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KR20240150447A - 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법 - Google Patents

스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법 Download PDF

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KR20240150447A
KR20240150447A KR1020247028201A KR20247028201A KR20240150447A KR 20240150447 A KR20240150447 A KR 20240150447A KR 1020247028201 A KR1020247028201 A KR 1020247028201A KR 20247028201 A KR20247028201 A KR 20247028201A KR 20240150447 A KR20240150447 A KR 20240150447A
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KR
South Korea
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sample
detector
sensing device
detector signal
optical path
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Application number
KR1020247028201A
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Inventor
사우라브 쿨카르니
셀랄 모한 오구엔
토비아스 바움가르트너
마이클 행케
Original Assignee
트리나미엑스 게엠베하
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Publication date
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Abstract

스펙트럼 감지 디바이스(110)를 교정하는 방법이 개시된다. 스펙트럼 감지 디바이스(110)는 다음의 것을 포함한다: a. 입사 광에 의한 검출기 엘리먼트(112)의 조명에 응답하여 적어도 하나의 검출기 신호를 생성하도록 구성되는 적어도 하나의 검출기 엘리먼트(112); b. 적어도 하나의 선택된 파장 범위 내의 입사 광을 검출기 엘리먼트(112) 상으로 전달하도록 구성되는 적어도 하나의 파장 선택 엘리먼트(120); c. 적어도 하나의 광학 스펙트럼 범위의 광을 방출하도록 구성되는 적어도 하나의 광원(124); d. 광원(124)으로부터의 광이 적어도 하나의 샘플(127)을 조명하는 것을 허용하도록 구성되며 샘플(127)로부터의 광이 파장 선택 엘리먼트(120)를 통해 검출기 엘리먼트(112)로 전파되는 것을 허용하도록 구성되는 적어도 하나의 샘플 계면(126); e. 적어도 하나의 제1 광학 경로(128) - 제1 광학 경로(128)는 광원(124)으로부터 방출되는 광이 샘플 계면(126)을 통과하지 않으면서 파장 선택 엘리먼트(120)를 통해 검출기 엘리먼트(112)로 전파되는 것을 허용하도록 구성됨 - ; f. 적어도 하나의 제2 광학 경로(130) - 제2 광학 경로(130)는 광원(124)으로부터 방출되는 광이, 샘플 계면(126)을 적어도 한 번 통과하는 것에 의해, 파장 선택 엘리먼트(120)를 통해 검출기 엘리먼트(112)로 전파되는 것을 허용하도록 구성됨 - . 방법은 다음의 것을 포함한다: I. 적어도 하나의 제1 광학 경로(128)를 통해 검출기 엘리먼트(112)를 조명하여 적어도 하나의 제1 검출기 신호를 획득하는 것; II. 샘플 계면(126)에 어떠한 샘플도 적용되지 않은 상태에서 적어도 하나의 제2 광학 경로(130)를 통해 검출기 엘리먼트(112)를 조명하여 적어도 하나의 개방 포트 검출기 신호를 획득하는 것; III. 적어도 하나의 교정 샘플(156)이 샘플 계면(126)에 적용된 상태에서 적어도 하나의 제2 광학 경로(130)를 통해 검출기 엘리먼트(112)를 조명하여 적어도 하나의 교정 검출기 신호를 획득하는 것; 및 IV. 제1 검출기 신호, 개방 포트 검출기 신호 및 교정 검출기 신호를 사용하는 것에 의해 적어도 하나의 교정 정보 아이템을 결정하는 것. 적어도 하나의 샘플(127)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법, 스펙트럼 감지 디바이스(110) 및 그 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 추가로 개시된다.

Description

스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법
본 발명은 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법, 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성(property)을 결정하는 방법, 및 스펙트럼 감지 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은 또한 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 관한 것이다. 그러한 방법 및 디바이스는, 일반적으로, 적외선 스펙트럼 영역에서, 구체적으로 근적외선 및 중적외선 스펙트럼 영역에서 조사 및/또는 모니터링 목적을 위해 사용될 수 있다. 그러나, 예를 들면 가시 스펙트럼 영역에서도 추가적인 적용이 또한 실현 가능하다.
일반적으로, 스펙트럼 감지 디바이스는, 광을 조사, 반사 및/또는 흡수할 때, 오브젝트로부터 스펙트럼 광 구성에 대한 정보를 수집하는 것으로 공지되어 있다. 한 예로서, WO 2021/042120 A1은 광원, 광원에 의해 생성되는 광의 제1 부분을 측정 타겟으로 지향시키도록 구성되는 방출 광학기기(emission optic), 측정 타겟으로부터 광을 수광하도록 구성되는 수집 광학기기, 광원에 의해 생성되는 광의 제2 부분을 스펙트럼 기준(spectral reference)으로 지향시키도록 구성되는 광학 도관(optical conduit), 스펙트럼 기준, 센서 및 필터를 포함하는 광학 측정 디바이스를 개시한다. 필터의 제1 부분은 수집 광학기기와 센서의 제1 부분 사이에서 제공될 수 있다. 필터의 제2 부분은 스펙트럼 기준과 센서의 제2 부분 사이에서 제공될 수 있다.
다수의 스펙트럼 감지 디바이스로부터의 스펙트럼을 비교하는 것을 허용하기 위해, 스펙트럼 감지 디바이스를 교정되어야(calibrated) 한다. 일반적으로, 스펙트럼 감지 디바이스의 교정은 공지된 교정 표준을 사용하는 것을 수반한다. 분광학의 분야에서의 통상적인 프로세스는 스펙트럼 감지 디바이스의 검출기의 파장 의존 감도를 고려하여 스펙트럼 감지 디바이스를 공지된 교정 표준으로 교정하는 것을 포함한다. 이것은 일반적으로 정기적 기반으로, 수시로, 및/또는 오브젝트를 측정하기 이전에 행해질 수 있다. 교정(calibration)은, 구체적으로, 내부 및/또는 외부 물리적 변화, 예컨대 광원 및/또는 검출기의 열화, 광원 및/또는 검출기의 온도 드리프트, 환경에서의 및/또는 시스템에서의 온도 변화, 예를 들면 판독 회로와 같은 전자 컴포넌트에서의 온도 변화, 컴포넌트의, 예를 들면 기계적 하우징, 홀더 및/또는 광학 컴포넌트, 예컨대 분산 엘리먼트, 프리즘, 격자 등등의 기계적 확장 및/또는 수축에 의해 야기될 수 있는 스펙트럼 감지 디바이스 컴포넌트에서의 드리프트를 보상할 수 있다. 드리프트 효과는, 교정을 통해 보정되지 않으면, 측정 데이터를 왜곡할 수 있고, 구체적으로 그 결과, 측정 결과는 미확정으로 된다.
한 예로서, WO 2018/203831 A1은 분광계 모듈을 교정하는 방법을 설명하는데, 그 방법은, 분광계 모듈을 사용하여 측정을 수행하여 분광계 모듈에 대한 파장 대 동작 파라미터 교정 데이터를 생성하는 것, 분광계 모듈을 사용하여 측정을 수행하여 분광계 모듈에 대한 광학적 크로스토크 및 암 노이즈 교정 데이터를 생성하는 것, 및 분광계 모듈을 사용하여 측정을 수행하여 분광계 모듈에 대한, 공지된 반사율 표준에 대비한, 전체 시스템 응답 교정 데이터를 생성하는 것을 포함한다. 그 방법은, 분광계 모듈에 커플링되는 메모리에 파장 대 동작 파라미터 교정 데이터, 광학적 크로스토크 및 암 노이즈 교정 데이터, 전체 시스템 응답 교정 데이터를 통합하는 교정 레코드를 저장하는 것, 및 교정 레코드를 분광계 모듈에 의한 측정에 적용하는 것을 더 포함한다.
WO 2017/040431 A1은 샘플링 인터페이스에서 샘플 내 물질(substance)의 농도 및 타입을 측정하기 위한 시스템 및 방법을 개시한다. 시스템은 광원, 하나 이상의 광학기기, 하나 이상의 변조기, 기준(reference), 검출기, 및 컨트롤러를 포함한다. 개시되는 시스템 및 방법은 상이한 측정 광 경로 사이에서 하나 이상의 컴포넌트를 공유하는 것에 의해 광원, 하나 이상의 광학기기, 및 검출기로부터 시작되는 드리프트를 고려할 수 있을 수 있다. 추가적으로, 시스템은 드리프트의 상이한 타입 사이를 구별할 수 있을 수 있고 광원과 샘플 또는 기준 사이에서 하나 이상의 변조기의 배치를 통해 미광(stray light)에 기인하는 잘못된 측정치를 제거할 수 있을 수 있다. 더구나, 시스템은 검출기 픽셀 및 마이크로 광학기기를 샘플 내의 위치 및 깊이로 매핑하는 것에 의해 샘플 내의 다양한 위치 및 깊이에 따라 물질을 검출할 수 있을 수 있다.
그러나, 스펙트럼 감지 디바이스의 검출기, 특히 적외선 검출기는 불안정할 수 있으며 변화하는 동작 조건, 예컨대 온도 및/또는 습도에 기인하여 드리프트할 수 있다. 추가적으로, 검출기는 시간이 지남에 따라 히스테리시스(hysteresis)를 나타낼 수 있다. 이들 드리프트 효과를 보상하기 위해, 예컨대 부정적인 드리프트 효과를 감소시키기 위해 열전 냉각기의 도움으로 검출기를 냉각시켜 온도를 안정화시키는 것에 의해, 검출기는 온도 안정화될 수 있다. 그러나, 이것은 스펙트럼 감지 디바이스가 크고, 복잡하고, 및/또는 비용에 민감하지 않게 되는 것을 초래할 수 있다.
게다가, 특히 적외선 방사선 소스와 같은 방사선 소스는 시간 및/또는 사용에 따라 열화될 수 있다. 따라서, 스펙트럼 감지 디바이스는 통상적으로 모든 측정 이전에 공지된 기준 표준(reference standard)을 사용하여 교정될 수 있다. 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 것은 광 교정(light calibration) 및/또는 암 교정(dark calibration)을 수반할 수 있다. 특히, 어떤 반사된 방사선도 검출기에 도달하지 않도록 스펙트럼 감지 디바이스 전방에 비어 있는 방사선 경로 또는 사전 정의된 반사 타겟 중 어느 하나를 필요로 하는 상이한 타입의 교정 측정이 수행될 수 있다. "암 전류", "암 노이즈" 및/또는 "암 저항"을 재교정하기 위한 암 교정의 경우, 어떠한 교정 타겟도 필요하지 않을 수 있다. "암(dark)" 측정의 경우, 광원은 턴오프될 수 있다. "광" 교정은 감광 검출기의 파장 의존 감도를 교정하는 것을 포함할 수 있다. 특히, 반사 분광법의 경우, 공지된 그리고 재현 가능한 교정 신호를 보장하기 위해 사전 정의된 반사 스펙트럼을 갖는 공지된 기준 표준을 활용하는 것에 의해 교정 측정이 수행될 수 있다. 교정 표준은 일반 측정 오브젝트와 유사한 검출기의 방사선 경로에 배치될 수 있다. 스펙트럼 감지 디바이스의 교정을 위해, 사용자는 교정 표준을 배치하는 것 및/또는 스펙트럼 감지 디바이스의 감지 범위 내에 있는 임의의 오브젝트를 제거하는 것을 담당할 수 있다. 추가적으로, 공지된 외부 교정 타겟을 사용하여 히스테리시스 효과를 제거하기 위한 재교정은 휴대용 스펙트럼 감지 디바이스에서는 그다지 실현 가능하지 않을 수 있으며, 사용자가 교정 프로세스 동안 개입할 필요가 있기 때문에 사용자 경험을 저하시킬 수 있다. 더구나, 검출기 디바이스가 일반적으로 특징적인 차이, 예컨대 저항에 대한 온도 계수, 반응성 및/또는 감도를 가질 수 있기 때문에, 지정된 기준 검출기를 사용하는 것 및 이 기준 검출기로부터의 측정 신호를 사용하여 다른 검출기 디바이스를 보정 및/또는 교정하는 것이 어려울 수 있다.
따라서, 스펙트럼 감지 디바이스의 교정에 관한 상기에서 식별된 기술적 도전 과제를 적어도 부분적으로 해결하는 방법 및 디바이스를 제공하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 스펙트럼 감지 디바이스의 쉽고, 비용 효율적이고, 사용자 친화적이며 자동화된 교정을, 특히, 교정 표준에 대한 필요성 없이, 허용하는 방법, 스펙트럼 감지 디바이스, 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제안될 것이다.
이 문제는 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법, 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법 및 독립 청구항의 피쳐를 갖는 스펙트럼 감지 디바이스에 의해 해결된다. 이 문제는 상기 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 의해 추가로 해결된다. 분리된 양식으로 또는 어떤 임의적인 조합으로 실현될 수 있는 유리한 실시형태는 종속 청구항에서, 뿐만 아니라, 명세서 전반에 걸쳐 나열된다.
본 발명의 제1 양태는, 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법이 개시된다.
본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "스펙트럼 감지 디바이스"는 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 적어도 하나의 샘플을 광학적으로 분석할 수 있고, 그에 의해, 샘플의 적어도 하나의 스펙트럼 속성에 대한 적어도 하나의 정보의 아이템을 생성할 수 있는 디바이스를 구체적으로 지칭할 수 있다. 구체적으로, 그 용어는 스펙트럼의 대응하는 파장 또는 그 구획(partition), 예컨대 파장 간격에 대한 신호 강도를 기록할 수 있는 디바이스를 지칭할 수 있는데, 신호 강도는, 바람직하게는, 추가적인 평가를 위해 사용될 수 있는 전기 신호로서 제공될 수 있다. 적어도 하나의 파장 선택 엘리먼트, 예컨대 광학 필터 및/또는 분산 엘리먼트를 구체적으로 포함하는 광학 엘리먼트는 입사 광을, 그 각각의 강도가 적어도 하나의 검출기 엘리먼트를 활용하는 것에 의해 결정되는 구성 파장 성분의 스펙트럼으로 분리하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 입사 광을 수신하고 입사 광을 광학 엘리먼트로 전달하도록 설계될 수 있는 추가적인 광학 엘리먼트가 사용될 수 있다. 스펙트럼 감지 디바이스의 하나 이상의 엘리먼트는 스펙트럼 감지 디바이스의 하우징에서 수용될 수 있다. 스펙트럼 감지 디바이스는, 일반적으로, 반사 모드에서 동작 가능할 수 있고 및/또는 투과 모드에서 동작 가능할 수 있다. 스펙트럼 감지 디바이스는, 구체적으로, 적어도 하나의 분광계 디바이스일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 스펙트럼 감지 디바이스의 가능한 실시형태에 대해서는, 하기에서 더욱 상세하게 개설될 바와 같이 스펙트럼 감지 디바이스의 설명에 대한 참조가 이루어진다.
본원에서 사용되는 바와 같은, "교정(calibration)"으로 또한 지칭되는, 용어 "교정하는(calibrating)"은 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 스펙트럼 감지 디바이스에서 측정 부정확도를 결정하는 것, 보정하는 것 및 조정하는 것 중 적어도 하나의 프로세스를 구체적으로 지칭할 수 있다. 따라서, 교정 프로세스는 적어도 하나의 교정 정보 아이템을 결정하는 것을 포함할 수 있는데, 적어도 하나의 교정 정보 아이템은 교정 프로세스, 예컨대 교정 함수, 교정 계수, 교정 매트릭스 또는 등등의 결과에 대한 적어도 하나의 정보 아이템을 포함할 수 있고, 하나 이상의 측정된 값을 하나 이상의 교정된 또는 "참(true)" 값으로 변환하기 위해 사용될 수 있다. 측정 부정확도는, 한 예로서, 파장 결정에서의 불확실성으로부터 및/또는 스펙트럼 감지 디바이스의 측정 신호에 대한 내인성 및/또는 외인성 간섭으로부터 발생할 수 있다. 따라서, 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 것은 파장 교정, 미광 교정 및 암 전류 교정 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 교정은 적어도 하나의 2 단계 프로세스를 포함할 수 있는데, 제1 단계에서, 공지된 표준으로부터의 스펙트럼 감지 디바이스의 측정 신호의 편차(deviation)에 대한 정보가 결정되고, 제2 단계에서, 편차를 감소하거나, 최소화하거나, 및/또는 제거하기 위해, 이 정보는 스펙트럼 감지 디바이스의 측정 신호를 보정 및/또는 조정하도록 사용된다. 따라서, 교정은 교정 정보 아이템을, 예를 들면, 측정 신호에 및/또는 스펙트럼 감지 디바이스의 측정 스펙트럼에 적용하는 것을 포함할 수 있다. 스펙트럼 감지 디바이스의 교정은, 교정된 스펙트럼 감지 디바이스를 사용하여 수행되는 측정의 정확도를 개선 및/또는 유지할 수 있다.
