光セルの前記積分時間を調整するステップ
を含む方法。
【請求項２】
前記光源の前記供給電流（ＬＣｘ）の新しい値が決定され、前記センサ（ＯＰＳ）の前記感光セル（ｙ）の積分時間値が前記閾値（ＩＴｍｙ、ＩＴＭｙ）の間になければ、前記決定された供給電流値に対応する供給電流が前記光源（ＬＳ）に供給される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光源（ＬＳ）の前記動作を表す前記測定値が、前記光源によって直接生成された光強度（ＬＦＬ）の測定値、ならびに／あるいは前記光源供給電流強度（Ｉｘ）および／または電圧（Ｖｘ）の測定値を含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
以下の比較、すなわち、前記光源（ＬＳ）の前記動作を表す前記測定値（ＬＦＬ、ＴＰＬ、Ｉｘ、Ｖｘ）が互いに一致しているかどうかを決定するための比較と、前記光源に供給される前記供給電流（ＬＣｘ、Ｉｘ）と最小値および最大値（ＬＣｍｘ、ＬＣＭｘ）との比較とのうちの少なくとも１つを含む自己診断試験ステップを含み、前記比較のうちの一方によって欠陥が明らかになった場合、前記分光計を劣化（ＤＧ）またはデフォルト（ＤＦ）動作モード（ＯＭＤ）に切り替える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記分析対象製品の温度（ＴＰＰ）および／または前記センサ（ＯＰＳ）の温度（ＴＰＳ）と基準温度との差を考慮して前記光強度測定値（ＭＳｘｙ）を補正するステップを含んで、前記基準温度で取得した測定値から得られる補正された光強度測定値（ＭＳＣｘｙ）を取得するようにし、前記補正された測定値が、補正されたスペクトル（ＭＳＣｘｙ（１．．ｎ））を形成する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記光源（ＬＳ）が、分析波長帯を含む区別可能なスペクトルを有するいくつかの発光ダイオード（ＬＤｘ）を備え、前記方法が、前記発光ダイオードのそれぞれを点灯するステップと、各ダイオードについて補正されたスペクトルを取得するステップと、重み付け係数を適用して取得された前記補正されたスペクトルを加算するステップとの連続するステップを含んで、結果のスペクトル（ＭＲ（１．．ｎ））を得る、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
いくつかの結果のスペクトル（ＭＲ（１．．ｎ））を平均するステップを含み、前記分光計の動作モード（ＯＭＤ）が通常から劣化状態に切り替わると、平均されるスペクトルの数が増加する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記分光計の較正を含み、
前記光源（ＬＳ）によって直接生成された光強度（ＬＦＬ）の測定値を、前記光源の供給電流設定値（ＬＣｘ）および／または前記光源の前記温度（ＴＰＬ）と整合させるための最小整合値および最大整合値を決定するステップ、ならびに／あるいは
前記光源の最小および最大の供給電流設定値（ＬＣｍｘ、ＬＣＭｘ）を決定するステップ、ならびに／あるいは
前記センサ（ＯＰＳ）の前記感光セル（ｙ）の積分時間の最小値および最大値（ＩＴｍｙ、ＩＴＭｙ）を決定するステップ、ならびに／あるいは
前記光源（ＬＳ）によって生成される光強度（ＬＦＬ）に従って、前記センサ（ＯＰＳ）の感光セル（ｙ）の最適な積分時間（ＩＴｙ）を提供する関数（ｆ１）を決定する、１つまたは２つ以上の基準製品の存在下で行われるステップ、ならびに／あるいは
１つまたは２つ以上の基準製品の存在下で行われるステップであって、その間、前記光源（ＬＳ）の前記温度（ＴＰＬ）および／または前記センサ（ＯＰＳ）の前記温度（ＴＰＳ）および／または前記基準製品の前記温度（ＴＰＰ）が独立に変化させられ、前記センサによって提供される光強度測定値（ＭＳｘｙ）、前記光源の前記供給電流設定値（ＬＣｘ）、前記センサの前記積分時間、および温度測定値が収集され、前記収集された測定値に従って、基準温度に対応する補正された光強度測定値（ＭＳＣｘｙ）を提供する関数（ｆ２）が決定されるステップ
を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
光線（ＬＢ）を放出する光源（ＬＳ）と、分析対象製品との相互作用後の前記光線の経路上に配置された感光セル（ｙ）を備えるセンサ（ＯＰＳ）と、前記光源の供給電流（ＬＣｘ）および前記感光セルの積分時間（ＩＴｙ）を制御する制御装置（ＲＰＲＣ）を備える分光計であって、
