FR3086056A1 - Spectrometer device and its management method - Google Patents

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Titre : Dispositif de spectromètre et son procédé de gestion Dispositif de spectromètre (10) comprenant : une installation de séparation (1, 2) spatiale et/ou temporelle de longueurs d’ondes (λ1,…,λn) d’une lumière incidente (L), une installation de filtre (3) variable, recevant une lumière séparée avec des longueurs d’onde (λ1,…,λn) séparée dans l’espace et/ou dans le temps, une installation de détection (4) d’une grandeur de mesure de la lumière de l’installation de filtre (3), et comprenant un élément d’intégration spectrale (5) variable dans le temps et/ou dans l’espace pour la grandeur de mesure générant une valeur d’intégration de la grandeur de mesure, et une installation de commande (SE). Figure 1Title: Spectrometer device and its management method Spectrometer device (10) comprising: an installation for spatial and / or temporal separation (1, 2) of wavelengths (λ1,…, λn) of an incident light ( L), a variable filter installation (3), receiving a separate light with wavelengths (λ1,…, λn) separated in space and / or over time, a detection installation (4) of a measurement quantity of the light of the filter installation (3), and comprising a spectral integration element (5) variable in time and / or in space for the measurement quantity generating an integration value of the measured variable, and a control installation (SE). Figure 1

Description

DescriptionDescription

Titre de l'invention : Dispositif de spectromètre et son procédé de gestionTitle of the invention: Spectrometer device and its management method

Domaine de l’invention [0001] La présente invention se rapporte à un dispositif de spectromètre comprenant une installation de séparation pour la séparation dans l’espace et/ou dans le temps des longueurs d’onde d’une lumière incidente ainsi qu’une installation de filtre.Field of the Invention The present invention relates to a spectrometer device comprising a separation installation for the separation in space and / or in time of the wavelengths of an incident light as well as a filter installation.

[0002] L’invention se rapporte également à un procédé de gestion d’un tel dispositif de spectromètre.The invention also relates to a method for managing such a spectrometer device.

Etat de la technique [0003] En spectroscopie optique, les habituels monochromateurs et spectromètres permettent d’analyser et de caractériser de nombreux échantillons. Récemment, la tendance est à la miniarisation de tels appareils que l’on trouve de manière habituelle en laboratoire, jusqu’à la possibilité d’intégrer de tels appareils dans les téléphones mobiles. Pour prélever une information spectrale dans la lumière incidente, il faut distinguer fondamentalement deux solutions opposées, qui diffèrent principalement par le nombre de détecteurs utilisés. La première solution correspond à un multiplexage dans l’espace, de l’information, suivi par une prise avec un détecteur multicanaux. Un exemple est le spectromètre classique de laboratoire, dans lequel, la lumière incidence est dispersée par un réseau, ce qui correspond à un multiplexage dans l’espace ; puis on détecte à l’aide d’un détecteur multicanaux, par exemple, un imageur Si (CCD ou CMOS). Dans ce cas, on représente l’information incidente Ι(λ) par une fonction I(x).STATE OF THE ART [0003] In optical spectroscopy, the usual monochromators and spectrometers make it possible to analyze and characterize numerous samples. Recently, the trend is towards the miniarisation of such devices which one usually finds in laboratory, until the possibility of integrating such devices in the mobile phones. To collect spectral information in the incident light, we must basically distinguish two opposite solutions, which differ mainly in the number of detectors used. The first solution corresponds to a multiplexing in space, of information, followed by a socket with a multichannel detector. An example is the classic laboratory spectrometer, in which the incident light is dispersed by an array, which corresponds to a multiplexing in space; then it is detected using a multi-channel detector, for example, an Si imager (CCD or CMOS). In this case, we represent the incident information Ι (λ) by a function I (x).

[0004] Une autre possibilité d’extraction d’informations spectrales de la lumière incidente, consiste à faire un multiplexage dans le temps, ce qui se fait avec un monochromateur et une détection séquentielle, par exemple, avec un détecteur monocanal. Un exemple d’un système de spectromètre miniaturisé et fondé sur ce principe, utilise un interféromètre Fabry-Pérot (FPI) accordé, suivi par une photodiode. Le spectromètre FPI constitue un filtre accordé optiquement qui sépare une partie du spectre incident, et la transmet à un détecteur. Le multiplexage se fait également dans le temps, c’est-à-dire que l’information incidente Ι(λ) donne une fonction I(t) et permet par un calcul en sens inverse, d’obtenir un spectre en appliquant la relation connue À(t). Les systèmes et les composants fondés sur ce principe sont, par exemple, décrits dans les documents JP 2015165266 A, US 9329360, EP 2480867 AL Ces techniques utilisent de manière caractéristique des détecteurs monocanal et s’appliquent ainsi également dans d’autres plages spectrales que dans la plage que l’on peut saisir en technique silicium. C’est ainsi que les photodiodes InGaAs s’utilisent pour détecter la lumière dans la plage spectrale du proche infrarouge. Utiliser seulement un détecteur monocanal est également intéressant à cause de l’augmentation du coût des photodiodes silicium.Another possibility for extracting spectral information from incident light is to do time multiplexing, which is done with a monochromator and sequential detection, for example, with a single-channel detector. An example of a miniaturized spectrometer system based on this principle uses a tuned Fabry-Perot interferometer (FPI), followed by a photodiode. The FPI spectrometer constitutes an optically tuned filter which separates part of the incident spectrum and transmits it to a detector. Multiplexing is also done in time, that is to say that the incident information Ι (λ) gives a function I (t) and allows, by a calculation in the opposite direction, to obtain a spectrum by applying the relation known to (t). The systems and components based on this principle are, for example, described in the documents JP 2015165266 A, US 9329360, EP 2480867 AL These techniques typically use single-channel detectors and thus also apply in other spectral ranges than in the range that can be entered in silicon technique. This is how InGaAs photodiodes are used to detect light in the near infrared spectral range. Using only a single channel detector is also attractive because of the increased cost of silicon photodiodes.

[0005] Le document WO 2015015493 A2 décrit un spectromètre fondé sur un filtre à variation linéaire fondé sur la direction d’incidences aléatoires de la lumière incidente dans un diffuseur optique et aussi sur la transmission dépendant angulairement dans un filtre de parcours linéaire. La lumière transmise classée spectralement est appliquée par un réseau de lentilles à un dispositif d’imagerie sur une puce.Document WO 2015015493 A2 describes a spectrometer based on a linear variation filter based on the direction of random incidence of the incident light in an optical diffuser and also on the angularly dependent transmission in a linear path filter. The spectrally classified transmitted light is applied by an array of lenses to an imaging device on a chip.

[0006] Exposé et avantages de l’invention [0007] La présente invention a pour objet un dispositif de spectromètre comprenant : une installation de séparation pour la séparation spatiale et/ou temporelle de longueurs d’onde d’une lumière incidente, une installation de filtre à effet de filtrage est variable, recevant une lumière séparée par l’installation de séparation avec des longueurs d’onde séparées dans l’espace et/ou dans le temps, une installation de détection pour détecter une grandeur de mesure de la lumière de l’installation de filtre, l’installation de détection comprenant un élément d’intégration spectrale variable dans le temps et/ou dans l’espace pour la grandeur de mesure générant une valeur d’intégration de la grandeur de mesure et une installation de commande, qui commande l’installation de séparation, le dispositif de filtre ainsi que l’installation de détection.Disclosure and advantages of the invention The present invention relates to a spectrometer device comprising: a separation installation for the spatial and / or temporal separation of wavelengths of an incident light, an installation filter with a filtering effect is variable, receiving a light separated by the separation installation with wavelengths separated in space and / or in time, a detection installation for detecting a quantity of measurement of light of the filter installation, the detection installation comprising an element of spectral integration variable in time and / or in space for the measurement quantity generating an integration value of the measurement quantity and an installation of control, which controls the separation installation, the filter device as well as the detection installation.

