JP2023551946A - スペクトル感知装置及び光放射線測定方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、光放射線（１１２）を測定するためのスペクトル感知装置（１１０）及び方法（１６０）に関する。スペクトル感知装置（１１０）は、－ 少なくとも１つの感光検出器（１２０）であって、前記少なくとも１つの感光検出器（１２０）は光放射線（１１２）を受けるように指定された少なくとも１つの感光領域（１２２）を有し、前記少なくとも１つの感光検出器（１２０）によって生成された少なくとも１つの検出器信号は、前記少なくとも１つの感光領域（１２２）の照射に依存する、少なくとも１つの感光検出器（１２０）と；－ 少なくとも１つの放射線放出要素（１１６）であって、前記少なくとも１つの放射線放出要素（１１６）は、光放射線（１１２）を放出するように指定されている、少なくとも１つの放射線放出要素（１１６）と；－ 少なくとも１つの光学要素（１２４）であって、前記少なくとも１つの光学要素（１２４）は、前記光放射線（１１２）の第１部分（１２８）を前記少なくとも１つの感光検出器（１２０）に導くように指定されている、少なくとも１つの光学要素（１２４）と；－ 少なくとも１つの評価ユニット（１４０）であって、前記少なくとも１つの評価ユニット（１４０）は、前記光放射線（１２８）の第１部分（１２８）による前記少なくとも１つの感光領域（１２２）の照射時に前記少なくとも１つの感光検出器（１２０）によって生成される少なくとも１つの第１検出器信号を使用することによって、スペクトル感知装置（１１０）の較正を行うように構成され、前記較正は、前記スペクトル感知装置（１１０）内で発生するドリフト効果をときどき修正するプロセスを指し、前記ドリフト効果は、前記スペクトル感知装置（１１０）自体に関連する変更、又は前記スペクトル感知装置（１１０）に影響を及ぼす変更によって引き起こされる、評価ユニット（１４０）と、を備える。光放射線（１１２）を測定するためのスペクトル感知装置（１１０）及び方法（１６０）は、所定の反射ターゲットを必要とせずに、好ましくは完全に自動化された様式でスペクトル感知装置（１１０）の自己較正を行うように構成される。したがって、本スペクトル感知装置及び方法は、特に、ユーザの関与なしに自己較正を実行するように構成され得る。【選択図】図５

Description

本発明は、スペクトル感知装置及び光放射線を測定するための方法に関する。このような装置と方法は、一般に、調査又は監視目的のために、特に赤外線（ＩＲ）スペクトル領域、特に近赤外線（ＮＩＲ）スペクトル領域にける調査又は監視目的のために、同様に、熱、炎、火又は煙の検出のために、使用されることができる。しかし、さらなる種類の用途が可能である。

既知のスペクトル感知装置、特に拡散反射分光法に使用され得る、分光計システムなどは、典型的には、スペクトル感知装置に含まれる少なくとも１つの検出器素子の波長依存感度に関して較正されている。例示的な分光計システムは、ＵＳ２０１４／１３１５７８Ａ１、ＷＯ２０１９／１１５５９４Ａ１、ＷＯ２０１９／１１５５９５Ａ１、又はＷＯ２０１９／１１５５９６Ａ１に開示されているが、さらなる種類のスペクトルル感知装置も知られている。

実際には、スペクトル感知装置は、主に、スペクトル感知装置自体に関連する可能性がある変更、又はスペクトル感知装置に影響を及ぼす可能性がある変更によって引き起こされ得るドリフト効果を受ける可能性がある。具体的には、この変更は、装置に含まれる放射線源又は検出器素子の少なくとも一方の劣化；放射線源又は検出器素子の少なくとも一方の温度ドリフト；装置に影響を与える周囲温度の変動；装置の温度、すなわち、少なくとも１つの検出器及び対応する電子機器が動作し得る温度の変動；装置に含まれる少なくとも１つの構成要素、特に機械的ハウジング、ホルダー、光学要素（特に分散要素、例えばプリズム、ビームスプリッタ、又は回折格子のうちの少なくとも１つ）のうちの少なくとも１つの機械的な伸び又は収縮、の少なくとも１つを含み得る。しかし、さらなる種類の変更も考えられる。

実際には、特にドリフト効果が、スペクトル感知装置によって決定される結果が決定的でなくなるような程度になるまで測定データを歪めることを回避することによって測定データの信頼性を維持するために、ドリフト効果は、通常、「較正」という用語で示されるプロセスを介してときどき修正される必要がある。この目的のために、好ましくは、光較正と暗較正がときどき実施され得る。ここで、異なるタイプの較正測定を実行することができるが、その測定は、特に反射放射線が少なくとも１つの検出器素子に到達することを避けるために、所定の反射ターゲット又は少なくとも１つの検出器素子の前の空の容積を必要とする。

特に、較正ターゲットは、暗較正のための「暗」測定では、暗電流、暗ノイズ、暗抵抗のうち少なくとも１つを再較正することが要求されない。暗較正のために、少なくとも１つの放射線源は、典型的には、オフにされる。これとは対照的に、既知の再現性のある較正信号を保証する所定の反射スペクトルを有する較正ターゲットは、「光」測定、特に反射分光法のために、通常、スペクトル測定に用いられる少なくとも１つの測定物体と同じ方法で、少なくとも１つの放射線源から少なくとも１つの検出器素子までの放射経路に配置され、それによって、特に、少なくとも１つの検出器素子の波長依存感度が較正されることができる。スペクトル感知装置の較正のために、ユーザは、典型的には、較正ターゲットを配置し、及び感知装置の感知範囲に置かれる可能性のある物体を除去しなければならない。

ＷＯ２０１８／２０３８３１Ａ１は、分光器モジュールを較正することは、分光器モジュールの波長対動作パラメータ較正データを生成するために、分光器モジュールを使用して測定を実施することと、分光器モジュールの光クロストークと暗ノイズ較正データを生成するために、分光器モジュールを使用して測定を実施することと、分光器モジュールの既知の反射率標準に対して完全なシステム応答較正データを生成するために、分光器モジュールを使用して測定を実施することと、を含むことを開示している。この方法は、分光器モジュールに結合されたメモリに、波長対動作パラメータ較正データ、光クロストーク及び暗ノイズ較正データ、ならびに全システム応答較正データを組み込んだ較正記録、を記憶することと、較正記録を分光器モジュールによって測定に適用することと、をさらに含む。

ＥＰ３４６０５０９Ａ１は、カバープレート（ＣＰ）の背後に位置する、飛行時間センサを有する飛行時間システムを較正する方法を開示している。この方法は、制御信号（ＣＳ１）のそれぞれのトリガーパルスに応答して複数の送信パルス（ＥＰ）を放出させることと、受信した光パルス（ＲＰ、ＲＰ’）を検出することと、を含む。送信パルス（ＥＰ）の１つと受信パルス（ＲＰ、ＲＰ’）の１つとの間の時間を代表するそれぞれの差分値が決定される。差分値は、少なくとも１つのヒストグラムのビン数（１、．．．、Ｎ）に蓄積される。この方法はさらに、ビン（１、．．．、Ｍ）の所定の範囲内のヒストグラムに少なくとも１つのクロストーク応答（ＣＴＰ）を記録することと、記録されたクロストーク応答（ＣＴＰ）を使用してヒストグラムを較正することと、を含む。最後に、較正されたヒストグラムの評価に基づく飛行時間を示す出力信号（ＯＳ）が生成される。

ＷＯ２０１９／２１５３２３Ａ１は、分光器装置（１１０）を開示している。分光器装置（１１０）は：少なくとも１つの入射光ビームを構成波長のスペクトルに分離するように適合された少なくとも１つのフィルタ要素（１１４）と；光センサ（１１６、１４２）のマトリックスを有する少なくとも１つのセンサ要素（１４０）であって、光センサ（１１６、１４２）がそれぞれ感光エリアを有し、各光センサ（１１６、１４２）は、少なくとも１つの物体（１１２）から分光計に伝播する少なくとも１つの光ビームによる感光エリアの照射に応じて少なくとも１つのセンサ信号を生成するように構成され、前記光センサ（１１６、１４２）の少なくとも１つの第１光センサが、第１構成波長による照射に応答して第１センサ信号を生成するように適合され、前記光センサ（１１６、１４２）の少なくとも１つの第２光センサが、第１構成波長による照射に応答して第２センサ信号を生成するように適合されている、少なくとも１つのセンサ要素（１４０）と；第１センサ信号及び第２センサ信号からの結合信号Ｑを評価することによって、物体（１１２）の少なくとも１つの縦方向座標ｚを決定するように構成された少なくとも１つの評価装置（１２０）であって、前記評価装置（１２０）は、決定した縦方向座標ｚを考慮して少なくとも１つの分光分析を行うことによって、光センサのマトリックスの光センサ（１１６、１４２）によって生成された少なくとも１つのセンサ信号を評価するように構成される、少なくとも１つの評価装置（１２０）と；を備える。

上記の装置及び方法によって暗示されるような利点にもかかわらず、特に赤外線（ＩＲ）スペクトル範囲内で、監視又は調査の目的で、特に分光法、ガス感知、又は濃度測定に使用されることができる、簡単でコスト効率が良く、信頼性の高い光検出器に関する改善の必要性が依然として存在する。具体的には、測定中に実際に発生することが多い光検出器のドリフト効果は、依然として問題である。さらに、ユーザ、特に消費者レベルのユーザは、自分で十分な較正を行うための技術的な専門知識を有していないことが多い。

したがって、本発明によって対処される問題は、既知のこのタイプの既知の装置及び方法の欠点を少なくとも実質的に回避する、光放射線を測定するためのスペクトル感知装置及び方法を提供することである。

特に、所定の反射ターゲットを必要とせずに、好ましくは完全に自動化された様式で、スペクトル感知装置の自己較正を行うように構成されたスペクトル感知装置を有することが望ましい。

この問題は、独立特許請求項の特徴を備えた本発明によって解決される。個別に又は組み合わせて実現されることができる本発明の有利な展開は、従属請求項及び／又は以下の明細書及び詳細な実施形態に示されている。

本発明の第１の態様では、光放射線を測定するためのスペクトル感知装置が開示されている。したがって、スペクトル感知装置は：
－ 少なくとも１つの感光検出器であって、前記少なくとも１つの感光検出器は光放射線を受けるように指定された少なくとも１つの感光領域を有し、前記少なくとも１つの感光検出器によって生成された少なくとも１つの検出器信号は、前記少なくとも１つの感光領域の照射に依存する、少なくとも１つの感光検出器と；
－ 少なくとも１つの放射線放出要素であって、前記少なくとも１つの放射線放出要素は、前記光放射線を放出するように指定されている、少なくとも１つの放射線放出要素と；
－ 少なくとも１つの光学要素であって、前記少なくとも１つの光学要素は、前記光放射線の第１部分を前記少なくとも１つの感光検出器に導くように指定されている、少なくとも１つの光学要素と；
－ 少なくとも１つの評価ユニットであって、前記少なくとも１つの評価ユニットは、前記光放射線の前記第１部分による前記少なくとも１つの感光領域の照射時に、前記少なくとも１つの感光検出器によって生成される少なくとも１つの第１検出器信号を使用することによって、スペクトル感知装置の較正を行うように構成される、評価ユニットと、
を備える。

本明細書で使用される場合、「光放射線」という用語は、一般に、通常「光スペクトル範囲」と呼ばれ、可視、紫外線、及び赤外線スペクトル範囲の少なくとも１つを含む電磁放射の区画を指す。「紫外線」という用語は、一般に、１ｎｍ～３８０ｎｍ、好ましくは１００ｎｍ～３８０ｎｍの波長を有する電磁放射を指す。さらに、「可視」という用語は、通常、３８０ｎｍ～７６０ｎｍの波長を指す。さらに、ＩＲと略される「赤外線」という用語は、一般に７６０ｎｍ～１０００μｍの波長を指し、該７６０ｎｍ～３μｍの波長は通常「近赤外線」呼ばれ、ＮＩＲと略される。好ましくは、本発明の典型的な目的のために使用される光放射線は、ＩＲ放射線、より好ましくは、ＮＩＲ放射線であり、特に７６０ｎｍ～３μｍ、好ましくは１μｍ～３μｍの波長である。

