DE102017200356A1 - Method for analyzing a measuring range and miniature spectrometer - Google Patents

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Christoph Schelling
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (10) zur Analyse eines Messbereichs (5) unter Berücksichtigung einer spektralen Auswertung (14) mindestens einer Einzelmessung, mit den Schritten:• Bestrahlen eines Objekts des Messbereichs (5) mit elektromagnetischer Strahlung,• spektrometrische Messung einer von dem Messbereich kommenden Strahlung, wobei zur Analyse des Messbereichs (5) mindestens zwei Einzelmessungen durchgeführt werden, wobei• das Bestrahlen (110') des Objekts mit elektromagnetischer Strahlung für eine erste Einzelmessung (11') mit einer ersten Strahlungsverteilung erfolgt und durch die spektrometrische Messung (111) ein erstes spektrometrisches Detektorsignal (111') bereitgestellt wird,• das Bestrahlen (110") des Objekts mit elektromagnetischer Strahlung für eine zweite Einzelmessung (11") mit einer von der ersten Strahlungsverteilung abweichenden zweiten Strahlungsverteilung erfolgt, und durch die spektrometrische Messung (111) ein zweites spektrometrisches Detektorsignal (111") bereitgestellt wird,• durch Vergleichen (12) des ersten und zweiten spektrometrischen Detektorsignals (111', 111") ein Vergleichswert (12') ermittelt wird, der ein Indikator für ein Vorliegen einer direkte Reflexion ist und• für die spektrale Auswertung (14) eine Auswahl (13) der Detektorsignale (111', 111") zur Analyse des Messbereichs (5) in Abhängigkeit des Vergleichswerts (12') erfolgt.The invention relates to a method (10) for analyzing a measuring region (5) taking into account a spectral evaluation (14) of at least one individual measurement, comprising the steps of: irradiating an object of the measuring region (5) with electromagnetic radiation, spectrometric measurement of one of At least two individual measurements are carried out for the analysis of the measuring area (5), wherein the irradiation (110 ') of the object with electromagnetic radiation for a first individual measurement (11') takes place with a first radiation distribution and by the spectrometric measurement ( 111) is provided, the irradiation (110 ") of the object with electromagnetic radiation for a second individual measurement (11") with a second radiation distribution deviating from the first radiation distribution, and by the spectrometric measurement ( 111) a second spectrometric detector by comparing (12) the first and second spectrometric detector signals (111 ', 111 ") a comparison value (12') is determined, which is an indicator for the presence of a direct reflection and Spectral evaluation (14) a selection (13) of the detector signals (111 ', 111 ") for analyzing the measuring range (5) in dependence of the comparison value (12') takes place.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Analyse eines Messbereichs und ein Miniaturspektrometer.The invention relates to a method for analyzing a measuring range and a miniature spectrometer.

Stand der TechnikState of the art

In DE 102007007040 A1 ist eine Messeinrichtung zur optischen und spektroskopischen Untersuchung einer Probe beschrieben. Hierbei wird eine Verfälschung der Messergebnisse durch direkte Reflexion dadurch vermieden, dass Kamera und Spektrometer außerhalb des Spekularwinkels angeordnet sind.In DE 102007007040 A1 is a measuring device for the optical and spectroscopic examination of a sample described. In this case, a falsification of the measurement results by direct reflection is avoided in that the camera and the spectrometer are arranged outside the specular angle.

In DE 102011076677 A1 sind eine spektroskopische Messeinrichtung und ein spektroskopisches Messverfahren beschrieben. Die spektroskopische Messeinrichtung umfasst eine Beleuchtungseinrichtung, ein Spektrometer zum Erfassen eines Spektrums einer Probe, eine Kamera zum Erfassen eines Bildes der Probe und eine Auswerteeinheit zur Auswertung des Spektrums in Abhängigkeit des Bildes. Es ist beschrieben, dass mit Hilfe einer Beleuchtungseinrichtung und einer Kamera ein Glanz, das heißt eine direkte Reflexion erkannt werden kann. Dabei muss die Kamera im gleichen optischen Pfad installiert sein, um den Glanz mit Hilfe der Kamera zu detektieren.In DE 102011076677 A1 a spectroscopic measuring device and a spectroscopic measuring method are described. The spectroscopic measuring device comprises a lighting device, a spectrometer for detecting a spectrum of a sample, a camera for detecting an image of the sample and an evaluation unit for evaluating the spectrum as a function of the image. It is described that with the help of a lighting device and a camera, a shine, that is, a direct reflection can be detected. The camera must be installed in the same optical path to detect the gloss with the help of the camera.

Kern und Vorteile der ErfindungCore and advantages of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Analyse eines Messbereichs und ein Miniaturspektrometer.The invention relates to a method for analyzing a measuring range and a miniature spectrometer.

Spektrometer können dazu verwendet werden, spektrale Informationen, wie beispielsweise eine chemische Zusammensetzung eines Objekts oder das Vorkommen eines bestimmten Stoffgemischs in einem Objekt, zu ermitteln. Nicht immer ist das zu untersuchende Objekt direkt zugänglich. Das Objekt kann beispielsweise in eine Folie eingeschweißt sein oder von einem vom Objekt verschiedenen Material zumindest teilweise ummantelt sein. Abhängig vom Beleuchtungswinkel und vom Detektionswinkel des Spektrometers kann Strahlung, welche an der Folie oder dem Mantel reflektiert wird, auf einen Detektor des Spektrometers treffen. Dieser Effekt wird als direkte Reflexion bezeichnet, da die Strahlung vor einem Auftreffen auf das Objekt reflektiert wird und somit keine Informationen über das zu untersuchende Objekt enthält. Die direkte Reflexion kann die Strahlung, welche Informationen über das Objekt enthält, beispielsweise vom Objekt diffus reflektierte Strahlung, überlagern. Bei der direkten Reflexion wird Strahlung mit einer hohen Intensität reflektiert und kann somit das zu detektierende Materialspektrum des Objekts überlagern bzw. überdecken, da dieses meist eine geringere Intensität als die direkt reflektierte Strahlung aufweist. Wenn sich die Materialspektren der Folie oder der Materialoberfläche vom Material des zu untersuchenden Objekts unterscheiden und sowohl die direkt reflektierte Strahlung als auch die vom Objekt kommende Strahlung, welche Informationen über das Objekt enthält, auf den Detektor des Spektrometers treffen, so ergibt sich folglich ein überlagertes Spektrum der direkt reflektierten Strahlung und der Strahlung, welche Informationen über das Objekt enthält.Spectrometers can be used to determine spectral information, such as a chemical composition of an object or the presence of a particular substance mixture in an object. The object to be examined is not always directly accessible. The object may for example be welded into a foil or be at least partially encased by a material other than the object. Depending on the illumination angle and the detection angle of the spectrometer, radiation which is reflected on the film or the cladding can strike a detector of the spectrometer. This effect is referred to as direct reflection, as the radiation is reflected before impacting the object and thus contains no information about the object to be examined. The direct reflection can superimpose the radiation, which contains information about the object, for example, the object diffuse reflected radiation. In direct reflection, radiation is reflected with a high intensity and can thus superimpose or cover the material spectrum of the object to be detected, since this usually has a lower intensity than the directly reflected radiation. If the material spectra of the film or of the material surface differ from the material of the object to be examined, and if both the directly reflected radiation and the radiation coming from the object, which contains information about the object, strike the detector of the spectrometer, a superimposed one results Spectrum of directly reflected radiation and radiation containing information about the object.

Ein Vorteil der Erfindung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche ist, dass direkte Reflexion auf einfache Weise detektiert werden kann und somit die Zuverlässigkeit von Messergebnisse zur Analyse eines Messbereichs erhöht werden kann. Insbesondere ist es vorteilhafterweise möglich die Spektren verschiedener Elemente des Messbereichs, das heißt beispielsweise des Objekts und einer das Objekt zumindest teilweise umgebenden Materialanordnung, wie ein Folie oder Verpackung, separat mit einer hohen Zuverlässigkeit auszuwerten oder nur die Spektren ausgewählter Elemente des Messbereichs auszuwerten. Somit kann beispielsweise eine spektrale Information der Verpackung ermittelt werden und separat davon das in der Verpackung angeordnete Objekt. Somit können auch verpackte oder nicht direkt zugängliche Objekte auf ihre Zusammensetzung hin überprüft werden. Die direkte Reflexion kann mit vorhandenen Mitteln bestimmt werden, sodass keine zusätzlichen Vorrichtungen zur Bestimmung der direkten Reflexion benötigt werden.An advantage of the invention with the features of the independent claims is that direct reflection can be detected in a simple manner and thus the reliability of measurement results for the analysis of a measuring range can be increased. In particular, it is advantageously possible to separately evaluate the spectra of different elements of the measuring range, that is, for example, of the object and a material arrangement at least partially surrounding the object, such as a foil or packaging, or to evaluate only the spectra of selected elements of the measuring range. Thus, for example, a spectral information of the packaging can be determined and, separately, the object arranged in the packaging. Thus, also packaged or not directly accessible objects can be checked for their composition. The direct reflection can be determined by existing means, so that no additional devices for determining the direct reflection are needed.

Weitere Vorteile sind, dass eine Erkennung einer winkelabhängigen direkten Reflexion, das heißt die Abhängigkeit der direkten Reflexion von einer Verkippung einer Messbereichsoberfläche zur optischen Achse eines Miniaturspektrometers, erfolgen kann, sofern im Spektrum der direkten Reflexion keine oder überlagernde Objektinformationen vorhanden sind. Eine nachfolgende Kompensation oder Ausblendung der direkten Reflexion kann zu einer Erhöhung der messtechnischen Robustheit bei manuellen Messsituationen z.B. im Smartphone oder bei Handheld Spektrometer Systemen führen. Des Weiteren kann die direkte Reflexion somit auch gemessen und als Nutzsignal z.B. für spezielle Oberflächeninformationen, Verpackungsidentifikation oder ähnliches verwendet werden.Further advantages are that a detection of an angle-dependent direct reflection, that is the dependence of the direct reflection of a tilting of a measuring surface surface to the optical axis of a miniature spectrometer, can take place, if no or superimposed object information is present in the spectrum of direct reflection. Subsequent compensation or suppression of the direct reflection can lead to an increase in the metrological robustness in manual measurement situations, e.g. in smartphones or handheld spectrometer systems. Furthermore, the direct reflection can thus also be measured and used as a useful signal, e.g. be used for special surface information, packaging identification or the like.

Dies wird erreicht mit einem Verfahren zu Analyse eines Messbereichs nach Anspruch 1 unter Berücksichtigung einer spektralen Auswertung mindestens einer Einzelmessung, wobei die Einzelmessung die Schritte Bestrahlen eines Objekts des Messbereichs mit elektromagnetischer Strahlung und spektrometrische Messung einer von dem Messbereich kommenden Strahlung aufweist. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zur Analyse des Messbereichs mindestens zwei Einzelmessungen durchgeführt werden, wobei das Bestrahlen des Objekts mit elektromagnetischer Strahlung für eine erste Einzelmessung mit einer ersten Strahlungsverteilung erfolgt und durch die spektrometrische Messung einer vom Messbereich kommenden ersten Strahlung ein erstes spektrometrisches Detektorsignal bereitgestellt wird, das Bestrahlen des Objekts mit elektromagnetischer Strahlung für eine zweite Einzelmessung mit einer zweiten Strahlungsverteilung erfolgt, welche von der ersten Strahlungsverteilung abweichend ist, und durch die spektrometrische Messung einer vom Messbereich kommenden zweiten Strahlung ein zweites spektrometrisches Detektorsignal bereitgestellt wird, durch Vergleichen des ersten spektrometrischen Detektorsignals und des zweiten spektrometrischen Detektorsignals ein Vergleichswert ermittelt wird, wobei der Vergleichswert ein Indikator für ein Vorliegen einer direkte Reflexion ist und für die spektrale Auswertung eine Auswahl der spektrometrischen Detektorsignale zur Analyse des Messbereichs in Abhängigkeit des Vergleichswerts erfolgt. Ein Vorteil ist, dass die Position des Objekts relativ zum Miniaturspektrometer in einem großen Toleranzbereich gewählt werden kann, sodass auch bei Unkenntnis der genauen Position des Objekts relativ zum Miniaturspektrometer bzw. des Winkels, unter dem die Messung durchgeführt wird, zuverlässige Messergebnisse erzielt werden können. Des Weiteren kann zuverlässig zwischen der vom Objekt kommenden Strahlung und der direkt reflektierten Strahlung unterschieden werden. Dies kann somit bei der spektralen Auswertung der Detektorsignale berücksichtigt werden. Insbesondere kann ein Einfluss der direkten Reflexion auf die spektrale Information des Objekts reduziert bzw. verhindert werden. This is achieved with a method for analyzing a measuring range according to claim 1 taking into account a spectral evaluation of at least one individual measurement, wherein the individual measurement comprises the steps of irradiating an object of the measuring range with electromagnetic radiation and spectrometric measurement of a radiation coming from the measuring range. The method is characterized in that at least two individual measurements are carried out for the analysis of the measuring range, the irradiation of the object with electromagnetic radiation being carried out for a first individual measurement with a first radiation distribution and the spectrometric measurement of a first radiation coming from the measuring range being followed by a first spectrometric detector signal is provided, the irradiation of the object with electromagnetic radiation for a second individual measurement with a second radiation distribution, which is different from the first radiation distribution, and by the spectrometric measurement of a coming of the measuring range second radiation, a second spectrometric detector signal is provided by comparing the first a comparison value is determined spectrometric detector signal and the second spectrometric detector signal, wherein the comparison value is an indicator of a direct R eflexion and for the spectral evaluation, a selection of the spectrometric detector signals for the analysis of the measuring range as a function of the comparison value takes place. One advantage is that the position of the object relative to the miniature spectrometer can be chosen within a wide tolerance range so that reliable measurement results can be obtained even if the exact position of the object relative to the miniature spectrometer or the angle under which the measurement is performed is not known. Furthermore, a distinction can be reliably made between the radiation coming from the object and the directly reflected radiation. This can thus be taken into account in the spectral evaluation of the detector signals. In particular, an influence of the direct reflection on the spectral information of the object can be reduced or prevented.

