CN114502930A - 探测器阵列和光谱仪*** - Google Patents

探测器阵列和光谱仪*** Download PDF

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Abstract

公开了探测器阵列(112)、包括探测器阵列(112)的光谱仪***(110)和光谱仪***(110)的各种用途。光谱仪***可用于各种研究或监测目的，特别是在红外光谱区域中，尤其是在近红外和中红外光谱区域中。在此，探测器阵列(112)包括基板(212)；以及多个探测器像素(144)，其应用于基板(212)的表面，其中每个探测器像素(144)具有传感器区域(214)，该传感器区域被指定用于接收入射光(114)的部分，其中每个探测器像素(144)被指定用于根据由探测器像素(144)的传感器区域所接收到的入射光(114)的部分的强度而产生传感器信号，其中至少两个相邻的探测器像素(144)共享到公共电势(316)的单个连接，并且其中至少两个探测器像素(144)的传感器区域相对于彼此相差对应的传感器区域(214)的面积(220)。

Description

探测器阵列和光谱仪***
技术领域
本发明涉及探测器阵列和包括探测器阵列的光谱仪***，以及光谱仪***的各种用途。光谱仪***通常可以用于各种研究或监测目的，特别是在红外(IR)光谱区域中，尤其是在近红外(NIR)和中红外(MidIR)光谱区域中的至少一个中。然而，其他种类的应用也是可行的。
背景技术
用于IR光谱区域的已知光谱仪***通常可以被配置用于透射和/或反射光谱。为此，光谱仪装置可以包括至少一个波长选择元件，例如线性可变滤波器元件、棱镜、光栅等，其被配置用于将入射光分离成组成波长信号的光谱。这些波长信号的相应强度可以通过采用至少一个像素化光学探测器和/或至少一个光栅和至少一个单像素探测器(也称为单像素光学探测器)来确定。在使用光栅和单像素探测器的情况下，可以逐渐改变光栅的位置，使得只有一个波长或具有窄分布的波长范围可以照射在单像素探测器上。具体地，光谱仪装置可以被配置用于吸收光谱并且可以包括例如至少一个傅里叶变换红外光谱(FTIR)分光光度计。在此，光谱仪装置可以包括至少一个宽带光源和至少一个干涉仪，例如迈克尔逊干涉仪。FTIR分光光度计可以被配置为用具有时间相关光谱的至少一个光束照射对象。FTIR分光光度计可以包括至少一个移动反射镜元件，其中通过反射镜元件的移动，由宽带光源产生的光束被干涉仪交替地阻挡和透射。光谱仪装置还可以包括被配置用于控制反射镜元件的至少一个微机电***(MEMS)。FTIR分光光度计可以被配置为根据波长调制光束，从而以不同的速率调制不同的波长。FTIR分光光度计可以包括至少一个固定探测器，该固定探测器被配置用于探测已经通过对象的光束的吸收光谱。为此，FTIR分光光度计可以包括至少一个单像素光学探测器。
作为替代，光谱仪***可以包括至少一个波长选择滤波器、至少一个探测器阵列和至少一个评估单元的组合。在此，波长选择滤波器可以被指定用于将入射光分离成包括入射光的多个波长分辨分区的光谱，而探测器阵列包括多个探测器像素，其中每个探测器像素可以适于接收入射光的部分(partition)，其中每个探测器像素可以被指定用于根据照射在对应传感器区域上的入射光的部分的强度产生传感器信号，而评估单元可以被指定用于通过评估由探测器阵列提供的传感器信号来确定与光谱相关的信息。
US 2014/131578 A1公开了一种便携式光谱仪装置，该装置包括用于引导样品的照射源以及用于捕获以第一焦比与样品相互作用的光并以低于第一焦比的第二焦比将光传送到线性可变滤波器(LVF)的锥形光导管(TLP)。优选地，TLP在一端带有透镜，并且凹入具有阶梯式内壁的保护罩中。此外，TLP和LVF之间的差距被最小化，以进一步提高分辨率和鲁棒性。这里需要强调的是，本文公开的TLP也可以用术语“聚光装置”来表示，其中聚光装置在反方向上操作，以散布所捕获的光并减小所捕获的光的角展度，其中聚光装置包括锥形形状。
WO 2014/198629 A1公开了一种用于确定至少一个对象的位置的探测器，该探测器包括至少一个纵向光学传感器，该光学传感器适于探测从对象朝向探测器行进的光束。在此，纵向光学传感器具有至少一个像素矩阵和至少一个评估单元，评估单元适于确定由光束照射的光学传感器的像素数量N，评估单元进一步适于通过使用由光束照射的像素的数量N来确定对象的至少一个纵向坐标。
WO 2019/115594 A1、WO 2019/115595 A1和WO 2019/115596 A1均公开了一种光谱仪装置，该光谱仪装置包括被设计为接收来自对象的入射光并将入射光传输到长度可变滤波器的光学元件，其中这些文献的不同之处在于光学元件的各种实施例；被指定用于将入射光分离成组成波长信号的光谱的长度可变滤波器；以及具有多个探测器像素的探测器阵列，其中每个探测器像素适于接收组成波长信号之一的至少一部分，其中每个组成波长信号与每个组成波长的强度有关。在具体实施例中，单色相机元件，优选地为单色相机芯片，可用于探测器像素，其中对于每个像素传感器，可以不同地选择单色相机元件，尤其是根据沿一系列光学传感器的的变化波长。
因此，已知的探测器阵列通常包括多个相同类型的探测器像素，它们具有相同的延伸并且在至少一条线上以彼此等距的方式布置。例如，US2014/131578A1公开了这种具有50μm像素间距的InGaAs线性二极管阵列，其中探测器阵列与LVF相隔小于200μm的间隙以提高光谱分辨率，其中该间隙确保LVF上的一条线在探测器阵列上创建一条像素宽的线。作为该实施例的结果，像素阵列被设计为记录和产生高分辨率光谱，其中可以通过使用为此目的配置的计算机程序形成积分来确定光谱中的峰的数量。
然而，在许多情况下，不需要记录和产生高分辨率光谱。尽管如此，高分辨率阵列及其周围的电子装置成本仍然高昂，而计算机程序则导致了进一步的复杂性。
US 9,696,205 B2公开了一种阵列型光接收装置，其包括在第一方向和垂直于第一方向的第二方向上以二维的方式布置的多个像素，每个像素包括具有对光波长做出响应的光接收层。沿第二方向布置的像素构成沿第二方向延伸的多条像素线，这些多条像素线沿第一方向布置以形成阵列。每条像素线中的像素具有彼此不同的像素面积。此外，包括在至少一条像素线中的每个像素的像素面积是根据对每个像素接收到的光的波长的响应性来确定的。
US 8,314,866 B2公开了一种包括多个微像素的彩色像素阵列。每个微像素包括光敏元件和与光敏元件光学配准以在入射光到达光敏元件之前过滤入射光的滤色器。微像素被组织成三角形宏像素的重复图案，每个宏像素在彩色像素阵列中具有三角形形状。
US 2017/0241838 A1公开了一种用于将光谱信息转换为位置信息的装置的滤光元件，其使用连接的探测器来探测信号。该元件具有至少两个微谐振器，每个微谐振器包括以交替顺序具有高折射率材料层和低折射率材料层的至少两个叠置的反射层结构，以及布置在两个叠置的反射层结构之间的至少一个叠置的谐振层。滤光元件包括至少一个透明平行基板，用于光学地解耦两个微谐振器；第一微谐振器位于所述基板的两个相对表面中的第一个上，并且第二微谐振器位于所述基板上与第一表面相对的第二表面上。至少一个微谐振器的谐振层和/或围绕所述谐振层的反射层结构具有可以沿所述滤光元件的水平轴变化的层厚度。
本发明解决的问题
因此，本发明解决的问题是提供一种探测器阵列和光谱仪***，它们特别适用于IR光谱区域，尤其是NIR和MidIR光谱区域，至少部分地避免了已知探测器列和光谱仪***的缺点。
特别地，希望有一种简单、经济且仍然可靠的探测器阵列和包括这种探测器阵列的相关光谱仪***，它们允许用尽可能少的围绕探测器阵列的电子器件来确定有关光谱的信息，并且为此目的而配置更简单的计算机程序。
发明内容
此问题由本发明通过独立专利权利要求的特征来解决。可以在从属权利要求和/或以下说明书和详细实施例中呈现单独地或组合地实现的本发明的有利发展。
如在此所使用的，表述“具有”、“包括”和“包含”以及其语法变体以非排他的方式使用。因此，表述“A具有B”以及表述“A包括B”或“A包含B”可以指如下事实，即除了B之外，A包含一种或多种其它组件和/或构件，以及除了B之外，在A中没有其它组件、构件或元件存在的情况。
在本发明的第一方面，公开了一种用于探测器阵列，在此，所述探测器阵列包括：
-基板；以及
-多个探测器像素，其应用于所述基板的表面，
其中每个探测器像素具有传感器区域，所述传感器区域被指定用于接收部分入射光的部分，
其中每个探测器像素被指定用于根据所述探测器像素的所述传感器区域接收到的所述所述入射光的部分的强度产生传感器信号，其中至少两个相邻的探测器像素共享到公共电势的单个连接，并且
其中至少所述两个探测器像素的所述传感器区域相对于彼此相差所述对应的传感器区域的面积。
本发明具体可用于确定与涉及对象的光谱相关的信息。“对象”通常可以是从活体对象和非活体对象中选出的任意对象。因此，作为示例，至少一个对象可以包括一个或多个物品和/或物品的一个或多个部分，其中至少一个物品或其至少一个部分可以包括至少一个组件，该至少一个组件可以提供适合于研究的光谱。附加地或替代地，对象可以是或可以包括一个或多个生物和/或其一个或多个部位，诸如人(例如，用户)和/或动物的一个或多个身体部位。
