本發(fā)明涉及光譜信息的記錄。

背景技術(shù)：

在光譜感測(cè)中，需要獲取物體的光譜信息。光譜感測(cè)應(yīng)當(dāng)被理解為獲取光譜信息，其中來(lái)自物體的光被捕獲并且光譜信息被提取。光譜感測(cè)可捕捉來(lái)自物體的光譜信息，諸如來(lái)自單個(gè)點(diǎn)或來(lái)自物體的一區(qū)域。光譜信息可任選地還可被獲取，使得光譜信息也可在空間上被解析。在光譜感測(cè)中，檢測(cè)與多個(gè)波長(zhǎng)范圍相關(guān)的入射光。光譜感測(cè)可例如被用在物體分析中，諸如用于確定具有特定光譜輪廓的物質(zhì)是否存在于該物體中。

術(shù)語(yǔ)多光譜感測(cè)和超光譜感測(cè)經(jīng)常被使用。這些術(shù)語(yǔ)不具有所確立的定義，而是通常多光譜感測(cè)指使用多個(gè)分立波長(zhǎng)帶的光譜感測(cè)，而超光譜感測(cè)指的是感測(cè)在連貫光譜范圍上的窄光譜波長(zhǎng)帶。超光譜感測(cè)還可通常使用比多光譜感測(cè)中使用的更大數(shù)目的光譜帶。

光譜感測(cè)可由分光計(jì)執(zhí)行，這是用于獲取物體的光譜內(nèi)容的專用設(shè)備。分光計(jì)可具有許多不同變型，取決于分光計(jì)要用于什么應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目標(biāo)是提供對(duì)光譜感測(cè)的改進(jìn)。本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)可以是允許使用相對(duì)不貴的設(shè)備獲取光譜信息。本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)可以是允許使用相對(duì)小的設(shè)備獲取光譜信息。本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)可以是允許獲取光譜信息，其中用于獲取光譜信息的設(shè)備是易于使用的。

本發(fā)明的這些和其他目標(biāo)由在獨(dú)立權(quán)利要求中定義的發(fā)明來(lái)至少部分地滿足。優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中闡明。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種分光計(jì)模塊，包括：多個(gè)分開(kāi)的電子電路模塊，所述電子電路模塊中的每一者包括集成傳感器電路，所述集成傳感器電路包含占據(jù)所述集成傳感器電路的區(qū)域的一部分的光敏區(qū)，所述集成傳感器電路被布置成檢測(cè)所設(shè)置的波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)的入射光，其中所述多個(gè)分開(kāi)的電子電路模塊包括一群毗鄰電子電路模塊，并且該群中的電子電路模塊的光敏區(qū)被布置在相應(yīng)集成傳感器電路上以使得該群毗鄰電子電路模塊被裝載成使得其光敏區(qū)被彼此相鄰地布置；以及光學(xué)模塊，它對(duì)于所述多個(gè)分開(kāi)的電子電路模塊而言是公共的并且被布置成將入射光定向到所述電子電路模塊中的每一者的光敏區(qū)。

通過(guò)將光敏區(qū)布置在集成傳感器電路的特定區(qū)域中，按以下關(guān)系裝載毗鄰電子電路模塊是可能的：光敏區(qū)變得緊密地布置在分光計(jì)模塊中。這一布置進(jìn)一步促進(jìn)具有對(duì)多個(gè)分開(kāi)的電子電路模塊而言公共的光學(xué)模塊。

形成根據(jù)第一方面的分光計(jì)模塊使得能夠使用非常小的分光計(jì)模塊，它可被布置成感測(cè)具有大為不同的波長(zhǎng)的光。

多個(gè)分開(kāi)的電子電路模塊中的每一者可被布置在分開(kāi)的管芯上。

通過(guò)使分開(kāi)的電子電路模塊在分開(kāi)的管芯上形成，每一電子電路模塊的制造可適配與要由每一相應(yīng)電子電路模塊檢測(cè)的光的波長(zhǎng)相關(guān)聯(lián)的具體要求。

所述多個(gè)分開(kāi)的電子模塊的光敏區(qū)可一起限定分光計(jì)模塊的傳感器平面。

光敏區(qū)可沿電子電路模塊的一側(cè)來(lái)布置。

光敏區(qū)可被布置在電子電路模塊的角上。

每一電子電路模塊的光敏區(qū)可包括多個(gè)像素，每一像素被布置成檢測(cè)所選波長(zhǎng)的入射光，其中該多個(gè)像素包括對(duì)相同的所選波長(zhǎng)敏感的像素集，并且其中該像素集分布在光敏區(qū)上。

每一光敏區(qū)的多個(gè)像素可按圖案來(lái)布置，該圖案在所述光敏區(qū)上重復(fù)，其中該圖案的像素中的每一者被布置成檢測(cè)唯一性所選波長(zhǎng)的光。

該圖案可包括至少八個(gè)像素。

分光計(jì)模塊可進(jìn)一步包括處理單元，處理單元被適配成計(jì)算一組像素中的多個(gè)像素檢測(cè)到的入射光的平均強(qiáng)度。

電子電路模塊中的每一者可進(jìn)一步包括濾光器組，濾光器組被布置在光敏區(qū)的頂部上，其中濾光器組包括用于控制入射在光敏區(qū)中的各像素上的光波長(zhǎng)的多個(gè)波長(zhǎng)選擇性濾光器。

電子電路模塊中的每一者可進(jìn)一步包括拒波濾光器，拒波濾光器被布置在電子電路模塊頂部上以用于控制被允許穿過(guò)拒波濾光器到達(dá)光敏區(qū)的波長(zhǎng)區(qū)間。

不同拒波濾光器可被布置在不同電子電路模塊的頂部上。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種包括根據(jù)第一方面的分光計(jì)模塊的用戶設(shè)備。

因而，用戶設(shè)備可以利用非常小的分光計(jì)模塊并且分光計(jì)模塊可與用戶設(shè)備中的其他組件的功能性相組合。

用戶設(shè)備可以是可與分光計(jì)模塊通信的任何類型的設(shè)備，且可包括用于處理分光計(jì)模塊所記錄的光譜數(shù)據(jù)的處理能力。因而，用戶設(shè)備可例如是便攜式用戶設(shè)備，諸如移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、平板PC、或可穿戴用戶設(shè)備(例如，智能手表)。用戶設(shè)備可另選地是專用或通用傳感器單元，它可提供用于作出測(cè)量的多個(gè)傳感器，包括分光計(jì)模塊。這樣的傳感器單元可以例如被用在工業(yè)應(yīng)用中，諸如用于執(zhí)行與工業(yè)過(guò)程有關(guān)的測(cè)量。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種分光計(jì)模塊，包括：至少一個(gè)電子電路模塊，包括用于檢測(cè)所設(shè)置的波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)的多個(gè)波長(zhǎng)的入射光的光敏區(qū)；用于照亮物體的照明源，其中所述光敏區(qū)被布置成檢測(cè)與被照亮的物體相互作用的入射光；以及其中所述分光計(jì)模塊進(jìn)一步包括外殼，所述照明源和所述至少一個(gè)電子電路模塊被裝載在所述外殼中，其中所述外殼進(jìn)一步包括阻擋來(lái)自照明源的光在所述外殼內(nèi)傳播到所述光敏區(qū)的封擋元件。

分光計(jì)模塊因而可被提供作為自包含單元，所述至少一個(gè)電子電路模塊和所述照明源被布置在共用外殼中。具有照明源可以確保使用所需光譜輪廓的光照亮物體以促進(jìn)對(duì)物體的特定分析。

分光計(jì)模塊可進(jìn)一步包括補(bǔ)充傳感器，補(bǔ)充傳感器被裝載在外殼中且被布置成接收在外殼內(nèi)從照明源內(nèi)部傳播到補(bǔ)充傳感器的光。

照明源的光譜輪廓和強(qiáng)度可例如依賴于環(huán)境溫度、照明源的年齡、或者照明源的制造是否能夠滿足理想輪廓。由于使用補(bǔ)充傳感器，照明源所提供的實(shí)際光譜輪廓可被檢測(cè)并用于分析所記錄的光譜數(shù)據(jù)。

外殼可包括用于將來(lái)自照明源的光反射到補(bǔ)充傳感器的至少一個(gè)反射面。

分光計(jì)模塊可進(jìn)一步包括處理單元，處理單元被配置成使用由補(bǔ)充傳感器檢測(cè)到的照明源的特性來(lái)自動(dòng)校正至少一個(gè)電子電路模塊所記錄的光譜。

外殼可進(jìn)一步包括用于允許來(lái)自照明源的光在朝向物體的方向上離開(kāi)外殼的第一光圈，以及用于允許來(lái)自物體的光在朝向光敏區(qū)的方向上穿過(guò)外殼的第二光圈，其中所述第一和第二光圈面向共同的方向。

第一和第二光圈可被布置在外殼的共用側(cè)壁上。

分光計(jì)模塊可進(jìn)一步包括印刷電路板，照明源和至少一個(gè)電子電路模塊兩者被裝載在該印刷電路板上。

分光計(jì)模塊可進(jìn)一步包括延伸穿過(guò)外殼的壁以用于允許將至少一個(gè)電子電路模塊連接到用戶設(shè)備的各組件的電子接口。

外殼可進(jìn)一步包括促進(jìn)外殼裝載在用戶設(shè)備中的外部物理接口。

根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種用戶設(shè)備，其中根據(jù)第三方面的分光計(jì)模塊通過(guò)將外殼裝載在用戶設(shè)備中而被布置在該用戶設(shè)備中。

因而，分光計(jì)模塊可被布置成用戶設(shè)備中的自包含單元，包括照明源和至少一個(gè)電子電路模塊。因此，分光計(jì)模塊可容易地連接到用戶設(shè)備以用于向該用戶設(shè)備提供光譜數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種分光計(jì)模塊，包括：至少一個(gè)電子電路模塊，包括用于檢測(cè)所設(shè)置的波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)的多個(gè)波長(zhǎng)的入射光的光敏區(qū)，其中檢測(cè)到的多個(gè)波長(zhǎng)的光形成光譜數(shù)據(jù)；以及存儲(chǔ)用于校正由所述光敏區(qū)檢測(cè)到的光譜數(shù)據(jù)的預(yù)定校正數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。

通過(guò)具有存儲(chǔ)預(yù)定校正數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，分光計(jì)模塊可包括用于確保分光計(jì)模塊所記錄的光譜數(shù)據(jù)被正確地解釋的信息。

所存儲(chǔ)的校正數(shù)據(jù)可包括所述至少一個(gè)電子電路模塊的預(yù)定特性。

預(yù)定特性可以是以下中的任一者：由光敏區(qū)中的像素檢測(cè)的波長(zhǎng)帶的中心波長(zhǎng)；由光敏區(qū)中的像素檢測(cè)的波長(zhǎng)帶的波長(zhǎng)寬度；光敏區(qū)中的多個(gè)像素的中心波長(zhǎng)；光敏區(qū)中的單個(gè)像素的中心波長(zhǎng)；以及與光敏區(qū)中的像素相關(guān)的傳輸損失。

分光計(jì)模塊可進(jìn)一步包括處理單元，處理單元被配置成使用所存儲(chǔ)的校正數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整光譜數(shù)據(jù)。

分光計(jì)模塊可進(jìn)一步包括組合模塊，組合模塊被布置成接收光譜數(shù)據(jù)和所存儲(chǔ)的校正數(shù)據(jù)并使用所存儲(chǔ)的校正數(shù)據(jù)來(lái)校正光譜數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)信息。

組合模塊可被布置成使用存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的傳輸損失來(lái)調(diào)整光譜數(shù)據(jù)中檢測(cè)到的強(qiáng)度。

分光計(jì)模塊可被布置成輸出經(jīng)校正的光譜數(shù)據(jù)。

分光計(jì)模塊可被布置成與所存儲(chǔ)的校正數(shù)據(jù)相組合地輸出光譜數(shù)據(jù)。

附圖說(shuō)明

參考附圖，通過(guò)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的以下解說(shuō)性和非限制性詳細(xì)描述，將更好地理解本發(fā)明概念的以上以及附加目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記將被用于相同的元素，除非另外指明。

圖1是分光計(jì)模塊的示意圖。

圖2是圖1的分光計(jì)模塊的電子電路模塊的布局的示意圖。

圖3是包括照明源的分光計(jì)模塊的示意圖。

圖4是包括或支持分光計(jì)模塊的用戶設(shè)備的示意圖。

圖5是向用戶提供目標(biāo)輔助的用戶設(shè)備的示意圖。

圖6是向用戶提供目標(biāo)輔助的用戶設(shè)備的示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

分光計(jì)包括傳感器，它被布置成檢測(cè)不同波長(zhǎng)的光的強(qiáng)度。分光計(jì)包括用于將來(lái)自物體的光定向到傳感器的光學(xué)模塊。因而，分光計(jì)能夠記錄光譜數(shù)據(jù)，其可提供與物體有關(guān)的信息。

現(xiàn)在參考圖1，將描述分光計(jì)模塊10。分光計(jì)模塊10包括實(shí)現(xiàn)對(duì)物體12的光譜數(shù)據(jù)的記錄，從而允許例如基于所記錄的光譜數(shù)據(jù)來(lái)分析物體12的組件。

分光計(jì)模塊10可以是獨(dú)立單元，但可另選地裝載在另一設(shè)備之中或之上。分光計(jì)模塊10被裝載于其中或其上的設(shè)備在下文將被稱為用戶設(shè)備100。用戶設(shè)備100可以是可與分光計(jì)模塊10通信的任何類型的設(shè)備。用戶設(shè)備100還可具有用于處理所記錄的光譜數(shù)據(jù)的處理能力。