[0008] L’invention a également pour objet un procédé de gestion d’un tel dispositif de spectromètre comprenant les étapes consistant à fournir un dispositif de spectromètre, séparer dans l’espace et/ou dans le temps des longueurs d’onde de la lumière incidente par l’installation de séparation, filtrer la lumière séparée dans l’espace ou dans le temps par l’installation de filtre, détecter une grandeur de mesure de la lumière filtrée par l’installation de filtre avec l’installation de détection et générer la valeur d’intégration de la grandeur de mesure par l’élément d’intégration spectrale.The invention also relates to a method of managing such a spectrometer device comprising the steps of providing a spectrometer device, separating in space and / or in time wavelengths of the incident light from the separation system, filter the light separated in space or over time by the filter system, detect a measured quantity of the light filtered by the filter system with the detection system and generate the integration value of the measurement quantity by the spectral integration element.

[0009] L’idée de base de la présente invention est celle d’un dispositif de spectromètre qui peut avantageusement mesurer une valeur d’intégration pour une grandeur de mesure déterminée de la lumière, appliquer une combinaison linéaire à pondération quelconque des longueurs d’onde d’un spectre de lumière incidente. De façon simple, la valeur de mesure I se représente comme suit (spectre S, pondération G) :The basic idea of the present invention is that of a spectrometer device which can advantageously measure an integration value for a determined measurement quantity of light, apply a linear combination with any weighting of the lengths of wave of an incident light spectrum. Simply put, the measured value I is represented as follows (spectrum S, weighting G):

[OOW] I = f S (1) dL [0011] On génère avantageusement une combinaison linéaire des longueurs d’onde et une mesure correspondante se fait avec les composants (composition correspondant à des composants sous forme de circuits) du dispositif de spectromètre. En outre, on aura une exploitation améliorée et simplifiée des données spectrométriques. Le dispositif de spectromètre est avantageusement un dispositif de spectromètre au sens général, c’est-à-dire un dispositif de spectromètre qui n’est pas nécessairement limité à l’établissement d’un spectre. De façon avantageuse, le dispositif de spectromètre est utilisé pour déterminer la répartition partielle correspondant aux différentes longueurs d’onde (les intensités) d’une répartition déterminée de l’intensité globale.[OOW] I = f S (1) dL [0011] Advantageously, a linear combination of the wavelengths is generated and a corresponding measurement is made with the components (composition corresponding to components in the form of circuits) of the spectrometer device. In addition, we will have an improved and simplified use of spectrometric data. The spectrometer device is advantageously a spectrometer device in the general sense, that is to say a spectrometer device which is not necessarily limited to the establishment of a spectrum. Advantageously, the spectrometer device is used to determine the partial distribution corresponding to the different wavelengths (the intensities) of a determined distribution of the overall intensity.

[0012] Selon l’invention, le dispositif de spectromètre comprend, comme indiqué, une installation de séparation pour faire la séparation dans l’espace et/ou dans le temps des longueurs d’onde d’une lumière incidente, une installation de filtre dont l’effet de filtre est variable ; l’installation de filtre reçoit la lumière séparée en longueurs d’onde par l’installation de séparation dans l’espace et/ou dans le temps ; le dispositif de spectromètre comporte également une installation de détecteurs qui détecte une grandeur de mesure de la lumière de l’installation de filtre ; l’installation de détection comprend un élément d’intégration spectrale, variable dans le temps et/ou dans l’espace pour la grandeur de mesure ; cette installation génère une valeur d’intégration de la grandeur de mesure.According to the invention, the spectrometer device comprises, as indicated, a separation installation for making the separation in space and / or in time of the wavelengths of an incident light, a filter installation whose filter effect is variable; the filter installation receives the light separated in wavelengths by the separation installation in space and / or in time; the spectrometer device also includes an installation of detectors which detects a quantity of light measurement of the installation of filter; the detection installation comprises a spectral integration element, variable in time and / or in space for the measurement quantity; this installation generates an integration value of the measured quantity.

[0013] Enfin, le dispositif de spectromètre comprend une installation de commande qui commande l’installation de séparation, le dispositif de filtre et l’installation de détection.Finally, the spectrometer device comprises a control installation which controls the separation installation, the filter device and the detection installation.

[0014] Le dispositif de spectromètre comporte ou constitue un microspectromètre.The spectrometer device comprises or constitutes a microspectrometer.

[0015] L’installation de séparation permet de séparer avantageusement la lumière incidente en différentes longueurs d’onde ; de façon avantageuse, on aura l’émission des différentes longueurs d’onde en des points différents dans l’espace et l’émission sera simultanée et de façon décalée, c’est-à-dire dans différentes directions. L’installation de filtre permet de recevoir ces longueurs d’ondes séparées dans l’espace, de façon avantageuse sur le chemin de rayonnement respectif (chemin séparé). L’installation de filtre comporte, par exemple, une installation de filtre à densité neutre. L’installation de filtre comporte avantageusement une extension dans l’espace pour recevoir les chemins lumineux avantageusement parallèles pour les différentes longueurs d’onde dans des zones décalées dans l’espace pour appliquer avantageusement un effet de filtrage prédéfini. Pour chaque longueur d’onde l’effet de filtre génère une pondération prédéfinie pour la transmission du rayonnement de lumière filtrée selon la longueur d’onde respective. La lumière incidente avec ce spectre électromagnétique peut également être séparée avantageusement en différentes plages de longueurs d’onde différentes selon les intensités, dans l’espace et dans le temps.The separation installation advantageously separates the incident light into different wavelengths; advantageously, there will be the emission of the different wavelengths at different points in space and the emission will be simultaneous and offset, that is to say in different directions. The filter installation makes it possible to receive these separate wavelengths in space, advantageously on the respective radiation path (separate path). The filter installation includes, for example, a neutral density filter installation. The filter installation advantageously includes an extension in space to receive the advantageously parallel light paths for the different wavelengths in zones offset in space to advantageously apply a predefined filtering effect. For each wavelength the filter effect generates a predefined weighting for the transmission of filtered light radiation according to the respective wavelength. The light incident with this electromagnetic spectrum can also be advantageously separated into different ranges of different wavelengths according to the intensities, in space and in time.

[0016] L’installation de séparation permet de faire passer les différentes longueurs d’ondes de la lumière incidente, de manière décalée dans le temps, successivement sur l’installation de filtre toutefois sans séparation dans l’espace, c’est-à-dire toutes les longueurs d’ondes ou certaines longueurs d’ondes de la lumière incidente arrivent avantageusement par le même chemin de rayonnement (dans une position identique dans l’espace) successivement sur l’installation de filtre. Le filtre est conçu pour réaliser une pondération décalée dans le temps des intensités filtrées dans la plage des longueurs d’onde correspondantes. La pondération et la séparation sont commandées avantageusement par l’installation de commande. La pondération peut également être choisie différente dans chaque intervalle de temps. En outre, pour une application décalée dans le temps, on utilise un filtre avec une caractéristique de pondération différente.The separation installation makes it possible to pass the different wavelengths of the incident light, in a time-shifted manner, successively on the filter installation, however without separation in space, that is to say to say all the wavelengths or certain wavelengths of the incident light advantageously arrive by the same radiation path (in an identical position in space) successively on the filter installation. The filter is designed to perform a time-shifted weighting of the filtered intensities in the range of the corresponding wavelengths. The weighting and the separation are advantageously controlled by the control installation. The weighting can also be chosen different in each time interval. In addition, for a time-shifted application, a filter with a different weighting characteristic is used.

[0017] La mesure d’une valeur d’intégration des combinaisons linéaires pondérées des longueurs d’onde est fondée avantageusement sur la considération que pour une exploitation automatique des spectres mesurés (par exemple des spectres de réflexion, de transmittance et d’absorption) pour l’exploitation dans le sens de l’apprentissage automatique chimiométrique/multivariant, à l’aide d’une projection du spectre sur les charges déterminées à l’aide de l’analyse des composants principaux, on peut également former les intégrales de telles combinaisons linéaires pondérées des données mesurées. On peut également envisager tous les algorithmes d’apprentissage automatiques, possibles qui permettent de présélectionner des variables et de pondérer.The measurement of an integration value of the weighted linear combinations of the wavelengths is advantageously based on the consideration that for an automatic exploitation of the measured spectra (for example reflection, transmittance and absorption spectra) for operation in the direction of chemometric / multivariant automatic learning, using a projection of the spectrum on the charges determined using the analysis of the main components, one can also form the integrals of such weighted linear combinations of the measured data. We can also consider all possible automatic learning algorithms which allow variables to be pre-selected and weighted.

