(57)【要約】分光器は、複数の分離された光路を備える、複数の分離された光チャネルを備える。分離された光路は、光路間のクロストークを低減し、分光器が分解能の増加に伴って短縮された長さを有することを可能にする。多くの実施形態では、分離された光路は、デバイスの長さを実質的に短縮することを可能にする分離された平行な光路を備える。多くの実施形態では、分離された各光路は、フィルタアレイのフィルタから、レンズアレイのレンズを通り、支持体アレイのチャネルを通り、センサアレイの領域まで延在する。センサアレイの各領域は、複数のセンサ素子を備え、センサ素子の位置は、その位置で受光される光の角度に基づいて受光される光の波長、レンズの焦点距離、およびフィルタの中心波長に対応する。
2016528496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルタアレイからセンサアレイまで延在する複数の分離された光路を備える、分光器。
【請求項２】
前記センサアレイの複数の領域と、
前記フィルタアレイの複数のフィルタと、
レンズアレイの複数のレンズと、
前記センサアレイの前記複数の領域と前記レンズアレイの前記複数のレンズとの間に延在する支持体アレイであって、光不透過性材料で画定される複数の光透過チャネルを備える、支持体アレイと、
をさらに備え、前記複数の分離された光路は、前記複数のチャネルを分離するために、前記複数のレンズから前記複数のチャネルを通って前記複数の領域まで延在する、請求項１に記載の分光器。
【請求項３】
拡散板と、
複数の領域を備える検出器であって、前記複数の領域の各領域が複数のセンサを備える、検出器と、
複数のレンズを備えるレンズアレイであって、前記レンズアレイの各レンズが、前記複数の領域の領域に対応する、レンズアレイと、
前記レンズアレイに対応するフィルタアレイであって、複数のフィルタを備える、フィルタアレイと、
を備え、前記複数のフィルタの各フィルタは、前記複数のフィルタのうちの他のフィルタとは異なる波長の範囲を透過するように構成される、分光器。
【請求項４】
前記波長の範囲は、前記複数のフィルタのうちの前記他のフィルタの範囲と重複し、前記各フィルタは、前記複数のフィルタのうちの前記他のフィルタとは異なる中心波長を含む、請求項３に記載の分光器。
【請求項５】
前記複数のフィルタは、複数の干渉フィルタを含み、前記複数の領域のそれぞれのスペクトルを決定するために、前記複数の干渉フィルタが、前記干渉フィルタのそれぞれを通る光路長を変化させるように前記複数のレンズとともに配置される、請求項３に記載の分光器。
【請求項６】
前記フィルタアレイは、厚さならびに第１の側面および第２の側面を有する基板を備え、前記第１の側面は、前記拡散板に向かって配向され、前記第２の側面は、前記レンズアレイおよび検出器に向かって配向され、前記フィルタアレイは、前記アレイのレンズ間のクロストークを抑制するように前記レンズアレイに向かって配向された前記第２の側面上に複数のコーティングを備える、請求項３に記載の分光器。
【請求項７】
前記第２の側面上の前記複数のコーティングは、複数の干渉フィルタを備え、前記第２の側面上の前記複数の干渉フィルタの前記それぞれは、前記複数のレンズのうちの１つのレンズに光の中心波長を透過するように構成される、請求項６に記載の分光器。
【請求項８】
前記フィルタアレイは、前記フィルタアレイの前記第１の側面上に１つまたはそれを上回るコーティングを備える、請求項７に記載の分光器。
【請求項９】
前記アレイの前記第１の側面上の前記１つまたはそれを上回るコーティングは、機械応力を均衡させるためのコーティングを備える、請求項８に記載の分光器。
【請求項１０】
前記フィルタアレイの前記第１の側面上の前記１つまたはそれを上回るコーティングは、光学フィルタを備える、請求項８に記載の分光器。
【請求項１１】
前記フィルタアレイの前記第１の側面上の前記光学フィルタは、赤外線を選択的に通過させるためのＩＲパスフィルタを備える、請求項１０に記載の分光器。
【請求項１２】
前記基板の前記第１の側面は、コーティングを備えない、請求項６に記載の分光器。
【請求項１３】
前記検出器と前記レンズアレイとの間に延在する支持体をさらに備え、前記支持体は、前記レンズアレイを支持し、かつ前記検出器からの焦点距離に前記レンズアレイを位置付けるために成形およびサイズ決定され、前記支持体は、前記アレイの前記複数のレンズから前記検出器の前記複数の領域まで光を通過させるための複数のチャネルを備える、請求項３に記載の分光器。
【請求項１４】
前記支持体は、前記複数のチャネル間のクロストークを抑制するために、前記複数のチャネルの前記それぞれの壁に位置する光吸収材料を含む、請求項１３に記載の分光器。
【請求項１５】
支持体は、前記検出器の上面から前記レンズアレイの下面までの距離に延在する軸を備え、前記支持体は、前記上面から前記下面までの前記距離を前記焦点距離に固定するために剛性を有する、請求項１３に記載の分光器。
【請求項１６】
画像センサは、前記複数のレンズのそれぞれをベアダイ面からの焦点距離に位置付けるように前記支持体と接触するベアダイ面を備える、請求項１３に記載の分光器。
【請求項１７】
前記複数の領域は、複数の活性領域を備え、前記複数のチャネルは、前記複数の活性領域に対応し、前記支持体は、前記複数の活性領域から離れた複数の接触位置で前記ベアダイ面と接触するようにサイズ決定および成形された端部構造を備える、請求項１６に記載の分光器。
【請求項１８】
光不透過性材料に形成される複数の開口部を備える開口部アレイをさらに備え、前記複数の開口部は、前記アレイの各レンズの透明なレンズ開口部を画定するような寸法であり、各レンズの前記透明なレンズ開口部は、前記アレイの１つのフィルタに限定される、請求項３に記載の分光器。
【請求項１９】
各レンズの前記透明なレンズ開口部は、前記アレイの１つのフィルタに限定される、請求項１８に記載の分光器。
【請求項２０】
前記複数のフィルタのフィルタを前記拡散板と前記複数のレンズとの間の定位置に保持するためのフィルタ支持体をさらに備える、請求項３に記載の分光器。
【請求項２１】
前記複数のフィルタを密閉するように前記複数のフィルタの上に配置される光透過性プレートをさらに備える、請求項３に記載の分光器。
【請求項２２】
前記拡散板は、分析される試料の材料からの入射光を受光し、かつ拡散光を透過するように構成され、前記透過された拡散光の角度プロファイルは、実質的に固定され、かつ前記試料からの前記光の入射角とは実質的に無関係である、請求項３に記載の分光器。
【請求項２３】
前記拡散板は、ランバート配光を形成するためのコサイン拡散板を備える、請求項３に記載の分光器。
【請求項２４】
ＩＲ透過性材料から成るＩＲパスフィルタをさらに備え、前記拡散板は、前記ＩＲ透過性材料の表面に形成される、請求項３に記載の分光器。
【請求項２５】
前記表面の反対側の前記ＩＲ透過性材料の第２の表面に形成される第２の拡散板をさらに備え、前記第２の拡散板は、前記拡散板にわたって入光を分布させる、請求項２４に記載の分光器。
【請求項２６】
第２のＩＲパスフィルタおよび筐体をさらに備え、前記筐体は、前記拡散板、前記フィルタアレイ、および前記レンズアレイを覆い、前記筐体は、前記第２のＩＲパスフィルタおよび複数の開口部を備える支持体に連結され、前記支持体、前記フィルタアレイ、および前記レンズアレイを前記検出器のベア面に連結するために、前記拡散板、前記フィルタアレイ、および前記レンズアレイが、前記第２のＩＲパスフィルタと前記複数の開口部を備える前記支持体との間に順次配置される、請求項２５に記載の分光器。
【請求項２７】
前記検出器からの信号に応じてスペクトルを決定するための命令を具現化する有形媒体を備えるプロセッサをさらに備える、請求項３に記載の分光器。
【請求項２８】
前記プロセッサは、材料の標的部位のスペクトルを決定するために、前記領域のそれぞれからのスペクトルを合わせるための命令を含む、請求項２７に記載の分光器。
【請求項２９】
ａ）第１の波長範囲内の一次放射線を放出するための一次放射線エミッタと、
ｂ）前記第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲内の二次放射線を放出するための二次放射線エミッタと、
を備える、照明器をさらに備える、請求項３に記載の分光器。
【請求項３０】
前記一次放射線エミッタは、発光ダイオードまたはレーザダイオードのうちの１つまたはそれを上回るものを備え、前記二次エミッタは、燐光性プレート、燐光体プレート、燐光体粉末、ナノ結晶、またはナノ結晶粉末のうちの１つまたはそれを上回るものを備える、請求項２９に記載の分光器。
【請求項３１】
前記二次放射線エミッタは、前記二次エミッタの加熱を抑制するように前記一次放射線エミッタのパッケージに接触し、前記パッケージは、前記二次放射線エミッタから熱を逃がすためのヒートシンクを備える、請求項２９に記載の分光器。
【請求項３２】
前記二次エミッタの加熱を抑制するために、前記二次放射線エミッタと前記一次放射線エミッタのパッケージとの間に隙間が延在する、請求項２９に記載の分光器。
【請求項３３】
前記検出器の視野および照明器の視野と重複するように配向された視野を有する、温度センサをさらに備える、請求項２９に記載の分光器。
【請求項３４】
前記照明器は、前記二次放射線エミッタから前記検出器の視野に向けて光を誘導するように配置された光学部品を備える、請求項２９に記載の分光器。
【請求項３５】
筐体と、
光透過性カバープレートと、
拡散板と、
複数のフィルタを備えるフィルタアレイと、
複数のレンズを備えるレンズアレイと、
複数のチャネルを備える支持体と、
を備え、前記筐体は、スペクトルを測定するための検出器に前記支持体を配置するために、前記アセンブリの第１の端部、および前記アセンブリの第２の端部の支持体上で前記拡散板、前記フィルタアレイ、および前記レンズアレイを前記透過性カバープレートで覆う、分光器アセンブリ。
【請求項３６】
光経路を備える分光器であって、前記光経路は、拡散板、フィルタマトリクス、およびレンズアレイを順次通過し、
前記光経路は、検出器で終端し、
前記検出器は、複数のセンサを備え、
前記拡散板から前記検出器までの前記光経路は、９ｍｍ未満であり、
前記分光器の分解能は、１０ｎｍ未満である、
分光器。
【請求項３７】
前記拡散板で始まり前記検出器で終わる前記光経路は、６ｍｍ未満である、請求項３６に記載の分光器。
【請求項３８】
前記拡散板で始まり前記検出器で終わる前記光経路は、４．５ｍｍ未満である、請求項３６に記載の分光器。
【請求項３９】
前記分光器の前記分解能は、８ｎｍ未満である、請求項３６に記載の分光器。
【請求項４０】
前記分光器の前記分解能は、５ｎｍ未満である、請求項３６に記載の分光器。
【請求項４１】
１００ｎｍを超える検出可能な波長範囲を有する、請求項３６に記載の分光器。
【請求項４２】
２００ｎｍを超える検出可能な波長範囲を有する、請求項３６に記載の分光器。
【請求項４３】
３００ｎｍを超える検出可能な波長範囲を有する、請求項３６に記載の分光器。
【請求項４４】
前記分光器は、分散性光学素子を備えない、請求項３６に記載の分光器。
【請求項４５】
光を受光するための検出器を備える分光器であって、前記検出器によって受光される前記光は不連続スペクトルである、分光器。
【請求項４６】
フィルタマトリクスをさらに備え、前記フィルタマトリクスは、複数のサブフィルタを備える、請求項４５に記載の分光器。
【請求項４７】
前記検出器上の１点が複数のサブフィルタから光を受光する、請求項４６に記載の分光器。
【請求項４８】
前記光経路内の前記フィルタマトリクスの前にプレフィルタをさらに備える、請求項３６または４５に記載の分光器。
【請求項４９】
前記プレフィルタは、（ａ）吸収ガラスおよび（ｂ）干渉フィルタから成る群から選択される、請求項４８に記載の分光器。
【請求項５０】
前記拡散板は、コサイン拡散板である、請求項３６に記載の分光器。
【請求項５１】
前記拡散板と前記フィルタマトリクスとの間に二次拡散板が追加される、請求項３６に記載の分光器。
【請求項５２】
前記拡散板と前記二次拡散板との間の距離は、少なくとも０．５ｍｍである、請求項５１に記載の分光器。
【請求項５３】
前記フィルタマトリクス内の前記フィルタの透過スペクトルは、入射角によって変化する、請求項３６に記載の分光器。
【請求項５４】
前記フィルタマトリクスは、干渉フィルタから成る、請求項３６に記載の分光器。
【請求項５５】
前記干渉フィルタは、２ｍｍより薄い基板上に配置される、請求項５４に記載の分光器。
【請求項５６】
前記干渉フィルタは、基板の片側のみに配置される、請求項５４に記載の分光器。
【請求項５７】
前記干渉フィルタの前記配置された側は、前記レンズアレイに向けられている、請求項５６に記載の分光器。
【請求項５８】
