DE102016218578A1

DE102016218578A1 - Optische Sensorvorrichtung, Verfahren zum Einstellen einer spektralen Auflösung einer optischen Sensorvorrichtung und spektrales Messverfahren

Info

Publication number: DE102016218578A1
Application number: DE102016218578.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Badeja; Frank Schaefer; Michael Krueger; Paul Koop
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2018-03-29
Also published as: WO2018059827A2; WO2018059827A3; CN109791074B; CN109791074A; EP3519783A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Sensorvorrichtung mit einem linear variablen Filter (10) mit einer vorgegebenen Achse (12), entlang welcher eine Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters (10) innerhalb eines von einer minimalen Druchlasswellenlänge und einer maximalen Durchlasswellenlänge begrenzten Wertebereichs linear variiert, und einer Detektionseinrichtung (18) mit einer Detektionsfläche (20), auf welcher ein Feld von Sensorpixeln (22) derart ausgebildet ist, dass von jedem der Sensorpixeln (22) ein Sensorsignal (24) bezüglich einer auf den jeweiligen Sensorpixel (24) auftreffenden Lichtintensität ausgebbar oder abgreifbar ist, wobei die Detektionseinrichtung (18) so zu dem linear variablen Filter (10) angeordnet ist, dass durch den linear variablen Filter (10) transmittierende Lichtstrahlen auf die Detektionsfläche (20) auftreffen. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einstellen einer spektralen Auflösung einer optischen Sensorvorrichtung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein spektrales Messverfahren.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Sensorvorrichtung. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einstellen einer spektralen Auflösung einer optischen Sensorvorrichtung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein spektrales Messverfahren.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind linear variable Filter (LV-Filter, Linear Variable Filter) bekannt (siehe http://www.deltaopticalthinfilm.com/products/linear-variable-filters). Ein derartiger linear variabler Filter weist eine vorgegebene Achse auf, entlang welcher eine Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters innerhalb eines von einer minimalen Durchlasswellenlänge und einer maximalen Durchlasswellenlänge begrenzten Wertebereichs linear variiert.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schafft eine optische Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren zum Einstellen einer spektralen Auflösung einer optischen Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und ein spektrales Messverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft kostengünstige Möglichkeiten zur spektralen Auflösung und/oder zur spektralen Vermessung von Licht. Durch die Verwendung des zumindest einen linear variablen Filters verbessert die vorliegende Erfindung eine Signalperformance (wie beispielsweise ein Signal-Rausch-Verhältnis) bei der spektralen Vermessung. Mittels der vorliegenden Erfindung ist vor allem eine höhere spektrale Auflösung zu niedrigen Kosten bewirkbar. Des Weiteren kann eine kosteneffiziente Detektortechnologie zur Bestimmung von spektralen Eigenschaften von Licht mittels der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Die vorliegende Erfindung ermöglicht auch eine hohe Flexibilität bei einer Wahl der spektralen Auflösungen zum Durchführen von spektralen Vermessungen. Außerdem erleichtert die vorliegende Erfindung eine Verwendung kosteneffizienter linear variabler optischer Filtertechnologie auf Waferlevel für Infrarot-Detektoren.
Beispielweise umfasst das Feld von Sensorpixeln auf der Detektionsfläche der Detektionseinrichtung n Spalten von Sensorpixeln, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel der gleichen Spalte von einer Mittellängsachse der jeweiligen Spalte mittig geschnitten sind und die Mittellängsachsen der n Spalten parallel zueinander verlaufen. Sensorpixel aus verschiedenen Spalten können Zeilen von Sensorpixeln bilden. Insbesondere können die Mittellängsachsen der n Spalten senkrecht zu Zeilenmittellinien der Zeilen von Sensorpixeln verlaufen. (Das Feld von Sensorpixeln ist in diesem Fall „schachbrettartig“ ausgebildet.) Ebenso können die die Mittellängsachsen der n Spalten auch in einem Winkel größer als 0° und kleiner als 90° zu den Zeilenmittellinien der Zeilen von Sensorpixeln verlaufen. (Man kann ein derartiges Feld von Sensorpixeln als mit „schrägen Spalten“ oder mit „schrägen Zeilen“ ausgebildet umschreiben.)
In einer vorteilhaften Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung, bei welcher das Feld von Sensorpixeln auf der Detektionsfläche der Detektionseinrichtung n Spalten von Sensorpixeln umfasst, n größer als 2 ist, die Sensorpixel der gleichen Spalte von der Mittellängsachse der jeweiligen Spalte mittig geschnitten sind und die Mittellängsachsen der n Spalten parallel zueinander verlaufen, ist der linear variable Filter derart fest zu der Detektionseinrichtung ausgerichtet, dass die vorgegebene Achse senkrecht zu den Mittellängsachsen der n Spalten ausgerichtet ist. Bei dieser Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung wird allen Sensorpixeln der gleichen Spalte ein gleicher Detektionswellenlängenbereich zugeordnet, so dass mittels eines Vergleichs der Sensorsignale der Sensorpixel der gleichen Spalte eine Überprüfung der Sensorpixel oder ein Abgleich der Sensorpixel möglich ist. Ebenso kann bei dieser Ausführungsform eine Mittelwertbildung bei den Sensorsignalen der Sensorpixel der gleichen Spalte Vorteile bewirken.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung, bei welcher das Feld von Sensorpixeln auf der Detektionsfläche der Detektionseinrichtung ebenfalls n Spalten von Sensorpixeln umfasst, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel der gleichen Spalte von der Mittellängsachse der jeweiligen Spalte mittig geschnitten sind und die Mittellängsachsen der n Spalten parallel zueinander verlaufen, ist der linear variable Filter derart fest zu der Detektionseinrichtung ausgerichtet, dass die vorgegebene Achse in einem Neigungswinkel größer als 0° und kleiner als 90° zu den Mittellängsachsen der n Spalten ausgerichtet ist. Der Neigungswinkel kann insbesondere größer als 2° und kleiner als 88°, vorzugsweise größer als 3° und kleiner als 87°, speziell größer als 5° und kleiner als 85° sein. Mittels der hier beschriebenen „geneigten Ausrichtung“ der vorgegebenen Achse des linear variablen Filters zu den Mittellängsachsen der n Spalten von Sensorpixeln kann eine spektrale Auflösung dieser Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung verbessert werden.
