分光计模块的制作方法

本发明涉及光谱信息的记录。

背景技术：

在光谱感测中，需要获取物体的光谱信息。光谱感测应当被理解为获取光谱信息，其中来自物体的光被捕获并且光谱信息被提取。光谱感测可捕捉来自物体的光谱信息，诸如来自单个点或来自物体的一区域。光谱信息可任选地还可被获取，使得光谱信息也可在空间上被解析。在光谱感测中，检测与多个波长范围相关的入射光。光谱感测可例如被用在物体分析中，诸如用于确定具有特定光谱轮廓的物质是否存在于该物体中。

术语多光谱感测和超光谱感测经常被使用。这些术语不具有所确立的定义，而是通常多光谱感测指使用多个分立波长带的光谱感测，而超光谱感测指的是感测在连贯光谱范围上的窄光谱波长带。超光谱感测还可通常使用比多光谱感测中使用的更大数目的光谱带。

光谱感测可由分光计执行，这是用于获取物体的光谱内容的专用设备。分光计可具有许多不同变型，取决于分光计要用于什么应用。

技术实现要素：

本发明的目标是提供对光谱感测的改进。本发明的一个目标可以是允许使用相对不贵的设备获取光谱信息。本发明的一个目标可以是允许使用相对小的设备获取光谱信息。本发明的一个目标可以是允许获取光谱信息，其中用于获取光谱信息的设备是易于使用的。

本发明的这些和其他目标由在独立权利要求中定义的发明来至少部分地满足。优选实施例在从属权利要求中阐明。

根据本发明的第一方面，提供了一种分光计模块，包括：多个分开的电子电路模块，所述电子电路模块中的每一者包括集成传感器电路，所述集成传感器电路包含占据所述集成传感器电路的区域的一部分的光敏区，所述集成传感器电路被布置成检测所设置的波长区间内的入射光，其中所述多个分开的电子电路模块包括一群毗邻电子电路模块，并且该群中的电子电路模块的光敏区被布置在相应集成传感器电路上以使得该群毗邻电子电路模块被装载成使得其光敏区被彼此相邻地布置；以及光学模块，它对于所述多个分开的电子电路模块而言是公共的并且被布置成将入射光定向到所述电子电路模块中的每一者的光敏区。

通过将光敏区布置在集成传感器电路的特定区域中，按以下关系装载毗邻电子电路模块是可能的：光敏区变得紧密地布置在分光计模块中。这一布置进一步促进具有对多个分开的电子电路模块而言公共的光学模块。

形成根据第一方面的分光计模块使得能够使用非常小的分光计模块，它可被布置成感测具有大为不同的波长的光。

多个分开的电子电路模块中的每一者可被布置在分开的管芯上。

通过使分开的电子电路模块在分开的管芯上形成，每一电子电路模块的制造可适配与要由每一相应电子电路模块检测的光的波长相关联的具体要求。

所述多个分开的电子模块的光敏区可一起限定分光计模块的传感器平面。

光敏区可沿电子电路模块的一侧来布置。

光敏区可被布置在电子电路模块的角上。

每一电子电路模块的光敏区可包括多个像素，每一像素被布置成检测所选波长的入射光，其中该多个像素包括对相同的所选波长敏感的像素集，并且其中该像素集分布在光敏区上。

每一光敏区的多个像素可按图案来布置，该图案在所述光敏区上重复，其中该图案的像素中的每一者被布置成检测唯一性所选波长的光。

该图案可包括至少八个像素。

分光计模块可进一步包括处理单元，处理单元被适配成计算一组像素中的多个像素检测到的入射光的平均强度。

电子电路模块中的每一者可进一步包括滤光器组，滤光器组被布置在光敏区的顶部上，其中滤光器组包括用于控制入射在光敏区中的各像素上的光波长的多个波长选择性滤光器。

电子电路模块中的每一者可进一步包括拒波滤光器，拒波滤光器被布置在电子电路模块顶部上以用于控制被允许穿过拒波滤光器到达光敏区的波长区间。

不同拒波滤光器可被布置在不同电子电路模块的顶部上。

根据本发明的第二方面，提供了一种包括根据第一方面的分光计模块的用户设备。

因而，用户设备可以利用非常小的分光计模块并且分光计模块可与用户设备中的其他组件的功能性相组合。

用户设备可以是可与分光计模块通信的任何类型的设备，且可包括用于处理分光计模块所记录的光谱数据的处理能力。因而，用户设备可例如是便携式用户设备，诸如移动电话、数码相机、膝上型计算机、平板PC、或可穿戴用户设备(例如，智能手表)。用户设备可另选地是专用或通用传感器单元，它可提供用于作出测量的多个传感器，包括分光计模块。这样的传感器单元可以例如被用在工业应用中，诸如用于执行与工业过程有关的测量。

根据本发明的第三方面，提供了一种分光计模块，包括：至少一个电子电路模块，包括用于检测所设置的波长区间内的多个波长的入射光的光敏区；用于照亮物体的照明源，其中所述光敏区被布置成检测与被照亮的物体相互作用的入射光；以及其中所述分光计模块进一步包括外壳，所述照明源和所述至少一个电子电路模块被装载在所述外壳中，其中所述外壳进一步包括阻挡来自照明源的光在所述外壳内传播到所述光敏区的封挡元件。

分光计模块因而可被提供作为自包含单元，所述至少一个电子电路模块和所述照明源被布置在共用外壳中。具有照明源可以确保使用所需光谱轮廓的光照亮物体以促进对物体的特定分析。

分光计模块可进一步包括补充传感器，补充传感器被装载在外壳中且被布置成接收在外壳内从照明源内部传播到补充传感器的光。

照明源的光谱轮廓和强度可例如依赖于环境温度、照明源的年龄、或者照明源的制造是否能够满足理想轮廓。由于使用补充传感器，照明源所提供的实际光谱轮廓可被检测并用于分析所记录的光谱数据。

外壳可包括用于将来自照明源的光反射到补充传感器的至少一个反射面。

分光计模块可进一步包括处理单元，处理单元被配置成使用由补充传感器检测到的照明源的特性来自动校正至少一个电子电路模块所记录的光谱。

外壳可进一步包括用于允许来自照明源的光在朝向物体的方向上离开外壳的第一光圈，以及用于允许来自物体的光在朝向光敏区的方向上穿过外壳的第二光圈，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壳的共用侧壁上。

分光计模块可进一步包括印刷电路板，照明源和至少一个电子电路模块两者被装载在该印刷电路板上。

分光计模块可进一步包括延伸穿过外壳的壁以用于允许将至少一个电子电路模块连接到用户设备的各组件的电子接口。

外壳可进一步包括促进外壳装载在用户设备中的外部物理接口。

根据本发明的第四方面，提供了一种用户设备，其中根据第三方面的分光计模块通过将外壳装载在用户设备中而被布置在该用户设备中。

因而，分光计模块可被布置成用户设备中的自包含单元，包括照明源和至少一个电子电路模块。因此，分光计模块可容易地连接到用户设备以用于向该用户设备提供光谱数据。

根据本发明的第五方面，提供了一种分光计模块，包括：至少一个电子电路模块，包括用于检测所设置的波长区间内的多个波长的入射光的光敏区，其中检测到的多个波长的光形成光谱数据；以及存储用于校正由所述光敏区检测到的光谱数据的预定校正数据的存储器。

通过具有存储预定校正数据的存储器，分光计模块可包括用于确保分光计模块所记录的光谱数据被正确地解释的信息。

所存储的校正数据可包括所述至少一个电子电路模块的预定特性。

预定特性可以是以下中的任一者：由光敏区中的像素检测的波长带的中心波长；由光敏区中的像素检测的波长带的波长宽度；光敏区中的多个像素的中心波长；光敏区中的单个像素的中心波长；以及与光敏区中的像素相关的传输损失。

分光计模块可进一步包括处理单元，处理单元被配置成使用所存储的校正数据来调整光谱数据。

分光计模块可进一步包括组合模块，组合模块被布置成接收光谱数据和所存储的校正数据并使用所存储的校正数据来校正光谱数据的波长信息。

组合模块可被布置成使用存储器中存储的传输损失来调整光谱数据中检测到的强度。

分光计模块可被布置成输出经校正的光谱数据。

分光计模块可被布置成与所存储的校正数据相组合地输出光谱数据。

附图说明

参考附图，通过本发明的优选实施例的以下解说性和非限制性详细描述，将更好地理解本发明概念的以上以及附加目标、特征和优点。在附图中，相同的附图标记将被用于相同的元素，除非另外指明。

图1是分光计模块的示意图。

图2是图1的分光计模块的电子电路模块的布局的示意图。

图3是包括照明源的分光计模块的示意图。

图4是包括或支持分光计模块的用户设备的示意图。

图5是向用户提供目标辅助的用户设备的示意图。

图6是向用户提供目标辅助的用户设备的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图对本发明的实施例进行详细描述。

