DE102018213855A1 - Spectrometer device for spectrally analyzing light from an analysis object and method for operating a spectrometer device for spectrally analyzing light from an analysis object - Google Patents

Spectrometer device for spectrally analyzing light from an analysis object and method for operating a spectrometer device for spectrally analyzing light from an analysis object Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Spektrometervorrichtung (10) zum spektralen Analysieren eines Lichts (L) von einem Analyseobjekt (AO) umfassend: eine erste optische Abbildungseinrichtung (1a), mit welcher ein Bild (B) des Analyseobjekts (AO) in einer Bildebene (3) abbildbar ist; eine Spektrometereinrichtung (S) mit einem Diffusorelement (4), einem spektralen Element (7), und einer Detektoreinrichtung (5), wobei am Diffusorelement (4) Lichtstrahlen des Lichts (L) streubar sind und aus den gestreuten Lichtstrahlen mit der Spektrometereinrichtung (S) ein Wellenlängenspektrum des Lichts (L) erzeugbar ist; eine Bildselektionseinrichtung (2), welche in der Bildebene (3) angeordnet ist und auf welcher das Bild (B) abbildbar ist, wobei das an der Bildselektionseinrichtung (2) abbildbare Bild (B) durch die Bildselektionseinrichtung (2) in mehrere Teilbereiche (T1, T2, ..., Tn) unterteilbar ist, wobei mit zumindest einem der Teilbereiche (T1, T2, ..., Tn) ein Teilbild (B1, B2, ..., Bn) des Analyseobjekts (AO) darstellbar ist und in einem Betrieb des Teilbereichs (T1, T2, ..., Tn) das Licht (L) vom Teilbild (B1, B2, ..., Bn) auf das Diffusorelement (4) lenkbar ist; und eine Steuereinrichtung (SE), mittels welcher der Betrieb der Teilbereiche (T1, T2, ..., Tn) gleichzeitig und/oder zeitlich versetzt ein- und/oder ausschaltbar ist und jedem Teilbereich (T1, T2, ..., Tn) eine Positionsinformation im Bild (B) zuweisbar ist.The present invention provides a spectrometer device (10) for spectrally analyzing light (L) from an analysis object (AO), comprising: a first optical imaging device (1a) with which an image (B) of the analysis object (AO) in an image plane (3 ) can be mapped; a spectrometer device (S) with a diffuser element (4), a spectral element (7), and a detector device (5), light rays of light (L) being scatterable on the diffuser element (4) and from the scattered light beams with the spectrometer device (S ) a wavelength spectrum of the light (L) can be generated; an image selection device (2) which is arranged in the image plane (3) and on which the image (B) can be imaged, the image (B) which can be imaged on the image selection device (2) by the image selection device (2) into several partial areas (T1 , T2, ..., Tn) can be subdivided, a partial image (B1, B2, ..., Bn) of the analysis object (AO) being able to be represented with at least one of the partial areas (T1, T2, ..., Tn) and in operation of the partial area (T1, T2, ..., Tn) the light (L) from the partial image (B1, B2, ..., Bn) can be directed onto the diffuser element (4); and a control device (SE) by means of which the operation of the partial areas (T1, T2, ..., Tn) can be switched on and / or off simultaneously and / or at different times and each partial area (T1, T2, ..., Tn ) position information in image (B) can be assigned.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spektrometervorrichtung zum spektralen Analysieren eines Lichts von einem Analyseobjekt und ein Verfahren zum Betreiben einer Spektrometervorrichtung zum spektralen Analysieren eines Lichts von einem Analyseobjekt.The present invention relates to a spectrometer device for spectrally analyzing light from an analysis object and a method for operating a spectrometer device for spectrally analyzing light from an analysis object.

Stand der TechnikState of the art

In der optischen Spektroskopie gewähren übliche Monochromatoren und Spektrometer Möglichkeiten zur Untersuchung und Charakterisierung vielfältigster Proben. In der jüngeren Zeit ist ein Trend zu Miniaturisierung dieser typischerweise im Labor anzutreffenden Geräte festzustellen, bis hin zu Möglichkeiten der Integration solcher Geräte in Mobiltelefone oder sonstige Consumerelektronikgeräte. Um aus einfallendem Licht eine spektrale Information zu entziehen, sind im Grunde zwei gegensätzliche Ansätze zu unterscheiden, die sich hauptsächlich durch die Anzahl der zu verwendeten Detektoren unterscheiden. Der erste Ansatz entspricht dem räumlichen Multiplexing der Information gefolgt von der Aufnahme mit einem Mehrkanaldetektor. Ein Beispiel hierfür ist das klassische Laborspektrometer, bei dem das einfallende Licht über ein Gitter dispergiert werden kann, was dem räumlichen Multiplexing entspricht und dann von einem Mehrkanaldetektor, beispielweise einem Si-Imager (CCD oder CMOS) detektiert werden kann. In einem solchen Fall wird also die einfallende Information I(λ) auf eine Funktion I(x) abgebildet.In optical spectroscopy, conventional monochromators and spectrometers offer possibilities for the investigation and characterization of a wide variety of samples. More recently, there has been a trend towards miniaturization of these devices typically found in the laboratory, right up to options for integrating such devices into mobile telephones or other consumer electronics devices. In order to extract spectral information from incident light, there are basically two opposite approaches that differ mainly in the number of detectors to be used. The first approach corresponds to the spatial multiplexing of the information followed by the acquisition with a multi-channel detector. An example of this is the classic laboratory spectrometer, in which the incident light can be dispersed via a grating, which corresponds to spatial multiplexing and can then be detected by a multi-channel detector, for example a Si imager (CCD or CMOS). In such a case, the incoming information I (λ) on a function I (x) displayed.

Eine weitere Möglichkeit zur Extraktion von Spektralinformationen aus einfallendem Licht ist das zeitliche Multiplexing, dies entspricht vorteilhaft der Anwendung eines Monochromators und einer sequentiellen Detektion bspw. mit einem Einkanaldetektor. Ein Beispiel für ein miniaturisiertes Spektroskopiesystem basierend auf diesem Prinzip kann mit einem durchstimmbaren Fabry-Perot Interferometer (FPI) gefolgt von einer Photodiode gebaut werden. Hierbei repräsentiert das FPI ein durchstimmbares optisches Filter, das aus dem einfallenden Spektrum nur einen schmalen spektralen Bereich transmittiert. Die Transmissionswellenlänge kann z.B. über eine Steuerspannung zeitlich geändert werden, sodass zu unterschiedlichen Zeiten unterschiedliche Wellenlängen transmittiert werden. Das Multiplexing findet also zeitlich statt, das heißt die einfallende Information I(λ) wird auf eine Funktion I(t) abgebildet und kann durch einen bekannten Zusammenhang λ(t) auf das Spektrum zurückgerechnet werden. Systeme und Bauteile, die auf diesem Prinzip basieren, wurden bspw. in den Schriften JP2015165266A (Seiko Epson), US9329360 (Sintef), EP2480867A1 (VTT) offenbart. Diese Technologien verwenden typischerweise Einkanaldetektoren und sind somit auch in anderen Spektralbereichen als dem siliziumtechnologisch erfassbaren Bereich
kostengünstig anwendbar. So sind InGaAs-Photodioden ideal, um im Nahinfrarot-Spektralbereich Licht zu detektieren. Durch die Tatsache, dass nur ein Einkanaldetektor verwendet wird, ist auch die Steigerung der Kosten im Vergleich zu Siliziumphotodioden vertretbar.
A further possibility for extracting spectral information from incident light is temporal multiplexing, which advantageously corresponds to the use of a monochromator and a sequential detection, for example with a single-channel detector. An example of a miniaturized spectroscopy system based on this principle can be built with a tunable Fabry-Perot interferometer (FPI) followed by a photodiode. The FPI represents a tunable optical filter that transmits only a narrow spectral range from the incident spectrum. The transmission wavelength can be changed over time, for example via a control voltage, so that different wavelengths are transmitted at different times. The multiplexing therefore takes place in time, that is, the incoming information I (λ) becomes a function I (t) mapped and can by a known context λ (t) can be calculated back to the spectrum. Systems and components that are based on this principle have been described in the scriptures, for example JP2015165266A (Seiko Epson), US9329360 (Sintef), EP2480867A1 (VTT). These technologies typically use single-channel detectors and are therefore also in spectral ranges other than the range that can be detected by silicon technology
inexpensively applicable. InGaAs photodiodes are ideal for detecting light in the near infrared spectral range. The fact that only a single-channel detector is used means that the increase in costs in comparison to silicon photodiodes is justifiable.

In der in WO2015015493A2 wird ein Spektrometer basierend auf einem Array von Interferenzfiltern unterschiedlicher Zentralwellenlänge beschrieben, welches auf einer Richtungsrandomisierung einfallender Strahlung bei einem opt. Diffusor basiert, sowie auf der winkelabhängigen Transmission durch das Filterarray. Das transmittierte spektral sortierte Licht wird über ein Linsenarray auf einen Imager Chip abgebildet.In the in WO2015015493A2 describes a spectrometer based on an array of interference filters of different central wavelength, which is based on a directional randomization of incident radiation at an opt. Diffuser based, as well as on the angle-dependent transmission through the filter array. The transmitted spectrally sorted light is imaged on an imager chip via a lens array.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung schafft eine Spektrometervorrichtung zum spektralen Analysieren eines Lichts von einem Analyseobjekt nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betreiben einer Spektrometervorrichtung zum spektralen Analysieren eines Lichts von einem Analyseobjekt nach Anspruch 9.The present invention provides a spectrometer device for spectrally analyzing light from an analysis object according to claim 1 and a method for operating a spectrometer device for spectrally analyzing light from an analysis object according to claim 9.

Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Preferred developments are the subject of the dependent claims.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, eine Spektrometervorrichtung zum spektralen Analysieren eines Lichts von einem Analyseobjekt sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Spektrometervorrichtung zum spektralen Analysieren eines Lichts von einem Analyseobjekt anzugeben, wobei Hyperspektralbilder mit einem nicht bildgebenden statischen Spektrometer und einer Auswertung mit verringertem Rechenaufwand und außerdem vorteilhaft in einer Miniaturisierung rekonstruierbar und damit realisierbar ist.The idea on which the present invention is based is to provide a spectrometer device for spectrally analyzing light from an analysis object and a method for operating a spectrometer device for spectrally analyzing light from an analysis object, hyperspectral images with a non-imaging static spectrometer and an evaluation with reduced Computational effort and can also be advantageously reconstructed in a miniaturization and thus realizable.

Erfindungsgemäß umfasst die Spektrometervorrichtung zum spektralen Analysieren eines Lichts von einem Analyseobjekt eine erste optische Abbildungseinrichtung, mit welcher ein Bild des Analyseobjekts in einer Bildebene abbildbar ist; eine Spektrometereinrichtung mit einem Diffusorelement, einem spektralen Element, und einer Detektoreinrichtung, wobei am Diffusorelement Lichtstrahlen des Lichts streubar sind und aus den gestreuten Lichtstrahlen mit der Spektrometereinrichtung ein Wellenlängenspektrum des Lichts erzeugbar ist; eine Bildselektionseinrichtung, welche in der Bildebene angeordnet ist und auf welcher das Bild abbildbar ist, wobei das an der Bildselektionseinrichtung abbildbare Bild durch die Bildselektionseinrichtung in mehrere Teilbereiche unterteilbar ist, wobei mit zumindest einem der Teilbereiche ein Teilbild des Analyseobjekts darstellbar ist und in einem Betrieb des Teilbereichs das Licht vom Teilbild auf das Diffusorelement lenkbar ist; und eine Steuereinrichtung, mittels welcher der Betrieb der Teilbereiche gleichzeitig und/oder zeitlich versetzt ein- und/oder ausschaltbar ist und jedem Teilbereich eine Positionsinformation im Bild zuweisbar ist.According to the invention, the spectrometer device for spectrally analyzing light from an analysis object comprises a first optical imaging device with which an image of the analysis object can be imaged in an image plane; a spectrometer device with a diffuser element, a spectral element, and a detector device, light beams of the light being scatterable on the diffuser element and a wavelength spectrum of the light being able to be generated from the scattered light beams with the spectrometer device; an image selection device which is arranged in the image plane and on which the image can be imaged, the image which can be imaged on the image selection device being divided into a plurality by the image selection device Sub-areas can be subdivided, with a sub-image of the analysis object being able to be represented with at least one of the sub-areas and the light from the sub-image being able to be directed onto the diffuser element during operation of the sub-area; and a control device by means of which the operation of the partial areas can be switched on and / or off simultaneously and / or at different times and position information in the image can be assigned to each partial area.

Ein mögliches gleichzeitiges Aktivieren von Teilbereichen der Bildselektionseinrichtung entspricht vorteilhaft einer Addition der spektralen Information dieser Teilbereiche innerhalb der Spektrometereinrichtung. Ein mögliches zeitlich versetztes Aktivieren der Teilbereich entspricht vorteilhaft einer sequentiellen Aufnahme separater Spektren für jeden Teilbereich. Unter Licht kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung generell eine elektromagnetische Strahlung verstanden werden, welche im sichtbaren Wellenlängenbereich aber auch außerhalb des sichtbaren Wellenlängenbereichs liegen kann. Das Licht bezeichnet also vorteilhaft elektromagnetische Strahlung, welche vom Analyseobjekt abgestrahlt werden kann und auch jene elektromagnetische Strahlung, welche von einer Lichtquelle auf das Analyseobjekt gestrahlt werden kann.
Ein in diesem Zusammenhang zu berücksichtigender Aspekt ist vorteilhaft die Ortsauflösung solcher Messverfahren, welche bspw. im Falle eines FPIs mit darauf folgenden Einkanaldetektor oder eines statischen Spektrometers mit einem Diffusor nicht mehr vorhanden sein kann. Durch Verwendung eines Imager-Chips in Verbindung mit einem FPI und einer abbildenden Optik kann allerdings dieser Mangel behoben werden.
Bei dem Analyseobjekt kann es sich um einen Körper oder eine Flüssigkeit handeln. Die erste optische Abbildungseinrichtung kann beispielsweise eine Linse umfassen.
A possible simultaneous activation of partial areas of the image selection device advantageously corresponds to an addition of the spectral information of these partial areas within the spectrometer device. A possible activation of the partial area at different times advantageously corresponds to a sequential recording of separate spectra for each partial area. In the context of the present invention, light can generally be understood to mean electromagnetic radiation which can be in the visible wavelength range but also outside the visible wavelength range. The light thus advantageously designates electromagnetic radiation which can be emitted by the analysis object and also that electromagnetic radiation which can be emitted by the light source on the analysis object.
One aspect to be considered in this connection is advantageously the spatial resolution of such measurement methods, which, for example, can no longer be present in the case of an FPI with a subsequent single-channel detector or a static spectrometer with a diffuser. However, this defect can be remedied by using an imager chip in conjunction with an FPI and imaging optics.
The analysis object can be a body or a liquid. The first optical imaging device can comprise a lens, for example.

Das Diffusorelement dient vorteilhaft als ein Element zur Randomisierung des Lichts von den Teilbildern, wobei eine Ortsinformation für am Detektorelement einfallendem Lichts des Teilbilds durch das Diffusorelement zerstört werden kann.The diffuser element advantageously serves as an element for randomizing the light from the partial images, location information for light of the partial image incident on the detector element being able to be destroyed by the diffuser element.

Durch die beschriebene Spektrometervorrichtung kann vorteilhaft ein Hyperspektralbild mit nicht bildgebenden Mitteln der Spektrometereinrichtung aufgenommen werden, und durch die Verwendung der (statischen) Komponenten der Spektrometervorrichtung kann vorteilhaft die Spektrometervorrichtung als eine robuste Hyperspektralkamera verwendet werden.
Ein Teilbereich im Betrieb bildet vorteilhaft das Teilbild dieses Teilbereichs auf die Spektrometereinrichtung oder eine zweite Abbildungseinrichtung ab. Ist der Teilbereich ausgeschaltet, ist es möglich, dass vorteilhaft von diesem kein Licht in Richtung der Spektrometereinrichtung abgestrahlt wird (transmittiert oder reflektiert) und von der Spektrometereinrichtung vorteilhaft nicht detektiert wird. Mehrere Teilbereiche können gleichzeitig ein oder ausgeschaltet sein oder die relevanten Teilbereiche jeweils einer nach dem anderen oder in Gruppen nacheinander ein- oder ausgeschaltet werden. Die Positionsinformation entspricht vorteilhaft der Information, an welcher Stelle im Bild sich das vom Teilbereich darstellbare Teilbild befindet. Die Positionsinformation kann vorteilhaft von einer Steuereinrichtung oder Signalverarbeitungseinrichtung ermittelt und/oder gespeichert werden/sein und rekonstruierbar sein. Es ist auch möglich, dass die Bildselektionseinrichtung mit den Teilbereichen eine Anordnung aus kleinen Spiegeln umfasst, die in ihrem Anstellwinkel verstellt werden können. Im Falle des aktivierten Teilbereichs kann das Licht dann in Richtung der Spektrometereinrichtung reflektiert werden, im Falle eines deaktivierten Teilbereichs kann das Licht in eine andere Richtung reflektiert werden und gelangt nicht zur Spektrometereinrichtung. Hierbei kann auch die Richtung, in die das Licht abgestrahlt wird, eine Rolle spielen. Der Teilbereich kann also dann eingeschaltet sein, wenn dieser so ausgerichtet ist, dass das Licht zur Spektrometereinrichtung gelenkt wird, und ausgeschaltet sein, wenn dieser das Licht weg von der Spektrometereinrichtung lenkt.
The described spectrometer device can advantageously be used to record a hyperspectral image with non-imaging means of the spectrometer device, and by using the (static) components of the spectrometer device, the spectrometer device can advantageously be used as a robust hyperspectral camera.
A partial area in operation advantageously maps the partial image of this partial area onto the spectrometer device or a second imaging device. If the sub-area is switched off, it is possible that advantageously no light is emitted by it in the direction of the spectrometer device (transmitted or reflected) and advantageously not detected by the spectrometer device. Several sections can be switched on or off at the same time or the relevant sections can be switched on or off one after the other or in groups. The position information advantageously corresponds to the information at which point in the image the partial image that can be represented by the partial area is located. The position information can advantageously be determined and / or stored / be and be reconstructed by a control device or signal processing device. It is also possible for the image selection device with the partial areas to comprise an arrangement of small mirrors which can be adjusted in their angle of attack. In the case of the activated partial area, the light can then be reflected in the direction of the spectrometer device; in the case of a deactivated partial area, the light can be reflected in another direction and does not reach the spectrometer device. The direction in which the light is emitted can also play a role here. The sub-area can therefore be switched on when it is oriented such that the light is directed to the spectrometer device, and can be switched off when it directs the light away from the spectrometer device.