本発明によれば、光放射線は、光放射線を放出すように指定された少なくとも１つの放射線放出要素によって提供される。この目的のために、スペクトル感知装置は、様々な方法で具現化することができる少なくとも１つの放射線放出要素を含んでいる。少なくとも１つの放射線放出要素は、ハウジング内のスペクトル感知装置の一部とすることができる。代替的又は追加的に、少なくとも１つの放射線放出要素は、ハウジングの外側に、例えば、別個の放射線放出要素として配置されることもできる。少なくとも１つの放射線放出要素は、所望のスペクトル範囲、好ましくは上記で定義された光スペクトル範囲又はその少なくとも１つの選択された部分(partition)において十分な放出を提供するように構成され得る。少なくとも１つの放射線放出要素は、特に、熱放射体又は半導体ベースの放射線源のうちの少なくとも１つに含まれる。ここで、半導体ベースの放射線源は、特に、発光ダイオード（ＬＥＤ）又はレーザ、特にレーザダイオードの少なくとも１つから選択されることができる。さらに、熱放射体は、特に、白熱ランプ又は熱赤外線エミッタの少なくとも１つから選択されることができる。本明細書でさらに使用される場合、「熱赤外線エミッタ」という用語は、監視される光放射線を放出する放射線放出要素としての放射線放出表面含むマイクロ機械加工された熱放射装置を指す。具体的には、熱赤外線エミッタは、Ａｘｅｔｒｉｓ ＡＧ，Ｓｃｈｗａｒｚｅｎ－ｂｅｒｇｓｔｒａｓｓｅ １０，ＣＨ－６０５６Ｋａｅｇｉｓｗｉｌ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄから、「ｅｍｉｒｓ ５０」という名称で、又はＬＡＳＥＲ ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ ＧｍｂＨ，Ｗｅｒｎｅｒ－ｖｏｎ－Ｓｉｅｍｅｎｓ－Ｓｔｒ．１５ ８２１４０ Ｏｌｃｈｉｎｇ，ドイツから「熱赤外線エミッタ(thermal infrared emitters)」として、又はＨａｗｋｅｙｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，１８１ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｄｒｉｖｅ ＃８，Ｍｉｌｆｏｒｄ ＣＴ ０６４６０，米国から「赤外線エミッタ(infrared emitters)」として入手することができる。しかし、構造化光源などのさらなるタイプの放射線放出要素も可能である。

少なくとも１つの放射線放出要素は、連続光源であってよく、又は代替的に、パルス光源であってよく、該パルス光源は、少なくとも１Ｈｚ、少なくとも５Ｈｚ、少なくとも１０Ｈｚ、少なくとも５０Ｈｚ、少なくとも１００Ｈｚ、少なくとも５００Ｈｚ、少なくとも１ｋＨｚ、又はそれ以上の変調周波数を有し得る。パルス光源を駆動するために、変調装置が使用されることができ、これは、好ましくは周期的変調を生成することによって、照射を変調するように指定され得る。一般的に使用される場合、「変調」という用語は、照射の総出力が変化され、好ましくは周期的に、特に少なくとも１つの変調周波数で変化されるプロセスを指す。特に、周期的な変調は、照射の総出力の最大値と最小値との間で行われることが可能である。最小値は、０であることができるが、＞０であることもでき、したがって、例えば、完全な変調が行われる必要はない。変調は、好ましくは、所望の変調された照射を生成するように指定された放射源内で、好ましくは、それ自体変調された強度及び／又は総出力、例えば周期的に変調された総出力を有する少なくとも１つの放射線放出要素により、及び／又は、パルス放射源、例えばパルスレーザとして具現化された少なくとも１つの放射線放出要素により、行われることが可能である。さらなる例として、欧州特許出願１９２１３２７７．７（２０１９年１２月３日出願）は、電流によって加熱されると光放射線を生成するように指定された少なくとも１つの放射線放出要素と；マウントであって、少なくとも１つの放射線放出要素を担持し、該マウント又はその一部が可動である、マウントと；ヒートシンクであって、マウントが接触すると、マウントとマウントによって担持される少なくとも１つの放射線放出要素とを冷却するように指定されたヒートシンクと、を開示している。代替的に又は追加的に、異なるタイプの変調装置、例えば電気光学効果及び／又は音響光学効果に基づく変調装置も使用されることが可能である。さらに、周期的ビーム遮断装置、特に、ビームチョッパー、遮断ブレード、又は、遮断ホイールのうちの少なくとも１つ使用されることができる。

本明細書でさらに使用される場合、「スペクトル」という用語は、光スペクトル範囲の一部を指し、スペクトルは、信号波長及び対応する信号強度によって定義される光信号によって構成される。特に、スペクトルは、少なくとも１つの測定物体に関連するスペクトル情報、例えば、少なくとも１つの測定物体を形成する少なくとも１つの材料のタイプ及び組成、を含むことができ、この情報は、少なくとも１つの測定物体に関連する少なくとも１つのスペクトルの記録によって決定されることができる。「測定物体」という用語は、一般に、生物体及び非生物体から選択される任意の物体を指し、任意の物体はスペクトル感知装置による調査のための材料を含む。さらに、「スペクトル感知装置」という用語は、光放射線の少なくとも１つの対応する信号波長に関連する少なくとも１つの信号強度の少なくとも１つの測定値を記録することによって、及び、信号強度に関連する少なくとも１つの検出器信号を評価することによって、スペクトル情報を決定するように構成される装置に関する。

さらに本発明によれば、スペクトル感知装置は、少なくとも１つの感光検出器を備えている。一般に使用されるように、「感光検出器」という用語は、少なくとも１つの感光領域を含む光検出器を指し、該少なくとも１つの感光領域は、その少なくとも１つの感光領域の照射に応じて少なくとも１つの検出器信号を生成するように指定され、該少なくとも１つの検出器信号は、特に、評価のために評価ユニットに提供されてよい。少なくとも１つの感光検出器に含まれる少なくとも１つの感光領域は、均一な感光エリアであり得、該均一な感光エリアは、感光エリアに入射する放出された光放射線を受けるように構成される。しかしながら、ピクセルサイズの感光エリアのエリアなど、１つ以上の感光エリアも可能である。少なくとも１つの感光検出器は、検出器信号、好ましくは光学信号又は電子信号を生成するように指定され、これらは少なくとも１つの感光検出器に衝突する放出された光放射線の強度に関連する。検出器信号は、アナログ信号及び／又はデジタル信号であってよい。特定の実施形態では、少なくとも１つの感光検出器は、例えば外部評価ユニットに提供する前に電子信号を増幅するように適合されたアクティブセンサであってよく、又はそれを含んでいてよい。この目的のために、少なくとも１つの感光検出器は、１つ以上の信号処理装置、特に電子信号を処理及び／又は前処理するための１つ以上のフィルタ及び／又はアナログ－デジタル－変換器を備えることができる。

少なくとも１つの感光検出器は、任意の既知の光センサから、特に無機カメラ要素から、好ましくは無機カメラチップから、より好ましくは、今日、一般的に、様々なカメラで使用されているＣＣＤチップ又はＣＭＯＳチップから選択されることができる。代替として、少なくとも１つの感光検出器、特に少なくとも１つの感光領域は、光導電性材料、特に硫化鉛（ＰｂＳ）、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、インジウムガリウムヒ素（拡張ＩｎＧａＡｓを含むが、これらに限定されない、ＩｎＧａＡｓ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）又はテルル化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＴｅ又はＭＣＴ）から選択される無機光導電性材料を含むことができる。一般に使用されるように、「拡張ＩｎＧａＡｓ」という用語は、最大２．６μｍのスペクトル応答を示す特定のタイプのＩｎＧａＡｓを指す。しかし、異なる種類の材料又は他のタイプの感光検出器も可能であり得る。

さらに本発明によれば、スペクトル感知装置は、少なくとも１つの光学要素を備え、少なくとも１つの光学要素は、少なくとも１つの放射線放出要素によって放出された光放射線の第１部分を、少なくとも１つの感光検出器に導くように指定されている。特に好ましい実施形態では、少なくとも１つの光学要素は、少なくとも１つの放射線放出要素によって放出された光放射線の第２部分を、少なくとも１つの測定物体に導くようにさらに指定され得る。本明細書で使用される場合、「第１」又は「第２」という用語は、順序又は時系列を特定することなく、また同じタイプの他の要素が存在する可能性を排除することなく、要素の説明として考慮される。言い換えれば、少なくとも１つの放射線放出要素、少なくとも１つの光学要素、及び少なくとも１つの感光検出器は、少なくとも１つの光学要素が、少なくとも１つの放射線放出要素によって放出される光放射線を、少なくとも１つの感光検出器に向かって直接的に導かれる第１部分と、少なくとも１つの感光検出器に向かって少なくとも１つの測定物体を介して間接的に導かれる第２部分と、に分割するように指定されているビームスプリッタ要素として機能し得るように、スペクトル感知装置内に組み立てられることができる。一般に使用されるように、「導く」という用語又はその文法上の変形は、特に光放射線の一部を反射又は透過させることによって、所望の方向への光放射線の伝播させるように作用することを指す。好ましい実施形態では、少なくとも１つの光学要素は、光放射線の第１部分を、少なくとも１つの感光検出器に反射させ、第２部分を少なくとも１つの測定物体に透過させるように指定することができる。その結果、少なくとも１つの光学要素は、このように、既に反射ターゲットとして機能することができ、したがって、別個の反射ターゲットを必ずとも必要としない。好ましい代替実施形態では、少なくとも１つの光学要素は、光放射線の第１部分を少なくとも１つの感光検出器に送信(transmit)し、第２部分を少なくとも１つの測定物体に反射するように指定され得る。

選択された実施形態とは無関係に、少なくとも１つの測定物体に導かれる光放射線の第２部分に対して、少なくとも１つの感光検出器に導かれる光放射線の第１部分の比率Ｒは、特に、式１による関係：

を示すことができ、ここで、ｎ_{ｏｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ}は、少なくとも１つの光学要素の屈折率に対応し、ｎ_{ｍｅｄｉｕｍ}は、少なくとも１つの放射線放出要素から少なくとも１つの光学要素への経路を伝播する光放射線によって横断される少なくとも１つの光学的に透明な媒体の屈折率に対応する。

特に、比Ｒは、光放射線の第１部分が少なくとも１つの光学要素によって反射されるか又は少なくとも１つの光学要素を透過した後に、少なくとも１つの感光検出器の少なくとも１つの感光領域によって受けられる光放射線の第１部分による照射の強度が、光放射線の第２部分が少なくとも１つの測定物体によって反射され、及び／又は少なくとも１つの測定物体を介して少なくとも１つの感光検出器の少なくとも１つの感光領域に向かって透過した後に、少なくとも１つの感光検出器によって受けられる光放射線の第２部分による少なくとも１つの感光領域の照射の強度と同じ桁の大きさを想定するように、選択され得る。一般的に使用される「同じ桁の大きさ」という用語は、０．１を超え１０未満の２つの数値の商を指す。特に、比Ｒは、少なくとも０．１５、好ましくは少なくとも０．２、より好ましくは少なくとも０．２８から、７まで、好ましくは５まで、より好ましくは４．１までであり得る。

