CN109791074B - 光学传感器设备、用于调节光学传感器设备的光谱分辨率的方法和光谱测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光学传感器设备，所述光学传感器设备具有线性可变滤波器(10)和探测装置(18)，所述线性可变滤波器具有预给定的轴线(12)，所述线性可变滤波器(10)的透射波长沿着所述轴线在由最小透射波长和最大透射波长限界的值范围以内线性地变化；所述探测装置具有探测面(20)，在所述探测面上如此构造有传感器像素(22)的阵列，使得由所述传感器像素(22)中的每一个能够输出或量取关于射到相应的传感器像素(24)上的光强度的传感器信号(24)，其中，所述探测装置(18)相对于所述线性可变滤波器(10)如此布置，使得透射穿过所述线性可变滤波器(10)的光束射到所述探测面(20)上。本发明同样涉及一种用于调节光学传感器设备的光谱分辨率的方法。此外，本发明涉及一种光谱测量方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学传感器设备。本发明同样涉及一种用于调节光学传感器设备的光谱分辨率的方法。此外，本发明涉及一种光谱测量方法。
背景技术
由现有技术已知线性可变滤波器(LV滤波器，Linear Variable Filter)(参考http://www.deltaopticalthinfilm.com/products/linear-variable-filters)。这种线性可变滤波器具有预给定的轴线，线性可变滤波器的透射波长沿着该轴线在由最小透射波长和最大透射波长限界的值范围以内线性地变化。
发明内容
本发明提供一种具有权利要求1的特征的光学传感器设备、一种具有权利要求10的特征的用于调节光学传感器设备的光谱分辨率的方法以及一种具有权利要求11的特征的光谱测量方法。
本发明的优点
本发明提供用于光的光谱分辨和/或光的光谱测量的成本有利的可能性。通过使用至少一个线性可变滤波器，本发明改善在光谱测量时的信号性能(例如信噪比)。借助本发明，首先可以以低成本实现更高的光谱分辨率。此外，可以使用用于借助本发明确定光的光谱特性的成本有效的探测器技术。本发明也能够实现在选择用于执行光谱测量的光谱分辨率的情况下的高度灵活性。此外，本发明使成本有效的线性可变光学滤波器技术应用到用于红外探测器的晶片级上变得容易。
在探测装置的探测面上的传感器像素的阵列例如包括n列传感器像素，其中，n大于2，相同列的传感器像素由相应列的中心纵轴线在中央分割，并且，所述n列的中心纵轴线彼此平行地延伸。不同列中的传感器像素可以形成传感器像素行。n列的中心纵轴线尤其可以垂直于传感器像素行的行中心线地延伸。(在这种情况下，传感器像素的阵列“棋盘状”地构造。)n列的中心纵轴线同样可以相对于传感器像素行的行中心线以大于0°且小于90°的角度延伸。(传感器像素的这种阵列可以改写为以“倾斜列”或“倾斜行”构造。)
在光学传感器设备的一种有利的实施方式中，在探测装置的探测面上的传感器像素的阵列包括n列传感器像素，n大于2，相同列的传感器像素由相应列的中心纵轴线在中央分割，并且，n列的中心纵轴线彼此平行地延伸，其中，线性可变滤波器相对于探测装置如此固定地定向，使得预给定的轴线垂直于n列的中心纵轴线地定向。在光学传感器设备的该实施方式中，相同列的所有传感器像素分配有相同的探测波长范围，从而借助相同列的传感器像素的传感器信号的比较能够实现传感器像素的检查或传感器像素的校正。同样地，在该实施方式中，在相同列的传感器像素的传感器信号的情况下求平均值可以实现优点。
