测器，作为具有与波长成比例的不同半径的一系列基本上同心的圆。波长和对应圆的半径之间的关系可以不是线性的。
[0110]在一些实施方式中，检测器接收非连续光谱，例如可能与色散元件产生的光谱不同的光谱。非连续光谱可以是光谱的缺失部分。例如，非连续光谱可以具有至少部分地空间失序的光谱的波长。在一些实施方式中，第一短波长与靠近较长波长的检测器相接触，而第二短波长与相比于较长波长而言更远离第一短波长的距离处的检测器相接触。
[0111]检测器可以包括多个检测器元件，举例而言，诸如像素。可以配置每个检测器元件以便接收宽光谱范围的信号。在第一多个检测器元件和第二多个检测器元件上接收到的光谱范围可以至少从约1nm延伸至约400nm。在许多实施方式中，在第一多个检测器元件和第二多个检测器元件上接收到的光谱范围可以至少从约1nm延伸至约700nm。在许多实施方式中，在第一多个检测器元件和第二多个检测器元件上接收到的光谱范围可以至少从约1nm延伸至约1600nm。在许多实施方式中，在第一多个检测器元件和第二多个检测器元件上接收到的光谱范围可以至少从约400nm延伸至约1600nm。在许多实施方式中，在第一多个检测器元件和第二多个检测器元件上接收到的光谱范围可以至少从约700nm延伸至约1600nmo
[0112]在许多实施方式中，透镜阵列、滤光器矩阵和检测器不以公共光轴为中心。在许多实施方式中，透镜阵列、滤光器矩阵和检测器在公共光轴上对准。
[0113]在许多实施方式中，紧凑型光谱仪的操作原理包括以下属性中的一个或多个。光射在漫射器上。光接着以宽的传播角范围射在滤光器矩阵上，并且穿过子滤光器的光的光谱得到角度编码。经角度编码的光继而穿过透镜阵列(例如，傅里叶变换聚焦元件)，该透镜阵列对经角度编码的光(近似地)进行空间傅里叶变换，从而将其变换为空间编码光谱。最终，光到达检测器。检测器元件相对于阵列中的透镜的光轴的位置与光的波长相对应，而像素位置处的光的波长可以基于像素相对于阵列中的透镜的光轴的位置来确定。诸如像素等检测器元件所记录的作为传感器上的位置(例如，像素编号或坐标参考位置)的函数的光强与该位置的光的分辨波长相对应。
[0114]在一些实施方式中，在紧凑型光谱仪系统的前面放置附加的滤光器，以便阻挡处于感兴趣的光谱范围之外的光(即，阻止不需要的光到达检测器)。
[0115]在其中由光学滤光器所覆盖的光谱范围不足够的实施方式中，可以使用附加的、具有不同CLW的子滤光器。
[0116]在一些实施方式中，光阀允许包含或者排除来自系统的一部分的光。例如，光阀可以用于排除特定子滤光器。光阀还可以用于排除单个透镜(“individual lens” )。
[0117]在一些实施方式中，使用散射的环境光来进行样品的测量。
[0118]在许多实施方式中，光谱仪系统包括光源。光源可以是本领域中已知的适合于所要进行的光谱测量的任何类型(例如，激光器或发光二极管)。在一些实施方式中，光源发射350nm至IlOOnm的光。光源的一个或多个波长和强度将会取决于光谱仪将投入到的特定用途。在一些实施方式中，光源发射0.1mW至500mW的光。
[0119]由于其小尺寸和低复杂度，本文所公开的紧凑型光谱仪系统可集成到诸如蜂窝电话等移动通信设备中。其可以封装在设备本身内，或者可以安装在设备上并通过用于提供功率和数据链接的有线或无线装置与之相连接。通过将光谱仪系统并入到移动设备中，可将所获得的光谱上传到远程位置，可以在那里进行分析，并将分析结果告知使用者。该光谱仪系统还可配备GPS器件和/或高度计，以便可以报告正在测量的样品的位置。此类组件的进一步非限制性示例包括用于记录样品的视觉印象的相机以及用于测量诸如温度和湿度等环境变量的传感器。