前記フィルタマトリクス内の前記フィルタは、異なるフィルタから出現する光の検出器上のクロストークを最小限に抑えるために特定の順序で配置される、請求項３６に記載の分光器。
【請求項５９】
前記フィルタマトリクスと前記レンズアレイとの間に少なくとも１つの不透明な開口部アレイをさらに備える、請求項３６に記載の分光器。
【請求項６０】
前記フィルタマトリクスと前記検出器との間に不透明な吸収性開口部アレイをさらに備える、請求項３６に記載の分光器。
【請求項６１】
前記レンズアレイ内の前記レンズの光学面は、非球面である、請求項３６に記載の分光器。
【請求項６２】
前記レンズアレイの個々のレンズは、２つの光学面を有し、両方の光学面が実質的に凸状である、請求項６１に記載の分光器。
【請求項６３】
前記マトリクス内の各フィルタの前記スペクトルは、前記マトリクス内の別のフィルタと重複する、請求項３６に記載の分光器。
【請求項６４】
重複は、２つの異なるフィルタによって生成されたスペクトルを合わせることができる、請求項６３に記載の分光器。
【請求項６５】
照明システムをさらに備える、請求項３６に記載の分光器。
【請求項６６】
前記照明システムは、ＬＥＤを備える、請求項６５に記載の分光器。
【請求項６７】
前記ＬＥＤは、少なくとも２つの群に分割され、それぞれが異なる時間に操作される、請求項６６に記載の分光器。
【請求項６８】
熱制御のための少なくとも１つの電力抵抗器をさらに備える、請求項６５に記載の分光器。
【請求項６９】
前記ＬＥＤの前に燐光体プレートをさらに備える、請求項６６に記載の分光器。
【請求項７０】
前記燐光体は、近赤外線燐光体である、請求項６９に記載の分光器。
【請求項７１】
試料採取された材料の温度を測定することができる熱センサをさらに備える、請求項３６に記載の分光器。
【請求項７２】
前記分光器の前に参照素子をさらに備える、請求項３６に記載の分光器。
【請求項７３】
前記参照素子は、取り外し可能である、請求項７２に記載の分光器。
【請求項７４】
前記参照素子は、移動可能である、請求項７２に記載の分光器。
【請求項７５】
前記検出器は、２Ｄ  ＣＭＯＳセンサである、請求項３６に記載の分光器。
【請求項７６】
前記複数のセンサは、ＣＣＤ上のピクセルである、請求項３６に記載の分光器。
【請求項７７】
前記複数のセンサは、それぞれ、１つより多くの狭い波長域からの光を受光する、請求項３６に記載の分光器。
【請求項７８】
前記複数のセンサは、それぞれ、前記フィルタマトリクスの１つより多くのフィルタから光を受光する、請求項３６に記載の分光器。
【請求項７９】
スペクトルを測定する方法であって、スペクトルを測定するために、フィルタアレイからセンサアレイまで延在する複数の分離された光路に沿って光を透過するステップを含む、方法。
【請求項８０】
前記スペクトルは、複数のスペクトルを含む、請求項７９に記載の方法。
【請求項８１】
請求項１〜７８のいずれか１項に記載の分光器を提供するステップを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、“Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ”と題され、２０１３年８月２日に出願された、米国仮出願第６１／８６１，８９３号（代理人管理番号４５１５１−７０２．１０１）；“Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”と題され、２０１４年１月３日に出願された、米国仮出願第６１／９２３，４２２号（代理人管理番号４５１５１−７０２．１０２）；“Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”と題され、２０１４年４月２８日に出願された、米国仮出願第６１／９８５，４４７号（代理人管理番号４５１５１−７０２．１０３）に対する優先権を主張するものであり、これらのそれぞれの全内容は、参照により本明細書中に援用される。
【０００２】
本明細書に記載される全ての刊行物、特許、および特許出願は、個々の刊行物、特許、または特許出願が参照により組み込まれることが具体的かつ個々に示された場合と同程度に、本明細書に参照により組み込まれる。
【０００３】
本発明は、小型で低コストの分光器システムに関する。例えば、本発明は、物質（複雑な混合物、例えば、食糧を含む）の分光分析を行うための十分な感度および分解能を有する手持型システムに関する。
【背景技術】
【０００４】
分光器は、多くの目的に使用される。例えば、分光器は、産業プロセス、衛星画像、実験研究において欠陥の検出に使用される。しかしながら、これらの機器は、典型的には、消費者市場には大きくすぎ、かつ高価すぎた。
【０００５】
分光器は、試料からの放射を検出し、得られた信号を処理して、その試料に関するスペクトル情報、物理的情報、および化学的情報を含む試料に関する情報を取得して提示する。これらの機器は、概して、試料から受けた放射の波長を分離するためのある種のスペクトル選択素子と、画像アレイ上に放射を集束または集中させるためのレンズ等の一次光学部品とを含む。
【０００６】
従来の分光器は、少なくともいくつかの点で決して理想的とは言えない。高い分解能を有する従来の分光器は、多くの携帯用途に使用するには理想よりも大きい場合がある。また、従来の分光器の費用は、理想的であろうよりも大きい場合がある。従来の分光器は、ややかさばり、移動が困難であり、光学部品が、少なくともいくつかの場合において理想的であろうよりも多くの位置合わせを必要とする場合がある。
【０００７】
縮小されたサイズの従来の分光器が、提案されてはいる。サイズおよび光路長を縮小した従来の分光器は、理想的とは言えない分解能、感度、および理想的であろうよりも低い精度を有し得る。
【０００８】
以上を考慮すると、上で述べた従来の分光器の欠陥の少なくともいくつかを克服する改良された分光器が有益であろう。理想的には、そのような分光器は、小型で、携帯電話等の消費者向けデバイスと一体化されており、エンドユーザによる物品の分光学的測定に実用的であるよう十分に頑丈かつ費用が低く、便利で使用しやすいであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の実施形態は、消費者向けデバイスとクラウドコンピューティングとの組み合わせに好適な低費用で頑丈な分光器等の改良された分光器を提供する。多くの実施形態では、分光器は、複数の分離された光路を備える、複数の分離された光チャネルを備える。分離された光路は、光路間のクロストークを低減し、分光器が分解能の増加に伴って短縮された長さを有することができるという利点を有する。多くの実施形態では、分離された光路は、デバイスの長さを実質的に短縮することを可能にする分離された平行な光路を備える。多くの実施形態では、分離された各光路は、フィルタアレイのフィルタから、レンズアレイのレンズを通り、支持体アレイのチャネルを通り、センサアレイの領域まで延在する。センサアレイの各領域は、複数のセンサ素子を備え、センサ素子の位置は、その位置で受光される光の角度に基づいて受光される光の波長、レンズの焦点距離、およびフィルタの中心波長に対応する。多くの実施形態では、アレイのフィルタ間に少なくとも一定の角度分布の光エネルギーを提供するために、拡散板が、フィルタアレイの前に光路に沿って位置する。多くの実施形態では、光をさらに均質化し、かつフィルタアレイに透過した光エネルギーの一定な角度分布を提供するために、第２の拡散板にわたって実質的に均一な分布の光エネルギーを受けるために、第２の拡散板が、拡散板とフィルタの間で拡散板から十分な距離を置いて光路に沿って位置する。
【００１０】
多くの実施形態では、分光器システムは、実質的に直線的な光軸および短い光経路を提供する。直線的な光軸および短い光経路は、携帯電話等のデバイス内に収まるように十分に小さくかつ十分に安価でありながら、複雑な混合物の有用なスペクトルを得るために十分な感度および分解能（例えば、＜１０ｎｍ）を有する分光器の製造を可能にする。
【００１１】
多くの実施形態では、試料のスペクトルを得るための小型分光器システムは、（ａ）該試料から発生する光を検出するための光学検出器と、（ｂ）該試料と該検出器との間に位置する光学フィルタと、（ｃ）第１のフーリエ変換集束素子とを備え、該小型分光器システムは、いずれの分散性光学素子も含まない。
【００１２】
一側面では、分光器が本明細書に提供され、分光器は、フィルタアレイからセンサアレイまで延在する複数の分離された光路を備える。多くの実施形態では、分光器は、センサアレイの複数の領域と、フィルタアレイの複数のフィルタと、レンズアレイの複数のレンズと、センサアレイの複数の領域とレンズアレイの複数のレンズとの間に延在する支持体アレイであって、光不透過性材料で画定される複数の光透過チャネルを備える支持体アレイとをさらに備え、複数の分離された光路は、複数のチャネルを分離するために、複数のレンズから複数のチャネルを通って複数の領域まで延在する。
【００１３】
別の側面では、拡散板と、複数の領域を備える検出器であって、該複数の領域の各領域が複数のセンサを備える検出器と、複数のレンズを備えるレンズアレイであって、レンズアレイの各レンズが該複数の領域の領域に対応するレンズアレイと、レンズアレイに対応するフィルタアレイであって、複数のフィルタを備えるフィルタアレイとを備え、複数のフィルタの各フィルタは、複数のフィルタのうちの他のフィルタとは異なる波長の範囲を透過するように構成される、分光器が本明細書に提供される。
【００１４】
多くの実施形態では、波長の範囲は、複数のフィルタのうちの該他のフィルタの範囲と重複し、該各フィルタは、複数のフィルタのうちの該他のフィルタとは異なる中心波長を含む。
【００１５】
多くの実施形態では、複数のフィルタは、複数の干渉フィルタを含み、複数の干渉フィルタは、複数の領域のそれぞれのスペクトルを決定するために、干渉フィルタのそれぞれを通る光路長を変化させるように複数のレンズとともに配置される。
【００１６】
フィルタアレイは、厚さならびに第１の側面および第２の側面を有する基板を備えることができ、第１の側面は、拡散板に向かって配向され、第２の側面は、レンズアレイおよび検出器に向かって配向され、フィルタアレイは、アレイのレンズ間のクロストークを抑制するようにレンズアレイに向かって配向された第２の側面上に複数のコーティングを備える。
【００１７】
多くの実施形態では、第２の側面上の複数のコーティングは、複数の干渉フィルタを備え、第２の側面上の複数の干渉フィルタの該それぞれは、複数のレンズのうちの１つのレンズに光の中心波長を透過するように構成される。
【００１８】
フィルタアレイは、フィルタアレイの第１の側面上に１つまたはそれを上回るコーティングを備えることができ、例えば、アレイの第１の側面は、機械応力を均衡させるためのコーティングを備える。代替として、または組み合わせて、フィルタアレイの第１の側面上の１つまたはそれを上回るコーティングは、光学フィルタを備える。例えば、フィルタアレイの第１の側面上の光学フィルタは、赤外線を選択的に通過させるためのＩＲパスフィルタを備える。
【００１９】
多くの実施形態では、基板の第１の側面は、コーティングを備えない。
【００２０】
分光器は、検出器とレンズアレイとの間に延在する支持体をさらに備えることができ、支持体は、レンズアレイを支持し、かつ検出器からの焦点距離にレンズアレイを位置付けるために成形およびサイズ決定され、支持体は、アレイの複数のレンズから検出器の複数の領域まで光を通過させるための複数のチャネルを備える。
【００２１】
多くの実施形態では、支持体は、複数のチャネル間のクロストークを抑制するために、複数のチャネルの該それぞれの壁に位置する光吸収材料を含む。
【００２２】
支持体は、検出器の上面からレンズアレイの下面までの距離に延在する軸を備えることができ、支持体は、上面から下面までの距離を焦点距離に固定するために剛性を有する。
【００２３】
画像センサは、複数のレンズのそれぞれをベアダイ面からの焦点距離に位置付けるように支持体と接触するベアダイ面を備えることができる。
【００２４】
複数の領域は、複数の活性領域を備えることができ、複数のチャネルは、複数の活性領域に対応し、支持体は、複数の活性領域から離れた複数の接触位置でベアダイ面と接触するようにサイズ決定および成形された端部構造を備える。
【００２５】
本明細書に記載される分光器は、光不透過性材料に形成される複数の開口部を備える開口部アレイを備えることができ、複数の開口部は、アレイの各レンズの透明なレンズ開口部を画定するような寸法であり、各レンズの透明なレンズ開口部は、アレイの１つのフィルタに限定される。
【００２６】
例えば、各レンズの透明なレンズ開口部は、アレイの１つのフィルタに限定されてもよい。
【００２７】
多くの実施形態では、分光器は、複数のフィルタのフィルタを拡散板と複数のレンズとの間の定位置に保持するためのフィルタ支持体をさらに備える。