如本文所使用的，术语“光”通常是指一部分电磁辐射，该部分电磁辐射通常被称为“光谱范围”并且包括可见光谱范围、紫外光谱范围和红外光谱范围中的一种或多种。在此，术语“紫外光谱范围”通常是指具有1nm至380nm，优选地100nm至380nm的波长的电磁辐射。此外，部分地根据本文件发布之日有效版本中的标准ISO-21348，术语“可见光谱范围”通常是指380nm至760nm的光谱范围。术语“红外光谱范围”或“IR”通常是指760nm至1000μm的电磁辐射，其中760nm至1.5μm的范围通常称为“近红外光谱范围”或“NIR”，而1.5μm至15μm的范围称为“中红外光谱范围”或“MidIR”，并且15μm至1000μm的范围称为“远红外光谱范围”或“FIR”。优选地，用于本发明目的的光可以是IR光谱范围，更优选地是NIR和MidIR光谱范围中的至少一种内的光，特别是具有1μm至5μm，优选地1μm至3μm的波长。
从对象射出的光可以起源于对象本身，但也可以可选地具有不同的源并从该源传播到对象并随后传播到探测器阵列。后一种情况尤其会受到所使用的至少一个照射源的影响。因此，从对象传播到探测器阵列的光可以是可以被对象和/或连接到对象的反射装置所反射的光。替代地或附加地，光可以至少部分地透过对象。照射源可以以各种方式体现。因此，照射源可以是例如壳体中的光谱仪***的一部分。然而，替代地或附加地，至少一个照射源也可以布置在壳体外部，例如作为单独的光源。照射源可以布置为对象分离，从远处照射对象。如上所述，照射源也可以替代地或附加地连接到对象或者是对象的一部分，使得例如从对象射出的电磁辐射也可以直接由照射源产生0。例如，至少一个照射源可以布置在对象上和/或对象中并且直接产生电磁辐射。
照射源可以优选地包括一种已知在IR光谱范围内，特别是在NIR或MidIR光谱范围中的至少一种内提供足够发射的光源，特别是热辐射源。如本文所使用的，术语“热辐射源”是指被配置为在热过程中由辐射发射元件发射光的光源，特别是在可见光谱范围和IR光谱范围的至少一部分中发射光。特别地，热辐射源可以选自白炽灯或热红外发射器。如通常所使用的，术语“白炽灯”、“白炽灯泡”或“白炽球形灯”涉及具有由灯泡(特别是玻璃或熔融石英)所限制的体积的装置，其中具体包括钨的灯丝作为辐射发射元件定位在优选地填充有惰性气体或包括真空的该体积中，其中灯丝发射要监测的辐射。如进一步普遍所使用的，术语“热红外发射器”是指包括作为辐射发射元件的辐射发射表面的微加工热发射装置。例如，可用的热红外发射器包括位于瑞士Schwarzenbergstrasse 10，CH-6056
Figure BDA0003575010300000061
的Axetris AG推出的“emirs50”；位于德国Werner-von-Siemens-Str.15 82140Olching的LASER COMPONENTS GmbH推出的“热红外发射器”；或者位于美国的181Research Drive#8，Milford CT 06460的Hawkeye Technologies推出的“红外线发射器”。然而，其他类型的热红外发射器也是可行的。
替代地或附加地，照射源可以选自以下照射源中的至少一种：火焰源；热源；激光器，特别是激光二极管，尽管也可以使用其他类型的激光器；发光二极管；有机光源，特别是有机发光二极管；霓虹灯；结构光源。替代地或附加地，可以使用其他照射源。在此，特别优选的情况是，由对象和/或由照射源发射的光可以表现出与探测器阵列的光谱灵敏度密切相关的光谱范围时，尤其是可以确保由相应的照射源照射的探测器阵列能够提供具有高强度的传感器信号，因此能够以足够的信噪比评估传感器信号。
如通常所使用的，术语“光谱”是指光谱范围的划分，特别是IR光谱范围的划分，尤其是NIR或MidIR光谱范围中的至少一种的划分。在此，光谱的每一部分由光信号构成，光信号由信号波长和相应的信号强度定义。因此，术语“光谱仪***”涉及能够记录相对于光谱或其一部分(例如波长间隔)的相应波长的信号强度的设备，其中信号强度可以优选地提供为可用于进一步评估的电信号。如下文更详细描述的，根据本发明的光谱仪***具有波长选择滤波器，具体是长度可变滤波器，特别是线性可变滤波器，其被指定用于将入射光分离成包括多个波长分辨分区，这些分区的相应强度通过采用如下更详细描述的探测器阵列来确定。此外，可以应用被设计为从对象接收入射光并将入射光传送到波长选择滤波器的光学元件。此外，光谱仪***包括评估单元，该评估单元被指定用于通过评估由本文公开的探测器阵列提供的传感器信号来确定与光谱相关的信息。
根据本发明，探测器阵列包括多个在本文中由术语“探测器像素”表示的成像元件。如通常所使用的，术语“探测器阵列”是指包括至少一个基板的像素化传感器，其中将多个单独的探测器像素施加到基板的表面，例如施加到基板的正面和/或背面。在此，术语“正面”表示朝着入射光的方向，特别是朝着如下更详细描述的波长选择滤波器取向的基板的相应表面。类似地，术语“背面”表示远离入射光的方向取向的基板的相应表面。如下文更详细描述的，探测器阵列还可以包括附加元件，这些附加元件可以被设计为产生与照射在单独的探测器像素上的入射光的强度相关联的传感器信号，例如，附接到传感器区域边界的至少两个具有不同极性的电极以及从这些电极到被指定用于通过评估由探测器像素提供的传感器信号来确定信息的评估单元的引线。
如通常所使用的，表述“基板”是指为探测器阵列提供机械稳定性的载体元件。在此，基板可以是透明基板，特别是当将多个探测器像素应用到基板的背面时，或者是不透明的吸收基板，特别是为了最小化来自基板表面的任何光反射。例如，基板可以是片状基板，例如载玻片和/或箔。基板通常可以具有300μm，优选地500μm至1.5mm，优选地至1mm的厚度。然而，其他厚度也是可行的。
优选地，多个探测器像素可以作为沿波长选择滤波器的长度的一维矩阵串联地布置成一条线，在替代实施例中，布置成多于一条线，特别是布置成两条、三条或四条平行线，尤其是采用二维矩阵的形式。因此，一个方向上的像素数量N可以大于另一方向上的像素数量M，使得可以获得一维1×N矩阵或矩形二维M×N矩阵，其中M为至少1但优选地不超过4，最优选地为1或2，而N为2，优选地为10，更优选地为50至5000，优选地达到1000，更优选地达到600。
为了接收一部分入射光，每个探测器像素都有传感器区域。如通常所使用的，术语“传感器区域”是指包括光敏材料的光敏区域，该光敏材料被指定用于在接收到一部分入射光时，产生可用于产生所需传感器信号的电荷。在此，用于探测器像素的材料可选自用于此目的的任何已知材料。特别地，可应用优选地选自硅或GaAs的半导体材料，其通常用于像素化无机相机元件，例如像素化无机相机芯片，特别是CCD芯片或CMOS芯片。作为优选的替代，可以使用优选地选自下面更详细描述的PbS、PbSe、Ge、InGaAs、延展(ext.)InGaAs、InSb或HgCdTe中的至少一种的光电导材料。作为进一步的替代，也可以使用从像素化有机相机元件(例如像素化有机相机芯片)中已知的有机半导体。作为另一替代，传感器区域可以包括可用于热电、辐射热计或热电堆探测器元件中的至少一种中的材料。
进一步根据本发明，每个探测器像素被指定用于根据由相应的探测器像素的传感器区域接收的一部分入射光的强度来产生传感器信号。为此，可以将至少两个(优选地正好两个)不同极性的电极附接到单独的探测器像素的传感器区域的边界上，用于接收可以由传感器区域内的入射光产生的电荷。因此，单独的探测器像素被设计为产生传感器信号，优选地以电子信号的形式，这些信号与照射在单独的探测器像素上的入射光的强度相关联。在此，传感器信号可以是模拟和/或数字信号。因此，相邻的探测器像素的传感器信号因此可以同时或以连续的方式产生。举例来说，在行扫描或线扫描期间，可以产生与布置成一条线的一系列单独的探测器像素相对应的电子信号序列。此外，单独的探测器像素优选地可以是有源探测器像素，其中术语“有源”表示这种特定类型的探测器像素适于在将电子信号提供给外部评估单元之前，将其放大。为此，探测器像素可以另外包括至少一个信号处理装置，例如用于处理和/或预处理电子信号的滤波器和/或模数转换器。
根据本发明，至少两个探测器像素(优选地为两个、三个、四个、五个、六个或更多个探测器像素)的传感器区域，更优选地为探测器阵列内的大部分探测器像素的传感器区域，特别是探测器阵列内的所有探测器像素的传感器区域，相对于彼此相差对应的传感器区域的面积。如通常所使用的，术语“大量”表示探测器阵列内对应于对应传感器区域的不同面积的特征的探测器像素的第一数量大于同一探测器阵列内不对应于该特性的第二探测器像素数量。如本文所使用的，相对于传感器区域的至少两个面积的术语“相差”表示至少两个面积的尺寸相对于彼此相差至少10％，优选地至少25％，更优选地至少50％的值。
如通常所使用的，关于传感器区域的术语“面积”涉及传感器区域的表面的尺寸，该表面朝着入射光并且因此可以被入射光照射。在此，传感器区域的面积可以优选地选自三角形、四边形或六边形，其中包括正方形的矩形是优选的。然而，其他种类的形状也是可行的，特别是另一四边形形状，例如菱形或梯形，甚至不规则形成的形状。
此外，附接到单独的探测器像素的传感器区域的边界的至少两个，优选地为正好两个不同极性的电极可以相应地表现出可根据传感器区域的实际尺寸和形状调整的尺寸和形状。如下文更详细说明的，电极的延伸可以根据其所附接的对应传感器区域的相应延伸而变化。
在其中探测器像素可以在基板上布置成一条线的特别优选的实施例中，可以指定探测器阵列内的探测器像素的布置的取向线，特别是通过沿单条线的方向定义取向线。下面可以找到取向线的示例性实施例。因此，在该特别优选的实施例中，每个传感器区域的面积可以在第一方向和第二方向上配准，其中第一方向可以优选地选择为平行于探测器像素的取向线，而第二方向可以优选地选择为垂直于探测器像素的取向线。如本文所使用的，术语“垂直”是指相对于取向线的90°±5°、优选地90°±1°、优选地90°±0.1°的角度。类似地，术语“平行”涉及相对于取向线的0°±5°、优选地0°±1°、优选地0°±0.1°的角度。