In einer alternativen Ausführungsform kann die optische Sensorvorrichtung auch eine Filteraustauscheinrichtung umfassen, mittels welcher mindestens ein weiterer linear variabler Filter der optischen Sensorvorrichtung anstelle des linear variablen Filters einsetzbar ist. Durch die Verwendung von mehreren austauschbaren linear variablen Filtern in dieser Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung ist eine Erweiterung ihres „vermessbaren Gesamtspektralbereichs“ zu geringen Kosten und auf einfache Weise möglich.
In einer Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung, bei welcher das Feld von Sensorpixeln auf der Detektionsfläche der Detektionseinrichtung n Spalten von Sensorpixeln umfasst, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel der gleichen Spalte von einer Mittellängsachse der jeweiligen Spalte mittig geschnitten sind und die Mittellängsachsen der n Spalten parallel zueinander verlaufen, umfasst die optische Sensorvorrichtung eine Filterausrichteinrichtung, mittels welcher der linear variable Filter in Bezug zu der Detektionseinrichtung so verstellbar ist, dass mindestens ein Neigungswinkel größer als 0° und kleiner als 90° zwischen der vorgegebenen Achse des linear variablen Filters und den Mittellängsachsen der n Spalten einstellbar ist. Dies bewirkt eine hohe Flexibilität bei der Wahl der spektralen Auflösung, wobei zum Variieren der spektralen Auflösung lediglich ein Variieren des Neigungswinkels mittels der Filterausrichteinrichtung auszuführen ist. Für die Filterausrichteinrichtung kann eine relativ kostengünstige Mechanik eingesetzt werden.
Bevorzugter Weise umfasst die optische Sensorvorrichtung eine Steuereinrichtung, mittels welcher unter Berücksichtigung eines von einem Benutzer der optischen Sensorvorrichtung angeforderten Soll-Werts einer spektralen Auflösung der optischen Sensorvorrichtung eine Soll-Größe bezüglich eines Soll-Neigungswinkels zwischen der vorgegebenen Achse des linear variablen Filters und den Mittellängsachsen der n Spalten festlegbar ist, und die Filterausrichteinrichtung derart ansteuerbar ist, dass der Neigungswinkel zwischen der vorgegebenen Achse des linear variablen Filters und den Mittellängsachsen der n Spalten mittels der Filterausrichteinrichtung entsprechend der festgelegten Soll-Größe einstellbar ist. Der Benutzer der optischen Sensorvorrichtung kann somit deren spektralen Auflösung wahlweise steigern oder reduzieren, wobei mittels der angesteuerten Filterausrichteinrichtung der Wunsch des Benutzers vergleichsweise einfach umsetzbar ist.
Außerdem kann der Neigungswinkel zwischen der vorgegebenen Achse des linear variablen Filters und den Mittellängsachsen der n Spalten so vorgegeben oder einstellbar sein, dass zumindest ein erster Sensorpixel einer ersten Spalte die gleiche Durchlasswellenlänge wie ein zweiter Sensorpixel einer zu der ersten Spalte benachbarten zweiten Spalte aufweist, wobei mittels der optischen Sensorvorrichtung der zweite Sensorpixel mittels eines Vergleichs der Sensorsignale des ersten Sensorpixels und des zweiten Sensorpixels überprüfbar oder abgleichbar ist. Diese vorteilhafte Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung ist somit zur automatischen Selbstkalibrierung und/oder Selbstüberprüfung ausgebildet. Insbesondere kann ein „letztes“ Sensorpixel in der (zu der ersten Spalte benachbarten) zweiten Spalte als das zweite Sensorpixel die gleiche Durchlasswellenlänge wie das erste Sensorpixel aufweisen.
Beispielsweise kann die optische Sensorvorrichtung eine Auswerteeinrichtung umfassen, welche dazu ausgelegt ist, unter Berücksichtigung der Sensorsignale der Sensorpixel eine Information bezüglich eines Spektrums eines auf den linear variablen Filter auftreffenden Lichts und/oder eines Absorptionsspektrums eines von dem Licht durchleuchteten Probenvolumens festzulegen und auszugeben. Die optische Sensorvorrichtung kann insbesondere ein Spektrometer oder ein Mediumsensor sein. Die optische Sensorvorrichtung ist somit vielseitig einsetzbar.
Der vorausgehend beschriebene Vorteil einer hohen Flexibilität bei der Einstellung einer spektralen Auflösung ist auch durch ein Ausführen des korrespondierenden Verfahrens zum Einstellen einer spektralen Auflösung einer optischen Sensorvorrichtung bewirkbar.
Des Weiteren schafft auch ein Ausführen eines entsprechenden spektralen Messverfahrens die oben beschriebenen Vorteile. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das spektrale Messverfahren gemäß den oben erläuterten Ausführungsformen der optischen Sensorvorrichtung weiterbildbar ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung;
2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung;
3a und 3b ein Flussdiagramm und eine mathematische Relation zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Einstellen einer spektralen Auflösung einer optischen Sensorvorrichtung; und
4a und 4b ein Flussdiagramm und eine schematische Darstellung eines linear variablen Filters zusammen mit einer Detektionseinrichtung zum Erläutern einer Ausführungsform des spektralen Messverfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung.
Die in 1 schematisch dargestellte optische Sensorvorrichtung umfasst einen linear variablen Filter 10 mit einer vorgegebenen Achse 12, entlang welcher eine Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters 10 innerhalb eines von einer minimalen Durchlasswellenlänge und einer maximalen Durchlasswellenlänge begrenzten Wertebereichs linear variiert. Der linear variable Filter 10 der 1 weist beispielhaft die minimale Durchlasswellenlänge bei 2,5 µm (Mikrometer) und die maximale Durchlasswellenlänge bei 5 µm (Mikrometer) auf. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Ausbildbarkeit der optischen Sensorvorrichtung nicht auf einen besonderen Wertebereich der Durchlasswellenlängen des linear variablen Filters 10 beschränkt ist. Der linear variable Filter 10 kann auch als ein linear variabler optischer Fabry-Perot-Filter bezeichnet werden. Die vorgegebene Achse 12 liegt vorteilhafterweise in einer Lichtauftrefffläche 14 des linear variablen Filters 10. Beispielhaft ist in 1 eine Seitenkante der Lichtauftrefffläche 14 des linear variablen Filters 10 als vorgegebene Achse 12 eingezeichnet. (Auf ein Einzeichnen weiterer vorgegebener Achsen 12 in 1, welche parallel zu der Seitenkante der Lichtauftrefffläche 14 verlaufen, ist verzichtet.) Alternativ kann der linear variablen Filter 10 auch eine vorgegebene Achse 12, entlang welcher die Durchlasswellenlänge linear variiert, haben, welche um Winkel größer als 0° und kleiner als 90° geneigt zu allen Seitenkanten seiner Lichtauftrefffläche 14 ausgerichtet ist.
