KR20240150444A - 교정 경로가 내장된 분광계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분광계 디바이스(110)의 사용 중 교정 방법에 관한 것이다. 방법은, a) 상이한 광학적 속성을 갖는 적어도 하나의 광학 교정 요소(122) 및 적어도 하나의 광학 측정 요소(116)를 포함하는 적어도 하나의 분광계 디바이스(110)를 제공하는 단계와, b) 적어도 하나의 샘플(120)을 제공하는 단계와, c) 분광계 디바이스(110)를 사용하여 적어도 두 번의 측정, 특히, 적어도 두 번의 연속 측정을 수행하는 단계 - 측정 중 한 번은 샘플(120)을 가지고 수행되고, 측정 중 한 번은 샘플(120) 없이 수행되며, 여기서 i. 샘플(120)을 가지고 측정을 수행하는 것은 광학 측정 요소(116)를 사용하여 광학 측정 경로(118) - 광학 측정 경로(118)는 적어도 하나의 샘플(120)에서 적어도 한 번의 반사를 포함함 - 를 통해 분광계 디바이스(110)의 검출기(112)를 조명하는 것을 포함하고, ii. 샘플(120) 없는 측정을 수행하는 것은 광학 교정 요소(122)를 사용하여 광학 측정 경로(124)와는 독립적인 광학 교정 경로(124) - 광학 교정 경로(124)는 샘플(120)과의 상호작용 없이, 광학 교정 요소(122)와의 적어도 한 번의 상호작용을 포함하고, 광학 교정 경로(124)는 분광계 디바이스(110) 내부, 특히, 분광계 디바이스의 하우징(125) 내부에 배열됨 - 를 통해 검출기(112)를 조명하는 것을 포함함 - 와, d) 적어도 하나의 검출기(112)에 의해, 샘플(120)이 없는 측정에 따른 적어도 하나의 제1 검출기 신호(S _d1 )와, 샘플(120)이 있는 측정에 따른 적어도 하나의 제2 검출기 신호(S _d2 )를 생성하는 단계와, e) 제1 검출기 신호(S _d1 ) 및 제2 검출기 신호(S _d2 )로부터 적어도 하나의 샘플(120)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 도출하는 단계를 포함한다. 또한, 사용 중 교정 방법을 수행하도록 구성된 분광계 디바이스(110) 및 이의 다양한 용도가 개시된다.

Description

교정 경로가 내장된 분광계

본 발명은 분광계 디바이스의 사용 중 교정(in-use calibration) 방법, 분광계 디바이스 및 분광계 디바이스의 다양한 용도에 관한 것이다. 이와 같은 방법 및 디바이스는 일반적으로 조사 또는 모니터링 목적으로 사용될 수 있으며, 특히, 적외선(infrared, IR) 스펙트럼 영역, 그 중에서도 근적외선(near-infrared, NIR) 스펙트럼 영역, 및 가시(visible, VIS) 스펙트럼 영역, 예를 들어, 인간의 색을 보는 능력을 모방하게 할 수 있는 스펙트럼 영역에서 사용될 수 있다. 그러나, 추가적인 애플리케이션도 실현 가능하다.

일반적으로, 분광계는, 광을 조사, 반사 및/또는 흡수할 때, 객체로부터 스펙트럼 광 조성(spectral light composition)에 관한 정보를 수집하는 것으로 알려져 있다. 다수의 분광계의 스펙트럼을 비교할 수 있도록 하기 위해서는 분광계가 교정되어야 한다. 일반적으로, 분광계의 교정은 표준화된 기준 샘플을 사용하여 광의 세기와 파장을 결정하는 것을 포함한다. 따라서, 확산 반사 측정의 한 예로서, 일반적으로 다공성 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE) 소재, 예를 들어, Spectralon® Diffuse Reflectance Standards와 같은 디스크가 반사 샘플로서 사용되는데, 이 소재는 이 소재에 충돌하는 광의 파장과는 독립적으로 광을 동일한 진폭으로 등방성으로 산란시키기 때문이다. 보통 분광계의 반응은 기준 샘플에 대한 분광계의 반응에 따라 교정되며, 여기서 추가로 스타크 신호(stark signal)라고도 지칭되는 배경 신호가 결정될 수 있다. 추가 단계에서, 전형적으로 기준 샘플 신호와 배경 신호를 결정한 후에, 실제 측정이 수행되어 샘플 신호를 생성한다. 이와 함께, 기준 신호, 암 신호(dark signal) 및 샘플 신호로부터, 단위가 없고 교정된, 이에 따라 비교 가능한 수치, 전형적으로는 반사율 또는 흡광도가 결정될 수 있다.

이와 같은 교정 방법은 가시(VIS) 및 근적외선(NIR) 스펙트럼 영역의 분석적 확산 반사 분광법(diffusive reflective spectroscopy. DRS)에 널리 적용된다. 그러나, 이와 같은 교정 체계는 전형적으로 실험실 환경에만 제한되며, 더 복잡한 환경으로 쉽게 전환될 수 없다. 특히, 분광계가 작동되는 환경은 일반적으로, 예를 들어 온도, 습도, 압력 또는 이와 유사한 환경적 속성 등에 의존적인 것으로 인해 분광계 및 그 구성요소에 영향을 미칠 수 있다.

환경 변화의 영향을 줄이기 위해, 이와 같은 교정 체계, 구체적으로 표준화된 기준 샘플을 사용하는 교정 체계는 전형적으로 분광계의 모든 단일 동작 전에 종종 정기적으로 반복된다. 그러나, 교정 체계를 수행하는 것은 번거로우며 그래서 분광계 애플리케이션을 분석 실험실보다 더 복잡한 환경, 예를 들어, 광범위한 소비자 애플리케이션으로 전환할 때, 큰 제약을 부과한다.

그러므로 적어도 알려진 방법 및 디바이스의 단점을 실질적으로 피할 수 있는 방법과 디바이스를 제공하는 것이 바람직하다. 특히, 본 발명의 목적은 복잡한 환경에서 적용 가능하고, 환경적으로 유발되는 분광계의 드리프트 및 변화를 간단하게 보상하는 것을 목적으로 하는 방법 및 디바이스를 제공하는 것이다. 구체적으로, 확산 반사 표준 샘플을 정기적으로 측정하지 않고도, 확산 반사 분광법을, 예를 들어, VIS 및 NIR 스펙트럼 영역에서 허용할 수 있는 방법 및 디바이스를 갖추는 것이 바람직할 것이다.

이러한 과제는 독립 청구항의 특징을 갖는 분광계 디바이스의 사용 중 교정 방법, 분광계 디바이스 및 분광계 디바이스의 다양한 용도를 통해 해결된다. 격리된 방식으로 또는 모든 임의의 조합으로 실현될 수 있는 유리한 실시예는 명세서 전반에서 뿐만 아니라 종속 청구항에서 열거된다.

본 명세서에 사용되는 용어 "갖는다", "구성하다", "포함하다" 또는 이들의 임의의 문법적 변형 용어는 비배타적인 방식으로 사용된다. 따라서, 이들 용어는 이들 용어에 의해 도입된 특징 외에, 이러한 문맥에서 설명된 엔티티에 더 이상의 추가 특징이 존재하지 않는 상황 및 하나 이상의 추가 특징이 존재하는 상황 둘 모두를 지칭할 수 있다. 하나의 예로서, "A는 B를 갖는다", "A는 B로 구성된다" 및 "A는 B를 포함한다"라는 표현은, B 이외에 다른 요소가 A에 존재하지 않는 상황(즉, A가 오로지 배타적으로 B로 이루어지는 상황) 및 B 이외에, 요소 C, 요소 C 및 D 또는 심지어 추가 요소와 같이, 하나 이상의 추가 요소가 엔티티 A에 존재하는 모든 상황을 지칭할 수 있다.

또한, 특징 또는 요소가 전형적으로 한 번 또는 한 번보다 많이 존재될 수 있음을 나타내는 "적어도 하나", "하나 이상"이라는 용어 또는 그 유사 표현은, 각각의 특징 또는 요소를 도입할 때, 한 번만 사용된다는 점을 유의해야 한다. 대부분의 경우, 각각의 특징 또는 요소를 언급할 때, 각각의 특징 또는 요소가 한 번 또는 한 번보다 많이 존재될 수 있다는 사실에도 불구하고, "적어도 하나" 또는 "하나 이상"이라는 표현은 반복되지 않는다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "바람직하게", "더 바람직하게", "특히", "보다 특히", "구체적으로", "보다 구체적으로"이라는 용어 또는 유사한 용어는 대안적인 가능성을 제한하지 않으면서 선택적인 특징과 함께 사용된다. 따라서, 이들 용어에 의해 도입된 특징은 선택적인 특징이며, 어떠한 방식으로도 청구항의 범주를 제한하려고 의도하는 것은 아니다. 관련 기술분야에서 통상의 기술자가 인식할 수 있는 바와 같이, 본 발명은 대안적인 특징을 사용함으로써 수행될 수 있다. 마찬가지로, "본 발명의 일 실시예에서" 또는 유사 표현에 의해 도입된 특징은, 본 발명의 대안적인 실시예에 대한 임의의 제한 없이, 본 발명의 범위에 대한 임의의 제한 없이 및 이러한 방식으로 도입된 특징을 본 발명의 다른 선택적 또는 비선택적 특징과 조합할 가능성에 대한 임의의 제한 없이, 선택적 특징인 것으로 의도된다.

제1 양태에서, 본 발명은 분광계 디바이스의 사용 중 교정 방법에 관한 것이다. 방법은 주어진 순서로 수행될 수 있는 다음의 단계를 포함한다. 그러나, 상이한 순서가 가능할 수도 있다. 특히, 방법 단계 중 하나 이상 또는 심지어 모든 방법 단계가 한번 또는 반복하여 수행될 수 있다. 또한, 방법 단계는 연속적으로 수행될 수 있거나, 대안적으로 2개 이상의 방법 단계가 시간적으로 중복해서 수행하거나 병렬로도 수행할 수 있다. 방법은 열거되지 않은 추가적인 방법 단계를 더 포함할 수 있다.

