DE102017203880A1 - Mikrospektrometermodul, Handgerät und Verfahren zum Betreiben eines Mikrospektrometermoduls - Google Patents

Mikrospektrometermodul, Handgerät und Verfahren zum Betreiben eines Mikrospektrometermoduls Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mikrospektrometermodul (102) mit einem optischen Resonator (106), einer Blende (112) mit einstellbarer Öffnungsweite zum Verändern eines Lichteinfalls auf den optischen Resonator (106), einem Detektor (110) zum Detektieren von durch den optischen Resonator (106) gefiltertem Licht und einer Ansteuereinheit (116) zum Ansteuern der Blende (112) unter Verwendung eines von dem Detektor (110) erzeugten Detektorsignals (114) und/oder eines Vorgabewerts, der eine beim Detektieren zu erzielende Auflösung repräsentiert.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
  • Aktuell wird an Möglichkeiten zur Herstellung miniaturisierter Spektrometer geforscht, die je nach Anwendung Spektren im sichtbaren Bereich, im Nahinfrarotbereich oder im mittleren Infrarotbereich aufnehmen sollen. Derartige Spektrometer eignen sich insbesondere zum Einbau in Handgeräte oder in Geräte der Unterhaltungselektronik wie etwa Smartphones, beispielsweise zur chemischen Analyse.
  • Fabry-Perot-Interferometer werden üblicherweise als durchstimmbare Filter realisiert, bei denen eine gewünschte Durchlasswellenlänge über den Abstand der Spiegelschichten eingestellt werden kann. In der Regel weist ein solches Fabry-Perot-Interferometer eine Eingangsapertur einer gewissen fixen Größe auf. Diese definiert zusammen mit einer Detektorgröße oder zusammen mit weiteren Aperturen oder generell mit Optiken im System ein Einfallswinkelintervall, aus dem Licht aufgesammelt werden kann. Dabei sollte ein grundsätzlicher Kompromiss zwischen erzielbarer Auflösung und Signalstärke am Detektor gefunden werden. Eine große Apertur kann beispielsweise eine Verschlechterung der Auflösung bei erhöhter Signalstärke bedeuten, während eine kleine Apertur eine Verbesserung der Auflösung bei verringerter Signalstärke bedeuten kann.
  • Für Anwendungen im Bereich der chemischen Analyse werden durch ein Fabry-Perot-Interferometer aufgenommene Spektren, beispielsweise im Nahinfrarotbereich, typischerweise mit Techniken der multivariaten Datenanalyse, kurz MVDA, ausgewertet. Dabei werden Datenbanken mit Spektren bekannter Untersuchungsobjekte genutzt, um anhand von Algorithmen der Statistik und des maschinellen Lernens Modelle aus den Daten zu extrahieren, die später eine Vorhersage von Stoffklassen oder Inhaltskonzentrationen erlauben. Diese chemische Teildisziplin im nahen Infrarot wird auch als Chemometrie bezeichnet. Dabei werden die unterschiedlichen Wellenlängenbereiche und Variablen analysiert und die nötigen Informationen extrahiert. Wichtig ist hierbei die Qualität der Spektren, d. h. deren Auflösung und Signalstärke, die ein Gerät aufnehmen kann.
  • Die DE 10 2010 031 206 A1 beschreibt beispielsweise ein abstimmbares Fabry-Perot-Filter mit einer Blende zum Festlegen eines Ein- oder Ausfallbereichs eines Lichtstrahls.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Mikrospektrometermodul, ein Handgerät mit einem Mikrospektrometermodul, ein Verfahren zum Betreiben eines Mikrospektrometermoduls sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
  • Es wird ein Mikrospektrometermodul mit folgenden Merkmalen vorgestellt:
    • einem optischen Resonator;
    • einer Blende mit einstellbarer Öffnungsweite zum Verändern eines Lichteinfalls auf den optischen Resonator;
    • einem Detektor zum Detektieren von durch den optischen Resonator gefiltertem Licht; und
    • einer Ansteuereinheit zum Ansteuern der Blende unter Verwendung eines von dem Detektor erzeugten Detektorsignals und/oder eines Vorgabewerts, der eine beim Detektieren zu erzielende Auflösung repräsentiert.