特に、少なくとも１つの感光検出器に導かれる、少なくとも１つの光学要素における光放射線の第１部分の反射のタイプは、いわゆる「フレネル反射」であり得る。一般的に使用されるように「フレネル反射」という用語は、異なる屈折率を有する少なくとも２つの媒体間の界面の結果としての光反射の一種を指す。例として、フレネル反射は、典型的には、ガラスの層に隣接する周囲空気の層との間の境界面で発生する。その結果、放射線放出要素によって放出される光放射線は、周囲空気の層、不活性ガス、又は真空などの光学的に透明な媒体を通って伝播し、光学的に透明な媒体と少なくとも１つの光学要素の間の界面で反射され得る。一般に、フレネル反射は、上に示したように、少なくとも１つの光学的に透明な媒体と少なくとも１つの光学要素の両方の屈折率に依存するという利点を有する。特に、少なくとも１つの光学要素の屈折率ｎ_{ｏｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ}は、少なくとも、スペクトル感知装置が通常家庭用電化製品で使用され得る温度範囲内で、少なくとも１つの光学要素に含まれる材料の波長及び温度に対してわずかな変化しか示さない。例として、一般的にこのような目的に使用される光学ガラスタイプＢＫ７は、２．５μｍの波長で１．４８６０、２μｍの波長で１．４９４５の屈折率を有する。

少なくとも１つの光学要素の表面への光放射線の垂直入射という特別な場合、フレネル反射の比Ｒは、式（２）に従って

決定されることができる。

好ましくは、少なくとも１つの光学要素は、少なくとも１つの光学窓であってよく、又は少なくとも１つの光学窓を備えてよい。

一般的に使用されるように、「光学窓」という用語は、少なくとも１つの透明材料を含む光学要素を指し、少なくとも１つの透明材料は、好ましくは、光放射線によってカバーされる波長範囲の少なくとも１つの部分(partition)において少なくとも部分的に透明であってよい。特に、少なくとも１つの光学窓は：シリカ、アルミノシリケートガラス、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、リン化ガリウム、ゲルマニウムシリケートガラス、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化バリウム、塩化ナトリウム、臭化カリウム、方解石、フルオロジルコン酸塩、希土類ドープガラス、フッ化物ガラス、カルコゲニドガラス、サファイア、ネオジムドープオルトバナジン酸イットリウム、ドープされた変種、特にシリカガラス、リン酸塩ガラス、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、又はポリ（パーフルオロブテニルビニルエーテル）などのフルオロポリマー、からなる群から選択される少なくとも１つの材料を含むことができる。しかしながら、さらなるタイプの光学要素、好ましくは少なくとも１つのビームスプリッタも可能であり得る。

具体的には、少なくとも１つの光学要素は、追加的又は代替的に、少なくとも１つの内部光学要素であってよく、又はそれを含んでよい。一例として、少なくとも１つの内部光学要素は、少なくとも１枚の紙及び／又はテフロン（商標）とも呼ばれるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含んでよい。少なくとも１つの内部光学要素は、スペクトル感知装置内、具体的には、少なくとも１つの放射線放出要素と少なくとも１つの感光検出器との間の光放射線のビーム経路に配置されてよい。一例として、少なくとも１つの内部光学要素は、スペクトル感知装置の少なくとも１つの光学窓の内側に取り付けられ、好ましくは接着され得る。具体的には、少なくとも１つの内部光学要素は、スペクトル感知装置内のビームスプリッタとして機能してよく、又はビームスプリッタの一部であってよい。したがって、少なくとも１つの内部光学要素は、光放射線を少なくとも部分的に反射するように構成され得る。一例として、少なくとも１つの内部光学要素は、スペクトル感知装置の少なくとも１つの光学窓の一部を覆っていてよく、少なくとも１つの内部光学要素は、少なくとも１つの感光検出器に向かって光放射線を反射するように構成されてよく、少なくとも１つの光学窓は、少なくとも１つの測定物体に向かって光放射線を透過(transmit)させるように構成され得る。

少なくとも１つの光学要素は、既知の光学特性を有することができる。追加的に又は代替的に、少なくとも１つの光学要素の少なくとも１つの光学特性と少なくとも１つの外部較正ターゲットの少なくとも１つの光学特性との間の少なくとも１つの関係は、例えば、少なくとも１つの伝達関数の形式で知られていてよい。少なくとも１つの外部較正ターゲットは、特に正確に知られた光学特性を有することができる。一例として、スペクトル感知装置の製造後、工場較正が、少なくとも１つの外部較正ターゲットを使用することによって、行われることができる。初期の工場較正の後、スペクトル感知装置の較正が、少なくとも１つの光学要素と、少なくとも１つの光学要素の少なくとも１つの光学特性と少なくとも１つの外部較正ターゲットの少なくとも１つの光学特性との間の少なくとも１つの既知の関係と、を使用することによって、実行されてよい。言い換えれば、評価ユニットは、少なくとも１つの光学要素の少なくとも１つの光学特性と少なくとも１つの外部較正ターゲットの少なくとも１つの光学特性との間の少なくとも１つの関係を使用することによってスペクトル感知装置の較正を行うように構成され得る。前述のように、少なくとも１つの光学要素は、具体的には、少なくとも１つの内部光学要素の場合のように、スペクトル感知装置内に組み立てられてよい。したがって、少なくとも１つの光学要素は、例えば、スペクトル感知装置のハウジングによって保護され得る。したがって、少なくとも１つの光学要素は、具体的には、安定した光学特性を有することができる。したがって、少なくとも１つの光学要素の少なくとも１つの光学特性と、少なくとも１つの外部較正ターゲットの少なくとも１つの光学特性との間の少なくとも１つの関係は、安定的であり得る。本明細書で使用されるように、「安定」という用語は、一定の期間にわたって所定の閾値内で一定に保たれる特性又は関係の値を指す。

さらに、少なくとも１つの放射線放出要素から少なくとも１つの光学要素への経路の光放射線によって横断される少なくとも１つの光学的に透明な媒体は、特に：空気、液浸油、シリカ、アルミノシリケートガラス、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、リン化ガリウム、ゲルマニウムシリケートガラス、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化バリウム、塩化ナトリウム、臭化カリウム、方解石、フルオロジルコン酸塩、希土類ドープガラス、フッ化物ガラス、カルコゲニドガラス、サファイア、ネオジムドープオルトバナジン酸イットリウム、ドープされた変種、特にシリカガラス、リン酸塩ガラス、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、又はポリ（パーフルオロブテニルビニルエーテル）などのフルオロポリマー、又は真空、からなる群から選択されることができる。しかしながら、さらなる種類の光学的に透明な媒体も可能であり得る。

例えば、屈折率ｎ_{ｍｅｄｉｕｍ}＝１を有する大気は、光学的に透明な媒体として選択され得、光学要素は、「ＢＫ７」と示されるタイプの光学ガラスを含むことができる。ここで、光放射線の反射部分は、２μｍの波長で界面に衝突する全入射光放射波の≒３．９％の値、２．５μｍの波長で界面に衝突する全入射光放射波の≒３．８２％の値を想定しており、したがって、波長依存の反射変化が約２％となる。その結果、入射光放射線の約９６％が少なくとも１つの測定物体に伝送される。

さらなる例では、少なくとも１つの光学要素は、シリコン（Ｓｉ）を含む光学窓であってよい。シリコンの屈折率ｎ_{ｏｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ}は、２．５μｍの波長で３．４３９４、２μｍの波長で３．４５２７と想定され、周囲空気が光学的に透明な媒体として使用された場合、シリコンにおける全入射放射線の約３０％の反射が導かれる。したがって、入射光放射線の約７０％しか、少なくとも１つの測定物体に透過(transmit)しない。反射の３０％の割合における波長依存性の変化はわずか約０．５％であるため、シリコン窓は、好ましくは、実質的に波長依存しない反射ターゲットとして使用されることができる。

ビームスプリッタが、一般に、入射光放射線の波長に対する反射及び透過の依存性を示さないため、既に上に示したさらなる例として、ビームスプリッタは特に有利に使用されることができる。

一般に、検出器信号は、少なくとも１つの測定物体の反射率によって変化することがある。一方、弱い反射率グレードを有する測定物体の場合、少なくとも１つの光学要素は、好ましくは、測定物体への入射光放射線の約９６％を透過する光学ガラスタイプＢＫ７を備える。結果として、光学ガラスタイプＢＫ７を備える少なくとも１つの光学要素は、一種の補償として測定物体を集中的に照射することを可能にする。一方、高い反射率を示す測定物体の場合、シリコン窓が好ましいと考えられる。しかしながら、少なくとも１つの光学要素のためのさらなるタイプの材料もまた、可能であり得る。

好ましい実施形態では、スペクトル感知装置は、少なくとも１つのスペクトル伝達要素をさらに備えることができる。本明細書で使用される場合、「スペクトル伝達要素」という用語は、少なくとも１つの感光検出器の少なくとも１つの感光領域を照射するために、第１部分、第２部分のいずれか、又はその両方の部分の光放射線の少なくとも１つの波長を選択するように構成されている光学要素を指す。特に、少なくとも１つのスペクトル伝達要素は具体的には：少なくとも１つの回折光学要素；少なくとも１つの角度依存性反射要素；少なくとも１つの回折格子要素、特にブレーズ回折格子要素；少なくとも１つのプリズム；少なくとも１つのレンズアレイ、特に少なくとも１つのマイクロレンズアレイ；少なくとも１つの光フィルタ；少なくとも１つの偏光フィルタ；少なくとも１つのバンドパスフィルタ；少なくとも１つの液晶フィルタ、特に液晶チューナブルフィルタ；少なくとも１つのショートパスフィルタ；少なくとも１つのロングパスフィルタ；少なくとも１つのノッチフィルタ；少なくとも１つの干渉フィルタ；少なくとも１つの透過回折格子；少なくとも１つの非線形光学要素、特に少なくとも１つの複屈折光学要素、又は少なくとも１つのチューナブルファブリペロー干渉計；少なくとも１つのチューナブルマイケルソン干渉計；又は少なくとも１つの線形可変フィルタ、からなる群から選択され得る。しかしながら、さらなる種類のスペクトル伝達要素も可能である。

さらに本発明によれば、スペクトル感知装置は、少なくとも１つの評価ユニットを備える。一般的に使用されるように、「評価ユニット」という用語は、スペクトル情報、すなわち、スペクトルが特に本明細書に記載の少なくとも１つの感光検出器を使用することによって記録された測定物体のスペクトルに関連する情報を決定するように、指定された装置を指し、該情報は、少なくとも１つの感光検出器によって生成された少なくとも１つの検出器信号を評価することによって取得される。評価ユニットは、集積回路の少なくとも１つ、特に特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又は、データ処理装置、特にデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、コンピュータ、又は電子通信ユニット、具体的にはスマートフォン又はタブレットの少なくとも１つ、のうちの少なくとも１つであってよく、又はそれらを備えることができる。さらなる構成要素、特に少なくとも１つの前処理装置及び／又はデータ収集装置が可能であり得る。さらに、評価ユニットは、特に少なくとも１つの電子テーブル、例えば少なくとも１つのルックアップテーブルを保存するための少なくとも１つのデータ保存ユニットを備えることができる。さらに、評価ユニットは、１つ以上のインタフェース、特に無線インタフェース又は有線インタフェースのうちの少なくとも１つを備えることができる。さらに、評価ユニットは、スペクトル感知装置又はその一部を完全に又は部分的に制御又は駆動するように設計されることができる。評価ユニットは、特に、複数の検出器信号がピックアップされ得る少なくとも１つの測定サイクルを実行するように設計され得る。評価ユニットによって決定されたスペクトル情報は、特に、電子的な、視覚的な、音響的な、又は触覚的な方式のうちの少なくとも１つで、さらなる装置又はユーザのうちの少なくとも１つに提供され得る。さらに、情報は、少なくとも１つのデータ保存ユニット、具体的にはスペクトル感知装置、特に少なくとも１つの評価装置に含まれる内部データ保存ユニット、又は少なくとも１つのインタフェースを介して情報が送信され得る外部保存装置に保存されてよい。