【００２８】
本明細書に記載される分光器は、複数のフィルタを密閉するように複数のフィルタの上に配置される光透過性プレートを備えることができる。
【００２９】
多くの実施形態では、拡散板は、分析される試料の材料からの入射光を受光し、かつ拡散光を透過するように構成され、透過された拡散光の角度プロファイルは、実質的に固定され、かつ試料からの前記光の入射角とは実質的に無関係である。拡散板は、ランバート配光を形成するためのコサイン拡散板を備えることができる。
【００３０】
分光器は、ＩＲ透過性材料から成るＩＲパスフィルタをさらに備えることができ、拡散板は、ＩＲ透過性材料の表面に形成される。
【００３１】
多くの実施形態では、分光器は、表面の反対側のＩＲ透過性材料の第２の表面に形成される第２の拡散板をさらに備え、第２の拡散板は、拡散板にわたって入光を分布させる。
【００３２】
分光器は、第２のＩＲパスフィルタおよび筐体を備えることができ、筐体は、拡散板、フィルタアレイ、およびレンズアレイを覆い、筐体は、第２のＩＲパスフィルタおよび複数の開口部を備える支持体に連結され、支持体、フィルタアレイ、およびレンズアレイを検出器のベア面に連結するために、拡散板、フィルタアレイ、およびレンズアレイが、第２のＩＲパスフィルタと複数の開口部を備える支持体との間に順次配置される。
【００３３】
本明細書に記載される分光器の多くの実施形態では、分光器は、検出器からの信号に応じてスペクトルを決定するための命令を具現化する有形媒体を備えるプロセッサをさらに備える。
【００３４】
プロセッサは、材料の標的部位のスペクトルを決定するために、領域のそれぞれからのスペクトルを合わせるための命令を含むことができる。
【００３５】
分光器は、照明器をさらに備えることができ、照明器は、ａ）第１の波長範囲内の一次放射線を放出するための一次放射線エミッタと、ｂ）第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲内の二次放射線を放出するための二次放射線エミッタとを備える。
【００３６】
一次放射線エミッタは、発光ダイオードまたはレーザダイオードのうちの１つまたはそれを上回るものを備えることができ、二次エミッタは、燐光性プレート、燐光体プレート、燐光体粉末、ナノ結晶、またはナノ結晶粉末のうちの１つまたはそれを上回るものを備える。
【００３７】
二次放射線エミッタは、二次エミッタの加熱を抑制するように一次放射線エミッタのパッケージに接触することができ、パッケージは、二次放射線エミッタから熱を逃がすためのヒートシンクを備える。
【００３８】
多くの実施形態では、二次エミッタの加熱を抑制するために、二次放射線エミッタと一次放射線エミッタのパッケージとの間に隙間が延在する。
【００３９】
分光器は、検出器の視野および照明器の視野と重複するように配向された視野を有する温度センサを備えることができる。
【００４０】
照明器は、二次放射線エミッタから検出器の視野に向けて光を誘導するように配置された光学部品を備えることができる。
【００４１】
別の側面では、筐体と、光透過性カバープレートと、拡散板と、複数のフィルタを備えるフィルタアレイと、複数のレンズを備えるレンズアレイと、複数のチャネルを備える支持体とを備える分光器アセンブリが本明細書に提供され、筐体は、スペクトルを測定するための検出器に支持体を配置するために、アセンブリの第１の端部およびアセンブリの第２の端部の支持体上で拡散板、フィルタアレイ、およびレンズアレイを透過性カバープレートで覆う。
【００４２】
さらに別の側面では、光経路を備える分光器が本明細書に提供され、光経路は、拡散板、フィルタマトリクス、およびレンズアレイを順次通過し、光経路は検出器で終端し、検出器は複数のセンサを備え、拡散板から前記検出器までの光経路は９ｍｍ未満であり、分光器の分解能は２０ｎｍ未満である。
【００４３】
光経路を備える分光器であって、光経路は、拡散板、フィルタマトリクス、およびレンズアレイを順次通過し、光経路は、検出器で終端し、検出器は複数のセンサを備え、拡散板から検出器までの光経路は９ｍｍ未満であり、分光器の分解能は１０ｎｍ未満である、分光器。分解能は、２５、２４、２３、２２、２１、２０、１９、１８、１７、１６、１５、１４、１３、１２、１０、９、または８ｎｍ未満であってもよい。
【００４４】
拡散板で始まり検出器で終わる光経路は、６ｍｍ未満または４．５ｍｍ未満であってもよい。
【００４５】
分光器の分解能は、８ｎｍ未満であってもよい。分光器の分解能は、５ｎｍ未満であってもよい。
【００４６】
検出可能な波長範囲は、１００ｎｍより大きくてもよい。検出可能な波長範囲は、２００ｎｍより大きくてもよい。検出可能な波長範囲は、３００ｎｍより大きくてもよい。
【００４７】
多くの実施形態では、分光器は、分散性光学素子を備えない。
【００４８】
また、光を受光するための検出器を備える分光器であって、検出器によって受光される光は不連続スペクトルである分光器も、本明細書に提供される。
【００４９】
分光器は、フィルタマトリクスを備えることができ、フィルタマトリクスは、複数のサブフィルタを備える。
【００５０】
多くの実施形態では、検出器上の１点が複数のサブフィルタから光を受光する。
【００５１】
本明細書に提供される分光器は、経路内のフィルタマトリクスの前にプレフィルタをさらに備えることができる。
【００５２】
プレフィルタは、（ａ）吸収ガラスおよび（ｂ）干渉フィルタから成る群から選択から選択することができる。
【００５３】
多くの実施形態では、拡散板は、コサイン拡散板であってもよい。
【００５４】
拡散板とフィルタマトリクスとの間に二次拡散板が追加されてもよい。
【００５５】
拡散板と二次拡散板との間の距離は、少なくとも０．５ｍｍであってもよい。
【００５６】
多くの実施形態では、フィルタマトリクス内のフィルタの透過スペクトルは、入射角によって変化する。
【００５７】
フィルタマトリクスは、干渉フィルタから成ってもよい。
【００５８】
干渉フィルタは、２ｍｍより薄い基板上に配置することができる。
【００５９】
多くの実施形態では、干渉フィルタは、基板の片側のみに配置される。
【００６０】
干渉フィルタの配置された側は、レンズアレイに向けられていてもよい。
【００６１】
フィルタマトリクス内のフィルタは、異なるフィルタから出現する光の検出器上のクロストークを最小限に抑えるために特定の順序で配置することができる。
【００６２】
多くの実施形態では、分光器は、フィルタマトリクスとレンズアレイとの間に少なくとも１つの不透明な開口部アレイをさらに備えることができる。
【００６３】
分光器は、フィルタマトリクスと検出器との間に不透明な吸収性開口部アレイを備えることができる。
【００６４】
レンズアレイ内のレンズの光学面は、非球面であってもよい。
【００６５】
レンズアレイの個々のレンズは、２つの光学面を有することができ、両方の光学面が実質的に凸状であってもよい。
【００６６】
マトリクス内の各フィルタのスペクトルは、マトリクス内の別のフィルタと重複してもよい。
【００６７】
マトリクスの多くの実施形態では、重複は、２つの異なるフィルタによって生成されたスペクトルを合わせることができる。
【００６８】
分光器は、照明システムをさらに備えることができる。
【００６９】
照明システムは、ＬＥＤを備えることができる。
【００７０】
ＬＥＤは、少なくとも２つの群に分割することができ、それぞれが異なる時間に操作される。
【００７１】
分光器は、熱制御のための少なくとも１つの電力抵抗器を備えることができる。
【００７２】
分光器は、ＬＥＤの前に燐光体プレートをさらに備えることができる。
【００７３】
燐光体は、近赤外線燐光体であってもよい。
【００７４】
分光器は、試料採取された材料の温度を測定することができる熱センサを備えることができる。
【００７５】
多くの実施形態では、分光器は、分光器の前に参照素子をさらに備える。
【００７６】
参照素子は、取外し可能であってもよい。
【００７７】
参照素子は、移動可能であってもよい。
【００７８】
検出器は、２Ｄ  ＣＭＯＳセンサであってもよい。
【００７９】
複数のセンサは、ＣＣＤ上のピクセルであってもよい。
【００８０】
複数のセンサは、それぞれ、１つより多くの狭波長域からの光を受光することができる。
【００８１】
分光器の多くの実施形態では、複数のセンサは、それぞれ、フィルタマトリクスの１つより多くのフィルタから光を受光する。
【００８２】
別の側面では、スペクトルを測定する方法が本明細書においてさらに提供され、本方法はスペクトルを測定するために、フィルタアレイからセンサアレイまで延在する複数の分離された光路に沿って光を透過するステップを含む。
【００８３】
方法の多くの実施形態では、スペクトルは複数のスペクトルを含む。
【００８４】
方法が本明細書においてさらに提供され、本方法は、本明細書に記載される分光器を提供するステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】図１は、実施形態による光学レイアウトの略図を示す。
【図２】図２は、実施形態による分光器システムの略図を示す。
【図３】図３は、実施形態による分光器ヘッドの略図を示す。
【図４】図４は、実施形態による図３の分光器ヘッドの断面Ａの略図を示す。
【図５】図５は、実施形態による図３の分光器ヘッドの断面Ｂの略図を示す。
【図６】図６は、実施形態による分光器モジュールの略図を示す。
【図７】図７は、実施形態による不透過性材料に形成された開口部およびレンズアレイの略図を示す。
【図８】図８は、実施形態による分光器の略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００８６】
以下の説明では、本発明の種々の側面が説明されることになる。説明の目的で、具体的な詳細が本発明の十分な理解を提供するために記載される。当業者には、本発明の本質的な性質に影響を及ぼすことなく、詳細が異なる本発明の他の実施形態が存在することは明白であろう。したがって、本発明は、図に例示されるものおよび明細書に記載されるものによってではなく、添付の特許請求の範囲に示されるようにのみ限定され、適切な範囲は、該特許請求の範囲の最も広義の解釈によってのみ決定される。
【００８７】
本開示の実施形態の原理が用いられる例証的実施形態を記載する以下の詳細な説明、ならびに添付の図面を参照することによって、本開示の特徴および利点のより深い理解が得られるであろう。
【００８８】
本明細書に開示される実施形態は、改良された分光器の方法および装置を提供するための多くの方法のうちの１つまたはそれを上回るものにおいて組み合わせることができる。
【００８９】
本明細書で使用される場合、同様の符号は同様の要素を指す。
【００９０】
本明細書で使用される場合、「光」は、電磁スペクトルの紫外、可視、または赤外部分のうちの１つまたはそれを上回るものにおいて波長を有する電磁放射を包含する。
【００９１】
本明細書で使用される場合、用語「分散性」は、多色光線の異なる波長成分を空間的に分離するように設計された構成要素を説明するために、光成分に関して用いられる。この定義による「分散性」光学素子の非限定的実施例は、回折格子およびプリズムを含む。この用語は、色収差等の非理想性のために光を分散させるレンズ等の素子を、または入射放射の角度によって異なる透過プロファイルを有する干渉フィルタ等の素子を特に除外する。この用語はまた、本明細書に記載されるフィルタおよびフィルタマトリクスも除外する。
【００９２】
次に、本明細書に開示される小型分光器システム１００の非限定的実施形態を例示する図１を参照する。例示されるように、システムは、拡散板１６４、フィルタマトリクス１７０、レンズアレイ１７４、および検出器１９０を備える。
【００９３】
多くの実施形態では、分光器システムは、フィルタマトリクス１７０の複数の光学フィルタを備える。光学フィルタは、当該技術分野で既知のいずれの種類のものであってもよい。好適な光学フィルタの非限定的実施例として、ファブリー・ペロー（ＦＰ）共振器、カスケード式ＦＰ共振器、および干渉フィルタが挙げられる。例えば、透過域（少なくとも２００ｎｍ）の外に広い遮光範囲を有する狭帯域フィルタ（≦１０ｎｍ）を使用することができる。フィルタの中心波長（ＣＷＬ）は、その上に衝突する光の入射角によって変化し得る。
【００９４】
多くの実施形態では、フィルタを用いて通過させられる有効な波長の範囲がフィルタの帯域幅よりも大きくなるように、中心帯域の中心波長は、１０ｎｍまたはそれを上回るだけ変化することができる。多くの実施形態では、中心波長は、フィルタの帯域幅を超える量だけ変化する。例えば、バンドパスフィルタは、１０ｎｍを超えない帯域幅を有することができ、中心帯域の波長は、センサの視野を横切って１０ｎｍ超変化することができる。
【００９５】