Gemäß einer Ausführungsform umfassen das erste spektrometrische Detektorsignal und das zweite spektrometrische Detektorsignal jeweils Photonenintensitäten. Weist eines der Detektorsignale eine signifikant höhere Photonenintensität auf, so ist dies ein Hinweis darauf, dass die vom Messbereich kommende Strahlung direkt reflektierte Strahlung umfasst. Bei einer Betrachtung einer zeitlich variierenden Photonenintensitätsverteilung des ersten spektrometrischen Detektorsignals gegenüber dem zweiten spektrometrischen Detektorsignal kann vorteilhafterweise ein Raumwinkel mit direkter Reflexion bestimmt werden und diese Information bei der spektralen Auswertung berücksichtigt werden, um die Zuverlässigkeit der Messergebnisse zu erhöhen.According to one embodiment, the first spectrometric detector signal and the second spectrometric detector signal each comprise photon intensities. If one of the detector signals has a significantly higher photon intensity, this is an indication that the radiation coming from the measuring range comprises directly reflected radiation. When considering a time-varying photon intensity distribution of the first spectrometric detector signal with respect to the second spectrometric detector signal, a solid angle with direct reflection can advantageously be determined and this information can be taken into account in the spectral evaluation in order to increase the reliability of the measurement results.

In einer Ausführungsform können das erste spektrometrische Detektorsignal und das zweite spektrometrische Detektorsignal zeitversetzt von einer Messeinheit aufgenommen werden. Ein Vorteil ist, dass eine Wechselwirkung zwischen den Einzelmessungen reduziert bzw. vermieden werden kann und somit die Zuverlässigkeit der Messergebnisse erhöht werden können.In an embodiment, the first spectrometric detector signal and the second spectrometric detector signal may be received by a measuring unit with a time offset. One advantage is that an interaction between the individual measurements can be reduced or avoided and thus the reliability of the measurement results can be increased.

In einer Ausführungsform kann der Vergleichswert ein auf eins normiertes, relatives Differenzsignal des ersten spektrometrischen Detektorsignals und des zweiten spektrometrischen Detektorsignals sein. Ein Vorteil ist, dass somit ein dimensionsloser Indikator vorliegt, wodurch ein Vergleich verschiedener Messreihen ermöglicht wird und der Indikator für unterschiedliche Messreihen, bei denen jeweils als spektrometrische Detektorsignale unterschiedliche physikalische Größen, wie beispielsweise ein Photostrom aus wellenlängenabhängiger Strahlungsintensität verwendet werden können, gültig sein kann.In one embodiment, the comparison value may be a normalized relative difference signal of the first spectrometric detector signal and the second spectrometric detector signal. One advantage is that there is thus a dimensionless indicator which makes it possible to compare different measurement series and the indicator can be valid for different measurement series in which different physical quantities, such as a photocurrent of wavelength-dependent radiation intensity, can be used in each case as spectrometric detector signals.

In einer Ausführungsform kann bei einem Vergleichswert, der das Vorliegen einer direkten Reflexion anzeigt, das spektrometrische Detektorsignal mit einem ersten Wert, der ein Maß für die detektierte elektromagnetische Strahlung ist, wobei der erste Wert größer als ein zweiter Wert eines weiteren Detektorsignals ist, zur Bestimmung einer spektralen Information eines Mediums, an welchem die direkte Reflexion erfolgt, ausgewertet werden und das weitere spektrometrische Detektorsignal mit einem zweiten Wert, der kleiner als der erste Wert ist, zur Bestimmung einer spektralen Information des Objekts ausgewertet werden. Ein Vorteil ist, dass somit auch bei Unkenntnis der genauen Position des Objekts relativ zum Miniaturspektrometer bzw. des Winkels, unter dem die Messung durchgeführt wird, spektrale Informationen über das das Objekt zumindest teilweise umgebende Medium und spektrale Informationen über das Objekt selbst ermittelt werden können.In one embodiment, in a comparison value indicative of the presence of direct reflection, the spectrometric detector signal having a first value that is a measure of the detected electromagnetic radiation, the first value being greater than a second value of another detector signal, for determining a spectral information of a medium, in which the direct reflection takes place, are evaluated and the further spectrometric detector signal with a second value, which is smaller than the first value, are evaluated for determining a spectral information of the object. One advantage is that even with ignorance of the exact position of the object relative to the miniature spectrometer or the angle at which the measurement is performed, spectral information about the medium at least partially surrounding the object and spectral information about the object itself can be determined.

Ergibt sich ein uneindeutiger Vergleichswert, so kann in einer Ausführungsform eine von der Detektionseinheit detektierte Strahlungsintensität ein weiterer Indikator für ein Vorliegen einer direkte Reflexion sein und die spektrale Auswertung in Abhängigkeit des weiteren Indikators erfolgen. Ein Vorteil ist, dass somit spektrale Informationen über das Objekt und/ oder das das Objekt zumindest teilweise umgebende Medium auch im Fall eines uneindeutigen Vergleichswerts zuverlässig ermittelt werden können.If an ambiguous comparison value results, then in one embodiment a radiation intensity detected by the detection unit can be a further indicator for the presence of a direct reflection and the spectral evaluation can be carried out as a function of the further indicator. One advantage is that thus spectral information about the object and / or the medium surrounding the object at least partially can be reliably determined even in the case of an ambiguous comparison value.

In einer Ausführungsform können bei einem uneindeutigen Vergleichswert beide spektrometrischen Detektorsignale zur Ermittlung einer spektralen Information des Objekts geeignet sein, wenn die Strahlungsintensität einen geringen Wert, insbesondere einen Wert von 0,2% oder 5% oder einen Wert zwischen 0,2% und 5% der Intensität der auf den Messbereich eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung, annimmt oder beide spektrometrischen Detektorsignale verworfen werden, wenn die Strahlungsintensität einen hohen Wert annimmt, insbesondere einen Wert von 10% oder 100% oder einen Wert zwischen 10% und 100% der Intensität der auf den Messbereich eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung. Ein Vorteil ist, dass somit eine zuverlässige Auswahl der spektrometrischen Detektorsignale erfolgen kann und damit auch im Fall eines uneindeutigen Vergleichswerts eine spektrale Auswertung stattfinden kann. Somit ergibt sich ein sehr robustes Verfahren zur Analyse des Messbereichs. In an embodiment, in the case of an ambiguous comparison value, both spectrometric detector signals may be suitable for determining a spectral information of the object if the radiation intensity has a low value, in particular a value of 0.2% or 5% or a value between 0.2% and 5%. the intensity of the electromagnetic radiation irradiated on the measuring range, or both spectrometric detector signals are discarded when the radiation intensity assumes a high value, in particular a value of 10% or 100% or a value between 10% and 100% of the intensity of the measuring range radiated electromagnetic radiation. One advantage is that thus a reliable selection of the spectrometric detector signals can take place and thus a spectral evaluation can take place even in the case of an ambiguous comparison value. This results in a very robust method for analyzing the measuring range.

In einer Ausführungsform kann eine Auswertung des spektrometrischen Detektorsignals, bei dem keine direkte Reflexion vorliegt, zur Ermittlung einer spektralen Information des Objekts und ein Verwerfen des spektrometrischen Detektorsignals, bei dem direkte Reflexion vorliegt, erfolgen. Vorteilhafterweise kann somit kann auch bei Unkenntnis der genauen Position des Objekts relativ zum Miniaturspektrometer bzw. des Winkels, unter dem die Messung durchgeführt wird, zuverlässig eine spektrale Information des Objekts ermittelt werden.In one embodiment, an evaluation of the spectrometric detector signal, in which there is no direct reflection, for determining a spectral information of the object and discarding the spectrometric detector signal, in which there is direct reflection, take place. Advantageously, even if the exact position of the object relative to the miniature spectrometer or the angle at which the measurement is carried out can therefore be reliably determined, a spectral information of the object can be reliably determined.

In einer Ausführungsform kann eine Auswertung des spektrometrischen Detektorsignals, bei dem direkte Reflexion vorliegt, zur Ermittlung einer spektralen Information eines Mediums, an welchem die direkte Reflexion stattfindet, erfolgen und eine Auswertung des spektrometrischen Detektorsignals, bei dem keine direkte Reflexion vorliegt, zur Ermittlung einer spektralen Information des Objekts erfolgen. Ein Vorteil ist, dass somit aus den spektrometrischen Detektorsignalen ohne Verändern der Position des Objekts relativ zum Miniaturspektrometer bzw. des Winkels, unter dem die Messung durchgeführt wird, sowohl spektrale Informationen über das Objekt als auch spektrale Informationen über das das Objekt zumindest teilweise umgebende Medium ermittelt werden können.In one embodiment, an evaluation of the spectrometric detector signal, in which there is direct reflection, for determining a spectral information of a medium on which the direct reflection takes place, and an evaluation of the spectrometric detector signal, in which there is no direct reflection, to determine a spectral Information of the object take place. One advantage is that, thus, spectral information about the object as well as spectral information about the medium at least partially surrounding the object are determined from the spectrometric detector signals without changing the position of the object relative to the miniature spectrometer or the angle at which the measurement is carried out can be.

In einer Ausführungsform kann eine Auswertung des spektrometrischen Detektorsignals, bei dem direkte Reflexion vorliegt, zur Ermittlung einer spektralen Information eines das Objekt zumindest teilweise umgebende Mediums, an welchem die direkte Reflexion erfolgen und ein Verwerfen des spektrometrischen Detektorsignals, bei dem keine direkte Reflexion vorliegt, erfolgen. Vorteilhafterweise kann somit gezielt ein Bereich zur Analyse aus dem Messbereich ausgewählt werden.In one embodiment, an evaluation of the spectrometric detector signal, in which there is direct reflection, for determining a spectral information of a medium at least partially surrounding the object, on which the direct reflection takes place and discarding the spectrometric detector signal, in which there is no direct reflection, take place , Advantageously, a range for analysis can thus be selected from the measuring range.

Alternativ oder ergänzend kann aus den Einzelmessungen ein Haupteinfallswinkel der elektromagnetischen Strahlung auf den Messbereich ermittelt werden. Ein Vorteil ist, dass somit eine Korrektur eines Spektrenoffsets vorgenommen werden kann. Solche Spektrenoffsets treten beispielsweise bei der Verwendung von Fabry-Pérot Interferometern als spektrales Element für spektrometrische Messungen auf. Bei Fabry-Pérot Interferometern bewirkt eine Variation des Einfallswinkels der elektromagnetischen Strahlung auf das Fabry-Pérot Interferometer eine Verschiebung der Wellenlänge, welche mittels des Interferometers gemessen werden soll. Die Verteilung der Einfallswinkel kann um einen Winkel zentriert sein, welcher von der Normalen auf das Fabry-Pérot Interferometer abweicht. Dieser Winkel, um den die Einfallswinkel zentriert sind, wird als Haupteinfallswinkel bezeichnet. Weicht der Haupteinfallswinkel von der Normalen ab, so kommt es zu einer Verschiebung des gesamten Spektrums, einem sogenannten Spektrenoffset. Ist die Haupteinfallswinkel bekannt, so kann dieser Spektrenoffset bestimmt werden und das Spektrum entsprechend korrigiert werden. Dadurch können die spektralen Informationen des Messbereichs zuverlässig bestimmt werden, auch wenn der Haupteinfallswinkel von der Normalen abweicht. Folglich kann die Benutzerfreundlichkeit erhöht werden, da der Nutzer bei der Durchführung der Analyse des Messbereichs nicht auf den Haupteinfallswinkel achten muss und dennoch Messergebnisse mit einer hohen Genauigkeit erhält.Alternatively or additionally, a main angle of incidence of the electromagnetic radiation on the measuring range can be determined from the individual measurements. One advantage is that thus a correction of a spectral offset can be made. Such spectral offsets occur, for example, when using Fabry-Pérot interferometers as a spectral element for spectrometric measurements. In Fabry-Pérot interferometers, varying the angle of incidence of the electromagnetic radiation on the Fabry-Pérot interferometer causes a shift in the wavelength to be measured by the interferometer. The distribution of the angles of incidence may be centered at an angle which deviates from the normal to the Fabry-Pérot interferometer. This angle, around which the angles of incidence are centered, is called the main angle of incidence. If the main angle of incidence deviates from the normal, the entire spectrum is shifted, a so-called spectral offset. If the main angle of incidence is known, this spectral offset can be determined and the spectrum corrected accordingly. As a result, the spectral information of the measuring range can be reliably determined, even if the main angle of incidence deviates from the normal. As a result, user-friendliness can be increased because the user does not have to pay attention to the main incident angle when performing the analysis of the measurement area and still obtain measurement results with high accuracy.

Ein Miniaturspektrometer zur Durchführung der Analyse des Messbereichs umfasst eine Beleuchtungseinheit, aufweisend mindestens zwei Beleuchtungselemente zur Beleuchtung eines Messbereichs mit elektromagnetischer Strahlung aus unterschiedlichen Beleuchtungswinkeln, eine Detektionseinheit, ein spektrales Element, welches im Strahlengang zwischen dem Messbereich und der Detektionseinheit angeordnet ist und eine Auswerteeinheit, welche dazu ausgebildet ist, die Beleuchtungselemente der Beleuchtungseinheit zeitlich unabhängig voneinander anzusteuern. Das Miniaturspektrometer zeichnet sich dadurch aus, dass die Auswerteeinheit eine Vergleichseinheit, eine Signalauswahleinheit und eine Recheneinheit umfasst, wobei die Vergleichseinheit zu einer Bestimmung des Vergleichswerts aus den Ergebnissen der Einzelmessungen eingerichtet ist, die Signalauswahleinheit zu einer Auswahl der Detektorsignale zur Analyse des Messbereichs in Abhängigkeit des Vergleichswerts eingerichtet ist und die Recheneinheit zur Ermittlung einer spektralen Information aus dem mindestens einen ausgewählten spektrometrischen Detektorsignal eingerichtet ist. Ein Vorteil ist, dass somit die Analyse des Messbereichs vereinfacht wird, da auch Messungen, bei denen direkten Reflexion vorliegt zur Analyse des Messbereichs verwendet werden können und gleichzeitig eine hohe Zuverlässigkeit der Messung erreicht wird. Des Weiteren können sowohl Informationen über das Objekt als auch Informationen über eine Oberfläche des Objekts bzw. das das Objekt umgebende Medium, wie beispielsweise ein Verpackungsmaterial, gewonnen werden. Des Weiteren kann die Robustheit der Messungen erhöht werden, da die spektrometrischen Detektorsignale, welche spektrale Informationen der direkt reflektierten Strahlung umfassen, erkannt, kompensiert, ausgeblendet und/ oder separat ausgewertet werden können. Somit weist das Miniaturspektrometer eine hohe Fehlertoleranz bezüglich der Position des Objekts relativ zum Miniaturspektrometer bzw. des Winkels, unter dem die Messung durchgeführt wird, auf.A miniature spectrometer for carrying out the analysis of the measuring range comprises a lighting unit, comprising at least two lighting elements for illuminating a measuring range with electromagnetic radiation from different illumination angles, a detection unit, a spectral element which is arranged in the beam path between the measuring range and the detection unit and an evaluation unit, which is designed to control the lighting elements of the lighting unit temporally independent of each other. The miniature spectrometer is characterized in that the evaluation unit comprises a comparison unit, a signal selection unit and a calculation unit, wherein the comparison unit is set up to determine the comparison value from the results of the individual measurements, the signal selection unit selects the detector signals for analysis of the measurement area as a function of Reference value is set up and the arithmetic unit is arranged to determine a spectral information from the at least one selected spectrometric detector signal. One advantage is that it simplifies the analysis of the measuring range, as well as measurements in which direct Reflection is available to analyze the measuring range can be used while high reliability of the measurement is achieved. Furthermore, both information about the object and information about a surface of the object or the medium surrounding the object, such as a packaging material, can be obtained. Furthermore, the robustness of the measurements can be increased since the spectrometric detector signals, which comprise spectral information of the directly reflected radiation, can be detected, compensated, hidden and / or evaluated separately. Thus, the miniature spectrometer has a high fault tolerance with respect to the position of the object relative to the miniature spectrometer or the angle at which the measurement is carried out.