스펙트럼 감지 디바이스는 다음의 것을 포함한다:
a. 입사 광에 의한 검출기 엘리먼트의 조명에 응답하여 적어도 하나의 검출기 신호를 생성하도록 구성되는 적어도 하나의 검출기 엘리먼트;
b. 적어도 하나의 선택된 파장 범위 내의 입사 광을 검출기 엘리먼트 상으로 전달하도록 구성되는 적어도 하나의 파장 선택 엘리먼트;
c. 적어도 하나의 광학 스펙트럼 범위의 광을 방출하도록 구성되는 적어도 하나의 광원;
d. 광원으로부터의 광이 적어도 하나의 샘플을 조명하는 것을 허용하도록 구성되며 샘플로부터의 광이 파장 선택 엘리먼트를 통해 검출기 엘리먼트로 전파되는 것을 허용하도록 구성되는 적어도 하나의 샘플 계면;
e. 적어도 하나의 제1 광학 경로 - 제1 광학 경로는 광원으로부터 방출되는 광이 샘플 계면을 통과하지 않으면서 파장 선택 엘리먼트를 통해 검출기 엘리먼트로 전파되는 것을 허용하도록 구성됨 - ; 및
f. 적어도 하나의 제2 광학 경로 - 제2 광학 경로는 광원으로부터 방출되는 광이, 샘플 계면을 적어도 한 번 통과하는 것에 의해, 파장 선택 엘리먼트를 통해 검출기 엘리먼트로 전파되는 것을 허용하도록 구성됨 - .
본원에서 제안되는 바와 같은 방법은, 구체적으로, 상기에서 설명되는 바와 같은 적어도 하나의 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 것을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 방법은 상기에서 설명되는 바와 같은 적어도 하나의 스펙트럼 감지 디바이스를 제공하는 것을 또한 포함할 수 있다. 스펙트럼 감지 디바이스는 본원에서 설명되지 않는 하나 이상의 추가적인 컴포넌트를 또한 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "검출기 엘리먼트"는 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 입사 광을 기록 및/또는 모니터링할 수 있는 임의의 디바이스 또는 디바이스의 조합을 구체적으로 지칭할 수 있다. 검출기 엘리먼트는 입사 광에 응답할 수 있으며 입사 광의 강도를 나타내는 전기 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 검출기 엘리먼트는 감광 영역에 충돌하는 입사 광의 강도에 의존하는 적어도 하나의 출력 신호를 생성하는 것에 의해 광응답(photoresponse)을 기록하도록 구성되는 적어도 하나의 감광 영역을 갖는 적어도 하나의 감광 엘리먼트를 포함할 수 있다. 검출기 엘리먼트는 가시 스펙트럼 범위, 자외선 스펙트럼 범위 또는 적외선 스펙트럼 범위, 구체적으로 근적외선 스펙트럼 범위(near infrared spectral range; NIR) 중 하나 이상에서 민감할 수 있다. 검출기 엘리먼트는, 구체적으로, 적어도 하나의 광학 센서, 예를 들면, 광학 반도체 센서일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 한 예로서, 구체적으로 검출기 엘리먼트가 적외선 스펙트럼 범위에서, 예컨대 근적외선 스펙트럼 범위에서 민감한 경우, 반도체 센서는 Si, PbS, PbSe, InGaAs, 및 확장 InGaAs로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료를 포함하는 적어도 하나의 반도체 센서일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 한 예로서, 검출기 엘리먼트는 적어도 하나의 CCD 또는 CMOS 디바이스와 같은 적어도 하나의 광 검출기를 포함할 수 있다. 검출기 엘리먼트는, 구체적으로, 복수의 픽셀화된 센서(pixelated sensor)를 포함하는 적어도 하나의 검출기 어레이를 포함할 수 있는데, 픽셀화된 센서 각각은 입사 광의 적어도 일부를 검출하도록 구성된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 검출기 엘리먼트는 넓은 스펙트럼 범위에서, 예컨대 가시 스펙트럼 범위, 자외선 스펙트럼 범위 및 적외선 스펙트럼 범위 중 하나 이상에서 응답하는 단일의 감광 엘리먼트를 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "검출기 신호"는 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 적어도 하나의 검출기에 의해 생성되는 신호, 구체적으로 검출기 엘리먼트의 전기 신호, 더 구체적으로는 감광 엘리먼트의 적어도 하나의 출력 신호를 구체적으로 지칭할 수 있다. 적어도 하나의 검출기 신호는 아날로그 신호 및/또는 디지털 신호일 수 있다. 또한, 검출기 엘리먼트, 구체적으로 개개의 감광 엘리먼트는, 출력 신호를 검출기 신호로서 내부 또는 외부 평가 유닛에 제공하기 이전에 출력 신호를 증폭하도록 적응될 수 있는 능동 픽셀 센서를 포함할 수 있다. 이 목적을 위해, 검출기 엘리먼트, 구체적으로는 감광 엘리먼트는 하나 이상의 신호 프로세싱 디바이스, 예컨대 전자 신호를 프로세싱 및/또는 사전 프로세싱하기 위한 하나 이상의 필터 및/또는 아날로그 대 디지털 컨버터를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 구체적으로 단일의 감광 엘리먼트를 포함하는 검출기 엘리먼트의 옵션의 경우에 그리고 광학 간섭계를 포함하는 파장 선택 엘리먼트의 옵션과 조합하여, 하기에서 더욱 상세하게 개설될 바와 같이, 검출기 엘리먼트는 단일의 감광 엘리먼트의 광응답의 푸리에(Fourier-transformation) 변환을 수행하여 검출기 신호를 획득하도록 구성되는 신호 프로세싱 디바이스를 포함할 수 있다.
검출기 엘리먼트는, 구체적으로, 파장 선택 엘리먼트에 의해 검출기 엘리먼트 상으로 전달되는 입사 광에 의한, 특히 선택된 파장 범위 내의 입사 광에 의한 조명에 응답하여 검출기 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "조명"은 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 소정의 영역, 구체적으로 검출기 엘리먼트의 감광 영역에 충돌하는 광의 양 또는 강도를 구체적으로 지칭할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "파장 선택 엘리먼트"는 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 파장 종속적인 방식으로 광을 투과시키는 것, 반사하는 것, 편향시키는 것 또는 산란시키는 것 중 하나 이상에 대해 적절한 임의의 엘리먼트 또는 엘리먼트의 조합을 구체적으로 지칭할 수 있다. 파장 선택 엘리먼트는 상이한 파장을 갖는 입사 광을 공간적으로 분리하는 것에 의해 파장 종속적인 전달을 위해 구체적으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 파장 선택 엘리먼트는 입사 광을 구성 파장 성분의 스펙트럼으로 분리하도록 그리고 선택된 파장 범위 내의 파장 성분을 검출기 엘리먼트 상으로 투과시키도록 구성될 수 있다. 따라서, 이 예에서, 파장 선택 엘리먼트에서 입사 광의 파장 종속적인 투과, 반사, 굴절 또는 산란은 입사 광의 공간적 분리를 초래할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 파장 선택 엘리먼트는, 예컨대 필터 엘리먼트, 구체적으로는 협대역 통과 필터를 사용하는 것에 의해, 선택된 파장 범위 밖의 파장을 갖는 광의 강도를 감소시키는 것에 의해 파장 종속적인 전달을 위해 구성될 수 있다. 파장 선택 엘리먼트는 다음으로 구성되는 그룹으로부터 선택될 수 있다: 프리즘; 격자; 선형 가변 필터; 광학 필터, 구체적으로는 협대역 통과 필터. 대안적으로 또는 추가적으로, 파장 선택 엘리먼트는 입사 광의 중첩을 가능하게 하여 중첩된 광의 간섭의 효과를 야기하도록 구성되는 적어도 하나의 광학 간섭계를 포함할 수 있다. 구체적으로, 광학 간섭계는 입사 광을 적어도 두 개의 광 빔으로 분리하도록, 나아가, 분리된 광 빔의 서로에 대한 위상 시프트를 야기하도록 구성될 수 있다. 광학 간섭계는 광 빔이 서로 중첩되어 간섭하게끔 위상 시프트된 광 빔을 결합하도록 추가로 구성될 수 있다. 예를 들면, 광학 간섭계는 마이켈슨(Michelson) 간섭계 및 패브리-페로() 간섭계 또는 등등 중 적어도 하나일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 따라서, 이 예에서, 파장 선택 엘리먼트는 광학 간섭계에서 중첩된 광의 간섭을 야기하는 것에 의해 적어도 하나의 선택된 파장 범위 내의 광을 투과시키도록 구성될 수 있다.
결과적으로, 용어 "선택된 파장 범위"는, 본원에서 사용될 때, 예컨대 파장 종속적인 방식으로 광을 투과시키는 것, 반사하는 것, 편향시키는 것 또는 산란시키는 것 중 하나 이상에 의해, 파장 선택 엘리먼트에 의해 검출기 엘리먼트 상으로 전달되는 광의 파장 간격을, 제한 없이, 지칭할 수 있다.
상기에서 개설되는 바와 같이, 스펙트럼 감지 디바이스는 광학 스펙트럼 범위의 광을 방출하도록 구성되는 적어도 하나의 광원을 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "광"은 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 일반적으로 "광학 스펙트럼 범위"로 지칭되는 그리고 가시 스펙트럼 범위, 자외선 스펙트럼 범위 및 적외선 스펙트럼 범위 중 하나 이상을 포함하는 전자기 방사선의 한 구획을 구체적으로 지칭할 수 있다. 용어 "자외선 스펙트럼 범위" 또는 "UV"는, 일반적으로, 1 nm 내지 380 nm의, 바람직하게는 100 nm 내지 380 nm의 파장을 갖는 전자기 방사선을 지칭할 수 있다. 용어 "가시 스펙트럼 범위"는, 일반적으로, 380 nm 내지 760 nm의 파장을 지칭할 수 있다. 용어 "적외선 스펙트럼 범위" 또는 "IR"은, 일반적으로, 760 nm 내지 1000 ㎛의 파장을 지칭할 수 있는데, 760 nm 내지 3 ㎛의 파장은, 일반적으로, "근적외선 스펙트럼 범위" 또는 "NIR"로서 명명될 수 있고, 한편 3 ㎛ 내지 15 ㎛의 파장은, 일반적으로, "중적외선 스펙트럼 범위" 또는 "MidIR"로서 표시될 수 있으며, 15 ㎛ 내지 1000 ㎛의 파장은 "원적외선 스펙트럼 범위" 또는 "FIR"로서 표시될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "광원"은 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 가시 스펙트럼 범위, 적외선 스펙트럼 범위 및 자외선 스펙트럼 범위 중 하나 이상에서 광을 방출하도록 구성되는 임의의 디바이스를 구체적으로 지칭할 수 있다. 구체적으로, 광원은 적외선 스펙트럼 범위의 광, 예를 들면, 760 nm 내지 100 ㎛의 파장을 갖는 광, 더 구체적으로는 근적외선 스펙트럼 범위의 광, 예를 들면, 760 nm 내지 3 ㎛의 파장을 갖는 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 광원은 상이한 파장을 갖는 광을 동시에 방출하도록 구성될 수 있고, 그 결과, 광원은 백색 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 한 예로서, 광원은 적어도 하나의 발광 다이오드(light emitting diode; LED)일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 그러나, 열 방출기와 같은 다른 옵션, 예를 들면, 백열 램프 또는 열 적외선 방출기, 또는 흑체 방사체(blackbody radiator)도 또한 실현 가능하다. 대안적으로 또는 추가적으로, 광원은 가시 스펙트럼 범위, 적외선 스펙트럼 범위 및 자외선 스펙트럼 범위 중 하나 이상에서 단색 광을 방출하도록 구성되는 단색 광원을 포함할 수 있다. 구체적으로, 광학 간섭계를 포함하는 파장 선택 엘리먼트의 옵션의 경우, 광원은 그러한 단색 광원을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "샘플 계면"은 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 스펙트럼 감지 디바이스의, 구체적으로 분광계 디바이스의 포트를 구체적으로 지칭할 수 있는데, 광학 스펙트럼 범위 내의, 예컨대 광학 스펙트럼 범위의 적어도 하나의 구획 내의 또는 전체 광학 스펙트럼 범위의 광은, 이 포트를 통해, 구체적으로는 스펙트럼 감지의 목적을 위해, 스펙트럼 감지 디바이스에 진입할 수 있고, 및/또는, 예를 들면 적어도 하나의 오브젝트를 조명하는 목적을 위해, 스펙트럼 감지 디바이스를 빠져나갈 수 있다. 샘플 계면은, 한 예로서, 스펙트럼 감지 디바이스의 광학 평면, 예를 들면, 실제 또는 가상의 평면을 정의할 수 있는데, 제2 광학 경로로부터의 광은, 하기에서 더욱 상세하게 설명될 바와 같이, 그 광학 평면을 통해 이동하여 오브젝트에 도달할 수 있고 및/또는 오브젝트로부터의 반사된 광은, 그 광학 평면을 통해 이동하여, 검출기에 도달하여, 예를 들면, 제2 검출기 신호를 생성할 수 있다. 샘플 계면은 물리적 엘리먼트 및/또는 배리어, 예컨대 투명한 엘리먼트, 예를 들면, 유리 또는 석영 창(window)에 의해 구성될 수 있거나 또는 구성되지 않을 수 있다. 샘플 계면은 또한 샘플 표면 그 자체일 수 있거나 또는 샘플이 배치되거나 또는 정렬될 수 있는 평면일 수 있다. 한 예로서, 샘플 계면은 광학 스펙트럼 범위에서, 예컨대 광학 스펙트럼 범위의 적어도 하나의 구획에서 또는 전체 광학 스펙트럼 범위에서, 적어도 부분적으로 투명한 적어도 하나의 투명한 재료를 포함하는 적어도 하나의 엘리먼트일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 샘플 계면은 광학 스펙트럼 범위의 광을 투과시키도록 구성될 수 있다. 광원으로부터 방출되는 광이 스펙트럼 감지 디바이스의 전방에서, 구체적으로는 샘플 계면의 전방에서 배치되는 샘플을 조명하는 것을 허용하기 위해, 샘플 계면은 스펙트럼 감지 디바이스의 광학 경로에서, 구체적으로는 제2 광학 경로에서 배열될 수 있다. 투명한 재료는, 한 예로서, 유리 재료, 예컨대 실리카, 소다 석회, 보로실리케이트 또는 등등, 및/또는 폴리머 재료, 예컨대 폴리메틸메타크릴레이트 또는 폴리스티렌 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "샘플"은 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 생명체(living object) 또는 무생명체(non-living object)로부터 선택되는, 그리고 적어도 하나의 광학적 속성을 갖는 임의의 오브젝트 또는 엘리먼트를 구체적으로 지칭할 수 있는데, 광학적 속성의 결정은, 바람직하게는, 스펙트럼 감지 디바이스를 사용할 때 사용자의 관심사이다. 샘플은 스펙트럼 감지 디바이스와, 특히 샘플 계면과 인터페이싱하는 데 적합할 수 있다.
상기에서 개설되는 바와 같이, 스펙트럼 감지 디바이스는 적어도 하나의 제1 광학 경로 및 적어도 하나의 제2 광학 경로를 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "광학 경로"는 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 스펙트럼 감지 디바이스에서의 광의 궤적을 구체적으로 지칭할 수 있다. 스펙트럼 감지 디바이스에서 광의 광학 경로는 하나 이상의 광학 엘리먼트, 예컨대 스펙트럼 감지 디바이스에 의해 포함되는 렌즈, 프리즘, 미러, 격자 또는 등등에서의 반사, 굴절, 분산 및/또는 흡수에 의해 영향을 받을 수 있다. 용어 "제1" 및 "제2"는, 본원에서 일반적으로 사용되는 바와 같이, 어떠한 순위 부여 또는 번호 매김도 암시하지 않으면서, 단지 명명법을 위해서만 사용된다.
