CN114341600A - 包括内部光谱参考件的光学测量设备 - Google Patents

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CN114341600A CN202080060536.6A CN202080060536A CN114341600A CN 114341600 A CN114341600 A CN 114341600A CN 202080060536 A CN202080060536 A CN 202080060536A CN 114341600 A CN114341600 A CN 114341600A
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Abstract

光学测量设备可以包括：光源；发射光学器件，其被配置为将由光源产生的第一部分光引导至测量目标；收集光学器件，其被配置为接收来自测量目标的光；光学导管，其被配置为将由光源产生的第二部分光引导至光谱参考件；光谱参考件；传感器；和滤光器。滤光器的第一部分可以设置在传感器的第一部分和收集光学器件之间。滤光器的第二部分可以设置在传感器的第二部分和光谱参考件之间。

Description

包括内部光谱参考件的光学测量设备
相关申请
本申请要求于2019年8月27日提交的且标题为“OPTICAL MEASUREMENT DEVICEINCLUDING INTERNAL SPECTRAL REFERENCE”的美国临时专利申请第62/892,268号的优先权、以及于2020年08月20日提交的且标题为“OPTICAL MEASUREMENT DEVICE INCLUDINGINTERNAL SPECTRAL REFERENCE”的美国非临时专利申请第16/947,849号的优先权，该两个专利申请的内容在此特别通过引用并入本文。
背景
可以利用光学测量设备来捕获信息。例如，光学测量设备可以捕获与一组电磁频率有关的信息。光学测量设备可以包括捕获该信息的一组传感器元件(例如光学传感器、光谱传感器和/或图像传感器)。例如，传感器元件的阵列可以被利用来捕获与多个频率有关的信息。传感器元件阵列可以与滤光器相关联。滤光器可以包括一个或更多个通道，该一个或更多个通道分别使特定频率通过以到达传感器元件阵列中的传感器元件。
概述
在一些实施方式中，光学测量设备包括：光源；发射光学器件，该发射光学器件被配置为将由光源产生的第一部分光引导至测量目标；收集光学器件，该收集光学器件被配置为接收来自测量目标的光；光学导管(optical conduit)，该光学导管被配置为将由光源产生的第二部分光引导至光谱参考件(spectral reference)；光谱参考件；传感器；和滤光器，其中：滤光器的第一部分设置在传感器的第一部分和收集光学器件之间；并且滤光器的第二部分设置在传感器的第二部分和光谱参考件之间。
在一些实施方式中，光学设备包括：光源，该光源被配置为产生包括第一部分光和第二部分光的光；光谱参考件，该光谱参考件被配置为反射第二部分光；光学传感器，该光学传感器包括第一光学传感器部分和第二光学传感器部分；以及包括第一滤光器部分和第二滤光器部分的滤光器，其中：第一滤光器部分被配置为接收与已经被测量目标反射的第一部分光相关联的第一光束，并且过滤第一光束并将其提供给第一光学传感器部分，并且第二滤光器部分被配置为接收与已经被光谱参考件反射的第二部分光相关联的第二光束，并且过滤第二光束并将其提供给第二光学传感器部分。
在一些实施方式中，用户设备包括光学测量封装件，该光学测量封装件包括：光源；光谱参考件，该光谱参考件被配置为将光源产生的部分光的一定百分比反射到滤光器的一部分；传感器；以及滤光器，其中滤光器的该部分设置在传感器的一部分和光谱参考件之间。
附图简述
图1是示出本文描述的示例光学测量设备的侧视图的图。
图2是示出一个或更多个光束如何透射通过本文描述的示例光学测量设备的图。
图3A-图3B是示出本文描述的示例光学测量设备的光谱参考区域的替代部件配置的示例的图。