In einer Ausführungsform kann das spektrale Element mindestens ein Fabry-Perot Interferometer umfassen, mit dem vorteilhafterweise eine geringe Baugröße für ein „Handheld Device“ erreicht werden kann.In one embodiment, the spectral element may comprise at least one Fabry-Perot interferometer, with which advantageously a small size for a "handheld device" can be achieved.

Figurenlistelist of figures

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Elemente.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Like reference numerals in the figures indicate the same or equivalent elements.

Es zeigen

  • 1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Analyse eines Messbereichs,
  • 2 zeigt einen Querschnitt eines Messbereichs, umfassend ein Objekt und ein das Objekt teilweise umgebendes Medium,
  • 3 zeigt einen Querschnitt eines Messbereichs, umfassend ein Objekt und ein das Objekt umgebendes Medium,
  • 4 zeigt einen Querschnitt eines Messbereichs, umfassend ein Objekt und ein das Objekt umgebendes Medium, wobei zwischen dem Objekt und dem Medium ein Hohlraum ausgebildet ist,
  • 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Analyse eines Messbereichs, wobei eine spektrale Information eines Objekts und eines das Objekt zumindest teilweise umgebenden Mediums ermittelt wird,
  • 6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Analyse eines Messbereichs, wobei eine spektrale Information eines Objekts ermittelt wird,
  • 7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Analyse eines Messbereichs, wobei die Durchführung neuer Einzelmessungen angesteuert wird,
  • 8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Analyse eines Messbereichs, wobei eine spektrale Information eines Objekts ermittelt wird und ein spektrometrisches Detektorsignal, welches spektrale Informationen des das Objekt zumindest teilweise umgebenden Mediums umfasst, verworfen wird,
  • 9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Analyse eines Messbereichs, wobei eine spektrale Information eines das Objekt umgebenden Mediums ermittelt wird und ein spektrometrisches Detektorsignal, welches spektrale Informationen des Objekts umfasst, verworfen wird,
  • 10 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Analyse eines Messbereichs, wobei ein Haupteinfallswinkel zur Korrektur eines spektrometrischen Detektorsignals ermittelt wird,
  • 11 zeigt einen Querschnitt eines Miniaturspektrometers zur Analyse eines Messbereichs, wobei keine direkt reflektierte Strahlung von einer Detektionseinheit des Miniaturspektrometers aufgenommen wird und
  • 12 zeigt einen Querschnitt eines Miniaturspektrometers zur Analyse eines Messbereichs, wobei direkt reflektierte Strahlung und vom Objekt kommende Strahlung auf von einer Detektionseinheit des Miniaturspektrometers aufgenommen wird.
Show it
  • 1 a flowchart of a method for analyzing a measuring range,
  • 2 shows a cross-section of a measuring area comprising an object and a medium partially surrounding the object,
  • 3 shows a cross section of a measuring area comprising an object and a medium surrounding the object,
  • 4 shows a cross section of a measuring area, comprising an object and a medium surrounding the object, wherein a cavity is formed between the object and the medium,
  • 5 shows a flow chart of a method for analyzing a measuring range, wherein a spectral information of an object and of the object at least partially surrounding medium is determined,
  • 6 shows a flowchart of a method for analyzing a measuring range, wherein a spectral information of an object is determined,
  • 7 1 shows a flow diagram of a method for analyzing a measuring range, wherein the execution of new individual measurements is controlled,
  • 8th shows a flow chart of a method for analyzing a measuring range, wherein a spectral information of an object is determined and a spectrometric detector signal, which spectral information of the object at least partially surrounding the medium, is discarded,
  • 9 shows a flowchart of a method for analyzing a measuring range, wherein a spectral information of a medium surrounding the object is determined and a spectrometric detector signal, which comprises spectral information of the object, is discarded,
  • 10 1 shows a flow chart of a method for analyzing a measuring range, wherein a main angle of incidence for correcting a spectrometric detector signal is determined,
  • 11 shows a cross section of a miniature spectrometer for analyzing a measuring range, wherein no directly reflected radiation is received by a detection unit of the miniature spectrometer and
  • 12 shows a cross section of a miniature spectrometer for analyzing a measuring range, wherein directly reflected radiation and radiation coming from the object is recorded by a detection unit of the miniature spectrometer.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Von einem Objekt kommende Strahlung kann beispielsweise vom Objekt reflektierte, transmittierte, gestreute und/ oder emittierte Strahlung umfassen.Radiation from an object may comprise, for example, radiation reflected, transmitted, scattered and / or emitted by the object.

Zwischen dem Objekt und einer Detektionseinheit, welche die vom Objekt kommende Strahlung für eine spektrale Auswertung der Strahlung detektieren kann, kann beispielsweise ein zumindest teilweise reflektierendes Medium angeordnet sein. Ein solches Medium kann beispielsweise eine Verpackungsfolie, eine teilreflektierende Oberfläche des Objekts, welche eine andere chemische Zusammensetzung als das Objekt aufweisen kann und/oder eine Flüssigkeit, wie beispielsweise Wassertropfen, welche auf einer Oberfläche des Objekts angeordnet sein können, sein. Das Objekt kann zusammen mit dem Medium einen Messbereich bilden. Der Messbereich umfasst das Objekt und das Medium. Elektromagnetische Strahlung, welche von dem Medium vor Auftreffen auf das Objekt reflektiert wird, enthält keine Informationen über das Objekt. Allerdings enthält die vom Medium reflektierte Strahlung Informationen über das Medium. Die vom Medium reflektierte Strahlung ist eine elektromagnetische Strahlung, welche mit einer hohen Intensität reflektiert wird, bevor sie auf das Objekt trifft. Dieser Effekt wird als direkte Reflexion bezeichnet.For example, one may be at least partially between the object and a detection unit, which can detect the radiation coming from the object for a spectral evaluation of the radiation be arranged reflective medium. Such a medium may be, for example, a packaging film, a partially reflecting surface of the object, which may have a different chemical composition than the object, and / or a liquid, such as water drops, which may be disposed on a surface of the object. The object can form a measuring range together with the medium. The measuring range covers the object and the medium. Electromagnetic radiation, which is reflected from the medium before hitting the object, does not contain any information about the object. However, the radiation reflected by the medium contains information about the medium. The radiation reflected by the medium is electromagnetic radiation that is reflected at a high intensity before it strikes the object. This effect is called direct reflection.

Vom Messbereich kommende Strahlung kann die vom Objekt kommende Strahlung und/ oder die vorstehend beschriebene vom Medium direkt reflektierte elektromagnetische Strahlung umfassen.Radiation coming from the measuring area may comprise the radiation coming from the object and / or the electromagnetic radiation directly reflected by the medium as described above.

Eine Strahlungsverteilung beschreibt eine von einer Lichtquelle abgegebene elektromagnetische Strahlung. Die Strahlungsverteilung kann beispielsweise durch eine Winkelverteilung der elektromagnetischen Strahlung, einen Haupteinfallswinkel, eine spektrale Zusammensetzung und/oder durch eine Periodizität einer Lichtabgabe, beispielsweise bei zeitlich gepulsten Beleuchtungselementen oder eine Kombination der oben angegebenen Strahlverteilung, charakterisiert sein. Ein Winkel, um welchen die Einfallswinkel der von einem Beleuchtungselement kommenden elektromagnetischen Strahlung bezüglich der Oberfläche des Messbereichs zentriert sind, wird als Haupteinfallswinkel bezeichnet. Verlaufen beispielweise alle Lichtstrahlen der Lichtquelle beim Auftreffen auf die Oberfläche parallel zueinander, so treffen alle Lichtstrahlen mit einem Einfallswinkel, der dem Haupteinfallswinkel entspricht, auf die Oberfläche auf.A radiation distribution describes an electromagnetic radiation emitted by a light source. The radiation distribution can be characterized, for example, by an angular distribution of the electromagnetic radiation, a main angle of incidence, a spectral composition and / or by a periodicity of a light output, for example in the case of temporally pulsed illumination elements or a combination of the beam distribution specified above. An angle by which the angles of incidence of the electromagnetic radiation coming from a lighting element are centered with respect to the surface of the measuring area is referred to as the main angle of incidence. For example, if all the light rays of the light source run parallel to one another when hitting the surface, then all the light rays strike the surface at an angle of incidence which corresponds to the main angle of incidence.

Ein Miniaturspektrometer ist ein Spektrometer mit Abmessungen im Zentimeterbereich, wobei auch geringere Abmessungen unterhalb des Zentimeterbereichs eingeschlossen sind.A miniature spectrometer is a centimeter scale spectrometer, including smaller dimensions below the centimeter range.

Spektrale Informationen können beispielsweise eine chemische Zusammensetzung, das heißt ein Spektrum oder das Vorkommen eines bestimmten Stoffgemischs in einem Objekt umfassen.Spectral information may include, for example, a chemical composition, that is, a spectrum or the occurrence of a particular substance mixture in an object.

