本发明是涉及一种测量装置，且特别是涉及一种光谱仪及其光谱测量方法。
背景技术：
一般来说，光谱仪广泛地用于材质分析应用，光谱仪可藉由光被未知样品吸收或反射后所具有的特性(例如藉由光的波长)来进行材质分析。一般来说，常见的光谱仪依据测量方式的不同可分为测量到反射光、穿透光或是通过光纤输入待测光的方式进行，而由于不同的测量方式所对应的光信号强度不同，因此所对应使用的测量参数也不相同。此外，若待测物的特性(例如物体对于光的吸收度)差异过大，或是提供测试光的光源因老化衰减时，亦需进行测量参数的调整。在这些情形下，为避免最终显示的光谱无法清楚的呈现其特性，以致于使用者或处理器无法判读光谱仪的测量结果，往往需对硬件或软件进行修改，而造成使用者的不便。
“背景技术”段落只是用来帮助了解本
技术实现要素：
，因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的现有技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，也不代表在本发明申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。
发明内容
本发明提供一种光谱仪及其光谱测量方法，不需更改硬件或软件，便可让使用者获得最易判读的光谱测量结果，而提高光谱仪的使用便利性。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明之一实施例提供一种光谱仪，包括第一光传感器、可变增益放大器、可变参考电压产生电路、模拟数字转换器以及控制电路。第一光传感器感测来自待测物的待测光，以产生感测信号。可变增益放大器耦接第一光传感器，放大感测信号以产生放大信号。可变参考电压产生电路提供参考电压。模拟数字转换器耦接可变增益放大器以及可变参考电压产生电路，依据参考电压将放大信号转换为数字信号，并依据目标信号值放大数字信号，以使放大的数字信号的信号值趋近目标信号值。控制电路耦接模拟数字转换器，依据放大的数字信号输出光谱信号。
本发明还提供一种光谱仪的光谱测量方法，包括下列步骤。感测来自待测物的待测光，以产生感测信号。放大感测信号以产生放大信号。提供模拟数字转换器，利用模拟数字转换器依据参考电压将放大信号转换为数字信号。依据目标信号值放大数字信号，以使放大的数字信号的信号值趋近目标信号值。依据放大的数字信号输出光谱信号。
基于上述，本发明的实施例依据参考电压将放大信号转换为数字信号，并依据目标信号值放大数字信号，以使放大的数字信号的信号值趋近目标信号值，并依据放大的数字信号输出光谱信号，如此可在不需更改硬件或软件的情形下，让使用者获得最易判读的光谱测量结果，进而提高光谱仪的使用便利性。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并结和附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明的实施例的一种光谱仪的示意图；
图2是一种光纤输入式光谱仪的光谱测量示意图；
图3是一种反射式光谱仪的光谱测量示意图；
图4是一种透射式光谱仪的光谱测量示意图；
图5是依照本发明另一实施例的一种光谱仪的示意图；
图6是依照本发明的实施例的一种光谱仪的光谱测量方法流程图；以及
图7是依照本发明另一实施例的一种光谱仪的光谱测量方法流程图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下结和附图的优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1是依照本发明的实施例的一种光谱仪的示意图，请参照图1。光谱仪100包括光传感器102、可变增益放大器104、可变参考电压产生电路106、模拟数字转换器108以及控制电路110，其中可变增益放大器104耦接光传感器102以及模拟数字转换器108，而可变参考电压产生电路106耦接模拟数字转换器108，模拟数字转换器108还耦接控制电路110。光传感器102用以感测来自待测物sb的待测光l1，经光信号转换为电信号的处理后，以产生感测信号s1，光传感器102例如为光电二极管(photodiode)或光敏元件与具有光电信号转换功能的电路整合而成的，然不以此为限。可变增益放大器(variablegainamplifier)104用于放大感测信号s1以产生放大信号s2，其中可变增益放大器104为本领域的技术人员熟知会使用的放大电路，但不以此为限。模拟数字转换器(analog-to-digitalconverter,adc)108依据可变参考电压产生电路106提供的参考电压将放大信号s2转换为数字信号s3，并依据目标信号值放大数字信号s3，以使放大的数字信号s3的信号值趋近目标信号值。