DE102011084348A1 - Miniaturized opto-electronic system for spectral analysis - Google Patents
Miniaturized opto-electronic system for spectral analysis Download PDFInfo
- Publication number
- DE102011084348A1 DE102011084348A1 DE201110084348 DE102011084348A DE102011084348A1 DE 102011084348 A1 DE102011084348 A1 DE 102011084348A1 DE 201110084348 DE201110084348 DE 201110084348 DE 102011084348 A DE102011084348 A DE 102011084348A DE 102011084348 A1 DE102011084348 A1 DE 102011084348A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- light
- optoelectronic system
- miniaturized
- miniaturized optoelectronic
- objects
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 title claims abstract description 49
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 title claims description 33
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 53
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 24
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 36
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 28
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 16
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 9
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 8
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 3
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 claims description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 2
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 claims description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims 1
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 claims 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 3
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 241001136792 Alle Species 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- KXNLCSXBJCPWGL-UHFFFAOYSA-N [Ga].[As].[In] Chemical compound [Ga].[As].[In] KXNLCSXBJCPWGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000002292 fluorescence lifetime imaging microscopy Methods 0.000 description 2
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 241000143437 Aciculosporium take Species 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009418 agronomic effect Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- AQLMHYSWFMLWBS-UHFFFAOYSA-N arsenite(1-) Chemical compound O[As](O)[O-] AQLMHYSWFMLWBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012412 chemical coupling Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229930002875 chlorophyll Natural products 0.000 description 1
- 235000019804 chlorophyll Nutrition 0.000 description 1
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical compound C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000572 ellipsometry Methods 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 230000003862 health status Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 238000004181 pedogenesis Methods 0.000 description 1
- 230000004962 physiological condition Effects 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 1
- 230000021317 sensory perception Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 1
- 238000010184 time-resolved spectral analysis Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0256—Compact construction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/02—Details
- G01J1/0204—Compact construction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/02—Details
- G01J1/0219—Electrical interface; User interface
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/02—Details
- G01J1/0233—Handheld
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/02—Details
- G01J1/0247—Details using a charging unit
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/02—Details
- G01J1/0271—Housings; Attachments or accessories for photometers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/02—Details
- G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
- G01J1/0407—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
- G01J1/0411—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings using focussing or collimating elements, i.e. lenses or mirrors; Aberration correction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/02—Details
- G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
- G01J1/0407—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
- G01J1/0414—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings using plane or convex mirrors, parallel phase plates, or plane beam-splitters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/4228—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors arrangements with two or more detectors, e.g. for sensitivity compensation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
- G01J3/0208—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using focussing or collimating elements, e.g. lenses or mirrors; performing aberration correction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
- G01J3/021—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using plane or convex mirrors, parallel phase plates, or particular reflectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0264—Electrical interface; User interface
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0272—Handheld
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0291—Housings; Spectrometer accessories; Spatial arrangement of elements, e.g. folded path arrangements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein miniaturisiertes optoelektronisches System zur Erzeugung statischer oder bewegter Bilder von Szenen oder einzelnen Objekten (11) und zur Ermittlung und Auswertung der spektralen Eigenschaften der Objekte (11) innerhalb einer Szene oder auch von einzeln abgebildeten Objekten (11). Erfindungsgemäß umfasst ein System dieser Art – optische Bauelemente und Strahlengänge zur Erzeugung statischer oder bewegter Bilder einer Szene oder eines einzelnen Objektes (11), – optische Bauelemente und Strahlengänge zur Bestimmung der Spektraleigenschaften eines oder mehrerer, in der Szene enthaltener Objekte (11) oder des einzelnen Objektes (11), – mindestens einen Bildsensor als optoelektronischen Wandler, – elektronische Bauelemente zur Verarbeitung der Ausgangssignale des Bildsensors, – eine Informationsausgabeeinheit, ausgebildet zur Ergebnisdarstellung sinnlich, vorzugsweise visuell wahrnehmbaren Darstellung der Spektraleigenschaften in Zuordnung zu den Objekten (11), und – Mittel zur Stromversorgung von elektronischen Bauelementen, – wobei eine Ausführung des Systems in Form eines Handgerätes, auch als Handheld bezeichnet, vorgesehen ist.The invention relates to a miniaturized optoelectronic system for generating static or moving images of scenes or individual objects (11) and for determining and evaluating the spectral properties of the objects (11) within a scene or also of individually imaged objects (11). According to the invention, a system of this kind comprises optical components and beam paths for generating static or moving images of a scene or a single object (11), optical components and beam paths for determining the spectral properties of one or more objects (11) contained in the scene individual object (11), - at least one image sensor as an optoelectronic converter, - electronic components for processing the output signals of the image sensor, - an information output unit, designed to display the results sensually, preferably visually perceptible representation of the spectral properties in association with the objects (11), and - Means for powering electronic components, - wherein an embodiment of the system in the form of a hand-held device, also referred to as a handheld, is provided.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein miniaturisiertes optoelektronisches System zur Erzeugung statischer oder bewegter Bilder von Szenen oder einzelnen Objekten und zur Ermittlung und Auswertung der spektralen Eigenschaften der Objekte innerhalb einer Szene oder auch von einzeln abgebildeten Objekten. The invention relates to a miniaturized optoelectronic system for generating static or moving images of scenes or individual objects and for determining and evaluating the spectral properties of the objects within a scene or of individually imaged objects.