1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 10 zur Analyse eines Messbereichs. Das Verfahren 10 zur Analyse des Messbereichs kann zum Beispiel in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware in einem Steuergerät implementiert sein. In 1 werden eine erste Einzelmessung 11' und eine zweite Einzelmessung 11" durchgeführt. Die Einzelmessungen 11', 11" werden in einer Messeinheit 7 durchgeführt. Die Messeinheit 7 kann beispielsweise eine Beleuchtungseinheit, ein optisches Abbildungssystem, ein spektrales Element, und eine Detektionseinheit umfassen. Die erste Einzelmessung 11' umfasst die Schritte Bestrahlen 110' eines Objekts des Messbereichs mit elektromagnetischer Strahlung mit einer ersten Strahlungsverteilung und spektrometrische Messung 111 einer vom Messbereich kommenden ersten Strahlung. Durch die spektrometrische Messung 111 der vom Messbereich kommenden ersten Strahlung kann ein erstes spektrometrisches Detektorsignal 111' bereitgestellt werden. Die zweite Einzelmessung 11" umfasst die Schritte Bestrahlen 110" des Objekts mit elektromagnetischer Strahlung mit einer zweiten Strahlungsverteilung, welche von der ersten Strahlungsverteilung abweichend ist, und spektrometrische Messung 111 einer vom Messbereich kommenden zweiten Strahlung. Durch die spektrometrische Messung der vom Messbereich kommenden zweiten Strahlung kann ein zweites spektrometrisches Detektorsignal 111" bereitgestellt werden. Das erste spektrometrische Detektorsignal 111' und das zweite spektrometrische Detektorsignal 111" können beispielsweise zeitversetzt von einer Detektionseinheit aufgenommen werden. In einem weiteren hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel, können auch mehr als zwei Einzelmessungen 11', 11" bei durchgeführt werden und bei der Analyse des Messbereichs berücksichtigt werden. Die erste und die zweite Strahlungsverteilung können sich beispielsweise im Haupteinfallswinkel unterscheiden. Die erste Strahlungsverteilung kann beispielsweise einen größeren Haupteinfallswinkel als die zweite Strahlungsverteilung aufweisen. Die spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" sind ein Maß für die vom Messbereich kommende Strahlung und können beispielsweise Photonenintensitäten, Interferogramme, etc. umfassen. Als spektrometrische Detektorsignale 111', 111" sind Detektorsignale geeignet, die spektrale Informationen 14' über den Messbereich umfassen. Die nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritte können beispielsweise in einer Auswerteeinheit 6 erfolgen. Die Messeinheit 7 kann eine Kommunikationsschnittstelle umfassen, welche ein Übertragen der spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" an die Auswerteeinheit 6 und ein Empfangen von Daten bzw. Signalen von der Auswerteeinheit 6 ermöglicht. Die Auswerteeinheit 6 kann eine Kommunikationsschnittstelle umfassen, welche dazu geeignet ist Daten bzw. Signale, insbesondere die spektrometrischen Detektorsignale 111', 111", von der Messeinheit 7 zu empfangen und Signale, wie beispielsweise Steuersignale 16' bzw. Daten an die Messeinheit 7 zu übertragen. Die spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" werden in 1 von der Messeinheit 7 an die Auswerteeinheit 6 übertragen. Durch Vergleichen 12 des ersten spektrometrischen Detektorsignals 111' und des zweiten spektrometrischen Detektorsignals 111" kann ein Vergleichswert 12' ermittelt werden. Das Vergleichen 12 kann beispielsweise in einer Vergleichseinheit 61 erfolgen, welche dazu geeignet oder dazu eingerichtet sein kann, den Vergleichswert 12' aus den Ergebnissen der Einzelmessungen 11', 11", beispielsweise durch Bildung einer Differenz der Detektorsignale 111', 111", zu bestimmen. Der Vergleichswert 12' ist ein Indikator für ein Vorliegen einer direkten Reflexion. Das heißt, anhand des Vergleichswerts 12' kann beispielsweise ermittelt werden, ob eines oder mehrere der spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" auf einer spektrometrischen Messung 111 direkt reflektierter Strahlung beruhen. In Abhängigkeit des Vergleichswerts 12' kann eine Auswahl 13 der spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" erfolgen und eine spektrale Auswertung 14 des ausgewählten Detektorsignale/ der ausgewählten spektrometrischen Detektorsignale 13' zur Analyse des Messbereichs erfolgen. Die Auswahl 13 kann in einer Signalauswahleinheit 62 erfolgen, welche dazu geeignet oder dazu eingerichtet sein kann eine Auswahl 13 der spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" zur Analyse des Messbereichs 5 in Abhängigkeit des Vergleichswerts 12' vorzunehmen. In Abhängigkeit des Vergleichswert 12' kann insbesondere auch kein spektrometrisches Detektorsignal 111', 111" ausgewählt werden. Umfassen die spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" beispielsweise Photonenintensitäten, so kann es vorkommen, dass sich beim Vergleichen 12 ergibt, dass jeweils die Photonenintensitäten der spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" zu geringe Werte für eine spektrale Auswertung 14 aufweisen. In diesem Fall ist es möglich kein spektrometrisches Detektorsignal 111', 111" für die spektrale Auswertung 14 auszuwählen. Es kann auch nur eines der spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" ausgewertet werden und weitere spektrometrische Detektorsignale 111', 111" verworfen werden, es können beide spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" ausgewertet werden oder es können alle spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" verworfen werden 16" und erneut Einzelmessungen 11', 11" durchgeführt werden, ein Vergleichswert 12' ermittelt werden und erneut eine Auswahl 13 erfolgen. Die spektrale Auswertung 14 kann je nach Fall eine oder mehrere spektrale Informationen 14' bzw. Spektren des Objekts und/ oder des Mediums ermitteln. Die spektrale Auswertung 14 kann beispielsweise in einer Recheneinheit 63 erfolgen, welche dazu geeignet oder dazu eingerichtet sein kann eine oder mehrere spektrale Informationen 14' aus dem mindestens einen ausgewählten spektrometrischen Detektorsignal 13' zu ermitteln. Beispielhaft könnten spektrometrische Detektorsignale verworfen werden, wenn bestimmte Wellenlängenbereiche sich unterschiedlich z.B. anderen Referenzwellenlängenbereichen verhalten. 1 shows a flowchart of a method 10 for the analysis of a measuring range. The procedure 10 for the analysis of the measuring range can be implemented for example in software or hardware or in a mixed form of software and hardware in a control unit. In 1 become a first single measurement 11 ' and a second single measurement 11 " carried out. The individual measurements 11 ' . 11 " be in a measuring unit 7 carried out. The measuring unit 7 For example, it may comprise a lighting unit, an optical imaging system, a spectral element, and a detection unit. The first single measurement 11 ' includes the steps irradiation 110 ' an object of the measuring range with electromagnetic radiation having a first radiation distribution and spectrometric measurement 111 a first radiation coming from the measuring range. By the spectrometric measurement 111 the first radiation coming from the measuring area can be a first spectrometric detector signal 111 ' to be provided. The second single measurement 11 " includes the steps irradiation 110 ' of the object with electromagnetic radiation having a second radiation distribution, which is different from the first radiation distribution, and spectrometric measurement 111 a second radiation coming from the measuring range. By the spectrometric measurement of the second radiation coming from the measuring range, a second spectrometric detector signal 111 ' to be provided. The first spectrometric detector signal 111 ' and the second spectrometric detector signal 111 ' For example, they can be recorded by a detection unit with a time delay. In a further exemplary embodiment not shown here, more than two individual measurements can also be used 11 ' . 11 " to be performed at and taken into account in the analysis of the measuring range. The first and the second radiation distribution may differ, for example, in the main angle of incidence. The first radiation distribution may, for example, have a larger main angle of incidence than the second radiation distribution. The spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' are a measure of the radiation coming from the measuring area and may, for example, photon intensities, interferograms, etc. include. As spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' detector signals are suitable, the spectral information 14 ' over the measuring range. The method steps described below can, for example, in an evaluation 6 respectively. The measuring unit 7 may comprise a communication interface which transmits the spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' to the evaluation unit 6 and receiving data or signals from the evaluation unit 6 allows. The evaluation unit 6 may comprise a communication interface which is suitable for data or signals, in particular the spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' , from the measurement unit 7 to receive and signals, such as control signals 16 ' or data to the measuring unit 7 transferred to. The spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' be in 1 from the measurement unit 7 to the evaluation unit 6 transfer. By comparing 12 of the first spectrometric detector signal 111 ' and the second spectrometric detector signal 111 ' can be a comparison value 12 ' be determined. The comparison 12 can, for example, in a comparison unit 61 carried out, which may or may not be adapted to the comparison value 12 ' from the results of the individual measurements 11 ' . 11 " , For example, by forming a difference of the detector signals 111 ' . 111 ' to determine. The comparison value 12 ' is an indicator of the existence of direct reflection. That is, based on the comparison value 12 ' For example, it may be determined whether one or more of the spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' on a spectrometric measurement 111 based directly reflected radiation. Depending on the comparative value 12 ' can a selection 13 the spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' done and a spectral evaluation 14 the selected detector signals / the selected spectrometric detector signals 13 ' to analyze the measuring range. The selection 13 can in a signal selection unit 62 can be done, which may be suitable or set up a selection 13 of the spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' for analysis of the measuring range 5 depending on the comparative value 12 ' make. Depending on the comparative value 12 ' in particular, no spectrometric detector signal 111 ' . 111 ' to be selected. Include the spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' For example, photon intensities, it may happen that when comparing 12 shows that in each case the photon intensities of the spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' too low values for a spectral evaluation 14 exhibit. In this case, it is not possible to use a spectrometric detector signal 111 ', 111 "for the spectral evaluation 14 select. It may also be just one of the spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' be evaluated and other spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' Both spectrometric detector signals can be discarded 111 ' . 111 ' be evaluated or it may all spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' discarded 16 "and again individual measurements 11 ' . 11 " be carried out, a comparative value 12 ' be determined and again a selection 13 respectively. The spectral evaluation 14 may have one or more spectral information as the case may be 14 ' or determine spectra of the object and / or the medium. The spectral evaluation 14 can, for example, in a computing unit 63 which may be suitable or arranged for one or more spectral information 14 ' from the at least one selected spectrometric detector signal 13 ' to investigate. By way of example, spectrometric detector signals could be rejected if certain wavelength ranges behave differently, for example other reference wavelength ranges.

Falls mindestens eines der spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" bei der Auswahl 13 ausgewählt wird, so wird das mindestens eine ausgewählte spektrometrische Detektorsignal 13' spektral ausgewertet 14. Die spektrale Auswertung 14 kann zur Analyse des Messbereichs in Abhängigkeit des Vergleichswerts 12' eingerichtet sein. Es kann beispielsweise eine spektrale Information 14' oder ein Spektrum des Objekts und/ oder des das Objekt zumindest teilweise umgebenden Mediums bei der spektralen Auswertung 14 ermittelt werden. Es kann eine Ausgabe 15 der spektralen Information 14' bzw. der spektralen Informationen 14' erfolgen. Diese Ausgabe 15 kann beispielsweise optisch, haptisch oder akustisch erfolgen. Beispielsweise können die spektralen Informationen 14' über eine Ausgabeeinheit 15, beispielsweise ein Display, einen Touchscreen oder einen Lautsprecher ausgegeben werden.If at least one of the spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' in selecting 13 is selected, the at least one selected spectrometric detector signal 13 ' spectrally evaluated 14. The spectral evaluation 14 can be used to analyze the measuring range depending on the comparison value 12 ' be furnished. It can, for example, a spectral information 14 ' or a spectrum of the object and / or the medium surrounding the object at least partially in the spectral evaluation 14 be determined. It can be an issue 15 the spectral information 14 ' or the spectral information 14 ' respectively. This edition 15 can be done, for example, optically, haptically or acoustically. For example, the spectral information 14 ' via an output unit 15 For example, a display, a touch screen or a speaker can be output.

Falls keines der spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" bei der Auswahl 13 ausgewählt wird 16", so kann ein Steuersignal 16' an die Messeinheit 7 übermittelt werden, um weitere Einzelmessungen 11‘‘‘, 11‘‘‘‘ durchzuführen, wie dies beispielsweise auch in 7 gezeigt ist. Dabei kann mindestens eine der weiteren Einzelmessungen 11‘‘‘, 11‘‘‘‘ gegenüber den Einzelmessungen 11', 11" des vorherigen Durchlaufs des Verfahrens 10 eine veränderte Strahlungsverteilung und/ oder einen abweichenden Messabstand zwischen Messeinheit 7 und Messbereich aufweisen. Alternativ können beide weiteren Einzelmessungen 11‘‘‘, 11‘‘‘‘ mit der gleichen Strahlungsverteilung wie im vorherigen Durchlauf und einem vom vorherigen Durchlauf abweichendem Messabstand zwischen Messeinheit 7 und Messbereich erfolgen. Das Steuersignal 16' kann dazu ausgebildet sein, beispielsweise den Haupteinfallswinkels mindestens eines Beleuchtungselements in Abhängigkeit der Auswahl 13 der spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" zu verstellen. In einem Ausführungsbeispiel können die Beleuchtungselemente mit einem Aktor verbunden sein, welcher mittels des Steuersignals 16' angesteuert werden kann, um beispielsweise die Beleuchtungselemente zu verkippen, sodass sich der Haupteinfallswinkel der Beleuchtungselemente verstellt. Alternativ oder ergänzend kann der Aktor dazu ausgebildet sein den Messabstand zwischen der Messeinheit 7 und dem Messbereich zu verstellen. Ziel dieser möglichen Einstellungen ist es, dass ein ausreichend robustes Messergebnis erzeugt werden kann ohne zusätzliche Sensoren für die Optimierung einzusetzen.If none of the spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' when selecting 13 is selected 16 ", so can a control signal 16 ' to the measuring unit 7 be transmitted to perform further individual measurements 11 ''',11'''', as for example, in 7 is shown. In this case, at least one of the further individual measurements 11 ''',11''''with respect to the individual measurements 11 ' . 11 " the previous run of the process 10 a modified radiation distribution and / or a different measuring distance between the measuring unit 7 and measuring range. Alternatively, both further individual measurements 11 ''',11''''with the same radiation distribution as in the previous run and a deviating from previous run measurement distance between the measuring unit 7 and measuring range. The control signal 16 ' can be designed to, for example, the main angle of incidence of at least one lighting element depending on the selection 13 the spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' to adjust. In one embodiment, the lighting elements may be connected to an actuator, which by means of the control signal 16 ' can be controlled, for example, to tilt the lighting elements, so that the main angle of incidence of the lighting elements adjusted. Alternatively or additionally, the actuator can be designed to measure the measurement between the measuring unit 7 and the measuring range. The aim of these possible settings is that a sufficiently robust measurement result can be generated without using additional sensors for the optimization.

Alternativ oder ergänzend kann beispielsweise eine optische, haptische oder akustische Ausgabe über eine Ausgabeeinheit 64 erfolgen, die angibt, dass kein spektrometrisches Detektorsignal 111', 111" ausgewählt wurde und für eine Analyse des Messbereichs weitere Einzelmessungen durchgeführt werden können. Insbesondere können Anleitungen ausgegeben werden, die es beispielsweise einem Nutzer ermöglicht die Messeinheit 7 relativ zum Messbereich in eine Position für weitere Einzelmessungen 11‘‘‘, 11‘‘‘‘ zu bringen, sodass eine spektrale Auswertung 14 wie vorstehend beschrieben ermöglicht werden kann.Alternatively or additionally, for example, an optical, haptic or acoustic output via an output unit 64 which indicates that no spectrometric detector signal 111 ' . 111 ' has been selected and further individual measurements can be carried out for an analysis of the measuring range. In particular, instructions may be issued which, for example, allows a user to measuring unit 7 relative to the measuring range in a position for further individual measurements 11 ''',11''''to bring, so a spectral evaluation 14 as described above can be made possible.

2, 3 und 4 zeigen Querschnitte von Ausführungsbeispielen von Messbereichen 5, bei denen beispielsweise direkte Reflexion auftreten kann. Die Messbereiche 5 können beispielsweise jeweils ein Objekt 5" und ein das Objekt 5" zumindest teilweise umgebendes Medium 5' umfassen. Der Messbereich 5 kann in einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel auch nur ein Objekt 5" oder einen Teil eines Objekts 5" umfassen. Das Objekt 5" weist in den gezeigten Ausführungsbeispielen beispielhaft einen rechteckigen Querschnitt auf, das Objekt 5" ist jedoch nicht auf einen rechteckigen Querschnitt beschränkt. Beispielsweise kann das Objekt ein Lebensmittel, wie Obst, Fleisch, Gemüse, ein Getränk etc. umfassen. Das Objekt 5" kann beispielsweise gasförmig, flüssig oder fest sein. Das das Objekt zumindest teilweise umgebende Medium 5' kann beispielsweise eine Verpackungsfolie oder eine Oberfläche des Objekts 5" sein, welche eine andere chemische Zusammensetzung als das Objekt 5" aufweist. In 2 ist nur eine erste Oberfläche 51" des Objekts 5" von dem Medium 5' bedeckt. Trifft elektromagnetische Strahlung von einer vom Objekt 5" abgewandten Seite des Mediums 5' auf den Messbereich, so kann zumindest ein erster Anteil der elektromagnetischen Strahlung direkt am Medium 5' reflektiert werden und ein zweiter Anteil der elektromagnetischen Strahlung vom Medium 5' transmittiert werden. Der zweite Anteil kann an der ersten Oberfläche 51" reflektiert werden, oder in das Objekt 5" eindringen und von dort in Richtung Medium 5' zurückgestreut werden. Im ersten Anteil sind folglich spektrale Informationen über das Medium 5', jedoch keine spektralen Informationen über das Objekt 5", enthalten. Der zweite Anteil umfasst spektrale Informationen über das Objekt 5". In 3 ist die erste Oberfläche 51", eine zweite Oberfläche 52" und eine dritte Oberfläche 53" vom Medium 5' bedeckt. In 4 ist zwischen dem Medium 5' und dem Objekt 5" ein Hohlraum 50 ausgebildet. Beispielsweise kann zwischen dem Medium 5' und dem Objekt 5" ein Vakuum oder ein Gas eingeschlossen sein. 2 . 3 and 4 show cross sections of embodiments of measuring ranges 5 where, for example, direct reflection can occur. The measuring ranges 5 For example, each one object 5 ' and a medium at least partially surrounding the object 5 " 5 ' include. The measuring range 5 may in an embodiment not shown, only one object 5 ' or part of an object 5 ' include. The object 5 ' In the exemplary embodiments shown, for example, has a rectangular cross section, the object 5 ' however, is not limited to a rectangular cross section. For example, the object may include a food such as fruit, meat, vegetables, a drink, etc. The object 5 ' For example, it can be gaseous, liquid or solid. The medium at least partially surrounding the object 5 ' For example, a packaging film or a surface of the object 5 ' which is a different chemical composition than the object 5 ' having. In 2 is only a first surface 51 " of the object 5 ' from the medium 5 ' covered. Meets electromagnetic radiation from one of the object 5 ' opposite side of the medium 5 ' on the measuring range, so at least a first portion of the electromagnetic radiation directly on the medium 5 ' be reflected and a second portion of the electromagnetic radiation from the medium 5 ' be transmitted. The second portion may be at the first surface 51 " be reflected, or in the object 5 ' penetrate and from there towards the medium 5 ' be scattered back. Consequently, the first part contains spectral information about the medium 5 ' but no spectral information about the object 5 ' , contain. The second part comprises spectral information about the object 5 ' , In 3 is the first surface 51 " , a second surface 52 " and a third surface 53 " from the medium 5 ' covered. In 4 is between the medium 5 ' and the object 5 ' a cavity 50 educated. For example, between the medium 5 ' and the object 5 ' be enclosed by a vacuum or a gas.