分光计包括传感器，它被布置成检测不同波长的光的强度。分光计包括用于将来自物体的光定向到传感器的光学模块。因而，分光计能够记录光谱数据，其可提供与物体有关的信息。

现在参考图1，将描述分光计模块10。分光计模块10包括实现对物体12的光谱数据的记录，从而允许例如基于所记录的光谱数据来分析物体12的组件。

分光计模块10可以是独立单元，但可另选地装载在另一设备之中或之上。分光计模块10被装载于其中或其上的设备在下文将被称为用户设备100。用户设备100可以是可与分光计模块10通信的任何类型的设备。用户设备100还可具有用于处理所记录的光谱数据的处理能力。

分光计模块10可包括允许检测入射光的电子电路模块20。电子电路模块20可包括光敏区22。光敏区22包括一个或多个光检测器24。光检测器24被布置成捕捉入射在光检测器24上的光，例如通过将入射光转换成电荷。

光敏区22可被形成为任何类型的光检测电路系统。例如，可以使用电荷耦合器件(CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。光检测电路系统可被适配到要由光检测器24检测的波长范围。例如，光检测器24可以使用InGaAs、MCT或其他检测器基板来检测红外光。此外，光检测器24可以是图像传感器的像素。

分光计模块10还可包括光学模块40，它与电子电路模块20相关地布置以将来自物体12的光定向到光敏区22。

分光计模块10可被布置成检测入射在每一光检测器上的所选波长的光。就此，电子电路模块20可包括至少一个滤光器26，它被布置在光检测器24顶部以控制被允许穿过滤光器26到光检测器24的光的波长或波长带或波长带组合。多个滤光器26可被提供以控制被允许穿过到达相应光检测器24的光波长。

多个滤光器26可构成具有用于控制入射在光检测器24上的光波长的多个波长选择性滤光器的滤光器组。

相组合地，诸光检测器24可允许光谱感测或多光谱感测，因为数个波长的光可被检测。

光检测器24可被布置成检测可见光频谱内的所选波长。仍然，光检测器24可另选地或附加地被布置成检测其他范围内的所选波长，诸如紫外光、近红外光或红外光。

多个滤光器26可以与电子电路模块20集成在一起以提供滤光器26与光检测器24之间的固定关系。滤光器26可包括具有在腔的相对侧上的两个反射面的Fabry-Pérot结构(未示出)，其中腔的厚度可以确定被允许穿过光检测器24的窄波长带。Fabry-Pérot滤光器可被设计用于第一阶以最大化自由光谱范围或者将较高阶设计用于多谐振滤光。多腔滤光器可被用于滤光器的较宽半高宽(FWHM)。因而，通过改变相应光检测器24的顶部上的腔的厚度，光检测器24可被布置成检测不同波长的入射光。另选地，代替或连同Fabry-Pérot滤光器，可使用其他基于薄膜的干涉滤光结构。

另选地，分光计模块10可包括分开的滤光器，它们与电子电路模块20相关地装载，使得滤光器与光检测器24之间的关系是固定的。因而，滤光器不必一定与电子电路模块20集成在一起。

分光计模块10可包括被布置成将不同波长的光定向到略有不同的方向的色散元件，诸如光栅。因而，与光检测器24相关地装载色散元件可以控制哪一波长的光被定向到相应光检测器24。

电子电路模块20的光敏区22可包括多个光检测器24。每一光检测器24可被布置成检测所选波长的光，例如通过如上所述地与滤光器26相关地布置光检测器24。多个光检测器24可包括检测相同所选波长的光检测器24集合。该光检测器24集合可被进一步分布在光敏区22上，使得该集合内的光检测器24彼此不毗邻。

这暗示一集合内的多个光检测器24与分光计模块10的光学模块40可具有略有不同的关系。这可按若干方式用于处置光检测器24检测到的与物体12有关的信息可能不是完全可靠的。

例如，一集合内的不同光检测器24可检测源自物体12的不同部分的光。因而，如果存在物体12的空间不均一性，诸如物体12的局部伪像，则该集合内的多个光检测器24可以确保该不均一性不影响物体12的分析。

同样，入射光的角度可影响检测到的光。例如，穿过滤光器26到达光检测器24的所选波长可依赖于角度。多个光检测器24与光学模块40以及因此与要被分析的物体12可具有不同角度关系。因而，如果分光计模块10相关于物体12以非最优角度布置，则可通过使用以下事实来消除该非最优角度的影响：多个光检测器24接收不同角度的入射光。

光敏区22上该多个光检测器24的集合的这一布置尤其有利于将被用于手持式设备中的分光计模块10，因为与物体12的角度关系在光谱数据的记录期间可能没有被非常精确地控制。

光敏区22中的多个光检测器24可被布置成在光敏区22上重复的图案。该图案中的每一光检测器24可被布置成检测唯一性所选波长的入射光。因而，该图案可被布置成记录光谱数据，而该图案的重复暗示多个光检测器24的各个集合被形成为使得多个光检测器24布置成检测相同所选波长且分布在光敏区22上。

光敏区22上的单个图案内的光检测器可以检测来自物体12的共同空间部分的不同波长的入射光。因而，重复该图案可允许记录来自物体12的多个空间部分的光谱数据。

单个图案可包括至少8个不同光检测器24以检测8个唯一性所选波长带的入射光。然而，在其他变型中，单个图案可包括至少32个不同光检测器24或64个不同光检测器24。

在一些应用中，单个图案可包括更少光检测器24，诸如4个不同光检测器24。唯一性所选波长可被选择以用于实现特定信息的检测，诸如物体12中特定物质的存在。对于这样的应用，只检测少许但特别地选择的且窄带(少于30nm FWHM)的所选波长(诸如4个不同波长或甚至只有2个不同波长)可能就足够了。

该图案中的光检测器24可被布置在光敏区22的矩形部分中，以在光敏区22上具有该图案的紧凑布置。这可允许该图案内的光检测器24接受来自物体12的共同部分的光。

分光计模块10还可包括拒波滤光器28。拒波滤光器28可被布置成只允许特定波长区间内的波长的光穿过拒波滤光器28。这一波长区间将被匹配到由光检测器24感测的波长带的波长。拒波滤光器28因而可被布置成滤除可能以其他方式干扰光检测器24中对所选波长的检测的波长。

例如，具有Fabry-Pérot结构的滤光器26将使若干阶波长穿过。因而，如果光检测器24应当检测400nm波长，则具有800nm波长的光可能干扰该检测。此外，电子电路模块20的多个滤光器26可以提供具有光检测器24的感光范围内的波长区间的波长选择性滤光器。因而，即使多个滤光器26内的一滤光器26过滤该波长区间中的特定波长，该滤光器仍然可使具有该波长区间之外、但在光检测器24的感光范围之内的波长的光通过。因而，拒波滤光器28可只使多个滤光器26在其中操作的波长区间内的光通过。

因而，电子电路模块20的光检测器24可被布置成一起检测具有所选区间内的波长的光。拒波滤光器28随后可被布置成只使所选区间内的波长的光通过。

拒波滤光器28可被形成在具有用于只使所选区间内的波长通过的涂层的玻璃基板中。玻璃基板可在滤光器26顶部上被结合到电子电路模块20。

作为替换方案，拒波滤光器28可被装载在分光计模块10中，但不一定固定到电子电路模块20。

作为另一替换方案，分开的拒波滤光器28可被布置在电子电路模块20上的不同光检测器24以及它们相应的滤光器26的顶部。

作为又一替换方案，拒波滤光器28可被沉积并且可直接图案化在滤光器26顶部，滤光器26进而在电子电路模块20的顶部。

作为又一替换方案，拒波滤光器28可以利用传统RGB吸收滤光器或其他后处理的基于吸收的滤光器。这些基于吸收的滤光器可以与干涉滤光器相组合地使用。

电子电路模块20可进一步包括用于控制分光计模块10的功能性的控制电路系统30。控制电路系统30可包括用于读出光检测器24作出的对入射光的检测并将所读出的检测转换成数字值以形成光谱数据的电路系统。控制电路系统30可进一步包括用于执行所记录的光谱数据的初始处理并用于将初始处理的光谱数据传送到分光计模块10之内或之外的其他单元的电路系统。

电子电路模块20可以是被布置在管芯32上的集成电路。控制电子电路模块20的功能的逻辑可被实现在管芯32上的专用集成电路(ASIC)中。另选地，该逻辑可被实现为另一类型的集成电路，诸如管芯32上的现场可编程门阵列(FPGA)。

光敏区22和用于控制光敏区22的控制电路系统30可被形成为任何类型的光检测电路系统。例如，可以使用电荷耦合器件(CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。光检测电路系统可被适配到要由光检测器24检测的波长范围。例如，光检测器24可以使用InGaAs、MCT或其他IR敏感传感器类型来检测红外光。此外，光检测器24可以是图像传感器的像素。

电子电路模块20可以通过在半导体晶片上形成必要的电路系统来制造。滤光器26可通过将必要的层沉积在晶片上而被形成在光敏区22上。

不同拒波滤光器28也可被形成在相应光检测器24顶部以在每一光检测器顶部提供特别地适配的拒波滤光器28。拒波滤光器28随后可被提供作为具有用于只使所选区间内的波长通过的适当特性的涂层。