評価ユニットは、好ましくは、少なくとも１つのコンピュータプログラム、特に、スペクトル情報を生成するステップを実行又はサポートする少なくとも１つのコンピュータプログラムを実行するように構成されてよい。例として、少なくとも１つの検出器信号を少なくとも１つの入力変数として使用することによって、スペクトル情報の一部への変換を実行することができる１つ以上のアルゴリズムが実装され得る。この目的のために、評価ユニットは、特に、少なくとも１つの検出器信号を評価することによってスペクトル情報を生成するように設計され得る少なくとも１つのデータ処理装置、特に電子又は光学データ処理装置の少なくとも１つを備えることができる。したがって、評価ユニットは、少なくとも１つの検出器信号を少なくとも１つの入力変数として使用し、少なくとも１つの入力変数を処理することによってスペクトル情報を生成するように設計される。処理は、連続して、並行して、又は組み合わされた形で行われてよい。評価ユニットは、特に計算によって、及び／又は少なくとも１つの保存された及び／又は既知の関係を用いて、スペクトル情報を生成するための任意のプロセスを使用することができる。

特に、少なくとも１つの評価ユニットは、好ましくは、光放射線の第２部分が少なくとも１つの測定物体によって反射され、及び／又は少なくとも１つの測定物体を介して少なくとも１つの感光検出器の少なくとも１つの感光領域に向かって透過した後に、少なくとも１つの感光検出器によって受信された該光放射線の第２部分による少なくとも１つの感光領域の照射時に、少なくとも１つの検出器によって生成された少なくとも１つの第２検出器の信号を使用することによって、少なくとも１つの測定物体と関連するスペクトル情報を決定するよう構成され、それによって、少なくとも１つの較正情報が、以下により詳細に説明するように、考慮され得る。

本発明によると、少なくとも１つの評価ユニットは、スペクトル感知装置の較正を実行するように構成される。一般的に使用されるように、「較正」という用語は、主に、スペクトル感知装置自体に関連する変更、又はスペクトル感知装置に影響を及ぼす変更によって引き起こされる、スペクトル感知装置で実際に発生し得るドリフト効果をときどき補正するプロセスを指す。この変更は、放射線放出要素又は感光検出器の少なくとも１つの劣化；放射線放出要素又は感光検出器の少なくとも１つの温度ドリフト；スペクトル感知装置に影響を与える周囲温度の変動；スペクトル感知装置に関連する温度、すなわち、少なくとも１つの感光検出器及び対応する電子機器が動作し得る温度の変動；スペクトル感知装置に含まれる少なくとも１つの構成要素の、特に機械的ハウジング、ホルダー、又は光学要素の少なくとも１つの、具体的に少なくとも１つの光学窓の、機械の拡張又は収縮の少なくとも１つを含み得る。しかし、さらなる種類の変更も考えられる。

さらに、「較正を行う」という用語又はその任意の文法上の変形は、具体的には、ドリフト効果が、スペクトル感知装置によって決定される結果が決定的でなくなる程度に測定データを歪めることを回避することによって、特に、測定データの信頼性を維持するために、ドリフト効果を修正することによって、少なくとも１つの較正情報を生成するプロセスを行うことを指す。較正を行うことによって、少なくとも１つの較正情報は、特に、好ましくはデータ保存ユニットに、較正ファイルとして、具体的には、テーブル、値とパラメータ化された関連関数のセット、のうちの少なくとも１つの形式、又は関数方程式として、保存され得る較正係数、較正曲線、又は較正関数の形で決定され得る。特に、少なくとも１つの較正情報は、好ましくは、少なくとも１つの測定物体に関連するスペクトル情報を決定する際に使用され得る。しかしながら、較正を実行し、少なくとも１つの較正情報を保存又は使用するさらなる態様も考えられ得る。

較正を実行する目的のために、評価ユニットは、少なくとも１つの感光検出器に向かって導かれる光放射線の第１部分による少なくとも１つの感光領域の照射時に、少なくとも１つの感光検出器によって生成される少なくとも１つの第１検出器信号を使用するように構成される。特に好ましくは、スペクトル感知装置の較正は、光放射線の第１部分のみが、少なくとも１つの第１検知器信号を生成するために、少なくとも１つの感光領域の照射のための少なくとも１つの感光検知器に向かって導かれる様式で行われる。この特に好ましい実施形態のために、スペクトル感知装置は、少なくとも１つの測定物体によって反射され、及び／又は少なくとも１つの測定物体を透過するなどの、少なくとも１つの測定物体に由来する光放射線が、スペクトル感知装置の較正が実行され得る時間間隔中に、少なくとも１つの感光検知器の少なくとも１つの感光領域を照射することがないように、組み立てられることができる。

少なくとも１つの感光検出器の前の容積が占有されているか否かを決定する目的で、スペクトル感知装置は、特に好ましい実施形態では、少なくとも１つの測定ユニットをさらに備えることができる。一般的に使用されるように、「測定ユニット」という用語は、少なくとも１つの測定信号を生成するように指定される装置を指し、少なくとも１つの測定信号は、少なくとも１つの測定可能なパラメータに関する少なくとも１つの値に依存する。本明細書で使用される場合、「測定ユニット」という用語は、具体的には、少なくとも１つの感光検出器の前の容積の占有に依存する少なくとも１つの測定信号を生成するように指定されている装置を指す。本明細書で使用される場合、「容積」という用語は、少なくとも１つの測定物体によって反射され、及び／又は少なくとも１つの測定物体を介して透過する光放射線が、少なくとも１つの感光検出器の少なくとも１つの感光領域に衝突することができる態様で、少なくとも１つの測定物体を受け入れるように指定されているスペクトル感知装置の周辺部を指す。ここで、容積は、特に、実用的な目的のために、スペクトル感知装置のハウジングから少なくとも１つの距離範囲に限定され得る。少なくとも１つの感光検出器の前の容積が占有され得るか否かを決定することによって、少なくとも１つの測定物体から発する光放射線が少なくとも１つの感光検出器の少なくとも１つの感光領域に衝突し、スペクトル感知装置の較正に望ましくない影響を与え得ることを避けることができる。

この特に好ましい実施形態では、少なくとも１つの評価ユニットは、少なくとも１つの測定ユニットによって生成される少なくとも１つの測定信号を追加的に使用することによって、スペクトル感知装置の較正を実行するように構成され得る。具体的には、少なくとも１つの評価ユニットは、少なくとも１つの測定ユニットによって生成される少なくとも１つの測定信号が、少なくとも１つの感光検出器の前の容積が占有されていないことを示す時間間隔内にのみ、スペクトル感知装置の較正を実行するように構成され得る。この時間間隔は、少なくとも１つの測定ユニットによって示されるように測定物体が存在しないため、少なくとも１つの測定物体から発される光放射線が少なくとも１つの感光検出器の少なくとも１つの感光領域を照射しない、上記で定義された時間間隔と同一であることが特に好ましい。

少なくとも１つの感光検出器の前の容積の占有に依存する少なくとも１つの測定信号を生成する目的のために、少なくとも１つの測定ユニットは、少なくとも１つの存在センサであってよく、又はそれを備えてよい。一般的に使用されるように、「存在センサ」という用語は、特に、存在センサの前の所定の距離範囲内に位置する容積におけるヒト又は物品の存在を認識するように構成されたセンサ要素を指す。特に、少なくとも１つの存在センサは、近接センサ又は距離センサのうちの少なくとも１つから選択され得る。好ましくは、少なくとも１つの測定ユニットは、超音波センサ、光学センサ、誘導センサ、触覚センサ、レーダーセンサ、飛行時間センサ、三角測量センサ、ステレオセンサ、構造化光センサ、静電容量センサ、ＦＩＰセンサ、又はＢＰＡセンサ、のうち少なくとも１つから選択され得る。ＦＩＰセンサについては、例えば、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１、又はＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１を参照することができる。ＢＰＡセンサについては、例えば、ＷＯ２０１８／０９１６４０Ａ２を参照することができる。

本発明のさらなる態様では、光放射線を測定するための方法が開示される。本明細書に開示される方法は、以下のステップａ）～ｄ）を含み、これらは、好ましくは続けて行われることができ、ステップａ）～ｄ）は、少なくとも部分的に、同時に行われ得る。さらに、本明細書に記載されているかどうかに関係なく追加のステップを実行することができる。

本発明による光放射線の測定方法は、以下のステップ：
ａ）少なくとも１つの放射線放出要素を使用することによって光放射線を放出するステップと、
ｂ）少なくとも１つの光学要素を使用することによって、光放射線の第１部分を少なくとも１つの感光検出器に導くステップと；
ｃ）少なくとも１つの感光検出器を使用することによって、少なくとも１つの検出器信号を生成するステップであって、前記少なくとも１つの感光検出器が、前記光放射線を受けるように指定された少なくとも１つの感光領域を有し、少なくとも１つの感光検出器によって生成される少なくとも１つの検出器信号が、前記少なくとも１つの感光領域の照射に依存する、ステップと;
ｄ）少なくとも１つの評価ユニットを使用することによって、前記光放射線の前記第１部分による前記少なくとも１つの感光領域の照射時に前記少なくとも１つの感光検出器によって生成される少なくとも１つの第１検出器信号を使用することによって、スペクトル感知装置の較正を実行するステップと、
を含む。

さらに、以下のさらなるステップｅ）～ｇ）：
ｅ）少なくとも１つの測定ユニットを使用することによって、少なくとも１つの測定信号を生成するステップであって、前記少なくとも１つの測定信号は、前記少なくとも１つの感光検出器の前の容積の占有に依存する、ステップと;
ｆ）少なくとも１つの光学要素を使用して光放射線の第２部分を少なくとも１つの測定物体に導くステップと;
ｇ）前記光放射線の第２部分による前記少なくとも１つの感光領域の照射時に前記少なくとも１つの感光検出器によって生成される少なくとも１つの第２検出器信号を使用することによって、及び、ステップｄ）の間に得られる少なくとも１つの較正情報を考慮することによって、前記少なくとも１つの測定物体に関するスペクトル情報を決定するステップと、
のうちのいずれか１つのステップが、好ましくは、追加で実行されてよい。

ステップａ）によれば、少なくとも１つの放射線放出要素、特に、上述した又は以下でより詳細に説明する放射線放出要素を使用することによって光放射線が放出される。

ステップｂ）によれば、少なくとも１つの放射線放出要素によって放出された光放射線の第１部分は、少なくとも１つの光学要素を使用することによって、少なくとも１つの感光検出器に導かれ、一方、ステップｆ）によれば、少なくとも１つの光学要素が追加で使用されて、少なくとも１つの放射線放出要素によって放出された光放射線の第２部分を少なくとも１つの測定物体に導くことができる。ここで、少なくとも１つの測定物体に関連する情報は、ステップｇ）によれば、少なくとも１つの感光検出器に導かれる光放射線の第２部分による少なくとも１つの感光領域の照射時に少なくとも１つの感光検出器によって生成された少なくとも１つの第２検出器信号と、ステップｄ）に従って決定された少なくとも１つの較正情報とを使用することによって決定されることができる。

ステップｃ）によれば、少なくとも１つの検出器信号は、少なくとも１つの感光検出器、特に、上述した又は以下でより詳細に説明する感光検出器を使用することによって生成され、少なくとも１つの感光検出器は、放出された光放射線を受けるように指定された少なくとも１つの感光領域を有し、少なくとも１つの検出器信号は少なくとも１つの感光領域の照射に依存する。