Die lineare Variation der Durchlasswellenlänge entlang der vorgegebenen Achse 12 kann mittels einer „keilförmigen“ Struktur einer optisch aktiven Beschichtung auf der Lichtauftrefffläche 14 des linear variablen Filters 10 bewirkt sein. Die „keilförmige“ Struktur der optisch aktiven Beschichtung kann in einem die minimale Durchlasswellenlänge festlegenden ersten Teilbereich der optisch aktiven Beschichtung eine minimale Höhe (senkrecht zur Lichtauftrefffläche 14) und in einem die maximale Durchlasswellenlänge festlegenden zweiten Teilbereich der optisch aktiven Beschichtung eine maximale Höhe (senkrecht zu der Lichtauftrefffläche 14) aufweisen.
In 1 ist auch eine Linie 16 eingezeichnet, welche in der Lichtauftrefffläche 14 liegt und senkrecht zu der vorgegebenen Achse 12 verläuft. Entlang der Linie 16 ist die Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters 10 konstant.
Die optische Sensorvorrichtung hat auch eine Detektionseinrichtung 18 mit einer Detektionsfläche 20, auf welcher ein Feld von Sensorpixeln 22 ausgebildet ist. Jedes der Sensorpixel 22 ist derart ausgebildet, dass ein Sensorsignal 24 bezüglich einer auf den jeweiligen Sensorpixel 22 auftreffenden Lichtintensität von dem jeweiligen Sensorpixel 22 ausgebbar oder an dem jeweiligen Sensorpixel 22 abgreifbar ist. Die Detektionseinrichtung 18 ist so zu dem linear variablen Filter 10 angeordnet, dass durch den linear variablen Filter 10 transmittierende Lichtstrahlen auf die Detektionsfläche 20 (d.h. auf dem Feld von Sensorpixeln 22) auftreffen. Vorzugsweise ist die Detektionsfläche 20 (bzw. das Feld von Sensorpixeln 22) vollständig mittels des linear variablen Filters 10 abgedeckt. (1 gibt nur eine „Teilabdeckung“ der Detektionsfläche 20/des Felds von Sensorpixeln 22 mittels des linear variablen Filters 10 wieder, um eine Ausrichtung des linear variablen Filters 10 zu dem Feld von Sensorpixeln 22 zeichnerisch genauer anzuzeigen.) Als Detektionseinrichtung 18 kann beispielsweise ein 2D-Array, insbesondere ein Infrarotdetektor-Array, eingesetzt werden.
Vorzugsweise weist die optische Sensorvorrichtung auch eine Auswerteeinrichtung 26 auf, welche dazu ausgelegt ist, die Sensorsignale 24 der Sensorpixel 22 auszuwerten. Beispielsweise kann die Auswerteeinrichtung 26 dazu ausgelegt sein, unter Berücksichtigung der Sensorsignale 24 der Sensorpixel 22 eine Information 28 bezüglich eines Spektrums eines auf den linear variablen Filter 10 (bzw. der Lichtauftrefffläche 14) auftreffenden Lichts festzulegen und auszugeben. Ebenso kann mittels der Auswerteeinrichtung 26 ein Absorptionsspektrum eines von dem Licht (vor seinem Auftreffen auf dem linear variablen Filter 10/der Lichtauftrefffläche 14) durchleuchteten Probenvolumens unter Berücksichtigung der Sensorsignale 24 der Sensorpixel 22 festlegbar und ausgebbar sein. (Ein Ausgangsspektrum des Lichts vor einem Durchleuchten des Probenvolumens kann z.B. auf der Auswerteeinrichtung 26 abgespeichert oder an die Auswerteeinrichtung 26 bereitgestellt sein.) In diesem Fall kann unter Berücksichtigung des Absorptionsspektrums des durchleuchteten Probenvolumens zusätzlich festgelegt und als Information 28 ausgegeben werden, in welcher Konzentration mindestens ein chemischer Stoff, mindestens ein Biomolekül und/oder mindestens eine biologische Zellspezie in dem Probenvolumen vorliegt. Die optische Sensorvorrichtung kann somit als Spektrometer, Mediumsensor, chemischer Nachweissensor, Flüssigkeitssensor, Gassensor und/oder biologischer Sensor vielseitig eingesetzt werden.
In der Ausführungsform der 1 umfasst das Feld von Sensorpixeln 22 auf der Detektionsfläche 20 der Detektionseinrichtung 18 n Spalten von Sensorpixeln 22, wobei n größer als 2 (und eine natürliche Zahl) ist. Eine Anzahl n der Spalten von Sensorpixeln 22 kann beispielsweise 100 sein. Die Sensorpixel 22 der gleichen Spalte sind von einer Mittellängsachse 30 der jeweiligen Spalte mittig geschnitten. (Obwohl in 1 nur eine Mittellängsachse 30 einer Spalte eingezeichnet ist, ist jeder der n Spalten je eine eigene Mittellängsachse 30 zugeordnet.) Die Mittellängsachsen 30 der n Spalten verlaufen parallel zueinander.
Außerdem ist in der Ausführungsform der 1 der linear variable Filter 10 derart fest zu der Detektionseinrichtung 18 ausgerichtet, dass die vorgegebene Achse 12 des linear variablen Filters 10 senkrecht zu den Mittellängsachsen 30 der n Spalten ausgerichtet ist. Den Sensorpixeln 22 der gleichen Spalte ist somit eine gemeinsame Linie 16, entlang welcher die Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters 10 konstant ist, zugeordnet. (Man kann dies auch damit umschreiben, dass jede Linie 16, entlang welcher die Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters 10 konstant ist, parallel zu den Mittellängsachsen 30 der n Spalten von Sensorpixeln 22 ausgerichtet ist.) Den Sensorpixeln 22 der gleichen Spalte wird somit mittels des linear variablen Filters 10 der gleiche Detektionswellenlängenbereich zugeordnet.