作为替换方案，拒波滤光器28可被集成在玻璃基板上。玻璃基板可提供有用于只使所选区间内的波长通过的涂层。

分光计模块10可包括多个分开的电子电路模块20。分开的电子电路模块20可各自被形成在分开的管芯32上。

管芯32可彼此紧密地装载在分光计模块10中。例如，毗邻管芯32之间的空间间隙可小于500μm或甚至小于100μm。管芯32彼此接近地放置促进了可使用光学模块40(对于多个电子电路模块20而言是公共的)。公共光学模块40因而可将来自物体12的光定向到所有多个电子电路模块20的光敏区22。

电子电路模块20中的每一者可包括集成传感器电路，集成传感器电路包含占据该集成传感器电路区域的一部分的光敏区22。此外，多个分开的电子电路模块20可包括装载在分光计模块10中的一群毗邻电子电路模块20，并且该群中的电子电路模块20的光敏区22被布置在相应集成传感器电路上以使得该群毗邻电子电路模块20被装载成毗邻电子电路模块20的光敏区22被布置在彼此邻域中。

如图2所示，光敏区22可被布置在集成传感器电路的边缘部分34处。

因此，通过将光敏区22布置在集成传感器电路的特定区域中并且具体地布置在边缘部分34处，按以下关系装载毗邻电子电路模块20是可能的：光敏区22变得紧密地布置在分光计模块10中。这一布置进一步促进具有对多个分开的电子电路模块20而言公共的光学模块40。

根据替换方案，该群毗邻电子电路模块20被装载在三维堆叠中。因而，取决于电子电路模块20被布置在该堆叠中的何处，光敏区22可被布置在相应集成电路的一部分处，以使得该堆叠中毗邻电子电路模块20的光敏区22彼此紧密地布置。

多个电子电路模块20可被布置成检测不同波长的入射光。通过具有分开的电子电路模块20，例如形成在分开的管芯32上，每一电子电路模块20的制造可被适配到与要由每一相应电子电路模块20检测的光的波长相关联的具体要求。

电子电路模块20中的每一者可被布置成检测单个波长的入射光(可能使用多个光检测器24)。分光计模块10可仍然被布置成检测多个波长，从而允许基于所记录的光谱数据来作出对物体12的至少一些特别适配的分析。

然而，有利地，每一电子电路模块20可包括多个光检测器24，它们被布置成检测不同波长的入射光。诸光检测器24一起可检测波长区间内的光。该多个电子电路模块20然后可被布置成检测不同波长区间内的光。这些波长区间可(部分地)交叠。

例如，第一电子电路模块20a可被布置成检测200-400nm波长区间内的光，第二电子电路模块20b可被布置成检测400-600nm波长区间内的光，第三电子电路模块20c可被布置成检测600-800nm波长区间内的光，且第四电子电路模块20d可被布置成检测800-1000nm波长区间内的光。在这些波长区间中的每一者内，电子电路模块20a-d的光检测器24可被布置成检测特定波长的入射光。应当注意，这些波长区间仅旨在用作示例，并且其他波长区间同样是可能的。此外，甚至一些波长区间部分或完全交叠是可能的。

电子电路模块20a-d可根据要由光检测器24检测的波长区间来配置。因而，分光计模块10可例如包括包含适配成检测可见光的COMS图像传感器的电子电路模块20b和包含用于检测红外光的InGaAs或芯片的电子电路模块20d。

通过允许制造要被分开地执行的电子电路模块20a-d，促进了跨宽波长范围的分光计模块10的制造。

光敏区22可被布置在电子电路模块20的角上。这允许将四个电子电路模块20按2x2布置来装载，其中光敏区22被布置成在该布置的中心处彼此相邻。

光敏区22可沿电子电路模块20的一侧来布置。这允许两个电子电路模块20按并排布置装载，其中光敏区22沿着最接近毗邻电子电路模块20的一侧。

应当认识到，可设想电子电路模块20的其他装载布置。例如，三个电子电路模块20可按三角形布置来装载，其中一个电子电路模块20的光敏区22沿该电子电路模块20的底侧布置，并且另两个电子电路模块20的光敏区22沿该电子电路模块20的顶侧布置。

多个电子电路模块20可被装载在一共用基板上。例如，电子电路模块20可被装载在共用PCB或共用芯片上，在该PCB或芯片上，所记录的来自电子电路模块20中的每一者的光谱数据可被组合。

多个电子电路模块20可被装载在共用平面上。光敏区22因而可被布置在共用传感器平面中，这可以是光学模块40的对多个电子电路模块20而言共用的焦平面。

分光计模块10可被布置成检测多个唯一性所选波长，这可被选择以实现对光谱数据的具体分析。例如，波长可按以下方式选择：实现分析或简单检测特定物体、异常或质量参数。唯一性所选波长的数目可能非常少，诸如只有两个、三个、或四个波长。然而，更大数目的唯一性所选波长可被使用，诸如10、20或甚至100个波长。

分开的电子电路模块20中的每一者可被布置成检测单个波长或几个波长的光。每一电子电路模块20的多个光检测器24因而可被用于提供由电子电路模块20例如在物体12的区域上检测到的特定波长的经检测光的经处理读数(例如，平均值、加权平均、中值，或其他)，或用于将光谱数据与物体12上的不同点进行相关。

使用分光计模块10的一个示例是在(脉冲)血氧定量或氧代谢监测内，其中血饱和度与测得的光谱强度的比率或组合处理相关。因而，通过测量适于执行脉冲血氧定量的特定波长的光，可确定血饱和度。

另选地，这一办法可被用于食物(肉类、鱼类)质量/新鲜度检测或甚至用于蔬菜新鲜度检测(叶绿素测量代替氧代谢)。

分光计模块10还可包括存储器50。存储器50可被布置成电子电路模块20的一部分，或电子电路模块20之一的一部分(如果使用多个电子电路模块20的话)。另选地，存储器50可被布置在例如电子电路模块20也可连接到的PCB或芯片上，或者按管芯的三维堆叠来布置。

存储器50可以存储预定校正数据。校正数据可被用于校正电子电路模块20所记录的光谱数据。

预定校正数据可被用于校正分光计模块10的制造期间发生的变化。例如，滤光器26可能没有完美地形成和/或与光检测器24完美地对齐。这暗示光检测器24可检测与预期不同波长的光。预定校正数据因而可以存储允许校正由每一光检测器24检测的波长的预定特性。

预定校正数据还可以或另选地被用于针对相应光检测器24的感光度或相应光检测器24顶部上的滤光器26的效率来校准所记录的光谱数据。因而，预定校正数据可包括光检测器24的用于将检测到的光相关到实际上入射在滤光器26上的光的传输效率。

将在下文进一步描述对所记录的光谱数据的校正。

存储器50还可存储与分光计模块10相关的其他信息。存储器50可以存储应与所记录的光谱数据一起输出的元数据。这样的元数据可以是分光计模块10的标识符，它可以是唯一地标识记录了该光谱数据的分光计模块10的唯一性数字。

存储器50还可存储程序，它们可在分光计模块10的启动时被加载到分光计模块10的处理单元以控制分光计模块10的功能性。

存储器50可以是非易失性存储器，诸如只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、或闪存。存储器50可被布置成不丢失数据，即使分光计模块10被关机。

在分光计模块10的制造期间，分光计模块10可被测试以获得校正所记录的光谱数据可能必需的校正数据。这一预定校正数据随后可在分光计模块10制造发货之前被存储在存储器50中。

光学模块40可被布置在一个或多个电子电路模块20前方以允许光穿过分光计模块10到达一个或多个电子电路模块20的光敏区22。

在其最简单形式中，光学模块40可包括光圈，限定用于接收光进入分光计模块10的入口。在一种变型中，光学模块40可形成光学窗口、光圈或针孔，其中光敏区22形成接收来自物体12的光的图像平面。

然而，光学模块40可包括一个或多个镜头和/或镜头系统、光圈、隔板、场阑、针孔和/或针孔阵列，用于控制来自物体12的光如何穿过光学模块40并定向到光敏区22。

光学模块40可被布置成控制来自物体12的受限部分的光被定向到光敏区22。因而，由分光计模块10分析的空间区域的隔离可通过光学模块40来达成。

光学模块40可被布置成控制光敏区22的不同部分接收来自物体12的共同部分的光。因而，所记录的光谱数据可对应于相同的空间区域，以使得检测到的不同波长的入射光源自物体12的共同部分。这暗示光学模块40可达成物体12的通过光敏区22的不同部分来分析的那一部分的均一化。

此外，由滤光器26选择的波长可依赖于光入射在滤光器26上的入射角。因而，为了使所需所选波长穿过滤光器26，光学模块40可以控制光基本上垂直于滤光器表面或者根据另一所需角度来入射在滤光器26上。这暗示光学模块40可以控制入射在光敏区22或光敏区22顶部上的滤光器上的光的角度性。