방법은 다음의 단계:

a) 상이한 광학적 속성을 갖는 적어도 하나의 광학 측정 요소와 적어도 하나의 광학 교정 요소를 포함하는 적어도 하나의 분광계 디바이스를 제공하는 단계와,

b) 적어도 하나의 샘플을 제공하는 단계와,

c) 분광계 디바이스를 사용하여 적어도 두 번의 측정, 구체적으로, 적어도 두 번의 연속 측정을 수행하는 단계 - 측정 중 한 번은 샘플을 가지고 수행되고, 측정 중 한 번은 샘플 없이 수행되고,

i. 여기서 샘플을 가지고 측정을 수행하는 것은 광학 측정 요소를 사용하여 광학 측정 경로 - 광학 측정 경로는 적어도 하나의 샘플에서 적어도 하나의 반사를 포함함 - 를 통해 분광계 디바이스의 검출기를 조명하는 것을 포함하고,

ii. 여기서 샘플 없이 측정을 수행하는 것은 광학 교정 요소를 사용하여 광학 측정 경로와 독립적인 광학 교정 경로 - 광학 교정 경로는 샘플과의 상호작용 없이, 구체적으로, 샘플에서의 반사 없이, 광학 교정 요소와의 적어도 하나의 상호작용을 포함하고, 광학 교정 경로는 분광계 디바이스 내부, 구체적으로, 분광계 디바이스의 하우징 내부에 배열됨 - 를 통해 검출기를 조명하는 것을 포함함 - 와,

d) 적어도 하나의 검출기에 의해, 샘플이 없는 측정에 따른 적어도 하나의 제1 검출기 신호(S _d1 )와 샘플이 있는 측정에 따른 적어도 하나의 제2 검출기 신호(S _d2 )를 생성하는 단계와,

e) 제1 검출기 신호(S _d1 ) 및 제2 검출기 신호(S _d2 )로부터 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 도출하는 단계를 포함한다.

본 명세서에 사용되는 "교정(calibration)"이라는 용어는 광의의 용어이고 관련 기술분야에서 통상의 기술자에게 통상적이고 관습적인 의미를 부여하며, 특별하거나 맞춤화된 의미로 제한되지 않는다. 이 용어는 구체적으로, 디바이스, 예를 들어, 교정될 디바이스, 예를 들면 분광계 디바이스에 의해 전달되는 측정값을 알려진 정확도의 교정 표준 측정값과 비교하고 적응하는 프로세스를 의미할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 따라서, 일 예로, 교정 방법은 하나 이상의 분광계 구성요소, 예를 들어 분광계 하드웨어 구성요소, 예를 들어 적어도 하나의 검출기에 따라 달라지는 조건과 같은 미리 정의된 및/또는 미리 명시된 측정 조건이 측정 수행 동안 충족되도록 구성될 수 있다. 이것은 구체적으로 측정의 견고성, 신뢰성 및 정확성을 향상시킬 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이 "사용 중 교정(in-use calibration)"이라는 용어는 광의의 용어이고 관련 기술분야에서 통상의 기술자에게 통상적이고 관습적인 의미를 부여하며, 특별하거나 맞춤화된 의미로 제한되지 않는다. 이 용어는 구체적으로 측정과 동일한 환경과 같은 측정 조건하에서 수행되는 교정, 예를 들어, 적응 프로세스를 의미할 수 있다. 특히, 분광계 디바이스의 사용 중 교정은 분광계를 사용하는 동안과 같은 측정 환경에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 사용 중 교정은 실험실 환경이 아닌, 예를 들어, 변조 및/또는 미리 정의된 조건을 갖는 환경이 아닌, 분광계 디바이스를 사용할 때 수행될 수 있다.

본 명세서에 사용되는 "분광계 디바이스(spectrometer device)"라는 용어는 광의의 용어이고 관련 기술분야에서 통상의 기술자에게 통상적이고 관습적인 의미를 부여하며, 특별하거나 맞춤화된 의미로 제한되지 않는다. 이 용어는 구체적으로, 제한함이 없이, 신호 세기, 즉, 광 세기와 같은 전자기 방사선의 세기를 기록할 수 있는 장치를 지칭할 수 있으며, 신호는 전자기 방사선의 대응하는 파장, 즉, 광의 파장 또는 그 일부와 관련하여 분광계 디바이스의 검출기에 의해 생성된다. 여기서 신호 세기는 바람직하게는 검출기에 의해 전기 신호로 생성될 수 있으며, 그런 다음 전기 신호는 샘플의 광학적 속성을 도출하는 데 사용될 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 "샘플"이라는 용어는 광의의 용어이고 관련 기술분야에서 통상의 기술자에게 통상적이고 관습적인 의미를 부여하며, 특별하거나 맞춤화된 의미로 제한되지 않는다. 이 용어는 구체적으로, 제한함이 없이, 생물체 또는 무생물체 중에서 선택되고 적어도 하나의 광학적 속성을 갖는 임의의 객체 또는 요소를 지칭할 수 있으며, 분광계 디바이스를 사용할 때 사용자가 관심을 갖는 광학적 속성을 결정하는 것이 바람직하다.

본원에서, "광"이라는 용어는 보통 "광학 스펙트럼 범위"라고 지칭되는 전자기 방사선의 일부분을 일반적으로 지칭하며, 구체적으로는 가시광선 스펙트럼 범위, 자외선 스펙트럼 범위 및 적외선 스펙트럼 범위 중 하나 이상을 포함한다. "자외선 스펙트럼(ultraviolet spectral)" 또는 "UV"라는 용어는 일반적으로 파장이 1 ㎚ 내지 380 ㎚, 바람직하게는 100 ㎚ 내지 380 ㎚인 전자기 방사선을 지칭한다. "가시성(visible)"이라는 용어는 일반적으로 380 ㎚ 내지 780 ㎚의 파장을 지칭한다. "적외선(infrared)" 또는 "IR"이라는 용어는 일반적으로 760 ㎚ 내지 1000 ㎛의 파장을 지칭하며, 여기서 760 ㎚ 내지 3 ㎛의 파장은 보통 "근적외선(near infrared)" 또는 "NIR"로 표시되는 반면, 3 ㎛ 내지 15 ㎛의 파장은 보통 "중적외선(mid infrared)" 또는 "MidIR"로 표시되며, 15 ㎛ 내지 1000 ㎛의 파장은 "원적외선(far infrared)" 또는 "FIR"로 표시된다.

분광계 디바이스는 적어도 하나의 광학 측정 요소를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 "광학 측정 요소(optical measurement element)"라는 용어는 광의의 용어이고 관련 기술분야에서 통상의 기술자에게 통상적이고 관습적인 의미를 부여하며, 특별하거나 맞춤화된 의미로 제한되지 않는다. 이 용어는 구체적으로, 제한함이 없이, 적어도 하나의 샘플에서 적어도 한 번의 반사, 구체적으로 확산 반사를 포함하는 광학 측정 경로를 따라 전자기 방사선, 즉, 광을 수신하여 분광계 디바이스의 검출기에 전달하도록 구성된 광학 요소를 지칭할 수 있다. 구체적으로, 적어도 하나의 샘플에서 적어도 한 번의 반사는 적어도 하나의 확산 반사일 수 있거나 이를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 전자기 방사선의 정반사(specular reflection)가 아닐 수 있고 이를 포함하지 않을 수 있다. 특히, 광학 측정 요소는, 예를 들어, 적어도 하나의 발광 요소로부터 방출되는 광이 확실하게 광학 측정 경로를 따르게 하도록 구성될 수 있다. 따라서, 광학 측정 요소는 광학 측정 경로를 따라 광을 적어도 부분적으로 투과 및/또는 안내하는 데 사용되는 광학 요소일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 특히, 광학 측정 요소는 광학 필터링 속성을 갖는 요소와 같은 광학 필터, 광학 리플렉터, 분산 요소, 광학 렌즈 및 투명 창, 예를 들어, 투명 유리창 중 적어도 하나를 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 "광학 측정 경로"라는 용어는 샘플에서 적어도 한 번의 반사, 구체적으로 샘플에서의 확산 반사를 포함하는 광학 경로를 지칭한다. 특히, 광학 측정 경로를 따라 쫓아가는 및/또는 이동하는 전자기 방사선, 즉, 광은 적어도 하나의 발광 요소에 의해 방출된 다음, 적어도 하나의 샘플에서 반사되고, 이어서 분광계 디바이스의 검출기를 조명할 수 있는데, 여기서 특히 검출기를 조명하는 광은 확산적으로 반사된 광일 수 있다. 따라서, 광학 측정 경로는 발광 요소에서 시작하여 분광계 디바이스의 검출기에서 끝날 수 있으며, 여기서 광학 측정 경로의 시작과 끝 사이에는 구체적으로 샘플에서 적어도 한 번의 반사, 즉 샘플 내부에서의 반사 및/또는 샘플 표면에서의 반사가 포함된다. 구체적으로, 광학 측정 요소는 광학 측정 경로 상에서 샘플에서의 확산 반사를 포함하도록, 예를 들어, 샘플에서 반사된 광이 확산적으로 반사되도록 배열되고/되거나 구성될 수 있다. 특히, "확산 반사(diffuse reflection)"는, 예를 들어, 샘플 표면에 입사하는 광이 단 하나의 각도가 아닌 많은 각도로 산란되는 방식의 반사를 지칭할 수 있다.

일 예로, 광학 측정 경로는, 예를 들어, 발광 요소로부터 샘플까지의 광학 측정 경로의 제1 부분을 설명하는 샘플 조명 경로와, 예를 들어, 샘플로부터 검출기까지의 광학 측정 경로의 제2 부분을 설명하는 광 수집 경로와 같은 두 부분일 수 있거나 두 부분을 포함할 수 있다. 구체적으로, 수집 경로를 따라 이동하는 광은 확산 반사광일 수 있으며, 그래서 광학 측정 경로는 구체적으로 제2 부분에서 복수의 부분 광 경로로 전개되거나 분할될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "발광 요소(light-emitting element)"라는 용어는 광을 방출하도록 구성된 요소를 의미한다. 특히, 발광 요소는 광학 스펙트럼 범위, 구체적으로 가시광선 스펙트럼 범위 및 근적외선 및/또는 중적외선 및/또는 원적외선 스펙트럼 범위와 같은 적외선 스펙트럼 범위에서 충분한 방출을 제공하는 것으로 알려진 적어도 하나의 광원일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 구체적으로, 발광 요소는 다음의 광원: 열 방사체(thermal radiator), 구체적으로 백열 전구 또는 열 적외선 방출기; 열원; 레이저 다이오드(추가 유형의 레이저도 사용될 수 있기는 함); 발광 다이오드(light-emitting diode, LED), 특히, 유기 발광 다이오드, 예를 들어, 인광체(phosphor)를 포함하는 발광 다이오드, 예를 들면, 인광체 LED; 구조화된 광원 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다.

분광계 디바이스는 적어도 하나의 광학 교정 요소를 더 포함한다. 특히, 광학 교정 요소는 광학 측정 요소와는 상이한 광학적 속성을 가지고 있다. 또한, 광학 측정 요소와 광학 교정 요소는 상이한 광학적 속성을 갖는 상이한 재료로 구성된 개별 요소와 같은 별개의 광학 요소일 수 있다.