Es ist eine Studie über kommerzielle Geräte in Form von Mobiltelefonen bekannt, die mit mikroskopischen Abbildungseigenschaften sowie mit der Fähigkeit zur Spektralanalyse eines zu untersuchenden Objektes ausgestattet sind. Diese Studie ist veröffentlicht unter
Hierbei wurde ein Mobiltelefon mit einem einkanaligen Spektrometer gekoppelt, das über eine Bandbreite von 300 nm und eine spektrale Auflösung von unter 5 nm verfügt. Die Bestimmung von Weißlicht-Transmissionsspektren und Fluoreszenz-Spektren ist damit möglich. Die Verwendung dieser als Handy-Spektrometer bezeichneten Gerätekombination ist im Zusammenhang mit medizinisch relevanten Applikationen vorgesehen. Als Gerätebasis wurde ein zur Medienwiedergabe geeignetes GSM-Mobiltelefon verwendet, das eine Videokamera, einen mobilen Internetzugang mit E-Mail sowie GPS-Karten aufweist und derzeit unter der Handelsbezeichnung iPhone bekannt ist. Here, a mobile phone was coupled with a single-channel spectrometer, which has a bandwidth of 300 nm and a spectral resolution of less than 5 nm. The determination of white light transmission spectra and fluorescence spectra is thus possible. The use of this device combination, referred to as a mobile phone spectrometer, is provided in connection with medically relevant applications. The device base used was a GSM mobile phone suitable for media playback, which has a video camera, mobile Internet access via e-mail and GPS cards and is currently known under the trade name iPhone.
Weiterhin ist in
Nachteilig bei den vorgenannten Anordnungen ist, dass eine umfassende und präzise Bestimmung der Spektraleigenschaften von bildlich erfassten Szenen oder Objekten in Echtzeit nicht möglich und die Ausgabe von schlussfolgernden Informationen, etwa im Sinne von Handlungsempfehlungen für den Nutzer, die sich auf die Ermittlungs- und Auswerteergebnisse beziehen, gar nicht beabsichtigt oder – gemessen an bestehenden Bedürfnissen – nur eingeschränkt und damit unzureichend möglich ist. A disadvantage of the aforementioned arrangements is that a comprehensive and precise determination of the spectral properties of imaged scenes or objects in real time is not possible and the output of inferential information, for example in the sense of recommendations for action for the user, which relate to the determination and evaluation results , not intended or - measured against existing needs - only limited and therefore insufficiently possible.
Der nachfolgend beschriebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die dem Stand der Technik anhaftenden Mängel zu beheben. The invention described below is based on the object to remedy the deficiencies inherent in the prior art.
Erfindungsgemäß umfasst ein miniaturisiertes optoelektronisches System der eingangs genannten Art
- – optische Bauelemente und Strahlengänge zur Erzeugung statischer oder bewegter Bilder einer Szene oder eines einzelnen Objektes,
- – optische Bauelemente und Strahlengänge zur Bestimmung der Spektraleigenschaften eines oder mehrerer in der Szene enthaltener Objekte oder eines einzelnen Objektes,
- – mindestens einen Bildsensor als optoelektronischen Wandler,
- – elektronische Bauelemente, ausgebildet zur Verarbeitung der Ausgangssignale des Bildsensors,
- – eine Informationsausgabeeinheit, ausgebildet zur Ergebnisdarstellung sinnlich, vorzugsweise visuell wahrnehmbaren Darstellung der Spektraleigenschaften in Zuordnung zu den Objekten, und
- – Mittel zur Stromversorgung der elektronischen Bauelemente,
- – wobei eine Ausführung des Systems in Form eines Handgerätes, auch als Handheld bezeichnet, vorgesehen ist.