分光計(jì)模塊10可包括允許檢測(cè)入射光的電子電路模塊20。電子電路模塊20可包括光敏區(qū)22。光敏區(qū)22包括一個(gè)或多個(gè)光檢測(cè)器24。光檢測(cè)器24被布置成捕捉入射在光檢測(cè)器24上的光，例如通過(guò)將入射光轉(zhuǎn)換成電荷。

光敏區(qū)22可被形成為任何類型的光檢測(cè)電路系統(tǒng)。例如，可以使用電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器。光檢測(cè)電路系統(tǒng)可被適配到要由光檢測(cè)器24檢測(cè)的波長(zhǎng)范圍。例如，光檢測(cè)器24可以使用InGaAs、MCT或其他檢測(cè)器基板來(lái)檢測(cè)紅外光。此外，光檢測(cè)器24可以是圖像傳感器的像素。

分光計(jì)模塊10還可包括光學(xué)模塊40，它與電子電路模塊20相關(guān)地布置以將來(lái)自物體12的光定向到光敏區(qū)22。

分光計(jì)模塊10可被布置成檢測(cè)入射在每一光檢測(cè)器上的所選波長(zhǎng)的光。就此，電子電路模塊20可包括至少一個(gè)濾光器26，它被布置在光檢測(cè)器24頂部以控制被允許穿過(guò)濾光器26到光檢測(cè)器24的光的波長(zhǎng)或波長(zhǎng)帶或波長(zhǎng)帶組合。多個(gè)濾光器26可被提供以控制被允許穿過(guò)到達(dá)相應(yīng)光檢測(cè)器24的光波長(zhǎng)。

多個(gè)濾光器26可構(gòu)成具有用于控制入射在光檢測(cè)器24上的光波長(zhǎng)的多個(gè)波長(zhǎng)選擇性濾光器的濾光器組。

相組合地，諸光檢測(cè)器24可允許光譜感測(cè)或多光譜感測(cè)，因?yàn)閿?shù)個(gè)波長(zhǎng)的光可被檢測(cè)。

光檢測(cè)器24可被布置成檢測(cè)可見(jiàn)光頻譜內(nèi)的所選波長(zhǎng)。仍然，光檢測(cè)器24可另選地或附加地被布置成檢測(cè)其他范圍內(nèi)的所選波長(zhǎng)，諸如紫外光、近紅外光或紅外光。

多個(gè)濾光器26可以與電子電路模塊20集成在一起以提供濾光器26與光檢測(cè)器24之間的固定關(guān)系。濾光器26可包括具有在腔的相對(duì)側(cè)上的兩個(gè)反射面的Fabry-Pérot結(jié)構(gòu)(未示出)，其中腔的厚度可以確定被允許穿過(guò)光檢測(cè)器24的窄波長(zhǎng)帶。Fabry-Pérot濾光器可被設(shè)計(jì)用于第一階以最大化自由光譜范圍或者將較高階設(shè)計(jì)用于多諧振濾光。多腔濾光器可被用于濾光器的較寬半高寬(FWHM)。因而，通過(guò)改變相應(yīng)光檢測(cè)器24的頂部上的腔的厚度，光檢測(cè)器24可被布置成檢測(cè)不同波長(zhǎng)的入射光。另選地，代替或連同F(xiàn)abry-Pérot濾光器，可使用其他基于薄膜的干涉濾光結(jié)構(gòu)。

另選地，分光計(jì)模塊10可包括分開(kāi)的濾光器，它們與電子電路模塊20相關(guān)地裝載，使得濾光器與光檢測(cè)器24之間的關(guān)系是固定的。因而，濾光器不必一定與電子電路模塊20集成在一起。

分光計(jì)模塊10可包括被布置成將不同波長(zhǎng)的光定向到略有不同的方向的色散元件，諸如光柵。因而，與光檢測(cè)器24相關(guān)地裝載色散元件可以控制哪一波長(zhǎng)的光被定向到相應(yīng)光檢測(cè)器24。

電子電路模塊20的光敏區(qū)22可包括多個(gè)光檢測(cè)器24。每一光檢測(cè)器24可被布置成檢測(cè)所選波長(zhǎng)的光，例如通過(guò)如上所述地與濾光器26相關(guān)地布置光檢測(cè)器24。多個(gè)光檢測(cè)器24可包括檢測(cè)相同所選波長(zhǎng)的光檢測(cè)器24集合。該光檢測(cè)器24集合可被進(jìn)一步分布在光敏區(qū)22上，使得該集合內(nèi)的光檢測(cè)器24彼此不毗鄰。

這暗示一集合內(nèi)的多個(gè)光檢測(cè)器24與分光計(jì)模塊10的光學(xué)模塊40可具有略有不同的關(guān)系。這可按若干方式用于處置光檢測(cè)器24檢測(cè)到的與物體12有關(guān)的信息可能不是完全可靠的。

例如，一集合內(nèi)的不同光檢測(cè)器24可檢測(cè)源自物體12的不同部分的光。因而，如果存在物體12的空間不均一性，諸如物體12的局部偽像，則該集合內(nèi)的多個(gè)光檢測(cè)器24可以確保該不均一性不影響物體12的分析。

同樣，入射光的角度可影響檢測(cè)到的光。例如，穿過(guò)濾光器26到達(dá)光檢測(cè)器24的所選波長(zhǎng)可依賴于角度。多個(gè)光檢測(cè)器24與光學(xué)模塊40以及因此與要被分析的物體12可具有不同角度關(guān)系。因而，如果分光計(jì)模塊10相關(guān)于物體12以非最優(yōu)角度布置，則可通過(guò)使用以下事實(shí)來(lái)消除該非最優(yōu)角度的影響：多個(gè)光檢測(cè)器24接收不同角度的入射光。

光敏區(qū)22上該多個(gè)光檢測(cè)器24的集合的這一布置尤其有利于將被用于手持式設(shè)備中的分光計(jì)模塊10，因?yàn)榕c物體12的角度關(guān)系在光譜數(shù)據(jù)的記錄期間可能沒(méi)有被非常精確地控制。

光敏區(qū)22中的多個(gè)光檢測(cè)器24可被布置成在光敏區(qū)22上重復(fù)的圖案。該圖案中的每一光檢測(cè)器24可被布置成檢測(cè)唯一性所選波長(zhǎng)的入射光。因而，該圖案可被布置成記錄光譜數(shù)據(jù)，而該圖案的重復(fù)暗示多個(gè)光檢測(cè)器24的各個(gè)集合被形成為使得多個(gè)光檢測(cè)器24布置成檢測(cè)相同所選波長(zhǎng)且分布在光敏區(qū)22上。

光敏區(qū)22上的單個(gè)圖案內(nèi)的光檢測(cè)器可以檢測(cè)來(lái)自物體12的共同空間部分的不同波長(zhǎng)的入射光。因而，重復(fù)該圖案可允許記錄來(lái)自物體12的多個(gè)空間部分的光譜數(shù)據(jù)。

單個(gè)圖案可包括至少8個(gè)不同光檢測(cè)器24以檢測(cè)8個(gè)唯一性所選波長(zhǎng)帶的入射光。然而，在其他變型中，單個(gè)圖案可包括至少32個(gè)不同光檢測(cè)器24或64個(gè)不同光檢測(cè)器24。

在一些應(yīng)用中，單個(gè)圖案可包括更少光檢測(cè)器24，諸如4個(gè)不同光檢測(cè)器24。唯一性所選波長(zhǎng)可被選擇以用于實(shí)現(xiàn)特定信息的檢測(cè)，諸如物體12中特定物質(zhì)的存在。對(duì)于這樣的應(yīng)用，只檢測(cè)少許但特別地選擇的且窄帶(少于30nm FWHM)的所選波長(zhǎng)(諸如4個(gè)不同波長(zhǎng)或甚至只有2個(gè)不同波長(zhǎng))可能就足夠了。

該圖案中的光檢測(cè)器24可被布置在光敏區(qū)22的矩形部分中，以在光敏區(qū)22上具有該圖案的緊湊布置。這可允許該圖案內(nèi)的光檢測(cè)器24接受來(lái)自物體12的共同部分的光。

分光計(jì)模塊10還可包括拒波濾光器28。拒波濾光器28可被布置成只允許特定波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)的波長(zhǎng)的光穿過(guò)拒波濾光器28。這一波長(zhǎng)區(qū)間將被匹配到由光檢測(cè)器24感測(cè)的波長(zhǎng)帶的波長(zhǎng)。拒波濾光器28因而可被布置成濾除可能以其他方式干擾光檢測(cè)器24中對(duì)所選波長(zhǎng)的檢測(cè)的波長(zhǎng)。

例如，具有Fabry-Pérot結(jié)構(gòu)的濾光器26將使若干階波長(zhǎng)穿過(guò)。因而，如果光檢測(cè)器24應(yīng)當(dāng)檢測(cè)400nm波長(zhǎng)，則具有800nm波長(zhǎng)的光可能干擾該檢測(cè)。此外，電子電路模塊20的多個(gè)濾光器26可以提供具有光檢測(cè)器24的感光范圍內(nèi)的波長(zhǎng)區(qū)間的波長(zhǎng)選擇性濾光器。因而，即使多個(gè)濾光器26內(nèi)的一濾光器26過(guò)濾該波長(zhǎng)區(qū)間中的特定波長(zhǎng)，該濾光器仍然可使具有該波長(zhǎng)區(qū)間之外、但在光檢測(cè)器24的感光范圍之內(nèi)的波長(zhǎng)的光通過(guò)。因而，拒波濾光器28可只使多個(gè)濾光器26在其中操作的波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)的光通過(guò)。

因而，電子電路模塊20的光檢測(cè)器24可被布置成一起檢測(cè)具有所選區(qū)間內(nèi)的波長(zhǎng)的光。拒波濾光器28隨后可被布置成只使所選區(qū)間內(nèi)的波長(zhǎng)的光通過(guò)。

拒波濾光器28可被形成在具有用于只使所選區(qū)間內(nèi)的波長(zhǎng)通過(guò)的涂層的玻璃基板中。玻璃基板可在濾光器26頂部上被結(jié)合到電子電路模塊20。

作為替換方案，拒波濾光器28可被裝載在分光計(jì)模塊10中，但不一定固定到電子電路模塊20。

作為另一替換方案，分開(kāi)的拒波濾光器28可被布置在電子電路模塊20上的不同光檢測(cè)器24以及它們相應(yīng)的濾光器26的頂部。

作為又一替換方案，拒波濾光器28可被沉積并且可直接圖案化在濾光器26頂部，濾光器26進(jìn)而在電子電路模塊20的頂部。

作為又一替換方案，拒波濾光器28可以利用傳統(tǒng)RGB吸收濾光器或其他后處理的基于吸收的濾光器。這些基于吸收的濾光器可以與干涉濾光器相組合地使用。

電子電路模塊20可進(jìn)一步包括用于控制分光計(jì)模塊10的功能性的控制電路系統(tǒng)30?？刂齐娐废到y(tǒng)30可包括用于讀出光檢測(cè)器24作出的對(duì)入射光的檢測(cè)并將所讀出的檢測(cè)轉(zhuǎn)換成數(shù)字值以形成光譜數(shù)據(jù)的電路系統(tǒng)。控制電路系統(tǒng)30可進(jìn)一步包括用于執(zhí)行所記錄的光譜數(shù)據(jù)的初始處理并用于將初始處理的光譜數(shù)據(jù)傳送到分光計(jì)模塊10之內(nèi)或之外的其他單元的電路系統(tǒng)。

電子電路模塊20可以是被布置在管芯32上的集成電路?？刂齐娮与娐纺K20的功能的邏輯可被實(shí)現(xiàn)在管芯32上的專用集成電路(ASIC)中。另選地，該邏輯可被實(shí)現(xiàn)為另一類型的集成電路，諸如管芯32上的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)。

光敏區(qū)22和用于控制光敏區(qū)22的控制電路系統(tǒng)30可被形成為任何類型的光檢測(cè)電路系統(tǒng)。例如，可以使用電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器。光檢測(cè)電路系統(tǒng)可被適配到要由光檢測(cè)器24檢測(cè)的波長(zhǎng)范圍。例如，光檢測(cè)器24可以使用InGaAs、MCT或其他IR敏感傳感器類型來(lái)檢測(cè)紅外光。此外，光檢測(cè)器24可以是圖像傳感器的像素。

電子電路模塊20可以通過(guò)在半導(dǎo)體晶片上形成必要的電路系統(tǒng)來(lái)制造。濾光器26可通過(guò)將必要的層沉積在晶片上而被形成在光敏區(qū)22上。

不同拒波濾光器28也可被形成在相應(yīng)光檢測(cè)器24頂部以在每一光檢測(cè)器頂部提供特別地適配的拒波濾光器28。拒波濾光器28隨后可被提供作為具有用于只使所選區(qū)間內(nèi)的波長(zhǎng)通過(guò)的適當(dāng)特性的涂層。

作為替換方案，拒波濾光器28可被集成在玻璃基板上。玻璃基板可提供有用于只使所選區(qū)間內(nèi)的波長(zhǎng)通過(guò)的涂層。

分光計(jì)模塊10可包括多個(gè)分開(kāi)的電子電路模塊20。分開(kāi)的電子電路模塊20可各自被形成在分開(kāi)的管芯32上。

管芯32可彼此緊密地裝載在分光計(jì)模塊10中。例如，毗鄰管芯32之間的空間間隙可小于500μm或甚至小于100μm。管芯32彼此接近地放置促進(jìn)了可使用光學(xué)模塊40(對(duì)于多個(gè)電子電路模塊20而言是公共的)。公共光學(xué)模塊40因而可將來(lái)自物體12的光定向到所有多個(gè)電子電路模塊20的光敏區(qū)22。