ステップｄ）によれば、スペクトル感知装置の較正は、少なくとも１つの感光検出器に向かって導かれる光放射線の第１部分による少なくとも１つの感光領域の照射時に、特に、好ましくは、ステップｅ）の間に決定された少なくとも１つの感光検出器の前の容積が占有されていないときに、特に少なくとも１つの測定物体によって占有されていないときに、少なくとも１つの感光検出器によって生成される少なくとも１つの第１検出器信号を考慮することによって、決定される少なくとも１つの評価ユニットを使用することによって行われる。

ステップｅ）によれば、少なくとも１つの測定信号は、特に好ましくは、少なくとも１つの測定信号が少なくとも１つの感光検出器の前の容積、特に、スペクトル感知装置のハウジングの表面から少なくとも１つ所定の距離範囲内の容積の占有に依存するような態様で、少なくとも１つの測定ユニットを使用することによって、生成されることができる。

さらなる態様では、本発明は、コンピュータプログラムであって、プログラムがコンピュータによって実行されるときに、コンピュータに本明細書の他の箇所に記載された光放射線を測定するための方法のステップを実行させる実行可能な命令を含む、コンピュータプログラムを指す。実行可能な命令を含むコンピュータプログラムは、好ましくは、評価ユニット、特にデータ処理装置、特にコンピュータ又は電子通信ユニット、具体的にはスマートフォン又はタブレットに、完全に又は部分的に一体化されていてよい。コンピュータプログラムは、評価ユニット、特に電子通信ユニットに既に含まれる少なくとも１つのデータ処理ユニットを使用することによって、本方法を実行することが可能であり得る。例として、方法は、「アプリ」という用語によっても示されるアプリケーションとして、電子通信ユニット上で実行されてよい。

本発明のさらなる態様では、本発明によるスペクトル感知装置の使用が開示されている。そこでは、少なくとも１つの測定物体に関する情報、特にスペクトル情報を決定する目的でスペクトル感知装置の使用が提案されている。ここで、スペクトル感知装置は、好ましくは、以下の：赤外線検出用途；分光法用途；排ガス監視用途；燃焼プロセス監視用途；汚染監視用途；工業プロセス監視用途；混合又はブレンドプロセス監視;化学プロセス監視用途；食品処理プロセス監視用途；食品調製プロセス監視;水質監視用途；大気品質監視用途；品質管理用途；温度制御用途；動作制御用途；排気制御用途；ガス検知用途；ガス分析用途；動作感知用途；化学感知用途；モバイル用途；医療用途；モバイル分光法用途；食品分析用途；特に、土壌、サイレージ、飼料、作物又は農産物の特性評価、植物の健康状態の監視などの農業用途；プラスチックの識別及び/又はリサイクル用途、からなる群から選択される使用目的のために使用される。しかしながら、さらなる用途もが可能であり得る。

本発明による光放射線の測定方法、対応するコンピュータプログラム、及びスペクトル感知装置のそれぞれの使用に関するさらなる詳細については、本明細書中の他の箇所で提供される光放射線を測定するためのスペクトル感知装置の説明を参照することができる。

本明細書に開示されるスペクトル感知装置及び光放射線を測定するための方法は、先行技術に対してかなりの利点を有する。本発明によるスペクトル感知装置及び方法は、所定の反射ターゲットを必要とせずに、好ましくは完全に自動化された様式で、自己較正を行うように構成される。したがって、本スペクトル感知装置及び方法は、特に、ユーザの関与なしに自己較正を実行するように構成され得る。特に、本スペクトル感知装置及び方法は、スペクトル感知装置及びマルチピクセル感知ソリューションの測定結果の信頼性を高めるために使用され得、特に、マルチピクセルソリューションに基づくＩＲ感知モジュールの自己較正を可能にするために使用され得る。具体的には、本スペクトル感知装置及び方法は、スペクトル感知装置において実際に発生し得るドリフト効果を修正するように構成され得る。その結果、本明細書に開示されるスペクトル感知装置及び方法は、ユーザによる装置の使用及び較正を容易にし得る。したがって、この種のスペクトル感知装置は、家庭用電化製品における日常的なユーザによって使用され得る。

本明細書で使用される場合、「有する」、「備える」、又は「含む」という用語、又はそれらの任意の文法上の変形は、非排他的な方法で使用される。したがって、これらの用語は、これらの用語によって導入された特徴の他に、この文脈で説明されている実体にさらなる特徴が存在しない状況と、１つ以上のさらなる特徴が存在する状況の両方を指し得る。一例として、「ＡはＢを有する」、「ＡはＢを備える」、及び「ＡはＢを含む」という表現は、Ｂ以外にＡに他の要素が存在しない状況（つまり、Ａは専らかつ排他的にＢを構成する状況）と、Ｂに加えて、１つ以上のさらなる要素、例えば要素Ｃ、要素ＣとＤ、又はさらなる要素などが実体Ａに存在する状況の両方を指し得る。

さらに、本明細書で使用される場合、「好ましくは」、「より好ましくは」、「特に」、「より特に」、「具体的に」、「より具体的に」という用語、又は、同様の用語は、代替の可能性を制限することなく、任意の特徴に関連して使用される。したがって、これらの用語によって導入される特徴は、任意の特徴であり、いかなる意味でも特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。本発明は、当業者であれば認識するように、代替的特徴を用いて実施することができる。同様に、「本発明の一実施形態では」又は同様の表現によって導入される特徴は、本発明の代替実施形態に関するいかなる制限もなく、本発明の範囲に関するいかなる制限もなく、及び、そのような方法で導入される特徴を本発明の他の任意の又は非任意の特徴と組み合わせる可能性に関するいかなる制限もなく、任意の特徴であることが意図されている。

要約すると、本発明の文脈では、以下の実施形態が特に好ましいと考えられる：

実施形態１：光放射線を測定するためのスペクトル感知装置であって、
－ 少なくとも１つの感光検出器であって、前記少なくとも１つの感光検出器は、光放射線を受けるように指定された少なくとも１つの感光領域を有し、前記少なくとも１つの感光検出器によって生成された少なくとも１つの検出器信号は、前記少なくとも１つの感光領域の照射に依存する、少なくとも１つの感光検出器と；
－ 少なくとも１つの放射線放出要素であって、前記少なくとも１つの放射線放出要素は、光放射線を放出するように指定されている、少なくとも１つの放射線放出要素と；
－ 少なくとも１つの光学要素であって、前記少なくとも１つの光学要素は、前記光放射線の第１部分を前記少なくとも１つの感光検出器に導くように指定されている、少なくとも１つの光学要素と；
－ 少なくとも１つの評価ユニットであって、前記少なくとも１つの評価ユニットは、前記光放射線の前記第１部分による前記少なくとも１つの感光領域の照射時に前記少なくとも１つの感光検出器によって生成される少なくとも１つの第１検出器信号を使用することによって、スペクトル感知装置の較正を行うように構成されている、評価ユニットと、
を備える、スペクトル感知装置。

実施形態２：前記較正とは、前記スペクトル感知装置内で発生するドリフト効果をときどき修正するプロセスを指し、前記ドリフト効果は、前記スペクトル感知装置自体に関連する変更、又は前記スペクトル感知装置に影響を及ぼす変更によって引き起こされる、先行する実施形態に記載のスペクトル感知装置。

実施形態３：前記少なくとも１つの感光検出器に導かれる前記光放射線の第１部分の前記少なくとも１つの光学要素における反射のタイプは、フレネル反射である、先行する実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態４：前記少なくとも１つの光学要素は、前記スペクトル感知装置内に組み立てられる、先行する実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態５：前記少なくとも１つの光学要素の少なくとも１つの光学特性と少なくとも１つの外部較正ターゲットの少なくとも１つの光学特性との間の少なくとも１つの関係は既知であり、少なくとも１つの評価ユニットは、前記少なくとも１つの光学要素の少なくとも１つの光学特性と前記少なくとも１つの外部較正ターゲットの少なくとも１つの光学特性との間の少なくとも１つの関係を使用することによって、前記スペクトル感知装置の較正を行うように構成される、先行する実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態６：前記少なくとも１つの評価ユニットは、前記光放射線の第１部分のみによる前記少なくとも１つの感光領域の照射時に前記少なくとも１つの感光検出器によって生成される前記少なくとも１つの第１検出器信号を使用することによって、前記スペクトル感知装置の較正を行うように構成される、先行する実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態７：先行する実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置であって、
－ 少なくとも１つの測定ユニットであって、前記少なくとも１つの測定ユニットは、少なくとも１つの測定信号を生成するように指定され、前記少なくとも１つの測定信号は、前記少なくとも１つの感光検出器の前の容積の占有に依存する、少なくとも１つの測定ユニット、
をさらに備える、先行する実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態８：前記少なくとも１つの評価ユニットは、前記少なくとも１つの測定ユニットによって生成される少なくとも１つの測定信号をさらに使用することによって、前記スペクトル感知装置の較正を行うように構成される、先行する実施形態に記載のスペクトル感知装置。

実施形態９：前記少なくとも１つの評価ユニットは、前記少なくとも１つの測定ユニットによって生成される少なくとも１つの測定信号が、前記少なくとも１つの感光検出器の前の容積が占有されていないことを示す場合にのみ、前記スペクトル感知装置の較正を実行するように構成される、先行する実施形態に記載のスペクトル感知装置。

実施形態１０：前記少なくとも１つの測定ユニットは、少なくとも１つの存在センサであるか、又はそれを備えている、先行する３つの実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態１１：前記少なくとも１つの存在センサは、近接センサ又は距離センサのうちの少なくとも１つから選択される、先行する実施形態に記載のスペクトル感知装置。

実施形態１２：前記少なくとも１つの測定ユニットは、超音波センサ、光学センサ、誘導センサ、触覚センサ、レーダーセンサ、飛行時間センサ、三角測量センサ、ステレオセンサ、構造化光センサ、静電容量センサ、ＦＩＰセンサ、又はＢＰＡセンサ、のうち少なくとも１つから選択される、先行する５つの実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態１３：前記少なくとも１つの光学要素は、前記光放射線の第２部分を少なくとも１つの測定物体に導くようにさらに指定されている、先行する実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態１４：前記少なくとも１つの光学要素は、前記光放射線の第１部分を前記少なくとも１つの感光検出器に反射し、前記光放射線の第２部分を前記少なくとも１つの測定物体に透過するように指定される、先行する実施形態に記載のスペクトル感知装置。

実施形態１５：前記少なくとも１つの光学要素は、前記光放射線の第１部分を少なくとも１つの感光検出器に透過し、前記光放射線の第２部分を前記少なくとも１つの測定物体に反射するように指定されている、先行する２つの実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態１６：前記光放射線の第２部分に対する、前記光放射線の第１部分の比率Ｒは、前記少なくとも１つの放射線放出要素から前記少なくとも１つの光学要素への経路の前記光放射線によって横断される少なくとも１つの光学的に透明な媒体の屈折率ｎ_{ｍｅｄｉｕｍ}に対する前記少なくとも１つの光学要素の屈折率ｎ_{ｏｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ}の関係に依存している、先行する実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態１７：前記少なくとも１つの光学要素は、光学窓又はビームスプリッタの少なくとも１つであるか、又はそれを備える、先行する実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態１８：前記少なくとも１つの光学要素は、少なくとも１つの透明材料を含む、先行する実施形態に記載のスペクトル感知装置。

実施形態１９：前記少なくとも１つの透明材料は、前記光放射線によってカバーされる波長範囲の少なくとも一部分において少なくとも部分的に透明である、先行する実施形態に記載のスペクトル感知装置。