본 명세서에 사용되는 "광학 교정 요소(optical calibration element)"라는 용어는 광의의 용어이고 관련 기술분야에서 통상의 기술자에게 통상적이고 관습적인 의미를 부여하며, 특별하거나 맞춤화된 의미로 제한되지 않는다. 이 용어는 구체적으로, 제한함이 없이, 미리 정의된 방식으로 전자기 방사선과 상호작용하도록 구성된 광학 요소를 지칭할 수 있다. 따라서, 광학 교정 요소는 광학 교정 경로를 따라 전자기 방사선, 즉, 광을 수신하고 전달하는 것 중 적어도 하나를 위해 구성될 수 있다. 특히, 광학 교정 요소는, 예를 들어, 적어도 하나의 발광 요소로부터 방출된 광과 상호작용함으로써, 즉, 전자기 방사선을 적어도 부분적으로 반사하거나 필터링함으로써 광이 확실하게 광학 교정 경로를 따라가도록 구성될 수 있다. 따라서, 광학 교정 요소는 광이 광학 교정 경로를 따라가도록, 이를테면 광을 적어도 부분적으로 투과 및/또는 안내함으로써, 구체적으로 반사 및/또는 필터링함으로써 광과 상호작용하는 데 사용되는 광학 요소이거나 이를 포함할 수 있다. 특히, 광학 교정 요소는 광학 리플렉터, 거울, 확산 반사 타겟, 광학 필터링 속성을 갖는 요소와 같은 광학 필터 및 분산 요소 중 적어도 하나를 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 광학 교정 요소는, 예를 들어, 능동 광학 변조기와 같은 능동 광학 교정 요소일 수 있다. 예를 들어, 광학 교정 요소는 전환 가능한 거울, 전환 가능한 편광기 필터, 예를 들어, 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 예를 들어, 결정질과 액상 사이를 전환 및/또는 변경함으로써 전환 및/또는 변경 가능한 굴절률을 갖는 재료 중 하나 이상일 수 있거나 이를 포함할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "광학 교정 경로(optical calibration path)"라는 용어는 샘플과의 상호작용 없이, 전자기 방사선과 적어도 하나의 광학 교정 요소 간의 적어도 한 번의 상호작용을 포함하는 광학 경로를 지칭한다. 광학 교정 경로는 분광계 디바이스 내부, 즉, 분광계 디바이스의 하우징 내부에 배열된다. 특히, 광학 교정 경로를 따라 쫓아가는 및/또는 이동하는 광은 적어도 하나의 발광 요소에 의해 방출될 수 있으며, 그런 다음 샘플과의 상호작용 없이, 구체적으로 샘플에서 반사되지 않고 적어도 하나의 광학 교정 요소와 상호작용할 수 있으며, 이어서 분광계 디바이스의 검출기를 조명할 수 있다. 따라서, 광학 교정 경로는 발광 요소에서 시작하여 분광계 디바이스의 검출기에서 끝날 수 있으며, 여기서 광학 교정 경로의 시작과 끝 사이에는 구체적으로 광학 교정 요소와의 적어도 한 번의 상호작용이 포함된다. 특히, 광학 교정 경로는 분광계 디바이스 내부에 완전히 배열될 수 있다. 예를 들어, 광학 교정 경로는 분광계 디바이스의 하우징 내부에 완전히 배열될 수 있다. 특히, 광학 교정 경로의 모든 부분은 분광계 디바이스 내부에 배열될 수 있다. 따라서, 일 예로, 적어도 하나의 발광 요소에서 시작하여 광학 교정 요소와 상호작용하고, 검출기에서 끝나는 것은 모두 분광계 디바이스 내부, 즉, 분광계 디바이스의 하우징 내부에서 이루어질 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 "광학 교정 요소와의 상호작용"이라는 용어는 광의의 용어이고 관련 기술분야에서 통상의 기술자에게 통상적인 의미를 부여하며, 특별하거나 맞춤화된 의미로 제한되지 않는다. 이 용어는 구체적으로, 제한함이 없이, 광학 교정 요소를 사용하여 광과 같은 전자기 방사선을 수신하고 전달하는 프로세스를 지칭할 수 있다. 특히, 상호작용은 전자기 방사선, 즉, 광이 광학 교정 요소에 의해 수신 및 전달되는 것을 지칭할 수 있다. 일 예로, 광학 교정 요소와 상호작용하는 광은, 구체적으로 광학 교정 요소가 적어도 한 번의 반사 요소 및/또는 필터링 요소를 포함하도록 선택된 경우, 광학 교정 요소를 사용하여 광을 수신 및 전달하는 프로세스, 예를 들어, 광을 반사 및/또는 필터링하는 프로세스를 지칭할 수 있다.

본 명세서에 사용되는 "검출기를 조명"이라는 용어는 광의의 용어이고 관련 기술분야에서 통상의 기술자에게 통상적이고 관습적인 의미를 부여하며, 특별하거나 맞춤화된 의미로 제한되지 않는다. 이 용어는 구체적으로, 제한함이 없이, 전자기 방사선, 즉, 광이 검출기 또는 적어도 검출기의 일부에 도달하는 프로세스를 지칭할 수 있다. 특히, 검출기는 적어도 하나의 광학 경로를 통해, 이를테면 광학 측정 경로를 통해 또는 광학 교정 경로를 통해 검출기 또는 적어도 검출기의 일부에 닿고/닿거나 도달하는 전자기 방사선, 즉, 광에 의해 조명될 수 있으며, 광은, 예를 들어, 분광계 디바이스의 적어도 하나의 발광 요소에 의해 방출된다. 일 예로, 전자기 방사선, 즉, 광이 검출기의 적어도 일부에 도달하는 프로세스와 같은 검출기를 조명하는 것은 검출기가 전자기 방사선의 적어도 한 파장에 대응하는 신호, 즉, 전기 신호를 생성하게 할 수 있다.

구체적으로, 단계 c)에서, i. 광학 측정 경로를 따라 쫓아가는 및/또는 이동하는 전자기 방사선, 즉, 광은 검출기 또는 검출기의 적어도 일부를 조명할 수 있으며, 여기서 조명은 이후에 검출기가 샘플에 의해 반사된 광의 적어도 하나의 파장에 따라 적어도 하나의 제2 검출기 신호(S _d2 )를 생성하게 할 수 있다.

단계 c)에서, ii. 광학 교정 경로를 따라 쫓아가는 및/또는 이동하는 전자기 방사선, 즉, 광은 적어도 하나의 검출기 또는 적어도 하나의 검출기의 일부를 조명할 수 있으며, 여기서 조명은 이후에 검출기가 적어도 하나의 발광 요소에 의해 방출되고 적어도 하나의 광학 교정 요소에 의해 반사된 광의 적어도 하나의 파장에 따라 적어도 하나의 제1 검출기 신호(S _d1 )를 생성하게 할 수 있다.

일 예로, 분광계 디바이스를 사용하는 적어도 두 번의 측정은 연속적으로, 예를 들어, 차례로 수행될 수 있다. 구체적으로, 수행 순서는 미리 결정될 수 있거나 랜덤으로 선택될 수 있다. 특히, 샘플이 있는 측정은 샘플이 없는 측정보다 먼저 수행될 수 있거나, 그 반대로 수행될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 두 측정은 동시에, 이를테면, 같은 시간에 또는 적시에 겹치는 방식으로 수행될 수 있다. 일 예로, 분광계 디바이스는 2개 이상, 예를 들어, 하나 초과의 검출기를 포함할 수 있다. 구체적으로, 분광계 디바이스가 하나 초과의 검출기를 포함하는 경우 두 번의 측정의 동시 수행이 가능할 수 있다.

또한 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "교정된 광학 속성(calibrated optical property)"이라는 용어는 광의의 용어이고 관련 기술분야에서 통상의 기술자에게 통상적이고 관습적인 의미를 부여하며, 특별하거나 맞춤화된 의미로 제한되지 않는다. 이 용어는 구체적으로, 제한함이 없이, 측정된 광학적 속성을 지칭할 수 있으며, 여기서 측정에 미치는 적어도 하나의 환경적 영향이 고려되고 보상된다. 특히, 샘플의 교정된 광학적 속성은 사용 중 교정 방법의 결과일 수 있으며, 샘플의 적어도 하나의 광학적 속성에 관한 정보를 포함할 수 있으며, 여기서 분광계 디바이스의 광학 부품에 미치는 열화 효과와 같은 환경적 영향은 완전히 또는 부분적으로 보상되었다. 일 예로, 분광계 디바이스의 부품의 열화, 즉, 발광 요소의 온도 드리프트와 같은 환경적 영향은 단계 e)에서 도출된 적어도 하나의 샘플의 교정된 광학적 속성에서 보상될 수 있다.

특히, 적어도 하나의 샘플의 교정된 광학적 속성은 샘플의 광학적 흡광도 및 광학적 반사도 중 하나 이상일 수 있다. 따라서, 단계 e)는 샘플의 광학적 흡광도 및/또는 광학적 반사도에 관한 교정된 정보, 이를테면 분광계 부품의 열화와 같은 환경적 영향이 보상되는 정보를 도출하는 것을 포함할 수 있다.

구체적으로, 단계 e)는 분광계 디바이스의 사전 교정 정보 중 적어도 하나의 항목을 고려하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 사용 중 교정 방법을 수행하기에 앞서 사전 교정 정보의 항목을 결정할 수 있다. 특히, 분광계 디바이스의 사전 교정 정보의 항목은 적어도 하나의 제1 팩토리 신호(factory signal)(S _d0 ) 및 제2 팩토리 신호(S _c0 )에 의해 결정된 적어도 하나의 팩토리 교정 계수(C _fc )를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 팩토리 신호(S _d0 )는 구체적으로 적어도 하나의 알려진 광학적 속성을 갖는 기준 샘플을 가지고 수행된 팩토리 측정에 따라 검출기에 의해 생성될 수 있다. 또한 여기서, 제2 팩토리 신호(S _c0 )는 특히 기준 샘플 없이 수행된 팩토리 측정에 따라 검출기에 의해 생성될 수 있다.

일 예로, 팩토리 교정 계수(C _fc )는 다음 수학식을 사용하여 결정될 수 있다.

(수학식 1)

위에서 설명한 바와 같이, 샘플의 광학적 속성, 특히 교정된 광학적 속성은 구체적으로 샘플의 흡수와 같은 광학적 흡광도(A)에 관한 정보이거나 이를 포함할 수 있다. 여기서 광학적 흡광도(A)는 다음의 수학식을 사용하여 구체적으로 결정될 수 있다.