In einem Ausführungsbeispiel kann der Vergleichswert 12' ein auf eins normiertes relatives Differenzsignal des ersten spektrometrischen Detektorsignals 111' und des zweiten spektrometrischen Detektorsignals 111" sein. Diese relative Differenzsignal kann als Maß zur Bestimmung der direkten Reflexion und somit als Vergleichswert 12' verwendet werden. In einem Ausführungsbeispiel zur Bestimmung des Vergleichswerts 12' kann zunächst in einem ersten Zeitintervall die erste Einzelmessung 11' durchgeführt werden, in einem zweiten Zeitintervall, welches zeitlich nach dem ersten Zeitintervall liegt, eine zweite Einzelmessung 11" durchgeführt werden und in einem dritten Zeitintervall, welches zeitlich nach dem zweiten Zeitintervall liegt, eine Dunkelmessung durchgeführt werden. Alternativ oder ergänzend kann eine erste Dunkelmessung zur ersten Einzelmessung 11' durchgeführt werden und eine zweite Dunkelmessung zur zweiten Einzelmessung 11" durchgeführt werden. Die Differenz des ersten spektrometrischen Detektorsignals 111' und des Detektorsignals der ersten Dunkelmessung bildet einen ersten Differenzwert. Die Differenz des zweiten Detektorsignals 111" und des Detektorsignals der zweiten Dunkelmessung bildet einen zweiten Differenzwert. Der erste und der zweite Differenzwert sind jeweils größer gleich null. Der Vergleichswert 12' kann beispielsweise wie folgt berechnet werden: Vergleichswert = | erster Differenzwert zweiter Differenzwert | erster Differenzwert + zweiter Differenzwert

Figure DE102017200356A1_0001
In one embodiment, the comparison value 12 ' a normalized relative difference signal of the first spectrometric detector signal 111 ' and the second spectrometric detector signal 111 ' be. This relative difference signal can be used as a measure to determine the direct reflection and thus as a comparison value 12 ' be used. In one exemplary embodiment for determining the comparison value 12 ', the first individual measurement may first be performed in a first time interval 11 ' be performed, in a second time interval, which is temporally after the first time interval, a second individual measurement 11 " be carried out and in a third time interval, which is temporally after the second time interval, a dark measurement be performed. Alternatively or additionally, a first dark measurement for the first individual measurement 11 ' and a second dark measurement for the second individual measurement 11 " be performed. The difference of the first spectrometric detector signal 111 ' and the detector signal of the first dark measurement forms a first difference value. The difference of the second detector signal 111 ' and the detector signal of the second dark measurement forms a second difference value. The first and second difference values are each greater than or equal to zero. The comparison value 12 ' can for example be calculated as follows: comparison value = | first difference value - second difference value | first difference value + second difference value
Figure DE102017200356A1_0001

Der Vergleichswert 12' kann in diesem Ausführungsbeispiel Werte zwischen null und eins annehmen. Wird nur eine einzige Dunkelmessung durchgeführt, so kann als Wert für die erste Dunkelmessung und der zweiten Dunkelmessung zur Bestimmung des Vergleichswerts 12' jeweils der Wert der einzigen Dunkelmessung eingesetzt werden. Wird keine Dunkelmessung durchgeführt, so kann der Wert der ersten und der zweiten Dunkelmessung auf null gesetzt werden. Im nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass für die vom Objekt kommende Strahlung gemäß dem Lambert'sche Gesetz am Objekt 5" reflektiert wurde, das heißt, dass die Strahlung diffus reflektiert wurde. Die nachfolgend beschriebenen Grenzwerte des Vergleichswerts 12' sind unter anderem abhängig von einem Winkelversatz der Beleuchtungselemente zur optischen Achse, der Abstrahlcharakteristik der Beleuchtungselemente und dem Absorptionsverhalten des Messbereichs 5 und können somit in Abhängigkeit dieser Größen variieren. Ergibt sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel beim Vergleichen 12 ein Vergleichswert 12' mit einem Wert von 0,15, so zeigt dies an, dass direkte Reflexion vorliegt und eines der spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" Anteile direkt reflektierter Strahlung aufweist. In diesem Fall kann die spektrale Auswertung 14, beispielsweise wie in den Ablaufdiagramm in 5, 8 oder 9 dargestellt, erfolgen.The comparison value 12 ' may assume values between zero and one in this embodiment. If only a single dark measurement is carried out, the value for the first dark measurement and the second dark measurement can be used to determine the comparison value 12 ' in each case the value of the single dark measurement can be used. If no dark measurement is performed, the value of the first and the second dark measurement can be set to zero. In the embodiment described below, it is assumed that for the radiation coming from the object according to Lambert's law on the object 5 ' was reflected, that is, that the radiation was diffusely reflected. The limit values of the comparison value described below 12 ' Among other things, they depend on an angular offset of the illumination elements to the optical axis, the emission characteristic of the illumination elements and the absorption behavior of the measurement area 5 and thus can vary depending on these sizes. In the present embodiment results in the comparison 12 a comparative value 12 ' with a value of 0.15, this indicates that there is direct reflection and one of the spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' Shares directly reflected radiation has. In this case, the spectral evaluation 14 For example, as in the flowchart in 5 . 8th or 9 shown, done.

In 5 wird das spektrometrische Detektorsignal 131' mit einem ersten Wert, wobei der Wert ein Maß für die detektierte elektromagnetische Strahlung ist und wobei der erste Wert größer als ein zweiter Wert eines weiteren Detektorsignals 132' ist, zur Bestimmung 141 einer spektralen Information 141' des Mediums 5', an welchem die direkte Reflexion erfolgt, ausgewertet 14. Insbesondere bei guter spektraler Korrelation (das heißt: gleiches spektrale Verhalten bei unterschiedlichen Wellenlängen) kann das weitere spektrometrische Detektorsignal 132' mit einem zweiten Wert, der kleiner als der erste Wert ist, zur Bestimmung 142 einer spektralen Information 142' des Objekts 5" ausgewertet werden 14. Es kann die Ausgabe 15 der spektrale Information 141' des Mediums 5' und der spektralen Information 142' des Objekts 5" erfolgen.In 5 becomes the spectrometric detector signal 131 ' with a first value, wherein the value is a measure of the detected electromagnetic radiation, and wherein the first value is greater than a second value another detector signal 132 ' is for determination 141 a spectral information 141 ' of the medium 5 ' In particular, with good spectral correlation (that is, the same spectral behavior at different wavelengths), the further spectrometric detector signal 132 ' with a second value smaller than the first value for determination 142 a spectral information 142 ' of the object 5 "can be evaluated 14. It can output 15 the spectral information 141 ' of the medium 5 ' and the spectral information 142 ' of the object 5 ' respectively.

Ein Vergleichswert 12' von ungefähr null kann sich beispielsweise ergeben, wenn nur sehr wenige Photonen detektiert wurden, das heißt, dass beide spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" Werte annehmen, die in etwa mit der Dunkelmessung / den Dunkelmessungen übereinstimmen. Des Weiteren kann sich ein Vergleichswert 12' von etwa null ergeben, wenn die spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" in etwa gleich groß sind. Gleich große spektrometrische Detektorsignale 111', 111" können sich ergeben, wenn bei keiner Einzelmessung 11', 11" oder bei beiden Einzelmessungen 11', 11" direkt reflektierte Strahlung detektiert wurde. Da aus dem Vergleichswert 12' mit einem Wert von ungefähr Null keine Aussage über das Vorliegen einer direkten Reflexion getroffen werden kann, gilt der Vergleichswert 12' als uneindeutig. Im Fall eines uneindeutigen Vergleichswerts 121' kann eine Strahlungsintensität einer auf den Messbereich eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung vor Auftreffen auf den Messbereich ein weiterer Indikator 122' für das Vorliegen direkter Reflexion sein und die Auswahl 13 der spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" in Abhängigkeit des weiteren Indikators 122' erfolgen.A comparative value 12 ' for example, if only very few photons were detected, that is, both spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' Accept values that approximately correspond to the dark measurement / dark measurements. Furthermore, a comparison value 12 ' of about zero when the spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' are about the same size. Equal-sized spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' may arise if not with any single measurement 11 ' . 11 " or in both single measurements 11 ' . 11 " directly reflected radiation was detected. Because from the comparison value 12 ' With a value of approximately zero, no statement can be made about the existence of a direct reflection, the comparison value applies 12 ' as ambiguous. In the case of an ambiguous comparison value 121 ' For example, a radiation intensity of an electromagnetic radiation irradiated on the measuring range before striking the measuring range may be another indicator 122 ' be for the presence of direct reflection and the selection 13 the spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' depending on the further indicator 122 ' respectively.

Bei Vorliegen eines uneindeutigen Vergleichswerts 121' können beide spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" zur Ermittlung einer spektralen Information 142' des Objekts 5" verwendet werden, wenn die Strahlungsintensitäten der spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" einen geringen Wert annehmen, wobei ein geringer Wert beispielsweise einen Wert von 0,2% oder 5% oder einen Wert zwischen 0,2% und 5% der Strahlungsintensität der auf den Messbereich 5 eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung vor Auftreffen auf den Messbereich 5 umfasst. Ein solcher Fall ist beispielhaft in dem in 6 gezeigten Ablaufdiagramm dargestellt. In 6 wird eine Messung 11‘‘‘ der auf den Messbereich 5 eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung vorgenommen. Das hierbei aufgenommene Detektorsignal 111‘‘‘, welches ein Maß für die Strahlungsintensität der auf den Messbereich eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung ist, wird in 6 an die Auswerteeinheit 6, insbesondere die Vergleichseinheit 61, übermittelt. Die Messung 11‘‘‘ der auf den Messbereich eingestrahlten Strahlung kann beispielsweise an den Beleuchtungselementen, welche zum Bestrahlen 110', 110" des Messbereichs mit elektromagnetischer Strahlung eingerichtet sind, erfolgen. Alternativ oder ergänzend kann die Messung 11‘‘‘ für jedes Beleuchtungselement einmal erfolgen und die sich ergebenden Werte in einem Speicher als Referenzwert hinterlegt werden (nicht dargestellt), auf den die Vergleichseinheit 61, insbesondere im Fall eines uneindeutigen Vergleichswerts 121' zugreifen kann, um den weiteren Indikator 122' zu bestimmen und an die Auswahleinheit 62 zu übermitteln. In diesem hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Detektorsignal 111‘‘‘, welches ein Maß für die auf den Messbereich 5 eingestrahlten Strahlung ist, aus dem Speicher abgerufen. Der Schritt Messung 11‘‘‘ der auf den Messbereich 5 eingestrahlten Strahlung kann hierbei entfallen. Der weitere Indikator 122' ist ein Maß dafür, wieviel Strahlung vom Messbereich 5 im Verhältnis zu der auf den Messbereich 5 eingestrahlten Strahlung in der Detektionseinheit detektiert wird. Beispielsweise kann der weitere Indikator 122' einen Wert zwischen 0% und 100% annehmen, wobei die Intervallränder miteingeschlossen sind.If there is an ambiguous reference value 121 ' Both spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' for determining a spectral information 142 ' of the object 5 ' be used when the radiation intensities of the spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' assume a low value, with a low value, for example, a value of 0.2% or 5% or a value between 0.2% and 5% of the radiation intensity of the measuring range 5 radiated electromagnetic radiation before hitting the measuring range 5 includes. Such a case is exemplary in the in 6 shown flowchart shown. In 6 is a measurement 11 '''of the measuring range 5 irradiated electromagnetic radiation made. The detected here detector signal 111 ''', which is a measure of the radiation intensity of the irradiated on the measuring range electromagnetic radiation is in 6 to the evaluation unit 6 , in particular the comparison unit 61 , transmitted. The measurement 11 '''of the radiation irradiated onto the measuring region can, for example, be applied to the illumination elements which are to be irradiated 110 ' . 110 ' of the measuring range are set up with electromagnetic radiation. Alternatively or additionally, the measurement 11 '''for each lighting element can be made once and the resulting values stored in a memory as a reference value (not shown) to which the comparison unit 61 , in particular in the case of an ambiguous reference value 121 ' can access the other indicator 122 ' to determine and to the selection unit 62 to convey. In this embodiment, not shown here, the detector signal 111 ''', which is a measure of the on the measuring range 5 irradiated radiation is retrieved from the memory. The step measuring 11 '''of the measuring range 5 irradiated radiation can be omitted here. The further indicator 122 ' is a measure of how much radiation from the measuring area 5 in relation to the on the measuring range 5 irradiated radiation is detected in the detection unit. For example, the further indicator 122 ' assume a value between 0% and 100%, with the interval margins included.