[0120]由于其小尺寸和低成本，本文所公开的光谱仪系统还可集成到诸如烤箱(例如微波炉)、食品加工机、坐便器、冰箱等厨房用具中。使用者继而可以在食品存储和制备的过程期间实时地对成分的安全性做出确定。
[0121]在许多实施方式中，光谱仪还包括功率源(例如，电池或电源)。在一些实施方式中，光谱仪由来自消费者手持设备(例如，蜂窝电话)的电源供电。在一些实施方式中，光谱仪具有独立电源。在一些实施方式中，来自光谱仪的电源可以向消费者手持设备供电。
[0122]在许多实施方式中，光谱仪包括处理与控制单元。在一些实施方式中，光谱仪不分析所收集到的数据，并且该光谱仪将数据中继转发至远程处理与控制单元，诸如后端服务器。备选地或组合地，光谱仪可以在将数据传输至远程处理与控制单元之前，部分地分析数据。远程处理与控制单元可利用消费者手持设备(例如，蜂窝电话)而耦合至光谱仪。远程处理与控制单元可以是基于云的系统，该系统可将经分析的数据或结果传输至用户。在一些实施方式中，手持设备被配置用于接收经分析的数据，并且可与光谱仪相关联。例如，关联可以通过物理连接或无线通信。
[0123]如本文所描述的光谱仪可利用对光源、检测器和相关联的光学器件的适当选择而适于与多种多样的光谱技术一起使用。非限制性示例包括拉曼光谱法、荧光光谱法以及IR或UV-VIS反射和吸收光谱法。如上文所述，因为紧凑型光谱仪系统可从荧光信号中分离出拉曼信号，所以在本发明的一些实施方式中，针对这两种光谱法使用同一光谱仪。
[0124]在一些实施方式中，光谱仪系统配备存储器和微处理器，所述存储器具有存储于其中的光谱数据的数据库，而所述微处理器具有利用指令而编程的分析软件。在一些实施方式中，光谱仪系统与计算机存储器和微处理器相通信，所述计算机存储器具有存储于其中的光谱数据的数据库，而所述微处理器具有编程于其中的分析软件。存储器可为易失的或非易失的，以便将用户自己的测量存储到存储器中。数据库和/或全部或部分的分析软件可远程地存储，并且光谱仪系统可通过任何合适的方法经由网络(例如，无线网络)而与远程存储器相通信。备选地，可以为光谱数据的数据库提供位于光谱仪附近的计算机，例如位于同一房间中的计算机。
[0125]在其中数据库远程定位的一些实施方式中，该数据库可每隔一定时间经常更新，例如，持续更新。在这些实施方式中，由光谱仪的使用者进行的每个测量会提高任何使用者进行的日后测量的质量和可靠性。
[0126]—旦继而获得光谱，即可对其进行分析。在一些实施方式中，分析不是同时发生的。在一些实施方式中，分析是实时的。可以使用任何适当的分析方法来分析光谱。可以使用的光谱分析技术的非限制性示例包括主成分分析、偏最小二乘分析，以及使用神经网络算法来确定光谱成分。
[0127]经分析的光谱可确定正在调查的复杂混合物是否含有与成分相关联的光谱。所述成分例如可以是物质、物质混合物或微生物。
[0128]光谱中这些成分的强度可用于确定某一成分是否处于特定浓度，例如，确定它们的某一不期望成分的浓度是否高达足以引起关注。此类物质的非限制性示例包括毒素、分解产物或有害微生物。在本发明的一些实施方式中，如果认为样品可能不适合食用，则给使用者提供警告。
[0129]在一些实施方式中，光谱仪连接到通信网络，该通信网络允许使用者分享在特定测量中获得的信息。位于“云”(即，分布式网络)中的可更新的数据库不断接收由个人使用者进行的测量的结果并实时地更新其自身，从而能够以更高的精度和置信度来进行每个相继的测量，以及拓展有光谱特征可用的物质的数目。