[0018] Vis-à-vis des dispositifs de spectromètre usuels on a l’avantage d’une réduction du temps de mesure et ainsi l’avantage d’une détection plus rapide pour le même rapport signal/bruit ou une augmentation du rapport signal/bruit pour une même durée de mesure. En outre, il est avantageusement possible de réduire les conditions appliquées aux circuits (composants) concernant, par exemple, la prise nécessaire de données et le traitement se traduisant par une moindre consommation de courant et/ou une moindre place de mémoire. En outre, il est avantageux d’utiliser des détecteurs simples pour tous les types de concept (forme de réalisation ou application du dispositif de spectromètre) de sorte que des éléments mécaniques statiques sur lesquels est fondé le multiplexage dans l’espace de l’information spectrale et nécessitant ainsi un réseau de détecteurs puissent s’appliquer dans les domaines spectraux pour lesquels de tels réseaux de détecteurs ne sont pas disponibles à un coût avantageux. Les détecteurs simples permettent de réduire avantageusement le coût par rapport à des réseaux de détecteurs, notamment dans le domaine spectral de l’infrarouge.Vis-à-vis the usual spectrometer devices there is the advantage of a reduction in the measurement time and thus the advantage of faster detection for the same signal / noise ratio or an increase in the signal ratio / noise for the same measurement time. In addition, it is advantageously possible to reduce the conditions applied to the circuits (components) concerning, for example, the necessary taking of data and the processing resulting in a lower current consumption and / or a less space of memory. In addition, it is advantageous to use simple detectors for all types of concept (embodiment or application of the spectrometer device) so that static mechanical elements on which is based multiplexing in the information space spectral and thus requiring a network of detectors can be applied in the spectral domains for which such networks of detectors are not available at an advantageous cost. Simple detectors make it possible to advantageously reduce the cost compared to detector networks, in particular in the infrared spectral range.

[0019] L’élément d’intégration spectrale peut avantageusement être variable dans l’espace et/ou dans le temps et être appliqué avantageusement à une séparation dans le temps ou dans l’espace des longueurs d’onde. Dans le cas d’une variation dans le temps, l’élément d’intégration comporte seulement un programme d’adaptation du temps d’intégration car le détecteur lui-même mesure une valeur d’intégration. Ainsi, l’élément d’intégration peut avantageusement intégrer le signal de sortie sur une durée d’intégration donnée. Il est en outre possible que l’élément d’intégration fasse également une intégration dans l’espace et/ou dans l’espace-temps. Pour cela, l’installation de détection qui peut intégrer le signal de sortie fourni par l’élément d’intégration sur une durée d’intégration donnée, est avantageusement suivi d’un élément de focalisation qui est placé au foyer d’une optique collectrice, par exemple, d’une lentille. La focalisation permet de concentrer, dans un espace réduit, des longueurs d’onde séparées dans l’espace et avantageusement filtrées pour ensuite intégrer. En variante de l’installation de détection avec un élément de focalisation préréglé, l’installation de détection peut elle-même avoir une grande surface (extension) pour recevoir des longueurs d’onde séparées dans l’espace.The spectral integration element can advantageously be variable in space and / or in time and can be advantageously applied to a separation in time or in space of wavelengths. In the case of a variation over time, the integration element only includes a program for adapting the integration time because the detector itself measures an integration value. Thus, the integration element can advantageously integrate the output signal over a given integration time. It is also possible that the integrating element can also integrate in space and / or in space-time. For this, the detection installation which can integrate the output signal supplied by the integration element over a given integration period, is advantageously followed by a focusing element which is placed at the focus of a collecting optic. , for example, a lens. Focusing makes it possible to concentrate, in a reduced space, wavelengths separated in space and advantageously filtered to then integrate. As a variant of the detection installation with a preset focusing element, the detection installation can itself have a large surface (extension) to receive separate wavelengths in space.

[0020] Selon une forme de réalisation préférentielle, le dispositif de spectromètre comporte une installation de traitement de signal qui traite la valeur d’intégration.According to a preferred embodiment, the spectrometer device comprises a signal processing installation which processes the integration value.

[0021] L’information contenue dans les spectres s’exploite et permet de tirer des conclusions telles que la teneur en matières nutritives d’un aliment, l’identification d’un matériau et autre. Cela se fait en général avec un algorithme utilisant un procédé chimiométrique d’analyse de données, par exemple, une analyse des composants principaux, une analyse à discrimination linéaire suivie par une régression ou une classification (et autre procédé d’apprentissage automatique, par exemple, des réseaux neuronaux). De tels procédés extraits de l’information spectrale complète, les parties caractéristiques donnent des informations concernant cette partie réduite du spectre. On peut, dans ces conditions, renoncer avantageusement à l’utilisation de la plus grande partie du spectre reçu et économiser du temps de mesure, car, de manière avantageuse, on se limite aux parties du spectre nécessaires aux algorithmes qui pourront être pris avec un temps d’intégration plus long au lieu de l’ensemble du spectre avec les plages non concernées. En d’autres termes, à la place d’une grandeur multi-variante, telle qu’une répartition d’intensité à résolution spectrale, l’exploitation pourra se faire uniquement sur une grandeur de dimensions réduites, ce qui permet d’éviter les dimensions supplémentaires.The information contained in the spectra is used and allows conclusions to be drawn such as the nutrient content of a food, the identification of a material and the like. This is usually done with an algorithm using a chemometric method of data analysis, for example, a principal component analysis, a linear discrimination analysis followed by a regression or classification (and other machine learning method, for example , neural networks). Such processes extracted from the complete spectral information, the characteristic parts give information concerning this reduced part of the spectrum. Under these conditions, it is possible advantageously to renounce the use of the largest part of the spectrum received and to save measurement time, since, advantageously, we limit ourselves to the parts of the spectrum necessary for the algorithms which can be taken with a longer integration time instead of the whole spectrum with the ranges not concerned. In other words, instead of a multi-variant quantity, such as an intensity distribution with spectral resolution, the exploitation can be done only on a quantity of reduced dimensions, which makes it possible to avoid the additional dimensions.

[0022] Pour le traitement, on traite par le calcul le signal transmis par l’installation de détection à l’installation de traitement de signal qui est avantageusement la valeur d’intégration mesurée. Cela permet d’utiliser avantageusement les algorithmes chimiométriques évoqués ci-dessus qui calculent à partir d’une grandeur multi-variante, la grandeur de mesure recherchée à l’aide d’un résultat du procédé d’apprentissage automatique. Egalement, les étapes préparatoires pour des algorithmes plus complexes d’apprentissage automatiques (par exemple, des réseaux neuronaux) reposent souvent sur des procédés de réduction de dimensions (telle que l’analyse des composants principaux) appliquant le procédé ci-dessus. Ces procédés d’apprentissage automatiques ne se font pas lors de la mesure, mais préalablement à la mesure des grandeurs. A partir des résultats de l’apprentissage automatiques obtenus préalablement, on peut alors faire un traitement modifié des données de mesure. Le résultat d’une opération d’apprentissage de machine peut ainsi être copié directement dans le circuit et utiliser des procédés d’apprentissages antérieurs.For processing, the signal transmitted by the detection installation to the signal processing installation is processed by calculation, which is advantageously the measured integration value. This makes it possible to advantageously use the chemometric algorithms mentioned above which calculate from a multi-variant quantity, the measurement quantity sought using a result of the machine learning process. Also, the preparatory steps for more complex machine learning algorithms (eg, neural networks) often rely on dimension reduction methods (such as principal component analysis) applying the above method. These automatic learning processes are not done during the measurement, but before the measurement of quantities. From the results of the automatic learning previously obtained, we can then make a modified processing of the measurement data. The result of a machine learning operation can thus be copied directly into the circuit and use previous learning methods.