본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "제1 광학 경로"는 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 샘플 상호 작용이 없는 광학 경로를 구체적으로 지칭할 수 있다. 구체적으로, 제1 광학 경로를 통해 획득되는 검출기 신호는 스펙트럼 감지 디바이스에서 샘플의 존재 및/또는 부재로부터 영향을 받지 않을 수 있다. 예를 들면, 구체적으로는 일정한 환경 조건을 가정하면, 샘플이 스펙트럼 감지 디바이스에 적용된 상태에서 제1 광학 경로를 통해 획득되는 검출기 신호는 스펙트럼 감지 디바이스에 어떠한 샘플도 적용되지 않은 상태에서 제1 광학 경로를 통해 획득되는 검출기 신호와 동일할 수 있다. 특히, 상기에서 개설되는 바와 같이, 제1 광학 경로는 광원으로부터 방출되는 광이, 샘플 계면을 통과하지 않으면서, 구체적으로는 샘플에서 반사되지 않으면서, 파장 선택 엘리먼트를 통해 검출기 엘리먼트로 전파되는 것을 허용하도록 구성된다. 제1 광학 경로를 통해, 광원으로부터 방출되는 광은 샘플과 상호 작용하지 않으면서 파장 선택 엘리먼트로, 후속하여, 검출기 엘리먼트로 전달될 수 있다. 제1 광학 경로는 스펙트럼 감지 디바이스에서, 예컨대 스펙트럼 감지 디바이스의 하우징 내에서 완전하게 배열될 수 있다. 제1 광학 경로를 따르는 광은 광원에 의해 방출될 수 있으며, 직접적으로 또는 간접적으로, 예컨대 반사, 굴절 및/또는 분산에 의해, 파장 선택 엘리먼트로, 후속하여, 검출기 엘리먼트로 안내될 수 있다. 한 예로서, 제1 광학 경로는 광원으로부터의 광을 검출기 엘리먼트로 전달하는 섬유 커플링 광학 경로(fiber coupled optical path)를 포함할 수 있다. 검출기 엘리먼트는 제1 광학 경로를 통한 입사 광에 의한 조명에 응답하여 적어도 하나의 검출기 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "제2 광학 경로"는 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 샘플 상호 작용을 갖는 광학 경로를 구체적으로 지칭할 수 있다. 구체적으로, 제2 광학 경로를 통해 획득되는 검출기 신호는 스펙트럼 감지 디바이스에서 샘플의 존재 및/또는 부재로부터 영향을 받을 수 있다. 예를 들면, 구체적으로는 일정한 환경 조건과 무관하게, 샘플이 스펙트럼 감지 디바이스에 적용된 상태에서 제2 광학 경로를 통해 획득되는 검출기 신호는 스펙트럼 감지 디바이스에 어떠한 샘플도 적용되지 않은 상태에서 제2 광학 경로를 통해 획득되는 검출기 신호와는 상이할 수 있다. 특히, 제2 광학 경로는 광원으로부터 방출되는 광이, 샘플 계면을 적어도 한 번 통과하는 것에 의해, 파장 선택 엘리먼트를 통해 검출기 엘리먼트로 전파되는 것을 허용하도록 구성된다. 구체적으로, 제2 광학 경로는 광원으로부터 방출되는 광이 샘플 계면으로, 후속하여, 파장 선택 엘리먼트를 통해 검출기 엘리먼트로 전파되는 것을 허용할 수 있다. 제2 광학 경로를 통해, 광원으로부터 방출되는 광은 직접적으로 또는 간접적으로, 예컨대 반사, 굴절 및/또는 분산에 의해 샘플 계면으로 안내될 수 있다. 제2 광학 경로는 스펙트럼 감지 디바이스 외부에, 예컨대 스펙트럼 감지 디바이스의 하우징 외부에 부분적으로 배열될 수 있다. 구체적으로, 제2 광학 경로에서의 광은 샘플 계면에서 스펙트럼 감지 디바이스, 특히 스펙트럼 감지 디바이스의 하우징을 떠나, 스펙트럼 감지 디바이스 외부에 배열되는 샘플을 조명할 수 있다. 제2 광학 경로는 샘플에서 반사되는 광을 스펙트럼 감지 디바이스 안으로 다시 커플링하도록 구성될 수 있다. 샘플 계면에서 반사되는 광은 직접적으로 또는 간접적으로, 예컨대 반사, 굴절 및/또는 분산에 의해 파장 선택 엘리먼트로, 후속하여, 검출기 엘리먼트로 안내될 수 있다. 샘플 계면에서의 반사는 확산 반사를 포함할 수 있다. 구체적으로, 파장 선택 엘리먼트를 조명하고 후속하여 검출기 엘리먼트를 조명하는 제2 광학 경로에서의 광은 확산적으로 반사된 광일 수 있다. 검출기 엘리먼트는 제2 광학 경로를 통한 입사 광에 의한 조명에 응답하여 적어도 하나의 검출기 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
방법은, 한 예로서, 주어진 순서로 수행될 수 있는 다음의 단계를 포함한다. 그러나, 상이한 순서도 또한 가능하다는 것을 유의해야 할 것이다. 게다가, 하나, 하나보다 더 많은 또는 심지어 모든 방법 단계를 한 번 또는 반복적으로 수행하는 것이 또한 가능하다. 게다가, 방법 단계 중 두 개 이상을 동시에 또는 적시의 중첩 양식으로 수행하는 것도 가능하다. 방법은 나열되지 않는 추가적인 방법 단계를 포함할 수 있다.
방법은 다음의 것을 포함한다:
I. 적어도 하나의 제1 광학 경로를 통해 검출기 엘리먼트를 조명하여 적어도 하나의 제1 검출기 신호를 획득하는 것;
II. 샘플 계면에 어떠한 샘플도 적용되지 않은 상태에서 적어도 하나의 제2 광학 경로를 통해 검출기 엘리먼트를 조명하여 적어도 하나의 개방 포트 검출기 신호를 획득하는 것;
III. 적어도 하나의 교정 샘플이 샘플 계면에 적용된 상태에서 적어도 하나의 제2 광학 경로를 통해 검출기 엘리먼트를 조명하여 적어도 하나의 교정 검출기 신호를 획득하는 것;
IV. 제1 검출기 신호, 개방 포트 검출기 신호 및 교정 검출기 신호를 사용하는 것에 의해 적어도 하나의 교정 정보 아이템을 결정하는 것.
본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "조명하는(illuminating)"은 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 조명될 디바이스 또는 엘리먼트 상으로 광을 제공하는 것, 통과시키는 것 및 안내하는 것 중 적어도 하나의 것의 프로세스를 구체적으로 지칭할 수 있다. 구체적으로, 검출기 엘리먼트는 제1 및 제2 광학 경로 중 적어도 하나를 통한 광을 사용하여 조명될 수 있는데, 스펙트럼 감지 디바이스의 광원으로부터 방출되는 광은 검출기 엘리먼트 상으로 안내될 수 있다. 조명은 검출기 엘리먼트를 직접적으로 조명하는 것, 예컨대 샘플 상호 작용 없이 광원으로부터 방출되는 광을 검출기 엘리먼트로 직접적으로 안내하는 것, 및/또는 검출기 엘리먼트를 간접적으로 조명하는 것, 예컨대 중간 샘플 상호 작용을 가지면서 광원으로부터 방출되는 광을 검출기 엘리먼트로 안내하는 것을 포함할 수 있다. 검출기 엘리먼트의 조명은 검출기 엘리먼트의 감광 영역에 도달하는 광을 포함할 수 있으며, 따라서, 검출기 엘리먼트로 하여금 검출기 신호, 예를 들면, 검출기 엘리먼트의 조명을 나타내는 전자 신호를 생성하게 할 수 있다. 검출기 엘리먼트의 조명은, 구체적으로, 광원으로부터 방출되는 광을 제1 및 제2 광학 경로 중 적어도 하나를 통해 검출기 엘리먼트로 안내하는 것을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "제1 검출기 신호"는 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 제1 광학 경로를 통해 검출기 엘리먼트를 조명하는 것에 의해 획득되는 검출기 신호를 구체적으로 지칭할 수 있다. 따라서, 제1 검출기 신호는 샘플 계면 및 샘플 중 하나 이상과의 상호 작용이 없는 검출기 신호일 수 있다. 상기에서 개설되는 바와 같이, 용어 "제1"은, 검출기 신호의 맥락에서 또한 사용되는 바와 같이, 순위 매김을 제공하는 목적이 아니라, 명명의 목적을 위해 사용된다. 게다가, 그 용어가 명명의 목적을 위해서만 사용되기 때문에, 그 용어는 유사한 종류의 추가적인 엘리먼트의 존재, 예컨대 본 경우에서는 제2 검출기 신호의 존재의 필요성을 암시하지는 않는다.
본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "개방 포트 검출기 신호"는 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 샘플이 샘플 계면에 적용되지 않은 상태에서 제2 광학 경로를 통해 검출기 엘리먼트를 조명하는 것에 의해 획득되는 검출기 신호를 구체적으로 지칭할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "교정 검출기 신호"는 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 교정 샘플이 샘플 계면에 적용된 상태에서 제2 광학 경로를 통해 검출기 엘리먼트를 조명하는 것에 의해 획득되는 검출기 신호를 구체적으로 지칭할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "교정 정보 아이템"은 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 데 적절한 임의의 정보 아이템을 구체적으로 지칭할 수 있다. 예를 들면, 교정 정보 아이템은 파장 교정, 미광 교정 및 암 전류 교정 중 하나 이상에 대한 정보를 포함할 수 있다. 교정 정보 아이템은, 예컨대 스펙트럼 감지 디바이스의 내부 및/또는 외부 물리적 변화, 예를 들면, 광원 및/또는 파장 선택 엘리먼트의 열화 효과, 및/또는 온도 변화에 기인하는, 스펙트럼 감지 디바이스에서의 측정 부정확도를 보정, 조정 및/또는 보상하기 위해 사용될 수 있다.
교정 정보 아이템은 제1 검출기 신호와 교정 검출기 신호 사이의 제1 관계에 대한 정보를 포함할 수 있다. 제1 관계는 다음에 의해 주어질 수 있는데
여기서 S100%Target,path2는 교정 검출기 신호를 나타내고 Spath1은 제1 검출기 신호를 나타낸다. 교정 정보 아이템은, 구체적으로, 수학식 1의 제1 관계의 인자(b)를 포함할 수 있다. 게다가, 방법은, 단계(v)에서, 제1 관계를 결정하는, 구체적으로는 인자(b)를 결정하는 것을 포함할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 교정 정보 아이템은 제1 검출기 신호와 개방 포트 검출기 신호 사이의 제2 관계에 대한 정보를 포함할 수 있다. 제2 관계는 다음에 의해 주어질 수 있는데
여기서 SOpenPort,path2는 개방 포트 검출기 신호를 나타내고 Spath1은 제1 검출기 신호를 나타낸다. 교정 정보 아이템은, 구체적으로, 수학식 2의 제2 관계의 인자(a)를 포함할 수 있다. 게다가, 방법은, 단계(v)에서, 제2 관계를 결정하는, 구체적으로는 인자(b)를 결정하는 것을 포함할 수 있다.
교정 정보 아이템, 구체적으로 제1 관계 및 제2 관계 중 하나 이상, 더 구체적으로는 인자(a 및 b) 중 하나 이상은 저장될 수 있으며, 후속하여, 교정 목적을 위해, 예컨대 스펙트럼 감지 디바이스를 사용하여 수행되는 측정을 교정하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 추가적인 양태에서, 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법이 개시된다.
본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "광학적 속성"은 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 샘플과 광의 상호 작용을 설명하는 샘플의 적어도 하나의 정보의 아이템을 구체적으로 지칭할 수 있다. 광학적 속성은 샘플과 광의 상호 작용을 결정하는 것에 의해 조사될(probed) 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "교정된 광학적 속성"은 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 적어도 하나의 교정 정보 아이템을 사용하는 것에 의해 변환되고 있는 광학적 속성을 구체적으로 지칭할 수 있다. 구체적으로, 교정된 광학적 속성은 스펙트럼 감지 디바이스에서 하나 이상의 측정 부정확도, 예컨대, 파장 결정에서의 불확실성으로부터 및/또는 스펙트럼 감지 디바이스의 측정 신호에 대한 내인성 및/또는 외인성 간섭으로부터 발생하는 측정 부정확도에 대해 보정, 조정 및/또는 보상될 수 있다. 교정된 광학적 속성은, 한 예로서, 스펙트럼 감지 디바이스의 광학적 부분에 대한 드리프트 효과, 예컨대 검출기 엘리먼트에서의 온도 및/또는 습도 변동에 기인하는 드리프트 효과, 광원 및/또는 스펙트럼 감지 디바이스의 다른 광학적 부품의 열화 효과에 대해 보정된, 조정된 및/또는 보상된 샘플의 광학적 속성일 수 있다. 교정된 광학적 속성은 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법의 결과일 수 있는데, 여기서, 구체적으로, 교정은 스펙트럼 감지 디바이스에서의 샘플의 존재에 따라 동시에, 예컨대 적시의 중첩 양식으로, 및/또는 순차적으로 수행될 수 있다.
방법은, 한 예로서, 주어진 순서로 수행될 수 있는 다음의 단계를 포함한다. 그러나, 상이한 순서도 또한 가능하다는 것을 유의해야 할 것이다. 게다가, 하나, 하나보다 더 많은 또는 심지어 모든 방법 단계를 한 번 또는 반복적으로 수행하는 것이 또한 가능하다. 게다가, 방법 단계 중 두 개 이상을 동시에 또는 적시의 중첩 양식으로 수행하는 것도 가능하다. 방법은 나열되지 않는 추가적인 방법 단계를 포함할 수 있다.
방법은 다음의 것을 포함한다:
i. 본 발명에 따른 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법에 대해 정의되는 바와 같은 스펙트럼 감지 디바이스를 제공하는 것;
ii. 적어도 하나의 샘플을 제공하는 것, 구체적으로 적어도 하나의 샘플을 샘플 계면에 제공하는 것;
iii. 적어도 하나의 제1 광학 경로를 통해 검출기 엘리먼트를 조명하여 적어도 하나의 제1 검출기 신호를 획득하는 것;
iv. 적어도 하나의 제2 광학 경로를 통해 검출기 엘리먼트를 조명하여 적어도 하나의 제2 검출기 신호를 획득하는 것; 및
v. 본 발명에 따른, 예컨대 상기에서 개시된 실시형태 중 임의의 하나에 따른 및/또는 하기에서 더욱 상세하게 개시되는 실시형태 중 임의의 하나에 따른 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법을 사용하는 것에 의해 결정되는 제1 검출기 신호, 제2 검출기 신호 및 적어도 하나의 교정 정보 아이템을 사용하는 것에 의해 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 것.
상기에서 개설되는 바와 같이, 용어 "제1" 및 "제2"는, 본원에서 일반적으로 사용되는 바와 같이, 이들 용어에 의해 나타내어지는 오브젝트의 상호 관계의 목적을 위해 또는 순위 제공의 목적을 위해 사용되는 것이 아니라, 명명의 목적을 위해 사용된다.
적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법을 위해 사용되는 스펙트럼 감지 디바이스는 본 발명에 따른, 예컨대 상기에서 설명되는 실시형태 중 임의의 하나에 따른 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법을 위해 사용되는 스펙트럼 감지 디바이스와 동일하게 또는 유사하게 구체화될 수 있다. 실제로, 하나의 동일한 스펙트럼 감지 디바이스가 방법 둘 모두에 대해 사용될 수 있다. 그러나, 단계(i)에서 제공되는 스펙트럼 감지 디바이스의 다른 실시형태도, 예를 들면, 하기에서 더욱 상세하게 개시되는 스펙트럼 감지 디바이스의 실시형태 중 임의의 하나에 따라, 또한 실현 가능하다.
본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "제2 검출기 신호"는 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 제2 광학 경로를 통해 검출기 엘리먼트를 조명하는 것에 의해 획득되는 검출기 신호를 구체적으로 지칭할 수 있다. 따라서, 제2 검출기 신호는 샘플 계면에서 샘플 상호 작용을 갖는 검출기 신호일 수 있다.
제1 광학 경로를 통해 획득되는 제1 검출기 신호는 다중화 방법을 사용하는 것에 의해 제2 광학 경로를 통해 획득되는 제2 검출기 신호와는 구별될 수 있다. 예를 들면, 단계(iii 및 iv)는 다음으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 다중화 방법을 사용하여 수행될 수 있다: 시간 다중화 방법; 주파수 다중화 방법. 따라서, 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법에서, 광학적 속성의 교정은, 구체적으로 검출기 엘리먼트에서의 드리프팅 효과를 고려하여, 샘플의 광학적 속성을 결정하기 위해 사용되는 동일한 검출기 엘리먼트를 사용하여 수행될 수 있다. 검출기 엘리먼트의 드리프팅 효과를 보정하기 위해, 동일한 검출기 엘리먼트를 사용하여 적어도 두 번의 측정이 수행될 수 있다. 따라서, 다중화 방법은 이들 두 개의 측정치를 구별하기 위해, 구체적으로는, 제1 검출기 신호를 제2 검출기 신호와 구별하기 위해 사용될 수 있다. 적어도 두 개의 측정치 사이의, 구체적으로 기준 측정치로서 사용될 수 있는, 제1 광학 경로를 통한 제1 검출기 신호의 획득과 샘플 측정치로서 사용될 수 있는, 제2 광학 경로를 통한 제2 검출기 신호의 획득 사이의 가능한 온도 드리프트는, 주파수 다중화 방법을 사용하는 것에 의해 방지될 수 있고 및/또는 구체적으로 짧은, 따라서, 무의미한 시간 지연을 갖는 시간 다중화 방법을 사용하는 것에 의해 최소화될 수 있다.
