[发明专利]光谱测定系统和方法、光谱设备和系统

说明书

一种光谱仪，包括多个隔离的光学通道，所述多个隔离的光学通道包括多个隔离的光学路径。所述隔离的光学路径减小所述光学路径之间的串扰，并且允许所述光谱仪具有减小的长度和增加的分辨率。在许多实施方式中，所述隔离的光学路径包括允许所述设备的长度大幅减小的隔离的平行光学路径。在许多实施方式中，每个隔离的光学路径从滤光器阵列中的滤光器延伸，通过透镜阵列中的透镜，通过支架阵列中的通道而到达传感器阵列中的区域。所述传感器阵列中的每个区域包括多个传感器元件，其中所述传感器元件的位置基于在该位置处接收到的光的角度、所述透镜的焦距和所述滤光器的中心波长而与接收到的光的波长相对应。

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2013年8月2日、名称是“Spectrometer System”的美国临时申请序列号61/861,893(代理人案号45151-702.101)；提交于2014年1月3日、名称是“Spectroscopic Devices and Systems”的美国临时申请序列号61/923,422(代理人案号45151-702.102)；以及提交于2014年4月28日、名称是“Spectroscopic Devices andSystems”的美国临时申请序列号61/985,447(代理人案号45151-702.103)的优先权；通过援引其全部内容而将每一个并入本文。

援引并入

本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用而并入本文，程度犹如具体地和个别地指出要通过引用而并入每一个别出版物、专利或专利申请。

技术领域

本发明涉及小型、低成本的光谱测定系统。例如，其涉及具有足够的灵敏度和分辨率以对物质(包括复杂混合物，例如食物)进行光谱分析的手持系统。

背景技术

光谱仪用于许多目的。例如，光谱仪用于对工业过程、卫星成像以及实验室研究中缺陷的检测。然而这些仪器对于消费者市场而言通常过大并且过于昂贵。

光谱仪检测来自样品的辐射并且处理产生的信号，以获得并呈现与样品有关的信息，所述信息包括与样品有关的光谱信息、物理信息以及化学信息。这些仪器一般包括用以将从样品接收到的辐射的波长分离的一些类型的光谱选择性元件，以及用以将辐射聚焦或集中到成像阵列上的第一阶段光学器件，诸如透镜。

先前的光谱仪在至少一些方面可能不太理想。具有高分辨率的先前的光谱仪在许多便携式应用的使用中可能比理想情况更大。另外，先前的光谱仪的成本可能比理想情况更高。先前的光谱仪可能有些笨重、难以运送，而光学器件在至少一些情况下可能需要比理想情况更多的校准。

尽管已经提出具有减小了的尺寸的先前的光谱仪，但具有减小了的尺寸和光学路径长度的先前的光谱仪可能具有不太理想的分辨率、灵敏度以及比理想情况更低的准确度。

鉴于上述，克服了先前光谱仪的至少一些上述缺点的改进光谱仪将是有益的。理想地，这样的光谱仪将是紧凑的、与诸如蜂窝电话等消费者设备相集成的、足够耐用且成本低廉，从而对于最终使用者对物品进行光谱测量而言有实用性的、便利的以及便于使用的。

发明内容