Betreffend die Bildselektionseinrichtung umfassen die Teilbereiche vorteilhaft ein abgegrenztes Gebiet innerhalb eines Bildbereichs des in der Bildebene darstellbaren Bildes. Die Brandung des abgegrenzten Gebiets kann vorteilhaft durch einen kontinuierlichen Übergang der Transmission oder Reflexion am Teilbereich in den anliegenden Teilbereich hervorgehen, was vorteilhaft einen sanften Übergang darstellen kann. Des Weiteren kann ein Teilbereich auch ein diskretes, durch einen binären Übergang getrenntes Gebiet bezeichnen.With regard to the image selection device, the subareas advantageously comprise a delimited area within an image area of the image that can be represented in the image plane. The surf of the delimited area can advantageously result from a continuous transition of the transmission or reflection at the partial area into the adjacent partial area, which can advantageously represent a smooth transition. Furthermore, a partial area can also designate a discrete area separated by a binary transition.

Die in den Spektren enthaltene Information kann ausgewertet werden und lässt Rückschlüsse zu, bspw. auf den Nährstoffgehalt in Essen, Materialidentifikation u.v.m. Dies geschieht im Regelfall algorithmisch unter der Verwendung chemometrischer Verfahren der Datenanalyse, bspw. einer Hauptkomponentenanalyse, einer linearen Diskriminanzanalyse, gefolgt von einer Regression oder einer Klassifikation. Diese Verfahren extrahieren aus der vollen Spektralinformation kleine, relevante Portionen und treffen ihre Aussagen anhand eben dieser kleinen Teile des Spektrums. Demnach kann auf den Großteil der von den Bildpunkten aufgenommenen spektralen Information vorteilhaft verzichtet werden und Messzeit gespart werden, da vorteilhaft nur die für die Algorithmen notwendigen Teile der Information aus den jeweiligen relevanten Bildpunkten mit längerer Integrationszeit aufgenommen werden können anstatt der Information aller Bildpunkte inklusive aller irrelevanten Bereiche. Die Bezeichnung Spektrum entspricht hierbei vorteilhaft einer Lichtintensität über der Wellenlänge.The information contained in the spectra can be evaluated and allows conclusions to be drawn, e.g. on the nutrient content in Essen, material identification and much more.As a rule, this is done algorithmically using chemometric data analysis methods, e.g. a main component analysis, a linear discriminant analysis, followed by a regression or a classification. These methods extract small, relevant portions from the full spectral information and make their statements based on these small parts of the spectrum. Accordingly, the majority of the spectral information recorded by the pixels can advantageously be dispensed with and measurement time can be saved, since advantageously only the parts of the information required for the algorithms from the relevant relevant pixels can be recorded with a longer integration time instead of including all the pixels all irrelevant areas. The term spectrum advantageously corresponds to a light intensity over the wavelength.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Spektrometervorrichtung umfasst die Detektoreinrichtung mehrere räumlich angeordnete Pixel.According to a preferred embodiment of the spectrometer device, the detector device comprises a plurality of spatially arranged pixels.

Die Detektoreinrichtung kann folglich mehrere räumlich angeordnete Pixel umfassen, wobei mittels der gemessenen Intensitäten an den Pixeln vorteilhaft ein Spektrum des auf die Spektrometereinrichtung einfallenden Lichts rekonstruierbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Spektrometervorrichtung umfasst diese eine Signalverarbeitungseinrichtung, mittels welcher das Wellenlängenspektrum auswertbar ist.
The detector device can consequently comprise a plurality of spatially arranged pixels, wherein a spectrum of the light incident on the spectrometer device can advantageously be reconstructed by means of the measured intensities at the pixels.
According to a preferred embodiment of the spectrometer device, it comprises a signal processing device, by means of which the wavelength spectrum can be evaluated.

Die Signalverarbeitungseinrichtung kann vorteilhaft ein Signal vom Detektorelement basierend auf dem Wellenlängenspektrum empfangen und verarbeiten, beispielsweise Filtern oder ein Integral bilden. Des Weiteren kann die Signalverarbeitungseinrichtung selbst auch als Steuereinheit für die Komponenten der Spektrometervorrichtung funktionieren.The signal processing device can advantageously receive and process a signal from the detector element based on the wavelength spectrum, for example filtering or forming an integral. Furthermore, the signal processing device itself can also function as a control unit for the components of the spectrometer device.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Spektrometervorrichtung ist für jeden Teilbereich eine Reflexion oder eine Transmission an der Bildselektionseinrichtung erzeugbar, mittels welcher das Teilbild aus dem Teilbereich auf die Spektrometereinrichtung übertragbar ist.According to a preferred embodiment of the spectrometer device, a reflection or a transmission can be generated on the image selection device for each partial area, by means of which the partial image can be transferred from the partial area to the spectrometer device.

Im Betrieb des Teilbereichs kann dieser Licht auf die Spektrometereinrichtung durch Transmission oder Reflexion strahlen, vorteilhaft gerade oder unter einem Winkel zur ursprünglichen Einfallsrichtung des Lichts vom Analyseobjekt.During operation of the partial area, this light can radiate onto the spectrometer device by transmission or reflection, advantageously straight or at an angle to the original direction of incidence of the light from the analysis object.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Spektrometervorrichtung umfasst diese eine zweite optische Abbildungseinrichtung, welche zwischen der Bildselektionseinrichtung und dem Diffusorelement angeordnet ist, und mit welcher zumindest ein Teilbild auf das Diffusorelement abbildbar ist.According to a preferred embodiment of the spectrometer device, it comprises a second optical imaging device which is arranged between the image selection device and the diffuser element and with which at least one partial image can be imaged on the diffuser element.

Die zweite optische Abbildungseinrichtung kann vorteilhaft gleich der ersten optischen Abbildungseinrichtung ausgeformt sein oder sich von dieser unterscheiden. Die zweite optische Abbildungseinrichtung kann vorteilhaft eine Linse umfassen. Die zweite optische Abbildungseinrichtung kann mit anderen Worten die Bildselektionseinrichtung auf das Diffusorelement abbilden oder zumindest das Licht von den Teilbereichen auf eine Apertur der Detektoreinrichtung konzentrieren oder fokussieren, vorteilhaft nicht abbildend.The second optical imaging device can advantageously be shaped like the first optical imaging device or differ from it. The second optical imaging device can advantageously comprise a lens. In other words, the second optical imaging device can image the image selection device on the diffuser element or at least concentrate or focus the light from the partial areas onto an aperture of the detector device, advantageously not imaging.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Spektrometervorrichtung umfasst das spektrale Element ein Gitter oder ein Interferenzfilter. Beispielsweise umfasst der Interferenzfilter einen linear variablen Filter.According to a preferred embodiment of the spectrometer device, the spectral element comprises a grating or an interference filter. For example, the interference filter comprises a linearly variable filter.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Spektrometervorrichtung umfasst das spektrale Element ein doppelbrechendes Element.According to a preferred embodiment of the spectrometer device, the spectral element comprises a birefringent element.

Das doppelbrechende Element erzeugt vorteilhaft eine winkelabhängige Phasendifferenz zwischen kohärenten Teilstrahlen, etwa von einem oder mehreren Teilbereichen, und umfasst beispielsweise ein Savart-Polariskop oder ein Wollaston-Prisma, welches hin zur Detektoreinrichtung auch von einer weiteren Optik gefolgt sein kann.The birefringent element advantageously generates an angle-dependent phase difference between coherent partial beams, for example from one or more partial areas, and comprises, for example, a Savart polariscope or a Wollaston prism, which can also be followed by further optics towards the detector device.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Spektrometervorrichtung umfasst diese ein bildgebendes Abbildungssystem, mittels welchem ein Zusatzbild vom Analyseobjekt erzeugbar ist.According to a preferred embodiment of the spectrometer device, it comprises an imaging imaging system, by means of which an additional image of the analysis object can be generated.

Das bildgebende Abbildungssystem kann vorteilhaft selbst auch einen Detektor umfassen, etwa eine Kamera, beispielsweise in einem Mobiltelefon. In Kameras und Smartphone-Kameras ist vorteilhaft eine Vorrichtung oder Algorithmus zur Gesichtserkennung oder der Erkennung anderer Gegenstände im Bild umfasst (Feature Tracking), durch welches das bildgebende Abbildungssystem ein Scharfstellen und Erkennen auf ein bestimmtes und ausgewähltes Merkmal im Bild realisieren kann.The imaging imaging system can itself advantageously also comprise a detector, for example a camera, for example in a mobile phone. In cameras and smartphone cameras, a device or algorithm for facial recognition or the recognition of other objects in the image is advantageously included (feature tracking), by means of which the imaging imaging system can implement focusing and recognition on a specific and selected feature in the image.