光学模块40可具有静态设置，它被适配成使分光计模块10记录特定条件下的光谱数据。例如，分光计模块10可被布置成记录要被置于距分光计模块10特定距离处的物体12的光谱数据。随后，光学模块40的静态设置可优化这一特定距离处的光谱数据的记录。静态设置可例如规定该特定距离处的物体12聚焦在光学模块40的焦平面上，并且光敏区22可被置于该焦平面中。

光学模块40可包括可被主动地控制的一个或多个组件。例如，活动镜头可被控制以改变光学模块40的焦点，或光圈大小可被控制以改变距分光计模块10的给定距离处的采样区域。光学模块40因而可被动态地控制以根据要记录光谱数据的条件来适配。

光学模块40可被布置成适配至用于记录光谱数据的一有限数目的条件的集合。因而，光学模块40可被控制以切换特性，诸如光学模块40的焦点，以优化在该有限数目的条件内的特定条件下光谱数据的记录。例如，光学模块40可以在用于接触测量的设置(其中分光计模块10与物体12接触或非常接近)、用于短距离测量的设置(其中分光计模块10在距物体12的短距离处，例如10cm)、以及用于长距离测量的设置(其中分光计模块10在距物体12的较长距离处，例如5m)之间切换。

光学模块40可包括用于避免光学模块40内的反射的特定涂层或材料。光学模块40可例如包括各组件(诸如镜头)上的防反射涂层。光学模块40还可包括用于防止不合需要的波长的光穿过光学模块40的一个或多个拒波滤光器。

如上所述，光学模块40对于多个电子电路模块20的光敏区22而言可以是共用的。这暗示光学模块40可定义穿过光学模块40到达光敏区22的单个光学通路。例如，光学模块40的入口光圈对于诸光敏区22而言可以是共用的，以允许来自物体12的光进入光学模块40并穿过到达光敏区22。

参考图3，分光计模块10可包括照明源60。照明源60可以提供具有所需光谱轮廓的对物体12的照明，这可改进分析所记录的光谱数据的可能性。

分光计模块10并非必需包括照明源60。在许多应用中，分光计模块10可以基于由环境光照亮的物体来记录光谱数据。同样，照明源60可不被安排在分光计模块10中，但分光计模块10和照明源60可被安排在共同用户设备100中。

然而，在分光计模块10包括照明源60时，可获得照明源60与光敏区22之间的受控关系。光敏区22可被布置成检测与被照亮物体12相互作用的入射光。

照明源60可例如是白炽灯、发光二极管(LED)源或激光源，诸如垂直腔表面发射激光(VCSEL)。照明源60可以使用促进对物体12的分析的特定光谱轮廓来照亮物体12。照明源60可被控制成使得照明源60所提供的光谱轮廓可被改变。

来自照明源60的光可以与物体12相互作用。因而，该光可例如从物体12散射或镜面反射、被物体12吸收、穿过物体12或被物体12漫射。所记录的光谱数据随后可基于例如对不同波长的吸收来被分析，这可例如允许确定化合物是否存在于物体12中。

光与物体12的相互作用可另选地或另外地造成光的波长的偏移，例如通过荧光、Raman散射、或移动物体12的散射。所记录的光谱数据因而还可以或另选地被分析以标识波长偏移，这可例如允许确定移动物体12的速度或确定化合物是否存在于物体12中。

分光计模块10可包括多个照明源60。因而，要提供的照明的光谱轮廓可被控制，例如通过选择要使用多个照明源60中的哪一个。同样，多个照明源60可一起创建照明的所需光谱轮廓。

存储器50可提供有定义照明源60的光谱轮廓的信息。此外，存储器50可提供有定义多个照明源60中的每一者的光谱轮廓的信息，以使得在多个照明源60中的特定照明源60被选择时，可以从存储器50检索所选照明源60的光谱轮廓。

分光计模块10还可包括补充传感器62。补充传感器62可被布置成接收来自照明源60的光以检测照明源60所提供的光谱轮廓。

照明源60的光谱轮廓和强度可例如依赖于环境温度、照明源60的使用年限、或者照明源60的制造是否能够满足理想轮廓。由于使用补充传感器62，照明源60所提供的实际光谱轮廓可被检测并用于分析所记录的光谱数据。

同样，补充传感器62可以检测选自多个照明源60的照明源60的光谱轮廓，以使得通过控制多个照明源60中的哪一个可被检测，光谱轮廓被用于照亮物体12。

补充传感器62可被装载在分光计模块10内，以使得来自照明源60的光在分光计模块10内传播到补充传感器62。因而，照明源60所发出的光在到达补充传感器62之前不受分光计模块10的周遭的影响。这确保补充传感器62所检测到的光谱轮廓是可靠的。

分光计模块10可包括反射面64，其可将来自照明源60的光反射到补充传感器62。这暗示补充传感器62相关于照明源60的放置的自由度被提供，这促进了分光计模块10的设计。例如，反射面64允许将补充传感器62布置在与照明源60相同的平面内。

分光计模块10可包括外壳70，分光计模块10的各组件可被装载在该外壳中。外壳70可以提供分光计模块10的外封盖，这可保护分光计模块10内的各组件免受例如灰尘或可能以其他方式影响分光计模块10的功能性的任何其他外部因素影响。

分光计模块10的外壳70因而可促进分光计模块10作为自包含单元的运输，例如从制造点运输到分光计模块10要被装载在用户设备100中的地点。外壳70还可提供对于装载而言可能简单的分光计模块10的经定义简单形状，例如矩形平行六面体。

外壳70还可具有外部物理接口，这可促进将分光计模块10装载到用户设备100上。外部物理接口可例如包括法兰或凸出元件，以提供可物理连接到用户设备100的表面。

外壳70可以例如由塑料材料形成，这可容易地模塑成所需形状。外壳可例如被形成为矩形平行六面体，这可容易地装载在用户设备100之中或之上。

电子电路模块20或多个电子电路模块20可被装载在外壳70中。同样，照明源60和补充传感器62可被装载在外壳70中。电子电路模块20、照明源60、以及补充传感器62可被装载在共同平面中，这可允许外壳70具有简单的结构，诸如矩形平行六面体。

外壳70可提供有底部结构，外壳70的各组件可被装载在该底部结构上。例如，电子电路组件20、照明源60以及补充传感器62可被装载在底部结构上，其可以是外壳70的底壁。电子电路模块20、照明源60以及补充传感器62可被装载在共用PCB 80上，该共用PCB 80可以被布置在外壳70的底壁上。

外壳70可进一步包括侧壁。在将组件(诸如电子电路组件20、照明源60以及补充传感器62)装载在外壳70中之前，外壳70可提供有底部结构和侧壁。在各组件已被装载之时，盖可被布置在侧壁顶部以将外壳70密封。

外壳70可进一步包括封挡元件72，其可被布置以阻挡来自照明源60的光在外壳70内从照明源60传播到光敏区22。因而，照明源60可被装载在与电子电路模块20相同的外壳70内，而来自照明源60的光没有干扰由光敏区22检测的来自物体12的光。封挡元件72可例如包括照明源60与电子电路模块20之间的分隔壁和/或隔板。

反射面64可被布置在外壳70的内壁上以将来自照明源60的光反射到补充传感器62。外壳70的内壁因而可被至少部分地提供有反射光的涂层。另选地，反射面64可被装载在内壁上。

外壳70可提供有用于允许来自照明源60的光在朝向物体12的方向上逸出外壳70的第一光圈74。外壳70可进一步包括用于允许与物体12相互作用的光穿入外壳70到达光敏区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可被布置在外壳70的共同侧壁上。

第一和第二光圈74、76可按如下方式布置：从照明源60发出并通过第一光圈74逸出外壳70的光所形成的照明锥与穿过第二光圈76的光敏区22的视野交叠。因而，视野中的物体12将被照明源60照亮。

用于记录光谱数据的光学系统的光轴还可以相关于照明锥的光轴呈某一角度，即不平行。这可帮助确保照明锥与光敏区22的视野交叠。光学系统的光轴可通过将电子电路模块20装载在其中没有装载照明源60的平面中并将光学模块40布置在装载电子电路模块20的该平面前方而相关于照明锥呈某一角度。然而，根据一替换方案，来自物体12的光被重定向到电子电路模块20，例如通过光学模块40的各组件，以使得电子电路模块20和照明源60可被装载在共同平面中。

第一和第二光圈74、76可被适配成在物体12距分光计模块10特定距离处时提供物体12的照明，在该距离处分光计模块10的光学模块40被优化以用于将来自物体12的光定向到光敏区22。

光学模块40可被装载在外壳70的第二光圈76中以将来自物体12的光定向到光敏区22。

第一光圈74可提供有透明材料，诸如透明塑料或玻璃，以用于允许光逸出外壳70，同时阻止例如灰尘进入外壳70。第一光圈74可另外或另选地提供有用于控制经由第一光圈74发出的照明锥的形状的光学元件。

外壳70可提供有单个光圈，该光圈由照明源60共享以使来自照明源60的光穿过到达物体12和光敏区22以供接收来自物体12的光。在这种情形下，尤其重要的是光从照明源60穿过到达物体12的光圈的一部分提供有防反射涂层，以阻止光在光圈中朝光敏区22反射。