[0023] Selon une forme de réalisation préférentielle du dispositif de spectromètre, l’installation de séparation comporte un réseau de diffraction, un réseau de filtres Fabry-Pérot statiques ou, de façon générale, des filtres d’interférences ou un élément de filtre à variation linéaire.According to a preferred embodiment of the spectrometer device, the separation installation comprises a diffraction grating, a network of static Fabry-Perot filters or, in general, interference filters or a filter element to linear variation.

[0024] Le réseau de diffraction, les filtres Fabry-Pérot statiques ou un élément de filtre à variation linéaire permettent une séparation dans l’espace des longueurs d’onde de la lumière incidente. Il s’agit avantageusement de concepts de mécanique statique (composants).The diffraction grating, static Fabry-Perot filters or a linear variation filter element allow a separation in space of the wavelengths of the incident light. Advantageously, these are concepts of static mechanics (components).

[0025] Selon un mode de réalisation préférentiel du dispositif de spectromètre, l’installation de séparation comporte un filtre Fabry-Pérot à longueurs d’onde variable ou un réseau de diffraction tournant avec une fente.According to a preferred embodiment of the spectrometer device, the separation installation comprises a Fabry-Perot filter with variable wavelengths or a diffraction grating rotating with a slot.

[0026] Le filtre Fabry-Pérot à longueur d’onde variable ou le réseau de diffraction tournant avec une fente permettent de faire une séparation dans le temps des longueurs d’onde de la lumière incidente. Il s’agit de concepts à mise en œuvre mécanique (composants).The Fabry-Perot variable wavelength filter or the diffraction grating rotating with a slit make it possible to make a separation in time of the wavelengths of the incident light. These are mechanically implemented concepts (components).

[0027] Selon une forme de réalisation préférentielle du dispositif de spectromètre, le dispositif de filtre comporte un élément de filtre gris à effet de filtre variable dans l’espace et un réseau de diaphragmes de différentes dimensions.According to a preferred embodiment of the spectrometer device, the filter device comprises a gray filter element with a variable filter effect in space and a network of diaphragms of different dimensions.

[0028] Selon une forme de réalisation préférentielle du dispositif de spectromètre, le dispositif de filtre comprend un élément de filtre gris à effet de filtre variable dans le temps à cristaux liquides commandés électriquement, un réseau de projecteurs à miroirs, un réseau d’obturateurs MEMS ou un réseau LCD commandé électriquement.According to a preferred embodiment of the spectrometer device, the filter device comprises a gray filter element with a time-varying filter effect with electrically controlled liquid crystals, a network of mirror projectors, a network of shutters MEMS or an electrically controlled LCD network.

[0029] Le réseau de projecteurs à miroirs comprend, par exemple, un ensemble de dispositifs DLP (processeurs numériques de lumière). L’expression réseau représente dans le cadre de la présente description un champ, un groupe, une disposition de chaque fois un ensemble de composants correspondants.The network of mirror projectors comprises, for example, a set of DLP devices (digital light processors). The expression network represents, within the framework of the present description, a field, a group, a layout each time a set of corresponding components.

[0030] Selon une forme de réalisation préférentielle, le dispositif de spectromètre est un dispositif de filtre variable dans le temps et/ou dans l’espace.According to a preferred embodiment, the spectrometer device is a filter device which is variable in time and / or in space.

[0031] Selon un développement préférentiel le dispositif de spectromètre, comprend un élément optique de focalisation entre l’installation de filtre et l’installation de détecteur.According to a preferred development, the spectrometer device comprises an optical focusing element between the filter installation and the detector installation.

[0032] Selon l’invention, et comme déjà décrit, le procédé de gestion d’un dispositif de spectromètre consiste à fournir ou utiliser un dispositif de spectromètre selon l’invention, à séparer dans l’espace et/ou dans le temps, des longueurs d’onde de la lumière incidente par l’installation de séparation, de filtrer la lumière séparée dans l’espace et/ou dans le temps avec l’installation de filtre, détecter une grandeur de mesure de la lumière filtrée par l’installation de filtre par l’installation de détecteur et générer une valeur d’intégration de la grandeur de mesure par l’élément d’intégration spectrale.According to the invention, and as already described, the method for managing a spectrometer device consists in providing or using a spectrometer device according to the invention, to be separated in space and / or in time, wavelengths of the light incident by the separation installation, to filter the light separated in space and / or in time with the filter installation, detecting a measurement quantity of the light filtered by the filter installation by the detector installation and generate an integration value of the measurement quantity by the spectral integration element.

[0033] Le procédé se distingue avantageusement par la mise en œuvre de la combinaison des caractéristiques du dispositif de spectromètre et des avantages et réciproquement.The method is advantageously distinguished by the implementation of the combination of the characteristics of the spectrometer device and the advantages and vice versa.

[0034] Selon une forme de réalisation préférentielle du procédé, l’élément d’intégration pour les canaux de détecteur de l’installation de détecteurs a des pondérations différentes ou identiques des grandeurs de mesure pour générer la valeur d’intégration.According to a preferred embodiment of the method, the integration element for the detector channels of the detector installation has different or identical weights of the measured variables to generate the integration value.

[0035] La pondération concerne avantageusement à l’effet de filtre.The weighting advantageously relates to the filter effect.

[0036] Selon une forme de réalisation préférentielle du procédé, la grandeur de mesure comprend l’intensité de la lumière dans la longueur d’onde est détectée.According to a preferred embodiment of the method, the measurement quantity comprises the intensity of the light in the wavelength is detected.

[0037] Selon une forme de réalisation préférentielle du procédé, après la fourniture on fait une mesure de référence avec une lumière incidente d’intensité connue et une mesure ombre-lumière, le dispositif de spectromètre ayant une source de lumière de référence. [0038] La mesure de référence se fait avantageusement avec la lumière réfléchie sur un objet irradié par une source de lumière connue (source de lumière de référence) avantageusement par le dispositif de spectromètre lui-même.According to a preferred embodiment of the method, after the supply, a reference measurement is made with an incident light of known intensity and a light-shadow measurement, the spectrometer device having a reference light source. The reference measurement is advantageously done with the light reflected on an object irradiated by a known light source (reference light source) advantageously by the spectrometer device itself.

[0039] Selon une forme de réalisation préférentielle du procédé, on traite la valeur d’intégration par l’installation de traitement de signal et on calcule et on applique un procédé d’apprentissage automatique.According to a preferred embodiment of the method, the integration value is processed by the signal processing installation and a machine learning method is calculated and applied.

[0040] Le dispositif de spectromètre peut représenter lui-même le résultat d’un procédé d’apprentissage automatique et appliquer l’étape apprise au signal de mesure.The spectrometer device can itself represent the result of an automatic learning process and apply the learned step to the measurement signal.

[0041] Habituellement, on calcule la réflectivité R à partir des trois premiers spectres mesurés selon lequel la mesure de référence R est donnée par la formule suivante : R=(Iéchantillon-Isombre)/(Iref-Isombre), Iref représente avantageusement la mesure de référence, Isombre représente la mesure du courant d’obscurité, léchantillon correspond à l’intensité mesurée par une mesure faite sur l’échantillon examiné.Usually, the reflectivity R is calculated from the first three spectra measured according to which the reference measurement R is given by the following formula: R = (Iample-Shadow) / (Iref-Shadow), Iref advantageously represents the measurement reference, Isombre represents the measurement of the dark current, the sample corresponds to the intensity measured by a measurement made on the examined sample.