图4是示出包括本文描述的示例光学测量设备的用户设备的示例的图。
详细描述
示例实施方式的以下详细描述参考了附图。不同附图中相同的附图标记可以标识相同或相似的元件。以下描述使用光谱仪为例。然而，本文描述的技术、原理、过程和方法可以与任何传感器(包括但不限于其他光学传感器和光谱传感器)一起使用。
光学测量设备可以使用诸如发光二极管(LED)等光源来照射测量目标(也称为被测样品(SUT))以测量该测量目标。来自光源的光可以从测量目标反射，并且可以被光学测量设备的传感器(诸如图像传感器)接收，这允许光学测量设备来测量该测量目标。尽管光学测量设备可以被初始校准(例如，在组装之后)以获得这些测量目标的准确测量结果，但是光学测量设备可能随后变成未校准。例如，当在不同于光学测量设备被初始校准的参考温度的温度下操作时，光源可能经历光谱功率分布的偏移(shift)。作为另一个示例，在光学测量设备的可操作寿命期间，光源可能经历光谱功率分布从初始光谱功率分布的偏移(例如，光源的性能可能随着时间退化)。
为了解决光源的光谱功率分布的变化以及对测量结果准确性的相关影响，可以周期性地重新校准光学测量设备。例如，在实验室环境中，光学测量设备可以使用光源来照射外部光谱参考件(诸如反射标准件)，并且可以基于与外部光谱参考件相关联的反射光的读数来重新校准光学测量设备。然而，随着光学测量设备越来越多地被并入到移动形状因子装置(form-factor)中，诸如并入到独立的移动形状因子装置中或者移动设备(例如，移动用户设备，诸如移动电话)的一部分中，可能缺乏外部光谱参考件的可用性。此外，将光学测量设备带到实验室环境进行定期重新校准可能不方便或不可行，这可能导致校准不良的光学测量设备提供不正确的测量结果确定。此外，即使在可能的情况下，基于实验室的重新校准也可能不经常执行，这可能导致光源在重新校准过程之间的少量光谱功率分布漂移(drift)。尽管这些漂移可能很小，但是这些漂移可能导致依赖于测量结果的高准确性的光学测量设备中的不正确的确定。
本文中描述的一些实施方式提供了具有内部光谱参考件的光学测量设备。例如，光学测量设备可以包括用于波长和/或照明校准的内部光谱参考件。光谱参考件可以设置在光学测量设备的光源的光发射路径的一部分内，以使得当光学测量设备对测量目标进行测量时，能够捕获和反射由光源发射的一部分光。因此，每当光学测量设备获得与测量目标相关联的测量读数时，光学测量设备可以获得光谱参考件读数，因此光学测量设备可以使用光谱参考件读数来确定测量目标的准确测量结果。
以这种方式，对于由光学测量设备确定的每个测量结果，光学测量设备可以被重新校准，这在光学测量设备的整个操作寿命期间提高了光学测量设备的测量结果准确性。这消除了对外部光谱参考件的需要和/或在实验室环境中定期重新校准光学测量设备的需要。此外，因为利用与测量目标相关联的每个测量读数来获得参考光谱读数，所以可以确定测量目标的准确测量结果，而不管与操作光学测量设备相关联的变化条件(例如，光源的光谱功率分布漂移、光学测量设备的温度变化和/或诸如此类)。
图1是示出示例光学测量设备100的侧视图的图。如图1所示，示例光学测量设备100包括印刷电路板(PCB)102、光源104、发射光学器件106、收集光学器件108、盖部件110、滤光器112(例如，包括第一滤光器部分112-1和第二滤光器部分112-2)、传感器114(例如，包括第一传感器部分114-1和第二传感器部分114-2)、光谱参考件116、背衬部件118、阻挡部件120、一个或更多个屏障122和光学导管124。如图1所示，示例光学测量设备100可以包括三个区域：发射区域(例如，与光源104和/或发射光学器件106相关联)、收集区域(例如，与收集光学器件108、第一滤光器部分112-1和/或第一传感器部分114-1相关联)和光谱参考区域(例如，与第二滤光器部分112-2、第二传感器部分114-2、光谱参考件116和/或光学导管124相关联)。示例光学测量设备100可以被配置为对测量目标126(例如，在示例光学测量设备100的外部，如图1所示)进行光学测量。