  • Unter einem Mikrospektrometermodul kann ein miniaturisiertes Modul zur Analyse der spektralen Zusammensetzung von Licht mittels eines optischen Resonators verstanden werden. Insbesondere kann es sich bei dem Mikrospektrometermodul um ein miniaturisiertes Spektrometer zur Infrarotspektroskopie bzw. Nahinfrarotspektroskopie handeln. Bei dem optischen Resonator kann es sich beispielsweise um einen Fabry-Perot-Resonator bestehend aus zwei einander gegenüberliegend angeordneten teildurchlässigen Spiegelelementen handeln. Die beiden Spiegelelemente können hierbei beispielsweise parallel in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet sein, wobei der Abstand mittels einer geeigneten Spiegelaktuierung variierbar sein kann. Unter einer Blende kann ein winkeleinschränkendes Element zum Einschränken eines Winkelbereichs, in dem Licht auf den optischen Resonator fällt, verstanden werden. Beispielsweise kann die Blende als elektrisch, piezoelektrisch oder mechanisch aktuierbare Blende, insbesondere etwa als Irisblende, realisiert sein, oder auch mehrere Blendenelemente hintereinander umfassen. Unter einem Detektor kann ein Lichtsensor, etwa in Form eines CCD- oder CMOS-Sensors, einer Fotodiode oder eines Fototransistors, verstanden werden.
  • Unter einer Ansteuereinheit kann eine Vorrichtung verstanden werden, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines nachfolgend vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
  • Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
  • Der hier vorgestellte Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass ein Mikrospektrometermodul, das beispielsweise auf Basis eines durchstimmbaren Fabry-Perot-Interferometers realisiert sein kann, eine Eingangsapertur variabler Größe aufweisen kann. Durch eine derartige Apertur kann eine hohe Flexibilität bei der Verwendung des Mikrospektrometermoduls, insbesondere bei Anwendungen der chemischen Analyse unterschiedlicher Materialen, wie sie etwa im Bereich der Unterhaltungselektronik vorkommen, erreicht werden. Dies erlaubt es, für jede Messsituation eine optimale Kombination aus Auflösung und Signalstärke zu finden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann der optische Resonator als Fabry-Perot-Interferometer ausgebildet sein. Das Fabry-Perot-Interferometer kann eine durchstimmbare Kavitätslänge aufweisen. Unter einem Fabry-Perot-Interferometer kann beispielsweise ein optischer Resonator verstanden werden, der aus zwei teildurchlässigen Spiegeln gebildet ist. Insbesondere kann das Fabry-Perot-Interferometer durch Variieren eines Abstands zwischen den Spiegeln durchstimmbar sein. Durch diese Ausführungsform kann der optische Resonator als durchstimmbarer optischer Filter realisiert werden.
  • Die Ansteuereinheit kann gemäß einer weiteren Ausführungsform ausgebildet sein, um die Öffnungsweite in Abhängigkeit von einer Intensität des Detektorsignals einzustellen. Dadurch kann der Lichteinfall auf den optischen Resonator in Abhängigkeit von einer gemessenen Intensität variiert werden.
  • Wenn der optische Resonator als Fabry-Perot-Interferometer mit durchstimmbarer Kavitätslänge ausgeführt ist, kann die Ansteuereinheit ferner ausgebildet sein, um die Kavitätslänge durchzustimmen.
  • Es ist ferner vorteilhaft, wenn die Ansteuereinheit eine Schnittstelle zum Einlesen des Vorgabewerts von einer Datenbank aufweist. Bei der Datenbank kann es sich um eine Datenbank mit Vorgabewerten für unterschiedliche Messsituationen handeln. Die Vorgabewerte können hierbei beispielsweise chemometrisch ermittelt worden sein. Dadurch wird eine effiziente und flexible Ansteuerung der Blende ermöglicht.