多くの実施形態では、分光器システムは、センサのアレイを備え得る検出器１９０を備える。多くの実施形態では、検出器は、該当する波長範囲内の光を検出することが可能である。本明細書に開示される小型分光器システムは、得られるスペクトルの性質および検査される試料の特定のスペクトル特性に応じてＵＶからＩＲまで使用することができる。いくつかの実施形態では、強度を位置の関数として測定することが可能な検出器（例えば、アレイ検出器または二次元画像センサ）が使用される。
【００９６】
いくつかの実施形態では、分光器は、円筒形ビーム体積ホログラム（ＣＶＢＨ）を備えない。
【００９７】
多くの実施形態では、分光器システムは、拡散板を備える。試料から発生する光が十分に拡散しない実施形態では、拡散板を分光器の他の素子の前に配置することができる。視準された（または部分的に視準された光）は、拡散板に衝突することができ、次いで、拡散光を生成し、次いで、分光器の他の側面、例えば、光学フィルタに衝突する。
【００９８】
多くの実施形態では、分光器システムは、フィルタマトリクスを備える。フィルタマトリクスは、１つまたはそれを上回るフィルタ、例えば、複数のフィルタを備えることができる。フィルタマトリクスは、２、１０、５０、または１００個を超えるフィルタ（サブフィルタとも称される）を備えることができる。単一フィルタの使用は、分光器に利用可能なスペクトルの範囲を制限し得る。例えば、光の入射角が３０度よりも大きい場合、システムは、レンズ収差と、大きな角度における検出器の効率の低下のために、十分な強度の信号を生成することができない場合がある。３０度の角度範囲および約８５０ｎｍの光学フィルタＣＷＬの場合、分光器に利用可能なスペクトルの範囲は、例えば、約３５ｎｍであり得る。この範囲は、分光法に基づく特定の用途には不十分な場合があるため、より大きなスペクトルの範囲を有する実施形態は、複数のサブフィルタから成る光学フィルタマトリクスを備えてもよい。各サブフィルタは、異なるＣＷＬを有することができ、それによって光スペクトルの異なる部分を覆う。サブフィルタは、多くの方式のうちの１つまたはそれを上回るものにおいて構成されてもよく、例えば、二次元に並べられてもよい。
【００９９】
サブフィルタの数に応じて、分光器に到達可能な波長範囲は、数百ナノメートルに達する場合がある。複数のサブフィルタを備える実施形態では、画像面（すなわち、サブフィルタあたり１つ）に形成される略フーリエ変換が重複し、検出器のいずれか特定のピクセルで得られる信号は、異なるフーリエ変換の混合物から生じ得る。
【０１００】
いくつかの実施形態では、フィルタマトリクスは、異なるフィルタから出現する光の検出器のクロストークを抑制するため、また迷光の影響を最小限に抑えるために特定の順序で配置される。例えば、マトリクスが３×４フィルタから成る場合、マトリクスの内側に位置する２個のフィルタと、マトリクスの周縁部の１０個のフィルタとが存在する。内側の２個のフィルタは、波長範囲の端部にあるフィルタとして選択することができる。特定の理論に拘束されるものではないが、選択された内部フィルタは、空間的に最も広範囲のクロストークを経験し得るが、スペクトル的にはクロストークに対して最も感度が低くなり得る。
【０１０１】
多くの実施形態では、分光器システムは、検出器１９０を備える。検出器は、光の紫外波長、光の可視波長、または光の赤外波長のうちの１つまたはそれを上回るものに対して感受性が高い場合がある。
【０１０２】
検出器は、所定の面に位置することができる。所定の面は、レンズアレイの焦点面であってもよい。異なる波長の光（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４等）は、波長に比例する異なる半径の実質的に一連の同心円として検出器に到達することができる。波長と対応する円の半径との関係は、直線的でなくてもよい。
【０１０３】
検出器は、いくつかの実施形態では、不連続スペクトル、例えば、分散性素子が形成するであろうものとは異なり得るスペクトルを受光する。不連続スペクトルは、スペクトルの部分を欠いている場合がある。不連続スペクトルは、例えば、少なくとも部分的に不連続なスペクトルの波長を有することができる。いくつかの実施形態では、第１の短い波長が、より長い波長付近の検出器に接触し、第２の短い波長が、より長い波長よりも第１の短い波長からさらに離れた距離にある検出器に接触する。
【０１０４】
検出器は、例えばピクセル等の複数の検出器素子を備えてもよい。各検出器素子は、広いスペクトルの範囲の信号を受信するように構成されてもよい。第１および第２の複数の検出器素子で受光されるスペクトルの範囲は、少なくとも約１０ｎｍ〜約４００ｎｍ延在し得る。多くの実施形態では、第１および第２の複数の検出器素子で受光されるスペクトルの範囲は、少なくとも約１０ｎｍ〜約７００ｎｍ延在し得る。多くの実施形態では、第１および第２の複数の検出器素子で受光されるスペクトルの範囲は、少なくとも約１０ｎｍ〜約１６００ｎｍ延在し得る。多くの実施形態では、第１および第２の複数の検出器素子で受光されるスペクトルの範囲は、少なくとも約４００ｎｍ〜約１６００ｎｍ延在し得る。多くの実施形態では、第１および第２の複数の検出器素子で受光されるスペクトルの範囲は、少なくとも約７００ｎｍ〜約１６００ｎｍ延在し得る。
【０１０５】
多くの実施形態では、レンズアレイ、フィルタマトリクス、および検出器は、同じ光軸上に集中していない。多くの実施形態では、レンズアレイ、フィルタマトリクス、および検出器は、同じ光軸上に位置合わせされる。
【０１０６】
多くの実施形態では、小型分光器の動作原理は、以下の属性のうちの１つまたはそれを上回るものを含む。光が、拡散板に衝突する。次いで、光は、様々な伝搬角度でフィルタマトリクスに衝突し、サブフィルタを通過する光のスペクトルが角度的に符号化される。角度的に符号化された光は、次いで、角度によって符号化された光の空間的フーリエ変換を（近似的に）行い、それを空間符号化スペクトルに変換するレンズアレイ（例えば、フーリエ変換集束素子）を通過する。最後に、光は検出器に到達する。アレイのレンズの光軸に対する検出器素子の位置は、光の波長に対応し、ピクセル位置の光の波長は、アレイのレンズの光軸に対するピクセルの位置に基づいて決定することができる。センサ上の位置の関数としてのピクセル（例えば、ピクセル数または座標参照位置）等の検出器素子によって記録される光の強度は、その位置に対する光の分解波長に対応する。
【０１０７】
いくつかの実施形態では、該当するスペクトルの範囲外の光をブロックするために（すなわち、望ましくない光が検出器に到達するのを防ぐために）、小型分光器システムの前にさらなるフィルタが配置される。
【０１０８】
光学フィルタによって覆われるスペクトルの範囲が不十分である実施形態では、異なるＣＷＬを有するさらなるサブフィルタを使用することができる。
【０１０９】
いくつかの実施形態では、シャッターが、システムの一部から光を包含または排除することを可能にする。例えば、特定のサブフィルタを排除するためにシャッターを使用することができる。また、シャッターは、個々のレンズを排除するためにも使用され得る。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、試料の測定は、散乱する環境光を使用して行われる。
【０１１１】
多くの実施形態では、分光器システムは光源を備える。光源は、行われるスペクトルの測定に適切な、当該技術分野で既知のいずれの種類のものであってもよい（例えば、レーザまたは発光ダイオード）。いくつかの実施形態では、光源は、３５０ｎｍ〜１１００ｎｍを放出する。光源の波長および強度は、分光器が使用される特定の使用法に依存する。いくつかの実施形態では、光源は、０．１ｍＷ〜５００ｍＷを放出する。
【０１１２】
本明細書に開示される小型分光器システムは、サイズが小さく、低複雑性であることから、携帯電話等の携帯通信デバイス内に統合することができる。システムは、デバイス自体の中に収納されてもよいか、またはデバイスに装着して、電力およびデータリンクを提供するための有線もしくは無線手段によってそれに接続されてもよい。分光器システムを携帯デバイスに組み込むことにより、得られたスペクトルを遠隔地にアップロードすることができ、そこで分析を行うことができ、ユーザは、分析結果を通知される。分光器システムはまた、ＧＰＳデバイスおよび／または高度計を装備してもよく、それによって、測定中の試料の位置が報告され得る。そのような構成要素のさらなる非限定的実施例として、試料の視覚的印象を記録するためのカメラ、ならびに温度および湿度のような環境変数を測定するためのセンサが挙げられる。
【０１１３】
本明細書に開示される分光器システムはまた、サイズが小さく、低費用であることから、オーブン（例えば、電子レンジ）、フードプロセッサ、トイレ、冷蔵庫等の台所用電化製品内に統合することもできる。ユーザは、次いで、食品の貯蔵および調理の過程において、リアルタイムで食材の安全性についての決定を行うことができる。
【０１１４】
多くの実施形態では、分光器はまた、動力源（例えば、電池または電源）も含む。いくつかの実施形態では、分光器は、消費者向け手持型デバイス（例えば、携帯電話）からの電源を原動力とする。いくつかの実施形態では、分光器は、独立した電源を有する。いくつかの実施形態では、分光器からの電源は、消費者向け手持型デバイスに電力を供給することができる。
【０１１５】
多くの実施形態では、分光器は、処理および制御ユニットを備える。いくつかの実施形態では、分光器は、収集されたデータを分析せず、分光器は、バックエンドサーバ等の遠隔処理および制御ユニットにデータを中継する。代替として、または組み合わせて、分光器は、遠隔処理および制御ユニットに送信する前にデータを部分的に分析してもよい。遠隔処理および制御ユニットは、消費者向け手持型デバイス（例えば、携帯電話）を用いて分光器に連結することができる。遠隔処理および制御ユニットは、分析されたデータまたは結果をユーザに送信することができるクラウドベースのシステムであってもよい。いくつかの実施形態では、手持型デバイスは、分析されたデータを受信するように構成され、分光器と関連付けられてもよい。関連は、例えば、物理的接続または無線通信を介してもよい。
【０１１６】
本明細書に記載される分光器は、光源、検出器、および関連光学部品の適切な選択によって、様々な分光学的技術を用いた使用に適合させることができる。非限定的実施例として、ラマン、蛍光、ならびにＩＲまたはＵＶ−ＶＩＳ反射率および吸収分光法が挙げられる。前述されたように、小型分光器システムは、蛍光信号からラマン信号を分離することができるため、本発明のいくつかの実施形態では、同じ分光器が両方の分光法に使用される。
【０１１７】
いくつかの実施形態では、分光器システムは、その中にスペクトルデータのデータベースが格納されたメモリと、命令を用いて分析ソフトウェアがプログラムされたマイクロプロセッサとを装備している。いくつかの実施形態では、分光器システムは、その中に格納されたスペクトルデータのデータベースを有するコンピュータメモリ、および分析ソフトウェアがプログラムされたマイクロプロセッサと通信する。メモリは、ユーザ自身の測定値をメモリに格納するために揮発性または不揮発性であってもよい。データベースおよび／または分析ソフトウェアの全部もしくは一部は、遠隔的に格納されてもよく、分光器システムは、適切な方法によってネットワーク（例えば、無線ネットワーク）を介して遠隔メモリと通信することができる。代替として、スペクトルデータのデータベースは、分光器の付近に位置するコンピュータ、例えば、同じ部屋にあるコンピュータとともに提供されてもよい。
【０１１８】
データベースが遠隔に位置するいくつかの実施形態では、多くの場合、定期的な間隔で、例えば、連続的に、データベースを更新することができる。これらの実施形態において、分光器のユーザによって行われる各測定は、任意のユーザによって行われる将来的な測定の品質および信頼性を増加させる。
【０１１９】
いったんスペクトルが得られると、それを分析することができる。いくつかの実施形態では、分析は、同時に行われない。いくつかの実施形態では、分析は、リアルタイムである。スペクトルは、任意の適切な分析方法を用いて分析することができる。使用することができるスペクトル分析技術の非限定的実施例として、Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  Ａｎａｌｙｓｉｓ、Ｐａｒｔｉａｌ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅｓ分析、およびスペクトル成分を決定するためのニューラルネットワークアルゴリズムの使用が挙げられる。
【０１２０】
分析されたスペクトルは、調査中の複雑な混合物が成分に関連するスペクトルを含むかどうかを決定することができる。成分は、例えば、物質、物質の混合物、または微生物であり得る。
【０１２１】