光源104和传感器114可以附接和/或安装到PCB 102。光源104可以包括能够产生光的设备。例如，光源104可以包括发光二极管(LED)，诸如磷光体LED。光源104可以被配置为提供特定范围内(例如，与可见光、红外光等等相关联)的光。例如，磷光体LED可以提供在700纳米至1100纳米的范围内的光，这可以(例如通过传感器114)实现基于在近红外(NIR)范围内的光的感测。
在一些实施方式中，光源104可以包括多个LED。在这种情况下，多个LED中的第一LED可以与不同于多个LED中的第二LED的光谱范围相关联。这可以实现使用多个LED寻址窄光谱范围，而不是使用单个LED寻址宽光谱范围。
在一些实施方式中，光源104可以包括调制后的LED。例如，光源104可以包括单个调制后的LED或多个调制后的LED。当光源104包括一个或更多个调制后的LED时，示例光学测量设备100或与示例光学测量设备100相关联的设备可以调制光源104的电源。使用调制后的LED可以实现将LED驱动到比连续波LED更高的功率。此外，调制可以改善使用来自调制后的LED的光执行的感测的信噪比特性。
由光源104产生的光可以朝着发射光学器件106和光学导管124发射。第一部分光可以被发射光学器件106接收，并且第二部分光可以被光学导管124接收。如本文进一步详细描述的，第一部分光可以从示例光学测量设备100的发射区域发射，可以被测量目标126反射和/或透反射(transflected)，并且可以被示例光学测量设备100的收集区域接收(例如，以对测量目标126进行光学测量)，并且第二部分光可以从示例光学测量设备100的发射区域透射到示例光学测量设备100的光谱参考区域(例如，用于提供参考测量结果以提高测量目标126的测量结果准确性)。
发射光学器件106可以靠近光源104(例如，附接和/或安装到光源104、接近光源104等)，以允许发射光学器件106接收由光源104产生的第一部分光。发射光学器件106可以包括透镜、窗口、光学漫射器(optical diffuser)、滤光器、孔径光阑、反射光学元件、衍射光学元件、折射光学元件和/或诸如此类。在一些实施方式中，发射光学器件106可以被配置为接收由光源104发射的第一部分光并将其导向测量目标126。
第一部分光可以经由盖部件110从发射光学器件106透射到测量目标126。盖部件110可以包括透镜、窗口、光学漫射器、滤光器、孔径光阑、反射光学元件、衍射光学元件、折射光学元件和/或诸如此类。在一些实施方式中，盖部件110可以被配置为接收第一部分光并将其导向测量目标126。
第一部分光(例如，在从光源104发射并经由发射光学器件106和/或/和盖部件110透射之后)可以(例如，通过空气)透射到测量目标126，并且可以被测量目标126反射和/或透反射。盖部件110可以被配置为接收反射和/或透反射的第一部分光(在下文中被称为“测量光”)，并将测量光引导至收集光学器件108。
在一些实施方式中，收集光学器件108可以包括透镜、窗口、光学漫射器、滤光器、孔径光阑、反射光学元件、衍射光学元件、折射光学元件和/或诸如此类。收集光学器件108可以被配置为接收(例如，来自盖部件110的)测量光并将测量光引导至滤光器112。例如，收集光学器件108可以被配置为接收测量光并将测量光引导至第一滤光器部分112-1。
滤光器112可以包括光谱滤光器、多光谱滤光器、光学干涉滤光器、带通滤光器、阻塞滤光器、长波通滤光器、短波通滤光器、二向色滤光器、线性可变滤光器(LVF)、圆形可变滤光器(CVF)、法布里-珀罗滤光器(Fabry-Perot filter)(例如法布里-珀罗腔滤光器)、拜耳滤光器(Bayer filter)、等离子体滤光器、光子晶体滤光器、纳米结构和/或超材料滤光器、吸收性滤光器(例如，包括有机染料、聚合物、玻璃和/或诸如此类)和/或诸如此类。滤光器112可以使一种或更多种波长的光通过，以供传感器114感测。在一些实施方式中，滤光器112可以包括多个不同的滤光器，这些滤光器被配置为将相应的光谱范围传递给传感器114。