예를 들면, 단계(iii 및 iv)는 적시의 중첩 양식에서 적어도 부분적으로 수행될 수 있다. 따라서, 검출기 엘리먼트는 제1 광학 경로와 제2 광학 경로의 광을 사용하여 동시에 조명될 수 있다. 제1 검출기 신호 및 제2 검출기 신호는 동시에 획득될 수 있다. 방법은, 구체적으로, 단계(v)에서, 제1 검출기를 제2 검출기 신호와 구별하는 것을 포함할 수 있다. 이것은, 한 예로서, 제1 검출기 신호 및 제2 검출기 신호를 특정한 변조 주파수를 사용하여 변조하는 것에 의해, 구체적으로는 주파수 다중화에 의해 행해질 수 있다. 예를 들면, 제1 광학 경로의 광은 제1 변조 주파수를 사용하여 변조될 수 있다. 제2 광학 경로의 광은 제2 변조 주파수를 사용하여 변조될 수 있다. 제1 변조 주파수는 제2 변조 주파수와는 상이할 수 있다. 제1 및 제2 변조 주파수는 공통의 더 높은 차수 주파수를 가지지 않을 수 있다. 예를 들면, 제1 변조 주파수 및 제2 변조 주파수는 소수(prime number)일 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 단계(iii 및 iv)는 연속적으로 수행될 수 있다. 단계(iv)는, 단계(ii) 이후, 1 이하의, 구체적으로 100 ms 이하의 시간 지연을 가지고 수행될 수 있다. 방법은, 구체적으로, 단계(v)에서, 제1 검출기를 제2 검출기 신호와 구별하는 것을 포함할 수 있다. 이 예에서, 제1 검출기 신호 및 제2 검출기 신호는 시간 다중화를 사용하여 획득될 수 있다. 두 개의 측정치 사이의 드리프트 효과를 최소화하기 위해, 시간 지연은 짧을 수 있는데, 예컨대 1 초 미만, 구체적으로는 100 ms 미만일 수 있다.
샘플의 교정된 광학적 속성은 샘플의 광학적 흡광도(absorbance) 및 광학적 반사율 중 하나 이상일 수 있다. 따라서, 단계(v)는 샘플의 광학적 흡광도 및 광학적 반사율 중 하나 이상에 대한 교정된 정보, 예컨대 스펙트럼 감지 디바이스의 광학적 부품에 대한 드리프트 효과, 예컨대 검출기 엘리먼트에서의 온도 및/또는 습도 변동에 기인하는 드리프트 효과, 스펙트럼 감지 디바이스의 광원 및/또는 다른 광학적 부품의 열화 효과를 보상하는 데 적절한 정보를 유도하는 것을 포함할 수 있다.
교정 정보 아이템은 단계(i) 이전에 결정될 수 있다. 따라서, 단계(v)에서 사용되는 교정 정보 아이템은 사전 결정된 교정 정보 아이템일 수 있다. 교정 정보 아이템은, 예로서, 단계(i) 이전에, 본 발명에 따른, 예컨대 상기에서 설명되는 실시형태 중 임의의 하나에 따른 및/또는 하기에서 더욱 상세하게 개시되는 실시형태 중 임의의 하나에 따른 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법을 수행하는 것에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법은, 구체적으로 단계(i) 이전에, 본 발명에 따른, 예컨대 상기에서 설명되는 실시형태 중 임의의 하나에 따른 및/또는 하기에서 더욱 상세하게 개시되는 실시형태 중 임의의 하나에 따른 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 교정 정보 아이템은 재결정된 교정 정보 아이템, 예컨대 하기에서 더욱 상세하게 개설될 바와 같이 재교정 단계에서 결정되는 교정 정보 아이템일 수 있다.
샘플의 교정된 광학적 속성은 구체적으로 샘플의 광학적 반사율(RSample)일 수 있다. 일반적으로, 샘플의 광학적 반사율(RSample)은 다음에 따라 결정될 수 있는데:
여기서 SSample,path2는 샘플 상호 작용을 갖는 검출기 신호를 나타내고, S100%Target,path2는 교정 검출기 신호, 예컨대 공지된 반사율의 샘플을 사용하여 획득되는 검출기 신호를 나타내며, SOpenPort,path2는 개방 포트 검출기 신호, 예컨대 샘플이 샘플 계면에 적용되지 않은 상태에서의 검출기 신호를 나타낸다.
교정 정보 아이템은 제1 검출기 신호와 적어도 하나의 교정 검출기 신호 사이의 제1 관계에 대한 정보를 포함할 수 있다. 제1 관계는 다음에 의해 주어질 수 있는데
여기서 S100%Target,path2는 교정 검출기 신호를 나타내고 Spath1은 제1 검출기 신호를 나타낸다. b는 인수일 수 있고, b∈R이다.
추가적으로 또는 대안적으로, 교정 정보 아이템은 제1 검출기 신호와 적어도 하나의 개방 포트 검출기 신호 사이의 제2 관계에 대한 정보를 포함할 수 있다. 제2 관계는 다음에 의해 주어질 수 있는데
여기서 SOpenPort,path2는 개방 포트 검출기 신호를 나타내고 Spath1은 제1 검출기 신호를 나타낸다. a는 인수일 수 있고, a∈R이다.
따라서, 수학식 3 내지 5를 고려하면, 교정된 광학적 속성은 다음과 같을 수 있는데
여기서, c=b-a이고, Spath1은 제1 검출기 신호를 나타내고 SSample,path2는 제2 검출기 신호를 나타낸다.
방법은 재교정 단계를 더 포함할 수 있다. 재교정 단계는 교정 정보 아이템을 재결정하는 것을 포함할 수 있다. 구체적으로, 재교정은 제1 관계 및 제2 관계 중 적어도 하나, 구체적으로는 인자(a 및 b) 중 적어도 하나를 재결정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 재교정 단계는, 샘플이 샘플 계면에 적용되지 않은 상태에서 제1 검출기 신호 및 제2 검출기 신호를 결정하는 것에 의한 개방 포트 측정을 포함할 수 있다. 재교정은 공지되어 있는 일정한 반사율의 샘플을 사용한 측정을 더 포함할 수 있다. 따라서, 인자(a 및 b)는, 각각, 수학식 4와 5를 사용하는 것에 의해 재결정될 수 있다.
스펙트럼 감지 디바이스는, 구체적으로, 검출기 어레이에서 배열되는 복수의 검출기 엘리먼트를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "검출기 어레이"는 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 복수의 검출기 엘리먼트의 규칙적인 배열을 구체적으로 지칭할 수 있다. 복수의 검출기 엘리먼트는 적어도 두 개, 구체적으로 적어도 다섯 개, 더 구체적으로 적어도 여덟 개 또는 심지어 더 많은 검출기 엘리먼트를 포함할 수 있다. 규칙적인 배열은 기하학적 배열, 예컨대 직사각형 또는 2차 매트릭스 패턴 또는 선형 패턴을 포함할 수 있다. 그러나, 다른 배열도 또한 실현 가능하다. 검출기 어레이는 복수의 상이한 파장에 대한 검출기 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 파장 선택 엘리먼트는 검출기 어레이에 의해 포함되는 복수의 검출기 엘리먼트 상으로 상이한 파장을 투과시키도록 구성될 수 있다.
방법은 단계(iii)에서 복수의 검출기 엘리먼트에 대한 복수의 제1 검출기 신호를 획득하는 것 및 단계(iv)에서 복수의 검출기 엘리먼트에 대한 복수의 제2 검출기 신호를 획득하는 것을 포함할 수 있다. 단계(v)는 복수의 검출기 엘리먼트의 각각의 검출기 엘리먼트에 대해 별개로 수행될 수 있다. 따라서, 교정 정보 아이템은 복수의 검출기 엘리먼트의 각각의 검출기 엘리먼트에 대한 제1 관계 및 제2 관계에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이 예에서, 수학식 4, 5, 및 구체적으로 수학식 6은 복수의 검출기 엘리먼트의 각각의 검출기 엘리먼트에 개별적으로 적용될 수 있다.
본 발명의 추가적인 양태에서, 스펙트럼 감지 디바이스가 개시된다. 스펙트럼 감지 디바이스는 다음의 것을 포함한다:
a. 입사 광에 의한 검출기 엘리먼트의 조명에 응답하여 적어도 하나의 검출기 신호를 생성하도록 구성되는 적어도 하나의 검출기 엘리먼트;
b. 적어도 하나의 선택된 파장 범위 내의 입사 광을 검출기 엘리먼트 상으로 전달하도록 구성되는 적어도 하나의 파장 선택 엘리먼트;
c. 적어도 하나의 광학 스펙트럼 범위의 광을 방출하도록 구성되는 적어도 하나의 광원;
d. 광원으로부터의 광이 적어도 하나의 샘플을 조명하는 것을 허용하도록 구성되며 샘플로부터의 광이 파장 선택 엘리먼트를 통해 검출기 엘리먼트로 전파되는 것을 허용하도록 구성되는 적어도 하나의 샘플 계면;
e. 적어도 하나의 제1 광학 경로 - 제1 광학 경로는 광원으로부터 방출되는 광이 샘플 계면을 통과하지 않으면서 파장 선택 엘리먼트를 통해 검출기 엘리먼트로 전파되는 것을 허용하도록 구성됨 - ;
f. 적어도 하나의 제2 광학 경로 - 제2 광학 경로는 광원으로부터 방출되는 광이, 샘플 계면을 적어도 한 번 통과하는 것에 의해, 파장 선택 엘리먼트를 통해 검출기 엘리먼트로 전파되는 것을 허용하도록 구성됨 - ; 및
g. 본 발명에 따른, 예컨대 상기에서 개시된 실시형태 중 임의의 하나에 따른 및/또는 하기에서 더욱 상세하게 개시되는 실시형태 중 임의의 하나에 따른 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법을 사용하는 것에 의해 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하도록 구성되는 적어도 하나의 평가 유닛.
스펙트럼 감지 디바이스 및/또는 방법과 관련한 정의 및 실시형태에 대해서는, 상기에서 개설되는 바와 같은 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법의 설명에 대한 참조가 이루어진다. 스펙트럼 감지 디바이스는, 구체적으로, 본 발명에 따른, 예컨대 상기에서 개시된 실시형태 중 임의의 하나에 따른 및/또는 하기에서 더욱 상세하게 개시되는 실시형태 중 임의의 하나에 따른 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법을 수행하도록 구성될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "평가 유닛"은 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 적어도 하나의 데이터 프로세싱 디바이스, 예컨대 적어도 하나의 프로세서를 구체적으로 지칭할 수 있는데, 적어도 하나의 데이터 프로세싱 디바이스는 적어도 평가 동작을 수행하도록 구성된다. 구체적으로, 평가 유닛은 다수의 컴퓨터 커맨드를 포함하는 소프트웨어 코드가 저장된 적어도 하나의 데이터 프로세싱 디바이스를 포함할 수 있다. 평가 유닛은 하나 이상의 평가 동작을 수행하기 위한 하나 이상의 하드웨어 엘리먼트를 제공할 수 있고 및/또는 하나 이상의 평가 동작을 수행하기 위해 소프트웨어가 실행되는 하나 이상의 프로세서를 제공할 수 있다. 평가 동작은 적어도 하나의 교정 정보 아이템을 결정하는 것 및 교정된 광학적 속성을 결정하는 것 중 하나 이상을 구체적으로 포함할 수 있다. 평가 유닛은 검출기 엘리먼트로부터 검출기 신호를 수신하도록 및/또는 검색하도록 구성될 수 있다. 평가 유닛은, 예컨대 적어도 하나의 교정 정보 아이템을 결정하는 것 및 교정된 광학적 속성을 결정하는 것에 의해, 수신된 및/또는 검색된 검출기 신호를 평가하도록 구체적으로 구성될 수 있다. 특히, 평가 유닛은 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "프로세서"는 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 컴퓨터 또는 시스템의 기본 동작을 수행하도록 구성되는 임의의 로직 회로부(logic circuitry), 및/또는, 일반적으로, 계산 또는 로직 동작을 수행하도록 구성되는 디바이스를 구체적으로 지칭할 수 있다. 특히, 프로세서는 컴퓨터 또는 시스템을 구동하는 기본 명령어를 프로세싱하도록 구성될 수 있다. 한 예로서, 프로세서는 적어도 하나의 산술 로직 유닛(arithmetic logic unit; ALU), 적어도 하나의 부동 소수점 유닛(floating-point unit; FPU), 예컨대 수학 보조 프로세서 또는 수치 보조 프로세서, 복수의 레지스터, 구체적으로 ALU에 피연산자를 제공하도록 그리고 연산의 결과를 저장하도록 구성되는 레지스터, 및 메모리, 예컨대 L1 및 L2 캐시 메모리를 포함할 수 있다. 특히, 프로세서는 멀티코어 프로세서일 수 있다. 구체적으로, 프로세서는 중앙 프로세싱 유닛(central processing unit; CPU)일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있으며, 따라서 구체적으로 프로세서의 엘리먼트는 하나의 단일의 집적 회로부(integrated circuitry; IC) 칩에 포함될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 프로세서는 하나 이상의 주문형 집적 회로(application-specific integrated circuit; ASIC) 및/또는 하나 이상의 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field-programmable gate array; FPGA) 및/또는 하나 이상의 텐서 프로세싱 유닛(tensor processing unit; TPU) 및/또는 하나 이상의 칩, 예컨대 전용 머신 러닝 최적화 칩, 또는 등등일 수 있거나 또는 이들을 포함할 수 있다. 프로세서는, 예컨대 소프트웨어 프로그래밍에 의해, 하나 이상의 평가 동작을 수행하도록 구체적으로 구성될 수 있다.
광원은 제1 광학 경로 및 제2 광학 경로를 조명하도록 배열될 수 있다. 스펙트럼 감지 디바이스는 제1 광학 경로에 배열되는 적어도 하나의 제1 광학 변조기 및 제2 광학 경로에 배열되는 적어도 하나의 제2 광학 변조기를 더 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "광학 변조기"는 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 광의 하나 이상의 속성을 변경하도록 구성되는 디바이스를 구체적으로 지칭할 수 있다. 광학 변조기는 광의 진폭, 주파수, 편광 및 위상 중 하나 이상을 변경하도록 구성될 수 있다. 제1 광학 변조기는, 예를 들면 제1 광학 경로의 광의 진폭, 주파수, 편광 및 위상 중 하나 이상을 변경하는 것에 의해 제1 광학 경로의 광을 변조하도록 구성될 수 있다. 제2 광학 변조기는, 예를 들면 제2 광학 경로의 광의 진폭, 주파수, 편광 및 위상 중 하나 이상을 변경하는 것에 의해 제2 광학 경로의 광을 변조하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1 광학 변조기는 제1 변조 주파수를 사용하여 광을 변조하도록 구성될 수 있다. 제2 광학 변조기는 제2 변조 주파수를 사용하여 광을 변조하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 광학 변조기 및 제2 광학 변조기 각각은 다음으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 엘리먼트를 포함할 수 있다: 기계적 광학 모듈, 구체적으로는 초퍼 및/또는 슬릿; 음향 광학 변조기(acousto-optic modulator); 전기 광학 변조기(electro-optic modulator); 공간 광 변조기; 액정 광 변조기. 스펙트럼 감지 디바이스의 광원은 제1 광학 경로의 제1 광학 변조기 및 제2 광학 경로의 제2 광학 변조기 둘 모두를 조명하도록 배열될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 스펙트럼 감지 디바이스는 두 개의 광원을 포함할 수 있다. 제1 광원은 제1 광학 경로를 조명하도록 배열될 수 있다. 제2 광원은 제2 광학 경로를 조명하도록 배열될 수 있다. 스펙트럼 감지 디바이스는 제1 광학 경로에서 적어도 하나의 반사 엘리먼트를 더 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "반사 엘리먼트"는 광의적인 용어이며 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자신의 일반적이고 관습적인 의미로 주어져야 하며 특별한 또는 커스터마이징된 의미로 제한되지 않아야 한다. 그 용어는, 제한 없이, 입사 광의 전파의 방향을 변경하도록 구성되는 광학 디바이스를 구체적으로 지칭할 수 있다. 구체적으로, 반사 엘리먼트는, 반사 엘리먼트에 의해 반사되는 광이 원래 자신이 시작되었던 매체로 복귀하도록, 입사 광의 전파의 방향을 변경하도록 구성될 수 있다. 반사 엘리먼트는 적어도 하나의 반사성 표면을 포함할 수 있다. 반사성 표면은, 예를 들면 은, 주석, 니켈, 크롬, 알루미늄 또는 임의의 다른 금속 또는 적어도 하나의 금속을 포함하는 조성물을 포함하는 금속 반사성 표면, 및 예를 들면 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함하는 반사성 폴리머 표면 중 하나 이상일 수 있다. 제1 광원은 반사 엘리먼트를 조명하도록 배열될 수 있다. 반사 엘리먼트는 입사 광을 파장 선택 엘리먼트 상으로 반사할 수 있다. 반사 엘리먼트에서의 반사는 광의 정반사(specular reflection)일 수 있다. 반사 엘리먼트에서의 반사는 광대역 반사, 구체적으로는 파장의 적어도 하나의 범위 내의 다수의 파장에 대한 균일한 반사일 수 있다.