在光学传感器设备的另一有利的实施方式中，在探测装置的探测面上的传感器像素的阵列同样包括n列传感器像素，其中，n大于2，其中，相同列的传感器像素由相应列的中心纵轴线在中央分割，并且，n列的中心纵轴线彼此平行地延伸，其中，线性可变滤波器相对于探测装置如此固定地定向，使得预给定的轴线相对于n列的中心纵轴线以大于0°且小于90°的倾斜角定向。倾斜角尤其可以大于2°且小于88°、优选大于3°且小于87°、特别地大于5°且小于85°。借助线性可变滤波器的预给定的轴线相对于n列的中心纵轴线的在此描述的“倾斜地定向”可以改善光学传感器设备的该实施方式的光谱分辨率。
在一种替代的实施方式中，光学传感器设备也可以包括滤波器更换装置，借助该滤波器更换装置可以替代线性可变滤波器地使用光学传感器设备的至少一个另外的线性可变滤波器。通过在光学的传感器设备的该实施方式中使用多个可更换的线性可变滤波器，能够以低成本并且以简单的方式实现该光学传感器设备的“可测量的总光谱范围”的扩展。
在光学传感器设备的一种实施方式中，在探测装置的探测面上的传感器像素的阵列同样包括n列传感器像素，其中，n大于2，相同列的传感器像素由相应列的中心纵轴线在中央分割，并且，n列的中心纵轴线彼此平行地延伸，光学传感器设备包括滤波器定向装置，借助所述滤波器定向装置可以相对于探测装置如此调节线性可变滤波器，使得在线性可变滤波器的预给定的轴线与n列的中心纵轴线之间可以调节至少一个大于0°且小于90°的倾斜角。这可以实现在选择光谱分辨率时的高度灵活性，其中，为了改变光谱分辨率，借助滤波器定向装置仅仅实施倾斜角的改变。对于滤波器定向装置，可以使用相对成本有利的机械装置。
优选地，光学传感器设备包括控制装置，借助该控制装置在考虑光学传感器设备的光谱分辨率的由光学传感器设备的用户要求的期望值的情况下可以确定关于线性可变滤波器的预给定的轴线与n列的中心纵轴线之间的期望倾斜角的期望大小，并且，可以如此操控滤波器定向装置，使得可以借助滤波器装置相应于所确定的期望大小地调节线性可变滤波器的预给定的轴线与n列的中心纵轴线之间的倾斜角。光学传感器设备的用户因此可以选择提高或减小光学传感器设备的光谱分辨率，其中，借助所操控的滤波器定向装置可以相对简单地实现用户的期望。
此外，可以如此预给定或能够调节线性可变滤波器的预给定的轴线与n列的中心纵轴线之间的倾斜角，使得第一列的至少一个第一传感器像素具有与第一列相邻的第二列的第二传感器像素相同的透射波长，其中，借助光学传感器设备可以借助第一传感器像素的传感器信号和第二传感器像素的传感器信号的比较来检查或校正第二传感器像素。因此，光学传感器设备的该有利的实施方式构造用于自动地进行自校准和/或自检查。(与第一列相邻的)第二列中的“最后的”传感器像素作为第二传感器像素尤其可以具有与第一传感器像素相同的透射波长。
光学传感器设备例如可以包括分析处理装置，该分析处理装置设计用于在考虑传感器像素的传感器信号的情况下确定并且输出关于射到线性可变滤波器的光的光谱和/或由光透照的样品体积的吸收光谱的信息。光学传感器设备尤其可以是光谱仪或介质传感器。因此，光学传感器设备可以在多方面使用。
在调节光谱分辨率的情况下的高度灵活性的先前描述的优点也可以通过实施用于调节光学传感器的光谱分辨率的对应方法来实现。
此外，相应的光谱测量方法的实施也提供以上描述的优点。在表达上应指出，光谱测量方法可以根据光学传感器设备的以上阐述的实施方式来扩展。
附图说明
以下根据附图阐述本发明的另外的特征和优点。附图示出：
图1示出光学传感器设备的第一实施方式的示意图；
图2示出光学传感器设备的第二实施方式的示意图；
图3a和3b示出用于阐述用于调节光学传感器设备的光谱分辨率的方法的一种实施方式的流程图和数学关系；以及
图4a和4b示出线性可变滤波器连同探测装置的流程图和示意图，以便阐述光谱测量方法的实施方式。
具体实施方式
图1示出光学传感器设备的第一实施方式的示意图。