  • Des Weiteren kann das Mikrospektrometermodul eine Lichtquelle zum Anstrahlen eines mittels des Mikrospektrometermoduls zu analysierenden Objekts aufweisen, insbesondere etwa eine Infrarotlichtquelle oder Nahinfrarotlichtquelle. Dadurch kann das zu analysierende Objekt gezielt mit Licht in einem für die Analyse relevanten Wellenlängenbereich angestrahlt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Blende als Irisblende ausgebildet sein. Dadurch kann die Blende besonders kompakt ausgeführt werden.
  • Das Mikrospektrometermodul kann einen Bandpassvorfilter aufweisen, der in Bezug zu einer Richtung des Lichteinfalls vor dem Detektor angeordnet ist. Der Bandpassvorfilter kann an beliebiger Position vor dem Detektor angeordnet sein. Vorteilhafterweise können durch den Bandpassvorfilter unerwünschte Interferenzordnungen herausgefiltert werden.
  • Der hier vorgestellte Ansatz schafft zudem ein Handgerät mit einem Mikrospektrometermodul gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen. Unter einem Handgerät kann etwa ein tragbares Analysegerät oder auch ein mobiles Endgerät in Form eines Mobiltelefons, insbesondere eines Smartphones, eines Tablet-PCs oder eines Laptops verstanden werden.
  • Ferner schafft der hier vorgestellte Ansatz ein Verfahren zum Betreiben eines Mikrospektrometermoduls gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    • Einlesen des Detektorsignals und/oder des Vorgabewerts; und
    • Ausgeben eines Ansteuersignals zum Ansteuern der Blende unter Verwendung des Detektorsignals und/oder des Vorgabewerts.
  • Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware, beispielsweise in einem Steuergerät, implementiert sein.
  • Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Handgeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 2 eine schematische Darstellung einer Ansteuereinheit aus 1;
    • 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 4 ein Diagramm zur Darstellung einer Transmission von kollimiertem Licht durch einen optischen Resonator gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
    • 5 ein Diagramm zur Darstellung einer Transmission von unkollimiertem Licht durch einen optischen Resonator gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Handgeräts 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. In das Handgerät 100, beispielsweise ein Smartphone oder ein tragbares Analysegerät, ist ein Mikrospektrometermodul 102 zur Erfassung eines Messobjekts 104 eingebaut. Das Mikrospektrometermodul 102 umfasst einen optischen Resonator 106, hier ein Fabry-Perot-Interferometer aus zwei einander gegenüberliegend angeordneten teildurchlässigen Spiegelelementen 108, einen Detektor 110 sowie eine Blende 112 mit einstellbarer Öffnungsweite. Der optische Resonator 106 ist ausgebildet, um durch die Blende 112 einfallendes Licht zu filtern, wobei der Detektor 110 derart gegenüber dem optischen Resonator 106 angeordnet ist, dass das von dem optischen Resonator 106 gefilterte Licht auf den Detektor 110 fällt. Der Detektor 110 ist beispielsweise ausgebildet, um eine Intensität des gefilterten Lichts zu erfassen und ein die Intensität repräsentierendes Detektorsignal 114 auszugeben.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Blende 112 und der Detektor 110 je mit einer Ansteuereinheit 116 verbunden. Die Ansteuereinheit 116 ist ausgebildet, um das Detektorsignal 114 vom Detektor 110 zu empfangen und dieses zur Ansteuerung der Blende 112, d. h. zum Verändern deren Öffnungsweite, zu verwenden. Dazu gibt die Ansteuereinheit 116 ein entsprechendes Ansteuersignal 118 an die Blende 112 aus. Beispielsweise verändert die Ansteuereinheit 116 die Öffnungsweite in 1 abhängig von einer Intensität des Detektorsignals 114.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein Bandpassvorfilter 122 vor dem Detektor 110 angeordnet.