[0042] Pour déterminer la valeur de mesure recherchée dans une application (par exemple, la teneur en matières grasses d’un fromage) on peut utiliser pour les mesures usuelles, un procédé scientifique avec assistance par ordinateur :To determine the measurement value sought in an application (for example, the fat content of a cheese), it is possible to use, for the usual measurements, a scientific process with computer assistance:

[0043] On utilise les algorithmes chimiométriques comme supports qui, partant d’une grandeur multivariante calculent la grandeur de mesure recherchée à l’aide d’un procédé d’apprentissage automatique. Pour cela, on applique souvent une transformation des axes de la grandeur multidimensionnelle (spectre de réflexion) et on aboutit généralement à la valeur par une régression. Finalement, on calcule la valeur inconnue score (résultat) qui correspond à la valeur de mesure recherchée ou est en relation directe, par exemple, en proportionnelle avec celui-ci, par une multiplication scalaire du spectre de réflexion et du vecteur de chargement selon la relation Score = Spectre normalisé x vecteur de chargement : dans les formes de réalisation ci-dessus on peut avantageusement supprimer la multiplication scalaire et utiliser un autre calcul significativement plus simple. Le spectre normalisé est le suivant : R= (Iéchantillon-Isombre)/(Iref-Isombre), ce spectre correspond à l’intensité référencée et au fond du spectre corrigé, de la réflexivité d’un échantillon.Chemometric algorithms are used as supports which, starting from a multivariant quantity calculate the measurement quantity sought using a machine learning process. For this, we often apply a transformation of the axes of the multidimensional quantity (reflection spectrum) and we generally arrive at the value by a regression. Finally, one calculates the unknown value score (result) which corresponds to the measurement value sought or is in direct relation, for example, in proportional with this one, by a scalar multiplication of the spectrum of reflection and the vector of loading according to the Score = Normalized spectrum x loading vector relation: in the above embodiments it is advantageous to remove the scalar multiplication and use another significantly simpler calculation. The normalized spectrum is as follows: R = (Iample-Shadow) / (Iref-Shadow), this spectrum corresponds to the intensity referenced and at the bottom of the corrected spectrum, the reflexivity of a sample.

[0044] Sans faire varier l’intervalle de mesure, on peut utiliser le calcul suivant :Without varying the measurement interval, the following calculation can be used:

[0045] Score = Spectre normalisé x vecteur de chargement : =((S-Smoyen)/o-MC) x L, dans cette relation S représente le spectre (en particulier ici R) ;Score = Normalized spectrum x loading vector: = ((S-Smoyen) / o-MC) x L, in this relation S represents the spectrum (in particular here R);

[0046] Smoyen est la valeur moyenne du spectre ;Smoyen is the average value of the spectrum;

[0047] σ est l’écart standard, [0048] MC est le vecteur central moyen et L est le vecteur de chargement.Σ is the standard deviation, [0048] MC is the mean central vector and L is the loading vector.

[0049] Pour la mesure de la réflexion on applique avantageusement la formule suivante : [0050] S=(I-Isombre)/(Iref-Isombre)=(R-Rsombre)/(Ref-Rsombre).For the measurement of the reflection, the following formula is advantageously applied: S = (I-Isombres) / (Iref-Isombres) = (R-Rsombres) / (Ref-Rsombres).

[0051] En substituent dans l’équation globale (le produit scalaire déjà multiplié) on obtient [0052] Score =l/o SxL - l/σ Smoyen xL - MC xL = [0053] =l/o Z(IiLi/(Iref,i-Isombre,i))-l/o Z(Isombre,iLi/(Iref,i-Isombre,i)) [0054] -l/(oN)Zli/(Iref,i-Isombre,i)ZLj-l/(oN)Z Isombre,i/(Iref,i-Isombre,i))Z(Ej-(MC xL)).Substitute in the global equation (the scalar product already multiplied) we get [Score] = l / o SxL - l / σ Smoyen xL - MC xL = [0053] = l / o Z (IiLi / ( Iref, i-Isombres, i)) - l / o Z (Isombres, iLi / (Iref, i-Isombres, i)) [0054] -l / (oN) Zli / (Iref, i-Isombres, i) ZLj -l / (oN) Z Isombres, i / (Iref, i-Isombres, i)) Z (Ej- (MC xL)).

[0055] Ce résultat correspond à la multiplication scalaire et à la suppression des parenthèses. [0056] On a ici avantageusement les quatre termes pour calculer en partant des mesures : [0057] 1. opérande comme léchantillon avec filtre, [0058] 2. opérande comme Isombre avec filtre, [0059] 3. opérande comme échantillon sans filtre multiplié par la transmission de filtre, connue, et [0060] 4. opérande comme Isombre sans filtre multiplié par la transmission de filtre connue.This result corresponds to scalar multiplication and the deletion of parentheses. There are advantageously here the four terms for calculating starting from the measurements: 1. operand as the sample with filter, [0058] 2. operand as Isombres with filter, [0059] 3. operand as sample without multiplied filter by the known filter transmission, and 4. operand as Isombre without filter multiplied by the known filter transmission.

[0061] Dans un cas simple pour lequel les conditions de mesure peuvent rester constantes (distance entre le dispositif de spectromètre et l’objet, lumière ambiante, source lumineuse) les paramètres Iref et Isombre sont avantageusement constants et en première approximation, on peut ne pas utiliser une normalisation.In a simple case for which the measurement conditions can remain constant (distance between the spectrometer device and the object, ambient light, light source) the parameters Iref and Isombres are advantageously constant and as a first approximation, we can not not use normalization.

[0062] Le signal se calcule alors comme suit :The signal is then calculated as follows:

[0063] Score = Spectre normalisé x vecteur de chargement = ((S-moyen)-MC) xL, [0064] Dans cette formule S= I =ZliLi-ZliZLj-(MC xL).Score = Normalized spectrum x loading vector = ((S-mean) -MC) xL, In this formula S = I = ZliLi-ZliZLj- (MC xL).

[0065] On obtient ainsi avantageusement, la valeur recherchée par l’addition de deux mesures car le dernier opérande est une constante connue pour un modèle chimiométrique donné. Si on veut avoir une variation de distance, il faut calculer au moins approximativement l’écart standard o. Pour cela, on peut effectuer la mesure numéro 4 (également pour les différentes longueurs d’onde sans un élément de filtre). On a un énorme avantage de temps et de coût surtout dans l’application des formes de réalisation ci-dessus à un spectromètre à transformée de Fourier. A la place d’un calcul complexe de transformation (transformation de Fourier) on obtient directement la solution par un circuit.This advantageously gives the value sought by the addition of two measurements because the last operand is a known constant for a given chemometric model. If you want to have a variation of distance, you have to calculate at least approximately the standard deviation o. For this, we can perform measurement number 4 (also for the different wavelengths without a filter element). There is a huge advantage of time and cost especially in the application of the above embodiments to a Fourier transform spectrometer. Instead of a complex transformation calculation (Fourier transformation) we obtain the solution directly by a circuit.

Présentation des dessins [0066] La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l’aide d’exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels :Presentation of the drawings The present invention will be described below, in more detail with the aid of exemplary embodiments represented in the appended drawings in which:

[0067] [fig-1] schéma d’un dispositif de spectromètre selon un exemple de réalisation de l’invention, [0068] [fig.2] schéma d’un dispositif de spectromètre selon un autre exemple de réalisation de l’invention, [0069] [fig.3] courbe de transmission d’une installation de filtre en fonction de la longueur d’onde et du temps, [0070] [fig.4] ordinogramme d’un exemple de procédé de l’invention.[Fig-1] diagram of a spectrometer device according to an exemplary embodiment of the invention, [fig68] [fig.2] diagram of a spectrometer device according to another exemplary embodiment of the invention , [Fig.3] transmission curve of a filter installation as a function of wavelength and time, [fig.4] flowchart of an example of the method of the invention.

[0071] Dans les différentes figures on utilisera les mêmes références pour désigner les mêmes éléments ou de fonction analogue.In the different figures we will use the same references to designate the same elements or similar function.

[0072] Description du mode de réalisation de l’invention [0073] La figure 1 est un schéma d’un exemple de réalisation du dispositif de spectromètre selon l’invention.Description of the embodiment of the invention [0073] Figure 1 is a diagram of an exemplary embodiment of the spectrometer device according to the invention.