(수학식 2)

검출기는 구체적으로 복수의 검출기 요소로 구성된 검출기 어레이일 수 있다. 따라서, 일 예로, 검출기의 조명에 따라 검출기에 의해 생성된 신호는 구체적으로 복수의 검출기 요소의 조명에 따라 달라질 수 있다. 본 명세서에 사용되는 "검출기 어레이"라는 용어는 광의의 용어이고 관련 기술분야에서 통상의 기술자에게 통상적이고 관습적인 의미를 부여하며, 특별하거나 맞춤화된 의미로 제한되지 않는다. 이 용어는 구체적으로, 제한함이 없이, 복수의 검출기 요소를 지칭할 수 있으며, 여기서 "복수"라는 용어는, 특히, 적어도 2개, 바람직하게는 적어도 4개, 더 바람직하게는 적어도 8개, 특히 적어도 16개의 검출기 요소를 지칭할 수 있다. 검출기 요소는, 일 예로, 행렬 패턴 및/또는 선형 패턴, 구체적으로는 등거리 행 패턴과 같이 기하학적 방식으로 배열될 수 있다. 또한 여기서, "검출기 요소"라는 용어는 구체적으로 개별 광학 센서를 지칭할 수 있으며, 여기서 각각의 광학 센서는 검출기의 특정 감광 영역을 조명하는 전자기 방사선, 즉, 광의 파장 신호 일부의 세기에 의존하는 적어도 하나의 출력 신호, 즉, 전기 신호를 생성함으로써, 검출기 요소의 광 반응을 기록하도록 지정된 적어도 하나의 감광 영역을 포함할 수 있다.

특히, 검출기 어레이가 사용되는 경우, 각각의 팩토리 교정 계수는 다차원 계수, 예를 들어, 벡터 또는 행렬, 구체적으로, 팩토리 교정 계수(C _fc ⁱ )일 수 있으며, 여기서 i는 검출기 인덱스를 지칭할 수 있다. 따라서, 팩토리 교정 계수는 검출기 어레이 각각의 검출기 요소(i)에 대한 값을 포함할 수 있다.

추가의 양태에서, 본 발명은 사용 중 교정을 수행하도록 구성된 분광계 디바이스에 관한 것이다. 분광계 디바이스는,

- 적어도 하나의 제1 검출기 신호(S _d1 ) 및 적어도 하나의 제2 검출기 신호(S _d2 )를 생성하도록 구성된 적어도 하나의 검출기와,

- 적어도 하나의 발광 요소, 구체적으로 광을 방출하도록 구성된 발광 다이오드(LED)와,

- 방출된 광을 수신하고 방출된 광을 적어도 하나의 광학 측정 경로 - 여기서 광학 측정 경로는 적어도 하나의 샘플에서 적어도 한 번의 반사, 구체적으로 확산 반사를 포함함 - 를 따라 검출기로 전달하도록 구성된 광학 측정 요소와,

- 광학 측정 요소와 상이한 광학적 속성을 갖는 적어도 하나의 광학 교정 요소 - 광학 교정 요소는 방출된 광을 수신하고 방출된 광을 광학 측정 경로와는 독립적인 적어도 하나의 광학 교정 경로를 따라 검출기로 전달하도록 구성되고, 광학 교정 경로는 샘플과의 상호작용 없이, 구체적으로 샘플에서의 반사 없이, 광학 교정 요소와의 적어도 한 번의 상호작용을 포함하며, 여기서 광학 교정 경로는 분광계 디바이스 내부에 완전히 배열됨 - 와,

- 제1 검출기 신호(S _d1 ) 및 제2 검출기 신호(S _d2 )로부터 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 도출하도록 구성된 적어도 하나의 전자 유닛을 포함한다.

특히, 분광계 디바이스는 위에서 개요 설명한 바와 같이 또는 아래에서 보다 상세하게 설명하는 바와 같이 사용 중 교정 방법을 수행하도록 구성될 수 있다. 따라서, 용어의 정의와 관련하여, 구체적으로 사용 중 교정 방법의 설명이 참조될 수 있다.

일 예로, 적어도 하나의 전자 유닛을 사용하여 도출된 적어도 하나의 샘플의 교정된 광학적 속성은 샘플의 광학적 흡광도 및 광학적 반사도 중 하나 이상일 수 있다.

전자 유닛은 분광계 디바이스의 사전 교정 정보 중 적어도 하나의 사전 결정된 항목을 저장하는 적어도 하나의 데이터 저장 요소와 통신하도록 추가로 구성될 수 있다. 구체적으로, 데이터 저장 요소와 통신할 때, 전자 유닛은 저장 요소에 관한 정보를 판독 및/또는 기입하는 프로세스를 수행하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 전자 유닛은 데이터 저장 요소에 저장된 사전 교정 정보를 검색할 수 있다.

일 예로, 전자 유닛은 적어도 하나의 데이터 저장 요소를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 데이터 저장 요소는, 예를 들어, 온라인 저장소, 클라우드 저장소 등과 같은 전자 유닛에 연결된 외부 데이터 저장소일 수 있다.

특히, 데이터 저장 요소에 저장될 수 있는 분광계 디바이스의 사전 교정 정보 항목은 적어도 하나의 제1 팩토리 신호(S _d0 ) 및 제2 팩토리 신호(S _c0 )에 의해 결정된 적어도 하나의 팩토리 교정 계수(C _fc )일 수 있다. 구체적으로, 여기서, 제1 팩토리 신호(S _d0 )는 적어도 하나의 알려진 광학적 속성을 갖는 기준 샘플을 가지고 수행된 팩토리 측정에 따라 검출기에 의해 생성될 수 있다. 또한 여기서, 제2 팩토리 신호(S _c0 )는 구체적으로 기준 샘플 없이 수행된 팩토리 측정에 따라 검출기에 의해 생성될 수 있다. 일 예로, 팩토리 교정 계수(C _fc )는, 사용 중 교정 방법과 관련하여 위에서 설명한 바와 같이, 수학식 1을 사용하여 결정될 수 있다.

또한, 샘플의 교정된 광학적 속성은 구체적으로 샘플의 흡광도(A)일 수 있고, 여기서 전자 유닛은 광학 흡광도(A)를 결정하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 전자 유닛은, 사용 중 교정 방법과 관련하여 위에서 설명한 바와 같이, 수학식 2를 사용하여 계산을 수행하여 광학적 흡광도(A)를 결정하도록 구성될 수 있다.

특히, 광학 측정 요소는, 예를 들어, 광학 측정 요소와 광학 측정 경로가 이르게 되는 검출기 사이에 볼륨이 존재하도록, 검출기로부터 분리되어, 이를테면 예를 들어, 제1 투명 갭(transparent gap)에 의해 분리되어 배열될 수 있다. 또한, 광학 교정 요소는, 예를 들어, 광학 교정 요소와 광학 교정 경로가 이르게 되는 검출기 사이에 볼륨이 존재하도록, 이를테면 제2 투명 갭에 의해 검출기로부터 분리되어 배열될 수 있다. 그러나, 대안적으로, 광학 교정 요소는 검출기 바로 위에, 예를 들어, 검출기의 측면에 배열될 수 있거나, 또는 검출기의 감광 영역과 발광 요소 사이에서와 같이 심지어 심지어 검출기 내에 통합될 수 있다.

또한, 광학 측정 요소와 광학 교정 요소는 상이한 재료를 포함하고/하거나 상이한 광학적 속성을 갖는 개별 요소와 같은 분광계 디바이스의 별개의 광학 요소일 수 있다. 특히, 분광계 디바이스에서, 즉, 분광계 디바이스의 하우징 내에서, 광학 측정 요소는 광학 교정 요소와 별도로 배열될 수 있다. 따라서, 측정 요소와 광학 교정 요소는 구체적으로 거리가 먼 방식 및/또는 서로 이격된 방식과 같이, 즉, 광학 측정 요소와 광학 교정 요소 사이에 갭이 존재하도록 떨어진 위치에 배열될 수 있다.

분광계 디바이스는, 일 예로, 적어도 2개의 검출기를 포함할 수 있다. 특히, 제1 검출기는 구체적으로 적어도 하나의 광학 측정 경로를 통해 방출된 광에 의해 조명되도록 구성될 수 있다. 따라서, 특히, 분광계 디바이스의 광학 측정 경로는 제1 검출기에서 끝날 수 있다. 또한, 제2 검출기는 적어도 하나의 광학 교정 경로를 통해 방출된 광에 의해 조명되도록 구성될 수 있다. 따라서, 일 예로, 광학 교정 경로는 제2 검출기에서 끝날 수 있다. 특히, 제1 검출기와 제2 검출기는 분광계 디바이스 내에 배열될 수 있으며, 제1 검출기는 광학 측정 경로의 끝에 위치 설정되고 제2 검출기는 광학 교정 경로의 끝에 위치 설정된다.

특히, 검출기는 복수의 검출기 요소를 포함하는 검출기 어레이일 수 있고, 여기서 신호는 구체적으로 복수의 검출기 요소의 조명에 따라 검출기에 의해 생성될 수 있다.

또한, 분광계 디바이스의 발광 요소는 구체적으로 광학 측정 경로를 따른 발광과 광학 교정 경로를 따른 발광 사이를 적어도 전환하도록 구성된 능동 광학 요소일 수 있다. 일 예로, 능동 광학 요소는 적어도 하나의 편광기 필터를 전환하기 위한 적어도 2개의 픽셀을 갖는 액정 디스플레이(LCD)를 포함할 수 있다. 특히, 편광기 필터는, 예를 들어, 광학 측정 경로를 따른 발광과 광학 교정 경로를 따른 발광 사이를 전환하도록 제어될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 능동 광학 요소는 전환 가능한 거울, 전환 가능한 편광기 필터, 예를 들어, 결정질과 액상 사이를 전환 및/또는 변경함으로써 전환 가능 및/또는 변경 가능한 굴절률을 갖는 재료 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

일 예로, 광학 교정 요소는 리플렉터, 금속층, 거울, 광학 필터, 회절 요소, 구체적으로 회절 광학 요소(diffractive optical element, DOE) 및 프리즘과 같은 분산 요소 중 하나 이상일 수 있다. 따라서, 구체적으로 이 경우, 광학 교정 요소와의 상호작용은, 예를 들어, 리플렉터, 금속층 또는 거울의 표면에서 광을 반사하는 것일 수 있고, 이를 포함할 수 있다.

또한, 일 예로, 광학 측정 요소는 투명 창, 예를 들어, 유리창일 수 있다. 구체적으로, 광학 측정 요소는 샘플 홀더 및/또는 베어링 표면으로서 추가적으로 기능하는 투명 창일 수 있다.