控制电路110则可依据放大的数字信号s3输出光谱信号s4，例如可将光谱信号s4输出至显示设备(未示出)以显示对应于待测物sb的光谱分布，控制电路110可例如是中央处理单元(centralprocessingunit,cpu)，或是其他可编程的一般用途或特殊用途的微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digitalsignalprocessor,dsp)、可编程控制器、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuits,asic)、可编程逻辑设备(programmablelogicdevice,pld)、其他类似处理装置或这些装置的组合来实施，然不以此为限。此外，可变增益放大器(variablegainamplifier)104用于放大感测信号s1以产生放大信号s2，其中可变增益放大器104为本领域的技术人员熟知会使用的放大电路，但不以此为限。同样地，可变参考电压产生电路106与模拟数字转换器108皆为本领域的技术人员熟知会使用的电压产生电路以及模拟数字转换电路，但不以此为限。
在上述内容中，放大的数字信号s3的信号值趋近目标信号值可例如为使放大的数字信号s3的信号值变化落于预设范围内，以避免数字信号s3的信号值或信号值调整的幅度过小，使得依据光谱信号s4所显示的光谱模糊不清而难以判读。上述的目标信号值是可由用户预先设定，但不以此为限。此外亦可避免数字信号s3的信号值被放大到超出数字信号s3可表示的信号值，而使得依据光谱信号s4所显示的光谱无法忠实呈现待测物sb的光谱特性。
如上所述，本实施例的模拟数字转换器108可依据可变参考电压产生电路106提供的参考电压将放大信号s2转换为数字信号s3，并依据目标信号值放大数字信号s3，而使放大的数字信号s3的信号值趋近目标信号值，如此即使待测光l1的光信号强度因测量方式或待测物的特性不同而变化，控制电路110皆可依据所接收到的数字信号s3输出易于进行判读的光谱信号s4，而不需更改硬件或软件，因此可提高光谱仪的使用便利性。
举例来说，图1实施例的光谱仪可至少应用于下列图2～图4实施例的测量方式(然不以此为限)，而不会有光谱测量结果难以判读的问题。图2是一种光纤输入式光谱仪的光谱测量示意图。光纤输入式的光谱仪为藉由光纤缆线fb1收集待测光l1，待测光可例如为环境光照射在待测物sb上所产生的反射光(未示出)，然不以此为限，在部分实施例中待测光l1亦可为特定光源(如钨丝灯)所提供的光照射在待测物sb上所产生的反射光。如图2所示，光纤缆线fb1所收集的待测光l1在通过入射狭缝sl1后通过透镜模块glm1被导引至光栅g1上进行分光，而后再经由透镜模块glm2被导引至光传感器102上，以进行光谱的感测分析，其中透镜模块glm1或透镜模块glm2可为一片透镜或多个透镜组成，不以此为限。
图3是一种反射式光谱仪的光谱测量示意图。如图3所示，反射式光谱仪藉由光源ls1所提供的光照射待测物sb，通过待测物sb反射部分光束，而产生待测光l1。待测光l1在通过入射狭缝sl1后通过透镜模块glm1被导引至光栅g1上进行分光，而后再经由透镜模块glm2被导引至光传感器102上，以进行光谱的感测分析。
图4是一种透射式光谱仪的光谱测量示意图。如图4所示，透射式光谱仪的光源ls1提供的光经由透镜模块glm3均匀地传送至待测物sb，以穿透待测物sb而产生待测光l1。其中待测物sb可例如为盛有待测液体的透明容器，然不以此为限。待测光l1在通过入射狭缝sl1后通过透镜模块glm1被导引至光栅g1上进行分光，而后再经由透镜模块glm2被导引至光传感器102上，以进行光谱的感测分析。
此外，由于可变增益放大器104的增益值以及参考电压产生电路106提供的参考电压皆具有可调性，在部分实施例中，若模拟数字转换器108所依据的参考电压无法使数字信号s3趋近目标信号值，可藉由调整参考电压产生电路106提供的参考电压来使数字信号s3趋近目标信号值。其中参考电压产生电路106提供的参考电压可做为模拟数字转换器108产生数字信号s3的基准电压，数字信号s3的信号值可依据参考电压的电压值变小而变大。此外，亦可调整提高可变增益放大器104的增益值来改变放大信号s2的信号值大小，进而使模拟数字转换器108更易于将数字信号s3的信号值调整至趋近目标信号值。其中参考电压与增益值可例如以在光谱仪100上设置手动开关的方式让使用者切换调整，在部分实施例中，控制电路110可与参考电压产生电路106、可变增益放大器104耦接，并依据数字信号s3控制参考电压产生电路106与可变增益放大器104进行参考电压与增益值的调整。