  • In 1 ist ein prinzipieller Messaufbau für die Messung einer diffuser Streuung am Messobjekt 104 mittels des Mikrospektrometermoduls 102 gezeigt. Zum Beleuchten des Messobjekts 104 ist das Mikrospektrometermodul 102 optional mit einer Lichtquelle 120 ausgestattet, insbesondere einer Infrarotlichtquelle. Dabei kann die Infrarotquelle auch als Nahinfrarotquelle ausgeführt sein. Das von der Lichtquelle 120 ausgesandte Licht wird an dem Messobjekt 104 diffus gestreut und gelangt dabei durch die Blende 112 auf den optischen Resonator 106. Ausgesandtes und gestreutes Licht ist in 1 mit Pfeilen gekennzeichnet.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Mikrospektrometermodul 102 mit zumindest einer weiteren Eingangsapertur mit variabel einstellbarer Größe ausgeführt.
  • Je nach Ausführungsbeispiel umfasst die Lichtquelle 102 je nach gewünschtem Wellenlängenbereich zumindest eine LED, eine LED mit Phosphor oder eine Glühbirne.
  • Der optische Resonator 106 weist beispielsweise zwei hoch reflektive Schichten als Spiegelelemente 108 auf. Diese sind beispielsweise als dielektrische Bragg-Reflektoren oder dünne Metallschichten mit dielektrischen Schutzschichten realisiert. Der Abstand zwischen den Schichten ist beispielsweise elektrostatisch oder piezoelektrisch durchstimmbar.
  • Der Detektor 110 ist beispielsweise als Einzeldetektor realisiert, je nach verwendetem Wellenlängenbereich beispielsweise als Silizium-, Germanium-, InGaAs- oder extended-InGaAs-Detektor.
  • In einem typischen Anwendungsfall des Mikrospektrometermoduls 102 wird das Messobjekt 104 mittels der Lichtquelle 120 beleuchtet und das diffus gestreute Licht mittels der Kombination aus optischem Resonator 106 und Detektor 110 auf seine spektrale Zusammensetzung analysiert.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ansteuereinheit 116 aus 1. Die Ansteuereinheit 116 umfasst eine Einleseeinheit 210 zum Einlesen des Detektorsignals 114 und eine Ausgabeeinheit 220 zum Ausgeben des Ansteuersignals 118 unter Verwendung des Detektorsignals 114. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel fungiert die Einleseeinheit 210 zusätzlich als Schnittstelle zum Einlesen eines Vorgabewerts 222, der eine beim Detektieren zu erzielende Auflösung repräsentiert. Der Vorgabewert 222 wird beispielsweise von einer zentralen Datenbank 230, insbesondere einer chemometrischen Datenbank mit chemometrisch ermittelten Vorgabewerten, bereitgestellt. Dabei ist die Ausgabeeinheit 220 ausgebildet, um das Ansteuersignal 118 ferner unter Verwendung des Vorgabewerts 222 zu erzeugen.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 300 zum Betreiben eines Mikrospektrometermoduls kann beispielsweise von einer Ansteuereinheit, wie sie vorangehend anhand der 1 und 2 beschrieben ist, durchgeführt werden. Dabei wird in einem Schritt 310 das Detektorsignal oder, zusätzlich oder alternativ, der Vorgabewert eingelesen. In einem weiteren Schritt 320 erfolgt die Ausgabe des Ansteuersignals unter Verwendung des Detektorsignals bzw. des Vorgabewerts.