제1 광학 경로에 배열되는 반사 엘리먼트에 대안적으로 또는 추가적으로, 제1 광원은 파장 선택 엘리먼트를 직접적으로 조명하도록 제1 광학 경로에서 배열될 수 있다.
스펙트럼 감지 디바이스는 검출기 어레이에서 배열되는 복수의 검출기 엘리먼트를 포함할 수 있다. 검출기 어레이는 복수의 검출기 엘리먼트의 선형 어레이 또는 복수의 검출기 엘리먼트의 임의의 다른 규칙적인 배열일 수 있다.
본 발명의 추가적인 양태에서, 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하기 위한 컴퓨터 프로그램이 개시되는데, 그 컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크에 의해 컴퓨터 프로그램이 실행될 때, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크로 하여금, 본 발명에 따른, 예컨대 상기에서 개시된 실시형태 중 임의의 하나에 따른 및/또는 하기에서 더욱 상세하게 개시되는 실시형태 중 임의의 하나에 따른 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법의 적어도 단계(IV)를 수행하게 하는 명령어를 포함한다.
컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크에 의해 컴퓨터 프로그램이 실행될 때, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크로 하여금, 본 발명에 따른, 예컨대 상기에서 개시된 실시형태 중 임의의 하나에 따른 및/또는 하기에서 더욱 상세하게 개시되는 실시형태 중 임의의 하나에 따른 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법의 단계(I 내지 III)의 수행을 제어하게 하는 명령어를 더 포함할 수 있다.
마찬가지로, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 개시되는데, 그 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크에 의해 실행될 때, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크로 하여금, 본 발명에 따른, 예컨대 상기에서 개시된 실시형태 중 임의의 하나에 따른 및/또는 하기에서 더욱 상세하게 개시되는 실시형태 중 임의의 하나에 따른 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법의 적어도 단계(IV)를 수행하게 하는 명령어를 포함한다.
본원에서 사용될 때, 용어 "컴퓨터 판독 가능 저장 매체"는 비일시적 데이터 저장 수단, 예컨대 컴퓨터 실행 가능 명령어를 저장한 하드웨어 저장 매체를 구체적으로 지칭할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 데이터 캐리어 또는 저장 매체는, 구체적으로, 랜덤 액세스 메모리(random-access memory; RAM) 및/또는 리드 온리 메모리(read-only memory; ROM)와 같은 저장 매체일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체는, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크에 의해 실행될 때, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크로 하여금, 본 발명에 따른, 예컨대 상기에서 개시된 실시형태 중 임의의 하나에 따른 및/또는 하기에서 더욱 상세하게 개시되는 실시형태 중 임의의 하나에 따른 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법의 단계(I 내지 III)의 수행을 제어하게 하는 명령어를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 추가적인 양태에서, 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램이 개시되는데, 그 컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크에 의해 컴퓨터 프로그램이 실행될 때, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크로 하여금, 본 발명에 따른, 예컨대 상기에서 개시된 실시형태 중 임의의 하나에 따른 및/또는 하기에서 더욱 상세하게 개시되는 실시형태 중 임의의 하나에 따른 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법의 적어도 단계(v)를 수행하게 하는 명령어를 포함한다.
컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크에 의해 컴퓨터 프로그램이 실행될 때, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크로 하여금, 본 발명에 따른, 예컨대 상기에서 개시된 실시형태 중 임의의 하나에 따른 및/또는 하기에서 더욱 상세하게 개시되는 실시형태 중 임의의 하나에 따른 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법의 단계(iii 및 iv)의 수행을 제어하게 하는 명령어를 더 포함할 수 있다.
컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터 네트워크의 컴퓨터에 의해 컴퓨터 프로그램이 실행될 때, 컴퓨터 네트워크의 컴퓨터로 하여금, 본 발명에 따른, 예컨대 상기에서 개시된 실시형태 중 임의의 하나에 따른 및/또는 하기에서 더욱 상세하게 개시되는 실시형태 중 임의의 하나에 따른 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법의 단계(i 및 ii)를 수행할 것을 사용자에게 촉구하게 하는 명령어를 더 포함할 수 있다.
마찬가지로, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 개시되는데, 그 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크에 의해 실행될 때, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크로 하여금, 본 발명에 따른, 예컨대 상기에서 개시된 실시형태 중 임의의 하나에 따른 및/또는 하기에서 더욱 상세하게 개시되는 실시형태 중 임의의 하나에 따른 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법의 적어도 단계(v)를 수행하게 하는 명령어를 포함한다.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체는, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크에 의해 실행될 때, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크로 하여금, 본 발명에 따른, 예컨대 상기에서 개시된 실시형태 중 임의의 하나에 따른 및/또는 하기에서 더욱 상세하게 개시되는 실시형태 중 임의의 하나에 따른 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법의 단계(iii 및 iv)의 수행을 제어하게 하는 명령어를 더 포함할 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체는, 컴퓨터 네트워크의 컴퓨터에 의해 실행될 때, 컴퓨터 네트워크의 컴퓨터로 하여금, 본 발명에 따른, 예컨대 상기에서 개시된 실시형태 중 임의의 하나에 따른 및/또는 하기에서 더욱 상세하게 개시되는 실시형태 중 임의의 하나에 따른 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법의 단계(i 및 ii)를 수행할 것을 사용자에게 촉구하게 하는 명령어를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 방법, 스펙트럼 감지 디바이스 및 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 공지된 방법 및 디바이스에 비해 많은 수의 이점을 제공할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 방법 및 스펙트럼 감지 디바이스는, 샘플의 교정된 광학적 속성을 결정할 때, 예를 들면 온도 및/또는 습도 변동에 기인하는, 스펙트럼 감지 디바이스에서의 가능한 드리프트 효과를 고려할 수 있으며, 따라서, 검출기 엘리먼트에서 온도 안정화 유닛의 필요성을 방지할 수 있다. 따라서, 스펙트럼 감지 디바이스는, 예를 들면 모바일 디바이스, 예컨대 스마트폰, 태블릿 디바이스 또는 임의의 다른 핸드헬드 디바이스에서 적합하도록, 쉽게 소형화될 수 있다.
게다가, 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법은 스펙트럼 감지 디바이스를 교정할 때 사용자 개입에 대한 필요성을 방지할 수 있다. 예를 들면, 공지된 교정 방법은 교정 목적을 위한 외부 교정 표준을 사용하는 것 및/또는 스펙트럼 감지 디바이스에 샘플을 적용하지 않은 상태에서 별개의 교정 측정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 외부 교정 표준을 사용하는 것 및/또는 별개의 교정 측정을 수행하는 것은, 일반적으로, 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하기 위한 사용자 개입을 필요로 할 수 있다. 따라서, 외부 교정 표준 및/또는 별개의 교정 측정의 사용을 방지하는 것에 의해, 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법은, 구체적으로 스펙트럼 감지 디바이스의 교정을 위한 전용 사용자 개입 없이, 정확한 측정 결과를 또한 보장하면서, 사용자의 위치에서 스펙트럼 감지 디바이스의 쉽고 사용자 친화적인 동작을 허용할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 방법에서 수행되는 교정은, 구체적으로 사용자 상호 작용 없이, 완전히 자동적으로 수행될 수 있다.
게다가, 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법은, 공지된 교정 방법과는 대조적으로, 샘플 측정과 함께, 구체적으로는 동시에, 수행될 수 있고, 따라서, 추가적인 교정 단계에 대한 필요성을 방지할 수 있다. 구체적으로, 상기에서 개설되는 바와 같이, 제1 검출기 신호 및 제2 검출기 신호는 적시의 중첩 양식으로 획득될 수 있다. 추가적으로, 제1 검출기 신호 및 제2 검출기 신호는 동일한 검출기 엘리먼트를 사용하는 것에 의해 획득될 수 있는데, 이것은 추가적인 또는 여분의 기준 검출기를 사용을 구체적으로 방지할 수 있다. 검출기 엘리먼트는 교정 측정 및 샘플 측정 둘 모두를 위해 사용될 수 있는데, 교정 측정을 위한 검출기 엘리먼트는, 제1 검출기 신호가 임의의 샘플의 존재 또는 부재에 의존하지 않을 수 있고, 따라서, 교정을 위해 사용될 수 있도록, 샘플로부터 어떠한 방사선도 수신하지 않을 수 있다.
본 발명에 따른 스펙트럼 감지 디바이스는 적어도 하나의 선택된 파장 범위 내의 광을 검출하도록 구성되는 적어도 하나의 검출기 엘리먼트, 구체적으로 적어도 하나의 적외선 검출기를 포함할 수 있다. 이것은 적어도 하나의 파장 선택 엘리먼트, 예컨대 광학 대역 통과 필터, 간섭계 및/또는 격자를 사용하는 것에 의해 달성될 수 있다. 스펙트럼 감지 디바이스는 적어도 하나의 광원 및 적어도 두 개의 광학 경로를 더 포함할 수 있다: 제1 광학 경로는 샘플의 존재 또는 부재에 의해 영향을 받지 않을 수 있다. 제2 광학 경로는 샘플 계면에서의 샘플의 존재 또는 부재에 따라 상이한 판독치를 나타낼 수 있다. 제1 광학 경로 및 제2 광학 경로 둘 모두는, 검출기 엘리먼트가 선택된 파장 범위에서만 입사 방사선을 검출할 수 있도록 하는 그러한 방식으로, 파장 선택 엘리먼트를 통과하는 통로를 포함할 수 있다.
개방 포트 검출기 신호는 샘플의 부재 상태에서 제2 광학 경로를 통한 방사선에 의해 생성되고 있는 검출기 신호를 지칭할 수 있다. 개방 포트 검출기 신호는 제2 광학 경로의 광학적 설계에 따라 노이즈와는 구별 불가능할 수 있다. 제1 광학 경로 및 제2 광학 경로를 통한 방사선에 기인하여 검출기 엘리먼트에 의해 생성되는 제1 검출기 신호 및 제2 검출기 신호는, 각각, 시간 다중화 및/또는 주파수 다중화에 의해 구별될 수 있다. 두 개의 광학 경로를 갖는 스펙트럼 감지 디바이스는 예열(warming up) 및/또는 재료 속성의 변경에 기인하는 적어도 하나의 검출기 엘리먼트 및/또는 적어도 하나의 광원의 드리프트 효과를 보상하도록 구성될 수 있다. 결과적으로, 시간 경과에 따른 드리프트 효과는 측정 사이에서 허용 가능한 작은 시간 간격 내에서만 시간 다중화에 의해 보상될 수 있거나 또는 더욱 바람직하게는 주파수 다중화에 의해 보상될 수 있다. 주파수 다중화에서, 검출기 엘리먼트는 제1 광학 경로 및 제2 광학 경로를 통해 동시에 그러나 상이한 변조 주파수에서 조명될 수 있다. 스펙트럼 감지 디바이스의, 예를 들면 검출기 엘리먼트, 광원 및/또는 판독 전자기기의 컴포넌트에 영향을 끼치는 열 변화는 원칙적으로 동일할 수 있다. 시간 다중화에서, 제1 광학 경로 및 제2 광학 경로를 통한 두 측정 사이의 시간 지연은 드리프트 효과를 최소화하기 위해 충분히 짧을 수 있다.
제1 광학 경로는 적어도 하나의 반사 엘리먼트, 예컨대 일정한 반사율의 적어도 하나의 내부 반사 타겟을 포함할 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 광원으로부터 파장 선택 엘리먼트를 통한 직접적인 조명도 또한 실현 가능할 수 있다. 제1 광학 경로는 적어도 하나의 검출기 엘리먼트를 교정하도록 설계될 수 있다. 그러나, 광학 경로 둘 모두는 서로 상이할 수 있으며, 따라서, 교정을 위해 적어도 한 번 이 차이를 설명하기 위해 제1 관계가 사용될 수 있다. 제1 관계는 저장될 수 있으며 추가적인 측정을 위해 사용될 수 있다. 제1 관계는 제2 광학 경로에서 공지된 반사율의 외부 교정 타겟의 검출기 신호를 그리고 제1 광학 경로에서 샘플 상호 작용 없이 검출기 신호를 결정하는 것에 의해 결정될 수 있는데, 구체적으로는 시간 또는 주파수 도메인에서 다중화된다. 검출기 신호 둘 모두는, 후속하여, 분석적으로 비교될 수 있다.
개방 포트 검출기 신호가 무시할 수 없는 경우, 즉 제1 검출기 신호가 노이즈와 구별 불가능한 경우, 임의의 샘플 측정 이전에 샘플의 부재 상태에서 적어도 한 번 제2 관계가 생성될 수 있다. 제2 관계는 샘플의 부재 상태에서 수시로 업데이트될 수 있다.
제1 및 제2 광학 경로 각각을 통한 조명은 주파수 또는 시간 도메인 중 어느 하나에서 기계적으로 또는 더욱 바람직하게는 전기적으로 변조될 수 있다. 이것은 적어도 두 개의 광원을 사용하는 것에 의해 실현될 수 있는데, 여기서 광원 둘 모두는 동일한 관심 파장 범위를 포괄하거나, 또는 더욱 바람직하게는 동일한 스펙트럼을 특징으로 하고, 상이한 전기 주파수에서 순차적으로 또는 동시에 변조될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 단일의 광원이 적어도 두 개의 광학 변조기와 함께 사용될 수 있다. 광학 변조기는 상이한 주파수에서 순차적으로 또는 동시에 개방되고 닫힐 수 있는 포트일 수 있다. 제1 광학 변조기를 통한 조명은 제1 광학 경로를 따를 수 있고, 제2 광학 변조기를 통한 조명은 파장 선택 엘리먼트, 그리고 후속하여, 검출기 엘리먼트에 도달하기 이전에 제2 광학 경로를 따를 수 있다.
스펙트럼 감지 디바이스는 평가 유닛, 예를 들면, 두 개의 광학 경로를 통한 다중화된 검출기 신호를 기록하고, 예를 들면 주파수 다중화의 경우 푸리에 변환을 통해, 이들 검출기 신호를 역다중화하는 판독 전자기기를 더 포함할 수 있다.
일반적으로, 샘플의 반사율은 다음에 의해 주어지는데:
여기서 S100%Target,path2는, 예를 들면, 100 % 반사율의 공지된 외부 교정 타겟을 사용하여 생성되는 검출기 신호이다.
개방 포트 검출기 신호는 무시할 수 없으며, 따라서, 정량화될 수 있고 샘플 및 공지된 반사율의 외부 교정 타겟의 존재 상태에서 제2 광학 경로를 통한 제2 검출기 신호로부터 감산될 수 있다:
개방 포트 검출기 신호를 초래하는 디바이스 내부 반사율은 일정하게 유지되는 것으로 가정될 수 있다. 따라서, 개방 포트 검출기 신호는 오로지 검출기 엘리먼트 및/또는 광원의 변화하는 특성에 기인하여 변할 수 있다. 검출기 신호에서의 이러한 변화는 동일한 검출기 엘리먼트를 사용하여 제1 광학 경로를 통한 제1 검출기 신호 및 제2 광학 경로를 통한 제2 검출기 신호를, 순차적으로 또는 병렬로, 결정하는 것에 의해 정량화될 수 있다. 유사하게, 일정한 반사율을 갖는 반사 샘플의 검출기 신호와 비교되는 제2 검출기 신호의 변화는 제1 광학 경로를 통한 제1 검출기 신호를 통해 정량화될 수 있다. 검출기 신호에서의 이들 변화 둘 모두는 일정한 광학적 속성을 갖는 제1 광학 경로를 통한 제1 검출기 신호를 통해 표현될 수 있는데, 이것은 동일한 검출기 엘리먼트 및 공지된 제1 및 제2 관계를 사용하여 결정될 수 있다. 따라서, 이들 신호는 다음과 같이 표현될 수 있다:
제1 관계 및 제2 관계는, 예를 들면, 다음의 인자를 포함하는 수학적 관계를 포함할 수 있다:
결과는 다음과 같을 수 있다:
교정 정보 아이템은 제1 및 제2 관계의 일부를 형성하는 이들 계수 또는 변환 인자(a와 b)를 포함할 수 있다. 교정 정보 아이템은 공지된 반사율의 외부 반사 타겟을 사용하여 초기 교정 단계에서 결정될 수 있고 저장될 수 있다. 수학식 11 및 12의 제1 및 제2 관계를 고려하면, 인자는 다음에 따라 결정될 수 있다:
예를 들면, 더러운 또는 긁힌 유리 창에 기인하여 개방 포트 반사율이 변한다고 가정하면, 인자(a)는 어떠한 사용자 개입도 없이 개방 포트 측정을 수행하는 것에 의해 수시로 재결정될 수 있다. 마찬가지로, 인자(b)는 100 % 반사율 타겟 대신 공지된 일정한 반사율의 임의의 다른 샘플을 사용하는 것에 의해 재결정될 수 있다.