值得注意的是，在上述实施例中，若待测光l1为藉由特定光源提供光照射待测物sb而产生，光谱测量结果亦可能因光源所提供的光的强度衰减而被影响。图5是依照本发明另一实施例的一种光谱仪的示意图，在本实施例中，光谱仪500相较于图1实施例的光谱仪100还包括与控制电路110耦接的光源502以及光传感器504，此外，进一步来说，模拟数字转换器108可包括可编程增益放大器506。其中光源502受控于控制电路110而产生照射光l0照射待测物sb，以产生待测光l1。其中光源502可例如为钨丝灯或发光二极管，然不以此为限。控制电路110可例如以改变提供给光源502电压或电流的方式，来调整照射光l0的强度，亦可例如改变提供给光源502的脉冲宽度调制信号的工作比的方式来调整照射光l0的强度。光传感器504则可感测照射光l0的光强度而产生光强度感测信号s5，光传感器504例如为图1的光传感器102，不再赘述。控制电路110可依据光强度感测信号s5调整照射光l0的光强度，例如当光强度感测信号s5低于预设值时增强照射光l0的光强度，以避免待测光l1的光强度因光源502老化而使得其所提供的照射光l0的光强度衰减，进而影响到光谱测量结果。另外，可编程增益放大器506可放大数字信号s3，依据目标信号值与数字信号s3的信号值调整可编程增益放大器506的增益值，以使放大的数字信号s3的信号值趋近目标信号值，其中可编程增益放大器可为本领域的技术人员熟知会使用的可编程增益放大电路，但不以此为限。
其详细的调整方式如上述实施例所述，在此不再赘述。在部分实施例中，控制电路110除了可依据光传感器504所提供的光强度感测信号s5来控制光源502调整照射光l0的光强度外，亦可依据数字信号s3来控制光源502调整照射光l0的光强度。例如当数字信号s3的信号值变小时，控制电路110亦可通过增强照射光l0的光强度来使数字信号s3的信号值变大，以避免光谱测量结果因照射光l0的光强度衰减而受到影响。
图6是依照本发明的实施例的一种光谱仪的光谱测量方法流程图，请参照图6。由上述实施例可知，光谱仪的光谱测量方法至少包括下列步骤。首先，感测来自待测物的待测光，以产生感测信号(步骤s602)。接着，放大感测信号以产生放大信号(步骤s604)。然后，提供模拟数字转换器，利用模拟数字转换器依据参考电压将放大信号转换为数字信号(步骤s606)。进一步来说，模拟数字转换器可包括可编程增益放大器，可编程增益放大器可放大数字信号，依据目标信号值与数字信号的信号值调整可编程增益放大器的增益值，以使放大的数字信号的信号值趋近目标信号值，此外数字信号的信号值可依据参考电压的电压值变小而变大。之后，依据目标信号值放大数字信号，以使放大的数字信号的信号值趋近目标信号值(步骤s608)。最后再依据放大的数字信号输出光谱信号(步骤s610)。其中，在部分实施例中，在步骤s604中还可依据放大的数字信号调整放大感测信号的增益值，以使放大的数字信号的信号值可趋近目标信号值。
图7是依照本发明的实施例的一种光谱仪的光谱测量方法流程图，请参照图7。相较于图6实施例的光谱仪的光谱测量方法，本实施例的光谱仪的光谱测量方法还包括提供照射光照射待测物，而产生待测光(步骤s702)。接着，感测照射光的光强度而产生光强度感测信号(步骤s704)，然后再判断光强度感测信号的光强度是否等于预设值(步骤s706)，若光强度感测信号的光强度不等于预设值，则可先依据光强度感测信号调整照射光的光强度(步骤s708)，然后再进入步骤s602进行后续的光谱测量步骤(亦即步骤s602～s610)，其中在部分实施例中，步骤s708亦可包括依据放大的数字信号调整照射光的光强度。相反地，若光强度感测信号的光强度等于预设值，则可直接进入步骤s602进行后续的光谱测量步骤(亦即步骤s602～s610)。
综上所述，本发明的实施例依据参考电压将放大信号转换为数字信号，并依据目标信号值放大数字信号，以使放大的数字信号的信号值趋近目标信号值，并依据放大的数字信号输出光谱信号，如此即使待测光的光信号强度因测量方式或待测物的特性不同而变化，仍可在不需更改硬件或软件的情形下，输出易于进行判读的光谱信号，让用户获得最易判读的光谱测量结果，进而提高光谱仪的使用便利性。
以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。再者，说明书中提及的第一、第二…等，仅用以表示元件的名称，并非用来限制元件数量上的上限或下限。
符号说明:
100、500：光谱仪
102、504：光传感器
104：可变增益放大器
106：可变参考电压产生电路
108：模拟数字转换器
110：控制电路
502、ls1：光源
l1：待测光
sb：待测物
s1：感测信号
s2：放大信号
s3：数字信号
s4：光谱信号
fb1：光纤缆线
sl1：狭缝
glm1～glm2：透镜模块
g1：光栅
506：可编程增益放大器
l0：照射光
s602～s610、s702～s708：步骤