Die in 1 dargestellte Ausrichtung des linear variablen Filters 10/seiner vorgegebenen Achse 12 in Bezug zu der Detektionseinrichtung 18 kann damit zum Herausfiltern eines Signals aus den Sensorsignalen 24 mehrerer Sensorpixel 22 (der gleichen Spalte) genutzt werden. Die Verwendung des linear variablen Filters 10 reduziert auch ein Risiko eines Übersprechens eines Sensorpixels 22, da (anstelle von nur einem Sensorpixel 22 pro Detektionswellenlängenbereich) alle Sensorpixel 22 der gleichen Spalte für den gleichen Detektionswellenlängenbereich genutzt werden. Dies bewirkt auch in einem signifikant verbesserten Signal-Rausch-Abstand basierend auf einer Auswertung/Mittelwertbildung der Sensorpixel 22 der gleichen Spalte. (Bei einer gleichen Zahl m von 50 Sensorpixeln 22 pro Spalte ist mittels einer Mittelwertbildung eine Standardabweichung typischerweise um einen Faktor von etwa 4 reduzierbar.)
Jede der n Spalten kann eine gleiche Zahl m von Sensorpixeln 22 aufweisen, wobei m mindestens gleich 2 (und eine natürliche Zahl) ist. Beispielsweise kann jede der n Spalten je fünfzig Sensorpixel 22 haben. Die Zahl der Sensorpixel 22 kann jedoch auch zwischen den n Spalten variieren.
In der Ausführungsform der 1 weist die optische Sensorvorrichtung eine spektrale Auflösung D auf, welche abhängig von einer Wellenlängendifferenz Δλ (zwischen der maximalen Durchlasswellenlänge und der minimalen Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters 10) und der Anzahl n der Spalten der Sensorpixel 22 gemäß Gleichung (Gl. 1) ist mit: D = Δλ / n (Gl. 1)
Bei einer Wellenlängendifferenz Δλ von 2,5 µm (Mikrometer) und hundert Spalten von Sensorpixeln 22 liegt die spektrale Auflösung somit bei 25 nm (Nanometer) (für jede Spalte der Sensorpixel 22).
2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung.
Die in 2 schematisch dargestellte optische Sensorvorrichtung unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform darin, dass die optische Sensorvorrichtung eine Filterausrichteinrichtung 32 umfasst, mittels welcher der linear variable Filter 10 in Bezug zu der Detektionseinrichtung 18 so verstellbar ist, dass mindestens ein Neigungswinkel α größer als 0° und kleiner als 90° zwischen der vorgegebenen Achse 12 des linear variablen Filters 10 und den Mittellängsachsen 30 der n Spalten von Sensorpixeln 22 einstellbar ist. Der mindestens eine einstellbare Neigungswinkel α kann insbesondere größer als 2° und kleiner als 88°, vorzugsweise größer als 3° und kleiner als 87°, speziell größer als 5° und kleiner als 85°, sein. (Der Neigungswinkel α zwischen der vorgegebenen Achse 12 des linear variablen Filters 10 und den Mittellängsachsen 30 ist gleich einer Differenz zwischen 90° und dem in 2 dargestellten Neigungswinkel β zwischen der Linie 16 und den Mittellängsachsen 30). Mittels der Filterausrichteinrichtung 32 ist eine signifikante höhere spektrale Auflösung D bewirkbar, indem mittels eines Neigungswinkels α ungleich 0° und ungleich 90° den Sensorpixeln 22 der gleichen Spalte mindestens zwei unterschiedliche Detektionsbereiche zugeordnet werden. Außerdem kann der Neigungswinkel α mittels der Filterausrichteinrichtung 32 applikationsabhängig eingestellt werden.
Wird (bei einer gleichen Zahl m von Sensorpixel 22 pro Spalte) der Neigungswinkel α beispielsweise so gewählt, dass jedem Sensorpixel 22 der gleichen Spalte ein Sensorpixel-spezifischer/eigener Detektionsspektralbereich zugeordnet wird, so ergibt sich eine spektrale Auflösung D der optischen Sensorvorrichtung gemäß der Differenzwellenlänge Δλ, der Anzahl n der Spalten der Sensorpixel 22 und der Zahl m der Sensorpixel 22 pro Spalte gemäß Gleichung (Gl. 2) ist mit: D = Δλ / n·m (Gl. 2)
Bei einer Differenzwellenlänge Δλ von 2,5 µm (Mikrometer), hundert Spalten Sensorpixeln 22 und fünfzig Sensorpixel 22 pro Spalte liegt die spektrale Auflösung D bei 0,5 nm (Nanometer).
Vorzugsweise weist die optische Sensorvorrichtung auch eine Steuereinrichtung 34 auf, mittels welcher unter Berücksichtigung eines von einem Benutzer der optischen Sensorvorrichtung angeforderten Soll-Werts 36 der spektralen Auflösung D der optischen Sensorvorrichtung eine Soll-Größe bezüglich eines Soll-Neigungswinkels zwischen der vorgegebenen Achse 12 des linear variablen Filters 10 und den Mittellängsachsen 30 der n Spalten festlegbar ist. Die Filtereinrichtung 32 ist in diesem Fall mittels mindestens eines Steuersignals 38 der Steuervorrichtung 34 derart ansteuerbar, dass der Neigungswinkel α zwischen der vorgegebenen Achse 12 des linear variablen Filters 10 und den Mittellängsachsen 30 der n Spalten mittels der Filterausrichteinrichtung 32 entsprechend der festgelegten Soll-Größe/des Soll-Neigungswinkels einstellbar ist. Somit hat der Benutzer der optischen Sensorvorrichtung die Möglichkeit, die spektrale Auflösung D der optischen Sensorvorrichtung gemäß der von ihm gewünschten Verwendung von dieser auf relativ einfache Weise frei festzulegen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Neigungswinkel α zwischen der vorgegebenen Achse 12 des linear variablen Filters 10 und den Mittellängsachsen 30 der n Spalten auch so einstellbar, dass zumindest ein (mit einem Pfeil 40 markierter) erster Sensorpixel 22 einer ersten Spalte einen gleichen Detektionswellenlängenbereich wie ein (mit einem Pfeil 42 markierter) zweiter Sensorpixel 22 einer zu der ersten Spalte benachbarten zweiten Spalte zugeordnet bekommt. In diesem Fall ist der zweite Sensorpixel 22 mittels eines Vergleichs der Sensorsignale 24 des ersten Sensorpixels 22 und des zweiten Sensorpixels 22 überprüfbar oder abgleichbar ist. Die optische Sensorvorrichtung kann damit eine (automatische) Selbstüberprüfung und/oder eine (automatische) Selbstkalibrierung ausführen.