在该特别优选的实施例中，至少两个探测器像素的传感器区域因此可以相对于彼此相差以下至少一个方向上的延伸：第一方向和第二方向。举例来说，至少两个探测器像素的延伸可以关于第一方向不同，而至少两个探测器像素的延伸可以关于第二方向相同或在容差水平内相似，反之亦然。该特定实施例的特定示例可以在下面找到。
在进一步优选的实施例中，至少两个探测器像素可以进一步相对于彼此相差以下至少一项：
-所述探测器像素之间的距离；以及
-所述基板的相应部分上的探测器像素的密度。
如通常所使用的，术语“距离”涉及两个相邻的探测器像素之间的间距，其中该距离可以以线性单位表示，例如以μm或mm表示，或者在相邻的探测器像素的中心之间，或者作为替代，在相邻的探测器像素的两个相邻边界之间。类似地，术语“密度”是指探测器像素在探测器像素所在的基板的相应部分内的出现频率。在这方面，需要指出，通常用于已知基于像素的装置的术语“像素间距(pitch)”同时指示以线性单位表示的两个相邻的探测器像素之间的距离(例如以μm或mm为单位)，以及像素出现的频率，其可以指示为比率，例如每英寸点数(dpi)，其中术语“点”与表述“探测器像素”相同。然而需要明确地强调，尽管由于像素在整个装置上的间距相等而使得在整个装置上，已知基于像素的装置中的出现频率相同，但是根据本发明的探测器阵列中的像素出现频率取决于所讨论的探测器像素的特定位置。
在特别优选的实施例中，可以根据照射在探测器像素的对应传感器区域上的一部分入射光的光谱特性，调整至少一个探测器像素的面积，优选地在入射光已通过波长选择滤波器之后。如通常所使用的，表述“光谱特性”涉及照射在探测器阵列上的光谱的特性。特别地，光谱特性可以优选地选自以下至少一项：入射光的光谱内的峰宽、波长选择滤波器的带宽、照射产生所述光谱的对象的照射源的发射光谱的变化。例如，探测器像素的面积可以根据由白炽灯产生的入射光强度的变化进行调整，该变化不利地在大约2000nm的波长以上减小。因此，可以通过增加被设计为以相应方式接收更长波长入射光的探测器像素的面积来补偿该缺点。
在该特别优选的实施例中，至少一个探测器像素的面积因此可以根据入射光的带宽变化调整，特别是在入射光已经通过波长选择滤波器之后，具体为长度可变滤波器，特别是线性可变滤波器，其中面积具体地根据沿线取向内的一系列光学传感器的波长选择滤波器的变化的透射率特性而变化。例如，波长选择滤波器在被设计为接收短波长的第一端处的选择性大于在被设计为接收长波长的第二端处的选择性。具体地，如下更详细描述的分辨率为1％的线性可变滤波器(LVF)对应于1500nm波长处的15nm分布和2400nm波长处的24nm分布。然而，其他种类的调整也是可行的。
因此，与WO2019/115596A1相比，其中在一系列光学传感器中使用的光学传感器中的每一个可以表现出变化的光学灵敏度，该光学灵敏度可以根据波长选择滤波器的变化的透射率特性而变化，例如通过提供光学灵敏度随着沿一系列光学传感器的波长而增加或减少的变化，本文使用的探测器阵列中的探测器像素可以表现出相同的或在容差水平内相似的光学灵敏度，其中仍然可以通过根据本发明的传感器区域的面积变化来实现根据波长选择滤波器的变化的透射率特性进行调整。
替代地或附加地，至少一个探测器像素的面积因此可以根据要被分析的光谱中的一个或多个峰的峰宽进行调整，以确保由至少一个探测器像素提供的传感器信号对应于峰的强度。举例来说，特定光谱可呈现在第一波长处具有最大强度的第一突出的峰，此外，呈现在第二波长处具有最大强度的第二不太突出的峰。在该示例中，第一探测器像素的第一面积和第一位置可以根据第一波长和第一峰的第一宽度而调整，而第二探测器像素的第二面积和第二位置可以根据第二波长和第二峰的第二宽度而调整。因此，第一峰的第一强度可以通过记录与第一探测器像素相关联的第一传感器信号来确定，而第二峰的第二强度可以连续地或优选同时地，通过记录与第二探测器像素相关联的第二传感器信号来确定。然而，还可以想到其他种类的实施例和示例。
在其特定实施例中，评估单元可以具体地被指定用于确定两个不同峰的强度之间的关系，其中两个不同峰的强度之间的关系可以通过评估两个探测器像素的传感器信号来确定，特别是通过使用适配的软件或替代地或附加地使用模拟电子电路。在以上示例中，可以以这种方式确定第一探测器像素的第一传感器信号与第二探测器像素的第二传感器信号的比率，由此，可以获得由第一探测器像素记录的第一峰的强度与由第二探测器像素记录的第二峰的强度之间的比率。然而，其他示例也是可行的。
在另一特别优选的实施例中，用于探测器像素的传感器区域的光敏材料可以是光电导材料，优选地选自PbS、PbSe、Ge、InGaAs、延展InGaAs、InSb或HgCdTe等中的至少一种。但是，其他种类的光电导材料也可用于此目的。如通常所使用的，术语“光电导材料”是指能够在传感器区域中维持电流的材料，并因此表现出特定的电导率，其中电导率取决于光电导材料的照射。由于电阻率被定义为电导率的倒数值，因此术语“光阻材料”可以替代地用于命名相同种类的材料。然而，与其他光敏材料相比，相邻的探测器像素不能简单地通过连接它们的电极来相互连接以形成单个探测器像素。相反，在传感器区域中具有光电导材料的每个探测器像素的面积定义了探测器像素的电阻率。
因此，在该特别优选的实施例中，可以优选地调整至少两个探测器像素的面积，以便配准至少两个探测器像素的对应传感器区域的电阻率。如上所述，至少两个探测器像素的对应传感器区域的电导率可以同等地调整。如本文所使用的，术语“对准”涉及实现至少两个探测器像素的所涉及的传感器区域的相同的或在容差水平内相似的电阻率或电导率。如本领域技术人员所知，对准传感器区域的电阻率或电导率可以优选地通过对准传感器区域的相应面积来实现，因为众所周知，传感器区域的电阻率是传感器区域的面积的函数，具体为线性函数，而众所周知，传感器区域的电导率是传感器区域的面积的反函数，具体为倒数函数。替代地或附加地，本领域技术人员也可以容易地以实验方式，来确定传感器区域的电阻率或电导率。举例来说，探测器像素的相应区域可以以如下所示的方式选择。因此，相同的放大系数可以有利地用于光电导阵列中的探测器像素，其中每个探测器像素表现出相同或非常相似的电阻率和电导率。
在本发明的另一优选实施例中，可以使用至少两种类型的连接中的一种将探测器像素连接到电源，该电源被配置为向每个探测器像素提供期望的电流。具体地，连接类型可以选自用于探测器像素的两个电极的每个探测器像素的单个连接，或者如本文所使用的，选自为至少两个相邻的探测器像素提供公共电势，其中公共电势可以将位于探测器阵列同一侧的探测器像素的具有相同极性的对应电极互连。此外，两种类型的连接的组合可能是可行的。例如，第一数量和第二数量的探测器像素可以分别通过第一公共电势和第二公共电势单独互连。如下文更详细描述的，在探测器阵列的一侧提供互连的公共电势对读出电子器件表现出各种好处，而单个电极表现出不同的优点，特别是通过使用单独的电源单独地调整通过每个探测器像素的电流和每个探测器像素N的响应性。
不管可以为探测器像素选择哪种类型的连接，探测器阵列都可以适合于提供多个传感器信号，特别是电信号的形式，这些信号可以由探测器阵列包括的探测器像素的传感器区域产生。由探测器阵列的单独的探测器像素提供的传感器信号随后可以被转发到外部评估单元，特别是可以被包括在对应的光谱仪***中的评估单元，如下面更详细描述的。本文中，术语“评估单元”是指被指定用于确定与已被记录其光谱的对象的光谱相关的信息的装置，特别是通过使用如本文所述的探测器阵列，其中可以通过评估传感器信号来获得信息。例如，可以以电子方式、视觉方式、听觉方式或以它们的任意组合来提供信息。此外，信息可以存储在光谱仪***的数据存储设备或单独的存储设备的数据存储设备中和/或可以通过至少一个接口提供，例如无线接口和/或有线接口。
在本发明的另一方面，公开了一种光谱仪***。因此，所述光谱仪***包括
-波长选择滤波器，其被指定用于将入射光分离成包括所述入射光的多个部分的光谱；以及
-在上文和/或下文中更详细描述的探测器阵列；以及
-评估单元，其被指定用于通过评估由所述探测器阵列提供的所述传感器信号来确定与光谱相关的信息。
在此，上面列出的光谱仪***的组件可以是单独的组件。或者，光谱仪***的两个或更多个组件可以集成到单个集成组件中。此外，评估单元可以形成为独立于光谱仪***的单独的评估单元，但是可以优选地连接到光谱仪***，特别是为了接收由探测器阵列产生的传感器信号。或者，至少一个评估单元可以完全或部分地集成到至少一个光谱仪***中。
因此，光谱仪***包括波长选择滤波器，其被指定用于将入射光分离成包括多个波长分辨部分的光谱。优选地，波长选择滤波器可以是长度可变滤波器，然而，其他种类的波长选择滤波器也是可行的。如通常所使用的，术语“长度可变滤波器”是指包括多个滤波器、优选地多个干涉滤波器的光学滤波器，所述干涉滤波器尤其可以设置在滤波器的连续布置中。在此，每个滤波器可以在滤波器上的每个空间位置形成具有可变中心波长的带通，优选地连续地沿着长度可变滤波器的接收表面上的单个维度(通常由术语“长度”表示)形成。在优选示例中，可变中心波长可以是滤波器上空间位置的线性函数，在这种情况下，长度可变滤波器通常称为“线性可变滤波器”或缩写为“LVF”。然而，其他类型的函数也可以应用于可变中心波长与滤波器上的空间位置之间的关系。在此，波长选择滤波器可以位于透明基板上，该透明基板具体可以包括至少一种材料，该材料可以在IR光谱范围内，尤其是在NIR或MidIR光谱范围中的至少一种内显示出高度的光学透明度，由此可以实现沿滤波器长度变化的滤波器的光谱特性，尤其是连续变化的光谱特性。特别地，长度可变滤波器可以是楔形滤波器，其适于在透明基板上承载至少一个响应涂层，其中响应涂层可以表现出空间可变的特性，特别是空间可变的厚度。然而，可以包括其他材料或可以表现出其他空间可变特性的其他种类的波长选择滤波器也是可行的。在入射光束的垂直入射角处，由长度可变滤波器包括的每个滤波器可以具有相当于特定滤波器的中心波长的一小部分，通常是百分之几的带通宽度。举例来说，对于具有从1400至1700nm的波长范围和1％的带通宽度的长度可变滤波器，垂直入射角处的带通宽度可以从14nm至17nm变化。然而，其他示例也是可行的，例如该波长范围内1％的分辨率，例如导致1500nm波长处的15nm的分布，2400nm波长处的24nm的分布。