[0074] Le dispositif de spectromètre 10 comprend avantageusement une installation de séparation 1 pour séparer spatialement des longueurs d’onde λΐ,.. .,λη 1 de la lumière incidente L ; une installation de filtre 3 dont l’effet de filtre est variable ; l’installation de filtre 3 reçoit la lumière séparée en ses longueurs d’onde λΐ,.. .,λη dans l’espace par l’installation de séparation 1 ; une installation de détecteur 4 qui détecte une grandeur de mesure de la lumière fournie par l’installation de filtre 3 ; l’installation de détecteur 4 comprend un élément d’intégration spectrale 5 variable dans le temps et/ou dans l’espace pour la grandeur de mesure ; cet élément d’intégration génère une valeur d’intégration de la valeur de mesure. L’installation comprend également une installation de commande SE pour commander l’installation de séparation 1, l’installation de filtre 3 et l’installation de détecteur 4. En particulier, l’effet de filtre sera commandé en différents points dans l’espace de façon prédéfinie pour l’installation de filtre.The spectrometer device 10 advantageously comprises a separation installation 1 for spatially separating wavelengths λΐ, ..., Λη 1 from the incident light L; a filter installation 3, the filter effect of which is variable; the filter installation 3 receives the light separated in its wavelengths λΐ, ..., λη in space by the separation installation 1; a detector installation 4 which detects a quantity of measurement of the light supplied by the filter installation 3; the detector installation 4 comprises a spectral integration element 5 which is variable in time and / or in space for the measurement quantity; this integration element generates an integration value of the measurement value. The installation also includes a control installation SE for controlling the separation installation 1, the filter installation 3 and the detector installation 4. In particular, the filter effect will be controlled at different points in space. predefined for filter installation.

[0075] Le dispositif de spectromètre 10 comprend avantageusement une installation de traitement de signal 6 reliée à l’installation de détecteur 4 (5) et qui traite la valeur d’intégration. Le dispositif de spectromètre 10 comprend en outre un élément de focalisation optique 7 entre l’installation de filtre 3 et l’installation de détecteur 4, qui focalise les intensités lumineuses des différentes longueurs d’onde séparées ou des plages de longueurs d’ondes dans une petite zone dans l’espace, ce qui permet de réduire avantageusement la taille nécessaire de l’installation de détecteur.The spectrometer device 10 advantageously comprises a signal processing installation 6 connected to the detector installation 4 (5) and which processes the integration value. The spectrometer device 10 further comprises an optical focusing element 7 between the filter installation 3 and the detector installation 4, which focuses the light intensities of the different separate wavelengths or ranges of wavelengths in a small area in space, which advantageously reduces the necessary size of the detector installation.

[0076] On peut pondérer les différents canaux de détection distants dans l’espace par un filtre gris à variation linéaire (installation de filtre). Si ce filtre est en plus réglable de façon variable, on peut avoir différentes pondérations. La partie droite de la figure re présente la fonction de transmission dans l’espace (selon l’extension (d) de l’installation de filtre) du filtre comme fonction TA chargement. Selon la longueur d’onde, on pondère individuellement l’intensité pour extraire des informations caractéristiques à partir du spectre global. La lumière est ensuite collectée par l’élément de focalisation optique 7 (en général une lentille de focalisation) ; en variante également, à l’aide d’un miroir concave) on peut faire la mesure avec un détecteur et avantageusement n’extraire qu’un seul paramètre qui correspond à la valeur de mesure. On évite ainsi un procédé d’extraction complexe supplémentaire pour obtenir les informations.We can weight the different remote detection channels in space by a gray linear variation filter (filter installation). If this filter is additionally variably adjustable, we can have different weights. The right part of figure re presents the space transmission function (according to the extension (d) of the filter installation) of the filter as TA loading function. Depending on the wavelength, the intensity is individually weighted to extract characteristic information from the global spectrum. The light is then collected by the optical focusing element 7 (in general a focusing lens); alternatively also, using a concave mirror) the measurement can be made with a detector and advantageously extract only one parameter which corresponds to the measurement value. This avoids an additional complex extraction process to obtain the information.

[0077] La figure 2 est un schéma du dispositif de spectromètre selon un autre exemple de réalisation de l’invention.Figure 2 is a diagram of the spectrometer device according to another embodiment of the invention.

[0078] La figure 2 montre le dispositif de spectromètre 10 de la figure 1 avec toutefois une installation de séparation 2 qui est une installation de séparation dans le temps effectuant la séparation dans le temps des longueurs d’onde λΐ,.. .,λη de la lumière incidente L (cela signifie que la représentation verticale correspond au déroulement dans le temps). De façon avantageuse, dans une plage spatiale limitée ; l’installation de filtre 3 a un effet de filtre variable dans le temps.FIG. 2 shows the spectrometer device 10 of FIG. 1 with, however, a separation installation 2 which is a time separation installation performing the separation in time of the wavelengths λΐ, ..., Λη incident light L (this means that the vertical representation corresponds to the course over time). Advantageously, in a limited spatial range; filter installation 3 has a variable filter effect over time.

[0079] La lumière est divisée dans le temps et non pas dans l’espace. L’axe du temps est présenté dans l’image droite. Le spectre divisé dans le temps peut être pondéré par un filtre réglable dans le temps (commande du filtre) pour que le détecteur puisse, là encore, fournir la somme des intensités directement comme grandeur recherchée. Cela permet de supprimer des procédés d’exploitation électroniques complexes ou des algorithmes/programmes ou de réduire leur utilisation. La fonction de transmission TA varie dans ce cas avantageusement en fonction du temps t.The light is divided in time and not in space. The time axis is shown in the right image. The spectrum divided in time can be weighted by a filter adjustable in time (filter control) so that the detector can, here again, provide the sum of the intensities directly as the quantity sought. This eliminates or reduces the use of complex electronic operating procedures or algorithms / programs. The transmission function TA in this case advantageously varies as a function of time t.

[0080] La figure 3 montre la transmission de l’installation de filtre en fonction de la longueur d’onde et du temps.Figure 3 shows the transmission of the filter installation as a function of wavelength and time.

[0081] La figure montre la transmission d’une installation de filtre (dans le haut) ainsi que la longueur d’onde de transmission de l’installation de séparation (en bas) en fonction de la longueur d’onde et du temps.The figure shows the transmission of a filter installation (at the top) as well as the transmission wavelength of the separation installation (below) as a function of the wavelength and the time.

[0082] Dans le cas d’une variation temporelle de l’effet de filtre de l’installation de filtre, la transmission TA du filtre en fonction du temps t se fait comme cela est représenté à la figure 3. En principe, on peut également envisager un unique élément de filtre constant qui a, lui-même, la fonction de transmission en fonction de la longueur d’onde TA du chargement correspondant. L’utilisation d’un élément de filtre constant a l’avantage de ne pas nécessiter de modulation (commande) du filtre et cela, ni dans le temps, ni dans l’espace, mais de nécessiter une conception exacte (auto-formage) d’un tel élément de filtre. En outre, dans ce cas, on peut toujours limiter l’application à une grandeur de mesure et ainsi à un cas d’application.In the case of a time variation of the filter effect of the filter installation, the transmission TA of the filter as a function of time t is done as shown in FIG. 3. In principle, it is possible to also consider a single constant filter element which itself has the transmission function as a function of the wavelength TA of the corresponding load. The use of a constant filter element has the advantage of not requiring modulation (control) of the filter and this, neither in time nor in space, but in requiring an exact design (self-forming) of such a filter element. In addition, in this case, the application can always be limited to a measurement variable and thus to an application case.

[0083] L’installation de filtre variable (par exemple, l’utilisation d’un polarisateur à cristaux liquides) a l’avantage de pouvoir réaliser un nombre quelconque de cas d’application et ainsi des possibilités de détermination de grandeur de mesure dans un composant. Seule la fonction de transmission TA nécessaire à la grandeur de mesure respective sera enregistrée et utilisée.The installation of a variable filter (for example, the use of a liquid crystal polarizer) has the advantage of being able to carry out any number of application cases and thus possibilities of determining the measurement quantity in a component. Only the TA transmission function required for the respective measured variable will be saved and used.