スペクトル中のこれらの成分の強度は、成分が特定の濃度であるかどうか、例えば、望ましくない成分のこれらの濃度が懸念されるほど十分に高いかどうかを決定するために使用することができる。そのような物質の非限定的実施例として、毒素、分解生成物、または有害微生物が挙げられる。本発明のいくつかの実施形態では、試料が摂取に適さない可能性が高いと認められた場合、ユーザに警告が提供される。
【０１２２】
いくつかの実施形態では、分光器は、ユーザが特定の測定において得られた情報を共有することを可能にする通信ネットワークに接続される。「クラウド」（すなわち、分散型ネットワーク）内に位置する更新可能なデータベースは、個々のユーザによって行われる測定の結果を絶えず受信し、それ自体をリアルタイムで更新し、それによって各連続的測定がより高い精度および信頼度で行われることを可能にすると同時に、スペクトルシグネチャを利用することができる物質の数を拡張する。
【０１２３】
本発明の種々の実施形態では、強度の生データのスペクトルへの変換は、局所的に（分光器システムとともに供給されるプロセッサおよびソフトウェアを用いて）または遠隔的に行われてもよい。例えば、より複雑な分析のための負荷のより高い計算は、遠隔的に行うことができる。
【０１２４】
遠隔データ分析を組み込む実施形態では、遠隔システムに転送されたデータは、生の検出器データ、処理が局所的に行われた前処理した検出器データもしくは後処理した検出器データ、または生の検出器データから得られたスペクトルのうちの１つまたはそれを上回るものを含み得る。
【０１２５】
いくつかの実施形態では、分光器は、モノクロメータを備えない。
【０１２６】
本発明のいくつかの実施形態では、以下の信号処理スキームが用いられる。最初に、上述の分光器内の画像センサによって画像または一連の画像がキャプチャされる。画像が、局所的処理ユニットによって分析される。この分析段階は、画像平均化、光学ユニットの収差の補正、ノイズ低減アルゴリズムの使用による検出器ノイズの低減、または画像の生スペクトルへの変換のうちのいずれかまたは全てを含み得る。生スペクトルは、次いで、遠隔処理ユニットに送信され、好ましい実施形態では、送信は無線通信を使用して行われる。
【０１２７】
生スペクトルは、遠隔的に分析することができる。ノイズ低減は、遠隔的に行うことができる。
【０１２８】
ラマンスペクトルが得られる実施形態では、任意の蛍光信号からラマン信号を分離することができる。ラマンおよび蛍光スペクトルの両方を、既存の較正スペクトルと比較することができる。較正が行われた後、スペクトル分解のための任意の適切なアルゴリズムを使用してスペクトルを分析することができる。そのようなアルゴリズムの非限定的実施例として、Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  Ａｎａｌｙｓｉｓ、Ｐａｒｔｉａｌ  Ｌｅａｓｔ−Ｓｑｕａｒｅｓ分析、およびニューラルネットワークアルゴリズムを使用したスペクトル分析が挙げられる。この分析は、分光器を使用して検査された試料を特徴付けるために必要な情報を提供する。分析の結果は、次いで、ユーザに提示される。
【０１２９】
図２は、実施形態による分光器システムの略図を示す。多くの実施形態では、分光器システム１００は、分光器１０２と、クラウドベースの記憶システム１１８と無線通信１１６する消費者向け手持型デバイス１１０とを備える。分光器１０２は、本明細書に記載されるようにデータを取得することができる。手持型分光器１０２は、本明細書に記載されるような分光器構成要素を有する分光器ヘッド１２０に連結されたプロセッサ１０６および通信回路１０４を備えてもよい。分光器は、無線シリアル通信リンク、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の通信リンクを用いて、通信回路１０４によって手持型デバイス１１０にデータを送信することができる。手持型デバイスは、分光器１０２からデータを受信し、クラウドベースの記憶システム１１８のバックエンドサーバにデータを送信することができる。
【０１３０】
手持型デバイス１１０は、表示部１１２、インターフェース１１４、プロセッサ、コンピュータ可読メモリ、および通信回路等の、スマートフォンの１つまたはそれを上回る構成要素を備えてもよい。デバイス１１０は、使用される場合、例えば、無線通信ゲートウェイ等の実質的に固定されたデバイスを備えてもよい。
【０１３１】
プロセッサ１０６は、コンピュータプログラムの命令を具現化するコンピュータ可読メモリ等の命令を具現化する有形媒体を備えてもよい。代替として、または組み合わせて、プロセッサは、１つまたはそれを上回るロジックステップを実行するために、ゲートアレイロジック等のロジックを備えてもよい。
【０１３２】
図３は、実施形態による分光器ヘッドの略図を示す。多くの実施形態では、分光器１０２は、分光器ヘッド１２０を備える。分光器ヘッドは、分光器モジュール１６０、温度センサモジュール１３０、および照明モジュール１４０のうちの１つまたはそれを上回るものを備える。各モジュールは、存在する場合、モジュール窓で覆われていてもよい。例えば、分光器モジュール１６０は、分光器窓１６２を備えることができ、温度センサモジュール１３０は、温度センサ窓１３２を備えることができ、照明モジュール１４０は、照明窓１４２を備えることができる。
【０１３３】
多くの実施形態では、照明モジュールおよび分光器モジュールは、試料に重複する視野を有するように構成される。重複する視野は、多くの方式のうちの１つまたはそれを上回るものにおいて提供され得る。例えば、照明源の光軸、温度センサ、およびマトリクスアレイは、実質的に平行な構成で延在することができる。代替として、光軸のうちの１つまたはそれを上回るものが、別のモジュールの別の光軸に向かって配向されてもよい。
【０１３４】
図４は、実施形態による図３の分光器ヘッドの断面Ａの略図を示す。ノイズおよび／または温度の変動からもたらされるスペクトルシフトを低減するために、温度センサモジュール１３０を備える分光器ヘッド１０２を使用して、測定の間に温度を測定および記録することができる。いくつかの実施形態では、温度センサ素子は、試料から放出された赤外線放射に応じて試料の温度を測定し、プロセッサに温度測定値を送信することができる。正確かつ／または精密な温度測定は、生成されるスペクトルを標準化または修正するために使用することができる。例えば、所与の試料の異なるスペクトルは、スペクトルが得られた温度に基づいて測定することができる。いくつかの実施形態では、スペクトルは、スペクトルが測定された温度に関連するメタデータを用いて格納することができる。多くの実施形態では、温度センサモジュール１３０は、温度センサ窓１３２を備える。温度センサ窓は、センサモジュールを密封することができる。温度センサ窓１３２は、可視光に対して実質的に不透過性であり、かつ赤外スペクトルの光を透過する材料でできていてもよい。いくつかの実施形態では、温度センサ窓１３２は、例えば、ゲルマニウムを含む。いくつかの実施形態では、温度センサ窓は、約０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、または１．０ｍｍの厚さである。
【０１３５】
温度センサは、視野（以降、「ＦｏＶ」）リミッタを備えることができる。多くの実施形態では、温度センサは、検出器の視野および照明器の視野と重複するように配向された視野を有する。例えば、視野は、温度センサモジュールの窓１３２を支持する材料に形成される開口部と、温度センサ１３４の寸法とによって制限され得る。いくつかの実施形態では、温度センサモジュールは、制限された視野を有し、フレキシブルプリント回路基板（ＰＣＢ）１３６上に配置された熱伝導性の金属ケージを備える。ＰＣＢ１３６は、センサヘッド上の他のモジュールに対する移動を抑制するために、補強材１３８上に装着されてもよい。いくつかの実施形態では、フレキシブル回路基板は、金属を含む補強材１３８によって支持される。温度センサ１３４は、遠隔温度センサであってもよい。いくつかの実施形態では、温度センサは、試料の周囲温度の約５、４、３、２、１、０．７、０．４、０．３、０．２、または０．１℃以内までの正確な温度を提供することができる。いくつかの実施形態では、温度センサは、３、２、１、０．５、または０．１℃の正確性を伴って周囲温度を測定する。
【０１３６】
多くの実施形態では、分光器ヘッドは、照明モジュール１４０を備える。照明モジュールは、光で試料を照射することができる。いくつかの実施形態では、照明モジュールは、照明窓１４２を備える。照明窓は、照明モジュールを密封することができる。照明窓は、照明モジュールで生成される光に対して実質的に透過性であってもよい。例えば、照明窓は、ガラスを備えることができる。照明モジュールは、光源１４８を備えることができる。いくつかの実施形態では、光源は、１つまたはそれを上回る発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えることができる。いくつかの実施形態では、光源は、青色ＬＥＤを備える。いくつかの実施形態では、光源は、赤色もしくは緑色ＬＥＤまたは赤外線ＬＥＤを備える。
【０１３７】
光源１４８は、装着具１５０の上に装着することができる。いくつかの実施形態では、装着具は、セラミックパッケージを備える。例えば、照明器具は、セラミックパッケージ上に装着されたフリップチップＬＥＤダイであってもよい。装着具１５０は、照明モジュールの移動を軽減するために補強材１５４に随意に装着することができるフレキシブルプリント回路基板（ＰＣＢ）１５２に取り付けることができる。照明モジュールのフレキシブルＰＣＢおよび温度センサモジュールのＰＣＴは、同様に分光器ＰＣＢの部分を含み得る、同じフレキシブルＰＣＢの異なる部分を備えてもよい。
【０１３８】
光源１４８によって生成される光の波長は、プレート１４６によってシフトさせることができる。プレート１４６は、波長シフトプレートであってもよい。いくつかの実施形態では、プレート１４６は、ガラスに埋め込まれた燐光体を含む。代替として、または組み合わせて、プレート１４６は、ナノ結晶、量子ドット、またはそれらの組み合わせを含むことができる。プレートは、光源からの光を吸収し、吸収された光の周波数よりも低い周波数を有する光を放出することができる。いくつかの実施形態では、光源は、可視光を生成し、プレート１４６は、光を吸収して近赤外線を放出する。いくつかの実施形態では、光源は、プレート１４６に近接するか、または直接接触する。いくつかの実施形態では、光源および関連するパッケージは、熱伝達を制限するために、隙間によってプレートから隔てられる。例えば、光源とプレートとの隙間は、少なくとも０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．５、２．０、２．５、３．０、３．５、４．０、５．０、６．０、７．０、８．０、９．０、または１０．０ｍｍであり得る。多くの代替の実施形態では、光源パッケージがヒートシンクを備えるようにプレートから熱を伝導するために、光源パッケージがプレート１４６に接触する。
【０１３９】
照明モジュールは、光を集中させるために、放物面集光器１４４または集光レンズ等の集光器をさらに備えることができる。いくつかの実施形態では、放物面集光器１４４は、反射器である。いくつかの実施形態では、放物面集光器１４４は、ステンレススチールを含む。いくつかの実施形態では、放物面集光器１４４は、金メッキステンレススチールを含む。いくつかの実施形態では、集光器は、光を円錐形に集中させることができる。例えば、光は、約３０〜４５、２５〜５０、または２０〜５５度の視野を有する円錐形に集中させることができる。
【０１４０】
いくつかの実施形態では、照明モジュールは、光を透過するように構成され、分光器モジュールは、分光器ヘッドの入射面に対して実質的に垂直に延在する光路に沿って光を受光するように構成される。いくつかの実施形態では、モジュールは、光が、１つのモジュールから物体（試料１０８等）へと透過することができ、光を受光する別のモジュールに反射または散乱することができるように構成することができる。
【０１４１】