由于长度可变滤波器的这种特殊设置，只有具有在带通宽度指示的容差内，等于被分配给滤波器上特定空间位置的中心波长的波长的入射光才能够在特定空间位置穿过长度可变滤波器。因此，可以为长度可变滤波器上的每个空间位置定义可以等于中心波长±1/2带通宽度的“透射波长”。换言之，所有在透射波长处不通过长度可变滤波器的光可能被长度可变滤波器的接收表面吸收或大部分反射。因此，长度可变滤波器具有变化的透射率，这可以使其能够将入射光分离成光谱。这里要强调的是，类似的考虑可能适用于其他种类的波长选择滤波器。
因此，可以在波长选择滤波器上的特定空间位置处穿过波长选择滤波器的光可以随后照射在探测器阵列上。换言之，探测器阵列可以优选地以使得光首先照射在波长选择滤波器上的方式放置，并且之后，只有在波长选择滤波器上的特定空间位置处穿过的一部分光能够照射在探测器阵列上的相应空间位置上。因此，波长选择滤波器可用于通过与入射光关联的一个或多个波长将入射光分离到至少一个相应的空间位置，而探测器阵列所包括的特定光学传感器因此可用于测量入射光的强度，由于其特定波长，该入射光能够在相应的空间位置处穿过波长选择滤波器，并因此照射在为确定特定波长的入射光的强度而设置的特定光学传感器上。
在特定实施例中，探测器阵列可以优选地通过透明间隙与长度可变滤波器隔开。在此，举例来说，透明间隙可以通过使用具有两个相对侧的延伸透明体来获得，其中构成长度可变滤波器的多个干涉滤波器可以设置在第一侧，而构成探测器阵列的一系列光学传感器可以放置在与第一侧相对的第二侧。因此，通过为透明间隙选择合适的宽度，可以相对于长度可变滤波器更精确地调整探测器阵列。
关于探测器阵列的进一步细节，可以参考本文其他地方关于其的描述。
在进一步优选的实施例中，光谱仪***还可以包括光学元件，该光学元件被指定用于接收来自对象的入射光并将入射光传送到波长选择滤波器。为此，光学元件可以是或包括在反方向上操作的聚光装置。如通常所使用的，术语“聚光器”是指非成像光学元件，其具有输入，也称为“入射光瞳”或“入射光圈”；与输入相反定位的输出，其中输出也可以表示为术语“出射光瞳”或“出射光圈”之一；以及位于输入和输出之间的光学引导结构，其中在正常工作方向上操作的聚光器适于在输入处以大角展度捕获光传播，将捕获的光集中在光学引导结构内，并在输出端发射聚集的光。在相反方向上使用聚光装置，其中聚光器的先前输出现在用作接收入射光的输入，而相反方向上的光学引导结构用于传播入射光，而先前的输入现在用作发射扩散光的输出。因此，在相反方向操作的聚光装置因此可以以发射的光束能够在受限的角度范围内照射在波长选择滤波器的方式选择和布置。
之前已经提出了在垂直方向上操作的各种形状的聚光装置。除了具有已知聚光效率较低的锥形形状的聚光装置之外，其他可能的聚光装置可以采用使得这些聚光装置可以被称为“复合抛物面聚光器”或“CPC”或“复合椭圆聚光器”或“CEC”的形状，而其他形状，特别是“复合双曲线聚光器”或“CHC”，可能不太适合本发明的目的。在此，具有非圆锥形的反向操作聚光装置可以是或可以包括具有完全或部分透光材料的整体，或者作为替代，可以是或可以包括空心体，该空心体可以优选地完全和/或均匀地填充有气体和/或流体和/或固体透光材料，并且包括至少两个可以具有所需非圆锥形状的单独侧壁。在此，在IR光谱范围内，特别是在NIR和MidIR光谱范围中的至少一种内显示出高度光学透明度，并且可以选择用于聚光装置的整体的至少一种材料优选地选自：氟化钙(CaF2)、熔融石英、锗(Ge)、氟化镁(MgF)、溴化钾(KBr)、蓝宝石、硅(Si)、氯化钠(NaCl)、硒化锌(ZnSe)、硫化锌(ZnS)、硼硅酸盐玻璃、透明导电氧化物(TCO)和透明有机聚合物，其中具有高反射率的硅和锗是特别优选的，因为它们能够支持可能发生的整体的侧壁上的全反射。作为替代，可以从环境空气、氮气或二氧化碳中选择用于填充具有显示出所需非锥形形状的至少两个侧壁的中空体的气态透光材料，而用于此目的的流体透光材料可以选自浸油或加拿大香脂，即由香脂冷杉树脂，特别是冷杉树脂制成的松节油。作为另一替代，中空体中可以具有真空。
关于反向操作的聚光装置的更多细节可以参考US 2014/131578 A1，其中反向操作的聚光装置、波长选择滤波器和探测器阵列以对称方式关于光谱仪***的公共光轴布置，还可以参考WO2019/115594A1、WO2019/115595A1和WO 2019/115596A1，上述每个申请都公开了反向操作的聚光装置内的一种不对称性和/或其相对于光谱仪***的公共光轴的布置。
替代地或附加地，根据本发明的光谱仪***可以包括至少一个传输装置，该传输装置可以用作光学元件或者可以布置在光学元件，尤其是反向操作的聚光装置和波长选择滤波器之间。如通常所使用的，术语“传输装置”是指可以被配置为将光束传输到探测器阵列的光学组件。在特定实施例中，传输装置因此可以被设计为在光束被引导到波长选择滤波器之前对其进行塑形(shape)。特别地，传输装置可以选自包括下列的组：光学透镜、曲面镜、光栅和衍射光学元件。更具体地，光学透镜尤其可以选自包括下列的组：双凸透镜、平凸透镜、双凹透镜、平凹透镜、非球面透镜、柱面透镜和弯月形透镜。因此，传输装置可以包括优选地在如上所述的波长选择滤波器的整个波长范围内至少部分透明的材料。为此，也可以使用在这方面提到的相同或相似的透光材料。然而，其他光学元件也是可行的。
此外，光谱仪***包括评估单元。如本文进一步所使用的，术语“评估单元”通常是指被设计为产生所需信息项(即关于对象的光谱的至少一个信息项)的任意装置。作为示例，评估单元可以是或可以包括一个或多个集成电路，诸如专用集成电路(ASIC)，和/或一个或多个数据处理装置，诸如计算机、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)中的一种或多种，优选地为一个或多个微计算机和/或微控制器。可以包括附加组件，诸如一个或多个预处理装置和/或数据采集装置，诸如用于接收和/或预处理传感器信号的一个或多个装置，诸如一个或多个AD转换器和/或一个或多个电子滤波器。如在此所使用的，传感器信号由探测器阵列提供。此外，评估单元可以包括一个或多个数据存储装置。此外，评估单元可以包括一个或多个接口，诸如一个或多个无线接口和/或一个或多个有线接口。
至少一个评估单元可以适于执行至少一个计算机程序，诸如执行或支持生成信息项的步骤的至少一个计算机程序。作为示例，可以实现一个或多个算法，通过使用传感器信号作为输入变量，该一个或多个算法可以执行到对象的位置的预定变换。为此，评估单元可以特别地包括至少一个数据处理装置，特别是电子数据处理装置，其可被设计为通过评估传感器信号来生成信息项。因此，评估单元被设计为使用传感器信号作为输入变量，并且通过处理这些输入变量来生成有关对象的光谱的信息项。处理可以并行地、相继地或甚至以组合的方式进行。评估单元可以使用任意处理来生成这些信息项，诸如通过计算和/或使用至少一个存储和/或已知的关系。除了传感器信号之外，一个或多个另外的参数和/或信息项可以影响所述关系，例如关于光学元件、波长选择滤波器和探测器阵列的相对布置的至少一个信息项。所述关系可以根据经验、分析或半经验来确定或是可确定的。特别优选地，该关系包括至少一个校准曲线、至少一组校准曲线、至少一个函数或所提到的可能性的组合。一个或多个校准曲线可以例如以一组值的形式及其相关联的函数值的形式存储在例如数据存储装置和/或表中。但是，替代地或附加地，至少一个校准曲线同样可以例如以参数化形式和/或作为函数方程存储。可以使用将传感器信号处理为信息项的单独关系。替代地，用于处理传感器信号的至少一个组合关系是可行的。各种可能性可被设想并同样可以组合。
作为示例，评估单元可以根据编程来设计，以便确定信息项。评估单元可特别地包括至少一个计算机，例如至少一个微计算机。此外，评估单元可以包括一个或多个易失性或非易失性数据存储器。作为数据处理装置，(特别是至少一个计算机)的替代或补充，评估单元可以包括被设计为确定信息项的一个或多个另外的电子组件，例如电子表，并且特别地至少一个查找表和/或至少一个专用集成电路(ASIC)。
此外，评估单元还可以被设计为完全或部分控制或驱动光谱仪***或其一部分，例如通过将评估单元设计为控制至少一个照射源和/或控制光学元件。评估单元尤其可以被设计为执行至少一个测量循环，在该测量循环中拾取多个传感器信号，尤其是沿探测器阵列连续布置的各个传感器像素的传感器信号。在此，获取传感器信号可以顺序地执行，特别是通过使用行扫描和/或线扫描。然而，其他实施例也是可能的，例如其中同时记录特别选择的单个像素传感器的实施例。
在本发明的另一方面，公开了根据本发明的光谱仪***的用途。其中，提出了将光谱仪***用于确定与对象的光谱相关的信息。在此，光谱仪***可以出于使用的目的优选地用于选自以下项的用途：红外探测应用；光谱学应用；废气监测应用；燃烧过程监测应用；污染监测应用；工业过程监测应用；化学过程监测应用；食品加工过程监测应用；水质监测应用；空气质量监测应用；质量控制应用；温度控制应用；运动控制应用；排气控制应用；气体感测应用；气体分析应用；运动感测应用；化学感测应用；移动应用；医疗应用；移动光谱应用；食品分析应用；农业应用，例如土壤特征、青贮饲料、饲料(feed)、作物或农产品、监测植物健康；塑料识别和/或回收应用。其他应用是可行的。