如图1所示，滤光器112可以包括第一滤光器部分112-1和第二滤光器部分112-2。与示例光学测量设备100的收集区域相关联的第一滤光器部分112-1可以被配置为接收由发射光学器件106透射的测量光，并且可以将一个或更多个波长的测量光传递到传感器114。例如，第一滤光器部分112-1可以被配置为接收测量光，并且可以将一个或更多个波长的测量光传递到第一传感器部分114-1。与示例光学测量设备100的光谱参考区域相关联的第二滤光器部分112-2在本文中被进一步详细描述(例如，与第二部分光相关地描述)。
传感器114包括能够对(例如，经由第一滤光器部分112-1和/或第二滤光器部分112-2)被导向传感器114的光进行测量的设备，诸如光学传感器、光谱传感器、图像传感器和/或诸如此类。传感器114可以利用一种或更多种传感器技术，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)技术、电荷耦合器件(CCD)技术和/或诸如此类。在一些实施方式中，传感器114可以包括多个传感器元件(例如，传感器元件阵列——本文中也称为传感器阵列)，每个传感器元件被配置为获得信息。例如，传感器元件可以提供入射到传感器元件上的光的强度的指示(例如，活跃/不活跃或者强度的更细粒度的指示)。
如图1所示，传感器114可以包括第一传感器部分114-1和第二传感器部分114-2。与示例光学测量设备100的收集区域相关联的第一传感器部分114-1可以被配置为接收和测量由第一滤光器部分112-1过滤的测量光。与示例光学测量设备100的光谱参考区域相关联的第二传感器部分114-2在本文中被进一步详细描述(例如，与第二部分光相关地描述)。
如上所述，由光源104产生的第二部分光可以被光学导管124接收。光学导管124可以靠近光源104(例如，附接到和/或安装到光源104，接近光源104以允许光学导管124接收由光源104产生的第二部分光和/或诸如此类)。光学导管124可以包括光导、光管(lightpipe)和/或任何其他类型的光学结构来透射光。在一些实施方式中，光学导管124可以被配置为接收由光源104发射的第二部分光并将其透射到光谱参考件116。
光谱参考件116可以包括反射器，该反射器反射入射到反射器上的光的特定百分比(例如，99％、80％、50％、20％、10％和/或诸如此类)。在一些实施方式中，光谱参考件116可以包括符合一标准(诸如光谱反射标准(Spectralon reflection standard，SRS))的反射标准件。附加地或替代地，光谱参考件116可以是部分透射的和/或部分吸收的，使得光谱参考件116仅反射入射到光谱参考件116上并且没有被光谱参考件116透射和/或吸收的特定百分比的光。以这种方式，光谱参考件116可以被配置为(例如，以特定百分比)将第二部分光朝向滤光器112(例如，第二滤光器部分112-2)反射。
在一些实施方式中，背衬部件118可以靠近光谱参考件116(例如，附接到和/或安装到光谱参考件116，设置在光谱参考件116上，等等)。在一些实施方式中，背衬部件118可以被配置为吸收第二部分光的未被光谱参考件116反射和/或透射和/或未被导向滤光器112的部分或全部。附加地或替代地，背衬部件118可以被配置为反射第二部分光的未被光谱参考件116透射和/或吸收和/或未被导向滤光器112的部分或全部。以这种方式，背衬部件118可以防止第二部分光的部分或全部(例如，经由盖部件110)透射到测量目标126并且干扰示例光学测量设备100对测量目标126的测量。
在一些实施方式中，光学导管124可以进一步被配置为将反射的第二部分光(下文称为“参考光”)透射到第二滤光器部分112-2。替代地，参考光可以经由空气、另一光学导管和/或类似物透射到第二滤光器部分112-2。
第二滤光器部分112-2可以被配置为接收参考光，并且可以将一个或更多个波长的参考光传递到传感器114。例如，第二滤光器部分112-2可以被配置为接收参考光，并且可以将一个或更多个波长的参考光传递到第二传感器部分114-2。第二传感器部分114-2可以被配置为接收和测量由第二滤光器部分112-2过滤的参考光。