在图1中示意性地示出的光学传感器设备包括具有预给定的轴线12的线性可变滤波器10，线性可变滤波器10的透射波长沿着该轴线在由最小透射波长和最大透射波长限界的值范围以内线性地变化。图1的线性可变滤波器10示例性地具有2.5μm(微米)的最小透射波长和5μm(微米)的最大透射波长。然而应指出，光学传感器设备的可构造性并不局限于线性可变滤波器10的透射波长的特别的值范围。线性可变滤波器10也可以称为线性可变的光学的法布里-珀罗滤波器。有利地，预给定的轴线12处于线性可变滤波器10的光入射面14中。在图1中，线性可变滤波器10的光入射面14的侧棱边示例性地作为预给定的轴线12绘出。(在图1中不绘出另外的预给定的轴线12，所述另外的预给定的轴线与光入射面14的侧棱边平行地延伸)。替代地，线性可变滤波器10也可以具有预给定的轴线12，透射波长沿着该轴线线性地变化，该轴线相对于该线性可变滤波器的光入射面14的所有棱边倾斜大于0°且小于90°的角度地定向。
透射波长沿着预给定的轴线12的线性变化可以借助在线性可变滤波器10的光入射面14上的光学活性涂层的“楔形”结构实现。光学活性涂层的“楔形”结构可以在光学活性涂层的确定最小透射波长的第一部分区域中具有最小高度(垂直于光入射面14)并且在光学活性涂层的确定最大透射波长的第二部分区域中具有最大高度(垂直于光入射面14)。
在图1中也绘出线16，该线处于光入射面14中并且垂直于预给定的轴线12地延伸。线性可变滤波器10的透射波长沿着线16是恒定的。
光学传感器设备也具有探测装置18，所述探测装置具有探测面20，在所述探测面上构造有传感器像素22的阵列。传感器像素22中的每一个如此构造，使得关于射到相应的传感器像素22上的光强度的传感器信号24可以由相应的传感器像素22输出或在相应的传感器像素22上量取。探测装置18相对于线性可变滤波器10如此布置，使得透射穿过线性可变滤波器10的光束射到探测面20上(即传感器像素22的阵列上)。优选地，探测面20(或传感器像素22的阵列)完全借助线性可变滤波器10覆盖。(图1仅仅描绘探测面20/传感器像素22的阵列的借助线性可变滤波器10的“部分覆盖”，以便以绘图方式更精确地示出线性可变滤波器10相对于传感器像素22的阵列的定向。)2D阵列、尤其红外探测器阵列例如可以用作探测装置18。
优选地，光学传感器设备也具有分析处理装置26，该分析处理装置设计用于分析处理传感器像素22的传感器信号24。分析处理装置26例如可以设计用于，在考虑传感器像素的传感器信号24的情况下确定并且输出关于射到线性可变滤波器10(或光入射面14)上的光的光谱的信息28。在考虑传感器像素22的传感器信号24的情况下，同样可以借助分析处理装置26确定并且输出由光(在该光射在线性可变滤波器10或光入射面14上前)透照的样品体积的吸收光谱。(在透照样品体积前的光的输出光谱例如可以存储在分析处理装置26上或提供给分析处理装置26。)在这种情况下，在考虑透照的样品体积的吸收光谱的情况下附加地确定并且作为信息28输出：至少一种化学物质、至少一种生物分子和/或至少一个生物细胞种类以什么浓度存在于样品体积中。因此，光学传感器设备可以在多方面用作光谱仪、介质传感器、化学检测传感器、液体传感器、气体传感器和/或生物传感器
在图1的实施方式中，在探测装置18的探测面20上的传感器像素22的阵列包括n列传感器像素22，其中，n大于2(并且是自然数)。传感器像素22的列数n例如可以是100。相同列的传感器像素22由相应列的中心纵轴线30在中央分割。(尽管在图1中仅仅绘出一列的中心纵轴线30，但是n列中的每一列各分配有一个自身的中心纵轴线30。)n列的中心纵轴线30彼此平行地延伸。
此外在图1的实施方式中，线性可变滤波器10相对于探测装置18如此固定地定向，使得线性可变滤波器10的预给定的轴线12垂直于n列的中心纵轴线30地定向。因此，相同列的传感器像素22分配有共同的线16，线性可变滤波器10的透射波长沿着该线是恒定的。(因此，也可以将这改写为，每个线16——线性可变滤波器10的透射波长沿着该线是恒定的——与n列传感器像素22的中心纵轴线30平行地定向。)因此，借助线性可变滤波器10给相同列的传感器像素22分配相同的探测波长范围。