前記制御装置（ＲＰＲＣ）が、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法を実装するように構成されることを特徴とする分光計。
【請求項１０】
前記光源（ＬＳ）が、分析波長帯を含む異なる発光スペクトルを有するいくつかの発光ダイオード（ＬＤｘ）と、前記光線が前記分析対象製品と相互作用する前に前記発光ダイオードによって放出された前記光線（ＬＢ）の前記光強度（ＬＦＬ）を測定するフォトダイオード（ＰＨＤ）とを備える、請求項９に記載の分光計。
【請求項１１】
前記光源（ＬＳ）が、前記発光ダイオード（ＬＤｘ）へ供給するための電圧（Ｖｘ）および／または電流（Ｉｘ）を前記制御装置（ＲＰＲＣ）に供給するように構成される、請求項１０に記載の分光計。
【請求項１２】
前記発光ダイオード（ＬＤｘ）が、場合によっては、前記フォトダイオード（ＰＨＤ）および／または温度センサ（ＴＳＳ）と共に、同じ電子部品内に組み込まれる、請求項１０または１１に記載の分光計。
【請求項１３】
前記光源の前記温度（ＴＰＬ）の測定値を提供する温度センサ（ＴＳＳ）、および／または前記センサ（ＯＰＳ）の前記温度（ＴＰＳ）の測定値を提供する温度センサ、および／または前記分析対象製品の前記温度（ＴＰＰ）の測定値を提供する温度センサを備える、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の分光計。
【請求項１４】
分析対象製品が前記光線（ＬＢ）と内部で相互作用する測定セル（ＦＬＣ）と、前記光源（ＬＳ）の出力部で前記光線を整形し、前記測定セルに伝える光学コリメート素子（ＣＬＳ）と、前記測定セルの出力部で異なる波長の前記光線を空間的に広げ、それらを前記センサ（ＯＰＳ）の異なる感光セル（ｙ）に伝えるように構成される波長フィルタ（ＷＦＬ）とを備え、前記光源、前記光学素子、前記測定セル、前記フィルタおよび前記センサが、前記光源および前記センサの間に前記光線が通過する余地のある空気領域を形成しないように組み立てられる、請求項９〜１３に記載の分光計。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
一部の実施形態は、製品を分析するための分光計の制御方法に関し、方法は、分光計の光源から光線を送るステップと、光線を光線が相互作用する分析対象製品に伝えるステップと、分析対象製品との相互作用後の光線の経路上に配置された分光計のセンサによって、スペクトルを形成可能にする光強度測定値を取得するステップとを含む。一実施形態によれば、光強度測定値の取得は、分析対象製品の存在下で、分光計光源の動作を表すが分析対象製品に無関係である測定値を取得するステップであって、測定値が光源の温度の測定値を含む、取得するステップと、動作測定値に応じて光源の供給電流の値を決定し、供給電流値が理想的な動作範囲内にある場合、決定された供給電流値に対応する供給電流を光源に供給するステップ、および／または動作測定値に応じてセンサの感光セルの積分時間の値を決定し、積分時間値が閾値の間にある場合、決定された積分時間値に感光セルの積分時間を調整するステップとを含む。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
一実施形態によれば、光源の供給電流の新しい値が決定され、センサの感光セルの積分時間値が閾値の間になければ、決定された供給電流値に対応する供給電流が光源に供給される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
一実施形態によれば、光源の動作を表す測定値は、光源によって直接生成された光強度の測定値、ならびに／あるいは光源供給電流強度および／または電圧の測定値を含む。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
一実施形態によれば、方法は、次の比較、すなわち、光源の動作を表す測定値が互いに一致しているかどうかを決定するための比較と、光源に供給される供給電流と最小値および最大値との比較とのうちの少なくとも１つを含む自己診断試験ステップを含み、そして比較のうちの一方によって欠陥が明らかになった場合、分光計を劣化またはデフォルト動作モードに切り替える。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
一実施形態によれば、方法は、いくつかの結果のスペクトルを平均するステップを含み、分光計の動作モードが通常から劣化状態に切り替わると、平均されるスペクトルの数が増加する。
【国際調査報告】
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