実施形態２０：前記少なくとも１つの評価ユニットは、前記光放射線の第２部分による前記少なくとも１つの感光領域の照射時に前記少なくとも１つの感光検出器によって生成される前記少なくとも１つの第２検出器信号を使用することによって、前記少なくとも１つの測定物体に関するスペクトル情報を決定するようにさらに構成される、先行する７つの実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態２１：前記少なくとも１つの放射線放出要素は、熱放射体又は半導体ベースの放射線源のうちの少なくとも１つに含まれる、先行する実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態２２：前記少なくとも１つの半導体ベースの放射線源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）又はレーザ、特にレーザダイオードの少なくとも１つから選択される、先行する実施形態に記載のスペクトル感知装置。

実施形態２３：前記少なくとも１つの感光検出器は、既知の光センサから、特に無機カメラ要素から、好ましくは無機カメラチップから、より好ましくはＣＣＤチップ又はＣＭＯＳチップから選択される、先行する実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態２４：前記少なくとも１つの感光検出器、特に前記少なくとも１つの感光領域は、少なくとも１つの光導電性材料を含む、先行する実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態２５：前記少なくとも１つの光導電性材料は、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、Ｇｅ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＳｂ、又はＨｇＣｄＴｅのうちの少なくとも１つから選択される、先行する実施形態に記載のスペクトル感知装置。

実施形態２６：少なくとも１つのスペクトル伝達要素をさらに備え、少なくとも１つのスペクトル伝達要素は、前記少なくとも１つの感光検出器の前記少なくとも１つの感光領域を照射するための前記光放射線の少なくとも１つの波長を選択するように構成される、先行する実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態２７：前記少なくとも１つのスペクトル伝達要素は：少なくとも１つの回折光学要素；少なくとも１つの角度依存性反射要素；少なくとも１つの回折格子要素、特にブレーズ回折格子要素；少なくとも１つのプリズム；少なくとも１つのレンズアレイ、特に少なくとも１つのマイクロレンズアレイ；少なくとも１つの光フィルタ；少なくとも１つの偏光フィルタ；少なくとも１つのバンドパスフィルタ；少なくとも１つの液晶フィルタ、特に液晶チューナブルフィルタ；少なくとも１つのショートパスフィルタ；少なくとも１つのロングパスフィルタ；少なくとも１つのノッチフィルタ；少なくとも１つの干渉フィルタ；少なくとも１つの透過回折格子；少なくとも１つの非線形光学要素、特に少なくとも１つの複屈折光学要素、又は少なくとも１つのチューナブルファブリペロー干渉計；少なくとも１つのチューナブルマイケルソン干渉計；又は少なくとも１つの線形可変フィルタ、からなる群から選択される、先行する実施形態に記載のスペクトル感知装置。

実施形態２８：前記少なくとも１つの感光検出器のスペクトル感度は、前記少なくとも１つの放射線放出要素のスペクトル範囲によってカバーされる、先行する実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態２９：放出された光放射線は、７６０ｎｍ～１０００μｍ（赤外線スペクトル範囲）の波長を含む、先行する実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態３０：前記放出された光放射線は、７６０ｎｍ～３μｍ（近赤外線スペクトル範囲）の波長を含む、先行する実施形態に記載のスペクトル感知装置。

実施形態３１：前記放出された光放射線は、１μｍ～３μｍの波長を含む、先行する実施形態に記載のスペクトル感知装置。

実施形態３２：前記評価ユニットは、少なくとも１つの電子通信ユニットであるか、又はそれに含まれる、先行する実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態３３：前記少なくとも１つの電子通信ユニットは、スマートフォン又はタブレットから選択される、先行する実施形態に記載のスペクトル感知装置。

実施形態３４：前記評価ユニットは、前記スペクトル感知装置又はその一部を、完全に又は部分的に、制御又は駆動するようにさらに設計されている、先行する実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態３５：前記評価ユニットは、前記少なくとも１つの放射線放出要素及び前記少なくとも１つの感光検出器のうちの少なくとも１つを制御するようにさらに構成されている、先行する実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態３６：前記評価ユニットによって決定された情報は、電子的な、視覚的な、音響的な、又は触覚的な方式のうちの少なくとも１つで、さらなる装置又はユーザのうちの少なくとも１つに提供される、先行する実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態３７：前記評価ユニットによって決定された情報は、少なくとも１つのデータ保存ユニットに保存される、先行する実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態３８：前記少なくとも１つのデータ保存ユニットは、前記スペクトル感知装置によって、特に前記少なくとも１つの評価ユニットに含まれる、先行する実施形態によるスペクトル感知装置。

実施形態３９：前記少なくとも１つのデータ保存ユニットは、別個の保存ユニットである、先行する２つの実施形態のいずれかに記載のスペクトル感知装置。

実施形態４０：前記別個の保存ユニットは、前記少なくとも１つの電子通信ユニットに含まれる、先行する実施形態に記載のスペクトル感知装置。

実施形態４１：前記情報は、少なくとも１つのインタフェース、特に無線インタフェース及び／又は有線インタフェースを介して前記別個の保存ユニットに送信される、先行する２つの実施形態のいずれか１つに記載のスペクトル感知装置。

実施形態４２：光放射線の測定を測定するための方法であって、以下のステップ：
ａ）少なくとも１つの放射線放出要素を使用することによって光放射線を放出するステップと、
ｂ）少なくとも１つの光学要素を使用することによって、前記光放射線の第１部分を少なくとも１つの感光検出器に導くステップと；
ｃ）前記少なくとも１つの感光検出器を使用することによって、少なくとも１つの検出器信号を生成するステップであって、前記少なくとも１つの感光検出器は、前記光放射線を受けるように指定された少なくとも１つの感光領域を有し、前記少なくとも１つの感光検出器によって生成される少なくとも１つの検出器信号は、前記少なくとも１つの感光領域の照射に依存する、ステップと;
ｄ）少なくとも１つの評価ユニットを使用することによって、前記光放射線の第１部分による前記少なくとも１つの感光領域の照射時に前記少なくとも１つの感光検出器によって生成される少なくとも１つの第１検出器信号を使用することによって、スペクトル感知装置の較正を実行するステップと、
を含む、光放射線を測定するための方法。
実施形態４３：以下のステップ：
ｅ）少なくとも１つの測定ユニットを使用することによって、少なくとも１つの測定信号を生成するステップであって、前記少なくとも１つの測定信号は、前記少なくとも１つの感光検出器の前の容積の占有に依存するステップ、
を含む、先行する実施形態に記載の方法。
実施形態４４：以下ステップ：
ｆ）少なくとも１つの光学要素を使用して前記光放射線の第２部分を少なくとも１つの測定物体に導く、ステップと;
ｇ）前記光放射線の第２部分による前記少なくとも１つの感光領域の照射時に前記少なくとも１つの感光検出器によって生成される少なくとも１つの第２検出器信号を使用することによって、及び、ステップｄ）の間に得られる少なくとも１つの較正情報を考慮することによって、前記少なくとも１つの測定物体に関するスペクトル情報を決定するステップと、
をさらに含む、先行する２つの実施形態のいずれかに記載の方法。

実施形態４５：プログラムがコンピュータによって実行されると、コンピュータに光放射線を測定するための方法のステップを実行させる命令を含む、コンピュータプログラム。

実施形態４６：赤外線検出用途；分光法用途；排ガス監視用途；燃焼プロセス監視用途；汚染監視用途；工業プロセス監視用途；混合又はブレンドプロセス監視;化学プロセス監視用途；食品処理プロセス監視用途；食品調製プロセス監視;水質監視用途；大気品質監視用途；品質管理用途；温度制御用途；動作制御用途；排気制御用途；ガス感知用途；ガス分析用途；動作感知用途；化学感知用途；モバイル用途；医療用途；モバイル分光法用途；食品分析用途；特に、土壌、サイレージ、飼料、作物又は農産物の特性評価、植物の健康状態の監視の農業用途；プラスチックの識別及び／又はリサイクル用途、からなる群から選択される使用目的のための、スペクトル感知装置又はスペクトル感知装置を参照する先行する実施形態のいずれか１つによるスペクトル感知装置の使用。

本発明のさらなる任意の詳細及び特徴は、従属請求項と関連して続く好ましい例示的な実施形態の説明から明らかである。この文脈では、特定の特徴は、単独に実施されても、又は他の特徴と組み合わせて実施されてもよい。本発明は、例示的な実施形態に限定されない。例示的な実施形態は、図に概略的に示されている。個々の図における同一の符号は、同一の要素又は同一の機能を有する要素、又はそれら機能に関して互いに対応する要素を指している。

具体的には、以下の図の中で：
スペクトル感知装置の例示的な実施形態の概略図を示す。 スペクトル感知装置の例示的な実施形態の概略図を示す。 スペクトル感知装置の例示的な実施形態の概略図を示す。 スペクトル感知装置の例示的な実施形態の概略図を示す。 スペクトル感知装置の例示的な実施形態の概略図を示す。 本発明による光放射線を測定するための方法の例示的な実施形態の概略図を示す。

例示的な実施形態
図１～図５は、本発明によるスペクトル感知装置１１０の例示的な実施形態を非常に概略的にそれぞれ示している。スペクトル感知装置１１０は、光放射線１１２の少なくとも１つの対応する信号波長に関連する少なくとも１つの信号強度の少なくとも１つの測定値を記録することによって、及び、信号強度に関連する少なくとも１つの検出器信号を評価することによって、スペクトル情報を決定するように構成される装置である。本発明によれば、スペクトル感知装置１１０は、特に、赤外線（ＩＲ）スペクトル領域、好ましくは、近赤外線（ＮＩＲ）、特に、７６０ｎｍ～３μｍ、好ましくは、１μｍ～３μｍの波長に対して、スペクトルを記録するように適合され得る。したがって、スペクトル感知装置１１０は、熱、炎、火、又は煙の検知のためだけでなく、調査又は監視目的のために使用されることができる。しかしながら、スペクトル感知装置１１０のさらなる用途も可能であり得る。

図１～図５に示される実施形態では、スペクトル感知装置１１０は、スペクトル感知装置１１２の構成要素を取り囲むハウジング１１４を備える。この態様では、スペクトル感知装置１１０の構成要素は保護されることができ、外部光のアクセスは防ぐことができる。しかしながら、スペクトル感知装置１１０の構成要素のさらなる種類の配置も考えられ得る。

図１～図５に概略的に示される例示的なスペクトル感知装置１１０は、光放射線１１２を放出するように構成される放射線放出要素１１６を備える。特に、放射線放出要素１１６は、好ましくは、発光ダイオード（ＬＥＤ）又はレーザ、特にレーザダイオードの少なくとも１つから選択され得る半導体ベースの放射線源１１８に含まれ得る。しかしながら、さらなるタイプの放射線放出要素１１６も可能であり得る。放射線放出要素１１６は、より詳細に上述したように、連続的に放出するか、又は変調された光パルスを生成することができる。

さらに、図１～図５に概略的に示される例示的なスペクトル感知装置１１０は、感光検出器１２０を備える。そこに示されているように、感光検出器１２０は、光放射線１１２を受信するように指定されている単一の感光領域１２２を有する。感光領域１２０は、特に硫化鉛（ＰｂＳ）、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、インジウムガリウムヒ素（拡張ＩｎＧａＡｓを含むが、これらに限定されない、ＩｎＧａＡｓ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）又はテルル化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＴｅ又はＭＣＴ）から選択される少なくとも１つの光導電性材料を含むことができる。異なる種類の光導電性材料又は他のタイプの種類の感光検出器も可能であり得る。