因此，线性可变滤波器10/该线性可变滤波器的预给定的轴线12相对于探测装置18的在图1中示出的定向可以用于由(相同列的)多个传感器像素22的传感器信号24滤出信号。线性可变滤波器10的应用也降低传感器像素22串扰的风险，因为(替代每个探测波长范围的仅仅一个传感器像素22)相同列的所有传感器像素22用于相同的探测波长范围。这也基于相同列的传感器像素22的分析处理/求平均值而引起明显地改善的信号/噪声比。(在每列50个的相等数目m的传感器像素22的情况下，借助求平均值通常可以使标准偏差降低约4倍。)
n列中的每一个可以具有相等数目m的传感器像素22，其中，m是至少等于2(和自然数)。n列中的每一个例如可以具有各50个传感器像素22。然而，传感器像素22的数目也可以在n列之间变化。
在图1的实施方式中，光学传感器设备具有光谱分辨率D，该光谱分辨率根据等式(Gl.1)取决于(线性可变滤光器10的最大透射波长与最小透射波长之间的)波长差Δλ和传感器像素22的列数n，其中：
(Gl.1)
因此，在2.5μm(微米)的波长差Δλ和100列的传感器像素22的情况下，光谱分辨率是25nm(纳米)(对于传感器像素22的每一列)。
图2示出光学传感器设备的第二实施方式的示意图。
在图2中示意性地示出的光学传感器设备与先前描述的实施方式的区别在于，该光学传感器设备包括滤波器定向装置32，借助该滤波器定向装置可以相对于探测装置18如此调节线性可变滤波器10，使得可以在线性可变滤波器10的预给定的轴线12与n列传感器像素22的中心纵轴线30之间调节至少一个大于0°且小于90°的倾斜角α。至少一个可调节的倾斜角α可以尤其大于2°且小于88°、优选地大于3°且小于87°、特别地大于5°且小于85°。(线性可变滤波器10的预给定的轴线12与中心纵轴线30之间的倾斜角α等于90°与图2中示出的在线16与中心纵轴线30之间的倾斜角β之间的差。)借助滤波器定向装置32可以实现明显更高的光谱分辨率D，其方式是，借助不等于0°且不等于90°的倾斜角α给相同列的传感器像素22分配至少两个不同的探测区域。此外，可以借助滤波器定向装置32根据应用调节倾斜角α。
如果(在每列相等数目m的传感器像素22的情况下)例如如此选择倾斜角α，使得给相同列的每个传感器像素22分配传感器像素特定的/自身的探测光谱范围，则根据等式(Gl.2)根据波长差Δλ、传感器像素22的列的数目n和每列的传感器像素22的数目m得出光学传感器设备的光谱分辨率D，其中：
(Gl.2)
在2.5μm(微米)的波长差Δλ、100列的传感器像素22和每列50个传感器像素22的情况下，光谱分辨率D为0.5nm(纳米)。
优选地，光学传感器设备也具有控制装置34，借助该控制装置在考虑光学传感器设备的光谱分辨率D的由光学传感器设备的用户要求的期望值36的情况下可以确定关于线性可变滤波器10的预给定的轴线12与n列的中心纵轴线30之间的期望倾斜角的期望大小。在这种情况下，借助控制设备34的至少一个控制信号38可以如此操控滤波器装置32，使得可以借助滤波器定向装置32相应于所确定的期望大小/期望倾斜角地调节线性可变滤波器10的预给定的轴线12与n列的中心纵轴线30之间的倾斜角α。因此，光学传感器设备的用户具有以下可能性：以相对简单的方式根据该光学传感器设备的由该用户期望的应用来自由地确定光学传感器设备的光谱分辨率D。