Als Weiterbildung kann die optische Sensorvorrichtung auch eine (nicht skizzierte) Filteraustauscheinrichtung umfassen, mittels welcher mindestens ein (nicht dargestellter) weiterer linear variabler Filter der optischen Sensorvorrichtung anstelle des linear variablen Filters 10 einsetzbar ist. Der Wertebereich von Durchlasswellenlängen, welche (insgesamt) auf allen Sensorpixeln 22 auftreffen, kann somit auch variiert werden.
Es wird hier darauf hingewiesen, dass einige der beschriebenen Vorteile auch bei einer optischen Sensorvorrichtung (ohne die Filterausrichteinrichtung 32) vorliegen, wenn der linear variable Filter 10 derart fest zu der Detektionseinrichtung 18 ausgerichtet ist, dass die vorgegebene Achse in einem Neigungswinkel α größer als 0° und kleiner als 90° zu den Mittellängsachsen 30 der n Spalten ausgerichtet ist. Beispielsweise kann auch bei einer festen/unverstellbaren Ausrichtung des linear variable Filters 10 zu der Detektionseinrichtung 18 (und bei einer gleichen Zahl m von Sensorpixel 22 pro Spalte) der Neigungswinkel α so festgelegt sein, dass jedem Sensorpixel 22 der gleichen Spalte ein Sensorpixel-spezifischer/eigener Detektionsspektralbereich zugeordnet wird und sich die spektrale Auflösung D der optischen Sensorvorrichtung gemäß Gleichung (Gl. 2) ergibt. Alternativ kann auch bei einer festen/unverstellbaren Ausrichtung des linear variablen Filters 10 zu der Detektionseinrichtung 18 ein erster Sensorpixel einer ersten Spalte einen gleichen Detektionswellenlängenbereich wie ein zweiter Sensorpixel einer zu der ersten Spalte benachbarten zweiten Spalte aufweisen.
Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile der Ausführungsform der 2 wird auf die Beschreibung der optischen Sensorvorrichtung der 1 verwiesen.
Die oben beschriebenen optischen Sensorvorrichtungen sind kostengünstig herstellbar. Die Anzahl n der Spalten von Sensorpixeln 22 und die (gleiche) Zahl m der Sensorpixel 22 pro Spalte können ebenso wie der Wertebereich der Durchlasswellenlängen des linear variablen Filters 10 und die Wellenlängendifferenz Δλ des linear variablen Filters 10 applikationsabhängig/je nach Anforderung gewählt werden. Die oben beschriebenen optischen Sensorvorrichtungen sind kompakt und haben einen vergleichsweise einfachen und relativ robusten Aufbau. Sie eignen sich für eine Vielzahl verschiedener Anwendungen und sind leistungsfähig genug, um mit herkömmlichen Messgeräten/Labormessgeräten zu konkurrieren.
3a und 3b zeigen ein Flussdiagramm und eine mathematische Relation zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Einstellen einer spektralen Auflösung einer optischen Sensorvorrichtung.
Zum Ausführen des im Weiteren beschriebenen Verfahrens kann beispielsweise die Ausführungsform der 2 eingesetzt werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass das im Weiteren beschriebene Verfahren nicht auf die Verwendung genau dieses Typs der optischen Sensorvorrichtung beschränkt ist. Stattdessen kann zum Ausführen des Verfahrens jede optische Sensorvorrichtung eingesetzt werden, welche mit einer Detektionseinrichtung und mit einem (in Bezug zu der Detektionseinrichtung auf die nachfolgende beschriebene Weise ausrichtbaren) linear variablen Filter ausgestattet ist, sofern auf einer Detektionsfläche der Detektionseinrichtung ein Feld von Sensorpixeln derart ausgebildet ist, dass von jedem der Sensorpixeln ein Sensorsignal bezüglich einer auf den jeweiligen Sensorpixel auftreffenden Lichtintensität ausgebbar oder abgreifbar ist, und der linear variable Filter eine vorgegebene Achse aufweist, entlang welcher eine Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters innerhalb eines von einer minimalen Druchlasswellenlänge und einer maximalen Durchlasswellenlänge begrenzten Wertebereichs linear variiert, wobei die Detektionseinrichtung so zu dem linear variablen Filter angeordnet ist, dass durch den linear variablen Filter transmittierende Lichtstrahlen auf die Detektionsfläche auftreffen.
Bei der hier beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens wird davon ausgegangen, dass das Feld von Sensorpixeln auf der Detektionsfläche der Detektionseinrichtung n Spalten von Sensorpixeln umfasst, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel der gleichen Spalte von einer Mittellängsachse der jeweiligen Spalte mittig geschnitten werden und die Mittellängsachsen der n Spalten parallel zueinander verlaufen. Es wird jedoch verständlich, dass Abwandlungen der hier beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens auch möglich sind, wenn diese Merkmale nicht vorliegen.
In einem Verfahrensschritt S1 wird eine Soll-Größe β₀ bezüglich eines Soll-Neigungswinkels α₀ zwischen der vorgegebenen Achse des linear variablen Filters und den Mittellängsachsen der n Spalten von Sensorpixeln festgelegt. Die Soll-Größe β₀ wird unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Soll-Werts D₀ der spektralen Auflösung D (z.B. einer angeforderten/gewünschten spektralen Auflösung D₀) bestimmt.