図１～図５に示される例示的なスペクトル感知装置１１０は、さらに、光学要素１２４、特に、好ましくは、ガラス窓又はシリコン窓から選択される光学窓１２６を含んでいる。既に上に示した例として、有利には、ビームスプリッタが使用され得る。さらなる材料については、上記の説明を参照することができる。ここで、光学窓１２６に含まれる少なくとも１つの透明材料は、好ましくは、光放射線１１２によってカバーされる波長範囲の少なくとも１つの区画(partition)において少なくとも部分的に透明であってよい。光学要素１２４は、図２に示されるように、少なくとも１つの内部光学要素１２７であってよく、又はそれをさらに含んでもよい。一例として、内部光学要素１２７は、少なくとも１枚の紙及び／又はテフロン（商標）とも呼ばれるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含んでよい。内部光学要素１２７は、スペクトル感知装置１１０内、具体的には、少なくとも１つの放射線放出要素１１６と少なくとも１つの感光検出器１２０との間の光放射線１１２のビーム経路に配置されてよい。少なくとも１つの内部光学要素１２７は、光放射線１１２を少なくとも部分的に反射するように構成されてよい。具体的には、内部光学要素１２７は、光放射線１１２を感光検出器１２０に少なくとも部分的に導くように構成されてよい。

そこに概略的に示されているように、光学要素１２４は、放射線放出要素１１６によって放出される光放射線１１２の第１部分１２８を感光検出器１２０に、特に感光領域１２２に導くように構成されている。図２～図４にさらに示されるように、光学要素１２４は、さらに、放射線放出要素１１６によって放出される光放射線１１２の第２部分１３０を測定物体１３２に導くように構成され得る。測定物体１３２は、生物体及び非生物体から選択される、スペクトル感知装置１１０による調査又は監視のための材料を含む任意の物体であってよく、又はそれを含んでいてよい。放射線放出要素１１６、光学要素１２４、及びスペクトル感知装置１１０内の感光検出器１２０のこの特定の組立の結果として、光学要素１２４は、放射線放出要素１１６によって放出される光放射線１１２を、感光検出器１２０に向かって直接的に導かれる第１部分１２８と、測定物体１２４を介して少なくとも１つの感光検出器１２０に向かって間接的に導かれる第２部分に分割するように指定されているビームスプリッタ要素として機能し得る。

図１～図５に示されるように、光学要素１２４は、光放射線１１２の第１部分１２８を感光検出器１２０、特に感光領域１２２に反射し、第２部分１３０を少なくとも１つの測定物体１２４に透過させる。しかしながら、代替の実施形態（ここでは示されていない）では、光学要素１２４は、光放射線１１２の第１部分１２８を感光検出器１２０、特に感光領域１２２に透過させ、第２部分１３０を測定物体１２４に反射させることができる。選択された実施形態とは無関係に、光放射線は、放射線放出要素１１６から光学要素１２４への経路で光学的に透明な媒体１３４を横断する。ここで、光学的に透明な媒体１３４は、特に、周囲空気、不活性ガス又は真空から選択され得るが、しかし、より詳細に上記に示されるようなさらなる材料も可能であり得る。

図１～図５にさらに示されるように、スペクトル感知装置１１０は、さらに、感光検出器１２０の感光領域１２２を照射するために、光放射線１１２、第１部分１２８及び／又は第２部分１３０のいずれか、の少なくとも１つの波長を選択するように構成されるスペクトル伝達要素１３６を含んでよい。ここに概略的に示されているように、スペクトル伝達要素１３６は、特に、偏光フィルタ；又はバンドパスフィルタなどの光学フィルタ１３８であってもよいが、しかし、さらなる種類のスペクトル伝達要素１３６も可能であり得る。さらなる実施形態（ここでは示されていない）では、スペクトル転送要素１３６は省略されることもできる。

図１～図５にさらに概略的に図示されているように、スペクトル感知装置１１０は、光学要素１２４を介して感光検出器１２０に直接的に導かれる光放射線１１２の第１部分１２８による感光領域１２２の照射時に感光検出器１２０によって生成される第１検出器信号を使用することによってスペクトル感知装置１１０の較正を行うように構成されている評価ユニット１４０をさらに含んでいる。図３～図５にさらに示されるように、評価ユニット１４０は、さらに、ここでは、測定物体１３２によって反射された、及び／又は少なくとも１つの測定物体１３２を介して感光検出器１２０の感光領域１２２に向かって透過する光放射線１１２の第２部分１３０による感光領域１２２の照射時に感光検出器１２０によってさらに生成される第２検出器信号を使用することによって、測定物体１３２に関するスペクトル情報を決定するように構成されている。

この目的のために、評価ユニット１４０は、インタフェース１４２を介して、具体的には有線又は無線方式で、第１検出器信号及び好ましくは第２検出器信号を受信するように構成される。一般に、評価ユニット１４０は、データ処理装置の一部であってよく、及び／又は、１つ以上のデータ処理装置を備えてもよい。評価ユニット１４０は、１つ以上の追加コンポーネント、特に１つ以上の電子ハードウェアコンポーネント及び／又は１つ以上のソフトウェアコンポーネント及び／又は１つ以上の制御ユニットを備えることができる。

ここに示されているように、評価ユニット１４０は、さらに、完全に又は部分的に、スペクトル感知装置１１２、又はそのコンポーネント、特に、感光検出器１２０を、特にインタフェース１４２を介して、及び／又は放射線放出要素１１６を、特にさらなるインタフェース１４４を介して、制御又は駆動するように設計されることができる。

図１～図５に示される例示的な実施形態では、評価ユニット１４０はハウジング１１４に完全に統合されているが、ハウジング１１４の外に位置する別個のエンティティとして提供され得る外部評価ユニット（ここでは示されていない）、例えば電子通信ユニット、具体的にはスマートフォン又はタブレットの一部も可能であり得る。

評価ユニット１４０によって決定された情報は、電子的な、視覚的な、音響的な、及び／又は触覚的な方式で、さらなる装置又はユーザに提供され得る。例として、情報は、スマートフォンのモニタを使用して表示されることができる。さらに、情報は、評価ユニット１４０に含まれ得るデータ保存ユニット（ここでは示されていない）、又はスマートフォンのような別の保存装置によって保存され得る。

本発明によれば、評価ユニット１４０は、スペクトル感知装置１１０の較正を実行するように構成される。上で定義したように、較正は、主に、スペクトル感知装置１１０自体に関連する変更、又はスペクトル感知装置１１０に影響を及ぼす変更によって引き起こされる、スペクトル感知装置１１０で実際に発生し得るドリフト効果を、ときどき修正するプロセスを指す。可能性のある代替は、上に挙げたとおりである。較正を行うことにより、スペクトル感知装置１１０のユーザは、特に、具体的にはドリフト効果により、スペクトル感知装置１１０によって決定される結果が決定的でなくなる程度までに測定データが歪められることを回避することによって、測定データの信頼性を維持することを熱望する。

較正を実行する目的のために、評価ユニット１４０は、感光検出器１２０、特に感光領域１２２に向かって導かれる光放射線１１２の第１部分１２８による感光領域１２２の照射時に感光検出器１２０によって生成される第１検出器信号を使用するように構成される。これにより、光放射線１１２の第１部分１２８のみが、第１検出器信号を生成するために、実際に感光検出器１２０に向かって導かれて感光領域１２２を照射する方式で、スペクトル感知装置１１０の較正を実行することが好ましい。この目的のために、図１及び図５に示されるようなスペクトル感知装置１１０は、測定物体１３２によって反射されるか及び／又は測定物体１３２を透過するかのいずれであっても、測定物体１３２から発せられる光放射線が、スペクトル感知装置１１０の較正が行われる時間間隔中に、実際に感光検出器１２０の感光領域１２２を照射しない様式で組み立てられている。

この目的のために、特に、感光検出器１２０の前の容積１４６が占有されているか否かを決定し得る。図４に示される実施形態では、感光検出器１２０の前の容積１４６は測定物体１３２によって占有されているのに対し、図５に概略的に示されている実施形態における感光検出器１２０の前の容積１４６は空いている、すなわち任意の物体、特に任意の測定物体１３２によって占有されていない。

感光検出器１２０の前の容積１４６が占有され得るか否かを自動的に決定する目的で、図４及び図５に示されるスペクトル感知装置１１０は、測定ユニット１４８をさらに備えている。示されているように、測定ユニット１４８は、少なくとも１つの感光検出器１２０の前の容積１４６の占有に依存する測定信号を生成するように指定されている。この目的のために、そこに図示されているように、測定ユニット１４８は、ビーム１５０を放出し、ビーム１５０の吸収が起こり得るか否かを観察するように構成されている。ここで、測定ユニット１４８は、存在センサ、好ましくは、近接センサ及び／又は距離センサ、特に、超音波センサ、光学センサ、レーダーセンサ、飛行時間センサから選択されるセンサであってよく、又はそれからを備えていてもよい。しかしながら、上記に示されるような、さらなる種類のセンサも可能である。そこでさらに示されるように、評価ユニット１４０は、さらに、完全に又は部分的に、特にさらなるインタフェース１５２を介して、測定ユニット１４８を制御又は駆動するように設計されることができる。

感光検出器１２０の前の容積１４６が占有され得るか否かを決定することによって、測定物体１３２から発生する光放射線１３０が感光検出器１２０の感光領域１２２に衝突し、スペクトル感知装置１１０の較正に望ましくない影響を与え得ることを回避することができる。

ここで評価ユニット１４０は、測定ユニット１４８によって生成される少なくとも１つの測定信号を追加的に使用することによって、スペクトル感知装置１１０の較正を実行するように、具体的には、評価ユニット１４０は、測定ユニット１４８によって生成される測定信号が、感光検出器１２０の前の容積１４６が占有されていないことを示す時間間隔内にのみ、スペクトル感知装置１１０の較正を実行するように構成され得る。

図６は、本発明による光放射線１１２を測定するための方法１６０の例示的な実施形態を非常に概略的に示した図である。

ステップａ）による放出ステップ１６２では、所望の光放射線１１２は、放射線放出要素１１６を使用することによって放出される。

ステップｂ）による誘導ステップ１６４では、放射線放出要素１１６によって放出される光放射線１１２の第１部分１２８が、光学要素１２４、特に光学窓１２６を使用することによって、感光検出器１２０、特に感光領域１２２に導かれる。さらに、光学要素１２４、特に光学窓１２６は、ステップｆ）により、放射線放出要素１１６によって放出された光放射線１１２の第２部分１３０を測定物体１３２にさらに導くために使用され得る。

ステップｃ）による生成ステップ１６６では、第１検出器信号は、感光領域１２２を照射するために光学要素１２４、特に光学窓１２６から感光検出器１２０に向かって直接的に導かれる光放射線１１２の第１部分１２８を受信した時に感光検出器１２０によって生成され、ここで第１検出器信号は光放射線１１２の第１部分１２８による感光領域１２２の照射に依存している。さらに、ステップｇ）によれば、第２検出器信号は、感光領域１２２をさらに照射するために、光学要素１２４、特に光学窓１２６から測定物体１３２を介して感光検出器１２０に向かって間接的に導かれる光放射線１１２の第２部分１３０を受ける時に、感光検出器１２０を使用することによって生成され、ここで第２検出器信号は、光放射線１１２の第２部分１３０による感光領域１２２の照射に依存している。

ステップｅ）による任意の測定ステップ１６８では、測定信号は、特に好ましいように、測定ユニット１４８を使用することによって、特にスペクトル感知装置１１０のハウジング１１４の表面からの少なくとも１つの所定の距離範囲内で、感光検出器１２０の前の容積１４６が占有されている可能性があるか否かを示すように生成され得る。

ステップｃ）による較正ステップ１７０では、スペクトル感知装置１１０の較正は、感光検出器１２０によって提供される第１検出器信号を考慮して評価ユニット１４０を使用することによって行われる。特に好ましい実施形態では、較正ステップ１７０は、図４に概略的に示されるように、感光検出器１２０の前、特にスペクトル感知装置１１０のハウジング１１４の表面からの少なくとも１つの所定の距離範囲内で、容積１４６が測定ステップ１６８の間に確認されたように占有されていない場合にのみ、行われる。較正ステップ１７０の結果として、少なくとも１つの較正情報１７２が得られる。