[0084] Une mesure caractéristique peut se faire selon le schéma et être orientée avantageusement selon le déroulement caractéristique de mesures de réflexion spectrale avec une source de lumière intégrée :A characteristic measurement can be made according to the diagram and be advantageously oriented according to the characteristic sequence of spectral reflection measurements with an integrated light source:

[0085] Déterminer Iref : tout d’abord on effectue une mesure de référence avec un standard de mesure. Cette mesure est souvent appelée mesure en clair. Cette mesure garantit que la réflexion de l’objet à mesurer sera normée sur la valeur 1. Souvent on utilise le Téflon ou le Spectralon (marque déposée) comme standard de mesure ayant une réflectivité pratiquement constante égale à 1.Determining Iref: first of all, a reference measurement is carried out with a measurement standard. This measure is often called a clear measure. This measurement guarantees that the reflection of the object to be measured will be normalized to the value 1. Often Teflon or Spectralon (registered trademark) is used as the measurement standard having a practically constant reflectivity equal to 1.

[0086] Détermination de Isombre : ensuite on fait une mesure pour déterminer l’intensité d’obscurité/intensité ambiante. Cela garantit de pouvoir mesurer d’autres facteurs influents en dehors de l’objet à examiner.Determination of Isombres: then a measurement is made to determine the intensity of darkness / ambient intensity. This ensures that other influencing factors can be measured outside of the subject matter.

[0087] Détermination de léchantillon : ensuite selon le procédé de l’invention, on effectue les mesures sur l’échantillon.Determination of the sample: then according to the method of the invention, the measurements are carried out on the sample.

[0088] Il peut en outre être intéressant de mesurer certaines longueurs d’onde simples sans élément de filtre (voir le traitement des résultats par le calcul.It may also be advantageous to measure certain simple wavelengths without a filter element (see the processing of the results by calculation.

[0089] A la fin on traite les résultats les uns avec les autres par le calcul.At the end, the results are processed with each other by calculation.

[0090] La figure 4 montre la succession des étapes du procédé selon un exemple de réalisation de l’invention.Figure 4 shows the succession of process steps according to an exemplary embodiment of the invention.

[0091] Selon le procédé de gestion d’un dispositif de spectromètre on fournit (SI) un spectromètre selon l’invention ; on fait une séparation dans l’espace et/ou le temps (S2) des longueurs d’onde de la lumière incidente à l’aide de l’installation de séparation ; on filtre (S3) la lumière séparée dans l’espace ou dans le temps avec l’installation de filtre et on détecte (S4) une grandeur de mesure de la lumière filtrée par l’installation de filtre à l’aide de l’installation de détecteurs et on génère (S5) la valeur d’intégration de la grandeur de mesure par l’élément d’intégration spectrale.According to the method for managing a spectrometer device, a spectrometer according to the invention is supplied (SI); the wavelengths of the incident light are separated in space and / or in time (S2) using the separation installation; the light separated in space or in time is filtered (S3) with the filter installation and a measurement quantity of the light filtered by the filter installation is detected (S4) using the installation of detectors and the integration value of the measurement variable is generated (S5) by the spectral integration element.

[0092] En résumé, l’invention a pour objet un dispositif de spectromètre comprenant une installation de séparation pour la séparation spatiale et/ou temporelle de longueurs d’ondes d’une lumière incidente, une installation de filtre dont l’effet de filtrage est variable, une lumière séparée par l’installation de séparation avec des longueurs d’onde séparées dans l’espace et/ou dans le temps arrive dans l’installation de filtre, une installation de détection pour détecter une grandeur de mesure de la lumière de l’installation de filtre, l’installation de détection comprenant un élément d’intégration spectrale variable dans le temps et/ou dans l’espace pour la grandeur de mesure générant une valeur d’intégration de la grandeur de mesure et une installation de commande, qui commande l’installation de séparation, le dispositif de filtre ainsi que l’installation de détection.In summary, the invention relates to a spectrometer device comprising a separation installation for the spatial and / or temporal separation of wavelengths of an incident light, a filter installation whose filtering effect is variable, a light separated by the separation installation with wavelengths separated in space and / or in time arrives in the filter installation, a detection installation for detecting a measured quantity of light of the filter installation, the detection installation comprising an element of spectral integration variable in time and / or in space for the measurement quantity generating an integration value of the measurement quantity and an installation of control, which controls the separation installation, the filter device as well as the detection installation.

[0093] Ce dispositif de spectromètre comprend une installation de traitement de signal qui traite la valeur d’intégration.This spectrometer device includes a signal processing installation which processes the integration value.

[0094] L’installation de séparation comprend une grille de diffraction, un réseau de filtres Fabry-Pérot statistique ou un élément de filtre à variation linéaire.The separation installation comprises a diffraction grid, a network of statistical Fabry-Pérot filters or a linear variation filter element.

[0095] L’installation de séparation dans le temps (2) est un filtre-Fabry-Pérot à longueur d’ondes variable, un réseau de diffraction tournant avec une fente.The time separation installation (2) is a Fabry-Perot filter with variable wavelength, a diffraction grating rotating with a slot.

[0096] Le dispositif de filtre est un élément de filtre gris avec effet de filtre variable dans l’espace comportant un réseau de diaphragmes à dimensions différentes.The filter device is a gray filter element with a spatially variable filter effect comprising an array of diaphragms of different dimensions.

[0097] Le dispositif de filtre est un élément de filtre gris à effet de filtre variable dans le temps à cellule à cristaux liquides commandés électriquement, un réseau de projecteurs à miroirs, un réseau d’obturateurs MEMS ou un réseau LCD à commande électrique.The filter device is a gray filter element with a time-varying filter effect using an electrically controlled liquid crystal cell, a network of mirror projectors, a network of MEMS shutters or an electrically controlled LCD network.

[0098] Le dispositif de filtre est variable dans l’espace et/ou dans le temps.The filter device is variable in space and / or in time.

[0099] Le dispositif de spectromètre comprend également un élément de focalisation optique (7) installé entre l’installation de filtre (3) et l’installation de détection (4).The spectrometer device also includes an optical focusing element (7) installed between the filter installation (3) and the detection installation (4).

[0100] Le procédé de gestion de ce dispositif de spectromètre 10 consiste à fournir (SI) un dispositif de spectromètre (10), séparer (S2) dans l’espace et/ou dans le temps, des longueurs d’onde de la lumière incidente (L) par l’installation de séparation (1,2), filtrer (S3) la lumière séparée dans l’espace ou dans le temps par l’installation de filtre (3), détecter (S4) une grandeur de mesure de la lumière filtrée par l’installation de filtre (3) avec l’installation de détection (4) et, générer (S5) la valeur d’intégration de la grandeur de mesure par l’élément d’intégration spectrale (5).The method for managing this spectrometer device 10 consists in providing (SI) a spectrometer device (10), separating (S2) in space and / or in time, wavelengths of light incident (L) by the separation installation (1,2), filter (S3) the light separated in space or in time by the filter installation (3), detect (S4) a measurement quantity of the light filtered by the filter installation (3) with the detection installation (4) and, generate (S5) the integration value of the measurement quantity by the spectral integration element (5).

[0101] Dans ce procédé l’élément d’intégration (5) pour les canaux de détecteurs de l’installation de détection (4) applique des pondérations différentes ou égales aux grandeurs de mesure pour générer la valeur d’intégration.In this method, the integration element (5) for the detector installation detector channels (4) applies different or equal weights to the measured variables to generate the integration value.

[0102] La grandeur de mesure comprenant l’intensité de la lumière de longueur d’onde détectée.The measurement variable comprising the intensity of the detected wavelength light.

[0103] Suivant une autre caractéristique, après la fourniture (SI) on fait une mesure de référence avec la lumière incidente (L) d’intensité connue et une mesure ombrelumière, le dispositif de spectromètre (10) comportant une source de lumière de référence.According to another characteristic, after the supply (SI) a reference measurement is made with the incident light (L) of known intensity and a light-shade measurement, the spectrometer device (10) comprising a reference light source .