分光计模块10还可包括电子接口。外壳70可提供有用于允许将装载在外壳70中的电子组件连接到外部单元的插头连接。

例如，分光计模块10可以通过电子接口来被供电。同样，该电子接口可以允许传达去往和来自分光计模块10的各组件的信息。

该电子接口可包括穿过外壳70的壁的单个连接。另选地，两个连接可被提供以用于分别对分光计模块供电和与分光计模块10通信。另选地，分光计模块可以是完全无线的，使用无线供电(感应供电或充电或类似的供电)和通信。

简单电子接口促进将分光计模块10连接到用户设备100。分光计模块10因而可通过使用物理接口物理地连接分光计模块10并使用电子接口电连接分光计模块10来被装载在用户设备100上。

分光计模块10可包括共用载体，诸如PCB，诸如电子电路组件20、照明源60以及补充传感器62等分光计模块10的所有电子组件被装载在其上。

电子接口可以提供到该共用载体的连接，并且外部单元与电子组件之间的通信可经由该共用载体来执行。

分光计模块10可包括用于无线通信的通信单元。在这样的情形下，分光计模块10的电子接口可只提供分光计模块10的供电。然而，分光计模块10还可被布置成使用有线和无线通信两者来与外部单元通信。

如图1和3示意性地示出的，分光计模块10可进一步包括处理单元90。处理单元90可以是微处理器，它可编程以控制微处理器的操作。例如，处理单元90可以是中央处理单元(CPU)。

处理单元90可被布置在共用PCB上，电子电路组件20、照明源60以及补充传感器62也装载在其上。处理单元90因而可通过公共PCB上的连接与电子电路组件20、照明源60以及补充传感器62通信。作为替换方案，处理单元90、电子电路组件20、照明源60以及补充传感器62全部可被装载在共用芯片上，例如形成片上系统。

处理单元90可另选地是用于只提供特定逻辑操作的专用电路系统。因而，处理单元90可以按ASIC、ASIP或FPGA的形式来提供。

处理单元90可包括用于与外部单元通信的通信单元。另选地，通信单元可以是分开的单元，其也可被装载在与处理单元90相同的PCB或相同的芯片上。

通信单元可被布置成通过无线通信与外部单元通信。在这样的情形下，通信单元可包括用于发送和接收无线信号的天线，例如通过射频电磁辐射。

通信单元还可以或另选地被布置成通过有线连接进行通信，如可通过上述电子接口提供的。

处理单元90可被布置成控制来自分光计模块10的输出。因而，处理单元90可以接收来自电子电路模块20的所记录的光谱数据。处理单元90随后可将所记录的光谱数据布置成数据包，例如具有报头信息，它可适于传达给外部单元。数据包可适于在计算机网络上传输，以使得所记录的光谱数据可以从分光计模块10传送，可能经由一个或多个中间外部单元到例如局域网(LAN)中或连接到因特网的任何计算机。

处理单元90可以在输出来自分光计模块10的数据之前处理所记录的光谱数据。这可允许所记录的光谱数据的至少部分分析在分光计模块10中执行。例如，处理单元90可以将所记录的光谱数据与所存储的光谱相比较以基于比较结果来输出决定。处理单元90还可以或任选地根据存储器50中存储的校正数据来校正或处理所记录的光谱数据。

处理单元90可以控制分光计模块10的功能性，在特定电子接口上输出所记录的光谱数据。因而，分光计模块10可被容易地嵌入在用户设备100中或集成到系统中，因为分光计模块10可以是自控制的并且输出所记录的光谱数据或者至少部分经处理的数据，从而允许用户设备100中的另一单元执行对所记录的光谱数据的分析。

从分光计模块10输出的数据包可包括所记录的光谱数据。作为替换或补充，处理单元90可以处理所记录的光谱数据，如下文进一步描述的。分光计模块10随后可以输出所记录的光谱数据连同经处理的数据，或者另选地，只有经处理的数据可被输出。处理单元90对所记录的光谱数据的处理可构成用于细化所记录的光谱数据或对所记录的光谱数据的完全分析或其间的初始步骤。

然而，数据包还可包括其他信息，这可以是有用的，例如用于所记录的光谱数据的分析。

该其他信息可构成与所记录的光谱数据相关的元数据。例如，该元数据可包括记录了光谱数据的分光计模块10的标识符，如可存储在存储器50中的。

该元数据还可包括记录该光谱数据的日期和时间。

分光计模块10可进一步包括其他传感器，且由这样的其他传感器捕捉的信息可被包括作为元数据。例如，分光计模块10在记录光谱数据时的地理位置可被包括在数据包中作为元数据。

补充传感器62所记录的照明源60的光谱轮廓的信息可被包括在数据包中作为元数据。

该元数据还可包括与用于处理所记录的光谱数据相关的信息。例如，存储器50可以存储上述校正数据。此校正数据可被包括在数据包中作为元数据。

如果处理单元90被布置成分析所记录的光谱数据，则分光计模块10可以生成该分析的结果。例如，存储器50可以存储目标化合物的光谱签名信息。处理单元90因而可将所记录的光谱数据对照所存储的光谱签名信息进行比较以确定物体12是否包括该目标化合物。随后，分光计模块10可基于该分析来简单地输出肯定或否定结果。

所记录的光谱数据可被处理以用于细化所记录的光谱数据。所记录的光谱数据的细化可以针对记录该光谱数据的条件或者鉴于分光计模块10的特性来校正或调整所记录的光谱数据。

如果多个光检测器24包括检测相同所选波长的光检测器24集合，该光检测器24集合分布在光敏区22上，则这可被用于细化所记录的光谱数据。该集合中的不同光检测器24可以接收来自物体12的略有不同部分的光。因而，为补偿物体12中的伪像，校正算法可被应用于该集合中的光检测器24中检测到的光。例如，该集合中的光检测器24中检测到的光的平均值可被计算并被用作对检测到的具有该集合敏感的波长的光的测量。因而，局部伪像的效果(这可影响该集合中的光检测器24中的一个或几个中检测到的光)可被消除。

所记录的光谱数据还可以或另选地使用校正数据来处理。校正数据可如上所述被存储在分光计模块10的存储器50中，但可另选地存储在所记录的光谱数据被传送到的外部单元的存储器中。如果外部单元接收到来自多个分光计模块10的光谱数据，则校正数据可与分光计模块10的标识符相关联地存储。

所存储的校正数据可包括电子电路模块20的一个或多个预定特性。

例如，电子电路模块20可以不被布置成确定预期波长的光，例如由于制造过程不完美。因而，所存储的校正数据可包括用于根据实际检测到的波长来调整所记录的光谱数据的预定特性。

预定特性可包括由光检测器24检测的波长带的中心波长。预定特性可进一步包括多个光检测器24或甚至所有光检测器24的中心波长。因而，由光检测器24检测的波长可以通过预定特性而获知。预定特性还可包括相关于额定设计的偏移和倾斜。

由光检测器24检测的波长带的宽度可以是恒定的，即使中心波长在分光计模块10的制造期间没有被正确地达成。因而，存储中心波长对于获知由光检测器24检测的波长带而言是足够的。

然而，预定特性还可包括由光检测器24检测的波长带的宽度，以使得波长带通过中心波长和波长带的宽度来知晓。预定特性可包括多个光检测器24或甚至所有光检测器24的波长带的宽度。

代替中心波长和波长带的宽度，预定特性可包括由光检测器24检测的波长带的最小波长和最大波长。

光检测器24可旨在检测所选波长的光。预定特性并非必需定义由光检测器24检测的波长带。相反，预定特性可包括实际检测到的波长带与预期波长带的偏差的指示。

此外，多个光检测器24可被布置成检测波长区间内的不同波长的光。由不同光检测器24检测的波长之间的关系可以是恒定的，即使光检测器24没有被制造成确切地检测预期波长。例如，Fabry-Pérot结构中腔的厚度可被制造成具有与预期厚度的一般偏差。因而，由光检测器24检测的波长可全部相似地移离预期波长。

就此，预定特性可只包括由一个参考光检测器24检测的波长的信息，因为由其他光检测器24检测的波长可具有与由参考光检测器24检测的波长的已知关系。例如，预定特性可包括由光检测器24检测的波长带的中心波长，该光检测器24检测具有处于由多个光检测器24检测的波长区间的中心的波长的光。另选地，预定特性可包括检测最小波长的光检测器24的中心波长或者检测最大波长的光检测器24的中心波长。作为另一替换方案，预定特性可以定义由多个光检测器24检测的波长区间，例如通过预定特性包括该波长区间的最小波长和最大波长。

使用定义光检测器24实际检测的波长的校正数据来处理所记录的光谱数据可包括调整每一检测到的光强度的索引以使检测到的强度与正确波长相关。

所存储的校正数据的预定特性还可以或另选地包括光检测器24相关的传输损失。预定特性可包括多个光检测器24或甚至所有光检测器24的传输损失。

传输损失可以指示具有由光检测器24检测的波长的光的强度如何相关于入射在光检测器24或与光检测器24相关联的滤光器26上的光的强度。因而，使用传输损失，入射光的强度可被确定。