電子電路模塊20中的每一者可包括集成傳感器電路，集成傳感器電路包含占據(jù)該集成傳感器電路區(qū)域的一部分的光敏區(qū)22。此外，多個(gè)分開(kāi)的電子電路模塊20可包括裝載在分光計(jì)模塊10中的一群毗鄰電子電路模塊20，并且該群中的電子電路模塊20的光敏區(qū)22被布置在相應(yīng)集成傳感器電路上以使得該群毗鄰電子電路模塊20被裝載成毗鄰電子電路模塊20的光敏區(qū)22被布置在彼此鄰域中。

如圖2所示，光敏區(qū)22可被布置在集成傳感器電路的邊緣部分34處。

因此，通過(guò)將光敏區(qū)22布置在集成傳感器電路的特定區(qū)域中并且具體地布置在邊緣部分34處，按以下關(guān)系裝載毗鄰電子電路模塊20是可能的：光敏區(qū)22變得緊密地布置在分光計(jì)模塊10中。這一布置進(jìn)一步促進(jìn)具有對(duì)多個(gè)分開(kāi)的電子電路模塊20而言公共的光學(xué)模塊40。

根據(jù)替換方案，該群毗鄰電子電路模塊20被裝載在三維堆疊中。因而，取決于電子電路模塊20被布置在該堆疊中的何處，光敏區(qū)22可被布置在相應(yīng)集成電路的一部分處，以使得該堆疊中毗鄰電子電路模塊20的光敏區(qū)22彼此緊密地布置。

多個(gè)電子電路模塊20可被布置成檢測(cè)不同波長(zhǎng)的入射光。通過(guò)具有分開(kāi)的電子電路模塊20，例如形成在分開(kāi)的管芯32上，每一電子電路模塊20的制造可被適配到與要由每一相應(yīng)電子電路模塊20檢測(cè)的光的波長(zhǎng)相關(guān)聯(lián)的具體要求。

電子電路模塊20中的每一者可被布置成檢測(cè)單個(gè)波長(zhǎng)的入射光(可能使用多個(gè)光檢測(cè)器24)。分光計(jì)模塊10可仍然被布置成檢測(cè)多個(gè)波長(zhǎng)，從而允許基于所記錄的光譜數(shù)據(jù)來(lái)作出對(duì)物體12的至少一些特別適配的分析。

然而，有利地，每一電子電路模塊20可包括多個(gè)光檢測(cè)器24，它們被布置成檢測(cè)不同波長(zhǎng)的入射光。諸光檢測(cè)器24一起可檢測(cè)波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)的光。該多個(gè)電子電路模塊20然后可被布置成檢測(cè)不同波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)的光。這些波長(zhǎng)區(qū)間可(部分地)交疊。

例如，第一電子電路模塊20a可被布置成檢測(cè)200-400nm波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)的光，第二電子電路模塊20b可被布置成檢測(cè)400-600nm波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)的光，第三電子電路模塊20c可被布置成檢測(cè)600-800nm波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)的光，且第四電子電路模塊20d可被布置成檢測(cè)800-1000nm波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)的光。在這些波長(zhǎng)區(qū)間中的每一者內(nèi)，電子電路模塊20a-d的光檢測(cè)器24可被布置成檢測(cè)特定波長(zhǎng)的入射光。應(yīng)當(dāng)注意，這些波長(zhǎng)區(qū)間僅旨在用作示例，并且其他波長(zhǎng)區(qū)間同樣是可能的。此外，甚至一些波長(zhǎng)區(qū)間部分或完全交疊是可能的。

電子電路模塊20a-d可根據(jù)要由光檢測(cè)器24檢測(cè)的波長(zhǎng)區(qū)間來(lái)配置。因而，分光計(jì)模塊10可例如包括包含適配成檢測(cè)可見(jiàn)光的COMS圖像傳感器的電子電路模塊20b和包含用于檢測(cè)紅外光的InGaAs或芯片的電子電路模塊20d。

通過(guò)允許制造要被分開(kāi)地執(zhí)行的電子電路模塊20a-d，促進(jìn)了跨寬波長(zhǎng)范圍的分光計(jì)模塊10的制造。

光敏區(qū)22可被布置在電子電路模塊20的角上。這允許將四個(gè)電子電路模塊20按2x2布置來(lái)裝載，其中光敏區(qū)22被布置成在該布置的中心處彼此相鄰。

光敏區(qū)22可沿電子電路模塊20的一側(cè)來(lái)布置。這允許兩個(gè)電子電路模塊20按并排布置裝載，其中光敏區(qū)22沿著最接近毗鄰電子電路模塊20的一側(cè)。

應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，可設(shè)想電子電路模塊20的其他裝載布置。例如，三個(gè)電子電路模塊20可按三角形布置來(lái)裝載，其中一個(gè)電子電路模塊20的光敏區(qū)22沿該電子電路模塊20的底側(cè)布置，并且另兩個(gè)電子電路模塊20的光敏區(qū)22沿該電子電路模塊20的頂側(cè)布置。

多個(gè)電子電路模塊20可被裝載在一共用基板上。例如，電子電路模塊20可被裝載在共用PCB或共用芯片上，在該P(yáng)CB或芯片上，所記錄的來(lái)自電子電路模塊20中的每一者的光譜數(shù)據(jù)可被組合。

多個(gè)電子電路模塊20可被裝載在共用平面上。光敏區(qū)22因而可被布置在共用傳感器平面中，這可以是光學(xué)模塊40的對(duì)多個(gè)電子電路模塊20而言共用的焦平面。

分光計(jì)模塊10可被布置成檢測(cè)多個(gè)唯一性所選波長(zhǎng)，這可被選擇以實(shí)現(xiàn)對(duì)光譜數(shù)據(jù)的具體分析。例如，波長(zhǎng)可按以下方式選擇：實(shí)現(xiàn)分析或簡(jiǎn)單檢測(cè)特定物體、異?；蛸|(zhì)量參數(shù)。唯一性所選波長(zhǎng)的數(shù)目可能非常少，諸如只有兩個(gè)、三個(gè)、或四個(gè)波長(zhǎng)。然而，更大數(shù)目的唯一性所選波長(zhǎng)可被使用，諸如10、20或甚至100個(gè)波長(zhǎng)。

分開(kāi)的電子電路模塊20中的每一者可被布置成檢測(cè)單個(gè)波長(zhǎng)或幾個(gè)波長(zhǎng)的光。每一電子電路模塊20的多個(gè)光檢測(cè)器24因而可被用于提供由電子電路模塊20例如在物體12的區(qū)域上檢測(cè)到的特定波長(zhǎng)的經(jīng)檢測(cè)光的經(jīng)處理讀數(shù)(例如，平均值、加權(quán)平均、中值，或其他)，或用于將光譜數(shù)據(jù)與物體12上的不同點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)。

使用分光計(jì)模塊10的一個(gè)示例是在(脈沖)血氧定量或氧代謝監(jiān)測(cè)內(nèi)，其中血飽和度與測(cè)得的光譜強(qiáng)度的比率或組合處理相關(guān)。因而，通過(guò)測(cè)量適于執(zhí)行脈沖血氧定量的特定波長(zhǎng)的光，可確定血飽和度。

另選地，這一辦法可被用于食物(肉類、魚(yú)類)質(zhì)量/新鮮度檢測(cè)或甚至用于蔬菜新鮮度檢測(cè)(葉綠素測(cè)量代替氧代謝)。

分光計(jì)模塊10還可包括存儲(chǔ)器50。存儲(chǔ)器50可被布置成電子電路模塊20的一部分，或電子電路模塊20之一的一部分(如果使用多個(gè)電子電路模塊20的話)。另選地，存儲(chǔ)器50可被布置在例如電子電路模塊20也可連接到的PCB或芯片上，或者按管芯的三維堆疊來(lái)布置。

存儲(chǔ)器50可以存儲(chǔ)預(yù)定校正數(shù)據(jù)。校正數(shù)據(jù)可被用于校正電子電路模塊20所記錄的光譜數(shù)據(jù)。

預(yù)定校正數(shù)據(jù)可被用于校正分光計(jì)模塊10的制造期間發(fā)生的變化。例如，濾光器26可能沒(méi)有完美地形成和/或與光檢測(cè)器24完美地對(duì)齊。這暗示光檢測(cè)器24可檢測(cè)與預(yù)期不同波長(zhǎng)的光。預(yù)定校正數(shù)據(jù)因而可以存儲(chǔ)允許校正由每一光檢測(cè)器24檢測(cè)的波長(zhǎng)的預(yù)定特性。

預(yù)定校正數(shù)據(jù)還可以或另選地被用于針對(duì)相應(yīng)光檢測(cè)器24的感光度或相應(yīng)光檢測(cè)器24頂部上的濾光器26的效率來(lái)校準(zhǔn)所記錄的光譜數(shù)據(jù)。因而，預(yù)定校正數(shù)據(jù)可包括光檢測(cè)器24的用于將檢測(cè)到的光相關(guān)到實(shí)際上入射在濾光器26上的光的傳輸效率。

將在下文進(jìn)一步描述對(duì)所記錄的光譜數(shù)據(jù)的校正。

存儲(chǔ)器50還可存儲(chǔ)與分光計(jì)模塊10相關(guān)的其他信息。存儲(chǔ)器50可以存儲(chǔ)應(yīng)與所記錄的光譜數(shù)據(jù)一起輸出的元數(shù)據(jù)。這樣的元數(shù)據(jù)可以是分光計(jì)模塊10的標(biāo)識(shí)符，它可以是唯一地標(biāo)識(shí)記錄了該光譜數(shù)據(jù)的分光計(jì)模塊10的唯一性數(shù)字。

存儲(chǔ)器50還可存儲(chǔ)程序，它們可在分光計(jì)模塊10的啟動(dòng)時(shí)被加載到分光計(jì)模塊10的處理單元以控制分光計(jì)模塊10的功能性。

存儲(chǔ)器50可以是非易失性存儲(chǔ)器，諸如只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、或閃存。存儲(chǔ)器50可被布置成不丟失數(shù)據(jù)，即使分光計(jì)模塊10被關(guān)機(jī)。

在分光計(jì)模塊10的制造期間，分光計(jì)模塊10可被測(cè)試以獲得校正所記錄的光譜數(shù)據(jù)可能必需的校正數(shù)據(jù)。這一預(yù)定校正數(shù)據(jù)隨后可在分光計(jì)模塊10制造發(fā)貨之前被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器50中。

光學(xué)模塊40可被布置在一個(gè)或多個(gè)電子電路模塊20前方以允許光穿過(guò)分光計(jì)模塊10到達(dá)一個(gè)或多個(gè)電子電路模塊20的光敏區(qū)22。

在其最簡(jiǎn)單形式中，光學(xué)模塊40可包括光圈，限定用于接收光進(jìn)入分光計(jì)模塊10的入口。在一種變型中，光學(xué)模塊40可形成光學(xué)窗口、光圈或針孔，其中光敏區(qū)22形成接收來(lái)自物體12的光的圖像平面。

然而，光學(xué)模塊40可包括一個(gè)或多個(gè)鏡頭和/或鏡頭系統(tǒng)、光圈、隔板、場(chǎng)闌、針孔和/或針孔陣列，用于控制來(lái)自物體12的光如何穿過(guò)光學(xué)模塊40并定向到光敏區(qū)22。

光學(xué)模塊40可被布置成控制來(lái)自物體12的受限部分的光被定向到光敏區(qū)22。因而，由分光計(jì)模塊10分析的空間區(qū)域的隔離可通過(guò)光學(xué)模塊40來(lái)達(dá)成。

光學(xué)模塊40可被布置成控制光敏區(qū)22的不同部分接收來(lái)自物體12的共同部分的光。因而，所記錄的光譜數(shù)據(jù)可對(duì)應(yīng)于相同的空間區(qū)域，以使得檢測(cè)到的不同波長(zhǎng)的入射光源自物體12的共同部分。這暗示光學(xué)模塊40可達(dá)成物體12的通過(guò)光敏區(qū)22的不同部分來(lái)分析的那一部分的均一化。

此外，由濾光器26選擇的波長(zhǎng)可依賴于光入射在濾光器26上的入射角。因而，為了使所需所選波長(zhǎng)穿過(guò)濾光器26，光學(xué)模塊40可以控制光基本上垂直于濾光器表面或者根據(jù)另一所需角度來(lái)入射在濾光器26上。這暗示光學(xué)模塊40可以控制入射在光敏區(qū)22或光敏區(qū)22頂部上的濾光器上的光的角度性。

光學(xué)模塊40可具有靜態(tài)設(shè)置，它被適配成使分光計(jì)模塊10記錄特定條件下的光譜數(shù)據(jù)。例如，分光計(jì)模塊10可被布置成記錄要被置于距分光計(jì)模塊10特定距離處的物體12的光譜數(shù)據(jù)。隨后，光學(xué)模塊40的靜態(tài)設(shè)置可優(yōu)化這一特定距離處的光譜數(shù)據(jù)的記錄。靜態(tài)設(shè)置可例如規(guī)定該特定距離處的物體12聚焦在光學(xué)模塊40的焦平面上，并且光敏區(qū)22可被置于該焦平面中。

光學(xué)模塊40可包括可被主動(dòng)地控制的一個(gè)或多個(gè)組件。例如，活動(dòng)鏡頭可被控制以改變光學(xué)模塊40的焦點(diǎn)，或光圈大小可被控制以改變距分光計(jì)模塊10的給定距離處的采樣區(qū)域。光學(xué)模塊40因而可被動(dòng)態(tài)地控制以根據(jù)要記錄光譜數(shù)據(jù)的條件來(lái)適配。