- Optical components and beam paths for generating static or moving images of a scene or a single object,
- Optical components and optical paths for determining the spectral properties of one or more objects contained in the scene or a single object,
- At least one image sensor as optoelectronic transducer,
- Electronic components designed to process the output signals of the image sensor,
- An information output unit designed to display the results in a sensually, preferably visually perceptible representation of the spectral properties in association with the objects, and
- - means for powering the electronic components,
- - Wherein an embodiment of the system in the form of a hand-held device, also referred to as a handheld, is provided.
Ein Handgerät bzw. Handheld im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein tragbares elektronisches Gerät mit eigener Stromversorgung für unterschiedliche Anwendungen. Es ist so klein und leicht, dass es bei der Benutzung in nur einer Hand gehalten werden kann, daher die Bezeichnung Handheld, von englisch in der Hand gehalten (zitiert aus Wikipedia, 31.08.2011). A handheld or handheld device according to the present invention is a portable electronic device with its own power supply for different applications. It is so small and light that it can be held in use in one hand only, hence the term Handheld, held by English in the hand (cited from Wikipedia, 31.08.2011).
Als Strahlengänge im Sinne der vorliegenden Erfindung sind die Laufwege des Lichtes durch den optischen Teil des Systems zu verstehen. In unterschiedlichen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems verlaufen die Strahlengänge zur Bilderzeugung und die Strahlengänge zur Bestimmung der Spektraleigenschaften zumindest abschnittweise getrennt oder gemeinsam, und die Bilderzeugung und die Spektralanalyse sind gleichzeitig oder zeitlich aufeinander folgend vorgesehen. As beam paths in the sense of the present invention, the paths of the light through the optical part of the system are to be understood. In different embodiments of the system according to the invention, the beam paths for image generation and the beam paths for determining the spectral properties run at least in sections separately or together, and the image generation and spectral analysis are provided simultaneously or sequentially.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die optischen Mittel zur Bestimmung der Spektraleigenschaften als Mehrkanalspektrometer ausgebildet und dazu vorgesehen, Spektren für mehrere Wellenlängen des Beleuchtungs- und / oder Messlichtes unabhängig voneinander simultan zu bestimmen, vorzugsweise gleichzeitig mit der Erzeugung von Abbildungen der Szenen oder Objekte, deren spektrale Eigenschaften zu ermitteln sind. In a preferred embodiment, the optical means for determining the spectral properties are designed as multichannel spectrometers and provided to determine spectrums for several wavelengths of the illumination and / or measurement light independently, preferably simultaneously with the generation of images of scenes or objects whose spectral Properties are to be determined.
Einbezogen in den Erfindungsgedanken ist dabei die Ausbildung in Form eines hyperspektralen Mehrkanalspektrometers, das zur Spektralanalyse im Wellenlängenbereich von ultraviolett bis zum langwelligen Infrarot geeignet ist und in jedem der Kanäle mit bis zu 250 unterschiedlichen, jeweils einer Wellenlänge oder einem Wellenlängenbereich entsprechenden Stützstellen versehen ist. Included in the inventive concept is the training in the form of a hyperspectral multi-channel spectrometer, which is suitable for spectral analysis in the wavelength range from ultraviolet to long-wave infrared and is provided in each of the channels with up to 250 different, each one wavelength or wavelength range corresponding support points.
Optional können als optoelektronische Wandler vorgesehen sein
- – ein polychromatischer Silizium basierter Bildsensor,
- – ein polychromatischer Indium-Gallium-Arsenit (InGaAs) basierter Bildsensor,
- – mehrere monochromatische Einzelsensoren auf Silizium- oder Indium-Gallium-Arsenid-Basis, die zusammenwirkend einen bestimmten, spektral zu analysierenden Wellenlängenbereich überdecken, oder
- – Kombinationen aus polychromatischen und monochromatischen Zeilen- oder Flächensensoren auf Silizium- und / oder Indium-Gallium-Arsenid-Basis, die ebenfalls einen bestimmten, spektral zu analysierenden Wellenlängenbereich überdecken.
- A polychromatic silicon based image sensor,
- A polychromatic indium gallium arsenite (InGaAs) based image sensor,
- A plurality of monochromatic silicon or indium gallium arsenide based single sensors cooperatively covering a particular wavelength range to be spectrally analyzed, or
- - combinations of polychromatic and monochromatic line or surface sensors on silicon and / or indium-gallium-arsenide basis, which also cover a specific spectrally analyzed wavelength range.