Ein optisch aktiver Teil des linear variablen Filters weist (parallel zu seiner Lichtauftrefffläche und parallel zu seiner vorgegebenen Achse) eine erste Ausdehnung a und (parallel zu seiner Lichtauftrefffläche und senkrecht zu der ersten Ausdehnung a) eine zweite Ausdehnung b auf. Ein Lineargradient L des linear variablen Filters ist gemäß Gleichung (Gl. 3) definiert mit:
mit der Wellenlängendifferenz Δλ zwischen der maximalen Durchlasswellenlänge und der minimalen Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters. Beispielhaft wird von „quadratischen“ Sensorpixeln ausgegangen, wobei x eine Länge und eine Breite eines einzelnen Sensorpixels wiedergibt, und wobei (bei einer gleichen Zahl m von Sensorpixeln pro Spalte) für eine erste Ausdehnung A des Felds (senkrecht zu seinen n Spalten von Sensorpixeln) und für eine zweite Ausdehnung B des Felds (parallel zu seinen n Spalten von Sensorpixeln und senkrecht zu der ersten Ausdehnung A) Gleichung (Gl. 4) gilt mit: x = A / n = B / m (Gl. 4)
Die mathematische Relation der 3b gibt eine Beziehung zwischen einem Tangens des Soll-Neigungswinkels β₀ (gleich einer Differenz zwischen 90° und dem Soll-Neigungswinke α₀), dem Soll-Wert D₀ der spektralen Auflösung D, dem Lineargradienten L des linear variablen Filters und einem Produkt der Länge/Breite x eines einzelnen Sensorpixels und der Zahl m von Sensorpixeln pro Spalte wieder. Zum Festlegen des Soll-Neigungswinkels β₀ kann Gleichung (Gl. 5) verwendet werden mit:
In einem weiteren Verfahrensschritt S2 wird der linear variable Filter so zu der Detektionseinrichtung angeordnet/ausgerichtet, dass der Neigungswinkel α zwischen der vorgegebenen Achse des linear variablen Filters und den Mittellängsachsen der n Spalten entsprechend der festgelegten Soll-Größe β₀/dem festgelegten Soll-Neigungswinkel α₀ (mit α₀ = 90° – β₀) eingestellt wird.
4a und 4b zeigen ein Flussdiagramm und eine schematische Darstellung eines linear variablen Filters zusammen mit einer Detektionseinrichtung zum Erläutern einer Ausführungsform des spektralen Messverfahrens.
In einem Verfahrensschritt S10 wird ein linear variabler Filter 10 mit einer vorgegebenen Achse 12, entlang welcher eine Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters 10 innerhalb eines von einer minimalen Druchlasswellenlänge und einer maximalen Durchlasswellenlänge begrenzten Wertebereichs linear variiert, so angeordnet, dass spektral zu untersuchendes Licht auf den linear variablen Filter trifft. Außerdem wird in einem Verfahrensschritt S11 eine Detektionseinrichtung 18 mit einer Detektionsfläche 20, auf welcher ein Feld von Sensorpixeln 22 ausgebildet ist, so zu dem linear variablen Filter 10 angeordnet, dass ein durch den linear variablen Filter 10 transmittierender Teil des Lichts auf die Detektionsfläche 20 auftrifft, während von jedem der Sensorpixeln 22 ein Sensorsignal 24 bezüglich einer auf den jeweiligen Sensorpixel 22 auftreffenden Lichtintensität ausgegeben oder abgegriffen wird. Die Verfahrensschritte S10 und S11 können in beliebiger Reihenfolgen, gleichzeitig oder zumindest teilweise überlappend ausgeführt werden.
Beispielsweise kann der linear variable Filter 10 derart zu der Detektionseinrichtung 18 ausgerichtet werden, dass die vorgegebene Achse 12 senkrecht zu Mittellängsachsen 30 von n Spalten von Sensorpixeln 22, welche das Feld von Sensorpixeln 22 auf der Detektionsfläche 20 der Detektionseinrichtung 18 umfasst, ausgerichtet wird, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel 22 der gleichen Spalte von der Mittellängsachse 30 der jeweiligen Spalte mittig geschnitten werden und die Mittellängsachsen 30 der n Spalten parallel zueinander verlaufen. Alternativ kann der linear variable Filter 10 auch so zu der Detektionseinrichtung 18 ausgerichtet werden, dass die vorgegebene Achse 12 in einem Neigungswinkel α größer als 0° und kleiner als 90° zu Mittellängsachsen 30 von n Spalten von Sensorpixeln 22, welche das Feld von Sensorpixeln 22 auf der Detektionsfläche 20 der Detektionseinrichtung 18 umfasst, ausgerichtet wird, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel 22 der gleichen Spalte von der Mittellängsachse 30 der jeweiligen Spalte mittig geschnitten werden und die Mittellängsachsen 30 der n Spalten parallel zueinander verlaufen.
In einem optionalen Verfahrensschritt S12 kann auch eine Soll-Größe bezüglich eines Soll-Neigungswinkels zwischen der vorgegebenen Achse 12 des linear variablen Filters 10 und den Mittellängsachsen 30 der n Spalten von Sensorpixeln 22 unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Soll-Werts einer spektralen Auflösung D der optischen Sensorvorrichtung festgelegt werden. Beispielsweise kann dies gemäß der oben angegebenen Gleichung (Gl.5) erfolgen. In diesem Fall wird mittels der Verfahrensschritte S10 und S11 der linear variable Filter 10 so zu der Detektionseinrichtung 18 ausgerichtet, dass der Neigungswinkel α zwischen der vorgegebenen Achse 12 des linear variablen Filters 10 und den Mittellängsachsen 30 der n Spalten entsprechend des festgelegten Soll-Neigungswinkels eingestellt wird.
In einem weiteren Verfahrensschritt S13 wird eine Information bezüglich eines Spektrums des auf den linear variablen Filter 10 auftreffenden Lichts und/oder eines Absorptionsspektrums eines von dem Licht (vor dem Auftreffen auf dem linear variablen Filter 10) durchleuchteten Probenvolumens unter Berücksichtigung der Sensorsignale 24 der Sensorpixel 22 festgelegt. Des Weiteren kann in dem Verfahrensschritt S13 bestimmt werden, in welcher Konzentration mindestens ein chemischer Stoff, mindestens ein Biomolekül und/oder mindestens eine biologische Zellspezie in dem Probenvolumen vorliegen. Das hier beschriebene spektrale Messverfahren schafft somit die oben schon genannten Vorteile und ist vielseitig nutzbar.