使用定义光检测器24相关的传输损失的校正数据来处理所记录的光谱数据可包括使用传输损失调整检测到的光强度，以便提供入射在光检测器24或滤光器26上的光的实际强度。

所记录的光谱数据还可以或另选地相关于照明源60的特性来被处理。如上所述，补充传感器62可以检测来自照明源60的光。因而，补充传感器62可以提供照明源60的特性，诸如所发出波长的强度或照明源60的光谱轮廓。

所记录的光谱数据可鉴于照明源60的特性来被校正或处理。例如，所记录的光谱数据中检测到的光强度可相关于发射到物体12上的光的强度来调整，以例如提供检测到的光强度作为与相应波长的发出强度的比率。经处理的光谱数据因而可以提供鉴于照明源60的辐照度而被校正的物体12的反射率。

应当认识到，可存在鉴于物体12的照明的特性而校正或处理所记录的光谱数据的其他替换方案。根据一个替换方案，照明可以是恒定和固定的，并且照明的光谱轮廓可因而被存储在存储器50中。所存储的光谱轮廓因而可被用于校正所记录的光谱数据。根据另一替换方案，来自特定物体12(诸如植物)的光谱响应可能是公知的，以使得标识可以完成：所记录的光谱数据相关于该特定物体，并且依赖于所记录的光谱数据的形状，照明的光谱轮廓可被估计出。所记录的光谱数据因而可基于所估计的照明的光谱轮廓而被校正。

所记录的光谱数据可被进一步处理以用于分析所记录的光谱数据。例如，对物体12的分析可基于所记录的光谱数据来作出。处理所记录的光谱数据以执行分析可以基于从电子电路模块20接收到的所记录的光谱数据或基于可通过上述处理步骤中的一者或多者提供的经细化的数据。

对所记录的光谱数据的分析可以按不同复杂度水平以多种不同方式来作出。

所记录的光谱数据可以与目标光谱签名相比较。因而，所记录的光谱数据可对照目标光谱签名进行匹配以确定所记录的光谱数据是否对应于该目标光谱签名。如果存在对应关系，则可得出结论：例如，目标化合物存在于物体12中。

根据另一替换方案，目标光谱签名可以与物体的特定状态相关。例如，对于脉冲血氧定量，目标光谱签名可以与阈值相关，从而提供令人满意的血饱和度。因此，所记录的光谱数据可以与目标光谱签名相比较以确定饱和度是否令人满意。

根据又一替换方案，所记录的光谱数据可被存储在存储器50中。稍后记录的光谱数据随后可基于所存储的光谱数据而被处理。例如，分光计模块10可首先定向朝向太阳或灯以获得光源光谱数据，从而提供光源的信息。随后，物体光谱数据可以从物体12记录，并且物体光谱数据可使用存储器50中的源光谱数据而被处理。

对所记录的光谱数据的处理可以在处理单元90中执行。分光计模块10因而可被布置成输出经细化数据或甚至所执行的分析的结果。

所记录的光谱数据的处理可另选地在外部单元中执行，该外部单元从分光计模块10接收所记录的光谱数据。该处理可例如在分光计模块10被装载于其上的用户设备100中执行。该处理可另选地由经由计算机网络210接收所记录的光谱数据的外部计算机单元200执行。

还应当认识到，所记录的光谱数据的处理可部分地由若干不同单元执行，诸如处理单元90、用户设备100的处理单元120、和/或计算机网络210中的外部计算机单元200。

分光计模块10可以与可被用于执行所记录的光谱数据的进一步处理的信息一起输出所记录的光谱数据或经细化数据，诸如校正数据或分光计模块10的标识符。

使用存储在存储器50中的信息处理所记录的光谱数据可包括各预定操作。因而，分光计模块10可包括特别适配成执行各预定操作的集成电路。例如，使用所存储的校正数据调整所记录的光谱数据可总是使用相同的操作。因而，分光计模块10可包括ASIC形式的执行用于调整所记录的光谱数据的特定操作的处理单元90。

处理单元90可被布置为组合模块，例如ASIC，它接收所记录的光谱数据并使用所存储的校正数据来校正所记录的光谱数据的波长信息。该组合模块还可以或另选地使用所存储的传输损失来调整所记录的光谱数据中的检测到的强度。

该组合模块可被提供在分光计模块10的芯片上，分光计模块10的各组件上(诸如电子电路模块20、照明源60、以及补充传感器62)被装载在该芯片上。因而，分光计模块10可以是非常紧凑的单元，在单个芯片上提供记录光谱数据并输出经细化数据的可能性。

分光计模块10可被装载在也可包括进一步组件的用户设备100上。用户设备100的示意图在图4中提供。因而，用户设备100可包括其他传感器110、处理单元120(它可控制传感器110并处理传感器110记录的数据)，等等。

用户设备100一般可以是可以与分光计模块通信的任何类型的设备，且可包括用于处理分光计模块10所记录的光谱数据的处理能力。因而，用户设备100可例如是便携式用户设备，诸如移动电话、数码相机、膝上型计算机、平板PC、或可穿戴用户设备(例如，智能手表)。用户设备100可另选地是专用或通用传感器单元，它可提供用于作出测量的多个传感器，包括分光计模块10。这样的传感器单元可以例如被用在工业应用中，诸如用于执行与工业过程有关的测量。

所记录的光谱数据的处理可以由用户设备100的处理单元120执行。用户设备100还可包括在分光计模块10外部的存储器130，它可存储有用于所记录的光谱数据的处理的校正数据或其他数据。在这样的情形下，分光计模块10并非必需包括存储器50。

用户设备100的存储器130可在将分光计模块10装载在用户设备100上之际提供有校正数据。因而，处理单元120可有权访问校正数据以用于处理所记录的光谱数据。

所记录的光谱数据可被传送给外部计算机单元200，例如通过计算机网络210。分光计模块10可包括用于通过计算机网络传送所记录的光谱数据的计算机网络接口。然而，分光计模块10可以将所记录的光谱数据输出给中间设备，诸如用户设备100，它可包括用于将所记录的光谱数据传送给外部计算机单元200的计算机网络接口。

所记录的光谱数据可与分光计模块10的标识符一起被传送给外部计算机单元200。外部计算机单元200可以与分光计模块10的标识符相关联地存储用于处理所记录的光谱数据的相关数据，诸如校正数据。因而，外部计算机单元200可被布置成从数个分光计模块10接收所记录的光谱数据，并且可能够检索对每一分光计模块10而言唯一性的相关数据，以用于处理所记录的光谱数据。

分光计模块10可被嵌入在用户设备100中。分光计模块10可以是自包含单元，它能够将所记录的光谱数据和/或经细化数据输出给用户设备100。分光计模块10的外壳70因而可机械地装载在用户设备100上，并且分光计模块10可进一步电连接到用户设备100上的各组件以用于例如向分光计模块10供电和/或提供分光计模块10与用户设备100之间的通信。

分光计模块10并非必需包括上述所有组件。用户设备100可以通过上述一个或多个组件的一些或所有功能性。

用户设备100可包括存储器130，它存储可被用于处理所记录的光谱数据的校正数据。存储器130还可以或另选地存储可有用于处理所记录的光谱数据的其他信息，诸如目标光谱签名。

用户设备100可包括处理单元120。处理单元120可以是可编程通用处理器，诸如CPU。处理单元120因而可被编程以处理所记录的光谱数据。计算机程序可被存储在存储器130中并且可被加载到处理单元120以使得处理单元120执行对所记录的光谱数据的所需处理。

用户设备100还可以或另选地包括照明源，它可提供物体12的照明。此外，用户设备100可包括用于检测由用户设备100的照明源提供的光谱轮廓的补充传感器。

用户设备100可以提供其他功能性，这可使用或补充分光计模块10对光谱数据的记录。例如，用户设备100可以是移动电话、任何可穿戴设备(诸如手表、手环、眼镜)、或任何其他类型的计算设备(诸如个人计算机、膝上型计算机或平板计算机)。用户设备100可另选地是被设计成用于记录光谱数据的目的的纳入分光计模块10的设备。因而，用户设备100可以是传感器单元，例如旨在用于工业应用中，它可将分光计模块10与其他传感器、用于允许用户与传感器单元进行交互的用户界面和/或用于与外部单元通信的网络接口相组合。

用户设备100可以是便携式用户设备100。用户设备100可包括被适配成获取图像的相机150。相机可包括定义相机150的视野的镜头布置。镜头布置可具有固定焦距(即“定焦镜头”)或可变焦距(即，“变焦镜头”)。镜头布置可以是固定聚焦镜头布置、手动聚焦镜头布置或自动聚焦镜头布置。镜头布置可以收集数字图像传感器(诸如CCD或CMOS传感器)上的入射光，其中数字图像可根据常规方法被获取并记录为图像数据。所记录的图像可按适当的图像格式被存储在存储器130和/或可移动介质(诸如插入用户设备100的卡槽的非易失性存储器卡)中的数据文件中。