특히, 분광계 디바이스는 광학 측정 경로와 광학 교정 경로 중 하나 또는 둘 모두에 배열된 적어도 하나의 추가 광학 요소를 포함할 수 있다. 구체적으로, 추가 광학 요소는 광학 렌즈, 거울, 리플렉터, 광학 필터, 조리개, 회절 광학 요소, 분산 요소, 광 가이드, 구체적으로 테이퍼형 광 가이드, 광섬유, 렌즈렛(lenslet), 예를 들어, 렌즈렛 어레이, 콜리메이터, 스텝 인덱스 재료(step-index material), 예를 들어, 스텝 인덱스 섬유 중 하나 이상일 수 있다.

뿐만 아니라, 분광계 디바이스는 분광계 디바이스 내의 미광을 감소시키도록 구성된 적어도 하나의 격벽(partitioning wall), 예를 들어, 적어도 하나의 파티션또는 디바이더(divider)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 격벽은 미광이 검출기에 도달하는 것을 감소시키고/시키거나 방지하도록 구성될 수 있다. 따라서, 격벽은 측정 노이즈를 감소시키는 데 유익할 수 있다. 또한, 격벽은 적어도 하나의 컷아웃을 포함하여, 적어도 하나의 컷아웃을 통해 광의 통과 및/또는 투과를 가능하게 할 수 있다.

추가 양태에서, 본 발명은 위에서 설명한 바와 같이 또는 아래에서 보다 자세히 설명하는 바와 같이, 분광계 디바이스의 용도에 관한 것이다. 특히, 분광계 디바이스의 용도는, 적외선 검출 애플리케이션; 분광 애플리케이션; 배기 가스 모니터링 애플리케이션; 연소 프로세스 모니터링 애플리케이션; 오염 모니터링 애플리케이션; 산업 프로세스 모니터링 애플리케이션; 믹싱 또는 블렌딩 프로세스 모니터링; 화학적 프로세스 모니터링 애플리케이션; 식품 가공 프로세스 모니터링 애플리케이션; 식품 준비 프로세스 모니터링; 수질 모니터링 애플리케이션; 공기 질 모니터링 애플리케이션; 품질 제어 애플리케이션; 온도 제어 애플리케이션; 모션 제어 애플리케이션; 배기 제어 애플리케이션; 가스 감지 애플리케이션; 가스 분석 애플리케이션; 모션 감지 애플리케이션; 화학적 감지 애플리케이션; 모바일 애플리케이션; 의료 애플리케이션; 모바일 분광학 애플리케이션; 식품 분석 애플리케이션; 농업 애플리케이션, 특히, 토양, 사일리지, 사료, 작물 또는 농산물의 특성 분석, 식물 건강 모니터링; 플라스틱 식별 및/또는 재활용 애플리케이션; 헬스케어 및/또는 뷰티 애플리케이션, 특히, 예를 들어, 동물이나 인간의 피부에서 피부 수분 함량 및/또는 산소 포화도를 결정하는 것, 혈액, 소변, 타액 또는 기타 체액에서 산소 포화도를 결정하는 것으로 구성된 그룹 중에서 선택된 애플리케이션에서 제안된다.

설명된 사용 중 교정 방법, 분광계 디바이스 및 제안된 용도는 종래 기술에 비해 상당한 장점이 있다. 따라서, 특히, 본 방법 및 디바이스는 확산 반사 표준 샘플을 측정할 필요 없이, 확산 반사 분광법을 수행하는 것과 같은 샘플 측정을 가능하게 할 수 있다. 구체적으로, 알려진 방법 및 디바이스에서 필요했던 번거롭고 시간이 많이 걸리는 교정 단계, 즉, 정기적으로 그리고 어떤 경우에는 각각의 단일 동작 전에 수행되는 교정 단계는 본 방법 및 디바이스에서 필요하지 않을 수 있다. 구체적으로, 번거로운 교정 단계, 즉, 전문가가 수행할 필요성을 면제시켜줌으로써, 본 방법 및 디바이스는 더 빠르고 덜 복잡한 분광법을 가능하게 하여, 분광법의 적용 분야를 증가시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법 및 디바이스는 측정 오류의 가능성을 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 본 방법 및 디바이스는 오류나 실패가 발생할 가능성이 적을 수 있다.

뿐만 아니라, 본 방법 및 디바이스는 특히 사용자가 전문가가 아니어도 사용할 수 있다. 따라서, 특히, 본 방법 및 디바이스는 분석 실험실에서의 애플리케이션을 광범위한 소비자 애플리케이션으로 이전할 수 있게 함으로써 분광학의 적용 범위를 증가시킬 수 있다. 구체적으로, 본 방법 및 디바이스는 비전문가와 아마추어에 의해 간단하고 그럼에도 효율적이고 정확한 분광법이 수행될 수 있게 하며, 그렇게 함으로써 분광법의 애플리케이션을 더 넓은 사용자 분야로 확장 및/또는 확산시킬 수 있다.

특히, 본 방법 및 디바이스는, 사용 중 교정에 의해, 분광계 디바이스의 부품, 이를테면 광원, 예를 들어, 백열등 또는 LED, 분산 요소, 즉, 광학 간섭 필터 및 검출기, 구체적으로는 광학 스펙트럼 범위에서, 즉, 광, 구체적으로 가시 및/또는 적외선 스펙트럼 범위에서 그리고 심지어 근적외선 스펙트럼 범위에서 전자기 방사선에 따른 신호를 생성하도록 구성된 검출기의 온도 및 다른 드리프트의 보상을 가능하도록 할 수 있다. 따라서, 본 방법 및 디바이스는 구체적으로 가시 및 근적외선 스펙트럼 범위에서, 예를 들어, 스마트폰 및/또는 다른 웨어러블 디바이스 또는 휴대용 디바이스에서 분광학, 즉, 확산 반사 분광학의 모바일 적용을 가능하도록 도와줄 수 있으며, 그렇게 함으로써 분광학의 광범위한 적용, 예를 들어, 식품, 건강 및 지속 가능 성장 등을 가능하게 할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 방법 및 디바이스는 분광 측정의 정확도 및 정밀도를 높여 측정 오류의 위험성을 줄일 수 있다. 특히, 본 방법 및 디바이스는, 예를 들어, 샘플 표면에서 거울 반사를 피함으로써 측정 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 본 방법 및 디바이스는 프로브 창과 샘플 사이의 계면 영향과 같은 계면 영향을 줄일 수 있다. 이것은 또한 측정 정밀도를 증가시킬 수 있다.

본 발명의 맥락에서, 추가의 가능한 실시예를 배제하지 않고 요약하면, 다음의 실시예들이 예상될 수 있다:

실시예 1: 분광계 디바이스의 사용 중 교정 방법으로서, 방법은:

a) 상이한 광학적 속성을 갖는 적어도 하나의 광학 교정 요소 및 적어도 하나의 광학 측정 요소를 포함하는 적어도 하나의 분광계 디바이스를 제공하는 단계와,

b) 적어도 하나의 샘플을 제공하는 단계와,

c) 분광계 디바이스를 사용하여 적어도 두 번의 측정, 구체적으로 적어도 두 번의 연속 측정을 수행하는 단계 - 여기서 측정 중 한 번은 샘플을 가지고 수행하고, 측정 중 한 번은 샘플 없이 수행하고,

i. 여기서 샘플을 가지고 측정을 수행하는 것은 광학 측정 요소를 사용하여 광학 측정 경로 - 광학 측정 경로는 적어도 하나의 샘플에서 적어도 한 번의 반사, 구체적으로 확산 반사를 포함함 - 를 통해 분광계 디바이스의 검출기를 조명하는 것을 포함하고,

ii. 여기서 샘플 없이 측정을 수행하는 것은 광학 교정 요소를 사용하여 광학 측정 경로와는 독립적인 광학 교정 경로 - 광학 교정 경로는 샘플과의 상호작용 없이, 구체적으로 샘플에서의 반사 없이, 광학 교정 요소와의 적어도 한 번의 상호작용을 포함하고, 여기서 광학 교정 경로는 분광계 디바이스 내부, 특히, 분광계 디바이스의 하우징 내부에 배열됨 - 를 통해 검출기를 조명하는 것을 포함함 - 와,

d) 적어도 하나의 검출기에 의해, 샘플이 없는 측정에 따른 적어도 하나의 제1 검출기 신호(S _d1 )와 샘플이 있는 측정에 따른 적어도 하나의 제2 검출기 신호(S _d2 )를 생성하는 단계와,

e) 제1 검출기 신호 및 제2 검출기 신호로부터 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 도출하는 단계를 포함한다.

실시예 2: 앞선 실시예에 따른 방법으로서, 여기서 적어도 하나의 샘플의 교정된 광학적 속성은 샘플의 광학적 흡광도 및 광학적 반사도 중 하나 이상이다.

실시예 3: 앞선 실시예 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 여기서 단계 e)는 사용 중 교정 방법을 수행하기 전에 결정된 분광계 디바이스의 사전 교정 정보 중 적어도 하나의 항목을 고려하는 단계를 더 포함한다.

실시예 4: 앞선 실시예에 따른 방법으로서, 여기서 분광계 디바이스의 사전 교정 정보 항목은 적어도 하나의 제1 팩토리 신호(S _d0 ) 및 제2 팩토리 신호(S _c0 )에 의해 결정된 적어도 하나의 팩토리 교정 계수(C _fc )를 포함하고, 여기서 제1 팩토리 신호(S _d0 )는 적어도 하나의 알려진 광학적 속성을 포함하는 기준 샘플을 가지고 수행된 팩토리 측정에 따라 검출기에 의해 생성되고, 제2 팩토리 신호(S _c0 )는 기준 샘플 없이 수행된 팩토리 측정에 따라 검출기에 의해 생성된다.

실시예 5: 앞선 실시예에 따른 방법으로서, 여기서

이다

실시예 6: 앞선 두 실시예 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 여기서 적어도 하나의 샘플의 교정된 광학적 속성은 샘플의 광학적 흡광도(A)이고, 여기서

이다.

실시예 7: 앞선 실시예 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 여기서 검출기는 복수의 검출기 요소를 포함하는 검출기 어레이이고, 신호는 복수의 검출기 요소의 조명에 따라 검출기에 의해 생성된다.