  • Je nach Spektroskopieanwendung wird das Mikrospektrometermodul beispielsweise in einem schnellen Scanmodus, auch Fast-Scan-Modus oder Modus A genannt, oder einem akkuraten Scanmodus, auch Accurate-Scan-Modus oder Modus B genannt, betrieben. Im Modus A wird ein Scan mit großer Apertur durchgeführt. Dies ermöglicht aufgrund des hohen Lichtdurchsatzes einen schnellen Scan bei geringer Auflösung. Der Modus A kann beispielsweise bei Spektren, die für die multivariate Datenanalyse (Klassifizierung und quantitativ) nur eine geringe Auflösung benötigen, zur vollständigen Analyse ausreichen. Der Modus A kann ferner für eine Klassifizierung ausreichen und anschließend einen Wellenlängenbereich für einen Scan im Modus B vorgeben, wobei der Wellenlängenbereich zu einer Quantifizierung mit besserer Auflösung gemessen wird. Im Modus B wird ein Scan mit kleiner Apertur, d. h. bei geringem Lichtdurchsatz und somit besserer Auflösung, durchgeführt. Dies erlaubt unter Erhöhung der Messzeit bei gleicher Signalstärke einen Scan über den kompletten Spektralbereich. Dies erlaubt auch einen gut aufgelösten Scan über einen spektralen Teilbereich, der für die multivariate Datenanalyse relevant ist.
  • Der Vorteil dieser Anwendung besteht darin, dass für jedes Messszenario, abhängig von Beleuchtungsstärke, zu analysierendem Material und Umgebungslicht, eine optimale Apertureinstellung gewählt werden kann, für die ein genügend großes Wellenlängenintervall mit einer genügenden Auflösung gescannt wird, sodass die Messzeit minimal gehalten werden kann.
  • 4 zeigt ein Diagramm zur Darstellung einer Transmission von kollimiertem Licht 400 durch einen optischen Resonator 106 gemäß einem Ausführungsbeispiel, etwa einem vorangehend anhand der 1 bis 3 beschriebenen Resonator. Gezeigt ist eine Transmissionskurve 402, die die Transmission des kollimierten Lichts 400 in Abhängigkeit von einer Wellenlänge abbildet.
  • 5 zeigt ein Diagramm zur Darstellung einer Transmission von unkollimiertem Licht 500 durch einen optischen Resonator 106 gemäß einem Ausführungsbeispiel, etwa einem vorangehend anhand der 1 bis 4 beschriebenen Resonator. Gezeigt ist eine weitere Transmissionskurve 502, die die Transmission des unkollimierten Lichts 500 in Abhängigkeit von einer Wellenlänge abbildet.
  • Für kollimiert einfallendes Licht, das unter einem Winkel θ zur Senkrechten auf den optischen Resonator 106 fällt, ist die Zentralwellenlänge der m-ten transmittierten Interferenzordnung durch λ m = 2 d n  cos θ m
    Figure DE102017203880A1_0001
    gegeben, wobei n der Brechungsindex zwischen den Spiegelschichten und d der Abstand der Spiegelschichten ist. Für größere Winkelwerte wandert die Zentralwellenlänge also zu kürzeren Wellenlängen.
  • Im typischen Anwendungsfall, bei dem das an einer Probe diffus gestreute Licht spektral untersucht wird, fällt kein kollimiertes Licht auf den optischen Resonator 106, sondern eine Verteilung von Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Einfallswinkeln, wie dies in 5 schematisch gezeigt ist. Für jeden Einfallswinkel θ wird Licht der Zentralwellenlänge λm(θ) transmittiert. In Summe wird das Integral über viele leicht verschobene Transmissionspeaks transmittiert. Dies entspricht einem breiteren und höheren Peak bei kürzerer Wellenlänge.
  • Aus den 4 und 5 ist der Unterschied zwischen der Transmission von unkollimiertem und kollimiertem Licht ersichtlich.
  • In manchen Anwendungsfällen wird mit kollimiertem Licht gearbeitet, um schmale Transmissionspeaks und damit eine hohe Auflösung des Spektrometers zu erreichen. Dies ist zum Beispiel bei Quantifizierungsproblemen der Fall. Um nahezu kollimiertes Licht zu erreichen, wird ein winkeleinschränkendes Element in Form einer Apertur oder mehrerer Aperturen vor den optischen Resonator gesetzt, das im Zusammenspiel mit der Resonator- oder Detektorfläche nur Lichtstrahlen eines kleinen Winkelbereichs durchlässt. Dadurch geht alle Intensität, die nicht in besagtem Durchlasswinkelintervall liegt, verloren, da die jeweiligen Lichtstrahlen den Detektor nicht erreichen können. Die Messung bekommt dadurch ein schlechteres Signal-zu-Rausch-Verhältnis bzw. die Messzeit verlängert sich entsprechend.