用户设备100可进一步包括提供用户界面的显示器160。显示器160可例如是LCD或LED类型的或者某一其他可在市场上购得的技术类型。

用户设备100可进一步包括允许用户与用户设备100的用户界面交互的输入设备。如本领域公知的，输入设备可包括一个或多个按钮和/或覆盖显示器160的触摸屏。

分光计模块10可以是独立设备。分光计模块10可包括用于例如通过无线通信来与外部单元通信的网络接口。

分光计模块10可被布置在载体上，从而允许分光计模块10被放置或装载在需要记录光谱数据的位置。例如，分光计模块10可被置于工业环境中，例如用于监视工业过程的进度，诸如制造过程。

分光计模块10因而可被布置成输出所记录的光谱数据、经细化数据和/或所记录的光谱数据的初始分析结果。该输出可由可进一步处理接收到的数据的外部单元接收。

可以提供分光计模块10(它可以是独立设备或嵌入在用户设备100中)的系统。该系统中的每一分光计模块10可被布置成记录光谱数据。

例如，分光计模块10可被布置成监视环境的不同部分。因而，分光计模块10可被布置成监视工业过程的不同阶段或者可被布置成记录来自毗邻区域的光谱数据。

来自多个分光计模块10的所记录的光谱数据可以按若干不同方式相组合地使用。

多个分光计模块10可以监视工业过程的每一阶段以允许一旦在该过程的任何阶段发生偏差就提供警报。

多个分光计模块10可以记录来自大量并行物体的光谱数据以随时间创建具有物体的信息的大型数据库。

多个分光计模块10可以记录来自共同物体的光谱数据，例如来自物体12的不同部分。随后，所记录的光谱数据可被组合，例如通过求平均，以改进数据质量或测量稳健性。同样，多个所记录的光谱数据可被用来移除局外点(这可从物体12的不相关部分或从物体12中的伪像记录)。

系统中的多个分光计模块10可以将所记录的光谱数据传送给共用外部计算机单元200，它可以基于接收到的数据来执行分析。作为替换方案，系统中的分光计模块10之一可以接收来自其他分光计模块10的所记录的光谱数据。

如上所述，用户设备(诸如图4中示出的用户设备100)可包括分光计模块，诸如分光计模块10，它被适配成获取来自落入分光计模块的视野内的景象内的一区域的光谱信息。如上所述，分光计模块10可被嵌入在用户设备100中，或者分光计模块10可被装载在用户设备100外部。

用户设备100进一步包括显示器，诸如显示器160。显示器160具有可控光谱输出。具体而言，光谱输出可以在以下方面是可控的：强度(例如，通过控制显示器160的亮度)和光谱内容(例如，通过控制显示在显示器160上的颜色)中的至少一者。

用户设备100的处理单元120被适配成通过将显示数据输出给显示器160来控制显示器的光谱输出。显示数据因此可以控制显示器160来显示某颜色和/或亮度水平的图像，以使得具有所需光谱内容的光从显示器160发出。例如，处理单元120可以控制显示器160显示单色图像或包括所选择的两种或更多种颜色的图像，以使得所需光谱内容的光由显示器160发出。光谱输出可以是预定光谱输出或是用户可选择的。

显示器160发出的光可以使用所需光谱轮廓提供包括分光计模块10的目标(诸如物体12)的区域的照明。为改进显示器160照亮分光计模块10的目标的能力，分光计模块10可按分光计模块10被定向到与显示器160相同方向上的方式被嵌入在用户设备100中或装载在用户设备100外部。例如，分光计模块10可被布置在用户设备100上与显示器160相同的一侧上。

处理单元120可进一步被适配成接收来自分光计模块10的表示检测到的来自目标12的入射光的光谱数据。

相应地，显示器160的光谱输出与分光计模块10的光敏区22之间的受控关系可被获得。光敏区22可被布置成检测与被照亮物体12相互作用的入射光。

来自显示器160的光可以与物体12相互作用。因而，该光可例如从物体12散射或镜面反射、被物体12吸收、穿过物体12或被物体12漫射。分光计模块10可以检测从物体12接收到的光。分光计模块10可以获得与接收到的光有关的光谱信息并将所获得的光谱信息记录为光谱数据，例如记录在分光计模块10的存储器50中。所记录的光谱数据随后可基于例如对不同波长的吸收来被分析，这可例如允许确定化合物是否存在于物体12中。

光与物体12的相互作用可另选地或另外地造成光的波长的偏移，例如通过荧光、Raman散射、或移动物体12的散射。所记录的光谱数据因而还可以或另选地被分析以标识波长偏移，这可例如允许确定移动物体12的速度或确定化合物是否存在于物体12中。

由于有权访问控制显示器160的光谱输出的显示数据，处理单元120可以输出在表示照明源的光谱输出的数据以及分光计模块10所记录的光谱数据的基础上校正的经调整的光谱数据。

所记录的光谱数据可相应地被处理以用于细化所记录的光谱数据。所记录的光谱数据的细化可以鉴于显示器160的光谱输出来校正或调整所记录的光谱数据。如以上详细描述的，所记录的光谱数据可另外鉴于记录该光谱数据的条件或鉴于分光计模块10的特性而被校正或调整。

因而，处理单元120出于控制显示器160的光谱输出的目的所提供的显示数据可以提供与显示器160的光谱输出有关的信息，诸如所发出的波长的强度。

所记录的光谱数据可鉴于与显示器160的光谱输出有关的信息来被校正或处理。例如，所记录的光谱数据中检测到的光强度可相关于发射到物体12上的光的强度来调整，以例如提供检测到的光强度作为发出强度的百分比。

作为实际细化所记录的光谱数据的替换方案，处理单元120可被适配成输出从分光计模块10接收到的光谱数据连同表示照明源的光谱输出的数据。光谱数据随后可在后处理期间以类似于以上相关于处理单元120描述的方式来被细化。

在分光计模块的各用户场景中，诸如分光计模块10，促进从景象(诸如物体12)内的预期区域获取光谱数据可能是有利的。因此，用户设备(诸如图4中所示的用户设备100)可被布置成向用户提供辅助以使分光计模块10瞄准，即将分光计模块10定向到目标。如上所述，分光计模块10可被嵌入在用户设备100中，或者分光计模块10可被装载在用户设备100外部。

用户设备100包括相机150，相机150被适配成获取落入相机150的视野内的景象的至少一个图像。

用户设备100的分光计模块10被适配成从来自分光计模块150的视野内的景象内的区域获取光谱信息。

出于提供瞄准辅助的目的，用户设备100的处理单元120被适配成确定分光计模块10的在所述至少一个图像内的与落入分光计模块10的视野内的区域相对应的目标区域，并被适配成向用户设备100的显示器160输出显示数据以用于在显示器160上提供目标区域的指示。所确定的目标区域可被定义为至少一个图像的映射或描绘景象内区域的区域。

处理单元120的操作可由计算机程序实现，该计算机程序可被存储在用户设备100的存储器130中并可被加载到处理单元120以使处理单元120执行所需操作。

更详细而言，在用户设备100的测量/光谱测量模式激活之际(例如，通过用户设备100的用户经由用户设备100的输入设备进行交互来激活该模式)，相机150可被激活并适配成发起图像序列的获取。图像(它们另选地可被称为帧)可被存储在用户设备100的存储器130中或专用缓冲区中(诸如FIFO类型的帧缓冲区)。相机150可以按固定帧率获取图像，作为非限制性示例，每秒24-30帧。另外，在激活测量模式时，分光计模块10可被适配成重复地(即，以给定获取速率)获取来自落入分光计模块10的视野内的区域的光谱信息并将其提供给处理单元120。

对于该序列的每一图像，处理单元120可生成显示数据并将其输出给显示器160以用于在显示器160上提供分光计模块10的目标区域的指示。所获取的图像或帧序列可在显示器160上被显示为视频流，从而向用户提供相机150当前看到的景象的实时反馈连同目标区域的指示。

处理单元120可以生成显示数据并将其输出给显示器160以用于通过视频流的每一帧内的目标区域的图形表示来在显示器160上提供分光计模块10的目标区域的指示。如图5示意性地示出的，图形表示可包括包围目标区域510的图形元素，诸如定界框。图形表示还可包括在目标区域内突出显示的图像像素。

处理单元120可被适配成基于表示目标区域在所获取的图像中的位置的信息来确定分光计模块目标区域。

表示目标区域在所获取的图像中的位置的信息可以是预定信息。该信息可通过针对分光计模块10的目标与分光计模块10之间的给定距离建立使用相机150获取的图像的像素集合或区域(它映射或描绘由分光计模块10看到的区域)来被确定(例如在用户设备100和分光计模块10的组装阶段)。预定信息因此可指示映射或描绘分光计模块10看到的区域的像素集合或区域。该信息可按允许处理单元120获得对该信息的访问权的方式存储在用户设备100中(例如，在存储器130中)。例如，如果目标区域由包围目标区域510的图形元素(诸如定界框)或通过在目标区域内突出显示的图像像素来指示，则表示目标区域在所获取的图像中的位置的信息可包括定界框的坐标或要突出显示的像素的坐标。