실시예 8: 사용 중 교정을 수행하도록 구성된 분광계 디바이스로서, 분광계 디바이스는:

- 적어도 하나의 제1 검출기 신호(S _d1 ) 및 적어도 하나의 제2 검출기 신호(S _d2 )를 생성하도록 구성된 적어도 하나의 검출기와,

- 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 발광 요소, 구체적으로 발광다이오드(LED)와,

- 방출된 광을 수신하고 방출된 광을 적어도 하나의 광학 측정 경로 - 광학 측정 경로는 적어도 하나의 샘플에서 적어도 한 번의 반사, 구체적으로 확산 반사를 포함함 - 를 따라 검출기로 전달하도록 구성된 광학 측정 요소와,

- 광학 측정 요소와 상이한 광학적 속성을 갖는 적어도 하나의 광학 교정 요소 - 광학 교정 요소는 방출된 광을 수신하고 방출된 광을 광학 측정 경로와는 독립적인 적어도 하나의 광학 교정 경로를 따라 검출기로 전송하도록 구성되고, 광학 교정 경로는 샘플과의 상호작용 없이, 구체적으로 샘플에서의 반사 없이, 광학 교정 요소와의 적어도 한 번의 상호작용을 포함하며, 여기서 광학 교정 경로는 분광계 디바이스 내부에 배열됨 - 와,

- 제1 검출기 신호(S _d1 ) 및 제2 검출기 신호(S _d2 )로부터 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 도출하도록 구성된 적어도 하나의 전자 유닛을 포함한다.

실시예 9: 앞선 실시예에 따른 분광계 디바이스로서, 여기서 분광계 디바이스는 사용 중 교정 방법을 참고하는 앞선 실시예 중 어느 하나에 따른 사용 중 교정 방법을 수행하도록 구성된다.

실시예 10: 분광계 디바이스를 참고하는 앞선 실시예 중 어느 하나에 따른 분광계 디바이스로서, 여기서 분광계 디바이스는 적어도 하나의 샘플의 교정된 광학적 속성은 샘플의 광학적 흡광도 및 광학적 반사도 중 하나 이상이다.

실시예 11: 분광계 디바이스를 참고하는 앞선 실시예 중 어느 하나에 따른 분광계 디바이스로서, 여기서 전자 유닛은 분광계 디바이스의 사전 교정 정보 중 적어도 하나의 사전 결정된 항목이 저장된 적어도 하나의 데이터 저장 요소와 통신하도록 구성된다.

실시예 12: 앞선 실시예에 따른 분광계 디바이스로서, 여기서 전자 유닛은 적어도 하나의 데이터 저장 요소를 더 포함한다.

실시예 13: 앞선 두 실시예 중 어느 하나에 따른 분광계 디바이스로서, 여기서 분광계 디바이스의 사전 교정 정보의 항목은 적어도 하나의 제1 팩토리 신호(S _d0 )와 제2 팩토리 신호(S _c0 )에 의해 결정된 적어도 하나의 팩토리 교정 계수(C _fc )를 포함하고, 여기서 제1 팩토리 신호(S _d0 )는 적어도 하나의 알려진 광학적 속성을 포함하는 기준 샘플을 가지고 수행된 팩토리 측정에 따라 검출기에 의해 생성되고, 제2 팩토리 신호(S _c0 )는 기준 샘플 없이 수행된 팩토리 측정에 따라 검출기에 의해 생성된다.

실시예 14: 앞선 실시예에 따른 분광계 디바이스로서, 여기서

이다.

실시예 15: 앞선 두 실시예 중 어느 하나에 따른 분광계 디바이스로서, 여기서 적어도 하나의 샘플의 교정된 광학적 속성은 샘플의 광학적 흡광도(A)이고, 여기서 전자 유닛은 다음의 연산

을 수행함으로써 광학적 흡광도를 결정하도록 구성된다.

실시예 16: 분광계 디바이스를 참고하는 앞선 실시예 중 어느 하나에 따른 분광계 디바이스로서, 여기서 광학 측정 요소는 제1 투명 갭에 의해 검출기와 분리되어 배열되고, 광학 교정 요소는 제2 투명 갭에 의해 검출기와 분리되어 배열된다.

실시예 17: 분광계 디바이스를 참고하는 앞선 실시예 중 어느 하나에 따른 분광계 디바이스로서, 여기서 광학 측정 요소와 광학 교정 요소는 예를 들어, 떨어진 위치에 배열되고, 구체적으로 광학 측정 요소와 광학 교정 요소 사이에 갭이 존재하도록, 서로 분리된다.

실시예 18: 분광계 디바이스를 참고하는 앞선 실시예 중 어느 하나에 따른 분광계 디바이스로서, 여기서 분광계 디바이스는 적어도 2개의 검출기를 포함하고, 제1 검출기는 적어도 하나의 광학 측정 경로를 통해 방출된 광에 의해 조명되도록 구성되고, 제2 검출기는 적어도 하나의 광학 교정 경로를 통해 방출된 광에 의해 조명되도록 구성된다.

실시예 19: 분광계 디바이스를 참고하는 앞선 실시예 중 어느 하나에 따른 분광계 디바이스로서, 여기서 검출기는 복수의 검출기 요소를 포함하는 검출기 어레이이며 여기서 신호는 복수의 검출기 요소의 조명에 따라 검출기에 의해 생성된다.

실시예 20: 분광계 디바이스를 참고하는 앞선 실시예 중 어느 하나에 따른 분광계 디바이스로서, 여기서 발광 요소는 광학 측정 경로를 따른 발광과 광학 교정 경로를 따른 발광 사이를 적어도 전환하도록 구성된 능동 광학 요소이다.

실시예 21: 앞선 실시예에 따른 분광계 디바이스로서, 여기서 능동 광학 요소는 적어도 하나의 편광기 필터를 전환하기 위한 적어도 2개의 픽셀을 포함하는 액정 디스플레이(LCD)를 포함하고, 여기서 편광기 필터는 광학 측정 경로를 따른 발광과 광학 교정 경로를 따른 발광 사이를 전환하도록 제어 가능하다.

실시예 22: 분광계 디바이스를 참고하는 앞선 실시예 중 어느 하나에 따른 분광계 디바이스로서, 여기서 광학 교정 요소는 리플렉터, 금속층, 거울, 광학 필터, 회절 요소, 구체적으로 회절 광학 요소(DOE) 및 프리즘과 같은 분산 요소 중 하나 이상이다.

실시예 23: 분광계 디바이스를 참고하는 앞선 실시예 중 어느 하나에 따른 분광계 디바이스로서, 여기서 광학 측정 요소는 투명 창이다.

실시예 24: 분광계 디바이스를 참고하는 앞선 실시예 중 어느 하나에 따른 분광계 디바이스로서, 여기서 분광계 디바이스는 광학 측정 경로와 광학 교정 경로 중 하나 또는 둘 모두에 배열된 적어도 하나의 추가 광학 요소를 포함하고, 여기서 추가 광학 요소는 광학 렌즈, 거울, 리플렉터, 광학 필터, 조리개, 회절 광학 요소, 분산 요소, 광 가이드, 구체적으로 테이퍼형 광 가이드, 광섬유, 렌즈렛, 예를 들어, 렌즈렛 어레이, 콜리메이터, 스텝 인덱스 재료, 예를 들어, 스텝 인덱스 섬유 중 하나 이상이다.

실시예 25: 적외선 검출 애플리케이션; 분광 애플리케이션; 배기 가스 모니터링 애플리케이션; 연소 프로세스 모니터링 애플리케이션; 오염 모니터링 애플리케이션; 산업 프로세스 모니터링 애플리케이션; 믹싱 또는 블렌딩 프로세스 모니터링; 화학적 프로세스 모니터링 애플리케이션; 식품 가공 프로세스 모니터링 애플리케이션; 식품 준비 프로세스 모니터링; 수질 모니터링 애플리케이션; 공기 질 모니터링 애플리케이션; 품질 제어 애플리케이션; 온도 제어 애플리케이션; 모션 제어 애플리케이션; 배기 제어 애플리케이션; 가스 감지 애플리케이션; 가스 분석 애플리케이션; 모션 감지 애플리케이션; 화학적 감지 애플리케이션; 모바일 애플리케이션; 의료 애플리케이션; 모바일 분광학 애플리케이션; 식품 분석 애플리케이션; 농업 애플리케이션, 특히, 토양, 사일리지, 사료, 작물 또는 농산물의 특성 분석, 식물 건강 모니터링; 플라스틱 식별 및/또는 재활용 애플리케이션; 헬스케어 및/또는 뷰티 애플리케이션, 특히, 예를 들어, 동물이나 인간의 피부에서 피부 수분 함량 및/또는 산소 포화도를 결정하는 것, 혈액, 소변, 타액 또는 기타 체액에서 산소 포화도를 결정하는 것으로 구성된 그룹 중에서 선택된 애플리케이션에서, 분광계 디바이스를 참고하는 앞선 실시예 중 어느 하나에 따른 분광계 디바이스의 용도.

추가의 선택적 특징 및 실시예는 바람직하게는 종속항과 함께 실시예의 후속 설명에서 더욱 상세하게 개시될 것이다. 여기서 각각의 선택적 특징은, 관련 기술분야에서 통상의 기술자가 인식하는 바와 같이, 임의의 실행 가능한 조합뿐만 아니라 분리된 방식으로 실현될 수 있다. 본 발명의 범위는 바람직한 실시예로 제한되지 않는다. 실시예는 도면에 개략적으로 도시되어 있다. 여기서, 이들 도면에서 동일한 참조 부호는 동일하거나 기능적으로 비교 가능한 요소를 지칭한다.
도 1은 분광기 디바이스의 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 2 내지 도 7은 분광계 디바이스 부분의 다양한 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 8은 사용 중 교정 방법의 흐름도를 도시한다.

