Subpixel Detection of Spectrum Images by Photodiode Structures

Abstract

The present paper is devoted to the issues of enhancing the photometer’s resolving power when the spectrum images are detected by linear image sensors on emission spectrometers. Here we focus our attention on the case where the size of a photodiode structure pixel exceeds the width of the point-spread function of an optical device. It is shown that a combination of the parallel detection of all points of an image with its successive shift relative to a recording structure ensures proper recording of thus obtained image, hence the optical section of the device with an arbitrarily large sensor pixel having no loss of resolution. The problem pertaining to measurement data handling reduces to finding a solution to the inconsistent set of linear equations. An algorithm is suggested for solving the derived system of equations. The results illustrating the operation of this particular algorithm are herewith shown.

Работа посвящена вопросам повышения разрешающей способности фотометра при регистрации изображений спектров фотодиодными линейками на эмиссионных спектрометрах. Рассматривается случай, когда размер пиксела фотодиодной структуры превосходит размеры пятна замытия оптического прибора. Показано, что сочетание параллельного способа регистрации всех точек изображения с последовательным его смещением относительно регистрирующей структуры позволяет зарегистрировать полученное таким образом изображение без потери разрешающей способности оптической части прибора при произвольно большом пикселе детектора. Задача обработки результатов измерений сводится к решению несовместной системы линейных уравнений. Предлагается алгоритм решения полученной системы уравнений и приводятся результаты, иллюстрирующие действие этого алгоритма.

Робота присвячена питанням покращання роздільної здатності фотометра при реєстрації зображень спектрів лінійками фотодіодів на емісійних фотометрах. Розглянуто випадок, коли розмір піксела фотодіодної структури перевищує розміри плями розмитості оптичного приладу. Показано, що поєднання паралельного способу реєстрації усіх точок зображення з його послідовним зміщенням відносно фотодіодної структури дозволяє зареєструвати одержане таким чином зображення без втрати роздільної здатності оптичної частини приладу за довільно великого піксела детектора. Задача обробки результатів вимірювання зводиться до розв'язання несумісної системи лінійних рівнянь. Запропоновано алгоритм розв'язання одержаної системи рівнянь та наведено результати, що ілюструють дію цього алгоритму.