[0104] Enfin, selon le procédé, on traite la valeur d’intégration par une installation de traitement de signal (6) et on calcule et applique un procédé d’apprentissage automatique.Finally, according to the method, the integration value is processed by a signal processing installation (6) and a machine learning method is calculated and applied.

[0105] NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX [0106] 1 Installation de séparation [0107] [0108] [0109] [ΟΠΟ] [OUI] [0112] [0113] [0114][0105] NOMENCLATURE OF MAIN ELEMENTS [0106] 1 Separation installation [0107] [0108] [0109] [ΟΠΟ] [YES] [0112] [0113] [0114]

Installation de séparationSeparation installation

Installation de filtreFilter installation

Installation de détectionDetection facility

Elément d’intégration spectralSpectral integration element

Installation de traitement de signalSignal processing facility

Elément de focalisation optiqueOptical focusing element

Dispositif de spectromètreSpectrometer device

S1-S5 Etapes du procédéS1-S5 Process steps

Claims (1)

Revendications Claims [Revendication 1] [Claim 1] Dispositif de spectromètre (10) comprenant : une installation de séparation (1,2) pour la séparation spatiale et/ou temporelle de longueurs d’onde (λΐ,.,.,λη) d’une lumière incidente (L), une installation de filtre (3) dont l’effet de filtrage est variable, l’installation de filtre (3) recevant, une lumière séparée par l’installation de séparation (1, 2) avec des longueurs d’onde (λΐ,.,.,λη) séparées dans l’espace et/ou dans le temps, une installation de détection (4) pour détecter une grandeur de mesure de la lumière de l’installation de filtre (3), l’installation de détection (4) comprenant un élément d’intégration spectrale (5) variable dans le temps et/ou dans l’espace pour la grandeur de mesure générant une valeur d’intégration de la grandeur de mesure, et une installation de commande (SE), qui commande l’installation de séparation (1,2), l’installation de filtre (3) ainsi que l’installation de détection (4). Spectrometer device (10) comprising: a separation installation (1,2) for the spatial and / or temporal separation of wavelengths (λΐ,.,., λη) of an incident light (L), a filter installation (3) including filtering effect is variable, the filter installation (3) receiving, a light separated by the separation installation (1, 2) with wavelengths (λΐ,.,., λη) separated in space and / or over time, a detection installation (4) for detecting a measurement quantity of the light of the filter installation (3), the detection installation (4) comprising a spectral integration element (5) variable in time and / or in space for the measurement quantity generating an integration value of the measurement quantity, and a control installation (SE), which controls the separation installation (1,2), the filter installation (3) as well as the detection installation (4). [Revendication 2] [Claim 2] Dispositif de spectromètre (10) selon la revendication 1, comprenant une installation de traitement de signal (6) qui traite la valeur d’intégration. Spectrometer device (10) according to claim 1, comprising a signal processing installation (6) which processes the integration value. [Revendication 3] [Claim 3] Dispositif de spectromètre (10) selon la revendication 1 ou 2, comprenant l’installation de séparation (1, 2), une grille de diffraction, un réseau de filtres Fabry-Pérot statiques ou un élément de filtre à variation linéaire. Spectrometer device (10) according to claim 1 or 2, comprising the separation installation (1, 2), a diffraction grid, a network of static Fabry-Perot filters or a filter element with linear variation. [Revendication 4] [Claim 4] Dispositif de spectromètre (10) selon l’une des revendications 1 à 3, selon lequel l’installation de séparation dans le temps (2) est un filtre Fabry-Pérot à longueur d’onde variable, ou un réseau de diffraction tournant avec une fente. Spectrometer device (10) according to one of claims 1 to 3, according to which the time separation installation (2) is a Fabry-Perot filter with variable wavelength, or a rotating diffraction grating with a slot. [Revendication 5] [Claim 5] Dispositif de spectromètre (10) selon l’une des revendications 1 à 4, selon lequel l’installation de filtre (3) est un élément de filtre gris avec un effet de filtre variable dans l’espace comportant un réseau de diaphragmes à dimensions différentes. Spectrometer device (10) according to one of claims 1 to 4, according to which the filter installation (3) is a gray filter element with a spatially variable filter effect comprising an array of diaphragms of different dimensions . [Revendication 6] [Claim 6] Dispositif de spectromètre (10) selon l’une des revendications 1 à 5, selon lequel l’installation de filtre (3) est un élément de filtre gris avec un effet de filtre variable dans le temps à cellules à cristaux liquides commandées électriquement, un réseau de projecteurs à miroirs, un réseau d’obturateurs MEMS ou un réseau LCD à commande électrique. Spectrometer device (10) according to one of claims 1 to 5, according to which the filter installation (3) is a gray filter element with a time-varying filter effect with electrically controlled liquid crystal cells, a network of mirror projectors, a network of MEMS shutters or an electrically controlled LCD network.
[Revendication 7] [Claim 7] Dispositif de spectromètre (10) selon l’une des revendications 1 à 6, selon lequel l’installation de filtre (3) est variable dans l’espace et/ou dans le temps. Spectrometer device (10) according to one of claims 1 to 6, according to which the filter installation (3) is variable in space and / or in time. [Revendication 8] [Claim 8] Dispositif de spectromètre (10) selon l’une des revendications 1 à 7, comprenant un élément de focalisation optique (7) entre l’installation de filtre (3) et l’installation de détecteur (4). Spectrometer device (10) according to one of claims 1 to 7, comprising an optical focusing element (7) between the filter installation (3) and the detector installation (4). [Revendication 9] [Claim 9] Procédé de gestion d’un dispositif de spectromètre (10) comprenant les étapes suivantes consistant à : fournir (SI) un dispositif de spectromètre (10) selon l’une des revendications 1 à 8, séparer (S2) dans l’espace et/ou dans le temps des longueurs d’onde de la lumière incidente (L) par l’installation de séparation (1, 2), filtrer (S3) la lumière séparée dans l’espace ou dans le temps par l’installation de filtre (3), détecter (S4) une grandeur de mesure de la lumière filtrée par l’installation de filtre (3) avec l’installation de détection (4), et générer (S5) la valeur d’intégration de la grandeur de mesure par l’élément d’intégration spectrale (5). Method for managing a spectrometer device (10) comprising the following steps consisting in: supply (SI) a spectrometer device (10) according to one of claims 1 to 8, to separate (S2) in space and / or in time wavelengths of the incident light (L) by the separation installation (1, 2), to filter (S3) the light separated in space or over time by installing a filter (3), detecting (S4) a measurement quantity of the light filtered by the filter installation (3) with the detection installation (4), and generating (S5) the integration value of the measurement quantity by the element spectral integration (5). [Revendication 10] [Claim 10] Procédé selon la revendication 9, selon lequel l’élément d’intégration (5) pour les canaux de détecteurs de l’installation de détection (4) applique des pondérations différentes ou égales aux grandeurs de mesure pour générer la valeur d’intégration. Method according to claim 9, according to which the integration element (5) for the detector channels of the detection installation (4) applies different or equal weights to the measured variables to generate the integration value. [Revendication 11] [Claim 11] Procédé selon la revendication 9 ou 10, selon lequel la grandeur de mesure comprend l’intensité de la lumière de longueur d’onde détectée. Method according to claim 9 or 10, that the measured quantity includes the intensity of the detected wavelength light. [Revendication 12] [Claim 12] Procédé selon l’une des revendications 9 à 11, selon lequel après la fourniture (SI) on fait une mesure de référence avec la lumière incidente (L) d’intensité connue et une mesure ombrelumière, le dispositif de spectromètre (10) comportant une source de lumière de référence. Method according to one of claims 9 to 11, according to which after the supply (SI) a reference measurement is made with the incident light (L) of known intensity and a light-shade measurement, the spectrometer device (10) having a reference light source. [Revendication 13] [Claim 13] Procédé selon l’une des revendications 9 à 12, selon lequel on traite la valeur d’intégration par une installation de traitement de signal (6) et on calcule et applique un procédé d’apprentissage automatique. Method according to one of Claims 9 to 12, in which the integration value is processed by a signal processing installation (6) and a machine learning method is calculated and applied.
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