도 1에서, 사용 중 교정을 수행하도록 구성된 분광계 디바이스(110)의 실시예가 예시된다. 분광계 디바이스(110)는 적어도 하나의 제1 검출기 신호(S _d1 ) 및 적어도 하나의 제2 검출기 신호(S _d2 )를 생성하도록 구성된 적어도 하나의 검출기(112)를 포함한다. 또한, 분광계 디바이스(110)는 광을 방출하도록 구성된 LED와 같은 적어도 하나의 발광 요소(114)를 포함한다. 또한, 분광계 디바이스(110)는 방출된 광을 수신하고 방출된 광을 적어도 하나의 광학 측정 경로(118)를 따라 검출기(112)로 전달하도록 구성된 적어도 하나의 광학 측정 요소(116)를 포함한다. 광학 측정 경로(118)는 적어도 하나의 샘플(120)에서 적어도 한 번의 반사를 포함한다. 일 예로, 광학 측정 경로(118)는, 예를 들어, 발광 요소(114)로부터 샘플(120)까지의 광학 측정 경로(118)의 제1 부분을 서술하는 샘플 조명 경로(119)와, 예를 들어, 샘플(120)로부터 검출기(112)까지의 광학 측정 경로(118)의 제2 부분을 서술하는 광 수집 경로(121)와 같이 두 부분일 수 있거나 두 부분을 포함할 수 있다. 구체적으로, 수집 경로(121)를 따라 이동하는 광은 확산 반사광일 수 있고, 따라서 광학 측정 경로(118)는 구체적으로 제2 부분에서 복수의 부분 광 경로로 전개되거나 분할될 수 있다. 뿐만 아니라, 분광계 디바이스(110)는 광학 측정 요소(116)와는 상이한 광학적 속성을 갖는 적어도 하나의 광학 교정 요소(122)를 포함한다. 광학 교정 요소(122)는 방출된 광을 수신하고, 방출된 광을 광학 측정 경로(118)와는 독립적인 적어도 하나의 광학 교정 경로(124)를 따라 검출기(112)로 전달하도록 구성된다. 광학 교정 경로(124)는 분광계 디바이스(110)의 내부, 즉, 분광계 디바이스(110)의 하우징(125) 내에 배열된다. 또한, 광학 교정 경로(124)는 샘플(120)과의 상호작용 없이 광학 교정 요소(122)와의 적어도 한 번의 상호작용을 포함한다. 뿐만 아니라, 분광계 디바이스(110)는 적어도 하나의 전자 유닛(126)을 포함한다. 전자 유닛(126)은 제1 검출기 신호(S _d1 ) 및 제2 검출기 신호(S _d2 )로부터 적어도 하나의 샘플(120)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 도출하도록 구성된다. 이러한 목적을 위해, 검출기(112)는 제1 검출기 신호(S _d1 ) 및 제2 검출기 신호(S _d2 )를 전자 유닛(126)으로 전송하도록 구성될 수 있으며, 여기서 도 1에서, 이러한 전송은 검출기(112)로부터 전자 유닛(126)으로 전개되어 가는 신호를 개략적으로 송신하는 것으로 도시되어 있다. 또한, 전자 유닛(126)은 분광계 디바이스(110)의 사전 교정 정보 중 적어도 하나의 사전 결정된 항목이 저장된 적어도 하나의 데이터 저장 요소(128)를 포함할 수 있다. 분광계 디바이스(110)의 부품의 추가의 예시적인 실시예는 도 2 내지 도 7의 개략도에 도시되어 있다.

일 예로, 분광계 디바이스(110)는 분광계 디바이스(110) 내의 미광을 감소시키도록 구성된 적어도 하나의 격벽(129)을 더 포함할 수 있다. 특히, 격벽(129)은 미광이 검출기(112)에 도달하는 것을 감소시키고/시키거나 방지하도록 구성될 수 있다. 또한, 도 2 및 도 4에 예시적으로 도시된 바와 같이, 격벽(129)은 광학 교정 경로(124)를 따라 이동하는 광과 같은 광의 통과 및/또는 투과를 선택적으로 허용하기 위한 컷 아웃을 가질 수 있다.

일 예로, 광학 측정 요소(116)는 제1 투명 갭에 의해 검출기(112)와 분리되어 배열될 수 있고, 광학 교정 요소(122)는 제2 투명 갭에 의해 검출기(112)와 분리되어 배열될 수 있다. 그러나, 도 6에 예시적으로 도시된 바와 같이, 광학 교정 요소(122)는 발광 요소(114)와, 예를 들어, 검출기(112)의 감광 영역 사이와 같은 검출기(112) 내부에 통합될 수 있다. 도 6에 더 예시적으로 도시된 바와 같이, 분광계 디바이스(110)는 적어도 2개의 발광 요소(114)와 같은 2개 이상의 발광 요소(114)를 포함할 수 있고, 예를 들어, 도 6의 좌측에 도시된 발광 요소(114)와 같은 하나의 발광 요소(114)는 광학 교정 경로(124)를 따라 광을 방출하는 데 사용될 수 있고, 예를 들어, 도 6의 우측에 도시된 발광 요소(114)와 같은 적어도 하나의 다른 발광 요소(114)는 광학 측정 경로(118)를 따라 광을 방출하는 데 사용될 수 있다.

또한, 광학 측정 요소(116)와 광학 교정 요소(122)는 서로 따로따로 배열될 수 있다. 따라서, 적어도 도 2에 예시적으로 도시된 바와 같이, 광학 측정 요소(116)와 광학 교정 요소(122) 사이에 갭이 존재할 수 있다. 그러나, 도 3에 예시적으로 도시된 바와 같이, 광학 교정 요소(122)는 대안적으로 광학 측정 요소(116) 상에, 예를 들어, 광학 측정 요소(116)의 측면 상에, 구체적으로는 발광 요소(114)와 마주보고, 바람직하게는 검출기(112)와 마주보는 광학 측정 요소(116)의 측면 상에 직접 배열될 수 있다. 뿐만 아니라, 도 4에 예시적으로 도시된 바와 같이, 분광계 디바이스(110)는, 예를 들어, 추가적으로 또는 대안적으로, 적어도 2개의 광학 교정 요소(122)와 같은 복수의 광학 교정 요소(122)를 포함할 수 있다.

뿐만 아니라, 도 5에 예시적으로 도시된 바와 같이, 분광계 디바이스(110)는 제1 검출기(130) 및 제2 검출기(132)와 같은 적어도 2개의 검출기(112)를 포함할 수 있다. 이러한 배열에서, 제1 검출기(130)는 적어도 하나의 광학 측정 경로(118)를 통해, 방출된 광, 즉, 발광 요소(114)에 의해 방출된 광에 의해 조명되도록 구성될 수 있고, 제2 검출기(132)는 적어도 하나의 광학 교정 경로(124)를 통해, 방출된 광에 의해 조명되도록 구성될 수 있다. 특히, 본 실시예에서, 분광계 디바이스(110)는 적어도 2개의 측정을 동시에 수행할 수 있고, 여기서 측정 중 하나는, 예를 들어, 광학 측정 경로(118)를 통해 제1 검출기(130)를 조명함으로써, 샘플(120)을 가지고 수행될 수 있고, 측정 중 하나는, 예를 들어, 광학 교정 경로(124)를 통해 제2 검출기(132)를 조명함으로써, 샘플(120) 없이 수행될 수 있다.

발광 요소(114)는, 일 예로, 능동 광학 요소(134)일 수 있다. 도 7에 예시적으로 도시된 바와 같이, 능동 광학 요소(134)인 발광 요소(114)는 구체적으로 광학 측정 경로(118)를 따른 발광과 광학 교정 경로(124)를 따른 발광 사이를 적어도 전환하도록 구성될 수 있다. 광학 측정 경로(118)를 따른 발광과 광학 교정 경로(124)를 따른 발광 사이의 전환은 도 7에서 좌우 화살표로 예시되어 있다. 구체적으로, 능동 광학 요소(134)는 적어도 하나의 편광기 필터를 전환하기 위한 적어도 2개의 픽셀을 구비하는 액정 디스플레이(136)를 포함할 수 있다. 편광기 필터는 구체적으로 광학 측정 경로(118)를 따른 발광과 광학 교정 경로(124)를 따른 발광 사이를 전환하도록 제어될 수 있다.

분광계 디바이스(110)는 구체적으로 사용 중 교정 방법을 수행하도록 구성될 수 있다. 도 8에서, 사용 중 교정 방법의 흐름도가 예시된다. 사용 중 교정 방법은 다음의 단계:

a) (도면 번호(138)로 표시된) 상이한 광학적 속성을 갖는 적어도 하나의 광학 측정 요소(116)와 적어도 하나의 광학 교정 요소(122)를 포함하는 적어도 하나의 분광계 디바이스(110)를 제공하는 단계와,

b) (도면 번호(140)으로 표시된) 적어도 하나의 샘플(120)을 제공하는 단계와,

c) (도면 번호(142)로 표시된) 분광계 디바이스(110)를 사용하여 적어도 두 번의 측정, 특히, 적어도 두 번의 연속 측정을 수행하는 단계 - 측정 중 한 번은 샘플(120)을 가지고 수행되고, 측정 중 한 번은 샘플(120) 없이 수행되고,

i. (도면 번호(144)로 표시된) 샘플(120)을 가지고 측정을 수행하는 것은 광학 측정 요소(116)를 사용하여 광학 측정 경로(118) - 광학 측정 경로(118)는 적어도 하나의 샘플(120)에서 적어도 한 번의 반사를 포함함 - 를 통해 분광계 디바이스(110)의 검출기(112)를 조명하는 것을 포함하고,

ii. (도면 번호(146)으로 표시된) 샘플(120) 없이 측정을 수행하는 것은 광학 교정 요소(122)를 사용하여 광학 측정 경로(118)와는 독립적인 광학 교정 경로(124) - 광학 교정 경로(124)는 샘플(120)과의 상호작용 없이, 광학 교정 요소(122)와의 적어도 한 번의 상호작용을 포함하고, 광학 교정 경로(124)는 분광계 디바이스(110) 내부, 특히, 분광계 디바이스의 하우징(125) 내부에 배열됨 - 를 통해 검출기(112)를 조명하는 것을 포함함 - 와,

d) (도면 번호(148)로 표시된) 적어도 하나의 검출기(112)에 의해, 샘플(120)이 없는 측정에 따른 적어도 하나의 제1 검출기 신호(S _d1 )와 샘플(120)이 있는 측정에 따른 적어도 하나의 제2 검출기 신호(S _d2 )를 생성하는 단계와,

e) (도면 번호(150)로 표시된) 제1 검출기 신호와 제2 검출기 신호로부터 적어도 하나의 샘플(120)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 도출하는 단계를 포함한다.

일 예로, 단계 e)는 사용 중 교정 방법을 수행하기 전에 결정된 분광계 디바이스(110)의 사전 교정 정보 중 적어도 하나의 항목을 고려하는 단계를 더 포함한다. 특히, 분광계 디바이스(110)의 사전 교정 정보의 항목은 적어도 하나의 제1 팩토리 신호(S _d0 ) 및 제2 팩토리 신호(S _c0 )에 의해 결정된 적어도 하나의 팩토리 교정 계수(C _fc )를 포함할 수 있다. 제1 팩토리 신호(S _d0 )는 구체적으로 적어도 하나의 알려진 광학적 속성을 갖는 기준 샘플을 가지고 수행된 팩토리 측정에 따라 검출기(112)에 의해 생성될 수 있다. 제2 팩토리 신호(S _c0 )는 구체적으로 기준 샘플 없이 수행된 팩토리 측정에 따라 검출기(112)에 의해 생성될 수 있다. 특히, 팩토리 교정 계수(C _fc )는, 위에서 개요 설명한 바와 같이, 수학식 1을 사용하여 결정될 수 있다.

뿐만 아니라, 적어도 하나의 샘플(120)의 교정된 광학적 속성은 샘플(120)의 광학적 흡광도(A)일 수 있고, 광학적 흡광도(A)는, 위에서 개요 설명한 바와 같이, 수학식 2를 사용하여 구체적으로 결정될 수 있다.