在一些实施方式中，如图1所示，第一滤光器部分112-1和第二滤光器部分112-2可以被阻挡部件120分开。阻挡部件120可以吸收和/或反射光，并且可以被配置为防止和/或降低由示例光学测量设备100的收集区域接收的光和由示例光学测量设备100的光谱参考区域接收的光相互干扰的可能性。例如，阻挡部件120可以被配置为防止参考光经由第二滤光器部分112-2和/或第二传感器部分114-2透射到第一传感器部分114-1。作为另一个示例，阻挡部件120可以被配置为防止测量光经由第一滤光器部分112-1和/或第一传感器部分114-1透射到第二传感器部分114-2。
在一些实施方式中，一个或更多个屏障122可以设置在示例光学测量设备100的区域之间。屏障122可以吸收和/或反射光，并且可以被配置为防止和/或降低与示例光学测量设备100的一个区域相关联的光透射到示例光学测量设备100的另一个区域的可能性。例如，如图1所示，光学导管124可以设置在屏障122上，屏障122可以被配置为防止与光谱参考区域相关联的参考光从光谱参考区域透射到发射区域。作为另一个示例，屏障122可以设置在阻挡部件120上，并且可以被配置为防止测量光从收集区域透射到光谱参考区域和/或可以被配置为防止参考光从光谱参考区域透射到收集区域。以这种方式，一个或更多个屏障122可以防止和/或降低与一个区域相关联的光和与另一个区域相关联的光相互作用、干涉和/或诸如此类的可能性。
在一些实施方式中，盖部件110可以附接和/或安装到一个或更多个屏障122中的至少一个，该一个或更多个屏障122可以附接和/或安装到PCB102。以这种方式，盖部件110、至少一个屏障122和PCB 102可以封装一个或更多个其他部件，诸如光源104、滤光器112、传感器114、光谱参考件116和/或类似物(例如，如本文所讨论的)以形成封装件(例如，光学测量封装件)。因此，示例光学测量设备100的至少一些部件可以被环境地密封在光学测量设备的封装件内，以使得能够执行测量，而不受来自其他光的干扰、不会基于环境(例如，灰尘的存在、参考标准件的化学变化和/或诸如此类)而退化和/或诸如此类。
在一些实施方式中，发射光学器件106、收集光学器件108和/或盖部件110可以包括单个单片光学结构。光学结构可以包括一个或更多个不同的部分(例如，收集部分、光谱参考部分、发射部分和/或诸如此类)，其中每个部分分别被配置为促进光的发射、收集、反射和/或诸如此类(例如，如本文所述)。这种光学结构可以简化示例光学测量设备100的组装和/或确保光学测量封装的完整性。
如上面所指示的，图1作为示例被提供。其他示例可以与关于图1所描述的示例不同。
图2是示出一个或更多个光束如何透射通过示例光学测量设备100的图。如图2所示，第一光束202可以与第一部分光相关联(例如，如上所述)，并且可以从光源104发射，并且通过发射光学器件106和盖部件110透射到测量目标126。第一光束202可以被测量目标126反射和/或透反射，并且可以通过盖部件110和收集光学器件108透射到第一滤光器部分112-1(例如，作为测量光的一部分)。第一光束202可以被第一滤光器部分112-1过滤，并且第一光束202的一个或更多个波长可以被传递到第一传感器部分114-1。第一传感器部分114-1可以测量第一光束202的一个或更多个波长。
如图2中进一步所示，第二光束204可以与第二部分光相关联(例如，如上所述)，并且可以从光源104发射并通过光学导管124透射到光谱参考件116。第二光束204可以被光谱参考件116反射，并通过光学导管124透射到第二滤光器部分112-2(例如，作为参考光的一部分)。第二光束204可以被第二滤光器部分112-2过滤，并且第二光束204的一个或更多个波长可以被传递到第二传感器部分114-2。第二传感器部分114-2可以测量第二光束204的一个或更多个波长。