제1 및 제2 관계를 사용하여, 보정, 재교정 및/또는 측정은 제1 광학 경로를 통한 검출기 엘리먼트의 조명에 기인하는 제1 검출기 신호(Spath1) 및 샘플 계면에서 샘플로부터의 반사에 기인하는 제2 검출기 신호(SSample,path2)를 통해서만 수행될 수 있다:
이 수학식은, 수학식 c=(b-a)이 참인 한, 다음과 같이 재작성될 수 있다:
본원에서 사용될 때, "구비한다(have)", "포함한다(comprise)" 또는 "포함한다(include)" 또는 이들의 임의의 문법적 변형어는 비배타적인 방식으로 사용된다. 따라서, 이들 용어는, 이들 용어에 의해 도입되는 피쳐 외에는 이 맥락에서 설명되는 엔티티에 어떤 추가적인 피쳐도 존재하지 않는 상황 및 하나 이상의 추가적인 피쳐가 존재하는 상황 둘 모두를 가리킬 수 있다. 한 예로서, 표현 "A는 B를 구비한다(has)", "A는 B를 포함한다(comprise)" 및 "A는 B를 포함한다(include)"는, B 외에는 어떠한 다른 엘리먼트도 A에 존재하지 않는 상황(즉, A가 오로지 그리고 배타적으로 B로만 구성되는 상황) 및 B 외에, 하나 이상의 추가적인 엘리먼트, 예컨대 엘리먼트 C, 엘리먼트 C 및 D 또는 심지어 또 다른 엘리먼트가 엔티티 A에 존재하는 상황 둘 모두를 가리킬 수 있다.
게다가, 피쳐 또는 엘리먼트가 한 번 또는 한 번보다 더 많이 존재할 수 있다는 것을 나타내는 용어 "적어도 하나", "하나 이상의" 또는 유사한 표현은, 각각의 피쳐 또는 엘리먼트를 도입할 때 단지 한 번만 사용된다는 것을 유의해야 할 것이다. 대부분의 경우에서, 각각의 피쳐 또는 엘리먼트를 언급할 때, 표현 "적어도 하나" 또는 "하나 이상의"는, 각각의 피쳐 또는 엘리먼트가 한 번 또는 한 번보다 더 많이 존재할 수 있다는 사실에도 불구하고, 반복되지 않을 것이다.
게다가, 본원에서 사용될 때, 용어 "바람직하게는(preferably)", "더 바람직하게는(more preferably)", "특히(particularly)", "더욱 특별하게는(more particularly)", "구체적으로(specifically)", "더 구체적으로(more specifically)" 또는 유사한 용어는, 대안적인 가능성을 제한하지 않으면서, 옵션 사항의(optional) 피쳐와 연계하여 사용된다. 따라서, 이들 용어에 의해 도입되는 피쳐는 옵션 사항의 피쳐이며 청구범위의 범위를 어떤 식으로든 제한하도록 의도되지는 않는다. 본 발명은, 숙련된 자가 인식하는 바와 같이, 대안적인 피쳐를 사용하는 것에 의해 수행될 수 있다. 마찬가지로, "본 발명의 한 실시형태" 또는 유사한 표현에 의해 도입되는 피쳐는, 본 발명의 대안적인 실시형태에 관한 어떠한 제약도 없이, 본 발명의 범위에 관한 어떠한 제약도 없이 그리고 본 발명의 다른 옵션 사항의 또는 비 옵션 사항의 피쳐를 갖는 그러한 방식으로 도입되는 피쳐를 조합하는 가능성에 관한 어떠한 제약도 없이, 옵션 사항의 피쳐인 것으로 의도된다.
요약하면 그리고 추가적인 가능한 실시형태를 배제하지 않으면, 다음의 실시형태가 구상될 수 있다:
실시형태 1: 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법으로서, 스펙트럼 감지 디바이스는 다음의 것을 포함하고:
a. 입사 광에 의한 검출기 엘리먼트의 조명에 응답하여 적어도 하나의 검출기 신호를 생성하도록 구성되는 적어도 하나의 검출기 엘리먼트;
b. 적어도 하나의 선택된 파장 범위 내의 입사 광을 검출기 엘리먼트 상으로 전달하도록 구성되는 적어도 하나의 파장 선택 엘리먼트;
c. 적어도 하나의 광학 스펙트럼 범위의 광을 방출하도록 구성되는 적어도 하나의 광원;
d. 광원으로부터의 광이 적어도 하나의 샘플을 조명하는 것을 허용하도록 구성되며 샘플로부터의 광이 파장 선택 엘리먼트를 통해 검출기 엘리먼트로 전파되는 것을 허용하도록 구성되는 적어도 하나의 샘플 계면;
e. 적어도 하나의 제1 광학 경로 - 제1 광학 경로는 광원으로부터 방출되는 광이 샘플 계면을 통과하지 않으면서 파장 선택 엘리먼트를 통해 검출기 엘리먼트로 전파되는 것을 허용하도록 구성됨 - ;
f. 적어도 하나의 제2 광학 경로 - 제2 광학 경로는 광원으로부터 방출되는 광이, 샘플 계면을 적어도 한 번 통과하는 것에 의해, 파장 선택 엘리먼트를 통해 검출기 엘리먼트로 전파되는 것을 허용하도록 구성됨 - ;
방법은 다음의 것을 포함한다:
I. 적어도 하나의 제1 광학 경로를 통해 검출기 엘리먼트를 조명하여 적어도 하나의 제1 검출기 신호를 획득하는 것;
II. 샘플 계면에 어떠한 샘플도 적용되지 않은 상태에서 적어도 하나의 제2 광학 경로를 통해 검출기 엘리먼트를 조명하여 적어도 하나의 개방 포트 검출기 신호를 획득하는 것;
III. 적어도 하나의 교정 샘플이 샘플 계면에 적용된 상태에서 적어도 하나의 제2 광학 경로를 통해 검출기 엘리먼트를 조명하여 적어도 하나의 교정 검출기 신호를 획득하는 것;
IV. 제1 검출기 신호, 개방 포트 검출기 신호 및 교정 검출기 신호를 사용하는 것에 의해 적어도 하나의 교정 정보 아이템을 결정하는 것.
실시형태 2: 바로 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 교정 정보 아이템은 제1 검출기 신호와 교정 검출기 신호 사이의 제1 관계에 대한 정보를 포함한다.
실시형태 3: 바로 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 제1 관계는 다음에 의해 주어지고
여기서 S100%Target,path2는 교정 검출기 신호를 나타내고 Spath1은 제1 검출기 신호를 나타낸다.
실시형태 4: 바로 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 방법은 단계(v)에서 제1 관계를 결정하는 것, 구체적으로는 인자(b)를 결정하는 것을 포함한다.
실시형태 5: 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 방법으로서, 교정 정보 아이템은 제1 검출기 신호와 개방 포트 검출기 신호 사이의 제2 관계에 대한 정보를 포함한다.
실시형태 6: 바로 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 제2 관계는 다음에 의해 주어지고
여기서 SOpenPort,path2는 개방 포트 검출기 신호를 나타내고 Spath1은 제1 검출기 신호를 나타낸다.
실시형태 7: 바로 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 방법은 단계(v)에서 제2 관계를 결정하는 것, 구체적으로는 인자(a)를 결정하는 것을 포함한다.
실시형태 8: 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법으로서, 방법은 다음의 것을 포함한다:
i. 실시형태 1에서 정의되는 바와 같은 스펙트럼 감지 디바이스를 제공하는 것;
ii. 적어도 하나의 샘플을 제공하는 것, 구체적으로 적어도 하나의 샘플을 샘플 계면에 제공하는 것;
iii. 적어도 하나의 제1 광학 경로를 통해 검출기 엘리먼트를 조명하여 적어도 하나의 제1 검출기 신호를 획득하는 것;
iv. 적어도 하나의 제2 광학 경로를 통해 검출기 엘리먼트를 조명하여 적어도 하나의 제2 검출기 신호를 획득하는 것; 및
v. 이전 실시형태 중 임의의 것에 따른 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법을 사용하는 것에 의해 결정되는 제1 검출기 신호, 제2 검출기 신호 및 적어도 하나의 교정 정보 아이템을 사용하는 것에 의해 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 것.
실시형태 9: 바로 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 샘플의 교정된 광학적 속성은 샘플의 광학적 흡광도 및 광학적 반사율 중 하나 이상이다.
실시형태 10: 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법을 언급하는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 방법으로서, 단계(iii 및 iv)는 다음으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 다중화 방법을 사용하여 수행된다: 시간 다중화 방법; 주파수 다중화 방법.
실시형태 11: 바로 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 단계(iii 및 iv)는 적어도 부분적으로 적시의 중첩 양식으로 수행된다.
실시형태 12: 바로 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 제1 광학 경로의 광은 제1 변조 주파수를 사용하여 변조되고, 제2 광학 경로의 광은 제2 변조 주파수를 사용하여 변조된다.
실시형태 13: 바로 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 제1 변조 주파수 및 제2 변조 주파수는 소수이다.
실시형태 14: 네 개의 바로 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 방법으로서, 단계(iii 및 iv)는 연속적으로 수행되고, 단계(iv)는, 단계(iii) 이후, 1 초 이하의, 구체적으로 100 ms 이하의 시간 지연을 가지고 수행된다.
실시형태 15: 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법을 언급하는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 방법으로서, 교정 정보 아이템은 단계(i) 이전에 결정된다.
실시형태 16: 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법을 언급하는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 방법으로서, 교정 정보 아이템은 제1 검출기 신호와 적어도 하나의 교정 검출기 신호 사이의 제1 관계에 대한 정보를 포함한다.
실시형태 17: 바로 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 제1 관계는 다음에 의해 주어지고
여기서 S100%Target,path2는 교정 검출기 신호를 나타내고 Spath1은 제1 검출기 신호를 나타낸다.
실시형태 18: 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법을 언급하는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 방법으로서, 교정 정보 아이템은 제1 검출기 신호와 적어도 하나의 개방 포트 검출기 신호 사이의 제2 관계에 대한 정보를 포함한다.
실시형태 19: 바로 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 제2 관계는 다음에 의해 주어지고
여기서 SOpenPort,path2는 개방 포트 검출기 신호를 나타내고 Spath1은 제1 검출기 신호를 나타낸다.
실시형태 20: 실시형태 18 및 20에 따른 방법으로서, 샘플의 교정된 광학적 속성은 샘플의 광학적 반사율(RSample)이고,
이고, 여기서, c=b-a이고, Spath1은 제1 검출기 신호를 나타내고 SSample,path2는 제2 검출기 신호를 나타낸다.
실시형태 21: 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법을 언급하는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 방법으로서, 그 방법은 재교정 단계를 더 포함하고, 재교정 단계는 교정 정보 아이템을 재결정하는 것을 포함한다.
실시형태 22: 바로 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 재교정 단계는 제1 관계 및 제2 관계 중 적어도 하나, 구체적으로는 인자(a 및 b) 중 적어도 하나를 재결정하는 것을 포함한다.
실시형태 23: 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법을 언급하는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 방법으로서, 스펙트럼 감지 디바이스는 검출기 어레이에서 배열되는 복수의 검출기 엘리먼트를 포함하고, 그 방법은 단계(iii)에서 복수의 검출기 엘리먼트에 대한 복수의 제1 검출기 신호를 획득하는 것을 포함하고, 그 방법은 단계(iv)에서 복수의 검출기 엘리먼트에 대한 복수의 제2 검출기 신호를 획득하는 것을 포함한다.
실시형태 24: 바로 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 단계(v)는 복수의 검출기 엘리먼트의 각각의 검출기 엘리먼트에 대해 별개로 수행된다.
실시형태 25: 다음의 것을 포함하는 스펙트럼 감지 디바이스:
a. 입사 광에 의한 검출기 엘리먼트의 조명에 응답하여 적어도 하나의 검출기 신호를 생성하도록 구성되는 적어도 하나의 검출기 엘리먼트;
b. 적어도 하나의 선택된 파장 범위 내의 입사 광을 검출기 엘리먼트 상으로 전달하도록 구성되는 적어도 하나의 파장 선택 엘리먼트;
c. 적어도 하나의 광학 스펙트럼 범위의 광을 방출하도록 구성되는 적어도 하나의 광원;
d. 광원으로부터의 광이 적어도 하나의 샘플을 조명하는 것을 허용하도록 구성되며 샘플로부터의 광이 파장 선택 엘리먼트를 통해 검출기 엘리먼트로 전파되는 것을 허용하도록 구성되는 적어도 하나의 샘플 계면;
e. 적어도 하나의 제1 광학 경로 - 제1 광학 경로는 광원으로부터 방출되는 광이 샘플 계면을 통과하지 않으면서 파장 선택 엘리먼트를 통해 검출기 엘리먼트로 전파되는 것을 허용하도록 구성됨 - ;
f. 적어도 하나의 제2 광학 경로 - 제2 광학 경로는 광원으로부터 방출되는 광이, 샘플 계면을 적어도 한 번 통과하는 것에 의해, 파장 선택 엘리먼트를 통해 검출기 엘리먼트로 전파되는 것을 허용하도록 구성됨 - ; 및
g. 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법을 언급하는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법을 사용하는 것에 의해 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하도록 구성되는 적어도 하나의 평가 유닛.
실시형태 26: 바로 이전 실시형태에 따른 스펙트럼 감지 디바이스로서, 광원은 제1 광학 경로 및 제2 광학 경로를 조명하도록 배열된다.
실시형태 27: 바로 이전 실시형태에 따른 스펙트럼 감지 디바이스로서, 스펙트럼 감지 디바이스는 제1 광학 경로에 배열되어 제1 광학 경로의 광을 변조하도록 구성되는 적어도 하나의 제1 광학 변조기 및 제2 광학 경로에 배열되어 제2 광학 경로의 광을 변조하도록 구성되는 적어도 하나의 제2 광학 변조기를 더 포함한다.
실시형태 28: 바로 이전 실시형태에 따른 스펙트럼 감지 디바이스로서, 제1 광학 변조기는 제1 변조 주파수를 사용하여 제1 광학 경로의 광을 변조하도록 구성되고, 제2 광학 변조기는 제2 변조 주파수를 사용하여 광을 변조하도록 구성된다.
실시형태 29: 두 개의 바로 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 스펙트럼 감지 디바이스로서, 제1 광학 변조기 및 제2 광학 변조기 각각은 다음으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 엘리먼트를 포함한다: 기계적 광학 모듈, 구체적으로는 초퍼 및/또는 슬릿; 음향 광학 변조기; 전기 광학 변조기; 공간 광 변조기; 액정 광 변조기.
실시형태 30: 스펙트럼 감지 디바이스를 언급하는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 스펙트럼 감지 디바이스로서, 스펙트럼 감지 디바이스는 두 개의 광원을 포함하고, 제1 광원은 제1 광학 경로를 조명하도록 배열되고, 제2 광원은 제2 광학 경로를 조명하도록 배열된다.
실시형태 31: 바로 이전 실시형태에 따른 스펙트럼 감지 디바이스로서, 스펙트럼 감지 디바이스는 제1 광학 경로에서 적어도 하나의 반사 엘리먼트를 더 포함하고, 제1 광원은 반사 엘리먼트를 조명하도록 배열되고, 반사 엘리먼트는 입사 광을 파장 선택 엘리먼트 상으로 반사한다.
실시형태 32: 바로 이전 실시형태에 따른 스펙트럼 감지 디바이스로서, 반사 엘리먼트는 적어도 하나의 반사성 표면을 포함하고, 반사성 표면은 금속 반사성 표면 및 반사성 폴리머 표면 중 하나 이상이다.
실시형태 33: 세 개의 바로 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 스펙트럼 감지 디바이스로서, 제1 광원은 파장 선택 엘리먼트를 직접적으로 조명하도록 배열된다.
실시형태 34: 스펙트럼 감지 디바이스를 언급하는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 스펙트럼 감지 디바이스로서, 스펙트럼 감지 디바이스는 검출기 어레이에서 배열되는 복수의 검출기 엘리먼트를 포함한다.