光學(xué)模塊40可被布置成適配至用于記錄光譜數(shù)據(jù)的一有限數(shù)目的條件的集合。因而，光學(xué)模塊40可被控制以切換特性，諸如光學(xué)模塊40的焦點(diǎn)，以優(yōu)化在該有限數(shù)目的條件內(nèi)的特定條件下光譜數(shù)據(jù)的記錄。例如，光學(xué)模塊40可以在用于接觸測(cè)量的設(shè)置(其中分光計(jì)模塊10與物體12接觸或非常接近)、用于短距離測(cè)量的設(shè)置(其中分光計(jì)模塊10在距物體12的短距離處，例如10cm)、以及用于長(zhǎng)距離測(cè)量的設(shè)置(其中分光計(jì)模塊10在距物體12的較長(zhǎng)距離處，例如5m)之間切換。

光學(xué)模塊40可包括用于避免光學(xué)模塊40內(nèi)的反射的特定涂層或材料。光學(xué)模塊40可例如包括各組件(諸如鏡頭)上的防反射涂層。光學(xué)模塊40還可包括用于防止不合需要的波長(zhǎng)的光穿過(guò)光學(xué)模塊40的一個(gè)或多個(gè)拒波濾光器。

如上所述，光學(xué)模塊40對(duì)于多個(gè)電子電路模塊20的光敏區(qū)22而言可以是共用的。這暗示光學(xué)模塊40可定義穿過(guò)光學(xué)模塊40到達(dá)光敏區(qū)22的單個(gè)光學(xué)通路。例如，光學(xué)模塊40的入口光圈對(duì)于諸光敏區(qū)22而言可以是共用的，以允許來(lái)自物體12的光進(jìn)入光學(xué)模塊40并穿過(guò)到達(dá)光敏區(qū)22。

參考圖3，分光計(jì)模塊10可包括照明源60。照明源60可以提供具有所需光譜輪廓的對(duì)物體12的照明，這可改進(jìn)分析所記錄的光譜數(shù)據(jù)的可能性。

分光計(jì)模塊10并非必需包括照明源60。在許多應(yīng)用中，分光計(jì)模塊10可以基于由環(huán)境光照亮的物體來(lái)記錄光譜數(shù)據(jù)。同樣，照明源60可不被安排在分光計(jì)模塊10中，但分光計(jì)模塊10和照明源60可被安排在共同用戶設(shè)備100中。

然而，在分光計(jì)模塊10包括照明源60時(shí)，可獲得照明源60與光敏區(qū)22之間的受控關(guān)系。光敏區(qū)22可被布置成檢測(cè)與被照亮物體12相互作用的入射光。

照明源60可例如是白熾燈、發(fā)光二極管(LED)源或激光源，諸如垂直腔表面發(fā)射激光(VCSEL)。照明源60可以使用促進(jìn)對(duì)物體12的分析的特定光譜輪廓來(lái)照亮物體12。照明源60可被控制成使得照明源60所提供的光譜輪廓可被改變。

來(lái)自照明源60的光可以與物體12相互作用。因而，該光可例如從物體12散射或鏡面反射、被物體12吸收、穿過(guò)物體12或被物體12漫射。所記錄的光譜數(shù)據(jù)隨后可基于例如對(duì)不同波長(zhǎng)的吸收來(lái)被分析，這可例如允許確定化合物是否存在于物體12中。

光與物體12的相互作用可另選地或另外地造成光的波長(zhǎng)的偏移，例如通過(guò)熒光、Raman散射、或移動(dòng)物體12的散射。所記錄的光譜數(shù)據(jù)因而還可以或另選地被分析以標(biāo)識(shí)波長(zhǎng)偏移，這可例如允許確定移動(dòng)物體12的速度或確定化合物是否存在于物體12中。

分光計(jì)模塊10可包括多個(gè)照明源60。因而，要提供的照明的光譜輪廓可被控制，例如通過(guò)選擇要使用多個(gè)照明源60中的哪一個(gè)。同樣，多個(gè)照明源60可一起創(chuàng)建照明的所需光譜輪廓。

存儲(chǔ)器50可提供有定義照明源60的光譜輪廓的信息。此外，存儲(chǔ)器50可提供有定義多個(gè)照明源60中的每一者的光譜輪廓的信息，以使得在多個(gè)照明源60中的特定照明源60被選擇時(shí)，可以從存儲(chǔ)器50檢索所選照明源60的光譜輪廓。

分光計(jì)模塊10還可包括補(bǔ)充傳感器62。補(bǔ)充傳感器62可被布置成接收來(lái)自照明源60的光以檢測(cè)照明源60所提供的光譜輪廓。

照明源60的光譜輪廓和強(qiáng)度可例如依賴于環(huán)境溫度、照明源60的使用年限、或者照明源60的制造是否能夠滿足理想輪廓。由于使用補(bǔ)充傳感器62，照明源60所提供的實(shí)際光譜輪廓可被檢測(cè)并用于分析所記錄的光譜數(shù)據(jù)。

同樣，補(bǔ)充傳感器62可以檢測(cè)選自多個(gè)照明源60的照明源60的光譜輪廓，以使得通過(guò)控制多個(gè)照明源60中的哪一個(gè)可被檢測(cè)，光譜輪廓被用于照亮物體12。

補(bǔ)充傳感器62可被裝載在分光計(jì)模塊10內(nèi)，以使得來(lái)自照明源60的光在分光計(jì)模塊10內(nèi)傳播到補(bǔ)充傳感器62。因而，照明源60所發(fā)出的光在到達(dá)補(bǔ)充傳感器62之前不受分光計(jì)模塊10的周遭的影響。這確保補(bǔ)充傳感器62所檢測(cè)到的光譜輪廓是可靠的。

分光計(jì)模塊10可包括反射面64，其可將來(lái)自照明源60的光反射到補(bǔ)充傳感器62。這暗示補(bǔ)充傳感器62相關(guān)于照明源60的放置的自由度被提供，這促進(jìn)了分光計(jì)模塊10的設(shè)計(jì)。例如，反射面64允許將補(bǔ)充傳感器62布置在與照明源60相同的平面內(nèi)。

分光計(jì)模塊10可包括外殼70，分光計(jì)模塊10的各組件可被裝載在該外殼中。外殼70可以提供分光計(jì)模塊10的外封蓋，這可保護(hù)分光計(jì)模塊10內(nèi)的各組件免受例如灰塵或可能以其他方式影響分光計(jì)模塊10的功能性的任何其他外部因素影響。

分光計(jì)模塊10的外殼70因而可促進(jìn)分光計(jì)模塊10作為自包含單元的運(yùn)輸，例如從制造點(diǎn)運(yùn)輸?shù)椒止庥?jì)模塊10要被裝載在用戶設(shè)備100中的地點(diǎn)。外殼70還可提供對(duì)于裝載而言可能簡(jiǎn)單的分光計(jì)模塊10的經(jīng)定義簡(jiǎn)單形狀，例如矩形平行六面體。

外殼70還可具有外部物理接口，這可促進(jìn)將分光計(jì)模塊10裝載到用戶設(shè)備100上。外部物理接口可例如包括法蘭或凸出元件，以提供可物理連接到用戶設(shè)備100的表面。

外殼70可以例如由塑料材料形成，這可容易地模塑成所需形狀。外殼可例如被形成為矩形平行六面體，這可容易地裝載在用戶設(shè)備100之中或之上。

電子電路模塊20或多個(gè)電子電路模塊20可被裝載在外殼70中。同樣，照明源60和補(bǔ)充傳感器62可被裝載在外殼70中。電子電路模塊20、照明源60、以及補(bǔ)充傳感器62可被裝載在共同平面中，這可允許外殼70具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，諸如矩形平行六面體。

外殼70可提供有底部結(jié)構(gòu)，外殼70的各組件可被裝載在該底部結(jié)構(gòu)上。例如，電子電路組件20、照明源60以及補(bǔ)充傳感器62可被裝載在底部結(jié)構(gòu)上，其可以是外殼70的底壁。電子電路模塊20、照明源60以及補(bǔ)充傳感器62可被裝載在共用PCB 80上，該共用PCB 80可以被布置在外殼70的底壁上。

外殼70可進(jìn)一步包括側(cè)壁。在將組件(諸如電子電路組件20、照明源60以及補(bǔ)充傳感器62)裝載在外殼70中之前，外殼70可提供有底部結(jié)構(gòu)和側(cè)壁。在各組件已被裝載之時(shí)，蓋可被布置在側(cè)壁頂部以將外殼70密封。

外殼70可進(jìn)一步包括封擋元件72，其可被布置以阻擋來(lái)自照明源60的光在外殼70內(nèi)從照明源60傳播到光敏區(qū)22。因而，照明源60可被裝載在與電子電路模塊20相同的外殼70內(nèi)，而來(lái)自照明源60的光沒(méi)有干擾由光敏區(qū)22檢測(cè)的來(lái)自物體12的光。封擋元件72可例如包括照明源60與電子電路模塊20之間的分隔壁和/或隔板。

反射面64可被布置在外殼70的內(nèi)壁上以將來(lái)自照明源60的光反射到補(bǔ)充傳感器62。外殼70的內(nèi)壁因而可被至少部分地提供有反射光的涂層。另選地，反射面64可被裝載在內(nèi)壁上。

外殼70可提供有用于允許來(lái)自照明源60的光在朝向物體12的方向上逸出外殼70的第一光圈74。外殼70可進(jìn)一步包括用于允許與物體12相互作用的光穿入外殼70到達(dá)光敏區(qū)22的第二光圈76。

第一和第二光圈74、76可面向共同方向。例如，第一和第二光圈74、76可被布置在外殼70的共同側(cè)壁上。

第一和第二光圈74、76可按如下方式布置：從照明源60發(fā)出并通過(guò)第一光圈74逸出外殼70的光所形成的照明錐與穿過(guò)第二光圈76的光敏區(qū)22的視野交疊。因而，視野中的物體12將被照明源60照亮。

用于記錄光譜數(shù)據(jù)的光學(xué)系統(tǒng)的光軸還可以相關(guān)于照明錐的光軸呈某一角度，即不平行。這可幫助確保照明錐與光敏區(qū)22的視野交疊。光學(xué)系統(tǒng)的光軸可通過(guò)將電子電路模塊20裝載在其中沒(méi)有裝載照明源60的平面中并將光學(xué)模塊40布置在裝載電子電路模塊20的該平面前方而相關(guān)于照明錐呈某一角度。然而，根據(jù)一替換方案，來(lái)自物體12的光被重定向到電子電路模塊20，例如通過(guò)光學(xué)模塊40的各組件，以使得電子電路模塊20和照明源60可被裝載在共同平面中。

第一和第二光圈74、76可被適配成在物體12距分光計(jì)模塊10特定距離處時(shí)提供物體12的照明，在該距離處分光計(jì)模塊10的光學(xué)模塊40被優(yōu)化以用于將來(lái)自物體12的光定向到光敏區(qū)22。

光學(xué)模塊40可被裝載在外殼70的第二光圈76中以將來(lái)自物體12的光定向到光敏區(qū)22。

第一光圈74可提供有透明材料，諸如透明塑料或玻璃，以用于允許光逸出外殼70，同時(shí)阻止例如灰塵進(jìn)入外殼70。第一光圈74可另外或另選地提供有用于控制經(jīng)由第一光圈74發(fā)出的照明錐的形狀的光學(xué)元件。

外殼70可提供有單個(gè)光圈，該光圈由照明源60共享以使來(lái)自照明源60的光穿過(guò)到達(dá)物體12和光敏區(qū)22以供接收來(lái)自物體12的光。在這種情形下，尤其重要的是光從照明源60穿過(guò)到達(dá)物體12的光圈的一部分提供有防反射涂層，以阻止光在光圈中朝光敏區(qū)22反射。

分光計(jì)模塊10還可包括電子接口。外殼70可提供有用于允許將裝載在外殼70中的電子組件連接到外部單元的插頭連接。

例如，分光計(jì)模塊10可以通過(guò)電子接口來(lái)被供電。同樣，該電子接口可以允許傳達(dá)去往和來(lái)自分光計(jì)模塊10的各組件的信息。

該電子接口可包括穿過(guò)外殼70的壁的單個(gè)連接。另選地，兩個(gè)連接可被提供以用于分別對(duì)分光計(jì)模塊供電和與分光計(jì)模塊10通信。另選地，分光計(jì)模塊可以是完全無(wú)線的，使用無(wú)線供電(感應(yīng)供電或充電或類似的供電)和通信。

簡(jiǎn)單電子接口促進(jìn)將分光計(jì)模塊10連接到用戶設(shè)備100。分光計(jì)模塊10因而可通過(guò)使用物理接口物理地連接分光計(jì)模塊10并使用電子接口電連接分光計(jì)模塊10來(lái)被裝載在用戶設(shè)備100上。

分光計(jì)模塊10可包括共用載體，諸如PCB，諸如電子電路組件20、照明源60以及補(bǔ)充傳感器62等分光計(jì)模塊10的所有電子組件被裝載在其上。

電子接口可以提供到該共用載體的連接，并且外部單元與電子組件之間的通信可經(jīng)由該共用載體來(lái)執(zhí)行。

分光計(jì)模塊10可包括用于無(wú)線通信的通信單元。在這樣的情形下，分光計(jì)模塊10的電子接口可只提供分光計(jì)模塊10的供電。然而，分光計(jì)模塊10還可被布置成使用有線和無(wú)線通信兩者來(lái)與外部單元通信。

如圖1和3示意性地示出的，分光計(jì)模塊10可進(jìn)一步包括處理單元90。處理單元90可以是微處理器，它可編程以控制微處理器的操作。例如，處理單元90可以是中央處理單元(CPU)。