いくつかの実施形態では、分光器モジュールを表す光軸が照明モジュールの光軸に対してオフセット角になるように、照明モジュールおよび分光器モジュールの光軸が非平行となるように構成される。この非平行構成は、多くの方式のうちの１つまたはそれを上回るものにおいて提供され得る。例えば、１つまたはそれを上回る光軸を互いに向かって配向するために、１つまたはそれを上回る構成要素が、同じ支持体上で支持され、レンズ等の光学部品に対してオフセットしてもよい。代替として、または組み合わせて、モジュールは、別のモジュールに対して角度傾斜してもよい。いくつかの実施形態では、各モジュールの光軸は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２５、３０、３５、４０、４５、または５０度より大きなオフセット角で位置合わせされる。いくつかの実施形態では、照明モジュールおよび分光器モジュールは、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２５、３０、３５、４０、４５、または５０度よりも小さなオフセット角で位置合わせされるように構成される。いくつかの実施形態では、照明モジュールおよび分光器モジュールは、１〜１０、１１〜２０、２１〜３０、３１〜４０、または４１〜５０度のオフセット角で位置合わせされるように構成される。いくつかの実施形態では、モジュールのオフセット角は厳密に設定され、調整不可能である。いくつかの実施形態では、モジュールのオフセット角は調整可能である。いくつかの実施形態では、モジュールのオフセット角は、試料からの分光器ヘッドの距離に基づいて自動的に選択される。いくつかの実施形態では、２つのモジュールが並行する２本の光軸を有する。いくつかの実施形態では、２つまたはそれを上回るモジュールがオフセットした光軸を有する。いくつかの実施形態では、モジュールは、光軸が試料上に集中するように光軸をオフセットさせることができる。モジュールは、光軸が所定の距離で集中するように光軸をオフセットさせることができる。例えば、モジュールは、光軸が約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、または５００ｍｍ離れた距離で集中するように光軸をオフセットさせることができる。
【０１４２】
図５は、実施形態による図３および４の分光器ヘッドの断面Ｂの略図を示す。多くの実施形態では、分光器ヘッド１０２は、分光器モジュール１６０を備える。分光器モジュールは、分光器窓１６２によって密封されてもよい。いくつかの実施形態では、分光器窓１６２は、スペクトル試料を分析するために、波長に関して光に対して選択的に透過性である。例えば、分光器窓１６２は、ＩＲパスフィルタであってもよい。いくつかの実施形態では、窓１６２は、ガラスであってもよい。分光器モジュールは、１つまたはそれを上回る拡散板を備えることができる。例えば、分光器モジュールは、分光器窓１６２の下に配置された第１の拡散板１６４を備えることができる。第１の拡散板１６４は、入光を分布させることができる。例えば、第１の拡散板は、コサイン拡散板であってもよい。随意に、分光器モジュールは、光フィルタ１８８を備える。光フィルタ１８８は、厚いＩＲパスフィルタであってもよい。例えば、フィルタ１８８は、閾値波長より低い光を吸収することができる。いくつかの実施形態では、フィルタ１８８は、約１０００、９５０、９００、８５０、８００、７５０、７００、６５０、または６００ｎｍより低い波長を有する光を吸収する。いくつかの実施形態では、分光器モジュールは、第２の拡散板１６６を備える。第２の拡散板は、フィルタマトリクス１７０の入力部でランバート配光を形成することができる。フィルタアセンブリは、ガラスプレート１６８によって密封されてもよい。代替として、または組み合わせて、フィルタアセンブリは、フィルタアセンブリを分光器筐体１８０に取り付けることができるフィルタフレーム１８２によってさらに支持されてもよい。分光器筐体１８０は、分光器窓１６２を定位置に保持することができ、モジュールに機械的安定性をさらに提供することができる。
【０１４３】
第１のフィルタおよび第２のフィルタは、実質的に均一な配光をフィルタに提供するための多くの方式のうちの１つまたはそれを上回るものにおいて配置されてもよい。実質的に均一な配光は、約２５％以内まで、例えば、約１０％以内までの平均エネルギーに関して均一であり得る。多くの実施形態では、第１の拡散板は、実質的に均一なエネルギー分布プロファイルを伴って、入射光エネルギーを第２の拡散板上で空間的に分布させる。いくつかの実施形態では、第１の拡散板は、光を角度分布に関して実質的に均質にする。各フィルタに透過された光が、各フィルタ上の光エネルギー入射の空間分布プロファイルおよび角度分布プロファイルの両方に関して実質的に均質となり得るように、第２の拡散板は、実質的に均一なエネルギー分布プロファイルの光エネルギーを実質的に均一な角度分布プロファイルの光エネルギーまでさらに拡散する。例えば、各フィルタ上の光エネルギーの角度分布プロファイルは、約＋／−２５％以内まで、例えば、約＋／−１０％以内までで実質的に均一であり得る。
【０１４４】
多くの実施形態では、分光器モジュールは、フィルタマトリクス１７０を備える。フィルタマトリクスは、１つまたはそれを上回るフィルタを備えることができる。多くの実施形態では、フィルタマトリクスは、複数のフィルタを備える。例えば、フィルタマトリクスは、正方形、長方形、円、長円形に配置されたフィルタ、または不規則な配置のフィルタを備えることができる。フィルタアレイは、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９，１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、２００個、またはそれを上回るフィルタを備えることができる。いくつかの実施形態では、フィルタマトリクスは、１×１、１×２、２×２、３×１、２×３、３×３、４×１、４×２、４×３、４×４、５×１、５×２、５×３、５×４、５×５、６×１、６×２、６×３、６×４、６×５、または６×６から成る群から選択される、正方形または長方形の構成に配置された１〜３６個の包括的なフィルタを備える。いくつかの実施形態では、フィルタアレイは、約１０〜約１００個のフィルタを備える。いくつかの実施形態では、フィルタアレイは、約１０〜約３０個のフィルタを備える。いくつかの実施形態では、フィルタアレイは、４列のフィルタを備え、各列は、３個のフィルタを備える。
【０１４５】
いくつかの実施形態では、フィルタマトリクス１７０の各フィルタは、中心波長の周囲に分布する波長の範囲を透過するように構成される。当業者には理解されるように、波長の範囲は、実質的に正常にフィルタの表面に透過される光線の透過した波長の分布の半値全幅（これ以降は「ＦＷＨＭ」とする）として定義することができる。波長範囲は、中心波長およびスペクトル幅によって定義することができる。中心波長は、フィルタを通して透過される光の平均波長であってもよく、フィルタのバンドスペクトル幅は、フィルタを通して透過される光の最大波長と最小波長の差であってもよい。例えば、フィルタは、３００ｎｍの中心波長および２０ｎｍの波長範囲を有することができ、２９０〜３１０ｎｍの波長を有する光を透過し、またフィルタは、２９０ｎｍを下回るかまたは３１０ｎｍを上回る光を実質的に透過しない。いくつかの実施形態では、複数のフィルタの各フィルタは、複数のフィルタのうちの他のフィルタとは異なる波長の範囲を透過するように構成される。いくつかの実施形態では、波長の範囲は、複数のフィルタのうちの該他のフィルタの範囲と重複し、該各フィルタは、複数のフィルタのうちの該他のフィルタとは異なる中心波長を含む。いくつかの実施形態では、各フィルタのスペクトル幅は、２００、１９０、１８０、１７０、１６０、１５０、１４０、１３０、１２０、１１０、１００、９０、８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、１８、１６、１４、１２、１０、８、６、４、３、２、または１ｎｍ未満である。いくつかの実施形態では、各フィルタのスペクトル幅は、少なくとも１、２、４、６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、または１００ｎｍである。いくつかの実施形態では、各フィルタのスペクトル幅は、約１〜約６０ｎｍ、約２〜約５０ｎｍ、約４〜約４０ｎｍ、約８〜約３０ｎｍである。いくつかの実施形態では、各フィルタの中心波長は、各他のフィルタの中心波長から少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１４、１６、１８、２０、２５、３０、３５、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、または２００ｎｍである。
【０１４６】
多くの実施形態では、フィルタアレイは、厚さならびに第１の側面および第２の側面を有する基板を備え、第１の側面は、拡散板に向かって配向され、第２の側面は、レンズアレイに向かって配向される。いくつかの実施形態では、フィルタアレイの各フィルタは、厚さならびに第１の側面および第２の側面を有する基板を備え、第１の側面は、拡散板に向かって配向され、第２の側面は、レンズアレイに向かって配向される。フィルタアレイは、第１の側面上、第２の側面上、またはそれらの組み合わせに、１つまたはそれを上回るコーティングを備えることができる。フィルタアレイの各フィルタは、第１の側面上、第２の側面上、またはそれらの組み合わせに、１つまたはそれを上回るコーティングを備えることができる。いくつかの実施形態では、フィルタアレイの各フィルタは、レンズアレイに向かって配向された第２の側面上に１つまたはそれを上回るコーティングを備える。いくつかの実施形態では、フィルタアレイの各フィルタは、レンズアレイに向かって配向された第２の側面上および拡散板に向かって配向された第１の側面上に１つまたはそれを上回るコーティングを備える。第２の側面上の１つまたはそれを上回るコーティングは、光学フィルタであってもよい。例えば、１つまたはそれを上回るコーティングは、波長範囲を選択的にフィルタに通過させることができる。代替として、または組み合わせて、１つまたはそれを上回るコーティングは、アレイのレンズ間のクロストークを抑制するために使用することができる。いくつかの実施形態では、第２の側面上の複数のコーティングは、複数の干渉フィルタを備え、第２の側面上の複数の干渉フィルタの該それぞれは、複数のレンズのうちの１つのレンズに光の中心波長を透過するように構成される。いくつかの実施形態では、フィルタアレイは、フィルタアレイの第１の側面上に１つまたはそれを上回るコーティングを備える。アレイの第１の側面上の１つまたはそれを上回るコーティングは、機械応力を均衡させるためのコーティングを備えることができる。いくつかの実施形態では、フィルタアレイの第１の側面上の１つまたはそれを上回るコーティングは、光学フィルタを備える。例えば、フィルタアレイの第１の側面上の光学フィルタは、赤外線を選択的に通過させるためのＩＲパスフィルタを備えることができる。多くの実施形態では、第１の側面は、バンドパス干渉フィルタコーティングを備えない。いくつかの実施形態では、第１の側面は、コーティングを備えない。
【０１４７】
多くの実施形態では、フィルタのアレイは、アレイの第２の側面上に複数のバンドパス干渉フィルタを備える。レンズアレイおよび開口部に向かって配向された第２の側面上に微細周波数を分解するフィルタを配置することにより、フィルタ間のクロストークおよびフィルタ間の関連するノイズを抑制することができる。多くの実施形態では、フィルタのアレイは、アレイの第２の側面上に複数のバンドパス干渉フィルタを備え、アレイの第１の側面上にバンドパス干渉フィルタを備えない。
【０１４８】
多くの実施形態では、各フィルタは、分光器の光チャネルを画定する。光チャネルは、フィルタから開口部およびアレイのレンズを通って、センサアレイの領域まで延在することができる。複数の平行な光チャネルは、縮小した光路長とともに増加した分解能を提供することができる。
【０１４９】
分光器モジュールは、開口部アレイ１７２を備えることができる。開口部アレイは、フィルタ間のクロストークを防止することができる。開口部アレイは、光不透過性材料に形成される複数の開口部を備える。いくつかの実施形態では、複数の開口部は、アレイの各レンズの透明なレンズ開口部を画定するような寸法であり、各レンズの透明なレンズ開口部は、アレイの１つのフィルタに限定される。いくつかの実施形態では、各レンズの透明なレンズ開口部は、アレイの１つのフィルタに限定される。
【０１５０】
多くの実施形態では、分光器モジュールは、レンズアレイ１７４を備える。レンズアレイは、複数のレンズを備えることができる。レンズ数は、フィルタアレイの各フィルタがレンズアレイのレンズに対応するように決定することができる。代替として、または組み合わせて、レンズの数は、支持体アレイを通る各チャネルがレンズアレイのレンズに対応するように決定することができる。代替として、または組み合わせて、レンズの数は、画像センサの複数の領域の各領域が、光チャネルならびに対応するレンズアレイのレンズおよびフィルタアレイのフィルタに対応するように選択することができる。
【０１５１】