110: 분광계 디바이스
112: 검출기
114: 발광 요소
116: 광학 측정 요소
118: 광학 측정 경로
119: 샘플 조명 경로
120: 샘플
121: 광 수집 경로
122: 광학 교정 요소
124: 광학 교정 경로
125: 하우징
126: 전자 유닛
128: 데이터 저장 요소
129: 격벽
130: 제1 검출기
132: 제2 검출기
134: 능동 광학 요소
136: 액정 디스플레이
138: 단계 a)
140: 단계 b)
142: 단계 c)
144: 하위 단계 i.
146: 하위 단계 ii.
148: 단계 d)
150: 단계 e)

Claims (14)

1. 분광계 디바이스(110)의 사용 중 교정 방법으로서,
   a) 적어도 하나의 광학 측정 요소(116) 및 상이한 광학적 속성을 갖는 적어도 하나의 광학 교정 요소(122)를 포함하는 상기 적어도 하나의 분광계 디바이스(110)를 제공하는 단계 - 상기 분광계 디바이스(110)는 적어도 2개의 검출기(112)를 포함하고, 제1 검출기(130)는 적어도 하나의 광학 측정 경로(118)를 통해 방출된 광에 의해 조명되도록 구성되며, 제2 검출기(132)는 적어도 하나의 광학 교정 경로(124)를 통해 방출된 광에 의해 조명되도록 구성됨 - 와,
   b) 적어도 하나의 샘플(120)을 제공하는 단계와,
   c) 상기 분광계 디바이스(110)를 사용하여 적어도 두 번의 측정을 수행하는 단계 - 측정 중 한 번은 상기 샘플(120)을 가지고 수행되고, 측정 중 한 번은 상기 샘플(120) 없이 수행되며,
   i. 상기 샘플(120)을 가지고 측정을 수행하는 것은 상기 광학 측정 요소(116)를 사용하여 상기 광학 측정 경로(118) - 상기 광학 측정 경로(118)는 상기 적어도 하나의 샘플(120)에서 적어도 한 번의 반사를 포함함 - 를 통해 상기 분광계 디바이스(110)의 상기 제1 검출기(130)를 조명하는 것을 포함하고,
   ii. 상기 샘플(120) 없이 측정을 수행하는 것은 상기 광학 교정 요소(122)를 사용하여 상기 광학 측정 경로(124)와는 독립적인 광학 교정 경로(124) - 상기 광학 교정 경로(124)는 상기 샘플(120)과의 상호작용 없이, 상기 광학 교정 요소(122)와의 적어도 한 번의 상호작용을 포함하고, 상기 광학 교정 경로(124)는 상기 분광계 디바이스(110) 내부, 특히, 상기 분광계 디바이스의 하우징(125) 내부에 배열됨 - 를 통해 상기 제2 검출기(132)를 조명하는 것을 포함하고,
   상기 두 측정은 동시에 수행됨 - 와,
   d) 상기 적어도 하나의 검출기(112)에 의해, 상기 샘플(120)이 없는 측정에 따른 적어도 하나의 제1 검출기 신호(S _d1 )와, 상기 샘플(120)이 있는 측정에 따른 적어도 하나의 제2 검출기 신호(S _d2 )를 생성하는 단계와,
   e) 상기 제1 검출기 신호(S _d1 ) 및 상기 제2 검출기 신호(S _d2 )로부터 상기 적어도 하나의 샘플(120)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 도출하는 단계
   를 포함하는 사용 중 교정 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 단계 e)는 상기 사용 중 교정 방법을 수행하기 전에 결정된 상기 분광계 디바이스(110)의 사전 교정 정보 중 적어도 하나의 항목을 고려하는 단계
   를 더 포함하는 사용 중 교정 방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 분광계 디바이스(110)의 사전 교정 정보 항목은 적어도 하나의 제1 팩토리 신호(S _d0 )와 제2 팩토리 신호(S _c0 )에 의해 결정된 적어도 하나의 팩토리 교정 계수(C _fc )를 포함하고, 상기 제1 팩토리 신호(S _d0 )는 적어도 하나의 알려진 광학적 속성을 포함하는 기준 샘플을 가지고 수행된 팩토리 측정에 따라 상기 검출기(112)에 의해 생성되고, 상기 제2 팩토리 신호(S _c0 )는 상기 기준 샘플 없이 수행된 팩토리 측정에 따라 상기 검출기(112)에 의해 생성되며,
   인,
   사용 중 교정 방법.
   
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 샘플(120)의 교정된 광학적 속성은 상기 샘플(120)의 광학적 흡광도(A)이고,
   인,
   사용 중 교정 방법.
   
5. 사용 중 교정을 수행하도록 구성된 분광계 디바이스(110)로서,
   - 적어도 하나의 제1 검출기 신호(S _d1 ) 및 적어도 하나의 제2 검출기 신호(S _d2 )를 생성하도록 구성된 적어도 하나의 검출기(112)와,
   - 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 발광 요소(114), 구체적으로 발광다이오드(LED)와,
   - 방출된 광을 수신하고 방출된 광을 적어도 하나의 광학 측정 경로(118) - 상기 광학 측정 경로(118)는 적어도 하나의 샘플(120)에서 적어도 한 번의 반사를 포함함 - 를 따라 상기 검출기(112)로 전달하도록 구성된 광학 측정 요소(116)와,
   - 상기 광학 측정 요소(116)와는 상이한 광학적 속성을 갖는 적어도 하나의 광학 교정 요소(122) - 상기 광학 교정 요소(122)는 방출된 광을 수신하고 상기 방출된 광을 상기 광학 측정 경로(118)와는 독립적인 적어도 하나의 광학 교정 경로(118)를 따라 상기 검출기(112)로 전달하도록 구성되고, 상기 광학 교정 경로(124)는 상기 샘플(120)과의 상호작용 없이, 상기 광학 교정 요소(122)와의 적어도 한 번의 상호작용을 포함하며, 상기 광학 교정 경로(124)는 상기 분광계 디바이스(110) 내부에 배열됨 - 와,
   - 상기 제1 검출기 신호(S _d1 ) 및 상기 제2 검출기 신호(S _d2 )로부터 상기 적어도 하나의 샘플(120)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 도출하도록 구성된 적어도 하나의 전자 유닛(126)을 포함하고,
   상기 분광계 디바이스(110)는 적어도 2개의 검출기(112)를 포함하고, 제1 검출기(130)는 상기 적어도 하나의 광학 측정 경로(118)를 통해 방출된 광에 의해 조명되도록 구성되고, 제2 검출기(132)는 상기 적어도 하나의 광학 교정 경로(124)를 통해 방출된 광에 의해 조명되도록 구성되는,
   분광계 디바이스(110).
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 분광계 디바이스(110)는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 사용 중 교정 방법을 수행하도록 구성되는,
   분광계 디바이스(110).
   
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 전자 유닛(126)은 상기 분광계 디바이스(110)의 사전 교정 정보 중 적어도 하나의 사전 결정된 항목이 저장된 적어도 하나의 데이터 저장 요소(128)와 통신하도록 구성되는,
   분광계 디바이스(110).
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 분광계 디바이스(110)의 상기 사전 교정 정보 항목은 적어도 하나의 제1 팩토리 신호(S _d0 )와 제2 팩토리 신호(S _c0 )에 의해 결정된 적어도 하나의 팩토리 교정 계수(C _fc )를 포함하고, 상기 제1 팩토리 신호(S _d0 )는 적어도 하나의 알려진 광학적 속성을 갖는 기준 샘플을 가지고 수행된 팩토리 측정에 따라 상기 검출기에 의해 생성되고, 상기 제2 팩토리 신호(S _c0 )는 상기 기준 샘플 없이 수행된 팩토리 측정에 따라 상기 검출기에 의해 생성되며,
   인,
   분광계 디바이스(110).
   
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 샘플(120)의 상기 교정된 광학적 속성은 상기 샘플(120)의 광학적 흡광도(A)이고, 상기 전자 유닛(126)은 다음의 연산
   
   을 수행함으로써 광학적 흡광도를 결정하도록 구성되는,
   분광계 디바이스(110).
   
10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 측정 요소(116)는 제1 투명 갭에 의해 상기 검출기(112)와 분리되어 배열되고, 상기 광학 교정 요소(122)는 제2 투명 갭에 의해 상기 검출기(112)와 분리되어 배열되는,
    분광계 디바이스(110).
    
11. 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 측정 요소(116) 및 상기 광학 교정 요소(122)는 예를 들어, 떨어진 위치에 배열되고, 구체적으로 상기 광학 측정 요소와 상기 광학 교정 요소 사이에 갭이 존재하도록 서로 분리되는,
    분광계 디바이스(110).
    
12. 제5항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 요소(114)는 적어도 상기 광학 측정 경로(118)를 따른 발광과 상기 광학 교정 경로(124)를 따른 발광 사이를 전환하도록 구성된 능동 광학 요소(134)인,
    분광계 디바이스(110).
    
13. 제5항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 교정 요소는 리플렉터, 금속층, 거울 중 하나 이상이고,
    상기 광학 측정 요소(116)는 투명 창인,
    분광계 디바이스(110).
    
14. 적외선 검출 애플리케이션; 분광 애플리케이션; 배기 가스 모니터링 애플리케이션; 연소 프로세스 모니터링 애플리케이션; 오염 모니터링 애플리케이션; 산업 프로세스 모니터링 애플리케이션; 믹싱 또는 블렌딩 프로세스 모니터링; 화학적 프로세스 모니터링 애플리케이션; 식품 가공 프로세스 모니터링 애플리케이션; 식품 준비 프로세스 모니터링; 수질 모니터링 애플리케이션; 공기 질 모니터링 애플리케이션; 품질 제어 애플리케이션; 온도 제어 애플리케이션; 모션 제어 애플리케이션; 배기 제어 애플리케이션; 가스 감지 애플리케이션; 가스 분석 애플리케이션; 모션 감지 애플리케이션; 화학적 감지 애플리케이션; 모바일 애플리케이션; 의료 애플리케이션; 모바일 분광학 애플리케이션; 식품 분석 애플리케이션; 농업 애플리케이션, 특히, 토양, 사일리지, 사료, 작물 또는 농산물의 특성 분석, 식물 건강 모니터링; 플라스틱 식별 및/또는 재활용 애플리케이션; 헬스케어 및/또는 뷰티 애플리케이션, 특히, 예를 들어, 동물이나 인간의 피부에서 피부 수분 함량 및/또는 산소 포화도를 결정하는 것, 혈액, 소변, 타액 또는 기타 체액에서 산소 포화도를 결정하는 것으로 구성된 그룹 중에서 선택된 애플리케이션에서, 제5항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 분광계 디바이스(110)의 용도.

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