Das Zusatzbild umfasst vorteilhaft Positionsinformationen von einzelnen Bereichen im Bild und/oder Bewegungsinformationen und kann über eine Zeitspanne aufnehmbar sein.The additional image advantageously includes position information from individual areas in the image and / or movement information and can be recordable over a period of time.

Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Betreiben einer Spektrometervorrichtung zum spektralen Analysieren eines Lichts von einem Analyseobjekt ein Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Spektrometervorrichtung; ein Abbilden eines Bildes des Analyseobjekts in einer Bildebene auf der Bildselektionseinrichtung mittels der ersten optischen Abbildungseinrichtung; ein Unterteilen des Bildes in mehrere Teilbereiche mit der Bildselektionseinrichtung, wobei mit zumindest einem der Teilbereiche ein Teilbild des Analyseobjekts dargestellt wird und ein Abbilden zumindest eines Teilbilds auf dem Diffusorelement, wobei durch die Steuereinrichtung der Betrieb der Teilbereiche ein- und/oder ausgeschaltet wird. In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt ein Streuen des Lichts von dem zumindest einem Teilbereich am Diffusorelement; und in einem weiteren Verfahrensschritt ein Erzeugen eines Wellenlängenspektrums des Lichts von dem zumindest einem Teilbereich durch die Spektrometereinrichtung.
Das Verfahren zeichnet sich vorteilhaft auch durch die in Verbindung mit der Spektrometervorrichtung genannten Merkmale aus und umgekehrt.
According to the invention, in the method for operating a spectrometer device for spectrally analyzing light from an analysis object, a spectrometer device according to the invention is provided; imaging an image of the analysis object in an image plane on the image selection device by means of the first optical imaging device; dividing the image into several partial areas with the image selection device, with at least one of the partial areas representing a partial image of the analysis object and displaying at least one partial image on the diffuser element, the operation of the partial areas being switched on and / or off by the control device. In a further method step, the light is scattered from the at least one partial area on the diffuser element; and in a further method step, generating a wavelength spectrum of the light from the at least one partial area by the spectrometer device.
The method is also advantageously characterized by the features mentioned in connection with the spectrometer device and vice versa.

Durch das Streuen am Diffusorelement kann vorteilhaft eine Positionsinformation von den Teilbereichen verloren gehen und eine homogene Winkelverteilung sowie Ausleuchtung der Spektrometereinrichtung erzielt werden. Mit dem Ein- und Ausschalten, wobei die Detektoreinrichtung stets aktiv sein kann, wird vorteilhaft über die relevanten oder alle Teilbereiche in zeitlicher Abfolge gescannt und ortsabhängige Wellenlängenspektren (sogenannte hyperspectral data cubes) erzeugt. Due to the scattering on the diffuser element, position information from the partial areas can advantageously be lost and a homogeneous angle distribution and illumination of the spectrometer device can be achieved. When the device is switched on and off, and the detector device can always be active, it is advantageously scanned over the relevant or all partial areas in chronological order and location-dependent wavelength spectra (so-called hyperspectral data cubes) are generated.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Erzeugen des Wellenlängenspektrums mittels einer Detektoreinrichtung an mehreren räumlich angeordneten Pixeln der Detektoreinrichtung.According to a preferred embodiment of the method, the wavelength spectrum is generated by means of a detector device at a plurality of spatially arranged pixels of the detector device.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Wellenlängenspektrum durch die Signalverarbeitungseinrichtung ausgewertet.According to a preferred embodiment of the method, the wavelength spectrum is evaluated by the signal processing device.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden von der Spektrometereinrichtung zu analysierende Teilbereiche durch die Steuereinrichtung aktiv und die übrigen Teilbereiche inaktiv geschaltet und jedem Teilbereich wird eine Positionsinformation im Bild zugeordnet.According to a preferred embodiment of the method, partial areas to be analyzed by the spectrometer device are activated by the control device and the remaining partial areas are switched inactive and position information in the image is assigned to each partial area.

Durch die Positionsinformation ist eine genaue Lokalisierung des zum jeweiligen Teilbereich zugehörigen Teilbildes im Bild des Analyseobjekts möglich.The position information enables precise localization of the partial image belonging to the respective partial area in the image of the analysis object.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden nacheinander jeweils nur ein Teilbereich oder mehrere gleichzeitig analysierbare Teilbereiche aktiv geschaltet.According to a preferred embodiment of the method, only one sub-area or a plurality of sub-areas that can be analyzed simultaneously are activated in succession.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein Zusatzbild vom Analyseobjekt mit dem bildgebenden Abbildungssystem erzeugt und eine Positionsinformation der Teilbereiche wird mit dem Zusatzbild abgeglichen, eine Bildinformation zum Identifizieren von zu analysierenden Teilbereichen des Bildes ermittelt und/oder eine Positionsveränderung des Analyseobjekts erkannt und berücksichtigt.According to a preferred embodiment of the method, an additional image is generated by the analysis object with the imaging imaging system and position information of the partial areas is compared with the additional image, image information for identifying partial areas of the image to be analyzed is determined and / or a change in position of the analysis object is recognized and taken into account.

Das Identifizieren und Erkennen der Positionsveränderung erfolgt vorteilhaft bezüglich dem Zusatzbild.The identification and recognition of the change in position is advantageously carried out with regard to the additional image.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird mit dem bildgebenden Abbildungssystem eine Auswahl von zu analysierenden Teilbereichen des Bildes erzeugt und diese durch die Steuereinrichtung aktiv geschaltet.According to a preferred embodiment of the method, the imaging imaging system generates a selection of sub-areas of the image to be analyzed and activates them by the control device.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird eine Bewegung des Analyseobjekts durch das bildgebende Abbildungssystem im Bild erkannt und die Auswahl der zu analysierenden Teilbereiche mit dieser Bewegung angeglichen.According to a preferred embodiment of the method, a movement of the analysis object is recognized in the image by the imaging imaging system and the selection of the sub-areas to be analyzed is aligned with this movement.

Bei dem Verfahren kann vorteilhaft nur ein zur Datenanalyse relevanter Bildausschnitt des Bildes erkannt und selektiert werden. Dazu kann vorteilhaft die Bildselektionseinrichtung entsprechend gesteuert werden und entsprechende Teilbereiche aktiv geschaltet werden. Die vom bildgebenden Abbildungssystem generierten Daten können vorteilhaft dazu verwendet werden, um während der Aufnahme erfolgende Bildänderungen zu erkennen und die aktiv zu schaltenden Teilbereiche aktiv der Bildänderung nachzuführen, wobei vorteilhaft die Belichtungszeit, und etwa die Zeit der Objektanalyse im relevanten Teilbildbereich, verlängert werden kann.In the method, advantageously only an image section of the image relevant for data analysis can be recognized and selected. For this purpose, the image selection device can advantageously be controlled accordingly and corresponding partial areas can be activated. The data generated by the imaging imaging system can advantageously be used to recognize image changes occurring during the recording and to actively track the partial areas to be switched to actively change the image, whereby advantageously the exposure time and, for example, the time of the object analysis in the relevant partial image area can be extended.

Vorteilhaft kann durch das gleichzeitige Betreiben mehrerer Teilbereiche gewählt werden, ob ein Signal-Rausch-Verhältnis oder eine Ortsauflösung bei der Analyse des Bildes erhöht werden soll. Bei inhomogenen Proben kann durch die Selektion eines relevanten Bildbereichs für die Spektralanalyse vorteilhaft eine Verringerung oder gar Unterdrückung von Störsignalen aus dem irrelevanten Bildbereich erzielt werden. Weiterhin kann vorteilhaft eine benötigte Rechenleistung für die Spektralanalyse verringert werden.By operating several sub-areas simultaneously, it can advantageously be selected whether a signal-to-noise ratio or a spatial resolution should be increased when analyzing the image. In the case of inhomogeneous samples, the selection of a relevant image area for the spectral analysis can advantageously achieve a reduction or even suppression of interference signals from the irrelevant image area. Furthermore, the computing power required for the spectral analysis can advantageously be reduced.

Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.Further features and advantages of embodiments of the invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.

Figurenlistelist of figures

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.The present invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments given in the schematic figures of the drawing.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung der Spektrometervorrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine schematische Darstellung der Spektrometervorrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • 3 eine schematische Darstellung von Teilbereichen des Bildes an der Bildselektionseinrichtung;
  • 4 eine schematische Darstellung von Teilbereichen des Bildes an der Bildselektionseinrichtung;
  • 5 eine schematische Darstellung von Teilbereichen des Bildes an der Bildselektionseinrichtung; und
  • 6 eine Abfolge von Verfahrensschritten gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Show it:
  • 1 a schematic representation of the spectrometer device according to an embodiment of the present invention;
  • 2 a schematic representation of the spectrometer device according to a further embodiment of the present invention;
  • 3 a schematic representation of partial areas of the image on the image selection device;
  • 4 a schematic representation of partial areas of the image on the image selection device;
  • 5 a schematic representation of partial areas of the image on the image selection device; and
  • 6 a sequence of method steps according to an embodiment of the present invention.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols designate the same or functionally identical elements.

1 zeigt eine schematische Darstellung der Spektrometervorrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. 1 shows a schematic representation of the spectrometer device according to an embodiment of the present invention.