多くの実施形態では、レンズアレイの各レンズが非球面レンズを備えるように、レンズアレイの各レンズは、１つまたはそれを上回る非球面を備える。多くの実施形態では、レンズアレイの各レンズは、２つの非球面を備える。代替として、または組み合わせて、レンズアレイの１つまたはそれを上回る個々のレンズは、２つの湾曲した光学面を有することができ、両方の光学面は、実質的に凸状である。代替として、または組み合わせて、レンズアレイのレンズは、１つまたはそれを上回る回析光学面を備えてもよい。
【０１５２】
多くの実施形態では、分光器モジュールは、支持体アレイ１７６を備える。支持体アレイ１７６は、相互接続するアニュラス等の複数の支持構造１７９で画定される複数のチャネル１７７を備える。複数のチャネル１７７は、分光器の光チャネルを画定してもよい。支持構造１７９は、支持体アレイ１７６に硬直性を加えるための剛性を備えることができる。支持体アレイは、動きを制限し、かつセンサアレイに対するレンズアレイの位置を固定するための止め具を備えてもよい。支持体アレイ１７６は、レンズアレイからセンサアレイまでの距離をレンズアレイのレンズの焦点距離に固定するために、レンズアレイ１７４を支持し、かつレンズアレイからセンサアレイまでの距離を固定するように構成されてもよい。多くの実施形態では、レンズアレイおよびセンサアレイが実質的に平行な構成に配置されるように、アレイのレンズは、実質的に同じ焦点距離を備える。
【０１５３】
支持体アレイ１７６は、レンズアレイ１７４と止め具装着部１７８との間に延在することができる。支持体アレイ１７６は、例えば、１）レンズアレイ１７０の各レンズと画像センサ１９０の複数の領域の各領域との間に正しい分離距離を提供すること、および／または２）迷光が各チャネルから入射または出射するのを防止すること等の１つまたはそれを上回る目的を果たすことができる。いくつかの実施形態では、支持体アレイ１７６の各支持体の高さは、それが支持するレンズアレイ１７４内のレンズの焦点距離に対して較正される。いくつかの実施形態では、支持体アレイ１７６は、実質的に不透明なプラスチック等の光の通過を許容しない材料から構築される。いくつかの実施形態では、支持体アレイ１７６は、チャネル間のクロストークをさらに減少させるように、黒色であるか、または黒色のコーティングを備える。分光器モジュールは、支持体アレイを支持するための止め具装着部１７８をさらに備えることができる。多くの実施形態では、支持体アレイは、例えば、迷光を減少させるための吸収性および／または拡散性の材料を備える。
【０１５４】
多くの実施形態では、支持体アレイ１７６は、フィルタの光チャネルを有する複数のチャネルと、そこを通って延在するレンズとを有する。いくつかの実施形態では、支持体アレイは、レンズアレイから検出器（すなわち、ＣＣＤまたはＣＭＯＳアレイ）まで延在する１片の材料を備える。
【０１５５】
レンズアレイは、開口部アレイ１７２に直接取り付けられてもよいか、または少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１２、１４、１６、１８、２０、３０、４０、もしくは５０マイクロメートルの空隙によって隔てられてもよい。レンズアレイは、支持体アレイ１７８の上に直接存在してもよい。代替として、または組み合わせて、光チャネルを分離してクロストークを抑制するために、レンズアレイは、各レンズが単一の支持体止め具または単一の光アイソレータと実質的に位置合わせされるように位置付けられてもよい。いくつかの実施形態では、各レンズから入る光が画像センサ上で実質的に集束されるように、レンズアレイは、画像センサから離れたレンズの焦点距離と略等しい距離に位置付けられる。
【０１５６】
いくつかの実施形態では、分光器モジュールは、画像センサ１９０を備える。画像センサは、光検出器であってもよい。例えば、画像センサは、例えば、ＣＣＤもしくは２Ｄ  ＣＭＯＳまたは他のセンサであってもよい。検出器は、複数の領域を備えることができ、該複数の領域の各領域は、複数のセンサを備える。例えば、検出器は、複数の領域から成ってもよく、各領域は、２Ｄ  ＣＭＯＳの一連のピクセルである。検出器、または画像センサ１９０は、複数の領域の各領域が支持体アレイ１７６の異なるチャネルの直下になるように位置付けられてもよい。多くの実施形態では、分離された光経路は、フィルタアレイ１７０の単一フィルタから、開口部アレイ１７２の単一開口部、レンズアレイ１７４の単一レンズ、支持体アレイ１７６の単一止め具チャネル、画像センサ１９０の複数の領域の単一領域まで確立される。同様に、フィルタアレイ１７０にフィルタが存在するのと同様に、等しい数の平行な（交差しない）光経路が存在するように、フィルタアレイ１７０の各フィルタについて平行な光経路が確立されてもよい。
【０１５７】
画像センサ１９０は、フレキシブルプリント回路基板（ＰＣＢ）１８４上に装着することができる。ＰＣＢ１８４は、補強材１８６に取り付けられてもよい。いくつかの実施形態では、分光器ヘッド１２０に対する分光器モジュールの運動を防止するために、補強材は、金属補強材を含む。
【０１５８】
図６は、実施形態による分光器モジュール１６０の等角図を示す。分光器モジュール１６０は、本明細書に記載されるような多くの構成要素を備える。多くの実施形態では、支持体アレイ１７６は、センサの上のパッケージ上に位置付けられてもよい。多くの実施形態では、支持体アレイは、空隙が存在するように、センサアレイのベアダイの上部を覆って位置付けられてもよい。空隙は、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、または１マイクロメートル未満であってもよい。
【０１５９】
図７は、実施形態による分光器モジュール１６０内のレンズアレイ１７４を示す。この等角図は、実施形態による開口部アレイ１７２の不透過性材料に形成された開口部１９４を示す。多くの実施形態では、クロストークが抑制された複数の光経路を形成するために、支持体アレイ１７６の各チャネルが、フィルタアレイ１７０のフィルタ、レンズアレイ１７４のレンズ、および開口部アレイの開口部１９４と位置合わせされる。
【０１６０】
図８は、実施形態による分光器１０２を示す。分光器は、分光器モジュール１６０を備えることができる光学ヘッドを備えることができる。分光器は、温度センサモジュールをさらに備えることができる。多くの実施形態では、分光器は、照明モジュールを備える。多くの実施形態では、分光器は、照明モジュールとは異なる発光ダイオード１９６を備える。分光器はまた、別のデバイスにデータを通信するためのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール、分光器プロセッサ１０６、電源、またはそれらの組み合わせ等のさらなる構成要素も備えることができる。
【０１６１】
詳細な説明は多くの詳細を含むが、これらは、本開示の範囲を限定するものと解釈されるべきではなく、本開示の異なる実施例および側面を例示しているに過ぎない。本開示の範囲は、上に詳述されていない他の実施形態を含むことを認識されたい。当業者には明白であろう種々の他の修正例、変更例、および変形例は、本明細書に記載されるような本発明の主旨および範囲から逸脱することなく、本明細書に提供される本開示の方法および装置の配置、動作、および詳細において行われてもよい。
【０１６２】
本明細書において使用される場合、同様の符号は同様の要素を特定する。
【０１６３】
本開示の好ましい実施形態が、本明細書に示され、かつ説明されてきたが、当業者には、そのような実施形態が例としてのみ提供されることは明白であろう。多数の変形例、変更例、および代替例は、本開示の範囲から逸脱することなく当業者に明白となるであろう。本明細書に記載される本開示の実施形態に対する種々の代替例は、本開示の範囲から逸脱することなく用いられ得ることを理解されたい。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲の範囲およびその均等物によってのみ定義されるものとする。
【図１】
2016528496.tif 000003
【図２】
2016528496.tif 000004
【図３】
2016528496.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年3月30日(2016.3.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光経路を備える分光器であって、前記光経路は、拡散板、フィルタマトリクス、およびレンズアレイを順次通過し、
前記光経路は、検出器で終端し、
前記検出器は、複数のセンサを備え、
前記拡散板から前記検出器までの前記光経路は、９ｍｍ未満であり、
前記分光器の分解能は、１０ｎｍ未満である、
分光器。
【請求項２】
前記拡散板で始まり前記検出器で終わる前記光経路は、４．５ｍｍ未満である、請求項１に記載の分光器。
【請求項３】
前記分光器の前記分解能は、５ｎｍ未満である、請求項１に記載の分光器。
【請求項４】
３００ｎｍを超える検出可能な波長範囲を有する、請求項１に記載の分光器。
【請求項５】
前記分光器は、分散性光学素子を備えない、請求項１に記載の分光器。
【請求項６】
前記フィルタマトリクス内の前記フィルタの透過スペクトルは、入射角によって変化し、前記フィルタを用いて通過させられる有効な波長の範囲が光学フィルタの帯域幅よりも大きい、請求項１に記載の分光器。
【請求項７】
前記フィルタマトリクスは、干渉フィルタから成る、請求項１に記載の分光器。
【請求項８】
前記フィルタマトリクス内の前記フィルタは、異なるフィルタから出現する光の検出器上のクロストークを最小限に抑えるために特定の順序で配置される、請求項１に記載の分光器。
【請求項９】
前記フィルタマトリクスと前記レンズアレイとの間に少なくとも１つの不透明な開口部アレイをさらに備える、請求項１に記載の分光器。
【請求項１０】
前記フィルタマトリクスと前記検出器との間に不透明な吸収性開口部アレイをさらに備える、請求項１に記載の分光器。
【請求項１１】
前記マトリクス内の複数のフィルタの各々のスペクトルは、前記マトリクス内の複数のフィルタの別のフィルタと重複し、前記重複は、２つの異なるフィルタによって生成されたスペクトルを合わせることができる、請求項１に記載の分光器。
【請求項１２】
照明システムをさらに備え、前記照明システムは、ＬＥＤを備える、請求項１に記載の分光器。
【請求項１３】
試料採取された材料の温度を測定することができる熱センサをさらに備える、請求項１に記載の分光器。
【請求項１４】
前記分光器の前に参照素子をさらに備える、請求項１に記載の分光器。
【請求項１５】
前記検出器は、２Ｄ  ＣＭＯＳセンサまたは２Ｄ  ＣＣＤセンサのうちの１つ以上を含み、前記複数のセンサは、２Ｄ  ＣＭＯＳセンサまたは２Ｄ  ＣＣＤセンサのうちの１つ以上の上のピクセルを含む、請求項１に記載の分光器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
方法が本明細書においてさらに提供され、本方法は、本明細書に記載される分光器を提供するステップを含む。
本明細書は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
フィルタアレイからセンサアレイまで延在する複数の分離された光路を備える、分光器。
（項目２）
上記センサアレイの複数の領域と、
上記フィルタアレイの複数のフィルタと、
レンズアレイの複数のレンズと、
上記センサアレイの上記複数の領域と上記レンズアレイの上記複数のレンズとの間に延在する支持体アレイであって、光不透過性材料で画定される複数の光透過チャネルを備える、支持体アレイと、
をさらに備え、上記複数の分離された光路は、上記複数のチャネルを分離するために、上記複数のレンズから上記複数のチャネルを通って上記複数の領域まで延在する、項目１に記載の分光器。
（項目３）
拡散板と、
複数の領域を備える検出器であって、上記複数の領域の各領域が複数のセンサを備える、検出器と、
複数のレンズを備えるレンズアレイであって、上記レンズアレイの各レンズが、上記複数の領域の領域に対応する、レンズアレイと、
上記レンズアレイに対応するフィルタアレイであって、複数のフィルタを備える、フィルタアレイと、
を備え、上記複数のフィルタの各フィルタは、上記複数のフィルタのうちの他のフィルタとは異なる波長の範囲を透過するように構成される、分光器。
（項目４）
上記波長の範囲は、上記複数のフィルタのうちの上記他のフィルタの範囲と重複し、上記各フィルタは、上記複数のフィルタのうちの上記他のフィルタとは異なる中心波長を含む、項目３に記載の分光器。
（項目５）
上記複数のフィルタは、複数の干渉フィルタを含み、上記複数の領域のそれぞれのスペクトルを決定するために、上記複数の干渉フィルタが、上記干渉フィルタのそれぞれを通る光路長を変化させるように上記複数のレンズとともに配置される、項目３に記載の分光器。
（項目６）