Bei Vorliegen eines uneindeutigen Vergleichswerts 121' können beide spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" verworfen werden 16. Ein solcher Fall ist in dem Ablaufdiagramm in 7 dargestellt. Der Ablauf kann bis zur Auswahleinheit 62 beispielsweise mit dem in 6 dargestellten Ablauf übereinstimmen. Der weitere Indikator 122' ist ein Maß dafür, wieviel Strahlung vom Messbereich 5 im Verhältnis zu der auf den Messbereich 5 eingestrahlten Strahlung in der Detektionseinheit detektiert wird. Beide spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" werden in dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel verworfen, wenn die Strahlungsintensität einen hohen Wert annimmt, insbesondere einen Wert von 10% oder 100% oder einen Wert zwischen 10% und 100% der Intensität der auf den Messbereich eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung. Der weitere Indikator 122' zeigt an, dass direkte Reflexion vorliegen kann. Alternativ könnte die spektrale Auswertung 14 mindestens eines der Detektorsignale 111', 111" zur Bestimmung 141 der spektralen Information 141' des Mediums erfolgen. Wenn die Strahlungsintensität bei einem uneindeutigen Vergleichswert 121' einen geringen Wert annimmt, insbesondere einen Wert von weniger als 0,1 % der Intensität der auf den Messbereich eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung, so kann dies ein Hinweis darauf sein, dass der Messabstand zum Messbereich 5, unter dem die Einzelmessungen 11', 11" durchgeführt wurden, ungeeignet ist. Wie in 7 dargestellt, erfolgt ein Verwerfen 16 der spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" aufgrund des geringen Wertes des weiteren Indikators 122'. Das Steuersignal 16' kann wie vorstehend beschrieben beispielsweise zur Änderung des Messabstandes generiert werden.If there is an ambiguous reference value 121 ' Both spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' 16. Such a case is in the flowchart in FIG 7 shown. The process can be up to the selection unit 62 for example, with the in 6 match shown process. The further indicator 122 ' is a measure of how much radiation from the measuring range 5 in relation to that on the measuring range 5 irradiated radiation is detected in the detection unit. Both spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' be in the in 7 shown embodiment, when the radiation intensity assumes a high value, in particular a value of 10% or 100% or a value between 10% and 100% of the intensity of the irradiated on the measuring range electromagnetic radiation. The further indicator 122 ' indicates that direct reflection may be present. Alternatively, the spectral evaluation could 14 at least one of the detector signals 111 ' . 111 ' for determination 141 the spectral information 141 ' of the medium. When the radiation intensity at an ambiguous comparison value 121 ' assumes a low value, in particular a value of less than 0.1% of the intensity of the electromagnetic radiation radiated onto the measuring area, this can be an indication that the measuring distance to the measuring area 5 under which the individual measurements 11 ' . 11 " were inappropriate. As in 7 shown, discarded 16 the spectrometric detector signals 111 ' , 111 "due to the low value of the other indicator 122 ' , The control signal 16 ' can be generated as described above, for example, to change the measuring distance.

Es kann somit anhand des weiteren Indikators 122' gesteuert werden, ob eine Bestimmung 141, 142 einer spektralen Information 14', 141', 142' oder ein Verwerfen 16 der Detektorsignale 111', 111" und ein Ansteuern der Messeinheit 7 zur Durchführung erneuter Einzelmessungen 11‘‘‘, 11‘‘‘‘ und übertragen der spektrometrischen Detektorsignale an die Auswerteeinheit 6 erfolgt. Beim Verwerfen 16 kann wie vorstehend beschrieben ein Steuersignal 16' generiert werden, welches die Messeinheit 7 ansteuert. It can thus on the basis of the further indicator 122 ' be controlled, whether a provision 141 . 142 a spectral information 14 ' . 141 ' . 142 ' or a discard 16 the detector signals 111 ' . 111 ' and a control of the measuring unit 7 for performing new individual measurements 11 ''',11''''and transmit the spectrometric detector signals to the evaluation unit 6 he follows. When discarding 16 may as described above a control signal 16 ' be generated, which is the measuring unit 7 controls.

In 8 ist ein Ablaufdiagramm dargestellt, wobei sich aus dem Vergleichen 12 des ersten spektrometrischen Detektorsignals 111' und des zweiten spektrometrischen Detektorsignals 111" ein eindeutiger Vergleichswert 12' ergibt. Der Vergleichswert 12' zeigt in diesem Ausführungsbeispiel an, dass eines der spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" direkt reflektierte Strahlung umfasst und eines der spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" keine direkt reflektierte Strahlung umfasst. Der Ablauf des Verfahrens 10 ist bis zur spektralen Auswertung 14 beispielsweise analog zu dem in 5 beschriebenen Ablauf. In 8 ist gezeigt, dass beispielsweise die spektrale Auswertung 14 des spektrometrischen Detektorsignals 132', bei dem keine direkte Reflexion vorliegt, zur Bestimmung 142 der spektralen Information des Objekts 5" erfolgt und das Verwerfen 16 des spektrometrischen Detektorsignals 131', bei dem direkte Reflexion vorliegt, erfolgt. Es kann die Ausgabe 15 der spektralen Information des Objekts 5" erfolgen.In 8th is shown a flowchart, which is from the comparison 12 of the first spectrometric detector signal 111 ' and the second spectrometric detector signal 111 ' a clear comparison value 12 ' results. The comparison value 12 ' indicates in this embodiment that one of the spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' directly reflected radiation and one of the spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' does not include directly reflected radiation. The procedure of the procedure 10 is up to the spectral evaluation 14 for example, analogous to that in 5 described procedure. In 8th is shown, for example, the spectral evaluation 14 the spectrometric detector signal 132 ' in which there is no direct reflection, for determination 142 the spectral information of the object 5 ' done and discarding 16 the spectrometric detector signal 131 ', in which there is direct reflection occurs. It can be the output 15 the spectral information of the object 5 ' respectively.

Ein Unterschied des Verfahrens in 8 und dem in 9 dargestellten Ablaufdiagramm wird darin gesehen, dass in 9 nach der Auswahl 13 der spektrometrischen Detektorsignale zur Analyse, die spektrale Auswertung 14 des spektrometrischen Detektorsignals 131', bei dem direkte Reflexion vorliegt, zur Ermittlung 141 der spektralen Information 141' des das Objekt zumindest teilweise umgebenden Mediums 5' erfolgt und das Verwerfen 16 des spektrometrischen Detektorsignals 132', bei dem keine direkte Reflexion vorliegt, erfolgt.A difference of the procedure in 8th and in 9 The flowchart shown is seen in that in 9 after the selection 13 the spectrometric detector signals for analysis, the spectral evaluation 14 the spectrometric detector signal 131 ' in which there is direct reflection, for detection 141 the spectral information 141 ' of the object at least partially surrounding medium 5 ' done and discarding 16 the spectrometric detector signal 132 ' , in which there is no direct reflection occurs.

5, 8 und 9 zeigen Ausführungsbeispiele bei denen eines der spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" direkt reflektierte Strahlung umfasst und eines der spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" keine direkt reflektierte Strahlung umfasst. Je nach Vorgabe, welche beispielsweise von einem Nutzer vorgegeben werden kann, können spektrale Informationen 14' des Objekts 5" und/oder des Mediums 5' ermittelt werden 141, 142. 5 . 8th and 9 show embodiments in which one of the spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' directly reflected radiation and one of the spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' does not include directly reflected radiation. Depending on the specification, which can be specified for example by a user, spectral information 14 ' of the object 5 ' and / or the medium 5 ' to be determined 141, 142.

In 10 ist ein Ablaufdiagramm für ein Ausführungsbeispiel der spektralen Auswertung 14 dargestellt, bei dem die Bestimmung 141 der spektralen Information 141' des Mediums 5', an welchem die direkte Reflexion erfolgt und/oder die Bestimmung 142 der spektralen Information 142' des Objekts 5" erfolgt. Zudem erfolgt in 10 eine Bestimmung 143 des Haupteinfallswinkels 143' der elektromagnetischen Strahlung auf den Messbereich 5 für mindestens eine der Einzelmessungen 11', 11". Die Information über den Haupteinfallswinkel 143' und die spektralen Information/ die spektralen Informationen 141', 142' werden in einer Korrektureinheit 144 verarbeitet. Wird beispielsweise ein Fabry-Perot Interferometer bei der spektrometrischen Messung 111 für die Einzelmessungen 11', 11" verwendet, so kann eine Änderung des Haupteinfallswinkel 143' zu einer Verschiebung des Spektrums führen. Bei Fabry-Pérot Interferometern bewirkt eine Variation des Einfallswinkels der elektromagnetischen Strahlung auf das Fabry-Pérot Interferometer eine Verschiebung der Wellenlänge, welche mittels des Interferometers gemessen werden soll. Weicht der Haupteinfallswinkel von der Normalen ab, so kommt es zu einer Verschiebung des gesamten Spektrums, einem sogenannten Spektrenoffset. Ist der Haupteinfallswinkel 143' bekannt, so kann dieser Spektrenoffset bestimmt werden und das Spektrum/ die Spektren 141', 142' entsprechend korrigiert werden. Diese Korrektur erfolgt in dem in 10 gezeigten Ausführungsbeispiel in der Korrektureinheit 144. Das korrigierte Spektrum bzw. die korrigierten Spektren 1410', 1420' können ausgegeben werden 15.In 10 is a flowchart for an embodiment of the spectral evaluation 14 shown in which the provision 141 the spectral information 141 ' of the medium 5 ' at which the direct reflection takes place and / or the determination 142 the spectral information 142 ' of the object 5 ' he follows. It also takes place in 10 a provision 143 the main incident angle 143 'of the electromagnetic radiation on the measuring range 5 for at least one of the individual measurements 11 ' . 11 " , The main incident angle information 143 'and the spectral information / spectral information 141 ' . 142 ' be in a correction unit 144 processed. For example, a Fabry-Perot interferometer in the spectrometric measurement 111 for the individual measurements 11 ' . 11 " used, so can change the main angle of incidence 143 ' lead to a shift in the spectrum. In Fabry-Pérot interferometers, varying the angle of incidence of the electromagnetic radiation on the Fabry-Pérot interferometer causes a shift in the wavelength to be measured by the interferometer. If the main angle of incidence deviates from the normal, the entire spectrum is shifted, a so-called spectral offset. Is the main angle of incidence 143 ' As is known, this spectral offset can be determined and the spectrum (s) 141 ' . 142 ' be corrected accordingly. This correction takes place in the in 10 shown embodiment in the correction unit 144 , The corrected spectrum or the corrected spectra 1410 ' . 1420 ' can be spent 15.