Bei der hier dargestellten Ausführungsform wird der Neigungswinkel α zwischen der vorgegebenen Achse 12 des linear variablen Filters 10 und den Mittellängsachsen 30 der n Spalten so eingestellt, dass zumindest ein (mit dem Pfeil 40 markierter) erster Sensorpixel 22 einer ersten Spalte die gleiche Durchlasswellenlänge wie ein (mit dem Pfeil 42 markierter) zweiter Sensorpixel 22 einer zu der ersten Spalte benachbarten zweiten Spalte aufweist. In einem weiteren (optionalen) Verfahrensschritt S14 wird dann der zweite Sensorpixel 22 mittels eines Vergleichs der Sensorsignale 24 des ersten Sensorpixels 22 und des zweiten Sensorpixels 22 überprüft oder abgeglichen. (Der Verfahrensschritt S14 kann für viele „erste Sensorpixel“ und „zweite Sensorpixel“ wiederholt werden.)
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

http://www.deltaopticalthinfilm.com/products/linear-variable-filters [0002]

Claims

Optische Sensorvorrichtung mit: einem linear variablen Filter (10) mit einer vorgegebenen Achse (12), entlang welcher eine Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters (10) innerhalb eines von einer minimalen Druchlasswellenlänge und einer maximalen Durchlasswellenlänge begrenzten Wertebereichs linear variiert; und einer Detektionseinrichtung (18) mit einer Detektionsfläche (20), auf welcher ein Feld von Sensorpixeln (22) derart ausgebildet ist, dass von jedem der Sensorpixeln (22) ein Sensorsignal (24) bezüglich einer auf den jeweiligen Sensorpixel (24) auftreffenden Lichtintensität ausgebbar oder abgreifbar ist, wobei die Detektionseinrichtung (18) so zu dem linear variablen Filter (10) angeordnet ist, dass durch den linear variablen Filter (10) transmittierende Lichtstrahlen auf die Detektionsfläche (20) auftreffen.
Optische Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Feld von Sensorpixeln (22) auf der Detektionsfläche (20) der Detektionseinrichtung (18) n Spalten von Sensorpixeln (22) umfasst, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel (22) der gleichen Spalte von einer Mittellängsachse (30) der jeweiligen Spalte mittig geschnitten sind und die Mittellängsachsen (30) der n Spalten parallel zueinander verlaufen, und wobei der linear variable Filter (10) derart fest zu der Detektionseinrichtung (18) ausgerichtet ist, dass die vorgegebene Achse (12) senkrecht zu den Mittellängsachsen (30) der n Spalten ausgerichtet ist.
Optische Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Feld von Sensorpixeln (22) auf der Detektionsfläche (20) der Detektionseinrichtung (18) n Spalten von Sensorpixeln (22) umfasst, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel (22) der gleichen Spalte von der Mittellängsachse (30) der jeweiligen Spalte mittig geschnitten sind und die Mittellängsachsen (30) der n Spalten parallel zueinander verlaufen, und wobei der linear variable Filter (10) derart fest zu der Detektionseinrichtung (18) ausgerichtet ist, dass die vorgegebene Achse (12) in einem Neigungswinkel (α) größer als 0° und kleiner als 90° zu den Mittellängsachsen (30) der n Spalten ausgerichtet ist.
Optische Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die optische Sensorvorrichtung eine Filteraustauscheinrichtung umfasst, mittels welcher mindestens ein weiterer linear variabler Filter der optischen Sensorvorrichtung anstelle des linear variablen Filters (10) einsetzbar ist.
Optische Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, wobei das Feld von Sensorpixeln (22) auf der Detektionsfläche (20) der Detektionseinrichtung (18) n Spalten von Sensorpixeln (22) umfasst, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel (22) der gleichen Spalte von einer Mittellängsachse (30) der jeweiligen Spalte mittig geschnitten sind und die Mittellängsachsen (30) der n Spalten parallel zueinander verlaufen, und wobei die optische Sensorvorrichtung eine Filterausrichteinrichtung (32) umfasst, mittels welcher der linear variable Filter (10) in Bezug zu der Detektionseinrichtung (18) so verstellbar ist, dass mindestens ein Neigungswinkel (α) größer als 0° und kleiner als 90° zwischen der vorgegebenen Achse (12) des linear variablen Filters (10) und den Mittellängsachsen (30) der n Spalten einstellbar ist.
Optische Sensorvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die optische Sensorvorrichtung eine Steuereinrichtung (34) umfasst, mittels welcher unter Berücksichtigung eines von einem Benutzer der optischen Sensorvorrichtung angeforderten Soll-Werts (36) einer spektralen Auflösung (D) der optischen Sensorvorrichtung eine Soll-Größe bezüglich eines Soll-Neigungswinkels (α₀) zwischen der vorgegebenen Achse (12) des linear variablen Filters (10) und den Mittellängsachsen (30) der n Spalten festlegbar ist, und die Filterausrichteinrichtung (32) derart ansteuerbar ist, dass der Neigungswinkel (α) zwischen der vorgegebenen Achse (12) des linear variablen Filters (10) und den Mittellängsachsen (30) der n Spalten mittels der Filterausrichteinrichtung (32) entsprechend der festgelegten Soll-Größe einstellbar ist.
Optische Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 5 oder 6, wobei der Neigungswinkel (α) zwischen der vorgegebenen Achse (12) des linear variablen Filters (10) und den Mittellängsachsen (30) der n Spalten so vorgegeben oder einstellbar ist, dass zumindest ein erster Sensorpixel (22) einer ersten Spalte die gleiche Durchlasswellenlänge wie ein zweiter Sensorpixel (22) einer zu der ersten Spalte benachbarten zweiten Spalte aufweist, und wobei mittels der optischen Sensorvorrichtung der zweite Sensorpixel (22) mittels eines Vergleichs der Sensorsignale (24) des ersten Sensorpixels (22) und des zweiten Sensorpixels (22) überprüfbar oder abgleichbar ist.
Optische Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optische Sensorvorrichtung eine Auswerteeinrichtung (26) umfasst, welche dazu ausgelegt ist, unter Berücksichtigung der Sensorsignale (24) der Sensorpixel (22) eine Information (28) bezüglich eines Spektrums eines auf den linear variablen Filter (10) auftreffenden Lichts und/oder eines Absorptionsspektrums eines von dem Licht durchleuchteten Probenvolumens festzulegen und auszugeben.