以这种方式，示例光学测量设备100能够同时获得与测量目标126相关联的光学读数和与光谱参考件116相关联的光学读数。与示例光学测量设备100相关联的控制设备(图2中未示出)可以使用与光谱参考件116相关联的光学读数来分析与测量目标126相关联的光学读数，以确定测量目标126的准确的光学测量结果。附加地或替代地，控制设备可以基于与光谱参考件116相关联的光学读数来重新校准示例光学测量设备100，以允许示例光学测量设备100基于由示例光学测量设备100获得的与测量目标126相关联的一个或更多个附加光学读数来准确地确定测量目标126的一个或更多个附加光学测量结果。
如上面所指示的，图2仅仅作为一个或更多个示例被提供。其他示例可以与关于图2所描述的示例不同。
图3A-图3B是示出示例光学测量设备100的光谱参考区域的替代部件配置的示例300的图。如图3A所示，光谱参考区域可以不包括光学导管124。如图3A进一步所示，光谱参考件116可以包括多个光谱参考部分302，其中每个光谱参考部分302与特定的反射率相关联。例如，第一光谱参考部分302可以与99％的反射率相关联，第二光谱参考部分302可以与80％的反射率相关联，第三光谱参考部分302可以与60％的反射率相关联，等等。
如图3A中进一步所示，第一光束304(例如，与第二部分光相关联)可以从光源104发射，并通过空气透射到光谱参考件116。第一光束304可以被光谱参考件116的特定光谱参考部分302(例如，以与该特定光谱参考部分302相关联的反射率)反射，并且可以通过空气透射到第二滤光器部分112-2。第一光束304可以被第二滤光器部分112-2过滤。因此，过滤的第一光束304的一个或更多个波长可以被传递到第二传感器部分114-2，第二传感器部分114-2可以测量过滤的第一光束304的一个或更多个波长。
如图3A进一步所示，第二光束306(例如，与第二部分光相关联)可以从光源104发射，并通过空气透射到光谱参考件116。第二光束306可以被光谱参考件116的不同光谱参考部分302(例如，以与该不同光谱参考部分302相关联的反射率)反射，并且可以通过空气透射到第二滤光器部分112-2。第二光束306可以被第二滤光器部分112-2过滤。因此，过滤的第二光束306的一个或更多个波长可以被传递到第二传感器部分114-2，第二传感器部分114-2可以测量过滤的第二光束306的一个或更多个波长。
附加地，或者替代地，如图3B所示，光谱参考区域可以不包括光学导管124。如图3B进一步所示，第二滤光器部分112-2可以包括多个反射区域308，其中每个反射区域308与特定的反射率相关联。例如，第一反射区域308可以与99％的反射率相关联，第二反射区域308可以与80％的反射率相关联，第三反射区域308可以与60％的反射率相关联，等等。每个反射区域308可以通过在第二滤光器部分112-2上沉积与特定反射率相关联的反射涂层(例如，中性密度涂层)来实现。
如图3B进一步所示，第三光束310(例如，与第二部分光相关联)可以从光源104发射，并通过空气透射到光谱参考件116。第三光束310可以被光谱参考件116(例如，以诸如大于或等于99％的高反射率)反射，并且可以通过空气透射到第二滤光器部分112-2的特定反射区域308。第三光束310的一部分可以被特定反射区域308反射，并且剩余部分可以被第二滤光器部分112-2过滤。因此，过滤的第三光束310的一个或更多个波长可以被传递到第二传感器部分114-2，第二传感器部分114-2可以测量过滤的第三光束310的一个或更多个波长。
如图3B进一步所示，第四光束312(例如，与第二部分光相关联)可以从光源104发射，并通过空气透射到光谱参考件116。第四光束312可以被光谱参考件116(例如，以诸如大于或等于99％的高反射率)反射，并且可以通过空气透射到第二滤光器部分112-2的不同反射区域308。第四光束312的一部分可以被不同的反射区域308反射，并且剩余部分可以被第二滤光器部分112-2过滤。因此，过滤的第四光束312的一个或更多个波长可以被传递到第二传感器部分114-2，第二传感器部分114-2可以测量过滤的第四光束312的一个或更多个波长。