上述探测器阵列和光谱仪***以及所提出的用途与现有技术相比具有相当大的优势。因此，一般而言，可以提供用于准确确定与光谱相关的信息的简单且仍然有效的探测器阵列和光谱仪***。其中，作为示例，可以以快速有效的方式获取覆盖红外光谱范围的一部分的红外光谱。与本领域已知的装置相比，本文提出的探测器阵列和光谱仪***提供了高度的简单性，特别是在光谱仪***的光学设置方面。在此，特别适合于预期光谱、光学传感器的灵敏度和光谱仪***的光学特性之一的探测器阵列是有利的，因为它具有高度简单性，并且兼具快速测量的可能性，它特别适用于感测、探测和/或监测IR光谱区域，尤其是NIR和MidIR光谱区域中的至少一个中的应用。其他应用是可能的。
总之，在本发明的上下文中，以下实施例被认为是特别优选的：
实施例1：一种探测器阵列，包括：
-基板；以及
-多个探测器像素，其应用于所述基板的表面，
其中每个探测器像素具有传感器区域，所述传感器区域被指定用于接收射光的部分，
其中每个探测器像素被指定用于根据所述探测器像素的所述传感器区域接收到的所述入射光的所述部分的强度而产生传感器信号，并且
其中至少两个所述探测器像素的所述传感器区域相对于彼此相差所述对应的传感器区域的面积。
实施例2：根据前述实施例所述的探测器阵列，其中所述探测器像素在所述基板上布置成单线，从而指定在所述探测器阵列内的所述探测器像素的布置的取向线。
实施例3：根据任一前述实施例所述的探测器阵列，其中每个传感器区域的面积在第一方向和第二方向上配准。
实施例4：根据任一前述实施例所述的探测器阵列，其中所述第一方向平行于在所述探测器阵列内的所述探测器像素的所述布置所述取向线。
实施例5：根据两项前述实施例中任一项所述的探测器阵列，其中所述第二方向垂直于在所述探测器阵列内的所述探测器像素的所述布置的所述取向线。
实施例6：根据三项前述实施例中任一项所述的探测器阵列，其中所述至少两个所述探测器像素的所述传感器区域相对于彼此相差了在所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向上的延伸。
实施例7：根据前述实施例中任一项所述的探测器阵列，其中所述至少两个所述探测器像素相对于彼此进一步相差以下至少一项：所述探测器像素之间的距离，以及所述基板的相应部分上的所述探测器像素的密度。
实施例8：根据前述实施例中任一项所述的探测器阵列，其中至少两个相邻的探测器像素中的每一个包括到单独的电源的单独连接。
实施例9：根据前述实施例中任一项所述的探测器阵列，其中至少两个相邻的探测器像素共享到公共电势的单个连接。
实施例10：根据前述实施例中任一项所述的探测器阵列，其中所述公共电势将位于所述探测器阵列的同一表面上的具有相同极性的所述探测器像素的电极互连。
实施例11：根据两项前述实施例中任一项所述的探测器阵列，其中第一数量和第二数量的所述探测器像素通过第一公共电势和第二公共电势单独互连。
实施例12：根据前述实施例中任一项所述的探测器阵列，其中所述探测器像素选自以下至少一项：像素化有机相机元件，优选地为像素化有机相机芯片；光电导体阵列，具体为无机光电导体阵列，尤其是PbS、PbSe、Ge、InGaAs、扩展InGaAs、InSb或HgCdTe光电导体阵列；热电、辐射热计或热电堆阵列；像素化无机相机元件，优选地为像素化无机相机芯片，更优选地来自CCD芯片或CMOS芯片；单色相机元件，优选地为为单色相机芯片；FIP传感器。
实施例13：根据前述实施例中任一项所述的探测器阵列，其中所述传感器区域包括光敏材料。
实施例14：根据前述实施例中任一项所述的探测器阵列，其中所述光敏材料是光电导材料。
实施例15：根据前述实施例所述的探测器阵列，其中所述探测器像素的所述面积限定所述探测器像素的电阻率。
实施例16：根据前述实施例所述的探测器阵列，其中所述至少两个所述探测器像素的所述面积被调整，以配准所述传感器区域的电阻率。
实施例17：根据前述实施例所述的探测器阵列，其中所述至少两个所述探测器像素的所述面积被调整，以确保所述至少两个所述探测器像素内的相同电阻率。
实施例18：根据前述实施例中任一项所述的探测器阵列，其中所述入射光包括760nm至1000μm(红外光谱范围)的电磁辐射。
实施例19：根据前述实施例所述的探测器阵列，其中所述入射光包括1μm至3μm的电磁辐射。
实施例20：根据前述实施例中任一项所述的探测器阵列，其中所述光束通过初级(primary)辐射在对象上的反射和/或通过所述对象本身受所述初级辐射激发而产生的光发射来产生。
实施例21：一种光谱仪***，包括
-波长选择滤波器，其被指定用于将入射光分离成包括所述入射光的多个部分的光谱；以及
-根据前述权利要求中任一项所述的探测器阵列；以及
-评估单元，其被指定用于通过评估由所述探测器阵列所提供的所述传感器信号来确定与光谱相关的信息。
实施例22：根据前述实施例所述的光谱仪***，其中所述评估单元被设计为根据所述探测器阵列中所述探测器像素的位置、所述入射光的波长和所述传感器信号之间的至少一个预定关系，生成与所述光谱相关的信息。
实施例23：根据前述实施例所述的光谱仪***，其中所述传感器信号是通过执行至少一次电流-电压测量和/或至少一次电压-电流-测量而产生的。
实施例24：根据涉及所述光谱仪***的前述实施例中任一项所述的光谱仪***，还包括适于照射所述对象的照射源。
实施例25：根据前述实施例所述的光谱仪***，其中所述照射源选自以下至少一项：白炽灯；热红外发射器；火焰源；热源；激光器，特别是激光二极管；发光二极管；有机光源，特别是有机发光二极管；霓虹灯；结构光源。
实施例26：根据两项前述实施例中任一项所述的光谱仪装置，其中所述照射源集成或附接到所述光谱仪装置。
实施例27：根据涉及所述光谱仪***的前述实施例中任一项所述光谱仪装置，还包括光学元件，所述光学元件被设计为接收来自所述对象的入射光并将所述入射光传送到所述波长选择滤波器。
实施例28：根据前述实施例所述的光谱仪装置，其中所述光学元件选自反向操作的聚光装置或传输装置。
实施例29：根据涉及所述光谱仪***的前述实施例中任一项所述的光谱仪装置，还包括传输装置。
实施例30：根据两项前述实施例中任一项所述的光谱仪装置，其中所述传输装置构成或包括会聚光学元件，其中所述会聚元件相对于所述入射光的波长范围的至少一部分而至少部分地光学透明。
实施例31：根据前述实施例所述的光谱仪装置，其中所述会聚光学元件选自包括下列的组：会聚光学透镜、会聚衍射光学元件和会聚曲面镜。
实施例32：根据三项前述实施例中任一项所述的光谱仪装置，其中所述传输装置位于所述聚光装置和所述长度可变滤波器之间。
实施例33：根据前述实施例中任一项所述的光谱仪装置，其中所述探测器阵列通过透明间隙与所述波长选择滤波器隔开。
实施例34：根据前述实施例中任一项所述的光谱仪***的用途，这些用途选自：红外探测应用；光谱学应用；废气监测应用；燃烧过程监测应用；污染监测应用；工业过程监测应用；化学过程监测应用；食品加工过程监测应用；水质监测应用；空气质量监测应用；质量控制应用；温度控制应用；运动控制应用；排气控制应用；气体感测应用；气体分析应用；运动感测应用；化学感测应用；移动应用；医疗应用；移动光谱应用；食品分析应用；农业应用，例如土壤特征、青贮饲料、饲料、作物或农产品、监测植物健康；塑料识别和/或回收应用。
附图说明
从随后与从属权利要求相结合的优选示例性实施例的描述，本发明的进一步的可选细节和特征是明显的。在该上下文中，特定特征可以单独或与特征组合来实现。本发明不限于示例性的实施例。示例性实施例在附图中示意性地示出。各个附图中相同的参考标号涉及相同元件或具有相同功能的元件，或者关于它们的功能彼此对应的元件。
具体地，在附图中：
图1示出了根据本发明的包括探测器阵列的光谱仪***的示例性实施例的示意图；
图2示出了根据现有技术的探测器阵列的前视图；
图3和4示出了根据本发明的探测器阵列的优选示例性实施例的前视图；以及
图5和6示出了根据本发明的探测器阵列的优选示例性实施例的前视图，另外还示出了电源的不同实施例。
具体实施方式
图1以高度示意的方式示出了光谱仪***110的示例性实施例，其包括根据本发明的探测器阵列112。如通常所使用的，光谱仪***110被指定用于记录相对于在被表示为“光谱”或其一部分的波长范围内的入射光114的相应波长或波长间隔的入射光114的信号强度。根据本发明，光谱仪***110尤其适于记录红外(IR)光谱区域(优选地，近红外(NIR)和中红外(MidIR)中的至少一种)中的光谱，特别是其中入射光可以具有1μm至5μm，优选地1μm到3μm的波长，并且因此适合于研究或监测目的，特别是在IR光谱区域中。在此，入射光114可以由对象116产生和/或反射，该对象116可以是活体对象和非活体对象，例如包括一个或多个物品和/或物品的一个或多个部分，其中至少一个物品或其至少一部分可以包括至少一种组件，该组件可以提供适合于在IR中，尤其是在NIR光谱区域中研究的光谱。
如图1中示意性地示出的，示例性光谱仪***110包括线性可变滤波器118作为波长选择滤波器的优选示例，其中线性可变滤波器118被指定用于将入射光114分离成包括入射光114的多个波长分辨部分的光谱；被设计为确定接收的波长信号的相应强度的探测器阵列112；以及被指定用于接收来自对象116的入射光114并将入射光114传送到线性可变滤波器118的光学元件120。通常，至少一个传输装置(此处未示出)，优选地为折射透镜，可用作光学元件120。