上記フィルタアレイは、厚さならびに第１の側面および第２の側面を有する基板を備え、上記第１の側面は、上記拡散板に向かって配向され、上記第２の側面は、上記レンズアレイおよび検出器に向かって配向され、上記フィルタアレイは、上記アレイのレンズ間のクロストークを抑制するように上記レンズアレイに向かって配向された上記第２の側面上に複数のコーティングを備える、項目３に記載の分光器。
（項目７）
上記第２の側面上の上記複数のコーティングは、複数の干渉フィルタを備え、上記第２の側面上の上記複数の干渉フィルタの上記それぞれは、上記複数のレンズのうちの１つのレンズに光の中心波長を透過するように構成される、項目６に記載の分光器。
（項目８）
上記フィルタアレイは、上記フィルタアレイの上記第１の側面上に１つまたはそれを上回るコーティングを備える、項目７に記載の分光器。
（項目９）
上記アレイの上記第１の側面上の上記１つまたはそれを上回るコーティングは、機械応力を均衡させるためのコーティングを備える、項目８に記載の分光器。
（項目１０）
上記フィルタアレイの上記第１の側面上の上記１つまたはそれを上回るコーティングは、光学フィルタを備える、項目８に記載の分光器。
（項目１１）
上記フィルタアレイの上記第１の側面上の上記光学フィルタは、赤外線を選択的に通過させるためのＩＲパスフィルタを備える、項目１０に記載の分光器。
（項目１２）
上記基板の上記第１の側面は、コーティングを備えない、項目６に記載の分光器。
（項目１３）
上記検出器と上記レンズアレイとの間に延在する支持体をさらに備え、上記支持体は、上記レンズアレイを支持し、かつ上記検出器からの焦点距離に上記レンズアレイを位置付けるために成形およびサイズ決定され、上記支持体は、上記アレイの上記複数のレンズから上記検出器の上記複数の領域まで光を通過させるための複数のチャネルを備える、項目３に記載の分光器。
（項目１４）
上記支持体は、上記複数のチャネル間のクロストークを抑制するために、上記複数のチャネルの上記それぞれの壁に位置する光吸収材料を含む、項目１３に記載の分光器。
（項目１５）
支持体は、上記検出器の上面から上記レンズアレイの下面までの距離に延在する軸を備え、上記支持体は、上記上面から上記下面までの上記距離を上記焦点距離に固定するために剛性を有する、項目１３に記載の分光器。
（項目１６）
画像センサは、上記複数のレンズのそれぞれをベアダイ面からの焦点距離に位置付けるように上記支持体と接触するベアダイ面を備える、項目１３に記載の分光器。
（項目１７）
上記複数の領域は、複数の活性領域を備え、上記複数のチャネルは、上記複数の活性領域に対応し、上記支持体は、上記複数の活性領域から離れた複数の接触位置で上記ベアダイ面と接触するようにサイズ決定および成形された端部構造を備える、項目１６に記載の分光器。
（項目１８）
光不透過性材料に形成される複数の開口部を備える開口部アレイをさらに備え、上記複数の開口部は、上記アレイの各レンズの透明なレンズ開口部を画定するような寸法であり、各レンズの上記透明なレンズ開口部は、上記アレイの１つのフィルタに限定される、項目３に記載の分光器。
（項目１９）
各レンズの上記透明なレンズ開口部は、上記アレイの１つのフィルタに限定される、項目１８に記載の分光器。
（項目２０）
上記複数のフィルタのフィルタを上記拡散板と上記複数のレンズとの間の定位置に保持するためのフィルタ支持体をさらに備える、項目３に記載の分光器。
（項目２１）
上記複数のフィルタを密閉するように上記複数のフィルタの上に配置される光透過性プレートをさらに備える、項目３に記載の分光器。
（項目２２）
上記拡散板は、分析される試料の材料からの入射光を受光し、かつ拡散光を透過するように構成され、上記透過された拡散光の角度プロファイルは、実質的に固定され、かつ上記試料からの上記光の入射角とは実質的に無関係である、項目３に記載の分光器。
（項目２３）
上記拡散板は、ランバート配光を形成するためのコサイン拡散板を備える、項目３に記載の分光器。
（項目２４）
ＩＲ透過性材料から成るＩＲパスフィルタをさらに備え、上記拡散板は、上記ＩＲ透過性材料の表面に形成される、項目３に記載の分光器。
（項目２５）
上記表面の反対側の上記ＩＲ透過性材料の第２の表面に形成される第２の拡散板をさらに備え、上記第２の拡散板は、上記拡散板にわたって入光を分布させる、項目２４に記載の分光器。
（項目２６）
第２のＩＲパスフィルタおよび筐体をさらに備え、上記筐体は、上記拡散板、上記フィルタアレイ、および上記レンズアレイを覆い、上記筐体は、上記第２のＩＲパスフィルタおよび複数の開口部を備える支持体に連結され、上記支持体、上記フィルタアレイ、および上記レンズアレイを上記検出器のベア面に連結するために、上記拡散板、上記フィルタアレイ、および上記レンズアレイが、上記第２のＩＲパスフィルタと上記複数の開口部を備える上記支持体との間に順次配置される、項目２５に記載の分光器。
（項目２７）
上記検出器からの信号に応じてスペクトルを決定するための命令を具現化する有形媒体を備えるプロセッサをさらに備える、項目３に記載の分光器。
（項目２８）
上記プロセッサは、材料の標的部位のスペクトルを決定するために、上記領域のそれぞれからのスペクトルを合わせるための命令を含む、項目２７に記載の分光器。
（項目２９）
ａ）第１の波長範囲内の一次放射線を放出するための一次放射線エミッタと、
ｂ）上記第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲内の二次放射線を放出するための二次放射線エミッタと、
を備える、照明器をさらに備える、項目３に記載の分光器。
（項目３０）
上記一次放射線エミッタは、発光ダイオードまたはレーザダイオードのうちの１つまたはそれを上回るものを備え、上記二次エミッタは、燐光性プレート、燐光体プレート、燐光体粉末、ナノ結晶、またはナノ結晶粉末のうちの１つまたはそれを上回るものを備える、項目２９に記載の分光器。
（項目３１）
上記二次放射線エミッタは、上記二次エミッタの加熱を抑制するように上記一次放射線エミッタのパッケージに接触し、上記パッケージは、上記二次放射線エミッタから熱を逃がすためのヒートシンクを備える、項目２９に記載の分光器。
（項目３２）
上記二次エミッタの加熱を抑制するために、上記二次放射線エミッタと上記一次放射線エミッタのパッケージとの間に隙間が延在する、項目２９に記載の分光器。
（項目３３）
上記検出器の視野および照明器の視野と重複するように配向された視野を有する、温度センサをさらに備える、項目２９に記載の分光器。
（項目３４）
上記照明器は、上記二次放射線エミッタから上記検出器の視野に向けて光を誘導するように配置された光学部品を備える、項目２９に記載の分光器。
（項目３５）
筐体と、
光透過性カバープレートと、
拡散板と、
複数のフィルタを備えるフィルタアレイと、
複数のレンズを備えるレンズアレイと、
複数のチャネルを備える支持体と、
を備え、上記筐体は、スペクトルを測定するための検出器に上記支持体を配置するために、上記アセンブリの第１の端部、および上記アセンブリの第２の端部の支持体上で上記拡散板、上記フィルタアレイ、および上記レンズアレイを上記透過性カバープレートで覆う、分光器アセンブリ。
（項目３６）
光経路を備える分光器であって、上記光経路は、拡散板、フィルタマトリクス、およびレンズアレイを順次通過し、
上記光経路は、検出器で終端し、
上記検出器は、複数のセンサを備え、
上記拡散板から上記検出器までの上記光経路は、９ｍｍ未満であり、
上記分光器の分解能は、１０ｎｍ未満である、
分光器。
（項目３７）
上記拡散板で始まり上記検出器で終わる上記光経路は、６ｍｍ未満である、項目３６に記載の分光器。
（項目３８）
上記拡散板で始まり上記検出器で終わる上記光経路は、４．５ｍｍ未満である、項目３６に記載の分光器。
（項目３９）
上記分光器の上記分解能は、８ｎｍ未満である、項目３６に記載の分光器。
（項目４０）
上記分光器の上記分解能は、５ｎｍ未満である、項目３６に記載の分光器。
（項目４１）
１００ｎｍを超える検出可能な波長範囲を有する、項目３６に記載の分光器。
（項目４２）
２００ｎｍを超える検出可能な波長範囲を有する、項目３６に記載の分光器。
（項目４３）
３００ｎｍを超える検出可能な波長範囲を有する、項目３６に記載の分光器。
（項目４４）
上記分光器は、分散性光学素子を備えない、項目３６に記載の分光器。
（項目４５）
光を受光するための検出器を備える分光器であって、上記検出器によって受光される上記光は不連続スペクトルである、分光器。
（項目４６）
フィルタマトリクスをさらに備え、上記フィルタマトリクスは、複数のサブフィルタを備える、項目４５に記載の分光器。
（項目４７）
上記検出器上の１点が複数のサブフィルタから光を受光する、項目４６に記載の分光器。
（項目４８）
上記光経路内の上記フィルタマトリクスの前にプレフィルタをさらに備える、項目３６または４５に記載の分光器。
（項目４９）
上記プレフィルタは、（ａ）吸収ガラスおよび（ｂ）干渉フィルタから成る群から選択される、項目４８に記載の分光器。
（項目５０）
上記拡散板は、コサイン拡散板である、項目３６に記載の分光器。
（項目５１）
上記拡散板と上記フィルタマトリクスとの間に二次拡散板が追加される、項目３６に記載の分光器。
（項目５２）
上記拡散板と上記二次拡散板との間の距離は、少なくとも０．５ｍｍである、項目５１に記載の分光器。
（項目５３）
上記フィルタマトリクス内の上記フィルタの透過スペクトルは、入射角によって変化する、項目３６に記載の分光器。
（項目５４）
上記フィルタマトリクスは、干渉フィルタから成る、項目３６に記載の分光器。
（項目５５）
上記干渉フィルタは、２ｍｍより薄い基板上に配置される、項目５４に記載の分光器。
（項目５６）
上記干渉フィルタは、基板の片側のみに配置される、項目５４に記載の分光器。
（項目５７）
上記干渉フィルタの上記配置された側は、上記レンズアレイに向けられている、項目５６に記載の分光器。
（項目５８）
上記フィルタマトリクス内の上記フィルタは、異なるフィルタから出現する光の検出器上のクロストークを最小限に抑えるために特定の順序で配置される、項目３６に記載の分光器。
（項目５９）
上記フィルタマトリクスと上記レンズアレイとの間に少なくとも１つの不透明な開口部アレイをさらに備える、項目３６に記載の分光器。
（項目６０）
上記フィルタマトリクスと上記検出器との間に不透明な吸収性開口部アレイをさらに備える、項目３６に記載の分光器。
（項目６１）
上記レンズアレイ内の上記レンズの光学面は、非球面である、項目３６に記載の分光器。
（項目６２）
上記レンズアレイの個々のレンズは、２つの光学面を有し、両方の光学面が実質的に凸状である、項目６１に記載の分光器。
（項目６３）
上記マトリクス内の各フィルタの上記スペクトルは、上記マトリクス内の別のフィルタと重複する、項目３６に記載の分光器。
（項目６４）
重複は、２つの異なるフィルタによって生成されたスペクトルを合わせることができる、項目６３に記載の分光器。
（項目６５）
照明システムをさらに備える、項目３６に記載の分光器。
（項目６６）
上記照明システムは、ＬＥＤを備える、項目６５に記載の分光器。
（項目６７）
上記ＬＥＤは、少なくとも２つの群に分割され、それぞれが異なる時間に操作される、項目６６に記載の分光器。
（項目６８）
熱制御のための少なくとも１つの電力抵抗器をさらに備える、項目６５に記載の分光器。
（項目６９）
上記ＬＥＤの前に燐光体プレートをさらに備える、項目６６に記載の分光器。
（項目７０）
上記燐光体は、近赤外線燐光体である、項目６９に記載の分光器。
（項目７１）
試料採取された材料の温度を測定することができる熱センサをさらに備える、項目３６に記載の分光器。
（項目７２）
上記分光器の前に参照素子をさらに備える、項目３６に記載の分光器。
（項目７３）
上記参照素子は、取り外し可能である、項目７２に記載の分光器。
（項目７４）
上記参照素子は、移動可能である、項目７２に記載の分光器。
（項目７５）
上記検出器は、２Ｄ  ＣＭＯＳセンサである、項目３６に記載の分光器。
（項目７６）
上記複数のセンサは、ＣＣＤ上のピクセルである、項目３６に記載の分光器。
（項目７７）
上記複数のセンサは、それぞれ、１つより多くの狭い波長域からの光を受光する、項目３６に記載の分光器。
（項目７８）
上記複数のセンサは、それぞれ、上記フィルタマトリクスの１つより多くのフィルタから光を受光する、項目３６に記載の分光器。
（項目７９）
スペクトルを測定する方法であって、スペクトルを測定するために、フィルタアレイからセンサアレイまで延在する複数の分離された光路に沿って光を透過するステップを含む、方法。
（項目８０）
上記スペクトルは、複数のスペクトルを含む、項目７９に記載の方法。
（項目８１）
項目１〜７８のいずれか１項に記載の分光器を提供するステップを含む、方法。
【国際調査報告】
2016528496.tif 000011
2016528496.tif 000012
2016528496.tif 000013