在一种优选的实施方式中，也可以如此调节线性可变滤波器10的预给定的轴线12与n列的中心纵轴线30之间的倾斜角α，使得第一列的第一传感器像素22的至少一个(以箭头40标记的)第一传感器像素22具有与第一列相邻的第二列的(以箭头42标记的)第二传感器像素22相同的透射波长。在这种情况下，可以借助第一传感器像素22的传感器信号24和第二传感器像素22的传感器信号24的比较来检查或校正第二传感器像素22。因此，光学传感器设备可以实施(自动的)自检查和/或(自动的)自校准。
作为扩展方案，光学传感器设备也可以包括(未描绘的)滤波器更换装置，借助该滤波器更换装置可以替代线性可变滤波器10地使用至少一个(未示出的)另外的线性可变滤波器。因此，也可以改变(总体上)射到所有传感器像素22上的透射波长的值范围。
在此应说明，如果线性可变滤波器10相对于探测装置18如此固定地定向，使得预给定的轴线相对于n列的中心纵轴线30以大于0°且小于90°的倾斜角α定向，则在(不具有滤波器定向装置32的)光学传感器设备的情况下也存在所描述的优点中的一些。例如，在线性可变滤波器10相对于探测装置18固定的/不可调节的定向的情况下(并且在每列相等数目m的传感器像素22的情况下)也可以如此确定倾斜角α，使得给同列的每个传感器像素22分配传感器像素特定的/自身的探测光谱范围并且根据等式(Gl.2)得出光学传感器设备的光谱分辨率D。替代地，在线性可变滤波器10相对于探测装置18固定的/不可调节的定向的情况下，第一列的第一传感器像素也可以具有与第一列相邻的第二列的第二传感器像素相同的探测波长范围。
关于图2的实施例的另外的特征和优点参考图1的光学传感器设备的描述。
以上描述的光学传感器设备可以成本有利地制造。根据应用/根据要求，传感器像素22的列的数目n和每列的传感器像素22的(相同的)数目m可以如线性可变滤波器10的透射波长的值范围和线性可变滤波器10的波长差Δλ那样地选择。以上描述的光学传感器设备是紧凑的并且具有相对简单且相对稳健的结构。所述光学传感器设备适用于多种不同的应用并且足够有能力用于与传统的测量设备/实验室测量设备竞争。
图3a和3b示出用于阐述用于调节光学传感器设备的光谱分辨率的方法的一种实施方式的流程图和数学关系。
例如可以使用图2的实施方式来实施此外描述的方法。然而应指出，此外描述的方法不限于使用恰好这种类型的光学传感器设备。替代地，为了实施该方法可以使用如下的任何光学传感器设备：该光学传感器设备配备有探测装置和(相对于探测装置可以以下面描述的方式定向的)线性可变滤波器，只要在探测装置的探测面上如此构造有传感器像素的阵列，使得由传感器像素中的每一个可以输出或量取关于射到相应的传感器像素上的光强度的传感器信号，并且，线性可变滤波器具有预给定的轴线，线性可变滤波器的透射波长沿着该轴线在由最小透射波长和最大透射波长限界的值范围以内线性地变化，其中，探测装置相对于线性可变滤波器如此布置，使得透射穿过线性可变滤波器的光束射到探测面上。
在该方法的在此描述的实施方式的情况下从以下出发：在探测装置的探测面上的传感器像素的阵列包括n列传感器像素，其中，n大于2，相同列的传感器像素由相应列的中心纵轴线在中央分割，并且，n列的中心纵轴线彼此平行地延伸。然而可以理解，如果不存在这些特征，则也能够实现该方法的在此描述的实施方式的改动。
在步骤S1中，确定关于线性可变滤波器的预给定的轴线与n列传感器像素的中心纵轴线之间的期望倾斜角α0的期望大小β0。在考虑光谱分辨率D(例如所要求的/所期望的光谱分辨率D0)的预给定的期望值D0的情况下确定期望大小β0。
线性可变滤光器的光学活性部分(与该线性可变滤光器的光入射面平行地并且与该线性可变滤光器的预给定的轴线平行地)具有第一延展部(Ausdehnung)a以及(与该线性可变滤光器的光入射面平行地且垂直于第一延展部a地)具有第二延展部b。线性可变滤波器的线性梯度L根据等式(Gl.3)来定义：
(Gl.3)