如图1中示意性地示出的，光学元件120可替代地或附加地包括聚光装置122，其中聚光装置122可在反方向124上操作。在此，反向操作的聚光装置122可以包括非圆锥形126，特别是抛物线形128。然而，其他种类的形状也是可行的，特别是圆锥形或其他种类的非圆锥形126，例如椭圆形。如这里所示，反向操作的聚光装置124包括输入130、光学引导结构132和输出134。因此，可能被对象116发射或反射或者可能已经穿过对象116的入射光114在被设计为接收入射光114的输入130处，进入反向操作的聚光装置122。此后，由输入130捕获的入射光114穿过光学引导结构132，该光学引导结构132被优选地设计为散布入射光114。最后，以这种方式散布的入射光114由被指定发射入射光114的输出134发射。因此，与入射光114的角展度相比，在输出134处发射的光束的角展度可以同时减小。结果，反向操作的聚光装置122允许修改由对象116提供的入射光114，使得在反向操作的聚光装置124的输出134处发射的光表现出减小的角展度。
因此，由反向操作的聚光装置122的输出134所提供的大部分光束以平行的方式照射线性可变滤波器118，特别是以垂直的方式，垂直于线性可变滤波器118的接收表面136。如在该示例性实施例中所使用的，线性可变滤波器118是或包括具有多个干涉滤波器的光学滤波器，优选地，这些干涉滤波器以干涉滤波器的连续布置而提供。在此，每个干涉滤波器可以针对线性可变滤波器118的接收表面136上的每个空间位置138形成具有可变中心波长的带通，使得可变中心波长可以是空间位置138的线性函数。
如图1中示例性所示，线性可变滤波器118因此可以沿单个维度(通常作为线性可变滤波器118的“长度”)布置，优选地连续布置。举例来说，线性可变滤波器118可以是在透明基板142上承载至少一个响应涂层140的楔形滤波器，其中响应涂层140可以表现出空间可变的特性，特别是空间可变的厚度(此处未示出)。在此，透明基板142可以包括至少一种可在IR光谱范围内表现出高度光学透明度度的材料，该材料可优选地选自包括下列的组：氟化钙(CaF2)、熔融石英、锗(Ge)、氟化镁(MgF)、溴化钾(KBr)、蓝宝石、硅(Si)、氯化钠(NaCl)、硒化锌(ZnSe)、硫化锌(ZnS)、硼硅酸盐玻璃、透明导电氧化物(TCO)和透明有机聚合物，其中CaF2、熔融石英、MgF、KBr、蓝宝石、Si、NaCl、ZnSe、ZnS、硼硅酸盐玻璃、透明导电氧化物和选定的透明有机聚合物尤其适用于NIR光谱范围。然而，线性可变滤波器118的其他实施例也是可行的。但是，对于本发明的目的，其他种类的长度可变滤波器也是可行的。
线性可变滤波器118被指定用于将入射光114分离成包括入射光114的多个波长分辨分区的光谱。为此，优选地，入射光114可以在与入射光114的波长相关的特定空间位置138处，穿过线性可变滤波器118。当入射光114在与入射光114的波长相关的特定空间位置138处，穿过线性可变滤波器118之后，接着照射在探测器阵列112，特别是由探测器阵列112所包括的多个传感器像素144之一上。因此，每个传感器像素144在入射光114，如上所述，穿过线性可变滤波器118之后接收由入射光114提供的组成波长信号之一的至少一部分。此外，每个传感器像素144适于提供与每个组成波长的强度相关的传感器信号。换言之：光谱仪***110因此被指定为基于组成波长信号而产生多个传感器信号，其中每个传感器信号与入射光114的每个部分的强度相关。
如图1中进一步所示，探测器阵列112可以优选地通过透明间隙146与线性可变滤波器118隔开，其中透明间隙146例如可以通过使用透明基板142而获得。因此，通过为透明间隙146选择合适的宽度，可以相对于线性可变滤波器118，更精确地调整探测器阵列112。此外，调整透明间隙146可以允许进一步增加光谱仪***110的效率。
如图1中示意性地示出的，多个传感器信号可以经由信号引线148被传输到进一步包括在光谱仪***110中的评估单元150。在此，评估单元150通常被指定用于通过评估由探测器阵列112提供的多个传感器信号，来确定与对象116的光谱相关的信息。为此，评估单元150可以包括一个或多个电子装置和/或一个或多个软件组件，以评估由信号评估单元152象征性地表示的多个传感器信号。在此，评估单元150可以适于通过比较多于一个的传感器信号来确定与对象116的光谱相关的至少一个信息项。
由光谱仪装置112的光学元件120接收的入射光114可以由发光对象116产生。替代地或附加地，入射光114可以由单独的照射源154产生，该照射源可以包括环境光源和/或人造光源，特别是白炽灯156，其可以被指定用于以由照射源154产生的光的至少一部分能够穿过对象116(此处未示出)的方式，和/或以对象116能够反射由照射源154产生的光的一部分的方式，使得入射光114可以被配置为由光学元件120接收的方式照射对象116。在此，照射源154可以是或包括连续发射光源和/或调制光源。如图1中进一步示出的，照射源154可以由至少一个照射控制单元158控制，如果需要，该照射控制单元158可以适于提供调制光。在此，照射控制单元158可以另外向信号评估单元152提供有关照射的信息，和/或由信号评估单元152控制，这由图1中的照射控制单元158和信号评估单元152之间的引线象征性地指示。替代地或附加地，控制对象116的照射可以在照射源154和对象116之间和/或对象116和光学元件120之间的光束路径中实现。也可以构想进一步的可能性。
通常，评估单元150可以是数据处理装置160的一部分和/或可以包括一个或多个数据处理装置160。评估单元150可以完全或部分地集成到壳体162中，壳体162还可以包括探测器阵列112、线性可变滤波器118和可选的光学元件120，和/或可以完全或部分地实现为能够以无线或有线的方式电连接到探测器阵列112的单独的装置。评估单元150还可以包括一个或更多附加组件，例如一个或多个电子硬件组件和/或一个或多个软件组件，例如一个或多个测量单元和/或一个或多个评估单元和/或一个或多个控制单元(此处未示出)。
如图1的示例性实施例中进一步示出的，在该特定实施例中，探测器阵列112、线性可变滤波器118和光学元件120可以沿公共光轴164布置。具体地，光轴164可以是探测器阵列112、线性可变滤波器118和光学元件120中的至少一个的设置的对称轴和/或旋转轴。特别地，光轴164因此可以平行于与线性可变滤波器118的接收表面136相垂直的平面。
图2示出了根据现有技术的已知探测器阵列210的前视图的示例，其中探测器阵列210的前部指向线性可变滤波器118。如此处所示，探测器阵列210包括承载多个传感器像素144的基板212，其中每个传感器像素144具有被指定用于接收入射光114的一部分的传感器区域214。在此，每个传感器像素144被指定用于根据由对应的传感器区域214接收到的入射光114的一部分的强度来产生传感器信号。为此，可以将不同极性的两个电极216、218附接到每个传感器区域214的边界，以接收可以由对应传感器区域214内的入射光114产生的电荷。因此，传感器像素144被设计为产生传感器信号，优选地以电子信号的形式，这些信号与入射在单个传感器像素144上的入射光114的强度相关联。
如图2所示，已知探测器阵列210中的多个传感器像素144中的每个传感器区域214呈现相同的形状，具有与面积220相同的尺寸，并且以等距的方式，沿单条线的方向在单个取向线222中置于基板212上，在此等距方式中，相邻传感器像素144的中间之间的距离相同。因此，已知探测器阵列210被设计为记录和产生高分辨率光谱，其中光谱中的峰的数量可以通过使用为此目的配置的计算机程序，利用各个所涉及的探测器像素144的传感器信号形成积分来确定。
与示意性地示出根据现有技术的已知探测器阵列210的典型实施例的图2相比，图3和4示出了根据本发明的探测器阵列112的各种优选示例性实施例。在此，探测器阵列112的示例性实施例再次包括基板212和应用到基板212的正面上的多个探测器像素144。此外，每个探测器像素144再次具有被指定用于接收入射光114的一部分的传感器区域214，其中每个探测器像素144再次被指定用于根据对应的探测器像素144的传感器区域214所接收到的入射光114的一部分的强度来产生传感器信号。然而，与图2所示的根据现有技术的已知探测器阵列210相比，图3和4中的至少两个探测器像素144的传感器区域214相对于彼此相差对应的传感器区域214的相应面积220的尺寸。
在图3A和3B所示的根据本发明的探测器阵列112的优选示例性实施例中，每个探测器阵列112例如具有七个不同的探测器像素144-1、144-2、144-3、144-4、144-5、144-6和144-7，
-其中探测器像素144-1、144-3、144-4和144-7的对应传感器区域214-1、214-3、214-4和214-7的相应面积220-1、220-3、220-4和220-7的尺寸相对于彼此不同，并且相对于其他探测器像素114-2、144-5和144-6也不同，
-而其他探测器像素114-2、144-5和144-6针对对应的传感器区域214-2、214-5、214-6的面积220-2、220-5和220-6表现出相同的尺寸，但仍然不同于探测器像素144-1、144-3、144-4和144-7。
如上所述，探测器阵列112的其他优选示例性实施例可以包括不同数量的N≥5个探测器像素144，然而，优选地N≤25，更优选地N≤10。