Die Spektrometervorrichtung 10 zum spektralen Analysieren eines Lichts L von einem Analyseobjekt AO umfasst eine erste optische Abbildungseinrichtung 1a, beispielsweise eine Linse oder ein Linsensystem, mit welcher ein Bild B des Analyseobjekts AO abbildbar ist; und eine Spektrometereinrichtung S mit einem Diffusorelement 4 und einer Detektoreinrichtung 5, wobei am Diffusorelement 4 Lichtstrahlen des Lichts L streubar sind und aus den gestreuten Lichtstrahlen mit dem Spektrometereinrichtung S ein Wellenlängenspektrum des Lichts L erzeugbar ist und die Detektoreinrichtung 5 mehrere räumlich angeordnete Pixel umfassen kann (nicht dargestellt), wobei mit den Pixeln jeweils eine andere Wellenlänge des Lichts L detektierbar sein kann. Die Spektrometervorrichtung 10 umfasst eine Bildselektionseinrichtung 2, welche in der Bildebene 3 angeordnet ist und auf welcher das Bild B abbildbar ist, wobei das an der Bildselektionseinrichtung 2 abbildbare Bild B durch die Bildselektionseinrichtung 2 in mehrere Teilbereiche T1 bis Tn unterteilbar ist, wobei mit zumindest einem der Teilbereiche jeweils ein Teilbild B1 bis Bn des Analyseobjekts AO darstellbar ist und in einem Betrieb des Teilbereichs das Licht L vom Teilbild auf das Diffusorelement 4 lenkbar ist. Die Spektrometervorrichtung 10 umfasst weiterhin eine Steuereinrichtung SE, mittels welcher der Betrieb der Teilbereiche T1 bis Tn gleichzeitig und/oder zeitlich versetzt ein- und/oder ausschaltbar ist und jedem Teilbereich eine Positionsinformation im Bild B zuweisbar ist.The spectrometer device 10 for spectral analysis of a light L from an analysis object AO comprises a first optical imaging device 1a , for example a lens or a lens system with which an image B of the analysis object AO is reproducible; and a spectrometer device S with a diffuser element 4 and a detector device 5 , being on the diffuser element 4 Rays of light L are scatterable and from the scattered light beams with the spectrometer device S a wavelength spectrum of light L can be generated and the detector device 5 can comprise a plurality of spatially arranged pixels (not shown), with the pixels each having a different wavelength of light L can be detectable. The spectrometer device 10 comprises an image selection device 2 which in the image plane 3 is arranged and on which the picture B can be mapped, this on the image selection device 2 imageable image B through the image selection device 2 in several areas T1 to Tn can be subdivided, with a sub-image in each case with at least one of the subregions B1 to Bn of the analysis object AO the light can be displayed and when the subarea is in operation L from the drawing file to the diffuser element 4 is steerable. The spectrometer device 10 further comprises a control device SE , by means of which the operation of the subareas T1 until Tn can be switched on and / or off at the same time and / or at different times, and each partial area has position information in the image B is assignable.

Eine Detailansicht der Spektrometereinrichtung S ist in einem unteren Bereich der 1 dargestellt. Hierbei ist die Anordnung von Detektoreinrichtung 5 und Diffusorelement 4 zu sehen, wobei zwischen diesen beiden ein spektrales Element 7 angeordnet sein kann. Die Spektrometereinrichtung 10 kann weiterhin eine zweite optische Abbildungseinrichtung 1b, beispielsweise eine Linse, umfassen, welche zwischen der Bildselektionseinrichtung 2 und dem Diffusorelement 4 angeordnet sein kann, und mit welcher zumindest ein Teilbild auf das Diffusorelement 4 abbildbar sein kann.A detailed view of the spectrometer device S is in a lower area of the 1 shown. Here is the arrangement of the detector device 5 and diffuser element 4 to see, with a spectral element between these two 7 can be arranged. The spectrometer device 10 can also have a second optical imaging device 1b , for example, a lens, which between the image selection device 2 and the diffuser element 4 can be arranged, and with which at least one partial image on the diffuser element 4 can be mapped.

Bei der Bildselektionseinrichtung 2 kann für jeden Teilbereich T1 bis Tn eine Reflexion RE oder eine Transmission TA an der Bildselektionseinrichtung 2 erzeugt werden, mittels welcher das Teilbild aus dem Teilbereich auf die Spektrometereinrichtung S übertragen werden kann. Hierbei ist der Teilbereich vorteilhaft von der Steuereinrichtung SE aktiv geschaltet. Die Spektrometereinrichtung S und, falls vorhanden, auch die zweite optische Abbildungseinrichtung 1b, kann beispielsweise von dem Analyseobjekt AO aus gesehen hinter der Bildselektionseinrichtung 2 angeordnet sein, so dass Licht unter Transmission TA von den Teilbereichen auf die Spektrometereinrichtung S fallen kann, oder vor der Bildselektionseinrichtung 2 in einem bestimmten Reflexionswinkel der Teilbereiche angeordnet sein, so dass Licht unter Reflexion RE von den Teilbereichen auf die Spektrometereinrichtung S fallen kann. Hierbei kann es auch möglich sein, zwei Spektrometereinrichtungen S bereitzustellen, wobei sich eine hinter der Bildselektionseinrichtung 2 und eine vor der Bildselektionseinrichtung 2 befindet. Dabei kann es auch möglich sein, dass manche Teilbereiche in Transmisison TA wirken und andere in Reflexion und zwei Spektrometereinrichtungen S gleichzeitig Spektren analysieren können.At the image selection device 2 can be for any sub-area T1 to Tn a reflection RE or a transmission TA on the image selection device 2 are generated, by means of which the partial image from the partial area is applied to the spectrometer device S can be transferred. Here, the partial area is advantageous from the control device SE activated. The spectrometer device S and, if present, also the second optical imaging device 1b , for example from the analysis object AO seen from behind the image selection device 2 be arranged so that light under transmission TA can fall from the partial areas onto the spectrometer device S, or in front of the image selection device 2 be arranged at a certain angle of reflection of the partial areas, so that light under reflection RE from the sub-areas to the spectrometer device S can fall. It may also be possible to use two spectrometer devices S to provide, one behind the image selection device 2 and one in front of the image selection device 2 located. It may also be possible that some sub-areas are in transmission TA act and others in reflection and two spectrometer devices S can analyze spectra at the same time.

Mittels der Positionsinformation der Teilbereiche kann vorteilhaft ein Rückschluss auf Positionsabhängigkeiten der gemessenen Spektren getroffen werden. Eine durch das Diffusorelement verlorene Bildgebungsfähigkeit des Spektrometers kann durch die Positionsinformation und die Bildinformation des Bildes des Analyseobjekts vorteilhaft zeitlich wiederhergestellt werden und hyperspektrale Abbildungen wieder ermöglicht werden, ohne dass dabei ein Bild des Analyseobjekts in einer Eingangsapertur des Spektrometers vorhanden sein muss.The position information of the partial areas can advantageously be used to draw a conclusion on the position dependencies of the measured spectra. An imaging capability of the spectrometer lost by the diffuser element can advantageously be restored in time by the position information and the image information of the image of the analysis object and hyperspectral images can be made possible again without an image of the analysis object having to be present in an input aperture of the spectrometer.

Die Bildselektionseinrichtung 2 kann beispielsweise eine LCD-Matrix (zur Transmission der Teilbereiche) oder ein schaltbares Mikrospiegelarray (digital light processor, DLP, zur Reflexion der Teilbereiche) umfassen. Durch die zweite Abbildungseinrichtung kann vorteilhaft das transmittierte oder reflektierte Licht auf eine Eintrittsapertur der Spektrometereinrichtung geleitet werden. Die Spektrometereinrichtung ist vorteilhaft nicht bildgebend, jedoch definiert vorteilhaft die Bildselektionseinrichtung für jeden Teilbereich eine Positionsinformation bezüglich des Bildes des Analyseobjekts.The image selection device 2 can, for example, an LCD matrix (for the transmission of the partial areas) or a switchable micromirror array (digital light processor, DLP to reflect the sub-areas). The transmitted or reflected light can advantageously be directed through the second imaging device to an entrance aperture of the spectrometer device. The spectrometer device is advantageously not imaging, but the image selection device advantageously defines position information relating to the image of the analysis object for each partial area.

2 zeigt eine schematische Darstellung der Spektrometervorrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. 2 shows a schematic representation of the spectrometer device according to a further embodiment of the present invention.