任意の決定ステップ１７４では、測定物体１３２に関するスペクトル情報１７６は、さらにステップｇ）に従って、生成ステップ１６６の間に感光検出器１２０によって生成される第２検出器信号を使用することによって、及び、較正ステップ１７０の間に得られる少なくとも１つの較正情報１７２を考慮することによって決定され得る。

光放射線１１２を測定するための方法１６０に関するさらなる詳細については、上記で提供されたスペクトル感知装置１１０の説明を参照されたい。

１１０ スペクトル感知装置
１１２ （放出された）光放射線
１１４ ハウジング
１１６ 放射線放出要素
１１８ 半導体ベースの放射線源
１２０ 感光検出器
１２２ 感光領域
１２４ 光学要素
１２６ 光学窓
１２８ 第１部分
１２７ 内部光学要素
１３０ 第２部分
１３２ 測定物体
１３４ 光学的に透明な媒体
１３６ スペクトル伝達要素
１３８ 光フィルタ
１４０ 評価装置
１４２ インタフェース
１４４ インタフェース
１４６ 容積
１４８ 測定ユニット
１５０ ビーム
１５２ インタフェース
１６０ 光放射線測定方法
１６２ 放出ステップ
１６４ 誘導ステップ
１６６ 生成ステップ
１６８ 測定ステップ
１７０ 較正ステップ
１７２ 較正情報
１７４ 決定ステップ
１７６ スペクトル情報

Claims (18)

1. 光放射線（１１２）を測定するためのスペクトル感知装置（１１０）であって、
   － 少なくとも１つの感光検出器（１２０）であって、前記少なくとも１つの感光検出器（１２０）は光放射線（１１２）を受けるように指定された少なくとも１つの感光領域（１２２）を有し、前記少なくとも１つの感光検出器（１２０）によって生成された少なくとも１つの検出器信号は、前記少なくとも１つの感光領域（１２２）の照射に依存する、少なくとも１つの感光検出器（１２０）と；
   － 少なくとも１つの放射線放出要素（１１６）であって、前記少なくとも１つの放射線放出要素（１１６）は、光放射線（１１２）を放出するように指定されている、少なくとも１つの放射線放出要素（１１６）と；
   － 少なくとも１つの光学要素（１２４）であって、前記少なくとも１つの光学要素（１２４）は、前記光放射線（１１２）の第１部分（１２８）を前記少なくとも１つの感光検出器（１２０）に導くように指定されている、少なくとも１つの光学要素（１２４）と；
   － 少なくとも１つの評価ユニット（１４０）であって、前記少なくとも１つの評価ユニット（１４０）は、前記光放射線（１１２）の第１部分（１２８）による前記少なくとも１つの感光領域（１２２）の照射時に前記少なくとも１つの感光検出器（１２０）によって生成される少なくとも１つの第１検出器信号を使用することによって、スペクトル感知装置（１１０）の較正を行うように構成され、前記較正は、前記スペクトル感知装置（１１０）内で発生するドリフト効果をときどき修正するプロセスを指し、前記ドリフト効果は、前記スペクトル感知装置（１１０）自体に関連する変更、又は前記スペクトル感知装置（１１０）に影響を及ぼす変更によって引き起こされる、評価ユニット（１４０）と、
   を備える、スペクトル感知装置（１１０）。
2. 前記少なくとも１つの感光検出器（１２０）に導かれる前記光放射線（１１２）の第１部分（１２８）の前記少なくとも１つの光学要素（１２４）における反射のタイプは、フレネル反射である、請求項１に記載のスペクトル感知装置（１１０）。
3. 前記少なくとも１つの光学要素（１２４）は、前記スペクトル感知装置（１１０）内に組み立てられる、請求項１又は２に記載のスペクトル感知装置（１１０）。
4. 前記少なくとも１つの光学要素（１２４）の少なくとも１つの光学特性と少なくとも１つの外部較正ターゲットの少なくとも１つの光学特性との間の少なくとも１つの関係は既知であり、前記少なくとも１つの評価ユニット（１４０）は、前記少なくとも１つの光学要素（１２４）の少なくとも１つの光学特性と前記少なくとも１つの外部較正ターゲットの少なくとも１つの光学特性との間の少なくとも１つの関係を使用することによって、前記スペクトル感知装置（１１０）の較正を行うように構成される、請求項１～３のいずれか１項に記載のスペクトル感知装置（１１０）。
5. 前記少なくとも１つの評価ユニット（１４０）は、前記光放射線（１１２）の第１部分（１２８）のみによる前記少なくとも１つの感光領域（１２２）の照射時に前記少なくとも１つの感光検出器（１２０）によって生成される前記少なくとも１つの第１検出器信号を使用することによって、前記スペクトル感知装置（１１０）の較正を行うように構成される、請求項１～４のいずれか１項に記載のスペクトル感知装置（１１０）。
6. 前記スペクトル感知装置（１１０）は、
   － 少なくとも１つの測定ユニット（１４８）であって、前記少なくとも１つの測定ユニット（１４８）は、少なくとも１つの測定信号を生成するように指定され、前記少なくとも１つの測定信号は、少なくとも１つの感光検出器（１２０）の前の容積（１４６）の占有に依存する、少なくとも１つの測定ユニット（１４８）、
   をさらに備える、請求項１～５のいずれか１項に記載のスペクトル感知装置（１１０）。
7. 前記少なくとも１つの評価ユニット（１４０）は、前記少なくとも１つの測定ユニット（１４８）によって生成される前記少なくとも１つの測定信号をさらに使用することによって、前記スペクトル感知装置（１１０）の較正を行うように構成される、請求項６に記載のスペクトル感知装置（１１０）。
8. 前記少なくとも１つの評価ユニット（１４０）は、前記少なくとも１つの測定ユニット（１４８）によって生成される前記少なくとも１つの測定信号が、前記少なくとも１つの感光検出器（１２０）の前の容積（１４６）が占有されていないことを示す場合にのみ、前記スペクトル感知装置（１１０）の較正を実行するように構成される、請求項７に記載のスペクトル感知装置（１１０）。
9. 前記少なくとも１つの測定ユニット（１４８）は、少なくとも１つの存在センサであるか、又はそれを備え、前記少なくとも１つの存在センサは、近接センサ又は距離センサのうちの少なくとも１つから選択される、請求項６～８のいずれか１項に記載のスペクトル感知装置（１１０）。
10. 前記少なくとも１つの測定ユニット（１４８）は、超音波センサ、光学センサ、誘導センサ、触覚センサ、レーダーセンサ、飛行時間センサ、三角測量センサ、ステレオセンサ、構造化光センサ、静電容量センサ、ＦＩＰセンサ、又はＢＰＡセンサ、のうち少なくとも１つから選択される、請求項６～９のいずれか１項に記載のスペクトル感知装置（１１０）。
11. 前記少なくとも１つの光学要素（１２４）は、前記光放射線（１１２）の第２部分（１３０）を少なくとも１つの測定物体に導くようにさらに指定されている、請求項１～１０のいずれか１項に記載のスペクトル感知装置（１１０）。
12. 前記少なくとも１つの光学要素（１２４）は、
    － 前記光放射線（１１２）の第１部分（１２８）を前記少なくとも１つの感光検出器（１２０）に反射し、前記光放射線（１１２）の第２部分（１３０）を前記少なくとも１つの測定物体（１３２）に透過すること、又は、
    － 前記光放射線（１１２）の第１部分（１２８）を前記少なくとも１つの感光検出器（１２０）に透過し、前記光放射線（１１２）の第２部分（１３０）を前記少なくとも１つの測定物体（１３２）に反射すること、
    の少なくとも１つを指定されている、請求項１１に記載のスペクトル感知装置（１１０）。
13. 前記光放射線（１１２）の第２部分（１３０）に対する、前記光放射線（１１２）の第１部分（１２８）の比率は、前記少なくとも１つの放射線放出要素（１１６）から前記少なくとも１つの光学要素（１２４）への経路で前記光放射線（１１２）によって横断される少なくとも１つの光学的に透明な媒体（１３４）の屈折率に対する前記少なくとも１つの光学要素（１２４）の屈折率の関係に依存している、請求項１～１２のいずれか１項に記載のスペクトル感知装置。
14. 前記少なくとも１つの光学要素（１２４）は、光学窓（１２６）又はビームスプリッタの少なくとも１つであるか、又はそれを備え、前記少なくとも１つの光学要素（１２４）は、少なくとも１つの透明材料を含み、前記少なくとも１つの透明材料は、前記光放射線（１１２）によってカバーされる波長範囲の少なくとも一部分において少なくとも部分的に透明である、請求項１～１３のいずれか１項に記載のスペクトル感知装置（１１０）。
15. 前記少なくとも１つの評価ユニット（１４０）は、前記光放射線（１１２）の第２部分（１３０）による前記少なくとも１つの感光領域（１２２）の照射時に前記少なくとも１つの感光検出器（１２０）によって生成される少なくとも１つの第２検出器信号を使用することによって、及び、前記スペクトル感知装置（１１０）の較正中に得られる少なくとも１つの較正情報（１７２）を考慮することによって、少なくとも１つの測定物体（１３２）に関するスペクトル情報（１７６）を決定するようにさらに構成される、請求項１１～１４のいずれか１項に記載のスペクトル感知装置（１１０）。
16. 光放射線（１１２）を測定するための方法（１６０）であって、以下のステップ：
    ａ）少なくとも１つの放射線放出要素（１１６）を使用することによって光放射線（１１２）を放出するステップと、
    ｂ）少なくとも１つの光学要素（１２４）を使用することによって、前記光放射線（１１２）の第１部分（１２８）を少なくとも１つの感光検出器（１２０）に導くステップと；
    ｃ）前記少なくとも１つの感光検出器（１２０）を使用することによって、少なくとも１つの検出器信号を生成するステップであって、前記少なくとも１つの感光検出器（１２０）は、前記光放射線（１１２）を受けるように指定された少なくとも１つの感光領域（１２２）を有し、前記少なくとも１つの感光検出器（１２０）によって生成される少なくとも１つの検出器信号は、前記少なくとも１つの感光領域（１２２）の照射に依存する、ステップと;
    ｄ）少なくとも１つの評価ユニット（１４０）を使用することによって、前記光放射線（１１２）の第１部分（１２８）による前記少なくとも１つの感光領域（１２２）の照射時に前記少なくとも１つの感光検出器（１２０）によって生成される少なくとも１つの第１検出器信号を使用することによって、スペクトル感知装置（１１０）の較正を実行するステップと、
    を含む、光放射線（１１２）を測定するための方法（１６０）。
17. 前記方法は（１６０）、以下のステップ：
    ｅ）少なくとも１つの測定ユニット（１４８）を使用することによって、少なくとも１つの測定信号を生成するステップであって、前記少なくとも１つの測定信号は、前記少なくとも１つの感光検出器（１２０）の前の容積（１４６）の占有に依存するステップと、;
    をさらに含む、請求項１６に記載の方法（１６０）。
18. 前記方法は（１６０）、以下のステップ：
    ｆ）少なくとも１つの光学要素（１２４）を使用して前記光放射線（１１２）の第２部分（１３０）を少なくとも１つの測定物体（１３２）に導く、ステップと;
    ｇ）前記光放射線（１１２）の第２部分（１３０）による前記少なくとも１つの感光領域（１２２）の照射時に前記少なくとも１つの感光検出器（１２０）によって生成される少なくとも１つの第２検出器信号を使用することによって、及び、ステップｄ）の間に得られる少なくとも１つの較正情報（１７２）を考慮することによって、少なくとも１つの測定物体（１３２）に関するスペクトル情報（１７６）を決定するステップと、
    をさらに含む、請求項１６又は１７に記載の方法（１６０）。

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