11 zeigt einen Querschnitt eines Miniaturspektrometers 1000 zur Durchführung der Analyse des Messbereichs 5 beispielsweise gemäß einem der vorstehend beschriebenen Verfahren. Das Miniaturspektrometer 1000 kann beispielsweise in einem Gehäuse angeordnet sein (nicht dargestellt). Das Miniaturspektrometer 1000 umfasst eine Beleuchtungseinheit 1, umfassend mindestens ein erstes Beleuchtungselement 1' und ein zweites Beleuchtungselement 1" zur Beleuchtung des Messbereichs 5 mit elektromagnetischer Strahlung aus unterschiedlichen Beleuchtungswinkeln 1010', 1010", eine Detektionseinheit 2, ein spektrales Element 3, welches im Strahlengang zwischen dem Messbereich 5 und der Detektionseinheit 2 angeordnet ist und eine Auswerteeinheit 6, welche dazu ausgebildet ist, die Beleuchtungselemente 1', 11" der Beleuchtungseinheit 1 zeitlich unabhängig voneinander anzusteuern. Ein erstes Steuersignal 161' der Auswerteeinheit 6 kann das erste Beleuchtungselement 1' ansteuern, das heißt beispielsweise das erste Beleuchtungselement 1' an- und ausschalten, die erste Strahlungsverteilung des ersten Beleuchtungselement 1' einstellen, einen ersten Beleuchtungswinkel 1010' einstellen und/ oder den Abstand zwischen Beleuchtungselement 1' und Messbereich 5 einstellen. Analog kann ein zweites Steuersignal der Auswerteeinheit 6 das zweite Beleuchtungselement 1" ansteuern, das heißt beispielsweise das zweite Beleuchtungselement 1" an- und ausschalten, die zweite Strahlungsverteilung des zweiten Beleuchtungselement 1" einstellen, einen zweiten Beleuchtungswinkel 1010" einstellen und/ oder den Abstand zwischen zweitem Beleuchtungselement 1" und Messbereich 5 einstellen. Das erste Steuersignal 161' und das zweite Steuersignal 162' können unabhängig voneinander generiert werden. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Beleuchtungselemente 1', 1" jeweils von einer optischen Achse 1001 des Miniaturspektrometers beabstandet angeordnet, sodass eine exzentrische Beleuchtung des Messbereichs 5 realisiert werden kann. Im Strahlengang zwischen dem spektralen Element 3 und dem Messbereich 5 ist ein Abbildungssystem 4 angeordnet, welches die vom Messbereich kommende Strahlung 501 auf das spektrale Element 3 führt. Die vom Messbereich kommende Strahlung 501 ist in 11 als eine Fläche zwischen zwei Strahlen skizziert. Das Abbildungssystem 4 kann beispielsweise eine Sammellinse und/ oder eine Lichtführung umfassen. Das spektrale Element 3 kann beispielsweise mindestens ein mikromechanisches Fabry-Pérot Interferometer umfassen, welches zwei durch einen Spalt voneinander beabstandete Spiegelelemente umfasst. Das erste Beleuchtungselement 1' und das zweite Beleuchtungselement 1" können als separate Emitter, wie beispielsweise Leuchtdioden (LED), LED + Phosphore oder bulb + shutter ausgeführt sein, die an unterschiedlichen Orten angeordnet sind. Alternativ oder ergänzend können die Beleuchtungselemente 1', 1" unterschiedliche Lichtwege ausgehend von einem gemeinsamen Emitter, wie zum Beispiel eine Leuchtdiode (LED), LED + Phosphore, bulb + shutter, bezeichnen. Diese unterschiedlichen Lichtwege können beispielsweise durch Modulatoren separat zu- und abgeschaltet bzw. moduliert werden, sodass beispielsweise eine zeitlich unabhängige Ansteuerung der Lichtwege ermöglicht werden kann. Die zeitlich unabhängige Ansteuerung kann beispielsweise durch Lock-In mit unterschiedlichen Frequenzen oder unterschiedlicher Phasenlage erfolgen. Beispielsweise kann das erste Beleuchtungselement 1' in einer Phasenlage von 0° bis 120° angeschaltet sein, um den Messbereich 5 mit der ersten Strahlungsverteilung zu bestrahlen 110' und die spektrometrische Messung 111 durchzuführen, das zweite Beleuchtungselement 1" in einer Phasenlage von 120° bis 240° angeschaltet sein, wobei das erste Beleuchtungselement 1' ausgeschaltet ist, um den Messbereich 5 mit der zweiten Strahlungsverteilung zu bestrahlen 110" und die spektrometrische Messung 111 durchzuführen und in einer Phasenlage von 240° bis 360° eine spektrometrische Messung durchgeführt werden, während kein Beleuchtungselement 1', 1" angeschaltet ist, um mit der Detektionseinheit 2 ein Detektorsignal 111‘‘‘ für die Dunkelmessung aufzuzeichnen. Umgebungslicht, welches nicht von der Beleuchtungseinheit 1 emittiert wird, kann unterdrückt werden, indem beispielsweise ein Lock-In Verfahren mit unterschiedlichen Frequenzen durchgeführt wird oder eine fest gewählte Phasenbeziehung für die Beleuchtungselemente 1', 1" verwendet wird. Somit können auch Wechselwirkungen zwischen den Beleuchtungselementen 1', 1" reduziert bzw. vermieden werden. Der erste Beleuchtungswinkel 1010' bezeichnet den Haupteinfallswinkel 143' des ersten Beleuchtungselement 1', der zweite Beleuchtungswinkel 1010" bezeichnet den Haupteinfallswinkel des zweiten Beleuchtungselement 1". Wie in 10 dargestellt, kann der Haupteinfallswinkel 143' zu jeder Einzelmessung 11', 11" ermittelt werden 143, um das Spektrum 141', 142' zu korrigieren. Die Detektionseinheit 2, das spektrale Element 3 und das Abbildungssystem 4 bilden in 11 zusammen die Messeinheit 7. Die Auswerteeinheit 6 umfasst die Vergleichseinheit 61, die Signalauswahleinheit 62 und die Recheneinheit 63. Wie vorstehend beschrieben ist die Vergleichseinheit 61 zur Bestimmung des Vergleichswerts 12' aus den Ergebnissen der Einzelmessungen 11', 11" eingerichtet, die Signalauswahleinheit 62 ist zu einer Auswahl 13 der spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" zur Analyse des Messbereichs 5 in Abhängigkeit des Vergleichswerts 12' eingerichtet und die Recheneinheit 63 ist zur Ermittlung 141, 142 einer spektralen Information 14', 141', 142' aus dem mindestens einen ausgewählten spektrometrischen Detektorsignal 13', 131', 132' eingerichtet. In 11 sind die erste direkt reflektierte Strahlung 1002', das heißt die bei der ersten Einzelmessung 1' auftretende am Medium 5' direkt reflektierte Strahlung, die zweite direkt reflektierte Strahlung 1002', das heißt die bei der zweiten Einzelmessung 1" auftretende am Medium 5' direkt reflektierte Strahlung und die vom Objekt kommende Strahlung 1003 skizziert. Werden die Beleuchtungselemente 1', 1" zeitlich versetzt angesteuert, so treten die direkt reflektierten Strahlungen 1002', 1002" zeitlich versetzt auf. Der Einfachheit halber wurden in 11 und 12 alle für die Einzelmessungen 11', 11" relevanten auftretenden Strahlungen 1002', 1002", 1003 jeweils in 11 und 12 skizziert. Die vom Messbereich kommende Strahlung 501, welche auf die Detektionseinheit 2 geführt wird, umfasst in diesem Ausführungsbeispiel nur einen Teil der vom Objekt kommende Strahlung 1003. Die direkt reflektierte Strahlung 1002 wird in diesem Ausführungsbeispiel in Richtung des jeweils anderen Beleuchtungselements 1', 1" reflektiert und wird somit nicht auf die Detektionseinheit 2 geführt. Das heißt, die von der Detektionseinheit 2 aufgenommenen spektrometrischen Detektorsignale 111', 111" der Einzelmessungen 11', 11" enthalten keine direkte Reflexion. Sie können beispielsweise gemäß den vorstehend beschriebenen Verfahren 10 ausgewertet werden, um eine spektrale Information 142' des Objekts 5" zu erhalten. 11 shows a cross section of a miniature spectrometer 1000 to carry out the analysis of the measuring range 5 for example, according to one of the methods described above. The miniature spectrometer 1000 For example, it can be arranged in a housing (not shown). The miniature spectrometer 1000 includes a lighting unit 1 comprising at least a first lighting element 1' and a second lighting element 1" for illuminating the measuring range 5 with electromagnetic radiation from different illumination angles 1010 ' . 1010 " , a detection unit 2 , a spectral element 3, which in the beam path between the measuring range 5 and the detection unit 2 is arranged and an evaluation unit 6 , which is adapted to the lighting elements 1' . 11 " the lighting unit 1 to control independently of each other. A first control signal 161 ' the evaluation unit 6 may be the first lighting element 1' to control, that is, for example, the first lighting element 1' on and off, the first radiation distribution of the first lighting element 1' set a first illumination angle 1010 ' adjust and / or the distance between lighting element 1' and set measuring range 5. Analogously, a second control signal of the evaluation unit 6 the second lighting element 1" to drive, that is, for example, the second lighting element 1" on and off, the second radiation distribution of the second illumination element 1" adjust, a second illumination angle 1010 " adjust and / or the distance between the second lighting element 1" and measuring range 5 to adjust. The first control signal 161 ' and the second control signal 162 'can be generated independently of each other. In this embodiment, the lighting elements 1' . 1" each from an optical axis 1001 spaced from the miniature spectrometer, so that an eccentric illumination of the measuring range 5 can be realized. In the beam path between the spectral element 3 and the measuring range 5 is an imaging system 4 arranged, which the coming of the measuring range radiation 501 to the spectral element 3 leads. The radiation 501 coming from the measuring area is in 11 sketched as an area between two rays. The imaging system 4 may include, for example, a positive lens and / or a light guide. The spectral element 3 For example, it may comprise at least one micromechanical Fabry-Pérot interferometer comprising two mirror elements spaced apart by a gap. The first lighting element 1' and the second lighting element 1" may be implemented as separate emitters, such as light-emitting diodes (LED), LED + phosphors or bulb + shutter, which are arranged at different locations. Alternatively or additionally, the lighting elements 1' . 1" different light paths from a common emitter, such as a light emitting diode (LED), LED + phosphors, bulb + shutter denote. These different light paths can be separately switched on and off or modulated by modulators, for example, so that, for example, a time-independent control of the light paths can be made possible. The time-independent control can be done for example by lock-in with different frequencies or different phase. For example, the first lighting element 1' be switched in a phase angle of 0 ° to 120 ° to the measuring range 5 to irradiate with the first radiation distribution 110 'and the spectrometric measurement 111 perform the second lighting element 1" be turned on in a phase position of 120 ° to 240 °, wherein the first lighting element 1' is off to the measuring range 5 to irradiate with the second radiation distribution 110 "and the spectrometric measurement 111 and perform a spectrometric measurement in a phase position of 240 ° to 360 °, while no lighting element 1' . 1" is turned on to with the detection unit 2 To record a detector signal 111 '''for the dark measurement. Ambient light, which is not from the lighting unit 1 can be suppressed, for example, by a lock-in method is performed with different frequencies or a fixed phase relationship for the lighting elements 1' . 1" is used. Thus, also interactions between the lighting elements 1' . 1" be reduced or avoided. The first illumination angle 1010 ' denotes the main angle of incidence 143 ' of the first lighting element 1' , the second illumination angle 1010 " denotes the main incident angle of the second lighting element 1" , As in 10 shown, the main angle of incidence 143 ' to every single measurement 11 ' . 11 " 143 are determined to the spectrum 141 ' . 142 ' to correct. The detection unit 2 , the spectral element 3 and the imaging system 4 form in 11 together the measuring unit 7 , The evaluation unit 6 includes the comparison unit 61 , the signal selection unit 62 and the arithmetic unit 63 , As described above, the comparison unit 61 for determining the comparative value 12 ' from the results of the individual measurements 11 ' , 11 ", the signal selection unit 62 is to a selection 13 the spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' for analysis of the measuring range 5 depending on the comparative value 12 ' set up and the arithmetic unit 63 is for investigation 141 . 142 a spectral information 14 ' . 141 ' . 142 ' from the at least one selected spectrometric detector signal 13 ' . 131 ' . 132 ' set up. In 11 are the first directly reflected radiation 1002 ' , that is the first single measurement 1' occurring on the medium 5 ' directly reflected radiation, the second directly reflected radiation 1002 ' , that is the second single measurement 1" occurring on the medium 5 ' directly reflected radiation and the radiation coming from the object 1003 outlined. Be the lighting elements 1' . 1" timed offset, so enter the directly reflected radiation 1002 ' . 1002 " offset in time. For simplicity, in 11 and 12 all for the individual measurements 11 ' . 11 " relevant occurring radiation 1002 ' . 1002 " . 1003 each in 11 and 12 outlined. The radiation 501 coming from the measuring area, which is incident on the detection unit 2 is guided comprises in this embodiment, only a part of the radiation coming from the object 1003 , The directly reflected radiation 1002 is in this embodiment in the direction of the other lighting element 1' . 1" is reflected and thus will not affect the detection unit 2 guided. That is, that of the detection unit 2 recorded spectrometric detector signals 111 ' . 111 ' The individual measurements 11 ', 11 "do not contain any direct reflection, for example they can be determined according to the methods described above 10 be evaluated to a spectral information 142 ' of the object 5 ' to obtain.

In 12 ist der Messbereich 5 relativ zum Miniaturspektrometer 1000 gegenüber dem in 11 gezeigten Ausführungsbeispiel um einen Winkel verkippt. Dadurch ändern sich der erste Beleuchtungswinkel 1010' und der zweite Beleuchtungswinkel 1010" gegenüber den Beleuchtungswinkeln in 11 jeweils um den Verkippungswinkel. Wie anhand des skizzierten Strahlenverlaufs der direkt, reflektierten Strahlung 1002, der vom Objekt kommenden Strahlung 1003 und der vom Messbereich kommenden Strahlung 501, welche auf die Detektionseinheit 2 geführt wird, deutlich wird, umfasst das erste spektrometrische Detektorsignal 111', welches durch Bestrahlen 110' des Messbereichs 5 mit der ersten Strahlungsverteilung spektrometrisch gemessen 111 wird, Anteile direkt reflektierter Strahlung 1002 und Anteile der vom Objekt 5" kommenden Strahlung, welche hier als diffus reflektierte Strahlung dargestellt ist. Das zweite Detektorsignal 111" umfasst nur Anteile der vom Objekt 5" kommenden Strahlung 1003. Somit kann beispielsweise mit einem der vorstehend beschriebenen Verfahren 10 aus dem ersten Detektorsignal 111' die spektrale Information 141' des Mediums 5' bestimmt werden 141 und/ oder aus dem zweiten Detektorsignal 111" die spektrale Information 141" des Objekts 5" bestimmt werden.In 12 is the measuring range 5 relative to the miniature spectrometer 1000 opposite to the 11 shown embodiment tilted by an angle. This changes the first illumination angle 1010 ' and the second illumination angle 1010 "versus the illumination angles in 11 each at the tilt angle. As with the sketched beam path of the direct, reflected radiation 1002 . the radiation coming from the object 1003 and the radiation coming from the measuring area 501 pointing to the detection unit 2 is clear, comprises the first spectrometric detector signal 111 ' which by irradiation 110 ' of the measuring range 5 with the first radiation distribution is measured spectrometrically 111, shares of directly reflected radiation 1002 and parts of the object 5 ' coming radiation, which is shown here as diffuse reflected radiation. The second detector signal 111 ' includes only portions of the object 5 ' coming radiation 1003 , Thus, for example, with one of the methods described above 10 from the first detector signal 111 ' the spectral information 141 ' of the medium 5 ' be determined 141 and / or from the second detector signal 111 ' the spectral information 141 "of the object 5 ' be determined.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007007040 A1 [0002]DE 102007007040 A1 [0002]
  • DE 102011076677 A1 [0003]DE 102011076677 A1 [0003]

Claims (13)