以这种方式，在图3A或图3B所示的任一配置中，示例光学测量设备100能够同时获得与光谱参考件116以及不同量的反射率相关联的多个光学读数。因此，这可以提高与示例光学测量设备100相关联的控制设备能够基于与光谱参考件116相关联的光学读数来确定测量目标126的准确光学测量结果的可能性。
如上面所指示的，图3A-3B仅仅作为一个或更多个示例被提供。其它示例可以与关于图3A-3B所描述的示例不同。
图4是示出可以包括示例光学测量设备100的用户设备402的示例400的图。用户设备402可以包括例如通信和/或计算设备，诸如移动电话(例如智能电话、无线电话和/或诸如此类)、膝上型计算机、平板计算机、手持计算机、台式计算机、游戏设备、可穿戴通信设备(例如智能手表、一副智能眼镜和/或诸如此类)、光谱仪或者类似类型的设备。通过减小示例光学测量设备100的尺寸，相比于与单片收集部件相关联的光学测量设备，示例光学测量设备100可以在更小的用户设备402中实现，或者可以在用户设备402中具有更小的占用面积。
如上面所指示的，图4作为示例被提供。其他示例可以与关于图4所描述的示例不同。
前述公开提供了说明和描述，但并不旨在穷举或将实施方式限制为所公开的精确形式。根据上述公开，可以进行修改和变化，或者可以从实施方式的实践中获得修改和变化。
即使特征的特定组合在权利要求中叙述和/或在说明书中公开，但这些组合并不旨在限制各种实施方式的公开。事实上，这些特征中的许多可以以权利要求中未具体列举和/或说明书中未公开的方式组合。尽管所附的每个从属权利要求可以直接从属于仅仅一个权利要求，但是各种实施方式的公开内容包括每个从属权利要求与权利要求组中的每个其他权利要求相结合。
本文使用的任何元素、动作或指令都不应被解释为关键或必要的，除非这样明确描述。此外，如本文所用，冠词“一(a)”和“一(an)”旨在包括一个或更多个项目，并且可以与“一个或更多个”互换使用。此外，如本文所用，冠词“该(the)”旨在包括与冠词“该”相关联的一个或更多个项目，并且可以与“该一个或更多个”互换使用。此外，如本文使用的，术语“组”旨在包括一个或更多个项目(例如，相关项目、不相关项目、相关和不相关项目的组合等)，并且可以与“一个或更多个”互换使用。在仅旨在说明一个项目的情况下，使用短语“只有一个”或类似的语言。此外，如本文所用，术语“具有(has)”、“具有(have)”、“具有(having)”等旨在是开放式术语。此外，短语“基于”旨在表示“至少部分基于”，除非另有明确说明。此外，如本文所使用的，术语“或”在串联使用时旨在是包含性的，并且可以与“和/或”互换使用，除非另有明确说明(例如，与“任一”或“仅其中之一”结合使用的情况)。

Claims (20)

1.一种光学测量设备，包括：
光源；
发射光学器件，所述发射光学器件被配置为将由所述光源产生的第一部分光引导至测量目标；
收集光学器件，所述收集光学器件被配置为接收来自所述测量目标的光；
光学导管，所述光学导管被配置为将由所述光源产生的第二部分光引导至光谱参考件；
所述光谱参考件；
传感器；和
滤光器，其中：
所述滤光器的第一部分设置在所述传感器的第一部分和所述收集光学器件之间；并且
所述滤光器的第二部分设置在所述传感器的第二部分和所述光谱参考件之间。
2.根据权利要求1所述的光学测量设备，其中，所述发射光学器件和所述收集光学器件各自包括以下中至少一个：
透镜；
窗口；
光学漫射器；
滤光器；
孔径光阑；
反射光学元件；
衍射光学元件；或者
折射光学元件。
3.根据权利要求1所述的光学测量设备，其中，所述光学导管包括以下中至少一个：
光管；或者
光导。
4.根据权利要求1所述的光学测量设备，其中，所述光谱参考件被配置用于以下至少一项：
将入射到所述光谱参考件上的所述第二部分光的第一百分比反射到所述滤光器的第二部分；
将入射到所述光谱参考件上的所述第二部分光的第二百分比透射通过所述光谱参考件；或者
吸收入射到所述光谱参考件上的所述第二部分光的第三百分比。