處理單元90可被布置在共用PCB上，電子電路組件20、照明源60以及補(bǔ)充傳感器62也裝載在其上。處理單元90因而可通過(guò)公共PCB上的連接與電子電路組件20、照明源60以及補(bǔ)充傳感器62通信。作為替換方案，處理單元90、電子電路組件20、照明源60以及補(bǔ)充傳感器62全部可被裝載在共用芯片上，例如形成片上系統(tǒng)。

處理單元90可另選地是用于只提供特定邏輯操作的專用電路系統(tǒng)。因而，處理單元90可以按ASIC、ASIP或FPGA的形式來(lái)提供。

處理單元90可包括用于與外部單元通信的通信單元。另選地，通信單元可以是分開(kāi)的單元，其也可被裝載在與處理單元90相同的PCB或相同的芯片上。

通信單元可被布置成通過(guò)無(wú)線通信與外部單元通信。在這樣的情形下，通信單元可包括用于發(fā)送和接收無(wú)線信號(hào)的天線，例如通過(guò)射頻電磁輻射。

通信單元還可以或另選地被布置成通過(guò)有線連接進(jìn)行通信，如可通過(guò)上述電子接口提供的。

處理單元90可被布置成控制來(lái)自分光計(jì)模塊10的輸出。因而，處理單元90可以接收來(lái)自電子電路模塊20的所記錄的光譜數(shù)據(jù)。處理單元90隨后可將所記錄的光譜數(shù)據(jù)布置成數(shù)據(jù)包，例如具有報(bào)頭信息，它可適于傳達(dá)給外部單元。數(shù)據(jù)包可適于在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上傳輸，以使得所記錄的光譜數(shù)據(jù)可以從分光計(jì)模塊10傳送，可能經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)中間外部單元到例如局域網(wǎng)(LAN)中或連接到因特網(wǎng)的任何計(jì)算機(jī)。

處理單元90可以在輸出來(lái)自分光計(jì)模塊10的數(shù)據(jù)之前處理所記錄的光譜數(shù)據(jù)。這可允許所記錄的光譜數(shù)據(jù)的至少部分分析在分光計(jì)模塊10中執(zhí)行。例如，處理單元90可以將所記錄的光譜數(shù)據(jù)與所存儲(chǔ)的光譜相比較以基于比較結(jié)果來(lái)輸出決定。處理單元90還可以或任選地根據(jù)存儲(chǔ)器50中存儲(chǔ)的校正數(shù)據(jù)來(lái)校正或處理所記錄的光譜數(shù)據(jù)。

處理單元90可以控制分光計(jì)模塊10的功能性，在特定電子接口上輸出所記錄的光譜數(shù)據(jù)。因而，分光計(jì)模塊10可被容易地嵌入在用戶設(shè)備100中或集成到系統(tǒng)中，因?yàn)榉止庥?jì)模塊10可以是自控制的并且輸出所記錄的光譜數(shù)據(jù)或者至少部分經(jīng)處理的數(shù)據(jù)，從而允許用戶設(shè)備100中的另一單元執(zhí)行對(duì)所記錄的光譜數(shù)據(jù)的分析。

從分光計(jì)模塊10輸出的數(shù)據(jù)包可包括所記錄的光譜數(shù)據(jù)。作為替換或補(bǔ)充，處理單元90可以處理所記錄的光譜數(shù)據(jù)，如下文進(jìn)一步描述的。分光計(jì)模塊10隨后可以輸出所記錄的光譜數(shù)據(jù)連同經(jīng)處理的數(shù)據(jù)，或者另選地，只有經(jīng)處理的數(shù)據(jù)可被輸出。處理單元90對(duì)所記錄的光譜數(shù)據(jù)的處理可構(gòu)成用于細(xì)化所記錄的光譜數(shù)據(jù)或?qū)λ涗浀墓庾V數(shù)據(jù)的完全分析或其間的初始步驟。

然而，數(shù)據(jù)包還可包括其他信息，這可以是有用的，例如用于所記錄的光譜數(shù)據(jù)的分析。

該其他信息可構(gòu)成與所記錄的光譜數(shù)據(jù)相關(guān)的元數(shù)據(jù)。例如，該元數(shù)據(jù)可包括記錄了光譜數(shù)據(jù)的分光計(jì)模塊10的標(biāo)識(shí)符，如可存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器50中的。

該元數(shù)據(jù)還可包括記錄該光譜數(shù)據(jù)的日期和時(shí)間。

分光計(jì)模塊10可進(jìn)一步包括其他傳感器，且由這樣的其他傳感器捕捉的信息可被包括作為元數(shù)據(jù)。例如，分光計(jì)模塊10在記錄光譜數(shù)據(jù)時(shí)的地理位置可被包括在數(shù)據(jù)包中作為元數(shù)據(jù)。

補(bǔ)充傳感器62所記錄的照明源60的光譜輪廓的信息可被包括在數(shù)據(jù)包中作為元數(shù)據(jù)。

該元數(shù)據(jù)還可包括與用于處理所記錄的光譜數(shù)據(jù)相關(guān)的信息。例如，存儲(chǔ)器50可以存儲(chǔ)上述校正數(shù)據(jù)。此校正數(shù)據(jù)可被包括在數(shù)據(jù)包中作為元數(shù)據(jù)。

如果處理單元90被布置成分析所記錄的光譜數(shù)據(jù)，則分光計(jì)模塊10可以生成該分析的結(jié)果。例如，存儲(chǔ)器50可以存儲(chǔ)目標(biāo)化合物的光譜簽名信息。處理單元90因而可將所記錄的光譜數(shù)據(jù)對(duì)照所存儲(chǔ)的光譜簽名信息進(jìn)行比較以確定物體12是否包括該目標(biāo)化合物。隨后，分光計(jì)模塊10可基于該分析來(lái)簡(jiǎn)單地輸出肯定或否定結(jié)果。

所記錄的光譜數(shù)據(jù)可被處理以用于細(xì)化所記錄的光譜數(shù)據(jù)。所記錄的光譜數(shù)據(jù)的細(xì)化可以針對(duì)記錄該光譜數(shù)據(jù)的條件或者鑒于分光計(jì)模塊10的特性來(lái)校正或調(diào)整所記錄的光譜數(shù)據(jù)。

如果多個(gè)光檢測(cè)器24包括檢測(cè)相同所選波長(zhǎng)的光檢測(cè)器24集合，該光檢測(cè)器24集合分布在光敏區(qū)22上，則這可被用于細(xì)化所記錄的光譜數(shù)據(jù)。該集合中的不同光檢測(cè)器24可以接收來(lái)自物體12的略有不同部分的光。因而，為補(bǔ)償物體12中的偽像，校正算法可被應(yīng)用于該集合中的光檢測(cè)器24中檢測(cè)到的光。例如，該集合中的光檢測(cè)器24中檢測(cè)到的光的平均值可被計(jì)算并被用作對(duì)檢測(cè)到的具有該集合敏感的波長(zhǎng)的光的測(cè)量。因而，局部偽像的效果(這可影響該集合中的光檢測(cè)器24中的一個(gè)或幾個(gè)中檢測(cè)到的光)可被消除。

所記錄的光譜數(shù)據(jù)還可以或另選地使用校正數(shù)據(jù)來(lái)處理。校正數(shù)據(jù)可如上所述被存儲(chǔ)在分光計(jì)模塊10的存儲(chǔ)器50中，但可另選地存儲(chǔ)在所記錄的光譜數(shù)據(jù)被傳送到的外部單元的存儲(chǔ)器中。如果外部單元接收到來(lái)自多個(gè)分光計(jì)模塊10的光譜數(shù)據(jù)，則校正數(shù)據(jù)可與分光計(jì)模塊10的標(biāo)識(shí)符相關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)。

所存儲(chǔ)的校正數(shù)據(jù)可包括電子電路模塊20的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定特性。

例如，電子電路模塊20可以不被布置成確定預(yù)期波長(zhǎng)的光，例如由于制造過(guò)程不完美。因而，所存儲(chǔ)的校正數(shù)據(jù)可包括用于根據(jù)實(shí)際檢測(cè)到的波長(zhǎng)來(lái)調(diào)整所記錄的光譜數(shù)據(jù)的預(yù)定特性。

預(yù)定特性可包括由光檢測(cè)器24檢測(cè)的波長(zhǎng)帶的中心波長(zhǎng)。預(yù)定特性可進(jìn)一步包括多個(gè)光檢測(cè)器24或甚至所有光檢測(cè)器24的中心波長(zhǎng)。因而，由光檢測(cè)器24檢測(cè)的波長(zhǎng)可以通過(guò)預(yù)定特性而獲知。預(yù)定特性還可包括相關(guān)于額定設(shè)計(jì)的偏移和傾斜。

由光檢測(cè)器24檢測(cè)的波長(zhǎng)帶的寬度可以是恒定的，即使中心波長(zhǎng)在分光計(jì)模塊10的制造期間沒(méi)有被正確地達(dá)成。因而，存儲(chǔ)中心波長(zhǎng)對(duì)于獲知由光檢測(cè)器24檢測(cè)的波長(zhǎng)帶而言是足夠的。

然而，預(yù)定特性還可包括由光檢測(cè)器24檢測(cè)的波長(zhǎng)帶的寬度，以使得波長(zhǎng)帶通過(guò)中心波長(zhǎng)和波長(zhǎng)帶的寬度來(lái)知曉。預(yù)定特性可包括多個(gè)光檢測(cè)器24或甚至所有光檢測(cè)器24的波長(zhǎng)帶的寬度。

代替中心波長(zhǎng)和波長(zhǎng)帶的寬度，預(yù)定特性可包括由光檢測(cè)器24檢測(cè)的波長(zhǎng)帶的最小波長(zhǎng)和最大波長(zhǎng)。

光檢測(cè)器24可旨在檢測(cè)所選波長(zhǎng)的光。預(yù)定特性并非必需定義由光檢測(cè)器24檢測(cè)的波長(zhǎng)帶。相反，預(yù)定特性可包括實(shí)際檢測(cè)到的波長(zhǎng)帶與預(yù)期波長(zhǎng)帶的偏差的指示。

此外，多個(gè)光檢測(cè)器24可被布置成檢測(cè)波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)的不同波長(zhǎng)的光。由不同光檢測(cè)器24檢測(cè)的波長(zhǎng)之間的關(guān)系可以是恒定的，即使光檢測(cè)器24沒(méi)有被制造成確切地檢測(cè)預(yù)期波長(zhǎng)。例如，F(xiàn)abry-Pérot結(jié)構(gòu)中腔的厚度可被制造成具有與預(yù)期厚度的一般偏差。因而，由光檢測(cè)器24檢測(cè)的波長(zhǎng)可全部相似地移離預(yù)期波長(zhǎng)。

就此，預(yù)定特性可只包括由一個(gè)參考光檢測(cè)器24檢測(cè)的波長(zhǎng)的信息，因?yàn)橛善渌鈾z測(cè)器24檢測(cè)的波長(zhǎng)可具有與由參考光檢測(cè)器24檢測(cè)的波長(zhǎng)的已知關(guān)系。例如，預(yù)定特性可包括由光檢測(cè)器24檢測(cè)的波長(zhǎng)帶的中心波長(zhǎng)，該光檢測(cè)器24檢測(cè)具有處于由多個(gè)光檢測(cè)器24檢測(cè)的波長(zhǎng)區(qū)間的中心的波長(zhǎng)的光。另選地，預(yù)定特性可包括檢測(cè)最小波長(zhǎng)的光檢測(cè)器24的中心波長(zhǎng)或者檢測(cè)最大波長(zhǎng)的光檢測(cè)器24的中心波長(zhǎng)。作為另一替換方案，預(yù)定特性可以定義由多個(gè)光檢測(cè)器24檢測(cè)的波長(zhǎng)區(qū)間，例如通過(guò)預(yù)定特性包括該波長(zhǎng)區(qū)間的最小波長(zhǎng)和最大波長(zhǎng)。

使用定義光檢測(cè)器24實(shí)際檢測(cè)的波長(zhǎng)的校正數(shù)據(jù)來(lái)處理所記錄的光譜數(shù)據(jù)可包括調(diào)整每一檢測(cè)到的光強(qiáng)度的索引以使檢測(cè)到的強(qiáng)度與正確波長(zhǎng)相關(guān)。

所存儲(chǔ)的校正數(shù)據(jù)的預(yù)定特性還可以或另選地包括光檢測(cè)器24相關(guān)的傳輸損失。預(yù)定特性可包括多個(gè)光檢測(cè)器24或甚至所有光檢測(cè)器24的傳輸損失。

傳輸損失可以指示具有由光檢測(cè)器24檢測(cè)的波長(zhǎng)的光的強(qiáng)度如何相關(guān)于入射在光檢測(cè)器24或與光檢測(cè)器24相關(guān)聯(lián)的濾光器26上的光的強(qiáng)度。因而，使用傳輸損失，入射光的強(qiáng)度可被確定。

使用定義光檢測(cè)器24相關(guān)的傳輸損失的校正數(shù)據(jù)來(lái)處理所記錄的光譜數(shù)據(jù)可包括使用傳輸損失調(diào)整檢測(cè)到的光強(qiáng)度，以便提供入射在光檢測(cè)器24或?yàn)V光器26上的光的實(shí)際強(qiáng)度。

所記錄的光譜數(shù)據(jù)還可以或另選地相關(guān)于照明源60的特性來(lái)被處理。如上所述，補(bǔ)充傳感器62可以檢測(cè)來(lái)自照明源60的光。因而，補(bǔ)充傳感器62可以提供照明源60的特性，諸如所發(fā)出波長(zhǎng)的強(qiáng)度或照明源60的光譜輪廓。