Verfahren (10) zur Analyse eines Messbereichs (5) unter Berücksichtigung einer spektralen Auswertung (14) mindestens einer Einzelmessung (11', 11", 11‘‘‘, 11‘‘‘‘), wobei die Einzelmessung (11', 11", 11‘‘‘, 11‘‘‘‘) die nachfolgenden Schritte aufweist: • Bestrahlen (110', 110") eines Objekts (5") des Messbereichs (5) mit elektromagnetischer Strahlung, • spektrometrische Messung (111) einer von dem Messbereich kommenden Strahlung (501), dadurch gekennzeichnet, dass zur Analyse des Messbereichs (5) mindestens zwei Einzelmessungen (11', 11", 11‘‘‘, 11‘‘‘‘) durchgeführt werden, wobei • das Bestrahlen (110') des Objekts (5") mit elektromagnetischer Strahlung für eine erste Einzelmessung (11') mit einer ersten Strahlungsverteilung erfolgt und durch die spektrometrische Messung (111) einer vom Messbereich kommenden ersten Strahlung ein erstes spektrometrisches Detektorsignal (111') bereitgestellt wird, • das Bestrahlen (110") des Objekts (5") mit elektromagnetischer Strahlung für eine zweite Einzelmessung (11") mit einer zweiten Strahlungsverteilung erfolgt, welche von der ersten Strahlungsverteilung abweichend ist, und durch die spektrometrische Messung (111) einer vom Messbereich kommenden zweiten Strahlung ein zweites spektrometrisches Detektorsignal (111") bereitgestellt wird, • durch Vergleichen (12) des ersten spektrometrischen Detektorsignals (111') und des zweiten spektrometrischen Detektorsignals (111") ein Vergleichswert (12', 121') ermittelt wird, wobei der Vergleichswert (12', 121') ein Indikator für ein Vorliegen einer direkte Reflexion ist und • für die spektrale Auswertung (14) eine Auswahl (13) der spektrometrischen Detektorsignale (111', 111") zur Analyse des Messbereichs (5) in Abhängigkeit des Vergleichswerts (12', 121') erfolgt.Method (10) for analyzing a measuring range (5) taking into account a spectral evaluation (14) of at least one individual measurement (11 ', 11 ", 11''', 11 ''''), wherein the individual measurement (11 ', 11" , 11 ''',11'''') comprises the following steps: irradiating (110', 110 ") an object (5") of the measuring area (5) with electromagnetic radiation, • spectrometric measurement (111) of one of Measuring range coming radiation (501), characterized in that for the analysis of the measuring range (5) at least two individual measurements (11 ', 11 ", 11''', 11 '''') are performed, wherein • the irradiation (110 ') of the object (5 ") with electromagnetic radiation for a first individual measurement (11 ') with a first radiation distribution, and a first spectrometric detector signal (111') is provided by the spectrometric measurement (111) of a first radiation coming from the measurement area, the irradiation (110 ") of the object (5") with electromagnetic radiation for e In a second individual measurement (11 ") takes place with a second radiation distribution, which is different from the first radiation distribution, and a second spectrometric detector signal (111") is provided by the spectrometric measurement (111) of a second radiation coming from the measurement area, 12) of the first spectrometric detector signal (111 ') and the second spectrometric detector signal (111 "), a comparison value (12', 121 ') is determined, wherein the comparison value (12', 121 ') is an indicator for the presence of a direct reflection and • a selection (13) of the spectrometric detector signals (111 ', 111 ") for the analysis of the measuring range (5) as a function of the comparison value (12', 121 ') takes place for the spectral evaluation (14). Verfahren (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste spektrometrische Detektorsignal (111') und das zweite spektrometrische Detektorsignal (111") jeweils Photonenintensitäten umfassen.Method (10) according to Claim 1 , characterized in that the first spectrometric detector signal (111 ') and the second spectrometric detector signal (111 ") each comprise photon intensities. Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste spektrometrische Detektorsignal (111') und das zweite spektrometrische Detektorsignal (111") zeitversetzt von einer Messeinheit (7) aufgezeichnet werden.Method (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the first spectrometric detector signal (111 ') and the second spectrometric detector signal (111 ") are recorded with a time offset by a measuring unit (7). Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleichswert (12', 121') ein normiertes, relatives Differenzsignal des ersten spektrometrischen Detektorsignals (111') und des zweiten spektrometrischen Detektorsignals (111") ist.Method (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the comparison value (12 ', 121') is a standardized, relative difference signal of the first spectrometric detector signal (111 ') and the second spectrometric detector signal (111 "). Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Vergleichswert (12'), der das Vorliegen einer direkten Reflexion anzeigt, • das spektrometrische Detektorsignal (131') mit einem ersten Wert, wobei der Wert ein Maß für die detektierte elektromagnetische Strahlung ist und wobei der erste Wert größer als ein zweiter Wert eines weiteren Detektorsignals (132') ist, zur Bestimmung (141) einer spektralen Information (141') eines Mediums (5'), an welchem die direkte Reflexion erfolgt, ausgewertet wird und • das weitere spektrometrische Detektorsignal (132') mit einem zweiten Wert, der kleiner als der erste Wert ist, zur Bestimmung (142) einer spektralen Information (142') des Objekts (5") ausgewertet wird.Method (10) according to one of the preceding claims, characterized in that, in the comparison value (12 ') indicating the presence of direct reflection, • the spectrometric detector signal (131') having a first value, the value being a measure of the detected electromagnetic radiation and wherein the first value is greater than a second value of a further detector signal (132 '), for determining (141) a spectral information (141') of a medium (5 ') at which the direct reflection takes place evaluated and • the further spectrometric detector signal (132 ') having a second value, which is smaller than the first value, is evaluated for determining (142) spectral information (142') of the object (5 "). Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem uneindeutigen Vergleichswert (12', 121') eine von der Messeinheit (7) detektierte Strahlungsintensität ein weiterer Indikator (122') für ein Vorliegen einer direkte Reflexion ist und die spektrale Auswertung (14) in Abhängigkeit des weiteren Indikators (122') erfolgt.Method (10) according to one of the preceding claims, characterized in that, in the case of an ambiguous comparison value (12 ', 121'), a radiation intensity detected by the measuring unit (7) is a further indicator (122 ') for the presence of a direct reflection and the spectral evaluation (14) as a function of the further indicator (122 ') takes place. Verfahren (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem uneindeutigen Vergleichswert (12', 121') • beide spektrometrischen Detektorsignale (111', 111") zur Ermittlung (142) einer spektralen Information (142') des Objekts (5") geeignet sind, wenn die Strahlungsintensität einen geringen Wert annimmt, insbesondere einen Wert von 0,2% oder 5% oder einen Wert zwischen 0,2% und 5% der Intensität der auf den Messbereich eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung oder • beide spektrometrischen Detektorsignale (111', 111") verworfen werden, wenn die Strahlungsintensität einen hohen Wert annimmt, insbesondere einen Wert von 10% oder 100% oder einen Wert zwischen 10% und 100% der Intensität der auf den Messbereich eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung.Method (10) according to Claim 6 characterized in that, in the case of an ambiguous comparison value (12 ', 121'), both spectrometric detector signals (111 ', 111 ") are suitable for determining (142) spectral information (142') of the object (5") if the Radiation intensity assumes a low value, in particular a value of 0.2% or 5% or a value between 0.2% and 5% of the intensity of the irradiated on the measuring range electromagnetic radiation or • both spectrometric detector signals (111 ', 111 ") discarded when the radiation intensity becomes high, in particular a value of 10% or 100% or a value between 10% and 100% of the intensity of the electromagnetic radiation radiated onto the measuring area. Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass • die spektrale Auswertung (14) des spektrometrischen Detektorsignals (132'), bei dem keine direkte Reflexion vorliegt, zur Ermittlung (142) einer spektralen Information (142') des Objekts (5") erfolgt und • ein Verwerfen (16) des spektrometrischen Detektorsignals (131'), bei dem direkte Reflexion vorliegt, erfolgt.Method (10) according to one of the preceding claims, characterized in that • the spectral evaluation (14) of the spectrometric detector signal (132 '), in which there is no direct reflection, for determining (142) a spectral information (142') of the object (5 ") takes place and • discarding (16) the spectrometric detector signal (131 ') in which there is direct reflection. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass • die spektrale Auswertung (14) des spektrometrischen Detektorsignals (131') erfolgt, bei dem direkte Reflexion vorliegt, zur Ermittlung (141) einer spektralen Information des Mediums (5'), an welchem die direkte Reflexion erfolgt, und • die spektrale Auswertung (14) des spektrometrischen Detektorsignals (132'), bei dem keine direkte Reflexion vorliegt, zur Ermittlung (142) einer spektralen Information (142') des Objekts (5") erfolgt.Method according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that • the spectral evaluation (14) of the spectrometric detector signal (131 ') takes place, in which there is direct reflection, for determining (141) a spectral information of the medium (5') at which direct reflection takes place, and • the spectral evaluation (14) of the spectrometric detector signal (132 '), in which there is no direct reflection, for determining (142) a spectral information (142') of the object (5 ") takes place. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass • die spektrale Auswertung (14) des spektrometrischen Detektorsignals (131'), bei dem direkte Reflexion vorliegt, zur Ermittlung (141) einer spektralen Information (141') eines das Objekt (5") zumindest teilweise umgebende Mediums (5'), an welchem die direkte Reflexion erfolgt und • ein Verwerfen (16) des spektrometrischen Detektorsignals (132'), bei dem keine direkte Reflexion vorliegt, erfolgt.Method (10) according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that • the spectral evaluation (14) of the spectrometric detector signal (131 '), in which there is direct reflection, for determining (141) a spectral information (141') of a medium surrounding the object (5 ") at least ( 5 '), at which the direct reflection takes place and • discarding (16) of the spectrometric detector signal (132'), in which there is no direct reflection occurs. Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Einzelmessungen (11', 11", 11‘‘‘, 11‘‘‘‘) ein Haupteinfallswinkel (143') der elektromagnetischen Strahlung auf den Messbereich (5) ermittelt wird.Method (10) according to one of the preceding claims, characterized in that from the individual measurements (11 ', 11 ", 11''', 11 '''') a main angle of incidence (143 ') of the electromagnetic radiation on the measuring range (5) is determined. Miniaturspektrometer (1000) zur Durchführung der Analyse des Messbereichs (5) gemäß einem Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend • eine Beleuchtungseinheit (1), umfassend mindestens zwei Beleuchtungselemente (1', 1") zur Beleuchtung (110') des Messbereichs (5) mit elektromagnetischer Strahlung aus unterschiedlichen Beleuchtungswinkeln (1010', 1010"), • eine Detektionseinheit (2), • ein spektrales Element (3), welches im Strahlengang zwischen dem Messbereich (5) und der Detektionseinheit (2) angeordnet ist und • eine Auswerteeinheit (6), welche dazu ausgebildet ist, die Beleuchtungselemente (1', 1") der Beleuchtungseinheit (1) zeitlich unabhängig voneinander anzusteuern dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (6) eine Vergleichseinheit (61), eine Signalauswahleinheit (62) und eine Recheneinheit (63) umfasst, wobei • die Vergleichseinheit (61) zu einer Bestimmung des Vergleichswerts (12', 121') aus den Ergebnissen der Einzelmessungen (11', 11", 11‘‘‘, 11‘‘‘‘) eingerichtet ist, • die Signalauswahleinheit (62) zur Auswahl (13) der spektrometrischen Detektorsignale (111', 111") zur Analyse des Messbereichs (5) in Abhängigkeit des Vergleichswerts (12', 121') eingerichtet ist und • die Recheneinheit (63) zur Ermittlung (141, 142) einer spektralen Information (14', 141', 142')aus dem mindestens einen ausgewählten spektrometrischen Detektorsignal (13', 131', 132') eingerichtet ist.Miniature spectrometer (1000) for carrying out the analysis of the measuring area (5) according to a method (10) according to one of the preceding claims, comprising • a lighting unit (1) comprising at least two lighting elements (1 ', 1'') for illumination (110') of the measuring area (5) with electromagnetic radiation from different illumination angles (1010 ', 1010 "), • a detection unit (2), • a spectral element (3) which is arranged in the beam path between the measuring area (5) and the detection unit (2) and • an evaluation unit (6) which is designed to control the lighting elements (1 ', 1 ") of the lighting unit (1) independently of each other, characterized in that the evaluation unit (6) has a comparison unit (61), a signal selection unit ( 62) and a computing unit (63), wherein • the comparison unit (61) determines the comparison value (12 ', 121') from the results of the individual measurements (1 1 ', 11 ", 11''', 11 ''''), the signal selection unit (62) for selecting (13) the spectrometric detector signals (111 ', 111") for analyzing the measuring area (5) as a function of the arithmetic unit (63) for determining (141, 142) spectral information (14 ', 141', 142 ') from the at least one selected spectrometric detector signal (13', 131 ', 132') is set up. Miniaturspektrometer (1000) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das spektrale Element (3) mindestens ein Fabry-Pérot Interferometer umfasst.Miniature spectrometer (1000) after Claim 12 , characterized in that the spectral element (3) comprises at least one Fabry-Pérot interferometer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021122964A1 (en) * 2019-12-18 2021-06-24 Robert Bosch Gmbh Method for ascertaining a spectrum of a sample, and optical analysis device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007007040A1 (en) 2007-02-07 2008-08-14 Carl Zeiss Microlmaging Gmbh Measuring device for the optical and spectroscopic examination of a sample
DE102011076677A1 (en) 2011-05-30 2012-12-06 Carl Zeiss Microimaging Gmbh Spectroscopic measuring device

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2579884B1 (en) * 1985-04-09 1988-12-02 Sanofi Sa
JPS6463842A (en) * 1987-09-03 1989-03-09 Terumo Corp Method and apparatus for measuring concentration of optical material
US5909280A (en) * 1992-01-22 1999-06-01 Maxam, Inc. Method of monolithically fabricating a microspectrometer with integrated detector
IL121279A (en) * 1996-07-16 2001-05-20 Roche Diagnostics Gmbh Analytical system with means for detecting too small sample volumes
DE60032136T2 (en) * 1999-03-19 2007-10-25 Titech Visionsort As MATERIAL INSPECTION
JP3779636B2 (en) * 2002-03-27 2006-05-31 株式会社東芝 Determination method of residual film by optical measurement
ATE446500T1 (en) * 2007-09-10 2009-11-15 Hoffmann La Roche METHOD AND DEVICE FOR EVALUATION OF A DRY CHEMICAL TEST ELEMENT
DE102008033214A1 (en) * 2008-07-15 2010-01-21 Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KG Method for optically determining a measured variable of a measuring medium
EP2223650A1 (en) * 2009-02-25 2010-09-01 The Provost, Fellows and Scholars of the College of the Holy and Undivided Trinity of Queen Elizabeth near Dublin Method and apparatus for imaging tissue topography
CN103026203A (en) * 2010-07-27 2013-04-03 柯尼卡美能达先进多层薄膜株式会社 Detection device and detection method for intermolecular interaction
JP2012220359A (en) * 2011-04-11 2012-11-12 Tokyo Electron Ltd Process monitoring device used for substrate processing apparatus, process monitoring method, and substrate processing apparatus
EP2745098A4 (en) * 2011-08-19 2015-04-01 Ind Machinex Inc Apparatus and method for inspecting matter and use thereof for sorting recyclable matter
JP6146955B2 (en) * 2012-03-13 2017-06-14 キヤノン株式会社 Apparatus, display control method, and program
JP5732120B2 (en) * 2013-09-13 2015-06-10 株式会社神戸製鋼所 Evaluation equipment for oxide semiconductor thin films
CN103759661B (en) * 2013-11-04 2016-06-29 北京理工大学 A kind of device for measuring film thickness and refractive index in medium
JP6279399B2 (en) * 2014-05-23 2018-02-14 浜松ホトニクス株式会社 Optical measuring device and optical measuring method
CN105510238B (en) * 2014-09-28 2019-04-05 天津先阳科技发展有限公司 Processing, modeling, prediction technique and the processing unit of multiposition diffusion spectroscopic data
US9739661B2 (en) * 2015-06-30 2017-08-22 Agilent Technologies, Inc. Infrared imaging system with automatic referencing

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007007040A1 (en) 2007-02-07 2008-08-14 Carl Zeiss Microlmaging Gmbh Measuring device for the optical and spectroscopic examination of a sample
DE102011076677A1 (en) 2011-05-30 2012-12-06 Carl Zeiss Microimaging Gmbh Spectroscopic measuring device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TOMINAGA, Shoji; TANAKA, Norihiro: Spectral image acquisition, analysis, and rendering for art paintings. In: Journal of Electronic Imaging, Vol. 17, 2008, No. 4, S. 043022-1 – 043022-13.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021122964A1 (en) * 2019-12-18 2021-06-24 Robert Bosch Gmbh Method for ascertaining a spectrum of a sample, and optical analysis device

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