在用户设备100和分光计模块10的使用中(例如，用于用户设备100的测量/光谱测量模式)，处理单元120可通过访问该信息来相应地确定目标区域并生成且输出显示数据以用于指示每一所获取的图像内的目标区域。

所述给定距离可以被称为“测量距离”或“目标距离”，并且可以表示分光计模块10的光学模块40的焦距或分光计模块10的最优测量距离。

处理单元120可被适配成在获取图像期间检索指示相机150的焦距的焦点数据。焦点数据可以从由相机150的控制器生成且与所获取的图像相关联的元数据来获得。另选地，相机150可被布置成经由用户设备100的内部通信接口将焦点数据输出给处理单元120。

处理单元120可被适配成将相机150的焦距与分光计模块10的上述目标距离相比较并基于比较结果来输出用户可感知的信息。

有利地，处理单元120可被适配成控制相机150聚焦在该区域中的特征上，该特征被描绘在目标区域中。由此，焦距与目标距离之间的比较的相关性可被确保，因为焦点数据将表示到该区域中的该特征的距离。

例如，如果该比较指示相机150的焦距不同于分光计模块10的目标距离，则用户可感知的信息可以指示在所获取的图像中分光计模块10的目标不在焦点上。作为补充或替换，用户可感知的信息可以指示分光计模块10的目标距离大于相机150的焦距(如果相机150的焦距小于分光计模块10的目标距离)，或者可以指示分光计模块10的目标距离小于相机150的焦距(如果相机150的焦距大于分光计模块10的目标距离)。用户可相应地被引导来将用户设备10移动得更接近或更远离目标。在焦距匹配目标距离时，分光计模块10可以获取来自目标区域的光谱信息。该获取可响应于处理单元120检测到相机150的焦距匹配分光计模块10的目标距离而被自动执行。

用户可感知的信息可包括经由显示器可视的信息(例如，文本或其他图形元素的形式)、经由用户设备100的扬声器可听的信息(例如，合成语音或所记录的语音的形式)以及经由用户设备100的振动单元可触知的信息(例如，其中振动频率取决于比较结果而变化)之一或组合。如图5示意性地示出的，引导用户移动用户设备100进入(指向上的箭头)或离开(指向下的箭头)景象的箭头520可被示出在显示器160上。

作为处理单元120基于表示目标区域在所获取的图像中的位置的预定信息来确定分光计模块目标区域的替换方案，处理单元120可被适配成基于将分光计模块10的视野相关到相机150的视野的信息来确定分光计模块目标区域。该信息可包括相机150和分光计模块10各自光轴的相对定向，以及分别表示相机150的视野和分光计模块10的视野的锥体的角度。分光计模块目标区域因此可以在用户设备100的使用期间被计算(例如，在用户设备100的测量/光谱测量模式中)。对于分光计模块10的目标与分光计模块10之间的给定距离(例如，在来自相机150的焦点数据的基础上确定的)，使用相机150获取的图像像素的区域(即目标区域)(它映射或描绘由分光计模块10看到的区域)因而可被确定。

现在将描述向用户提供辅助以瞄准分光计模块10(即，将分光计模块10定向到目标)的替换方式，其中出于提供瞄准辅助的目的，用户设备100的处理单元120被适配成确定与分光计模块10从该区域获取的光谱信息相对应的RGB等效物，并将显示数据输出给用户设备100的显示器160以用于在显示器160上提供RGB等效物的指示。

处理单元120可以实现转换功能，将分光计模块10获取的光谱信息作为输入并输出与该光谱信息输入相对应的RGB等效物。

分光计模块10可被适配成重复地(即以给定获取速率)获取光谱信息并将其提供给处理单元120。处理单元120可被适配成确定与分光计模块10对光谱信息的每一获取相对应的RGB等效物，并将显示数据重复地输出给显示器160以用于提供与光谱信息的每一获取相对应的RGB等效物的指示。用户设备100的用户因而可得到与分光计模块10的当前目标有关的视觉实时反馈并从而被帮助瞄准分光计模块10。

用户设备100可包括被适配成获取景象的图像序列的相机(诸如相机150)。处理单元120可被适配成将显示数据输出给显示器160以用于显示图像序列以及在每一图像内或与每一图像一起(例如，毗邻)的RGB等效物的指示。

更详细而言，在用户设备100的测量/光谱测量模式激活之际(例如，通过用户设备100的用户经由用户设备100的输入设备进行交互来激活该模式)，相机150可被激活并适配成发起图像序列的获取。图像(它们另选地可被称为帧)可被存储在用户设备100的存储器130中或专用缓冲区中(诸如FIFO类型的帧缓冲区)。相机150可以按固定帧率获取图像，作为非限制性示例，每秒24-30帧。另外，在测量模式激活之际，分光计模块10可被适配成重复地(即以给定获取速率)获取光谱信息并将其提供给处理单元120。

对于该序列的每一图像，处理单元120可以生成显示数据并将其输出给显示器160以显示图像序列以及与由分光计模块10对光谱信息的每一获取相对应的RGB等效物的指示。

相机150所获取的图像或帧序列可在显示器160上被显示为视频流，从而向用户提供相机150当前看到的景象的实时反馈。处理单元120可以生成显示数据并将其输出给显示器160以显示当前RGB等效物的指示连同(即毗邻或覆盖)视频序列的每一帧。

现在将描述向用户提供辅助以瞄准分光计模块10(即，将分光计模块10定向到目标)的替换方式，其中出于提供瞄准辅助的目的，用户设备100的处理单元120被适配成将分光计模块10所获取的光谱信息与预定目标光谱相比较。

处理单元120可以提供指示所获取的光谱信息与预定目标光谱之间的对应程度的输出信号。输出信号可例如控制用户设备100输出用户可感知的信息，从而向用户设备100的用户指示对应程度。用户可感知的信息可包括经由显示器可视的信息、经由用户设备100的扬声器可听的信息、以及经由用户设备100的振动单元可触知的信息之一或组合。

另选地，输出信号无需指示所获取的光谱信息与预定目标光谱之间的实际对应程度，而是可仅仅指示是否确定了足够对应程度(即，光谱匹配)，例如响应于处理单元120确定对应程度超过预定阈值。

经由显示器160提供的可视信息可例如是指示对应程度的文本的形式(例如，作为百分比或比率)或者光谱匹配已被确定的形式(例如，“所获取的光谱匹配预定目标光谱”)。经由显示器提供的可视信息也可以是指示对应程度的图形表示的形式(例如，通过以与对应程度相关的方式变化的强度或者颜色的符号，诸如从低强度到高强度或者从浅色到深色)，或者是光谱匹配已被确定的形式(例如，通过在光谱匹配已被确定时虚线轮廓改变成实线轮廓的符号、或者通过在光谱匹配已被确定时没有填充色的符号改变成具有不同填充色的符号)。图6示出了在用户设备100的显示器160上提供的基于文本的可视信息610、620的两个不同示例。

经由用户设备100的扬声器提供的可听信息可以例如是指示对应程度的可听信号的形式(例如，通过宣告对应程度为某一百分比或比率的合成语音或所记录的语音、或者通过具有以与对应程度相关的方式改变的频率(诸如在低到高频率之间)的听觉信号)，或者是光谱匹配已被确定的形式(例如，通过宣告光谱匹配已被确定的合成语音或所记录的语音、或者通过在光谱匹配已被确定时激活的听觉信号)。

经由用户设备100的振动单元提供的触觉信息可例如是指示对应程度的振动的形式(例如，通过具有以与对应程度相关的方式改变的频率或幅度(诸如在低到高频率之间或在低到高幅度之间)的振动)。

处理单元120可例如被布置成通过估计所获取的光谱信息与预定光谱之间的交叠来确定对应程度。处理单元120可例如被布置成计算所获取的光谱信息与预定光谱之间的互相关。

分光计模块10可被适配成重复地(即以给定获取速率)获取光谱信息并将其提供给处理单元120。处理单元120可被适配成将分光计模块10对光谱信息的每一获取与预定目标光谱相比较，并提供指示对应程度的输出信号和/或光谱匹配已被确定的输出信号。

用户设备100的用户因而可得到与分光计模块10的当前目标有关的实时反馈并从而被帮助瞄准分光计模块10。

分光计模块10对光谱信息的获取可以在用户设备100的测量/光谱测量模式激活之际被发起(例如，通过用户设备100的用户经由用户设备100的输入设备进行交互来激活该模式)。

响应于处理单元120确定光谱匹配已被确定或者响应于用户经由用户设备100的输入设备提供用户命令，分光计模块10可发起时间分辨获取模式，其中分光计模块10可按给定获取速率重复地获取当前目标的光谱信息。分光计模块10对光谱信息的每一获取可被存储为表示目标的时间分辨光谱的数据集。

例如，预定目标光谱可表示氧化组织或血液样本的光谱轮廓。在用户设备100被定向以使得分光计模块10获取来自该组织或样本的光谱信息时，可通过用户设备100提供的用户可感知的信息来通知用户。该组织或样本的时间分辨光谱可在此后被获取，其可提供与血液搏动有关的信息或其他血氧定量信息。