실시형태 35: 명령어를 포함하는 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하기 위한 컴퓨터 프로그램으로서, 그 명령어는, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크에 의해 컴퓨터 프로그램이 실행될 때, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크로 하여금, 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법을 언급하는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법의 적어도 단계(IV)를 수행하게 한다.
실시형태 36: 바로 이전 실시형태에 따른 컴퓨터 프로그램으로서, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크에 의해 컴퓨터 프로그램이 실행될 때, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크로 하여금, 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법을 언급하는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법의 단계(I 내지 III)의 수행을 제어하게 하는 명령어를 더 포함할 수 있다.
실시형태 37: 명령어를 포함하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서, 그 명령어는, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크에 의해 실행될 때, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크로 하여금, 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법을 언급하는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법의 적어도 단계(IV)를 수행하게 한다.
실시형태 38: 전술한 실시형태에 따른 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크에 의해 실행될 때, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크로 하여금, 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법을 언급하는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법의 단계(I 내지 III)의 수행을 제어하게 하는 명령어를 더 포함한다.
실시형태 39: 명령어를 포함하는 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램으로서, 그 명령어는, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크에 의해 컴퓨터 프로그램이 실행될 때, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크로 하여금, 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법을 언급하는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법의 적어도 단계(v)를 수행하게 한다.
실시형태 40: 바로 이전 실시형태에 따른 컴퓨터 프로그램으로서, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크에 의해 컴퓨터 프로그램이 실행될 때, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크로 하여금, 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법을 언급하는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법의 단계(iii 및 iv)의 수행을 제어하게 하는 명령어를 더 포함한다.
실시형태 41: 두 개의 바로 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 컴퓨터 프로그램으로서, 컴퓨터 네트워크의 컴퓨터에 의해 컴퓨터 프로그램이 실행될 때, 컴퓨터 네트워크의 컴퓨터로 하여금, 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법을 언급하는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법의 단계(i 및 ii)를 수행할 것을 사용자에게 촉구하게 하는 명령어를 더 포함한다.
실시형태 42: 명령어를 포함하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서, 그 명령어는, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크에 의해 실행될 때, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크로 하여금, 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법을 언급하는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법의 적어도 단계(v)를 수행하게 한다.
실시형태 43: 바로 이전 실시형태에 따른 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크에 의해 실행될 때, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크로 하여금, 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법을 언급하는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법의 단계(iii 및 iv)의 수행을 제어하게 하는 명령어를 더 포함한다.
실시형태 44: 두 개의 바로 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서, 컴퓨터 네트워크의 컴퓨터에 의해 실행될 때, 컴퓨터 네트워크의 컴퓨터로 하여금, 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법을 언급하는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법의 단계(i 및 ii)를 수행할 것을 사용자에게 촉구하게 하는 명령어를 더 포함한다.
추가적인 옵션 사항의 피쳐 및 실시형태는 실시형태의 후속하는 설명에서, 바람직하게는 종속 청구항과 연계하여 더욱 상세하게 개시될 것이다. 여기서, 각각의 옵션 사항의 피쳐는, 숙련된 사람이 실현할 바와 같이, 분리된 양식으로, 뿐만 아니라 임의의 실현 가능한 조합으로 실현될 수 있다. 본 발명의 범위는 바람직한 실시형태에 의해 제한되지는 않는다. 실시형태는 도면에서 개략적으로 묘사되어 있다. 여기서, 이들 도면에서의 동일한 참조 번호는 동일한 또는 기능적으로 필적하는 엘리먼트를 가리킨다.
도면에서:
도 1 내지 도 3은 스펙트럼 감지 디바이스의 상이한 실시형태를 도시한다;
도 4a 내지 도 4c는 스펙트럼 감지 디바이스를 교정하는 방법의 실시형태(도 4a) 및 스펙트럼 감지 디바이스의 대응하는 실시형태(도 4b 및 도 4c)의 플로우차트를 도시한다; 그리고
도 5는 적어도 하나의 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법의 실시형태의 플로우차트를 도시한다.
도 1은 스펙트럼 감지 디바이스(110)의 제1 실시형태를 개략도에서 도시한다. 스펙트럼 감지 디바이스(110)는 입사 광에 의한 검출기 엘리먼트(112)의 조명에 응답하여 적어도 하나의 검출기 신호를 생성하도록 구성되는 적어도 하나의 검출기 엘리먼트(112)를 포함한다. 구체적으로, 스펙트럼 감지 디바이스(110)는 검출기 어레이(114)에서 배열되는 복수의 검출기 엘리먼트(112)를 포함할 수 있다. 복수의 검출기 엘리먼트(112) 각각은 각각의 검출기 엘리먼트(112)의 조명에 응답하여 광응답을 기록하도록 구성되는 적어도 하나의 감광 영역(118)을 갖는 적어도 하나의 감광 엘리먼트(116)를 포함할 수 있다.
스펙트럼 감지 디바이스(110)는 적어도 하나의 선택된 파장 범위 내의 입사 광을 검출기 엘리먼트(112) 상으로 전달하도록 구성되는 적어도 하나의 파장 선택 엘리먼트(120)를 더 포함한다. 예를 들면, 파장 선택 엘리먼트(120)는 필터 엘리먼트(122), 예컨대 선형 가변 필터 또는 광학 필터, 구체적으로 협대역 통과 필터를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 파장 선택 엘리먼트(120), 예컨대 프리즘 또는 격자도 또한 실현 가능하다.
스펙트럼 감지 디바이스(110)는 적어도 하나의 광학 스펙트럼 범위의 광을 방출하도록 구성되는 적어도 하나의 광원(124)을 포함한다. 도 1에서 예시적으로 도시되는 바와 같이, 스펙트럼 감지 디바이스(110)는 두 개의 광원(124)을 포함할 수 있다. 스펙트럼 감지 디바이스(110)는 광원(124)으로부터의 광이 적어도 하나의 샘플(127)을 조명하도록 구성되며 샘플(127)로부터의 광이 파장 선택 엘리먼트(120)를 통해 검출기 엘리먼트(112)로 전파되는 것을 허용하도록 구성되는 적어도 하나의 샘플 계면(126)을 더 포함한다.
스펙트럼 감지 디바이스(110)는 적어도 하나의 제1 광학 경로(128) 및 적어도 하나의 제2 광학 경로(130)를 포함한다. 제1 광학 경로(128)는 광원(124)으로부터 방출되는 광이 샘플 계면(126)을 통과하지 않으면서 파장 선택 엘리먼트(120)를 통해 검출기 엘리먼트로 전파되는 것을 허용하도록 구성된다. 제2 광학 경로(130)는 광원(124)으로부터 방출되는 광이, 샘플 계면(126)을 적어도 한 번 통과하는 것에 의해, 파장 선택 엘리먼트(120)를 통해 검출기 엘리먼트(112)로 전파되는 것을 허용하도록 구성된다.
상기에서 개설되는 바와 같이, 스펙트럼 감지 디바이스(110)는 두 개의 광원(124)을 포함할 수 있다. 이 예에서, 제1 광원(132)은 제1 광학 경로(128)를 조명하도록 배열될 수 있고, 제2 광원(134)은 제2 광학 경로(130)를 조명하도록 배열될 수 있다. 스펙트럼 감지 디바이스(110)는 제1 광학 경로(128)에서 적어도 하나의 반사 엘리먼트(136)를 더 포함할 수 있다. 제1 광원(132)은 반사 엘리먼트(136)를 조명하도록 배열될 수 있다. 반사 엘리먼트(136)는 입사 광을 파장 선택 엘리먼트(120) 상으로 반사할 수 있다. 반사 엘리먼트는 적어도 하나의 반사성 표면(138)을 포함할 수 있다. 반사성 표면(138)은 금속 반사성 표면 및 반사성 폴리머 표면 중 하나 이상일 수 있다. 반사 엘리먼트(136)에서의 반사는 광의 정반사일 수 있다. 반사 엘리먼트(136)에서의 반사는 광대역 반사, 구체적으로는 파장의 적어도 하나의 범위 내의 다수의 파장에 대한 균일한 반사일 수 있다. 도 1에서 추가로 확인될 수 있는 바와 같이, 제2 광원(134)은 샘플 계면(126)을 조명하도록 배열될 수 있다.
스펙트럼 감지 디바이스(110)는 적어도 하나의 평가 유닛(140)을 더 포함한다. 평가 유닛(140)은 본 발명에 따른, 예컨대 도 5에서 도시되며 하기에서 더욱 상세하게 설명되는 예시적인 실시형태에 따른 적어도 하나의 샘플(127)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법을 사용하는 것에 의해, 샘플(127)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하도록 구성된다. 도 1에서 도시되는 바와 같이, 평가 유닛(140)은 검출기 엘리먼트(112)로부터 검출기 신호를 수신 및/또는 검색하도록 구성될 수 있다. 평가 유닛(140)은, 예컨대 적어도 하나의 교정 정보 아이템을 결정하는 것 및 교정된 광학적 속성을 결정하는 것에 의해, 수신된 및/또는 검색된 검출기 신호를 평가하도록 구체적으로 구성될 수 있다. 구체적으로, 평가 유닛(140)은 하나 이상의 프로세서(142)를 포함할 수 있는데, 하나 이상의 프로세서는, 예컨대 소프트웨어 프로그래밍에 의해, 하나 이상의 평가 동작을 수행하도록 구성될 수 있다.
도 2에서, 스펙트럼 감지 디바이스(110)의 제2 실시형태가 개략도에서 도시되어 있다. 도 2에서 도시되는 스펙트럼 감지 디바이스(110)의 실시형태는 도 1에서 도시되는 실시형태에 대체로 대응한다. 따라서, 도 1의 설명에 대한 참조가 이루어진다. 그러나, 도 2에서 확인될 수 있는 바와 같이, 스펙트럼 감지 디바이스(110)는 반사 엘리먼트(136)가 없을 수 있다. 제1 광원(132)은 파장 선택 엘리먼트(120)를 직접적으로 조명하도록 배열될 수 있다. 따라서, 이 예에서, 제1 광원(132)은, 제1 광학 경로(128)에서 어떠한 다른 광학적 컴포넌트도 없이, 검출기 엘리먼트(112)를 직접적으로 조명할 수 있다.
도 3은 스펙트럼 감지 디바이스(110)의 제3 실시형태를 개략도에서 도시한다. 도 3에서 도시되는 스펙트럼 감지 디바이스(110)의 실시형태는 도 1에서 도시되는 실시형태에 대체로 대응한다. 따라서, 도 1의 설명에 대한 참조가 이루어진다. 이 예시적인 실시형태에서, 스펙트럼 감지 디바이스(110)는 단지 하나의 광원(124)만을 포함한다. 광원(124)은, 구체적으로, 제1 광학 경로(128) 및 제2 광학 경로(130)를 조명하도록 배열될 수 있다.
도 3에서 도시되는 바와 같이, 스펙트럼 감지 디바이스(110)는 제1 광학 경로(128)에 배열되어 제1 광학 경로(128)의 광을 변조하도록 구성되는 적어도 하나의 제1 광학 변조기(144) 및 제2 광학 경로(130)에 배열되어 제2 광학 경로(130)의 광을 변조하도록 구성되는 적어도 하나의 제2 광학 변조기(146)를 더 포함할 수 있다. 제1 광학 변조기(144)는 제1 변조 주파수를 사용하여 제1 광학 경로(128)의 광을 변조하도록 구성될 수 있고, 제2 광학 변조기(146)는 제2 변조 주파수를 사용하여 광을 변조하도록 구성될 수 있다. 평가 유닛(140)은 제1 및 제2 변조 주파수와 각각 관련되는 검출기 신호를 구별하는 것에 의해 제1 광학 경로(128) 및 제2 광학 경로(130)를 통한 조명에 의해 획득되는 검출기 신호를 구별하도록 구성될 수 있다. 한 예로서, 제1 광학 변조기(144) 및 제2 광학 변조기(146)는 기계식 광학 모듈(148), 예컨대 초퍼 및/또는 슬릿을 포함할 수 있다. 그러나, 다른 광학 변조기, 예컨대 음향 광학 변조기, 전기 광학 변조기, 공간 광 변조기 또는 액정 광 변조기도 또한 실현 가능할 수 있다.
도 4a는 스펙트럼 감지 디바이스(110)를 교정하는 방법의 예시적인 실시형태의 플로우차트를 도시한다. 도 4b 및 도 4c에서, 방법의 수행 동안 스펙트럼 감지 디바이스(110)의 예시적인 상황이 묘사된다. 도 4b 및 도 4c는 도 1에서 도시되는 스펙트럼 감지 디바이스(110)의 예시적인 실시형태를 묘사한다. 따라서, 스펙트럼 감지 디바이스(110)의 설명에 대해서는, 도 1의 설명에 대한 참조가 이루어진다. 그러나, 스펙트럼 감지 디바이스(110)를 교정하는 방법에 대해서는, 스펙트럼 감지 디바이스(110)의 임의의 다른 실시형태, 예를 들면, 도 2 및 도 3에서 도시되는 실시형태 중 임의의 하나가 사용될 수 있다는 것을 유의해야 할 것이다.
방법은, 한 예로서, 주어진 순서로 수행될 수 있는 다음의 단계를 포함한다. 그러나, 상이한 순서도 또한 가능하다는 것을 유의해야 할 것이다. 게다가, 하나, 하나보다 더 많은 또는 심지어 모든 방법 단계를 한 번 또는 반복적으로 수행하는 것이 또한 가능하다. 게다가, 방법 단계 중 두 개 이상을 동시에 또는 적시의 중첩 양식으로 수행하는 것도 가능하다. 방법은 나열되지 않는 추가적인 방법 단계를 포함할 수 있다.
도 4a에서 확인될 수 있는 바와 같이, 방법은 다음의 것을 포함한다:
I. (참조 번호(150)에 의해 나타내어짐) 적어도 하나의 제1 광학 경로(128)를 통해 검출기 엘리먼트(112)를 조명하여 적어도 하나의 제1 검출기 신호를 획득함;
II. (참조 번호(152)에 의해 나타내어짐) 샘플 계면(126)에 어떠한 샘플도 적용되지 않은 상태에서 적어도 하나의 제2 광학 경로(130)를 통해 검출기 엘리먼트(112)를 조명하여 적어도 하나의 개방 포트 검출기 신호를 획득함;
III. (참조 번호(154)에 의해 나타내어짐) 적어도 하나의 교정 샘플(156)이 샘플 계면(126)에 적용된 상태에서 적어도 하나의 제2 광학 경로(130)를 통해 검출기 엘리먼트(112)를 조명하여 적어도 하나의 교정 검출기 신호를 획득함; 및
IV. (참조 번호(158)에 의해 나타내어짐) 제1 검출기 신호, 개방 포트 검출기 신호 및 교정 검출기 신호를 사용하는 것에 의해 적어도 하나의 교정 정보 아이템을 결정함.
도 4b는 스펙트럼 감지 디바이스(110)의 샘플 계면(126)에 어떠한 샘플도 적용되지 않은 상황을 도시한다. 따라서, 이러한 구성에서, 스펙트럼 감지 디바이스(110)를 교정하는 방법의 단계(II)가 수행될 수 있다. 도 4b에서 확인될 수 있는 바와 같이, 제2 광학 경로(130)의 광의 일부는 샘플 계면(126)에서 반사될 수 있고 검출기 엘리먼트(112)의 조명을 제공하여 개방 포트 검출기 신호를 획득할 수 있다.
도 4c는 교정 샘플(156)이 샘플 계면(126)에 적용되는 상황을 도시한다. 교정 샘플(156)은 공지된 및/또는 사전 결정된 광학적 속성, 예컨대 공지된 및/또는 사전 결정된 반사율을 가질 수 있다. 교정 샘플(156)에서 반사되는 광은 파장 선택 엘리먼트(120)를 통해 검출기 엘리먼트(112)로 전파될 수 있고 검출기 엘리먼트(112)의 조명을 제공하여 교정 검출기 신호를 획득할 수 있다.
교정 정보 아이템은 제1 검출기 신호와 교정 검출기 신호 사이의 제1 관계에 대한 정보를 포함할 수 있다. 제1 관계는, 상기에서 개설되는 바와 같이, 수학식 1에 의해 주어질 수 있다. 교정 정보 아이템은, 구체적으로, 수학식 1의 제1 관계의 인자(b)를 포함할 수 있다. 게다가, 방법은, 단계(v)에서, 제1 관계를 결정하는, 구체적으로는 인자(b)를 결정하는 것을 포함할 수 있다.