Die Anordnung der Elemente in der Spektrometervorrichtung nach der 2 entspricht jener der 1, wobei diese in der 2 noch ein bildgebendes Abbildungssystem 9, etwa eine Kamera (bspw. Kamera im Mobiltelefon, Si-Imager) umfasst, mittels welcher ein Zusatzbild ZB vom Analyseobjekt AO direkt aus dem einfallenden Licht L erzeugbar ist und mit den Positionsinformationen der Teilbereiche abgleichbar ist. Bei Bewegungen des Analyseobjekts im Bild können so andere Teilbereiche entsprechend aktiv oder inaktiv (nachgeführt) geschaltet werden. Auf diese Weise kann eine Effizienz der Spektrometervorrichtung erhöht werden, da so vorteilhaft nur relevante Teilbereiche, welche das Analyseobjekt darstellen, aktiv sein können und vorteilhaft nur Spektren von diesen Teilbereichen zur Analyse beitragen. Die vorteilhaft durch das bildgebende Abbildungssystem 9 erkannten Veränderungen beim Analyseobjekt (dessen Position) können beispielsweise in einer späteren Datenauswertung berücksichtigt und korrigiert werden, etwa durch ein Mapping der erzeugten Spektren auf ein bestimmtes Merkmal im Bild (Analyseobjekt). Die Steuereinheit SE kann vorteilhaft auch mit dem bildgebenden Abbildungssystem 9 verbunden sein und dieses zur Aufnahme des Zwischenbildes steuern. Das bildgebende Abbildungssystem 9 kann eine Abbildungsoptik, etwa eine Linse, und eine Aufnahmeelektronik (Kamera, Imager) umfassen. Die Steuereinheit SE kann die Information vom bildgebenden Abbildungssystem 9 mit den Spektren und der Positionsinformation der Teilbereiche abgleichen und die relevanten Teilbereiche entsprechend schalten, da die Steuereinheit SE vorteilhaft gleichzeitig mit der Spektrometereinrichtung und der Bildselektionseinrichtung verbunden sein kann.The arrangement of the elements in the spectrometer device according to the 2 corresponds to that of 1 , this in the 2 another imaging system 9 , such as a camera (e.g. Camera in the mobile phone, Si imager), by means of which an additional image For example, from the analysis object AO directly from the incident light L can be generated and compared with the position information of the partial areas. When the analysis object moves in the image, other sub-areas can be activated or deactivated accordingly. In this way, an efficiency of the spectrometer device can be increased, since advantageously only relevant sub-areas, which represent the analysis object, can be active and advantageously only spectra from these sub-areas contribute to the analysis. The advantage of the imaging imaging system 9 Detected changes in the analysis object (its position) can, for example, be taken into account and corrected in a later data evaluation, for example by mapping the generated spectra to a specific feature in the image (analysis object). The control unit SE can also be advantageous with the imaging imaging system 9 be connected and control this to record the intermediate image. The imaging imaging system 9 may include imaging optics, such as a lens, and recording electronics (camera, imager). The control unit SE can use the information from the imaging imaging system 9 compare with the spectra and the position information of the partial areas and switch the relevant partial areas accordingly, since the control unit SE can advantageously be connected to the spectrometer device and the image selection device at the same time.

3 zeigt eine schematische Darstellung von Teilbereichen des Bildes an der Bildselektionseinrichtung. 3 shows a schematic representation of partial areas of the image on the image selection device.

Die Teilbereiche T1, T2, usw. und weitere können das Bild bspw. wie ein Gitter in rechteckige, insbesondere quadratische, Teilbilder unterteilen. Das Analyseobjekt AO kann so in einem bestimmten Teilbild Bn ein bestimmtes Merkmal aufweisen. Außerhalb des Analyseobjekts, wohin sich die Teilbilder auch erstrecken können, kann ein Teilbereich Ti, T1 usw. etwa eine Umgebung des Analyseobjekt AO darstellen. Durch einen sich wiederholenden Schaltungsprozess, etwa durch die Steuereinheit ausgelöst und von der Bildselektionseinrichtung durchgeführt, können einzelne Teilbereich Ti der Reihe nach (Pfeildarstellung im rechten Bild; das rechte Bild entspricht dem Gitter aus dem linken Bild) aktiv und wieder inaktiv geschaltet werden, bis alle Teilbereiche oder zumindest die Teilbereiche, die das Analyseobjekt AO darstellen, Licht zur Spektralanalyse geschickt haben. Auf diese Weise kann vorteilhaft das Hyperspektralbild sukzessive aufgebaut werden, wodurch eine hyperspektrale Bildgebung erzielbar ist.The subareas T1 . T2 , etc. and others can, for example, divide the image like a grid into rectangular, in particular square, partial images. The analysis object AO can have a certain feature in a certain sub-picture Bn. A partial area can be outside the analysis object, wherever the partial images can also extend Ti . T1 etc. around an environment of the analysis object AO represent. Individual sub-areas can be created by a repetitive circuit process, for example triggered by the control unit and carried out by the image selection device Ti one after the other (arrow representation in the right image; the right image corresponds to the grid from the left image) can be activated and deactivated again until all sub-areas or at least the sub-areas that contain the analysis object AO represent, have sent light for spectral analysis. In this way, the hyperspectral image can advantageously be built up successively, as a result of which hyperspectral imaging can be achieved.

4 zeigt eine schematische Darstellung von Teilbereichen des Bildes an der Bildselektionseinrichtung. 4 shows a schematic representation of partial areas of the image on the image selection device.

Das Licht aus den Teilbereichen Ti der Bildselektionseinrichtung und vom Analyseobjekt AO kann vorteilhaft auch von mehreren Teilbereichen gleichzeitig an die Spektrometereinrichtung gestrahlt werden. Das rechte Bild der 4 weist dazu Teilbereiche mit gleichen Nummern auf, was verdeutlicht, dass diese Teilbereiche vorteilhaft gleichzeitig aktiv sein können. Das linke Bild zeigt eine Rasterung der Teilbereiche über dem Bild des Analyseobjekts. Das rechte Bild zeigt eine Rasterung der Teilbereiche, vorteilhaft dem linken Bild zugehörig. Die Auswahl der Teilbereiche, welche zum Weiterleiten des Lichts vorteilhaft von der Steuereinrichtung aktiv geschaltet werden können, kann vorteilhaft zufällig erfolgen oder anhand einer definierten Selektion, welche aufgrund einer zur Verfügung stehenden oder im Bild Bn erkannten Farbinformation der einzelnen Teilbereiche, etwa mittels des Zusatzbildes von dem bildgebenden Abbildungssystem, getroffen werden kann. Hierbei kann vorteilhaft die Näherung gewählt werden, dass vorteilhaft jene Teilbereiche, welche ähnliche Farbinformationen (beispielsweise anhand deren Farbwerten rot, grün und blau), auch vorteilhaft ähnliche oder gleiche Spektralsignaturen aufweisen können, und gleichzeitig aktiv geschaltet sein können. Alternativ können bekannte Segmentierungsalgorithmen verwendet werden oder Verfahren des maschinellen Lernens, insbesondere neuronale Netze um bestimmte Regionen des Analyseobjekts zu erkennen, welche durch die Spektrometereinrichtung analysiert werden sollen. Dadurch kann eine Anzahl aufzunehmender und zu erzeugender Spektren vorteilhaft deutlich reduziert werden.The light from the sub-areas Ti the image selection device and the analysis object AO can advantageously be radiated simultaneously from several partial areas onto the spectrometer device. The right picture of the 4 has sub-areas with the same numbers, which illustrates that these sub-areas can advantageously be active at the same time. The left picture shows a screening of the subareas over the picture of the analysis object. The right picture shows a grid of the partial areas, advantageously belonging to the left picture. The selection of the partial areas, which can advantageously be activated by the control device for forwarding the light, can advantageously be made randomly or on the basis of a defined selection, which is based on color information of the individual partial areas available or recognized in image Bn, for example by means of the additional image of the imaging imaging system. In this case, the approximation can advantageously be selected such that those subareas which can have similar color information (for example based on their color values red, green and blue), advantageously also similar or the same spectral signatures, can be activated at the same time. Alternatively, known segmentation algorithms can be used or methods of machine learning, in particular neural networks, in order to identify specific regions of the analysis object which are to be analyzed by the spectrometer device. As a result, a number of spectra to be recorded and generated can advantageously be significantly reduced.