Optische Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die optische Sensorvorrichtung ein Spektrometer oder ein Mediumsensor ist.
Verfahren zum Einstellen einer spektralen Auflösung einer optische Sensorvorrichtung mit einem linear variablen Filter (10) mit einer vorgegebenen Achse (12), entlang welcher eine Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters (10) innerhalb eines von einer minimalen Druchlasswellenlänge und einer maximalen Durchlasswellenlänge begrenzten Wertebereichs linear variiert, und einer Detektionseinrichtung (18) mit einer Detektionsfläche (20), auf welcher ein Feld von Sensorpixeln (22) derart ausgebildet ist, dass von jedem der Sensorpixeln (22) ein Sensorsignal (24) bezüglich einer auf den jeweiligen Sensorpixel (22) auftreffenden Lichtintensität ausgebbar oder abgreifbar ist, wobei die Detektionseinrichtung (18) so zu dem linear variablen Filter (10) angeordnet ist, dass durch den linear variablen Filter (10) transmittierende Lichtstrahlen auf die Detektionsfläche (20) auftreffen, mit den Schritten: Festlegen einer Soll-Größe (β₀) bezüglich eines Soll-Neigungswinkels (α₀) zwischen der vorgegebenen Achse (12) des linear variablen Filters (10) und Mittellängsachsen (30) von n Spalten von Sensorpixeln (22), welche das Feld von Sensorpixeln (22) auf der Detektionsfläche (20) der Detektionseinrichtung (18) umfasst, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel (22) der gleichen Spalte von der Mittellängsachse (30) der jeweiligen Spalte mittig geschnitten werden und die Mittellängsachsen (30) der n Spalten parallel zueinander verlaufen, und wobei die Soll-Größe (β₀) unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Soll-Werts (D₀) der spektralen Auflösung (D) festgelegt wird (S1); und Anordnen des linear variablen Filters (10) so zu der Detektionseinrichtung (18), dass der Neigungswinkel (α) zwischen der vorgegebenen Achse (12) des linear variablen Filters (10) und den Mittellängsachsen (30) der n Spalten entsprechend der festgelegten Soll-Größe (β₀) eingestellt wird (S2).
Spektrales Messverfahren mit den Schritten: Anordnen eines linear variablen Filters (10) mit einer vorgegebenen Achse (12), entlang welcher eine Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters (10) innerhalb eines von einer minimalen Druchlasswellenlänge und einer maximalen Durchlasswellenlänge begrenzten Wertebereichs linear variiert, so, dass spektral zu untersuchendes Licht auf den linear variablen Filter (10) trifft (S10); Anordnen einer Detektionseinrichtung (18) mit einer Detektionsfläche (20), auf welcher ein Feld von Sensorpixeln (22) ausgebildet ist, so zu dem linear variablen Filter (10), dass ein durch den linear variablen Filter (10) transmittierender Teil des Lichts auf die Detektionsfläche (20) auftrifft während von jedem der Sensorpixeln (22) ein Sensorsignal (24) bezüglich einer auf den jeweiligen Sensorpixel (24) auftreffenden Lichtintensität ausgegeben oder abgegriffen wird (S11); und Festlegen einer Information (28) bezüglich eines Spektrums des auf den linear variablen Filter (10) auftreffenden Lichts und/oder eines Absorptionsspektrums eines von dem Licht durchleuchteten Probenvolumens unter Berücksichtigung der Sensorsignale (24) der Sensorpixel (22) (S13).
Spektrales Messverfahren nach Anspruch 11, wobei der linear variable Filter (10) derart zu der Detektionseinrichtung (18) ausgerichtet wird, dass die vorgegebene Achse (12) senkrecht zu Mittellängsachsen (30) von n Spalten von Sensorpixeln (22), welche das Feld von Sensorpixeln (22) auf der Detektionsfläche (20) der Detektionseinrichtung (18) umfasst, ausgerichtet wird, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel (22) der gleichen Spalte von der Mittellängsachse (30) der jeweiligen Spalte mittig geschnitten werden und die Mittellängsachsen (30) der n Spalten parallel zueinander verlaufen.
Spektrales Messverfahren nach Anspruch 11, wobei der linear variable Filter (10) derart zu der Detektionseinrichtung (18) ausgerichtet wird, dass die vorgegebene Achse (12) in einem Neigungswinkel (α) größer als 0° und kleiner als 90° zu Mittellängsachsen (30) von n Spalten von Sensorpixeln (22), welche das Feld von Sensorpixeln (22) auf der Detektionsfläche (20) der Detektionseinrichtung (18) umfasst, ausgerichtet wird, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel (22) der gleichen Spalte von der Mittellängsachse (30) der jeweiligen Spalte mittig geschnitten werden und die Mittellängsachsen (30) der n Spalten parallel zueinander verlaufen.
Spektrales Messverfahren nach Anspruch 13, wobei eine Soll-Größe (β₀) bezüglich eines Soll-Neigungswinkels (α₀) zwischen der vorgegebenen Achse (12) des linear variablen Filters (10) und den Mittellängsachsen (10) der n Spalten von Sensorpixeln (22) unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Soll-Werts (D₀) einer spektralen Auflösung (D) der optischen Sensorvorrichtung festgelegt wird, und der linear variable Filter (10) so zu der Detektionseinrichtung (18) ausgerichtet wird, dass der Neigungswinkel (α) zwischen der vorgegebenen Achse (12) des linear variablen Filters (10) und den Mittellängsachsen (30) der n Spalten entsprechend der festgelegten Soll-Größe (β₀) eingestellt wird (S12).
Spektrales Messverfahren nach Anspruch 13, wobei der Neigungswinkel (α) zwischen der vorgegebenen Achse (12) des linear variablen Filters 810) und den Mittellängsachsen (30) der n Spalten so eingestellt wird, dass zumindest ein erster Sensorpixel (22) einer ersten Spalte die gleiche Durchlasswellenlänge wie ein zweiter Sensorpixel (22) einer zu der ersten Spalte benachbarten zweiten Spalte aufweist, und der zweite Sensorpixel (22) mittels eines Vergleichs der Sensorsignale (24) des ersten Sensorpixels (22) und des zweiten Sensorpixels (22) überprüft oder abgeglichen wird (S14).