Das erfindungsgemäße System ist in speziellen Ausgestaltungen zur Erzeugung zwei- oder dreidimensionaler Bilder von Szenen oder Objekten ausgebildet, und die Spektralanalyse erfolgt für eine oder mehrere einzelne Linien, für eine Fläche oder für ein Volumen eines aus einer Szene ausgewählten oder einzeln aufgenommenen Objektes. The system according to the invention is embodied in special embodiments for producing two- or three-dimensional images of scenes or objects, and the spectral analysis is carried out for one or more individual lines, for an area or for a volume of an object selected from a scene or individually recorded.
Die Erzeugung dreidimensionaler Bilder erfolgt dabei vorzugsweise unter Anwendung des an sich bekannten TOF = Time Of Flight-Prinzips. Dies ist insbesondere für Applikationen vorteilhaft, die eine zeitlich aufgelöste Spektralanalyse erfordern. Hierbei wird vorteilhaft ein Photomischdetektor, auch als PMD-Sensor bezeichnet, als Bildsensor genutzt. The generation of three-dimensional images is preferably carried out using the known TOF = Time Of Flight principle. This is particularly advantageous for applications that require a time-resolved spectral analysis. In this case, a photonic mixer, also referred to as a PMD sensor, is advantageously used as the image sensor.
Die Mittel zur Bilderzeugung und die Mittel zur Bestimmung der Spektraleigenschaften sind entweder innerhalb eines gemeinsamen kompakten Gehäuses untergebracht oder als getrennte Baugruppen ausgeführt. Für beide Optionen sind Ausführungsformen vorgesehen, die aufgrund ihrer Größe und ihres Gewichtes das einhändige Halten und Bedienen ermöglichen. The means for imaging and the means for determining the spectral properties are either housed within a common compact housing or designed as separate modules. For both options embodiments are provided, which allow the one-handed holding and operating due to their size and weight.
Im Falle der Ausführung in getrennten Baugruppen sind diese über Schnittstellen miteinander gekoppelt. Vorteilhaft ist dabei den optischen Elementen zur Bilderzeugung, insbesondere einem zum Abbildungsstrahlengang gehörenden Objektiv, eine dispersive Optik vorgeordnet, beispielsweise in Form eines optischen Gitters, Prismas oder Filters. In the case of execution in separate modules they are coupled to each other via interfaces. Advantageously, a dispersive optics, for example in the form of an optical grating, prism or filter, are arranged upstream of the optical elements for image generation, in particular an objective belonging to the imaging beam path.
Um eine Kompensation der Abbildungsunschärfe zu erreichen, die aufgrund der Dispersion in Richtung der Z-Achse dem Rowlandkreis entsprechend entsteht, sowie auch um weitere Abbildungsunschärfen in Ebenen zu kompensieren, die zu der von der Z-Achse und der Dispersionsrichtung aufgespannten Ebene geneigt sind, werden Bildstapel aus unterschiedlichen Fokusebenen aufgenommen, die Einzelbilder dieser Stapel bezüglich der Abbildungsschärfe vorzugsweise relevanter Bildelemente ausgewertet und aus den Ergebnissen Abbildungen der Szene bzw. von Objekten gewonnen, deren Abbildungsschärfe korrigiert ist. In order to achieve a compensation of the image blur, which arises due to the dispersion in the direction of the Z-axis of the Rowlandkreis accordingly, as well as to compensate for further imaging blurring in planes which are inclined to the plane defined by the Z-axis and the dispersion direction plane Image stack taken from different focal planes, the individual images of these stacks with respect to the image sharpness of preferably relevant pixels evaluated and obtained from the results images of the scene or objects whose image sharpness is corrected.
Die Fokusvariation wird beispielsweise durch schrittweise Änderung des Abstandes zwischen dem Objektiv und der Fokusebene des Dispersionselementes vorgenommen. Bei entsprechender Programmierung kann dazu temporär eine vorhandene Autofokussier-Einrichtung genutzt werden. The focus variation is made, for example, by stepwise changing the distance between the lens and the focal plane of the dispersion element. With appropriate programming, an existing autofocusing device can be temporarily used for this purpose.
Alternativ ist zwecks Kompensation der Abbildungsunschärfe auch der Einsatz von DOE´s oder von anderen optisch korrigierenden Elementen vorstellbar. Alternatively, the use of DOEs or other optically correcting elements is conceivable in order to compensate the image blur.