Des Weiteren ist es vorteilhaft möglich, dass zur Auswertung der Wellenlängenspektren eine multivariate Datenanalyse oder eine Chemometrie erfolgen kann, beispielsweise durch die Signalverarbeitungseinrichtung. Hierbei kann vorteilhaft auf Datensätze zur multivariaten Datenanalyse zurückgegriffen werden, welche lokal in der Signalverarbeitungseinrichtung oder in einem der Spektrometervorrichtung internen oder externen Speicher gespeichert sind zurückgegriffen werden. Dazu ist beispielsweise auch eine Kommunikation (Internet, drahtlos) mit einer Datenbank möglich. Da in der multivariaten Datenanalyse und/oder der Chemometrie vorteilhaft eine hohe Homogenität der zu analysierenden Probe, also des Analyseobjekts, gefordert sein kann, kann dies in der Aktivierung von Teilbereichen berücksichtigt werden und mehrere Teilbereiche mit zu erwartender gleicher spektraler Information gleichzeitig aktiviert werden. Dementgegen können Proben stehen, bei welchen mehrere Einzelkomponenten der Probe vorhanden sein können, beispielsweise im Falle einer Nahrungsmittelanalyse eine Pizza oder ein Gericht. Es ist auch möglich, dass chemometrische Beurteilungsmodelle für einzelne Komponenten einer Probe vorliegen und eine vorteilhaft auch für diese Komponenten vorliegende Spektralinformation angewendet werden kann, etwa bei Gleichheit die entsprechenden Teilbereiche gleichzeitig zu aktivieren. Bei einer inhomogenen Probe ist es allerdings möglich, dass das zu beurteilende Signal von einem nicht beurteilbaren Hintergrund überlagert ist. Im Falle eines zu erzeugenden vollständigen Hyperspektralbildes kann ein Bildausschnitt ausgeschnitten werden, etwa durch die Steuereinheit, und die Spektralinformation des relevanten Ausschnitts durch eine Mittelung von Spektraldaten extrahiert werden. Allerdings kann auch nur der relevante Bereich der Probe oder des Bildausschnittes direkt spektral analysiert werden. Hierzu kann etwa durch das vorteilhaft parallel (zeitlich) vorliegende Zusatzbild des bildgebenden Abbildungssystems der Probe oder des Analyseobjekts die Bildselektionseinrichtung, vorteilhaft die Aktivschaltung der Teilbereiche, gesteuert werden, vorteilhaft auch dynamisch während dem Erzeugen der Wellenlängenspektren. Der relevante Bildausschnitt kann vorteilhaft durch eine Objekt- oder Mustererkennung, welche etwa als Software vom bildgebenden Abbildungssystem umfasst ist, erkannt werden.Furthermore, it is advantageously possible for multivariate data analysis or chemometry to be carried out for evaluating the wavelength spectra, for example by means of the signal processing device. Data sets for multivariate data analysis, which are stored locally in the signal processing device or in an internal or external memory of the spectrometer device, can advantageously be used here. For this purpose, for example, communication (internet, wireless) with a database is also possible. Since the multivariate data analysis and / or chemometry can advantageously require a high degree of homogeneity of the sample to be analyzed, i.e. the analysis object, this can be taken into account in the activation of partial areas and several partial areas with the same spectral information to be expected can be activated simultaneously. Conversely, there may be samples in which several individual components of the sample may be present, for example a pizza or a dish in the case of a food analysis. It is also possible for chemometric assessment models to be available for individual components of a sample and for spectral information advantageously also for these components can be used, for example in the case of equality, to activate the corresponding partial areas simultaneously. In the case of an inhomogeneous sample, however, it is possible that the signal to be assessed is overlaid by a background that cannot be assessed. In the case of a complete hyperspectral image to be generated, an image section can be cut out, for example by the control unit, and the spectral information of the relevant section can be extracted by averaging spectral data. However, only the relevant area of the sample or image section can be directly spectrally analyzed. For this purpose, the image selection device, advantageously the active switching of the partial areas, can be controlled, for example, also dynamically during the generation of the wavelength spectra, by means of the additional image of the imaging imaging system of the sample or the analysis object, which is advantageously present in parallel (in time). The relevant image section can advantageously be recognized by object or pattern recognition, which is included, for example, as software by the imaging imaging system.

5 zeigt eine schematische Darstellung von Teilbereichen des Bildes an der Bildselektionseinrichtung. 5 shows a schematic representation of partial areas of the image on the image selection device.

In dem linken Bild ist eine Rasterung von Teilbereichen eines Bildes eines Analyseobjekts AO gezeigt, und in dem rechten Bild eine Auswahl von relevanten Teilbereichen Ta des Analyseobjekts AO, für einen Ausschnitt des Bildes, welcher gesondert analysiert werden kann. Durch eine ledigliche Aktivierung nur der relevanten Teilbereiche Ta wird vorteilhaft nur die Spektralinformation dieses Bildausschnitts aufgenommen, was vorteilhaft für viele Anwendungen ausreichend ist und vorteilhaft wesentlich ressourceneffizienter als eine Aufnahme eines vollen Hyperspektralbildes und eine erst anschließende Selektion der Daten von dem relevanten Bildausschnitt. Es ist auch möglich, dass eine Muster- und/oder Objekterkennung aus dem abbildbaren Abbildungssystem dazu verwendet wird, äußere Störeinflüsse zu erkennen und korrigieren, wie etwa ein Verwackeln eines Mobiltelefons mit einer Kamera. Durch eine Objektverfolgung, etwa erkennbar durch eine entsprechende Soft- und/oder Hardware in dem abbildbaren Abbildungssystem und/oder der Steuereinrichtung, kann eine dynamische Nachsteuerung der relevanten Teilbereiche erfolgen, wobei jene Teilbereiche aktiv oder inaktiv geschaltet werden, in welche sich das Analyseobjekt gerade hineinbewegt oder hinausbewegt. Eine mögliche Belichtungszeit kann dadurch vorteilhaft um ein Vielfaches erhöht werden, und damit vorteilhaft das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) signifikant verbessert werden.In the left image, a rasterization of partial areas of an image of an analysis object AO is shown, and in the right image a selection of relevant partial areas Ta of the analysis object AO, for a section of the image, which can be analyzed separately. By activating only the relevant sub-areas Ta, only the spectral information of this image section is advantageously recorded, which is advantageously sufficient for many applications and is advantageously much more resource-efficient than recording a full hyperspectral image and only then selecting the data from the relevant image section. It is also possible for a pattern and / or object recognition from the imaging system to be used to identify and correct external interference, such as a camera shake for a mobile phone. Object tracking, for example recognizable by appropriate software and / or hardware in the imaging system and / or the control device, can be used to dynamically readjust the relevant subareas, with the subareas being switched into active or inactive into which the analysis object is currently moving or moved out. A possible exposure time can thereby advantageously be increased many times over, and the signal-to-noise ratio (SNR) can thus be significantly improved.

Die Spektrometervorrichtung kann vorteilhaft als Mikrospektrometer ausgeformt sein.The spectrometer device can advantageously be designed as a micro spectrometer.

6 zeigt eine Abfolge von Verfahrensschritten gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. 6 shows a sequence of method steps according to an embodiment of the present invention.

Bei dem Verfahren zum Betreiben einer Spektrometervorrichtung zum spektralen Analysieren eines Lichts von einem Analyseobjekt erfolgt ein Bereitstellen (S1) einer erfindungsgemäßen Spektrometervorrichtung; ein Abbilden (S2) eines Bildes des Analyseobjekts in einer Bildebene auf der Bildselektionseinrichtung mittels der ersten optischen Abbildungseinrichtung; ein Unterteilen (S3) des Bildes in mehrere Teilbereiche mit der Bildselektionseinrichtung, wobei mit zumindest einem der Teilbereiche ein Teilbild des Analyseobjekts dargestellt wird und ein Abbilden zumindest eines Teilbilds auf dem Diffusorelement, wobei durch die Steuereinrichtung der Betrieb der Teilbereiche ein- und/oder ausgeschaltet wird. Des Weiteren erfolgt ein Streuen (S4) des Lichts von dem zumindest einem Teilbereich am Diffusorelement; und ein Erzeugen (S5) eines Wellenlängenspektrums des Lichts von dem zumindest einem Teilbereich durch die Spektrometereinrichtung.The method for operating a spectrometer device for spectrally analyzing light from an analysis object is provided ( S1 ) a spectrometer device according to the invention; a mapping ( S2 ) an image of the analysis object in an image plane on the image selection device by means of the first optical imaging device; a dividing ( S3 ) of the image into a number of sub-areas with the image selection device, with at least one of the sub-areas displaying a sub-picture of the analysis object and imaging at least one sub-picture on the diffuser element, the operation of the sub-areas being switched on and / or off by the control device. Spreading is also carried out ( S4 ) the light from the at least one partial area on the diffuser element; and creating ( S5 ) a wavelength spectrum of the light from the at least one partial area through the spectrometer device.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.Although the present invention has been completely described above on the basis of the preferred exemplary embodiment, it is not restricted thereto, but rather can be modified in many ways.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • JP 2015165266 A [0003]JP 2015165266 A [0003]
  • US 9329360 [0003]US 9329360 [0003]
  • WO 2015015493 A2 [0004]WO 2015015493 A2 [0004]

Claims (16)