其中，在线性可变滤波器的最大透射波长与最小透射波长之间的波长差Δλ。示例性地从“正方形的”传感器像素出发，其中，x说明单个传感器像素的长度和宽度，其中，(在每列相等数目m的传感器像素的情况下)对于阵列的第一延展部A(垂直于该阵列的n列传感器像素)以及对于阵列的第二延展部B(平行于该阵列的n列传感器像素并且垂直于第一延展部A)适用等式(GL 4)：
(Gl.4)
图3b的数学关系说明期望倾斜角β0的正切(等于90°与期望倾斜角α0之间的差)、光谱分辨率D的期望值D0、线性可变滤波器的线性梯度L以及单个传感器像素的长度/宽度x与每列的传感器像素的数目m的乘积之间的关系。为了确定期望倾斜角β0，可以使用等式(Gl.5)：
(Gl.5)
或者，
在另一方法步骤S2中，线性可变滤波器相对于探测装置如此布置/定向，使得相应于所确定的期望大小β0/所确定的期望倾斜角α0(其中α0＝90°-β0)地调节线性可变滤波器的预给定的轴线与n列的中心纵轴线之间的倾斜角α。
图4a和4b示出线性可变滤波器连同探测装置的流程图和示意图，以便阐述光谱测量方法的实施方式。
在步骤S10中，借助预给定的轴线12如此布置线性可变滤波器10——所述线性可变滤波器10的透射波长沿着所述轴线在由最小透射波长和最大透射波长限界的值范围以内线性地变化，使得在光谱方面要研究的光射到线性可变滤波器上。此外，在方法步骤S11中，使具有探测面20——在该探测面上构造有传感器像素22的阵列——的探测装置18相对于线性可变滤波器10如此布置，使得光的透射穿过线性可变滤波器10的部分射到探测面20上，而由传感器像素中的每一个输出或量取关于射到相应的传感器像素22上的光强度的传感器信号24。方法步骤S10和S1l可以以任何顺序、同时地或至少部分重叠地实施。
可以使线性可变滤波器10相对于探测装置18如此定向，使得预给定的轴线12垂直于n列传感器像素22——在探测装置18的探测面20上的传感器像素22的阵列包括所述n列传感器像素——的中心纵轴线30如此定向，其中，n大于2，相同列的传感器像素22由相应列的中心纵轴线30在中央分割，并且，n列的中心纵轴线30彼此平行地延伸。替代地，线性可变滤波器10相对于探测器装置18也如此定向，使得预给定的轴线12相对于n列传感器像素22——在探测装置18的探测面20上的传感器像素22的阵列包括所述n列传感器像素——的中心纵轴线30以大于0°且小于90°的倾斜角α定向，其中，n大于2，相同列的传感器像素22由相应列的中心纵轴线30在中央分割，并且，n列的中心纵轴线30彼此平行地延伸。
在一种可选的方法步骤S12中，也可以在考虑光学传感器设备的光谱分辨率D的预给定的期望值的情况下确定关于线性可变滤波器10的预给定的轴线12与n列传感器像素22的中心纵轴线30之间的期望倾斜角的期望大小。这例如可以根据以上说明的等式(Gl.5)实现。在这种情况下，借助方法步骤S10和S11使线性可变滤波器10相对于探测装置18如此定向，使得相应于所确定的期望倾斜角地调节线性可变滤波器10的预给定的轴线12与n列的中心纵轴线30之间的倾斜角α。
在另一方法步骤S13中，在考虑传感器像素22的传感器信号24的情况下确定关于射到线性可变滤波器10的光的光谱和/或由光(在射在线性可变滤波器10前)透照的样品体积的吸收光谱的信息。此外，在步骤S13中可以确定，至少一种化学物质、至少一种生物分子和/或至少一个生物细胞种类以什么浓度存在于样品体积中。因此，在此描述的光谱测量方法提供以上已经提及的优点并且可以在多方面使用。
在在此示出的实施方式的情况下，如此调节线性可变滤波器10的预给定的轴线12与n列的中心纵轴线30之间的倾斜角α，使得第一列的至少一个(以箭头40标记的)第一传感器像素22具有与第一列相邻的第二列的(以箭头42标记的)第二传感器像素22相同的透射波长。然后，在另一(可选的)方法步骤S14中，借助第一传感器像素22的传感器信号24和第二传感器像素22的传感器信号24的比较来检查或校正第二传感器像素22。(对于许多“第一传感器像素”和“第二传感器像素”，可以重复方法步骤S14。)。