所記錄的光譜數(shù)據(jù)可鑒于照明源60的特性來(lái)被校正或處理。例如，所記錄的光譜數(shù)據(jù)中檢測(cè)到的光強(qiáng)度可相關(guān)于發(fā)射到物體12上的光的強(qiáng)度來(lái)調(diào)整，以例如提供檢測(cè)到的光強(qiáng)度作為與相應(yīng)波長(zhǎng)的發(fā)出強(qiáng)度的比率。經(jīng)處理的光譜數(shù)據(jù)因而可以提供鑒于照明源60的輻照度而被校正的物體12的反射率。

應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，可存在鑒于物體12的照明的特性而校正或處理所記錄的光譜數(shù)據(jù)的其他替換方案。根據(jù)一個(gè)替換方案，照明可以是恒定和固定的，并且照明的光譜輪廓可因而被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器50中。所存儲(chǔ)的光譜輪廓因而可被用于校正所記錄的光譜數(shù)據(jù)。根據(jù)另一替換方案，來(lái)自特定物體12(諸如植物)的光譜響應(yīng)可能是公知的，以使得標(biāo)識(shí)可以完成：所記錄的光譜數(shù)據(jù)相關(guān)于該特定物體，并且依賴于所記錄的光譜數(shù)據(jù)的形狀，照明的光譜輪廓可被估計(jì)出。所記錄的光譜數(shù)據(jù)因而可基于所估計(jì)的照明的光譜輪廓而被校正。

所記錄的光譜數(shù)據(jù)可被進(jìn)一步處理以用于分析所記錄的光譜數(shù)據(jù)。例如，對(duì)物體12的分析可基于所記錄的光譜數(shù)據(jù)來(lái)作出。處理所記錄的光譜數(shù)據(jù)以執(zhí)行分析可以基于從電子電路模塊20接收到的所記錄的光譜數(shù)據(jù)或基于可通過(guò)上述處理步驟中的一者或多者提供的經(jīng)細(xì)化的數(shù)據(jù)。

對(duì)所記錄的光譜數(shù)據(jù)的分析可以按不同復(fù)雜度水平以多種不同方式來(lái)作出。

所記錄的光譜數(shù)據(jù)可以與目標(biāo)光譜簽名相比較。因而，所記錄的光譜數(shù)據(jù)可對(duì)照目標(biāo)光譜簽名進(jìn)行匹配以確定所記錄的光譜數(shù)據(jù)是否對(duì)應(yīng)于該目標(biāo)光譜簽名。如果存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，則可得出結(jié)論：例如，目標(biāo)化合物存在于物體12中。

根據(jù)另一替換方案，目標(biāo)光譜簽名可以與物體的特定狀態(tài)相關(guān)。例如，對(duì)于脈沖血氧定量，目標(biāo)光譜簽名可以與閾值相關(guān)，從而提供令人滿意的血飽和度。因此，所記錄的光譜數(shù)據(jù)可以與目標(biāo)光譜簽名相比較以確定飽和度是否令人滿意。

根據(jù)又一替換方案，所記錄的光譜數(shù)據(jù)可被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器50中。稍后記錄的光譜數(shù)據(jù)隨后可基于所存儲(chǔ)的光譜數(shù)據(jù)而被處理。例如，分光計(jì)模塊10可首先定向朝向太陽(yáng)或燈以獲得光源光譜數(shù)據(jù)，從而提供光源的信息。隨后，物體光譜數(shù)據(jù)可以從物體12記錄，并且物體光譜數(shù)據(jù)可使用存儲(chǔ)器50中的源光譜數(shù)據(jù)而被處理。

對(duì)所記錄的光譜數(shù)據(jù)的處理可以在處理單元90中執(zhí)行。分光計(jì)模塊10因而可被布置成輸出經(jīng)細(xì)化數(shù)據(jù)或甚至所執(zhí)行的分析的結(jié)果。

所記錄的光譜數(shù)據(jù)的處理可另選地在外部單元中執(zhí)行，該外部單元從分光計(jì)模塊10接收所記錄的光譜數(shù)據(jù)。該處理可例如在分光計(jì)模塊10被裝載于其上的用戶設(shè)備100中執(zhí)行。該處理可另選地由經(jīng)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)210接收所記錄的光譜數(shù)據(jù)的外部計(jì)算機(jī)單元200執(zhí)行。

還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，所記錄的光譜數(shù)據(jù)的處理可部分地由若干不同單元執(zhí)行，諸如處理單元90、用戶設(shè)備100的處理單元120、和/或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)210中的外部計(jì)算機(jī)單元200。

分光計(jì)模塊10可以與可被用于執(zhí)行所記錄的光譜數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理的信息一起輸出所記錄的光譜數(shù)據(jù)或經(jīng)細(xì)化數(shù)據(jù)，諸如校正數(shù)據(jù)或分光計(jì)模塊10的標(biāo)識(shí)符。

使用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器50中的信息處理所記錄的光譜數(shù)據(jù)可包括各預(yù)定操作。因而，分光計(jì)模塊10可包括特別適配成執(zhí)行各預(yù)定操作的集成電路。例如，使用所存儲(chǔ)的校正數(shù)據(jù)調(diào)整所記錄的光譜數(shù)據(jù)可總是使用相同的操作。因而，分光計(jì)模塊10可包括ASIC形式的執(zhí)行用于調(diào)整所記錄的光譜數(shù)據(jù)的特定操作的處理單元90。

處理單元90可被布置為組合模塊，例如ASIC，它接收所記錄的光譜數(shù)據(jù)并使用所存儲(chǔ)的校正數(shù)據(jù)來(lái)校正所記錄的光譜數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)信息。該組合模塊還可以或另選地使用所存儲(chǔ)的傳輸損失來(lái)調(diào)整所記錄的光譜數(shù)據(jù)中的檢測(cè)到的強(qiáng)度。

該組合模塊可被提供在分光計(jì)模塊10的芯片上，分光計(jì)模塊10的各組件上(諸如電子電路模塊20、照明源60、以及補(bǔ)充傳感器62)被裝載在該芯片上。因而，分光計(jì)模塊10可以是非常緊湊的單元，在單個(gè)芯片上提供記錄光譜數(shù)據(jù)并輸出經(jīng)細(xì)化數(shù)據(jù)的可能性。

分光計(jì)模塊10可被裝載在也可包括進(jìn)一步組件的用戶設(shè)備100上。用戶設(shè)備100的示意圖在圖4中提供。因而，用戶設(shè)備100可包括其他傳感器110、處理單元120(它可控制傳感器110并處理傳感器110記錄的數(shù)據(jù))，等等。

用戶設(shè)備100一般可以是可以與分光計(jì)模塊通信的任何類型的設(shè)備，且可包括用于處理分光計(jì)模塊10所記錄的光譜數(shù)據(jù)的處理能力。因而，用戶設(shè)備100可例如是便攜式用戶設(shè)備，諸如移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、平板PC、或可穿戴用戶設(shè)備(例如，智能手表)。用戶設(shè)備100可另選地是專用或通用傳感器單元，它可提供用于作出測(cè)量的多個(gè)傳感器，包括分光計(jì)模塊10。這樣的傳感器單元可以例如被用在工業(yè)應(yīng)用中，諸如用于執(zhí)行與工業(yè)過(guò)程有關(guān)的測(cè)量。

所記錄的光譜數(shù)據(jù)的處理可以由用戶設(shè)備100的處理單元120執(zhí)行。用戶設(shè)備100還可包括在分光計(jì)模塊10外部的存儲(chǔ)器130，它可存儲(chǔ)有用于所記錄的光譜數(shù)據(jù)的處理的校正數(shù)據(jù)或其他數(shù)據(jù)。在這樣的情形下，分光計(jì)模塊10并非必需包括存儲(chǔ)器50。

用戶設(shè)備100的存儲(chǔ)器130可在將分光計(jì)模塊10裝載在用戶設(shè)備100上之際提供有校正數(shù)據(jù)。因而，處理單元120可有權(quán)訪問(wèn)校正數(shù)據(jù)以用于處理所記錄的光譜數(shù)據(jù)。

所記錄的光譜數(shù)據(jù)可被傳送給外部計(jì)算機(jī)單元200，例如通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)210。分光計(jì)模塊10可包括用于通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送所記錄的光譜數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口。然而，分光計(jì)模塊10可以將所記錄的光譜數(shù)據(jù)輸出給中間設(shè)備，諸如用戶設(shè)備100，它可包括用于將所記錄的光譜數(shù)據(jù)傳送給外部計(jì)算機(jī)單元200的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口。

所記錄的光譜數(shù)據(jù)可與分光計(jì)模塊10的標(biāo)識(shí)符一起被傳送給外部計(jì)算機(jī)單元200。外部計(jì)算機(jī)單元200可以與分光計(jì)模塊10的標(biāo)識(shí)符相關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)用于處理所記錄的光譜數(shù)據(jù)的相關(guān)數(shù)據(jù)，諸如校正數(shù)據(jù)。因而，外部計(jì)算機(jī)單元200可被布置成從數(shù)個(gè)分光計(jì)模塊10接收所記錄的光譜數(shù)據(jù)，并且可能夠檢索對(duì)每一分光計(jì)模塊10而言唯一性的相關(guān)數(shù)據(jù)，以用于處理所記錄的光譜數(shù)據(jù)。

分光計(jì)模塊10可被嵌入在用戶設(shè)備100中。分光計(jì)模塊10可以是自包含單元，它能夠?qū)⑺涗浀墓庾V數(shù)據(jù)和/或經(jīng)細(xì)化數(shù)據(jù)輸出給用戶設(shè)備100。分光計(jì)模塊10的外殼70因而可機(jī)械地裝載在用戶設(shè)備100上，并且分光計(jì)模塊10可進(jìn)一步電連接到用戶設(shè)備100上的各組件以用于例如向分光計(jì)模塊10供電和/或提供分光計(jì)模塊10與用戶設(shè)備100之間的通信。

分光計(jì)模塊10并非必需包括上述所有組件。用戶設(shè)備100可以通過(guò)上述一個(gè)或多個(gè)組件的一些或所有功能性。

用戶設(shè)備100可包括存儲(chǔ)器130，它存儲(chǔ)可被用于處理所記錄的光譜數(shù)據(jù)的校正數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器130還可以或另選地存儲(chǔ)可有用于處理所記錄的光譜數(shù)據(jù)的其他信息，諸如目標(biāo)光譜簽名。

用戶設(shè)備100可包括處理單元120。處理單元120可以是可編程通用處理器，諸如CPU。處理單元120因而可被編程以處理所記錄的光譜數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)程序可被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器130中并且可被加載到處理單元120以使得處理單元120執(zhí)行對(duì)所記錄的光譜數(shù)據(jù)的所需處理。

用戶設(shè)備100還可以或另選地包括照明源，它可提供物體12的照明。此外，用戶設(shè)備100可包括用于檢測(cè)由用戶設(shè)備100的照明源提供的光譜輪廓的補(bǔ)充傳感器。

用戶設(shè)備100可以提供其他功能性，這可使用或補(bǔ)充分光計(jì)模塊10對(duì)光譜數(shù)據(jù)的記錄。例如，用戶設(shè)備100可以是移動(dòng)電話、任何可穿戴設(shè)備(諸如手表、手環(huán)、眼鏡)、或任何其他類型的計(jì)算設(shè)備(諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)或平板計(jì)算機(jī))。用戶設(shè)備100可另選地是被設(shè)計(jì)成用于記錄光譜數(shù)據(jù)的目的的納入分光計(jì)模塊10的設(shè)備。因而，用戶設(shè)備100可以是傳感器單元，例如旨在用于工業(yè)應(yīng)用中，它可將分光計(jì)模塊10與其他傳感器、用于允許用戶與傳感器單元進(jìn)行交互的用戶界面和/或用于與外部單元通信的網(wǎng)絡(luò)接口相組合。

用戶設(shè)備100可以是便攜式用戶設(shè)備100。用戶設(shè)備100可包括被適配成獲取圖像的相機(jī)150。相機(jī)可包括定義相機(jī)150的視野的鏡頭布置。鏡頭布置可具有固定焦距(即“定焦鏡頭”)或可變焦距(即，“變焦鏡頭”)。鏡頭布置可以是固定聚焦鏡頭布置、手動(dòng)聚焦鏡頭布置或自動(dòng)聚焦鏡頭布置。鏡頭布置可以收集數(shù)字圖像傳感器(諸如CCD或CMOS傳感器)上的入射光，其中數(shù)字圖像可根據(jù)常規(guī)方法被獲取并記錄為圖像數(shù)據(jù)。所記錄的圖像可按適當(dāng)?shù)膱D像格式被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器130和/或可移動(dòng)介質(zhì)(諸如插入用戶設(shè)備100的卡槽的非易失性存儲(chǔ)器卡)中的數(shù)據(jù)文件中。

用戶設(shè)備100可進(jìn)一步包括提供用戶界面的顯示器160。顯示器160可例如是LCD或LED類型的或者某一其他可在市場(chǎng)上購(gòu)得的技術(shù)類型。

用戶設(shè)備100可進(jìn)一步包括允許用戶與用戶設(shè)備100的用戶界面交互的輸入設(shè)備。如本領(lǐng)域公知的，輸入設(shè)備可包括一個(gè)或多個(gè)按鈕和/或覆蓋顯示器160的觸摸屏。

分光計(jì)模塊10可以是獨(dú)立設(shè)備。分光計(jì)模塊10可包括用于例如通過(guò)無(wú)線通信來(lái)與外部單元通信的網(wǎng)絡(luò)接口。