Spektrometervorrichtung (10) zum spektralen Analysieren eines Lichts (L) von einem Analyseobjekt (AO) umfassend: - eine erste optische Abbildungseinrichtung (1a), mit welcher ein Bild (B) des Analyseobjekts (AO) in einer Bildebene (3) abbildbar ist; - eine Spektrometereinrichtung (S) mit einem Diffusorelement (4), einem spektralen Element (7), und einer Detektoreinrichtung (5), wobei am Diffusorelement (4) Lichtstrahlen des Lichts (L) streubar sind und aus den gestreuten Lichtstrahlen mit der Spektrometereinrichtung (S) ein Wellenlängenspektrum des Lichts (L) erzeugbar ist; - eine Bildselektionseinrichtung (2), welche in der Bildebene (3) angeordnet ist und auf welcher das Bild (B) abbildbar ist, wobei das an der Bildselektionseinrichtung (2) abbildbare Bild (B) durch die Bildselektionseinrichtung (2) in mehrere Teilbereiche (T1, T2, ..., Tn) unterteilbar ist, wobei mit zumindest einem der Teilbereiche (T1, T2, ..., Tn) ein Teilbild (B1, B2, ..., Bn) des Analyseobjekts (AO) darstellbar ist und in einem Betrieb des Teilbereichs (T1, T2, ..., Tn) das Licht (L) vom Teilbild (B1, B2, ..., Bn) auf das Diffusorelement (4) lenkbar ist; und - eine Steuereinrichtung (SE), mittels welcher der Betrieb der Teilbereiche (T1, T2, ..., Tn) gleichzeitig und/oder zeitlich versetzt ein- und/oder ausschaltbar ist und jedem Teilbereich (T1, T2, ..., Tn) eine Positionsinformation im Bild (B) zuweisbar ist.A spectrometer device (10) for spectrally analyzing a light (L) from an analysis object (AO), comprising: - A first optical imaging device (1a) with which an image (B) of the analysis object (AO) can be imaged in an image plane (3); - A spectrometer device (S) with a diffuser element (4), a spectral element (7), and a detector device (5), light rays of the light (L) being scatterable on the diffuser element (4) and from the scattered light beams with the spectrometer device ( S) a wavelength spectrum of the light (L) can be generated; - an image selection device (2) which is arranged in the image plane (3) and on which the image (B) can be reproduced, the image (B) which can be reproduced on the image selection device (2) being divided into a plurality of subareas (2) by the image selection device (2) T1, T2, ..., Tn) can be subdivided, a partial image (B1, B2, ..., Bn) of the analysis object (AO) being able to be represented with at least one of the partial areas (T1, T2, ..., Tn) and in an operation of the partial area (T1, T2, ..., Tn) the light (L) from the partial image (B1, B2, ..., Bn) can be directed onto the diffuser element (4); and - A control device (SE), by means of which the operation of the partial areas (T1, T2, ..., Tn) can be switched on and / or off simultaneously and / or at different times and each partial area (T1, T2, ..., Tn ) position information in image (B) can be assigned. Spektrometervorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei welcher die Detektoreinrichtung (5) mehrere räumlich angeordnete Pixel umfasst.Spectrometer device (10) according to Claim 1 , in which the detector device (5) comprises a plurality of spatially arranged pixels. Spektrometervorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, welche eine Signalverarbeitungseinrichtung (8) umfasst, mittels welcher das Wellenlängenspektrum auswertbar ist.Spectrometer device (10) according to Claim 1 or 2 which comprises a signal processing device (8) by means of which the wavelength spectrum can be evaluated. Spektrometervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem für jeden Teilbereich (T1, T2, ..., Tn) eine Reflexion (RE) oder eine Transmission (TA) an der Bildselektionseinrichtung (2) erzeugbar ist, mittels welcher das Teilbild aus dem Teilbereich auf die Spektrometereinrichtung (S) übertragbar ist.Spectrometer device (10) according to one of the Claims 1 to 3 , in which a reflection (RE) or a transmission (TA) can be generated on the image selection device (2) for each sub-area (T1, T2, ..., Tn), by means of which the sub-image from the sub-area can be applied to the spectrometer device (S) is transferable. Spektrometervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welches eine zweite optische Abbildungseinrichtung (1b) umfasst, welche zwischen der Bildselektionseinrichtung (2) und dem Diffusorelement (4) angeordnet ist, und mit welcher zumindest ein Teilbild auf das Diffusorelement (4) abbildbar ist.Spectrometer device (10) according to one of the Claims 1 to 4 which comprises a second optical imaging device (1b) which is arranged between the image selection device (2) and the diffuser element (4) and with which at least one partial image can be imaged on the diffuser element (4). Spektrometervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das spektrale Element (7) ein Gitter oder ein Interferenzfilter umfasst.Spectrometer device (10) according to one of the Claims 1 to 5 , wherein the spectral element (7) comprises a grating or an interference filter. Spektrometervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das spektrale Element (7) ein doppelbrechendes Element umfasst.Spectrometer device (10) according to one of the Claims 1 to 5 , wherein the spectral element (7) comprises a birefringent element. Spektrometervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welche ein bildgebendes Abbildungssystem (9) umfasst, mittels welchem ein Zusatzbild (ZB) vom Analyseobjekt (AO) erzeugbar ist.Spectrometer device (10) according to one of the Claims 1 to 7 which comprises an imaging imaging system (9), by means of which an additional image (ZB) of the analysis object (AO) can be generated. Verfahren zum Betreiben einer Spektrometervorrichtung (10) zum spektralen Analysieren eines Lichts (L) von einem Analyseobjekt (AO) umfassend die Schritte: - Bereitstellen (S1) einer Spektrometervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8; - Abbilden (S2) eines Bildes (B) des Analyseobjekts (AO) in einer Bildebene (3) auf der Bildselektionseinrichtung (2) mittels der ersten optischen Abbildungseinrichtung (1a); - Unterteilen (S3) des Bildes (B) in mehrere Teilbereiche (T1, T2, ..., Tn) mit der Bildselektionseinrichtung (2), wobei mit zumindest einem der Teilbereiche (T1, T2, ..., Tn) ein Teilbild (B1, B2, ..., Bn) des Analyseobjekts (AO) dargestellt wird und Abbilden zumindest eines Teilbilds auf dem Diffusorelement (4), wobei durch die Steuereinrichtung (SE) der Betrieb der Teilbereiche (T1, T2, ..., Tn) ein- und/oder ausgeschaltet wird; - Streuen (S4) des Lichts (L) von dem zumindest einem Teilbereich (T1, T2, ..., Tn) am Diffusorelement (4); und - Erzeugen (S5) eines Wellenlängenspektrums des Lichts (L) von dem zumindest einem Teilbereich (T1, T2, ..., Tn) durch die Spektrometereinrichtung (S).Method for operating a spectrometer device (10) for spectrally analyzing light (L) from an analysis object (AO), comprising the steps: - Providing (S1) a spectrometer device (10) according to one of the Claims 1 to 8th ; - imaging (S2) an image (B) of the analysis object (AO) in an image plane (3) on the image selection device (2) by means of the first optical imaging device (1a); - Subdivide (S3) the image (B) into a number of sub-areas (T1, T2, ..., Tn) with the image selection device (2), with a sub-image comprising at least one of the sub-areas (T1, T2, ..., Tn) (B1, B2, ..., Bn) of the analysis object (AO) and depicting at least one partial image on the diffuser element (4), the operation of the partial areas (T1, T2, ..., Tn) is switched on and / or off; - Scattering (S4) of the light (L) from the at least one partial area (T1, T2, ..., Tn) on the diffuser element (4); and - generating (S5) a wavelength spectrum of the light (L) from the at least one partial region (T1, T2, ..., Tn) by the spectrometer device (S). Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Erzeugen (S5) des Wellenlängenspektrums mittels einer Detektoreinrichtung (5) an mehreren räumlich angeordneten Pixeln der Detektoreinrichtung (5) erfolgt.Procedure according to Claim 9 The wavelength spectrum is generated (S5) by means of a detector device (5) at a plurality of spatially arranged pixels of the detector device (5). Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei welchem das Wellenlängenspektrum durch die Signalverarbeitungseinrichtung (8) ausgewertet wird.Procedure according to Claim 9 or 10 , in which the wavelength spectrum is evaluated by the signal processing device (8). Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei welchem von der Spektrometereinrichtung zu analysierende Teilbereiche (T1, T2, ..., Tn) durch die Steuereinrichtung (SE) aktiv und die übrigen Teilbereiche inaktiv geschaltet werden und jedem Teilbereich (T1, T2, ..., Tn) eine Positionsinformation im Bild (B) zugeordnet wird.Procedure according to one of the Claims 9 to 11 , in which sub-areas to be analyzed by the spectrometer device (T1, T2, ..., Tn) are activated by the control device (SE) and the other sub-areas are switched inactive and each sub-area (T1, T2, ..., Tn) is given position information in the picture (B). Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem nacheinander jeweils nur ein Teilbereich (T1, T2, ..., Tn) oder mehrere gleichzeitig analysierbare Teilbereiche (T1, T2, ..., Tn) aktiv geschaltet werden.Procedure according to Claim 12 , in which only one sub-area (T1, T2, ..., Tn) or several sub-areas (T1, T2, ..., Tn) that can be analyzed simultaneously are activated. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei welchem ein Zusatzbild (ZB) vom Analyseobjekt (AO) mit dem bildgebenden Abbildungssystem (9) erzeugt wird und eine Positionsinformation der Teilbereiche (T1, T2, ..., Tn) mit dem Zusatzbild (ZB) abgeglichen wird, eine Bildinformation zum Identifizieren von zu analysierenden Teilbereichen (T1, T2, ..., Tn) des Bildes ermittelt wird und/oder eine Positionsveränderung des Analyseobjekts (AO) erkannt und berücksichtigt wird.Procedure according to one of the Claims 9 to 13 , in which an additional image (ZB) of the analysis object (AO) with the imaging imaging system (9) is generated and position information of the sub-areas (T1, T2, ..., Tn) is compared with the additional image (ZB), image information for identifying sub-areas (T1, T2, ..., Tn) of the image is determined and / or a change in position of the analysis object (AO) is recognized and taken into account. Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem mit dem bildgebenden Abbildungssystem (9) eine Auswahl von zu analysierenden Teilbereichen (T1, T2, ..., Tn) des Bildes (B) erzeugt wird und diese durch die Steuereinrichtung (SE) aktiv geschaltet werden.Procedure according to Claim 14 , in which a selection of sub-areas (T1, T2, ..., Tn) of the image (B) to be analyzed is generated with the imaging imaging system (9) and these are activated by the control device (SE). Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem eine Bewegung des Analyseobjekts (AO) durch das bildgebende Abbildungssystem (9) im Bild (B) erkannt wird und die Auswahl der zu analysierenden Teilbereiche (T1, T2, ..., Tn) mit dieser Bewegung angeglichen wird.Procedure according to Claim 15 , in which a movement of the analysis object (AO) is recognized by the imaging imaging system (9) in the image (B) and the selection of the sub-areas to be analyzed (T1, T2, ..., Tn) is aligned with this movement.
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