Claims (7)
1.一种光学传感器设备，其具有：
线性可变滤波器(10)，所述线性可变滤波器具有预给定的轴线(12)，所述线性可变滤波器(10)的透射波长沿着所述轴线在由最小透射波长和最大透射波长限界的值范围以内线性地变化；和
探测装置(18)，所述探测装置具有探测面(20)，在所述探测面上如此构造有传感器像素(22)的阵列，使得由所述传感器像素(22)中的每一个能够输出或量取关于射到相应的传感器像素(24)上的光强度的传感器信号(24)，其中，所述探测装置(18)相对于所述线性可变滤波器(10)如此布置，使得透射穿过所述线性可变滤波器(10)的光束射到所述探测面(20)上，其中，在所述探测装置(18)的探测面(20)上的传感器像素(22)的阵列包括n列传感器像素(22)，其中，n大于2，相同列的传感器像素(22)由相应列的中心纵轴线(30)在中央分割，并且，所述n列的中心纵轴线(30)彼此平行地延伸，
其特征在于，所述线性可变滤波器(10)相对于所述探测装置(18)如此固定地定向或者借助所述光学传感器设备的滤波器定向装置(32)能够相对于所述探测装置(18)如此调节，使得所述预给定的轴线(12)相对于所述n列的中心纵轴线(30)以大于0°且小于90°的倾斜角(α)固定地定向或者能够借助于所述滤波器定向装置(32)定向，其中，如此预给定或能够调节所述线性可变滤波器(10)的预给定的轴线(12)与所述n列的中心纵轴线(30)之间的倾斜角(α)，使得第一列的至少一个第一传感器像素(22)具有与所述第一列相邻的第二列的第二传感器像素(22)相同的透射波长，其中，借助所述光学传感器设备能够借助所述第一传感器像素(22)的传感器信号(24)和所述第二传感器像素(22)的传感器信号(24)的比较来检查或校正所述第二传感器像素(22)。
2.根据权利要求1所述的光学传感器设备，其中，所述光学传感器设备除所述滤波器定向装置(32)以外还包括控制装置(34)，借助所述控制装置在考虑所述光学传感器设备的光谱分辨率(D)的由所述光学传感器设备的用户要求的期望值(36)的情况下能够确定关于所述线性可变滤波器(10)的预给定的轴线(12)与n列的中心纵轴线(30)之间的期望倾斜角(α0)的期望大小，并且，能够如此操控所述滤波器定向装置(32)，使得能够借助所述滤波器定向装置(32)相应于所确定的期望大小地调节所述线性可变滤波器(10)的预给定的轴线(12)与所述n列的中心纵轴线(30)之间的倾斜角(α)。
3.根据以上权利要求中任一项所述的光学传感器设备，其中，所述光学传感器设备包括分析处理装置(26)，所述分析处理装置设计用于在考虑所述传感器像素(22)的传感器信号(24)的情况下确定并且输出关于射到所述线性可变滤波器(10)的光的光谱和/或由所述光透照的样品体积的吸收光谱的信息(28)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学传感器设备，其中，所述光学传感器设备是光谱仪或介质传感器。
5.一种用于借助具有预给定的轴线(12)的线性可变滤波器(10)和具有探测面(20)的探测装置(18)调节根据权利要求1至4中任一项所述的光学传感器设备的光谱分辨率的方法，所述线性可变滤波器(10)的透射波长沿着所述轴线在由最小透射波长和最大透射波长限界的值范围以内线性地变化，在所述探测面上如此构造有传感器像素(22)的阵列，使得由所述传感器像素(22)中的每一个能够输出或量取关于射到相应的传感器像素(22)上的光强度的传感器信号(24)，其中，所述探测装置(18)相对于所述线性可变滤波器(10)如此布置，使得透射穿过所述线性可变滤波器(10)的光束射到所述探测面(20)上，所述方法具有以下步骤：