5.根据权利要求4所述的光学测量设备，其中，所述光学测量设备还包括背衬部件，所述背衬部件被配置用于以下至少一项：
吸收所述第二部分光的未被所述光谱参考件反射或透射的部分或全部；或者
反射所述第二部分光的未被所述光谱参考件透射或吸收的部分或全部。
6.根据权利要求1所述的光学测量设备，其中，所述光谱参考件包括多个光谱参考部分，
其中所述多个光谱参考部分中的每个光谱参考部分被配置为将入射到该光谱参考部分上的所述第二部分光的特定百分比反射到所述滤光器的第二部分。
7.根据权利要求1所述的光学测量设备，其中，所述滤光器的第二部分包括多个反射区域，
其中所述多个反射区域中的每个反射区域被配置为将入射到该反射区域上的所述第二部分光的特定百分比反射远离所述滤光器的第二部分。
8.根据权利要求7所述的光学测量设备，其中，所述滤光器的第二部分的多个反射区域中的反射区域包括与特定量的反射率相关联的中性密度涂层。
9.一种光学设备，包括：
光源，所述光源被配置为产生光，所述光包括第一部分光和第二部分光；
光谱参考件，所述光谱参考件被配置为反射所述第二部分光；
光学传感器，所述光学传感器包括第一光学传感器部分和第二光学传感器部分；和
滤光器，所述滤光器包括第一滤光器部分和第二滤光器部分，其中：
所述第一滤光器部分被配置为接收与已经被测量目标反射的所述第一部分光相关联的第一光束，并且过滤所述第一光束并将其提供给所述第一光学传感器部分，并且
所述第二滤光器部分被配置为接收与已经被所述光谱参考件反射的所述第二部分光相关联的第二光束，并且过滤所述第二光束并将其提供给所述第二光学传感器部分。
10.根据权利要求9所述的光学设备，其中，所述光源包括磷光体发光二极管。
11.根据权利要求9所述的光学设备，其中，所述光源包括多个发光二极管。
12.根据权利要求9所述的光学设备，其中，所述滤光器包括以下至少一个：
光谱滤光器；
多光谱滤光器；
光学干涉滤光器；
带通滤光器；
阻塞滤光器；
长波通滤光器；
短波通滤光器；
二向色滤光器；
线性可变滤光器；
圆形可变滤光器；
法布里-珀罗滤光器；
拜耳滤光器；
等离子体滤光器；
光子晶体滤光器；
纳米结构或超材料滤光器；或者
吸收性滤光器。
13.根据权利要求9所述的光学设备，其中，所述光学设备被密封在封装件内，使得所述光源、所述光谱参考件、所述光学传感器和所述滤光器在所述封装件内部。
14.根据权利要求9所述的光学设备，其中：
所述第一光学传感器部分和所述第一滤光器部分与所述光学设备的第一区域相关联；
所述第二光学传感器部分和所述第二滤光器部分与所述光学设备的第二区域相关联；并且
所述光源与所述光学设备的第三区域相关联，
其中所述光学设备包括一个或更多个屏障，以降低与一个区域相关联的光透射到另一个区域的可能性。
15.一种用户设备，包括：
光学测量封装件，所述光学测量封装件包括：
光源；
光谱参考件，所述光谱参考件被配置为将由所述光源产生的部分光的一定百分比反射到滤光器的一部分；
传感器；和
滤光器，
其中所述滤光器的所述一部分设置在所述传感器的一部分和所述光谱参考件之间。
16.根据权利要求15所述的用户设备，其中，所述光源、所述光谱参考件、所述传感器和所述滤光器被封装在所述光学测量封装件内。
17.根据权利要求15所述的用户设备，其中，所述光源被配置为发射700纳米至1100纳米波长范围内的光。
18.根据权利要求15所述的用户设备，其中，所述传感器包括以下至少一个：
光学传感器；
光谱传感器；或者
图像传感器。
19.根据权利要求15所述的用户设备，其中，所述光谱参考件包括多个光谱参考部分，
其中所述多个光谱参考部分中的特定光谱参考部分被配置为将所述部分光的所述百分比反射到所述滤光器的所述一部分。
20.根据权利要求15所述的用户设备，其中，所述滤光器的所述一部分包括多个反射区域，
其中，所述多个反射区域中的每个反射区域被配置为将入射到该反射区域上的所述部分光的特定百分比传递到所述滤光器的所述一部分中的相应区域。
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