因此，图3A和3B的探测器阵列112的优选示例性实施例中的至少两个探测器像素114的传感器区域214相对于彼此相差对应传感器区域214的相应面积220的尺寸。如其中进一步指出的，附接到每个单独的探测器像素144的传感器区域214的边界的不同极性的两个电极216、218因此呈现出根据传感器区域214的实际尺寸和形状调整的尺寸和形状，其以这样的方式：每个电极216、218的延伸根据其附接到的对应传感器区域214的对应延伸而变化。
根据现有技术比较图3A的探测器阵列112与图2中的探测器阵列210，基板212的相应部分上的探测器像素144的密度在两个实施例中不同。因此，与图2的实施例中的探测器像素144的单个出现频率相比，图3A的实施例中的探测器像素144-1、144-2、144-3、144-4、144-5、144-6和144-7的出现频率在基板212的每个部分上变化。举例来说，如图2所示，可以通过由的基板212的宽度和相邻传感器像素144的中心之间的距离224的值来定义该部分。虽然在图2中，该部分上的探测器像素144的密度为1，但在图3A中，部分与部分不同。可以针对图3B、4A、4B、5A、5B、6A和6B的其他实施例做出类似的考虑。
如图3A中所示，探测器像素144的面积220的尺寸只能相对于探测器阵列212的基板而沿取向线222来变化，其可由宽度226表示，而每个探测器像素144的长度228可以保持恒定。这种实施例通常是有利的，因为它可以促进探测器阵列112的制造。
然而，如图3B所示，探测器像素144的面积220的尺寸不仅可以相对于宽度226，即沿着取向线222变化，而且还可以相对于每个探测器像素144的长度228变化，恒定。在该特别优选的实施例中，探测器像素144的对应面积220因此可以优选地被调整，以对准探测器像素144的对应传感器区域214的电阻率。因此，每个探测器像素144表现出相同的或非常相似的电阻率。这种实施例在传感器区域214的光敏材料选自如上所述的光电导材料的情况下尤其有利。因此，探测器像素144的对应传感器区域214的电导率同样可以被调整。因此，用于放大传感器电流的放大因子可以有利地选择为对于这种探测器阵列112(其中传感器区域214包括相同的光电导材料)中的所有探测器像素114相等。
因此，使用其中每个探测器像素144的面积220适合于预期出现在要研究或监测的光谱中的峰的图3A和3B的探测器阵列112，通过将根据本发明的探测器阵列112内的探测器像素114的数量减少到大致等于为了产生传感器信号而要被积分的峰的数量，来促进传感器信号的积分。特别地，由于线性可变滤波器118是固定的，峰总是出现在光谱内的相同位置，因此允许将相应的探测器像素144放置在探测器阵列112上的相同位置。此外，积分比的形成甚至可以通过使用模拟电子装置来确定，该模拟电子装置利用被分配给希望确定比率的峰的两个探测器像素144的传感器信号。
在图4A和4B所示的根据本发明的探测器阵列112的进一步优选示例性实施例中，每个探测器阵列112例如具有十七个不同的探测器像素144-1、144-2、......144-17，其中探测器像素144-1、144-2......144-7的对应传感器区域214-1、214-2、......214-17的相应面积220-1、220-2、......220-17的尺寸相对于彼此不同，使得相应面积220-1、220-2、......220-17的尺寸根据入射在探测器像素144-1、144-2......144-7的对应传感器区域214-1、214-2、......214-17上的入射光114的一部分的光谱特性进行调整，优选地在该入射光114穿过线性可变滤波器118之后。如图4A和4B示意性地所示，相应面积220-1、220-2、......220-17的尺寸的变化可以遵循线性可变滤波器118的带宽对线性可变滤波器118中的位置的依赖性，并且由于探测器阵列112可以相对于也在探测器阵列112中的线性可变滤波器118保持在固定位置。在其中线性可变滤波器118在被设计为在接收长波长的第一端230处的选择性大于在被设计为接收短波长的第二端232处的选择性的实施例中，相应面积220-1、220-2、......220-17的尺寸可以如在图4A和4B中那样变化。此外，需要强调的是，图4A和4B之间的差异对应于如上所述的图3A和3B之间的差异。
在根据本发明的探测器阵列112的进一步优选示例性实施例中(此处未示出)，相应面积220-1、220-2、......220-17的尺寸可以相对于照射对象116的照射源154的发射光谱的变化而变化，从而产生光谱，使得当具有此类发射光谱的入射光114直接照射探测器阵列112时，可以获得线性或平坦的光谱。然而，也可以构想探测器阵列112的其他实施例。
此外，图5和6示出了根据本发明的探测器阵列112的前视图的优选示例性实施例，其中另外示出了相对于将电源310施加到探测器阵列112的探测器像素144的相邻的探测器像素144之间的两种不同类型的连接。在此，图5A和5B的探测器阵列112对应于图3A的探测器阵列112，而图6A和6B的探测器阵列112类似于图4B的探测器阵列112。也可以为图3B和4A的探测器阵列112提供类似的实施例(此处未示出)。有关进一步的细节，可以参考上面图3和4的描述。另外，可以构想进一步的实施例，特别是其中探测器像素144-1、144-2、144-3、.......144-N中的一些具有根据第一实施例的一种电源，而探测器像素144-1、144-2、144-3、.......144-N中的其他具有根据不同实施例的不同类型的电源的实施例。
在如图5A中示意性地示出的电源310的第一实施例中，为每个探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N提供了单独的电源312-1、312-2、312-3......312-N。作为其优点，通过每个探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N的电流和每个探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N的响应度可以通过使用单独的电源312-1、312-2、312-3......312-N来单独调整。然而，在该实施例中，每个探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N具有单独的电源312-1、312-2、312-3、……312-N，其中通过每个探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N的电流的噪声可能彼此不同。特别地，图5A的实施例可以用在其中单独的电源312-1、312-2、312-3、……312-N和对应的单独的读出电子装置314-1、314-2、314-3、.....314-N可以很容易地提供给探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N的情况。在此，在照射在探测器阵列112上的波长相对于它们各自的带宽不同的情况下，可以获得探测器阵列112的效率增加，其中探测器阵列112中的每个探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N的传感器信号的线性化可以通过以适合的方式，使用单独的读出电子装置314-1、314-2、314-3、.....314-N来实现。
在如图5B中示意性地示出的电源310的另一实施例中，为所有探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N提供了公共电势316，因此，在所有探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N的电极216之间产生了互连。作为其优点，与图5A的单独的电源312-1、312-2、312-3、......312-N相比，使用光刻更容易地制造了公共电势316。图5B的实施例尤其可以用在其中单独的读出电子装置314-1、314-2、314-3、.....314-N可以容易地通过仅产生单个电源电压，根据对应的探测器像素像素144-1、144-2、144-3、......144-N调整的情况下。同样在这里，在照射在探测器阵列112上的波长相对于它们各自的带宽不同的情况下，可以获得探测器阵列112的效率增加，其中探测器阵列112中的每个探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N的传感器信号的线性化也可以通过相应地使用单独的读出电子装置314-1、314-2、314-3、.....314-N来实现。
在如图6A中示意性地示出的电源310的另一实施例中，类似于图5A的实施例，为每个探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N提供了单独的电源312-1、312-2、312-3、……312-N。作为其优点，通过每个探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N的电流和每个探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N的响应度可以通过使用单独的电源312-1、312-2、312-3......312-N来单独调整。此外，每个探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N表现出相同的纵横比，即每个探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N的长度228与宽度226的相同关系。作为其特定的优点，探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N的对应传感器区域214-1、214-2、214-3、......214-N的电阻率以每个探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N表现出相同数量级的暗电阻的方式而对准。因此，通过不同探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N的电流的噪声可以具有同一范围内的值。有关进一步的优点和用途，请参阅图5A的描述。