分光計(jì)模塊10可被布置在載體上，從而允許分光計(jì)模塊10被放置或裝載在需要記錄光譜數(shù)據(jù)的位置。例如，分光計(jì)模塊10可被置于工業(yè)環(huán)境中，例如用于監(jiān)視工業(yè)過(guò)程的進(jìn)度，諸如制造過(guò)程。

分光計(jì)模塊10因而可被布置成輸出所記錄的光譜數(shù)據(jù)、經(jīng)細(xì)化數(shù)據(jù)和/或所記錄的光譜數(shù)據(jù)的初始分析結(jié)果。該輸出可由可進(jìn)一步處理接收到的數(shù)據(jù)的外部單元接收。

可以提供分光計(jì)模塊10(它可以是獨(dú)立設(shè)備或嵌入在用戶設(shè)備100中)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的每一分光計(jì)模塊10可被布置成記錄光譜數(shù)據(jù)。

例如，分光計(jì)模塊10可被布置成監(jiān)視環(huán)境的不同部分。因而，分光計(jì)模塊10可被布置成監(jiān)視工業(yè)過(guò)程的不同階段或者可被布置成記錄來(lái)自毗鄰區(qū)域的光譜數(shù)據(jù)。

來(lái)自多個(gè)分光計(jì)模塊10的所記錄的光譜數(shù)據(jù)可以按若干不同方式相組合地使用。

多個(gè)分光計(jì)模塊10可以監(jiān)視工業(yè)過(guò)程的每一階段以允許一旦在該過(guò)程的任何階段發(fā)生偏差就提供警報(bào)。

多個(gè)分光計(jì)模塊10可以記錄來(lái)自大量并行物體的光譜數(shù)據(jù)以隨時(shí)間創(chuàng)建具有物體的信息的大型數(shù)據(jù)庫(kù)。

多個(gè)分光計(jì)模塊10可以記錄來(lái)自共同物體的光譜數(shù)據(jù)，例如來(lái)自物體12的不同部分。隨后，所記錄的光譜數(shù)據(jù)可被組合，例如通過(guò)求平均，以改進(jìn)數(shù)據(jù)質(zhì)量或測(cè)量穩(wěn)健性。同樣，多個(gè)所記錄的光譜數(shù)據(jù)可被用來(lái)移除局外點(diǎn)(這可從物體12的不相關(guān)部分或從物體12中的偽像記錄)。

系統(tǒng)中的多個(gè)分光計(jì)模塊10可以將所記錄的光譜數(shù)據(jù)傳送給共用外部計(jì)算機(jī)單元200，它可以基于接收到的數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行分析。作為替換方案，系統(tǒng)中的分光計(jì)模塊10之一可以接收來(lái)自其他分光計(jì)模塊10的所記錄的光譜數(shù)據(jù)。

如上所述，用戶設(shè)備(諸如圖4中示出的用戶設(shè)備100)可包括分光計(jì)模塊，諸如分光計(jì)模塊10，它被適配成獲取來(lái)自落入分光計(jì)模塊的視野內(nèi)的景象內(nèi)的一區(qū)域的光譜信息。如上所述，分光計(jì)模塊10可被嵌入在用戶設(shè)備100中，或者分光計(jì)模塊10可被裝載在用戶設(shè)備100外部。

用戶設(shè)備100進(jìn)一步包括顯示器，諸如顯示器160。顯示器160具有可控光譜輸出。具體而言，光譜輸出可以在以下方面是可控的：強(qiáng)度(例如，通過(guò)控制顯示器160的亮度)和光譜內(nèi)容(例如，通過(guò)控制顯示在顯示器160上的顏色)中的至少一者。

用戶設(shè)備100的處理單元120被適配成通過(guò)將顯示數(shù)據(jù)輸出給顯示器160來(lái)控制顯示器的光譜輸出。顯示數(shù)據(jù)因此可以控制顯示器160來(lái)顯示某顏色和/或亮度水平的圖像，以使得具有所需光譜內(nèi)容的光從顯示器160發(fā)出。例如，處理單元120可以控制顯示器160顯示單色圖像或包括所選擇的兩種或更多種顏色的圖像，以使得所需光譜內(nèi)容的光由顯示器160發(fā)出。光譜輸出可以是預(yù)定光譜輸出或是用戶可選擇的。

顯示器160發(fā)出的光可以使用所需光譜輪廓提供包括分光計(jì)模塊10的目標(biāo)(諸如物體12)的區(qū)域的照明。為改進(jìn)顯示器160照亮分光計(jì)模塊10的目標(biāo)的能力，分光計(jì)模塊10可按分光計(jì)模塊10被定向到與顯示器160相同方向上的方式被嵌入在用戶設(shè)備100中或裝載在用戶設(shè)備100外部。例如，分光計(jì)模塊10可被布置在用戶設(shè)備100上與顯示器160相同的一側(cè)上。

處理單元120可進(jìn)一步被適配成接收來(lái)自分光計(jì)模塊10的表示檢測(cè)到的來(lái)自目標(biāo)12的入射光的光譜數(shù)據(jù)。

相應(yīng)地，顯示器160的光譜輸出與分光計(jì)模塊10的光敏區(qū)22之間的受控關(guān)系可被獲得。光敏區(qū)22可被布置成檢測(cè)與被照亮物體12相互作用的入射光。

來(lái)自顯示器160的光可以與物體12相互作用。因而，該光可例如從物體12散射或鏡面反射、被物體12吸收、穿過(guò)物體12或被物體12漫射。分光計(jì)模塊10可以檢測(cè)從物體12接收到的光。分光計(jì)模塊10可以獲得與接收到的光有關(guān)的光譜信息并將所獲得的光譜信息記錄為光譜數(shù)據(jù)，例如記錄在分光計(jì)模塊10的存儲(chǔ)器50中。所記錄的光譜數(shù)據(jù)隨后可基于例如對(duì)不同波長(zhǎng)的吸收來(lái)被分析，這可例如允許確定化合物是否存在于物體12中。

光與物體12的相互作用可另選地或另外地造成光的波長(zhǎng)的偏移，例如通過(guò)熒光、Raman散射、或移動(dòng)物體12的散射。所記錄的光譜數(shù)據(jù)因而還可以或另選地被分析以標(biāo)識(shí)波長(zhǎng)偏移，這可例如允許確定移動(dòng)物體12的速度或確定化合物是否存在于物體12中。

由于有權(quán)訪問(wèn)控制顯示器160的光譜輸出的顯示數(shù)據(jù)，處理單元120可以輸出在表示照明源的光譜輸出的數(shù)據(jù)以及分光計(jì)模塊10所記錄的光譜數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上校正的經(jīng)調(diào)整的光譜數(shù)據(jù)。

所記錄的光譜數(shù)據(jù)可相應(yīng)地被處理以用于細(xì)化所記錄的光譜數(shù)據(jù)。所記錄的光譜數(shù)據(jù)的細(xì)化可以鑒于顯示器160的光譜輸出來(lái)校正或調(diào)整所記錄的光譜數(shù)據(jù)。如以上詳細(xì)描述的，所記錄的光譜數(shù)據(jù)可另外鑒于記錄該光譜數(shù)據(jù)的條件或鑒于分光計(jì)模塊10的特性而被校正或調(diào)整。

因而，處理單元120出于控制顯示器160的光譜輸出的目的所提供的顯示數(shù)據(jù)可以提供與顯示器160的光譜輸出有關(guān)的信息，諸如所發(fā)出的波長(zhǎng)的強(qiáng)度。

所記錄的光譜數(shù)據(jù)可鑒于與顯示器160的光譜輸出有關(guān)的信息來(lái)被校正或處理。例如，所記錄的光譜數(shù)據(jù)中檢測(cè)到的光強(qiáng)度可相關(guān)于發(fā)射到物體12上的光的強(qiáng)度來(lái)調(diào)整，以例如提供檢測(cè)到的光強(qiáng)度作為發(fā)出強(qiáng)度的百分比。

作為實(shí)際細(xì)化所記錄的光譜數(shù)據(jù)的替換方案，處理單元120可被適配成輸出從分光計(jì)模塊10接收到的光譜數(shù)據(jù)連同表示照明源的光譜輸出的數(shù)據(jù)。光譜數(shù)據(jù)隨后可在后處理期間以類似于以上相關(guān)于處理單元120描述的方式來(lái)被細(xì)化。

在分光計(jì)模塊的各用戶場(chǎng)景中，諸如分光計(jì)模塊10，促進(jìn)從景象(諸如物體12)內(nèi)的預(yù)期區(qū)域獲取光譜數(shù)據(jù)可能是有利的。因此，用戶設(shè)備(諸如圖4中所示的用戶設(shè)備100)可被布置成向用戶提供輔助以使分光計(jì)模塊10瞄準(zhǔn)，即將分光計(jì)模塊10定向到目標(biāo)。如上所述，分光計(jì)模塊10可被嵌入在用戶設(shè)備100中，或者分光計(jì)模塊10可被裝載在用戶設(shè)備100外部。

用戶設(shè)備100包括相機(jī)150，相機(jī)150被適配成獲取落入相機(jī)150的視野內(nèi)的景象的至少一個(gè)圖像。

用戶設(shè)備100的分光計(jì)模塊10被適配成從來(lái)自分光計(jì)模塊150的視野內(nèi)的景象內(nèi)的區(qū)域獲取光譜信息。

出于提供瞄準(zhǔn)輔助的目的，用戶設(shè)備100的處理單元120被適配成確定分光計(jì)模塊10的在所述至少一個(gè)圖像內(nèi)的與落入分光計(jì)模塊10的視野內(nèi)的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域，并被適配成向用戶設(shè)備100的顯示器160輸出顯示數(shù)據(jù)以用于在顯示器160上提供目標(biāo)區(qū)域的指示。所確定的目標(biāo)區(qū)域可被定義為至少一個(gè)圖像的映射或描繪景象內(nèi)區(qū)域的區(qū)域。

處理單元120的操作可由計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)，該計(jì)算機(jī)程序可被存儲(chǔ)在用戶設(shè)備100的存儲(chǔ)器130中并可被加載到處理單元120以使處理單元120執(zhí)行所需操作。

更詳細(xì)而言，在用戶設(shè)備100的測(cè)量/光譜測(cè)量模式激活之際(例如，通過(guò)用戶設(shè)備100的用戶經(jīng)由用戶設(shè)備100的輸入設(shè)備進(jìn)行交互來(lái)激活該模式)，相機(jī)150可被激活并適配成發(fā)起圖像序列的獲取。圖像(它們另選地可被稱為幀)可被存儲(chǔ)在用戶設(shè)備100的存儲(chǔ)器130中或?qū)Ｓ镁彌_區(qū)中(諸如FIFO類型的幀緩沖區(qū))。相機(jī)150可以按固定幀率獲取圖像，作為非限制性示例，每秒24-30幀。另外，在激活測(cè)量模式時(shí)，分光計(jì)模塊10可被適配成重復(fù)地(即，以給定獲取速率)獲取來(lái)自落入分光計(jì)模塊10的視野內(nèi)的區(qū)域的光譜信息并將其提供給處理單元120。

對(duì)于該序列的每一圖像，處理單元120可生成顯示數(shù)據(jù)并將其輸出給顯示器160以用于在顯示器160上提供分光計(jì)模塊10的目標(biāo)區(qū)域的指示。所獲取的圖像或幀序列可在顯示器160上被顯示為視頻流，從而向用戶提供相機(jī)150當(dāng)前看到的景象的實(shí)時(shí)反饋連同目標(biāo)區(qū)域的指示。

處理單元120可以生成顯示數(shù)據(jù)并將其輸出給顯示器160以用于通過(guò)視頻流的每一幀內(nèi)的目標(biāo)區(qū)域的圖形表示來(lái)在顯示器160上提供分光計(jì)模塊10的目標(biāo)區(qū)域的指示。如圖5示意性地示出的，圖形表示可包括包圍目標(biāo)區(qū)域510的圖形元素，諸如定界框。圖形表示還可包括在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)突出顯示的圖像像素。

處理單元120可被適配成基于表示目標(biāo)區(qū)域在所獲取的圖像中的位置的信息來(lái)確定分光計(jì)模塊目標(biāo)區(qū)域。

表示目標(biāo)區(qū)域在所獲取的圖像中的位置的信息可以是預(yù)定信息。該信息可通過(guò)針對(duì)分光計(jì)模塊10的目標(biāo)與分光計(jì)模塊10之間的給定距離建立使用相機(jī)150獲取的圖像的像素集合或區(qū)域(它映射或描繪由分光計(jì)模塊10看到的區(qū)域)來(lái)被確定(例如在用戶設(shè)備100和分光計(jì)模塊10的組裝階段)。預(yù)定信息因此可指示映射或描繪分光計(jì)模塊10看到的區(qū)域的像素集合或區(qū)域。該信息可按允許處理單元120獲得對(duì)該信息的訪問(wèn)權(quán)的方式存儲(chǔ)在用戶設(shè)備100中(例如，在存儲(chǔ)器130中)。例如，如果目標(biāo)區(qū)域由包圍目標(biāo)區(qū)域510的圖形元素(諸如定界框)或通過(guò)在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)突出顯示的圖像像素來(lái)指示，則表示目標(biāo)區(qū)域在所獲取的圖像中的位置的信息可包括定界框的坐標(biāo)或要突出顯示的像素的坐標(biāo)。

在用戶設(shè)備100和分光計(jì)模塊10的使用中(例如，用于用戶設(shè)備100的測(cè)量/光譜測(cè)量模式)，處理單元120可通過(guò)訪問(wèn)該信息來(lái)相應(yīng)地確定目標(biāo)區(qū)域并生成且輸出顯示數(shù)據(jù)以用于指示每一所獲取的圖像內(nèi)的目標(biāo)區(qū)域。