추가적으로, 교정 정보 아이템은 제1 검출기 신호 및 개방 포트 검출기 신호 사이의 제2 관계에 대한 정보를 포함할 수 있다. 제2 관계는, 상기에서 개설되는 바와 같이, 수학식 2에 의해 주어질 수 있다. 교정 정보 아이템은, 구체적으로, 수학식 2의 제2 관계의 인자(a)를 포함할 수 있다. 게다가, 방법은, 단계(v)에서, 제2 관계를 결정하는, 구체적으로는 인자(b)를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 교정 정보 아이템, 구체적으로 제1 관계 및 제2 관계, 더 구체적으로는 인자(a 및 b)는 저장될 수 있으며, 후속하여, 교정 목적을 위해, 예컨대 스펙트럼 감지 디바이스(110)를 사용하여 수행되는 측정을 교정하기 위해 사용될 수 있다.
도 5는 적어도 하나의 샘플(127)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법의 예시적인 실시형태의 플로우차트를 도시한다. 방법은, 한 예로서, 주어진 순서로 수행될 수 있는 다음의 단계를 포함한다. 그러나, 상이한 순서도 또한 가능하다는 것을 유의해야 할 것이다. 게다가, 하나, 하나보다 더 많은 또는 심지어 모든 방법 단계를 한 번 또는 반복적으로 수행하는 것이 또한 가능하다. 게다가, 방법 단계 중 두 개 이상을 동시에 또는 적시의 중첩 양식으로 수행하는 것도 가능하다. 방법은 나열되지 않는 추가적인 방법 단계를 포함할 수 있다.
방법은 다음의 것을 포함한다:
i. (참조 번호(160)에 의해 나타내어짐) 본 발명에 따른, 예컨대 도 1 내지 도 3에서 도시되는 실시형태 중 어느 하나에 따른 및/또는 본원에서 설명되는 임의의 다른 실시형태에 따른 스펙트럼 감지 디바이스(110)를 교정하는 방법에 대해 정의되는 바와 같은 스펙트럼 감지 디바이스(110)를 제공함;
ii. (참조 번호(162)에 의해 나타내어짐) 적어도 하나의 샘플(127)을 제공함, 구체적으로 적어도 하나의 샘플(127)을 샘플 계면(126)에 제공함;
iii. (참조 번호(164)에 의해 나타내어짐) 적어도 하나의 제1 광학 경로(128)를 통해 검출기 엘리먼트(112)를 조명하여 적어도 하나의 제1 검출기 신호를 획득함;
iv. (참조 번호(166)에 의해 나타내어짐) 적어도 하나의 제2 광학 경로(130)를 통해 검출기 엘리먼트(112)를 조명하여 적어도 하나의 제2 검출기 신호를 획득함; 및
v. (참조 번호(168)에 의해 나타내어짐) 본 발명에 따른, 예컨대 도 4a에서 도시되는 예시적인 실시형태에 따른 및/또는 본원에서 설명되는 임의의 다른 실시형태에 따른 스펙트럼 감지 디바이스(110)를 교정하는 방법을 사용하는 것에 의해 결정되는 제1 검출기 신호, 제2 검출기 신호 및 적어도 하나의 교정 정보 아이템을 사용하는 것에 의해 샘플(127)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정함.
샘플(127)의 교정된 광학적 속성은 구체적으로 샘플의 광학적 반사율(RSample)일 수 있다. 일반적으로, 샘플의 광학적 반사율(RSample)은, 상기에서 개설되는 바와 같이, 수학식 3에 따라 결정될 수 있다. 상기에서 추가로 개설되는 바와 같이, 교정 정보 아이템은 제1 검출기 신호와 적어도 하나의 교정 검출기 신호 사이의 제1 관계에 대한 정보를 포함할 수 있다. 제1 관계는 수학식 4에 의해 주어질 수 있다. 추가적으로, 교정 정보 아이템은 제1 검출기 신호와 적어도 하나의 개방 포트 검출기 신호 사이의 제2 관계에 대한 정보를 포함할 수 있다. 제2 관계는 수학식 5에 의해 주어질 수 있다. 따라서, 수학식 3 내지 5를 고려하면, 교정된 광학적 속성은 다음과 같을 수 있는데
여기서, c=b-a이고, Spath1은 제1 검출기 신호를 나타내고 SSample,path2는 제2 검출기 신호를 나타낸다.
110 스펙트럼 감지 디바이스
112 검출기 엘리먼트
114 검출기 어레이
116 감광 엘리먼트
118 감광 영역
120 파장 선택 엘리먼트
122 필터 엘리먼트
124 광원
126 샘플 계면
127 샘플
128 제1 광학 경로
130 제2 광학 경로
132 제1 광원
134 제2 광원
136 반사 엘리먼트
138 반사 표면
140 평가 유닛
142 프로세서
144 제1 광학 변조기
146 제2 광학 변조기
148 기계식 광학 모듈러
150 제1 광학 경로를 통해 검출기 엘리먼트를 조명함
152 어떠한 샘플도 없는 제2 광학 경로를 통해 검출기 엘리먼트를 조명함
154 적어도 하나의 교정 샘플을 갖는 제2 광학 경로를 통해 검출기 엘리먼트를 조명함
156 교정 샘플
158 적어도 하나의 교정 정보 아이템을 결정함
160 스펙트럼 감지 디바이스를 제공함
162 샘플을 제공함
164 제1 광학 경로를 통해 검출기 엘리먼트를 조명함
166 제2 광학 경로를 통해 검출기 엘리먼트를 조명함
168 샘플의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정함

Claims (15)

  1. 스펙트럼 감지 디바이스(110)를 교정하는 방법으로서,
    상기 스펙트럼 감지 디바이스(110)는:
    a. 입사 광에 의한 검출기 엘리먼트(112)의 조명에 응답하여 적어도 하나의 검출기 신호를 생성하도록 구성되는 적어도 하나의 상기 검출기 엘리먼트(112);
    b. 적어도 하나의 선택된 파장 범위 내의 입사 광을 상기 검출기 엘리먼트(112) 상으로 전달하도록 구성되는 적어도 하나의 파장 선택 엘리먼트(120);
    c. 적어도 하나의 광학 스펙트럼 범위의 광을 방출하도록 구성되는 적어도 하나의 광원(124);
    d. 상기 광원(124)으로부터의 광이 적어도 하나의 샘플(127)을 조명하는 것을 허용하도록 구성되며 상기 샘플(127)로부터의 광이 상기 파장 선택 엘리먼트(120)를 통해 상기 검출기 엘리먼트(112)로 전파되는 것을 허용하도록 구성되는 적어도 하나의 샘플 계면(126);
    e. 적어도 하나의 제1 광학 경로(128) - 상기 제1 광학 경로(128)는 상기 광원(124)으로부터 방출되는 광이 상기 샘플 계면(126)을 통과하지 않으면서 상기 파장 선택 엘리먼트(120)를 통해 상기 검출기 엘리먼트(112)로 전파되는 것을 허용하도록 구성됨 - ;
    f. 적어도 하나의 제2 광학 경로(130) - 상기 제2 광학 경로(130)는 상기 광원(124)으로부터 방출되는 광이, 상기 샘플 계면(126)을 적어도 한 번 통과하는 것에 의해, 상기 파장 선택 엘리먼트(120)를 통해 상기 검출기 엘리먼트(112)로 전파되는 것을 허용하도록 구성됨 - 를 포함하고;
    상기 방법은:
    I. 상기 적어도 하나의 제1 광학 경로(128)를 통해 상기 검출기 엘리먼트(112)를 조명하여 적어도 하나의 제1 검출기 신호를 획득하는 단계;
    II. 상기 샘플 계면(126)에 어떠한 샘플도 적용되지 않은 상태에서 상기 적어도 하나의 제2 광학 경로(130)를 통해 상기 검출기 엘리먼트(112)를 조명하여 적어도 하나의 개방 포트 검출기 신호를 획득하는 단계;
    III. 적어도 하나의 교정 샘플(156)이 상기 샘플 계면(126)에 적용된 상태에서 상기 적어도 하나의 제2 광학 경로(130)를 통해 상기 검출기 엘리먼트(112)를 조명하여 적어도 하나의 교정 검출기 신호를 획득하는 단계; 및
    IV. 상기 제1 검출기 신호, 상기 개방 포트 검출기 신호 및 상기 교정 검출기 신호를 사용하는 것에 의해 적어도 하나의 교정 정보 아이템을 결정하는 단계를 포함하는, 스펙트럼 감지 디바이스(110)를 교정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 교정 정보 아이템은 상기 제1 검출기 신호와 상기 교정 검출기 신호 사이의 제1 관계에 대한 정보를 포함하고, 상기 제1 관계는

    에 의해 주어지고, S100%Target,path2는 상기 교정 검출기 신호를 나타내고 Spath1은 상기 제1 검출기 신호를 나타내며, 상기 방법은 단계(v)에서 상기 제1 관계를 결정하는 단계를 포함하는, 스펙트럼 감지 디바이스(110)를 교정하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 교정 정보 아이템은 상기 제1 검출기 신호와 상기 개방 포트 검출기 신호 사이의 제2 관계에 대한 정보를 포함하고, 상기 제2 관계는

    에 의해 주어지고, SOpenPort,path2는 상기 개방 포트 검출기 신호를 나타내고 Spath1은 상기 제1 검출기 신호를 나타내며, 상기 방법은 단계(v)에서 상기 제2 관계를 결정하는 단계를 포함하는, 스펙트럼 감지 디바이스(110)를 교정하는 방법.
  4. 적어도 하나의 샘플(127)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법으로서,
    i. 제1항에서 정의되는 바와 같은 상기 스펙트럼 감지 디바이스(110)를 제공하는 단계;
    ii. 상기 적어도 하나의 샘플(127)을 제공하는 단계;
    iii. 상기 적어도 하나의 제1 광학 경로(128)를 통해 상기 검출기 엘리먼트(112)를 조명하여 적어도 하나의 제1 검출기 신호를 획득하는 단계;
    iv. 상기 적어도 하나의 제2 광학 경로(130)를 통해 상기 검출기 엘리먼트(112)를 조명하여 적어도 하나의 제2 검출기 신호를 획득하는 단계; 및
    v. 제1항 내지 제3항 중 임의의 항에 따른 스펙트럼 감지 디바이스(110)를 교정하는 상기 방법을 사용하는 것에 의해 결정되는 상기 제1 검출기 신호, 상기 제2 검출기 신호 및 상기 적어도 하나의 교정 정보 아이템을 사용하는 것에 의해 상기 샘플(127)의 상기 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 단계를 포함하는, 적어도 하나의 샘플(127)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 샘플(127)의 상기 교정된 광학적 속성은 상기 샘플(127)의 광학적 흡광도 및 광학적 반사율 중 하나 이상인, 적어도 하나의 샘플(127)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    단계(iii 및 iv)는: 시간 다중화 방법; 주파수 다중화 방법으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 다중화 방법을 사용하여 수행되는, 적어도 하나의 샘플(127)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교정 정보 아이템은 스펙트럼 감지 디바이스(110)를 교정하는 방법을 언급하는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 스펙트럼 감지 디바이스(110)를 교정하는 상기 방법을 수행하는 것에 의해 단계(i) 이전에 결정되는, 적어도 하나의 샘플(127)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교정 정보 아이템은 상기 제1 검출기 신호와 적어도 하나의 교정 검출기 신호 사이의 제1 관계에 대한 정보를 포함하고, 상기 제1 관계는

    에 의해 주어지고, S100%Target,path2는 상기 교정 검출기 신호를 나타내고 Spath1은 상기 제1 검출기 신호를 나타내는, 적어도 하나의 샘플(127)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 교정 정보 아이템은 상기 제1 검출기 신호와 적어도 하나의 개방 포트 검출기 신호 사이의 제2 관계에 대한 정보를 포함하고, 상기 제2 관계는

    에 의해 주어지고, SOpenPort,path2는 상기 개방 포트 검출기 신호를 나타내고 Spath1은 상기 제1 검출기 신호를 나타내며, 상기 샘플(127)의 상기 교정된 광학적 속성은 상기 샘플(127)의 광학적 반사율(RSample)이고,

    이고, c=b-a이고, Spath1은 상기 제1 검출기 신호를 나타내고 SSample,path2는 상기 제2 검출기 신호를 나타내는, 적어도 하나의 샘플(127)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법.
  10. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 재교정 단계를 더 포함하고, 상기 재교정 단계는 상기 교정 정보 아이템을 재결정하는 단계를 포함하고, 상기 재교정 단계는 제1 관계 및 제2 관계 중 적어도 하나를 재결정하는 단계를 포함하는, 적어도 하나의 샘플(127)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법.
  11. 스펙트럼 감지 디바이스(110)로서,
    a. 입사 광에 의한 검출기 엘리먼트(112)의 조명에 응답하여 적어도 하나의 검출기 신호를 생성하도록 구성되는 적어도 하나의 상기 검출기 엘리먼트(112);
    b. 적어도 하나의 선택된 파장 범위 내의 입사 광을 상기 검출기 엘리먼트(112) 상으로 전달하도록 구성되는 적어도 하나의 파장 선택 엘리먼트(120);
    c. 적어도 하나의 광학 스펙트럼 범위의 광을 방출하도록 구성되는 적어도 하나의 광원(124);
    d. 상기 광원(124)으로부터의 광이 적어도 하나의 샘플(127)을 조명하는 것을 허용하도록 구성되며 상기 샘플(127)로부터의 광이 상기 파장 선택 엘리먼트(120)를 통해 상기 검출기 엘리먼트(112)로 전파되는 것을 허용하도록 구성되는 적어도 하나의 샘플 계면(126);
    e. 적어도 하나의 제1 광학 경로(128) - 상기 제1 광학 경로(128)는 상기 광원(124)으로부터 방출되는 광이 상기 샘플 계면(126)을 통과하지 않으면서 상기 파장 선택 엘리먼트(120)를 통해 상기 검출기 엘리먼트(112)로 전파되는 것을 허용하도록 구성됨 - ;
    f. 적어도 하나의 제2 광학 경로(130) - 상기 제2 광학 경로(130)는 상기 광원(124)으로부터 방출되는 광이, 상기 샘플 계면(126)을 적어도 한 번 통과하는 것에 의해, 상기 파장 선택 엘리먼트(120)를 통해 상기 검출기 엘리먼트(112)로 전파되는 것을 허용하도록 구성됨 - ; 및
    g. 적어도 하나의 샘플(127)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법을 언급하는 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 샘플(127)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 상기 방법을 사용하는 것에 의해 상기 샘플(127)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하도록 구성되는 적어도 하나의 평가 유닛(140)을 포함하는, 스펙트럼 감지 디바이스(110).
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광원(124)은 상기 제1 광학 경로(128) 및 상기 제2 광학 경로(130)를 조명하도록 배열되고, 상기 스펙트럼 감지 디바이스(110)는 상기 제1 광학 경로(128)에서 배열되어 상기 제1 광학 경로(128)의 광을 변조하도록 구성되는 적어도 하나의 제1 광학 변조기(144) 및 상기 제2 광학 경로(130)에서 배열되어 상기 제2 광학 경로(130)의 광을 변조하도록 구성되는 적어도 하나의 제2 광학 변조기(146)를 더 포함하는, 스펙트럼 감지 디바이스(110).
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 스펙트럼 감지 디바이스(110)는 두 개의 광원(124)을 포함하거나, 제1 광원(132)은 상기 제1 광학 경로(128)를 조명하도록 배열되거나, 제2 광원(134)은 상기 제2 광학 경로(130)를 조명하도록 배열되고, 상기 스펙트럼 감지 디바이스(110)는 상기 제1 광학 경로(128)에서 적어도 하나의 반사 엘리먼트(136)를 더 포함하거나, 상기 제1 광원(132)은 상기 반사 엘리먼트(136)를 조명하도록 배열되거나, 상기 반사 엘리먼트(136)는 입사 광을 상기 파장 선택 엘리먼트(120)로 반사하거나, 또는 상기 제1 광원(132)은 상기 파장 선택 엘리먼트(120)를 직접적으로 조명하도록 배열되는, 스펙트럼 감지 디바이스(110).
  14. 명령어를 포함하는 스펙트럼 감지 디바이스(110)를 교정하기 위한 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 명령어는, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크에 의해 상기 컴퓨터 프로그램이 실행될 때, 상기 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크로 하여금, 스펙트럼 감지 디바이스(110)를 교정하는 방법을 언급하는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 스펙트럼 감지 디바이스(110)를 교정하는 상기 방법의 적어도 단계(IV)를 수행하게 하는, 명령어를 포함하는 스펙트럼 감지 디바이스(110)를 교정하기 위한 컴퓨터 프로그램.
  15. 명령어를 포함하는 적어도 하나의 샘플(127)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 명령어는, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크에 의해 상기 컴퓨터 프로그램이 실행될 때, 상기 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크로 하여금, 적어도 하나의 샘플(127)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 방법을 언급하는 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 샘플(127)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하는 상기 방법의 적어도 단계(v)를 수행하게 하는, 명령어를 포함하는 적어도 하나의 샘플(127)의 적어도 하나의 교정된 광학적 속성을 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램.
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