在如图6B示意性地示出的电源310的另一实施例中，类似于图5B的实施例，为所有探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N提供了公共电势316。因此，这里也在所有探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N的电极216之间产生了互连。作为其优点，与图5A的单独的电源312-1、312-2、312-3、......312-N相比，这里也使用光刻更容易地制造了公共电势316。图6B的实施例尤其可以用在其中单独的读出电子装置314-1、314-2、314-3、.....314-N可以容易地通过仅产生单个电源电压，根据对应的探测器像素像素144-1、144-2、144-3、......144-N调整的情况下。同样在这里，在照射在探测器阵列112上的波长相对于它们各自的带宽不同的情况下，可以获得探测器阵列112的效率增加，其中探测器阵列112中的每个探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N的传感器信号的线性化也可以通过相应地使用单独的读出电子装置314-1、314-2、314-3、.....314-N来实现。此外，与图6A的实施例类似，每个探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N表现出相同的纵横比，即每个探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N的长度228与宽度226的相同关系，由此，具有与上述相同的优点，即，探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N的对应传感器区域214-1、214-2、214-3、......214-N的电阻率以每个探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N的暗电阻具有数量级的方式而配准。因此，通过不同探测器像素144-1、144-2、144-3、......144-N的电流的噪声也可以具有同一范围内的值。有关进一步的优点和用途，请参阅图5B和6A的描述。
参考编号列表
110 光谱仪***
112 探测器阵列
114 入射光
116 对象
118 作为波长选择滤波器的优选示例的线性可变滤波器
120 光学元件
122 反向操作聚光装置
124 反方向
126 非圆锥形
128 抛物线形
130 输入
132 引导结构
134 输出
136 接收表面
138 空间位置
140 响应涂层
142 透明基板
144 探测器像素
146 透明间隙
148 信号引线
150 评估单位
152 信号评估单元
154 照射源
156 白炽灯
158 照射控制单元
160 数据处理装置
162 壳体
164 光轴
210 根据现有技术的已知探测器阵列
212 基板
214 传感器区域
216 电极
218 电极
220 感光面积
222 取向线
224 距离
226 宽度
228 长度
230 第一端
232 第二端
310 电源
312 单独的电源
314 单独的读出电子装置
316 公共电势

Claims (17)

1.一种探测器阵列(112)，包括
-基板(212)；以及
-多个探测器像素(144)，其应用于所述基板(212)的表面，
其中每个探测器像素(144)具有传感器区域(214)，所述传感器区域被指定用于接收入射光(114)的部分，
其中每个探测器像素(144)被指定用于根据由所述探测器像素(144)的所述传感器区域所接收到的所述入射光(114)的所述部分的强度来产生传感器信号，其中至少两个相邻的探测器像素(144)共享到公共电势(316)的单个连接，并且
其中所述探测器像素(144)中的至少两个的所述传感器区域相对于彼此相差对应的传感器区域(214)的面积(220)。
2.根据前述权利要求所述的探测器阵列(112)，其中所述探测器像素(144)在所述基板(212)上布置成单线，从而规定在所述探测器阵列(112)内的所述探测器像素(144)的布置的取向线(222)。
3.根据前述权利要求所述的探测器阵列(112)，其中每个传感器区域(214)的所述面积(220)在第一方向和第二方向上对准，其中所述第一方向平行于在所述探测器阵列(112)内的所述探测器像素(144)的所述布置的所述取向线(222)，并且其中所述第二方向垂直于在所述探测器阵列(112)内的所述探测器像素(144)的所述布置的所述取向线(222)。
4.根据前述权利要求所述的探测器阵列(112)，其中所述探测器像素(144)中的所述至少两个的所述传感器区域(214)相对于彼此相差在所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向上的延伸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的探测器阵列(112)，其中所述所述探测器像素(144)中的所述至少两个相对于彼此进一步相差以下至少一项：所述探测器像素(144)之间的距离(224)，以及所述基板(212)的相应部分上的所述探测器像素(144)的密度。
6.根据前述权利要求中任一项所述的探测器阵列(112)，其中所述公共电势(316)将位于所述探测器阵列(112)的同一表面上的具有相同极性的所述探测器像素(144)的电极互连。
7.根据前述权利要求中任一项所述的探测器阵列(112)，其中第一数量和第二数量的所述探测器像素(144)通过第一公共电势和第二公共电势而单独互连。
8.根据前述权利要求中任一项所述的探测器阵列(112)，其中所述传感器区域(214)包括光敏材料。
9.根据前述权利要求所述的探测器阵列(112)，其中所述光敏材料是光电导材料，其中所述探测器像素(114)的所述面积(220)限定所述探测器像素(114)的电阻率，其中所述探测器像素(144)中的所述至少两个的所述面积(220)被调整以配准所述传感器区域(214)的电阻率。
10.根据前述权利要求所述的探测器阵列(112)，其中所述探测器像素(144)中的所述至少两个的所述面积(220)被调整以确保在所述探测器像素(144)中的所述至少两个内的相同电阻率。
11.一种光谱仪***(110)，包括
-波长选择滤波器，其被指定用于将入射光(114)分离成包括所述入射光(114)的多个部分的光谱；以及
-根据前述权利要求中任一项所述的探测器阵列(112)；以及
-评估单元(150)，其被指定用于通过评估由所述探测器阵列(112)所提供的所述传感器信号来确定与光谱相关的信息。
12.根据前述权利要求所述的光谱仪***(110)，其中在照射在所述探测器像素(144)的所述对应传感器区域(214)的所述入射光(114)的所述部分穿过所述波长选择滤波器之后，根据所述入射光(114)的所述部分的光谱特性，调整所述探测器像素(144)中的至少一个的面积(220)。
13.根据前述权利要求所述的光谱仪***(110)，其中所述光谱特性选自以下至少一项：所述入射光(114)的所述光谱内的峰宽、所述波长选择滤波器的带宽、产生所述光谱的照射对象(116)的照射源(154)的发射光谱的变化。
14.根据前述权利要求所述的光谱仪***(110)，其中所述探测器像素(144)中的所述至少一个的所述面积(220)，在所述入射光(114)穿过所述波长选择滤波器之后，被根据所述入射光(114)的所述带宽的变化来调整。
15.根据前述两项权利要求中任一项所述的***(110)，其中所述探测器像素(144)中的所述至少一个的所述面积(220)被根据所述峰宽来调整，以确保由所述探测器像素(144)中的所述至少一个所提供的所述传感器信号对应于所述峰的强度。
16.根据前述权利要求所述的光谱仪***(110)，其中所述评估单元(150)被指定用于通过评估所述两个探测器像素(144)的所述传感器信号来确定两个不同峰的强度之间的关系。
17.根据涉及光谱仪***(110)的前述权利要求中任一项所述的光谱仪***(110)的用途，出于使用目的，这些用途选自包括下列的组：红外探测应用；光谱学应用；废气监测应用；燃烧过程监测应用；污染监测应用；工业过程监测应用；混合或掺合过程监测；化学过程监测应用；食品加工过程监测应用；食品制备过程监测；水质监测应用；空气质量监测应用；质量控制应用；温度控制应用；运动控制应用；排气控制应用；气体感测应用；气体分析应用；运动感测应用；化学感测应用；移动应用；医疗应用；移动光谱应用；食品分析应用；农业应用，例如土壤特征、青贮饲料、饲料、作物或农产品、监测植物健康；塑料识别和/或回收应用。
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