所述給定距離可以被稱為“測(cè)量距離”或“目標(biāo)距離”，并且可以表示分光計(jì)模塊10的光學(xué)模塊40的焦距或分光計(jì)模塊10的最優(yōu)測(cè)量距離。

處理單元120可被適配成在獲取圖像期間檢索指示相機(jī)150的焦距的焦點(diǎn)數(shù)據(jù)。焦點(diǎn)數(shù)據(jù)可以從由相機(jī)150的控制器生成且與所獲取的圖像相關(guān)聯(lián)的元數(shù)據(jù)來(lái)獲得。另選地，相機(jī)150可被布置成經(jīng)由用戶設(shè)備100的內(nèi)部通信接口將焦點(diǎn)數(shù)據(jù)輸出給處理單元120。

處理單元120可被適配成將相機(jī)150的焦距與分光計(jì)模塊10的上述目標(biāo)距離相比較并基于比較結(jié)果來(lái)輸出用戶可感知的信息。

有利地，處理單元120可被適配成控制相機(jī)150聚焦在該區(qū)域中的特征上，該特征被描繪在目標(biāo)區(qū)域中。由此，焦距與目標(biāo)距離之間的比較的相關(guān)性可被確保，因?yàn)榻裹c(diǎn)數(shù)據(jù)將表示到該區(qū)域中的該特征的距離。

例如，如果該比較指示相機(jī)150的焦距不同于分光計(jì)模塊10的目標(biāo)距離，則用戶可感知的信息可以指示在所獲取的圖像中分光計(jì)模塊10的目標(biāo)不在焦點(diǎn)上。作為補(bǔ)充或替換，用戶可感知的信息可以指示分光計(jì)模塊10的目標(biāo)距離大于相機(jī)150的焦距(如果相機(jī)150的焦距小于分光計(jì)模塊10的目標(biāo)距離)，或者可以指示分光計(jì)模塊10的目標(biāo)距離小于相機(jī)150的焦距(如果相機(jī)150的焦距大于分光計(jì)模塊10的目標(biāo)距離)。用戶可相應(yīng)地被引導(dǎo)來(lái)將用戶設(shè)備10移動(dòng)得更接近或更遠(yuǎn)離目標(biāo)。在焦距匹配目標(biāo)距離時(shí)，分光計(jì)模塊10可以獲取來(lái)自目標(biāo)區(qū)域的光譜信息。該獲取可響應(yīng)于處理單元120檢測(cè)到相機(jī)150的焦距匹配分光計(jì)模塊10的目標(biāo)距離而被自動(dòng)執(zhí)行。

用戶可感知的信息可包括經(jīng)由顯示器可視的信息(例如，文本或其他圖形元素的形式)、經(jīng)由用戶設(shè)備100的揚(yáng)聲器可聽(tīng)的信息(例如，合成語(yǔ)音或所記錄的語(yǔ)音的形式)以及經(jīng)由用戶設(shè)備100的振動(dòng)單元可觸知的信息(例如，其中振動(dòng)頻率取決于比較結(jié)果而變化)之一或組合。如圖5示意性地示出的，引導(dǎo)用戶移動(dòng)用戶設(shè)備100進(jìn)入(指向上的箭頭)或離開(kāi)(指向下的箭頭)景象的箭頭520可被示出在顯示器160上。

作為處理單元120基于表示目標(biāo)區(qū)域在所獲取的圖像中的位置的預(yù)定信息來(lái)確定分光計(jì)模塊目標(biāo)區(qū)域的替換方案，處理單元120可被適配成基于將分光計(jì)模塊10的視野相關(guān)到相機(jī)150的視野的信息來(lái)確定分光計(jì)模塊目標(biāo)區(qū)域。該信息可包括相機(jī)150和分光計(jì)模塊10各自光軸的相對(duì)定向，以及分別表示相機(jī)150的視野和分光計(jì)模塊10的視野的錐體的角度。分光計(jì)模塊目標(biāo)區(qū)域因此可以在用戶設(shè)備100的使用期間被計(jì)算(例如，在用戶設(shè)備100的測(cè)量/光譜測(cè)量模式中)。對(duì)于分光計(jì)模塊10的目標(biāo)與分光計(jì)模塊10之間的給定距離(例如，在來(lái)自相機(jī)150的焦點(diǎn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上確定的)，使用相機(jī)150獲取的圖像像素的區(qū)域(即目標(biāo)區(qū)域)(它映射或描繪由分光計(jì)模塊10看到的區(qū)域)因而可被確定。

現(xiàn)在將描述向用戶提供輔助以瞄準(zhǔn)分光計(jì)模塊10(即，將分光計(jì)模塊10定向到目標(biāo))的替換方式，其中出于提供瞄準(zhǔn)輔助的目的，用戶設(shè)備100的處理單元120被適配成確定與分光計(jì)模塊10從該區(qū)域獲取的光譜信息相對(duì)應(yīng)的RGB等效物，并將顯示數(shù)據(jù)輸出給用戶設(shè)備100的顯示器160以用于在顯示器160上提供RGB等效物的指示。

處理單元120可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換功能，將分光計(jì)模塊10獲取的光譜信息作為輸入并輸出與該光譜信息輸入相對(duì)應(yīng)的RGB等效物。

分光計(jì)模塊10可被適配成重復(fù)地(即以給定獲取速率)獲取光譜信息并將其提供給處理單元120。處理單元120可被適配成確定與分光計(jì)模塊10對(duì)光譜信息的每一獲取相對(duì)應(yīng)的RGB等效物，并將顯示數(shù)據(jù)重復(fù)地輸出給顯示器160以用于提供與光譜信息的每一獲取相對(duì)應(yīng)的RGB等效物的指示。用戶設(shè)備100的用戶因而可得到與分光計(jì)模塊10的當(dāng)前目標(biāo)有關(guān)的視覺(jué)實(shí)時(shí)反饋并從而被幫助瞄準(zhǔn)分光計(jì)模塊10。

用戶設(shè)備100可包括被適配成獲取景象的圖像序列的相機(jī)(諸如相機(jī)150)。處理單元120可被適配成將顯示數(shù)據(jù)輸出給顯示器160以用于顯示圖像序列以及在每一圖像內(nèi)或與每一圖像一起(例如，毗鄰)的RGB等效物的指示。

更詳細(xì)而言，在用戶設(shè)備100的測(cè)量/光譜測(cè)量模式激活之際(例如，通過(guò)用戶設(shè)備100的用戶經(jīng)由用戶設(shè)備100的輸入設(shè)備進(jìn)行交互來(lái)激活該模式)，相機(jī)150可被激活并適配成發(fā)起圖像序列的獲取。圖像(它們另選地可被稱為幀)可被存儲(chǔ)在用戶設(shè)備100的存儲(chǔ)器130中或?qū)Ｓ镁彌_區(qū)中(諸如FIFO類型的幀緩沖區(qū))。相機(jī)150可以按固定幀率獲取圖像，作為非限制性示例，每秒24-30幀。另外，在測(cè)量模式激活之際，分光計(jì)模塊10可被適配成重復(fù)地(即以給定獲取速率)獲取光譜信息并將其提供給處理單元120。

對(duì)于該序列的每一圖像，處理單元120可以生成顯示數(shù)據(jù)并將其輸出給顯示器160以顯示圖像序列以及與由分光計(jì)模塊10對(duì)光譜信息的每一獲取相對(duì)應(yīng)的RGB等效物的指示。

相機(jī)150所獲取的圖像或幀序列可在顯示器160上被顯示為視頻流，從而向用戶提供相機(jī)150當(dāng)前看到的景象的實(shí)時(shí)反饋。處理單元120可以生成顯示數(shù)據(jù)并將其輸出給顯示器160以顯示當(dāng)前RGB等效物的指示連同(即毗鄰或覆蓋)視頻序列的每一幀。

現(xiàn)在將描述向用戶提供輔助以瞄準(zhǔn)分光計(jì)模塊10(即，將分光計(jì)模塊10定向到目標(biāo))的替換方式，其中出于提供瞄準(zhǔn)輔助的目的，用戶設(shè)備100的處理單元120被適配成將分光計(jì)模塊10所獲取的光譜信息與預(yù)定目標(biāo)光譜相比較。

處理單元120可以提供指示所獲取的光譜信息與預(yù)定目標(biāo)光譜之間的對(duì)應(yīng)程度的輸出信號(hào)。輸出信號(hào)可例如控制用戶設(shè)備100輸出用戶可感知的信息，從而向用戶設(shè)備100的用戶指示對(duì)應(yīng)程度。用戶可感知的信息可包括經(jīng)由顯示器可視的信息、經(jīng)由用戶設(shè)備100的揚(yáng)聲器可聽(tīng)的信息、以及經(jīng)由用戶設(shè)備100的振動(dòng)單元可觸知的信息之一或組合。

另選地，輸出信號(hào)無(wú)需指示所獲取的光譜信息與預(yù)定目標(biāo)光譜之間的實(shí)際對(duì)應(yīng)程度，而是可僅僅指示是否確定了足夠?qū)?yīng)程度(即，光譜匹配)，例如響應(yīng)于處理單元120確定對(duì)應(yīng)程度超過(guò)預(yù)定閾值。

經(jīng)由顯示器160提供的可視信息可例如是指示對(duì)應(yīng)程度的文本的形式(例如，作為百分比或比率)或者光譜匹配已被確定的形式(例如，“所獲取的光譜匹配預(yù)定目標(biāo)光譜”)。經(jīng)由顯示器提供的可視信息也可以是指示對(duì)應(yīng)程度的圖形表示的形式(例如，通過(guò)以與對(duì)應(yīng)程度相關(guān)的方式變化的強(qiáng)度或者顏色的符號(hào)，諸如從低強(qiáng)度到高強(qiáng)度或者從淺色到深色)，或者是光譜匹配已被確定的形式(例如，通過(guò)在光譜匹配已被確定時(shí)虛線輪廓改變成實(shí)線輪廓的符號(hào)、或者通過(guò)在光譜匹配已被確定時(shí)沒(méi)有填充色的符號(hào)改變成具有不同填充色的符號(hào))。圖6示出了在用戶設(shè)備100的顯示器160上提供的基于文本的可視信息610、620的兩個(gè)不同示例。

經(jīng)由用戶設(shè)備100的揚(yáng)聲器提供的可聽(tīng)信息可以例如是指示對(duì)應(yīng)程度的可聽(tīng)信號(hào)的形式(例如，通過(guò)宣告對(duì)應(yīng)程度為某一百分比或比率的合成語(yǔ)音或所記錄的語(yǔ)音、或者通過(guò)具有以與對(duì)應(yīng)程度相關(guān)的方式改變的頻率(諸如在低到高頻率之間)的聽(tīng)覺(jué)信號(hào))，或者是光譜匹配已被確定的形式(例如，通過(guò)宣告光譜匹配已被確定的合成語(yǔ)音或所記錄的語(yǔ)音、或者通過(guò)在光譜匹配已被確定時(shí)激活的聽(tīng)覺(jué)信號(hào))。

經(jīng)由用戶設(shè)備100的振動(dòng)單元提供的觸覺(jué)信息可例如是指示對(duì)應(yīng)程度的振動(dòng)的形式(例如，通過(guò)具有以與對(duì)應(yīng)程度相關(guān)的方式改變的頻率或幅度(諸如在低到高頻率之間或在低到高幅度之間)的振動(dòng))。

處理單元120可例如被布置成通過(guò)估計(jì)所獲取的光譜信息與預(yù)定光譜之間的交疊來(lái)確定對(duì)應(yīng)程度。處理單元120可例如被布置成計(jì)算所獲取的光譜信息與預(yù)定光譜之間的互相關(guān)。

分光計(jì)模塊10可被適配成重復(fù)地(即以給定獲取速率)獲取光譜信息并將其提供給處理單元120。處理單元120可被適配成將分光計(jì)模塊10對(duì)光譜信息的每一獲取與預(yù)定目標(biāo)光譜相比較，并提供指示對(duì)應(yīng)程度的輸出信號(hào)和/或光譜匹配已被確定的輸出信號(hào)。

用戶設(shè)備100的用戶因而可得到與分光計(jì)模塊10的當(dāng)前目標(biāo)有關(guān)的實(shí)時(shí)反饋并從而被幫助瞄準(zhǔn)分光計(jì)模塊10。

分光計(jì)模塊10對(duì)光譜信息的獲取可以在用戶設(shè)備100的測(cè)量/光譜測(cè)量模式激活之際被發(fā)起(例如，通過(guò)用戶設(shè)備100的用戶經(jīng)由用戶設(shè)備100的輸入設(shè)備進(jìn)行交互來(lái)激活該模式)。

響應(yīng)于處理單元120確定光譜匹配已被確定或者響應(yīng)于用戶經(jīng)由用戶設(shè)備100的輸入設(shè)備提供用戶命令，分光計(jì)模塊10可發(fā)起時(shí)間分辨獲取模式，其中分光計(jì)模塊10可按給定獲取速率重復(fù)地獲取當(dāng)前目標(biāo)的光譜信息。分光計(jì)模塊10對(duì)光譜信息的每一獲取可被存儲(chǔ)為表示目標(biāo)的時(shí)間分辨光譜的數(shù)據(jù)集。

例如，預(yù)定目標(biāo)光譜可表示氧化組織或血液樣本的光譜輪廓。在用戶設(shè)備100被定向以使得分光計(jì)模塊10獲取來(lái)自該組織或樣本的光譜信息時(shí)，可通過(guò)用戶設(shè)備100提供的用戶可感知的信息來(lái)通知用戶。該組織或樣本的時(shí)間分辨光譜可在此后被獲取，其可提供與血液搏動(dòng)有關(guān)的信息或其他血氧定量信息。