  • In anderen Anwendungsfällen wird nur eine geringe Auflösung benötigt, um mittels einer chemometrischen Auswertung die gewünschte Aussage treffen zu können. Dies ist zum Beispiel bei einfachen Klassifizierungsproblemen der Fall. In diesem Fall ist eine größere Eingangsapertur von Vorteil, da diese mehr Licht durchlässt. Durch die höhere Intensität am Detektor kann dann die Messung schneller bzw. rauschärmer durchgeführt werden.
  • Es ist also vorteilhaft, die Größe der Eingangsapertur variabel zu halten. Die Auswahl der tatsächlichen Größe für eine Messung erfolgt je nach Ausführungsbeispiel auf Basis der Intensität des zu messenden Signals am Detektor oder auf Basis von Vorwissen aus einer chemometrischen Datenbank bezüglich der benötigten Auflösung für die gewünschte Messung.
  • Eine solche variable Apertur ist beispielsweise auf Basis einer mechanisch, elektrisch oder piezoelektrisch aktuierbaren Irisblende realisierbar.
  • Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010031206 A1 [0005]

Claims (11)

  1. Mikrospektrometermodul (102) mit folgenden Merkmalen: einem optischen Resonator (106); einer Blende (112) mit einstellbarer Öffnungsweite zum Verändern eines Lichteinfalls auf den optischen Resonator (106); einem Detektor (110) zum Detektieren von durch den optischen Resonator (106) gefiltertem Licht; und einer Ansteuereinheit (116) zum Ansteuern der Blende (112) unter Verwendung eines von dem Detektor (110) erzeugten Detektorsignals (114) und/oder eines Vorgabewerts (222), der eine beim Detektieren zu erzielende Auflösung repräsentiert.
  2. Mikrospektrometermodul (102) gemäß Anspruch 1, bei dem der optische Resonator (106) als Fabry-Perot-Interferometer mit durchstimmbarer Kavitätslänge ausgebildet ist.
  3. Mikrospektrometermodul (102) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Ansteuereinheit (116) ausgebildet ist, um die Öffnungsweite in Abhängigkeit von einer Intensität des Detektorsignals (114) einzustellen.
  4. Mikrospektrometermodul (102) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Ansteuereinheit (116) eine Schnittstelle (210) zum Einlesen des Vorgabewerts (222) von einer Datenbank (230) aufweist.
  5. Mikrospektrometermodul (102) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Lichtquelle (120), insbesondere einer Infrarotlichtquelle oder Nahinfrarotlichtquelle, zum Anstrahlen eines mittels des Mikrospektrometermoduls (102) zu analysierenden Objekts (104).
  6. Mikrospektrometermodul (102) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Blende (112) als Irisblende ausgebildet ist.
  7. Mikrospektrometermodul (102) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Bandpassvorfilter (122), der in Bezug zu einer Richtung des Lichteinfalls vor dem Detektor (110) angeordnet ist.
  8. Handgerät (100) mit einem Mikrospektrometermodul (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.
  9. Verfahren (300) zum Betreiben eines Mikrospektrometermoduls (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verfahren (300) folgende Schritte umfasst: Einlesen (310) des Detektorsignals (114) und/oder des Vorgabewerts (222); und Ausgeben (320) eines Ansteuersignals (118) zum Ansteuern der Blende (112) unter Verwendung des Detektorsignals (114) und/oder des Vorgabewerts (222).
  10. Computerprogramm, das ausgebildet ist, um das Verfahren (300) gemäß Anspruch 8 auszuführen und/oder anzusteuern.
  11. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 9 gespeichert ist.
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