确定关于所述线性可变滤波器(10)的预给定的轴线(12)与n列传感器像素(22)的中心纵轴线(30)之间的期望倾斜角(α0)的期望大小(β0)，所述传感器像素包括在所述探测装置(18)的探测面(20)上的传感器像素(22)的阵列，其中，n大于2，相同列的传感器像素(22)由相应列的中心纵轴线(30)在中央分割并且所述n列的中心纵轴线(30)彼此平行地延伸，其中，在考虑所述光谱分辨率(D)的预给定的期望值(D0)的情况下确定所述期望大小(β0)(S1)；并且
使所述线性可变滤波器(10)相对于所述探测装置(18)如此布置，使得相应于所述确定的期望大小(β0)调节所述线性可变滤波器(10)的预给定的轴线(12)与所述n列的中心纵轴线(30)之间的倾斜角(α)(S2)，
其中，如此预给定或能够调节所述线性可变滤波器(10)的预给定的轴线(12)与所述n列的中心纵轴线(30)之间的倾斜角(α)，使得第一列的至少一个第一传感器像素(22)具有与所述第一列相邻的第二列的第二传感器像素(22)相同的透射波长，其中，借助所述光学传感器设备能够借助所述第一传感器像素(22)的传感器信号(24)和所述第二传感器像素(22)的传感器信号(24)的比较来检查或校正所述第二传感器像素(22)。
6.一种光谱测量方法，其具有以下步骤：
借助预给定的轴线(12)布置线性可变滤波器(10)，所述线性可变滤波器(10)的透射波长沿着所述轴线在由最小透射波长和最大透射波长限界的值范围以内线性地变化，从而在光谱方面要研究的光射到所述线性可变滤波器(10)上(S10)；
使具有探测面(20)——在所述探测面上构造有传感器像素(22)的阵列——的探测装置(18)相对于所述线性可变滤波器(10)如此布置，使得所述光的透射穿过所述线性可变滤波器(10)的部分射到所述探测面(20)上，而由所述传感器像素(22)中的每一个输出或量取关于射到相应的传感器像素(22)上的光强度的传感器信号(24)(S11)；以及
在考虑所述传感器像素(22)的传感器信号(24)的情况下确定关于射到所述线性可变滤波器(10)上的光的光谱和/或由所述光透照的样品体积的吸收光谱的信息(28)(S13)，
其特征在于，
所述线性可变滤波器(10)相对于所述探测装置(18)如此定向，使得所述预给定的轴线(12)相对于所述n列传感器像素(22)的中心纵轴线(30)以大于0°且小于90°的倾斜角(α)定向，在所述探测装置(18)的探测面(20)上的传感器像素(22)的阵列包括n列传感器像素，其中，n大于2，相同列的传感器像素(22)由相应列的中心纵轴线(30)在中央分割，并且，所述n列的中心纵轴线(30)彼此平行地延伸，其中，如此调节所述线性可变滤波器(10)的预给定的轴线(12)与所述n列的中心纵轴线(30)之间的倾斜角(α)，使得第一列的至少一个第一传感器像素(22)具有与所述第一列相邻的第二列的第二传感器像素(22)相同的透射波长，并且，借助所述第一传感器像素(22)的传感器信号(24)和所述第二传感器像素(22)的传感器信号(24)的比较检查或校正所述第二传感器像素(22)。
7.根据权利要求6所述的光谱测量方法，其中，在考虑所述光谱传感器设备的光谱分辨率(D)的预给定的期望值(D0)的情况下确定关于所述线性可变滤波器(10)的预给定的轴线(12)与所述n列传感器像素(22)的中心纵轴线(30)之间的期望倾斜角(α0)的期望大小(β0)，并且，使所述线性可变滤波器(10)相对于所述探测装置(18)如此定向，使得相应于所确定的期望大小(β0)地调节所述线性可变滤波器(10)的预给定的轴线(12)与所述n列的中心纵轴线(30)之间的倾斜角(α)。
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