[0130]在本发明的各实施方式中，原始强度数据到光谱的转换可在本地(用随同光谱仪系统一起提供的处理器和软件)或远程进行。例如，可以远程地进行针对样本的较复杂分析的较大量计算。
[0131]在合并有远程数据分析的实施方式中，传送到远程系统的数据可以包括以下数据中的一项或多项，这些数据为:原始检测器数据;在本地进行处理的预处理的检测器数据或后处理的检测器数据;或者从原始检测器数据得来的光谱。
[0132]在一些实施方式中，光谱仪不包括单色仪。
[0133]在本发明的一些实施方式中，使用以下的信号处理方案。首先，通过上文所述的光谱仪中的图像传感器来捕捉一幅图像或一系列图像。通过本地处理单元来分析所述图像。这个阶段的分析可包括图像平均、补偿光学单元像差、通过使用降噪算法来降低检测器噪声或者将图像转换为原始光谱之中的任一项或全部。继而将原始光谱传输到远程处理单元;在优选实施方式中，所述传输使用无线通信来进行。
[0134]可以远程地分析原始光谱。可以远程地进行降噪。
[0135]在其中获得拉曼光谱的实施方式中，可以从任何荧光信号中分离拉曼信号。可以将拉曼光谱和荧光光谱两者与现有的校准光谱进行对比。在进行校准之后，可以使用用于光谱分解的任意适当的算法对光谱进行分析;此类算法的非限制性示例包括主成分分析、偏最小二乘分析和使用神经网络算法的光谱分析。这样的分析提供了对使用光谱仪测试的样品加以表征所需的信息。继而，将分析的结果呈现给使用者。
[0136]图2示出了根据实施方式的光谱仪系统的示意图。在许多实施方式中，光谱仪系统100包括光谱仪102以及与基于云的存储系统118进行无线通信116的消费者手持设备110。如本文所述，光谱仪102可获取数据。手持光谱仪102可包括耦合至光谱仪头120的通信电路104和处理器106，光谱仪头120具有如本文所描述的光谱仪组件。光谱仪可利用具有通信链路的通信电路104来将数据传输至手持设备110，通信链路诸如无线串行通信链路，例如，Bluetooth?。手持设备可以从光谱仪102接收数据并且将所述数据传输至基于云的存储系统118的后端服务器。
[0137]手持设备110可包括智能电话的一个或多个组件，诸如显示器112、接口 114、处理器、计算机可读存储器以及通信电路。例如，在使用时，设备110可包括基本上静止的设备，诸如无线通信网关。
[0138]处理器106可包括使指令具体化的有形介质，诸如使计算机程序的指令具体化的计算机可读存储器。备选地或组合地，处理器可包括诸如门阵列逻辑等逻辑以便执行一个或多个逻辑步骤。
[0139]图3示出了根据实施方式的光谱仪头的示意图。在许多实施方式中，光谱仪102包括光谱仪头120。光谱仪头包括以下各项中的一项或多项，这些项为:光谱仪模块160、温度传感器模块130和照明模块140。当每个模块存在时，可以用模块窗口来覆盖每个模块。例如，光谱仪模块160可包括光谱仪窗口 162，温度传感器模块130可包括温度传感器窗口 132而照明模块140可包括照明窗口 142。
[0140]在许多实施方式中，照明模块和光谱仪模块被配置成在样品处具有重叠的视野。重叠的视野能够以许多方式中的一种或多种来提供。例如，照明源的光轴、温度传感器和矩阵阵列能够以基本上平行的配置延伸。备选地，一个或多个光轴可以朝向另一模块的另一光轴。
[0141]图4示出了根据实施方式的、图3中的光谱仪头的横截面A的示意图。为了减少由温度波动而产生的噪声和/或光谱移位，包括温度传感器模块130的光谱仪头102可以用于测量并记录测量期间的温度。在一些实施方式中，温度传感器元件可响应于从样品发射的红外辐射而测量该样品的温度，并且将该温度测量传输至处理器。准确的和/或精确的温度测量可用于