Zur Beleuchtung der Szene oder des aufzunehmenden Objektes und / oder zur Spektralanalyse ist das jeweilige natürliche Umgebungslicht oder das von einer künstlichen Quelle abgestrahlte Licht vorgesehen. Die Einkopplung des von der Szene bzw. dem Objekt kommenden Messlichtes in die Strahlengänge für die Spektralanalyse erfolgt beispielsweise mittels Freistrahloptiken oder Lichtwellenleitern. Im Rahmen der Erfindung liegt auch die separate oder integrierte Ausstattung des optoelektronischen Systems mit einer Beleuchtungslichtquelle, die Fluoreszenz anregendes Licht abstrahlt. For illuminating the scene or the object to be recorded and / or for spectral analysis, the respective natural ambient light or the light emitted by an artificial source is provided. The coupling of the measuring light coming from the scene or the object into the beam paths for the spectral analysis takes place, for example, by means of free-ray optics or optical waveguides. Within the scope of the invention is also the separate or integrated equipment of the opto-electronic system with an illumination light source that emits fluorescence exciting light.
Werden künstliche Lichtquellen genutzt, so sind diese bevorzugt mit Mitteln zur definierten Beeinflussung der Intensität, der Wellenlänge und / oder der Polarisation des abgestrahlten Lichtes verbunden. Die Verwendung von Polarisationselementen ermöglicht die Verarbeitung von Phaseninformation, was insbesondere bei der Spektralellipsometrie zwecks Untersuchung von Schichtdicken und optischen Eigenschaften verschiedener Materialien vorteilhaft ist. Dabei wird polarisiertes Licht auf die Probe eingestrahlt, und anhand der Amplituden- und Phaseninformation bzw. der ellipsometrischen Parameter Y und D des reflektierten Strahls wird auf die polarisierenden Eigenschaften der Probe geschlossen. If artificial light sources are used, they are preferably connected to means for the defined influencing of the intensity, the wavelength and / or the polarization of the emitted light. The use of polarization elements enables the processing of phase information, which is particularly advantageous in spectral ellipsometry for the purpose of investigating layer thicknesses and optical properties of different materials. In this case, polarized light is irradiated onto the sample, and based on the amplitude and phase information or the ellipsometric parameters Y and D of the reflected beam is concluded that the polarizing properties of the sample.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Generieren von Anweisungen zum Handeln für den Nutzer vorgesehen, die in Form von Schlussfolgerungen aus den Ergebnissen der Spektralanalyse generiert werden. In den Erfindungsgedanken eingeschlossen ist dabei die zusätzliche Verknüpfung der Ergebnisse der Spektralanalyse mit weiteren, die Szenen und Objekte betreffenden Informationen, etwa Metadaten. Diese sind entweder intern im System gespeichert, in einem externen, jedoch dem System zugeordnet Datenspeicher abgelegt oder per Kommunikation global öffentlich zugänglich und mit dem System abrufbar. In a further embodiment of the invention, the generation of instructions for action for the user is provided, which are generated in the form of conclusions from the results of the spectral analysis. Included in the inventive concept is the additional Linking the results of the spectral analysis with other information relating to scenes and objects, such as metadata. These are either stored internally in the system, stored in an external data store assigned to the system, or made publicly accessible by communication and retrievable with the system.
In Bezug auf letzteres ist das erfindungsgemäße optoelektronische System beispielsweise ausgestattet mit Mitteln zur drahtlosen Einbindung in ein Kommunikationsnetzwerk, insbesondere zur Bild- und Ton-Übertragung, zur Übertragung von Messergebnissen in externe Datenspeicher und / oder zum Abrufen von Informationen aus externen Datenspeichern. Solche Informationen sind zum Beispiel Referenzwerte für die Kalibrierung der Mittel zur Bilderzeugung, vorzugsweise jedoch für die Kalibrierung der Mittel zur Spektralanalyse. So kann insbesondere die Kalibrierung der Intensität und / oder der Wellenlänge des Beleuchtungslichtes vorgesehen sein. With regard to the latter, the optoelectronic system according to the invention is equipped, for example, with means for wireless integration into a communications network, in particular for image and sound transmission, for transmission of measurement results to external data memories and / or for retrieving information from external data memories. Such information is for example reference values for the calibration of the means for image generation, but preferably for the calibration of the means for spectral analysis. In particular, the calibration of the intensity and / or the wavelength of the illumination light can be provided.
In einer weiteren, ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegenden Ausgestaltung ist das erfindungsgemäße optoelektronische System mit Mitteln zur Zielführung des Nutzers bei der Suche nach solchen Objekten innerhalb beliebiger Szenen ausgestattet, die bestimmte Spektraleigenschaften aufweisen. In a further embodiment, which is likewise within the scope of the invention, the optoelectronic system according to the invention is equipped with means for guiding the user in the search for such objects within arbitrary scenes which have certain spectral properties.
Diese Zielführung wird erreicht, indem zum Beispiel mittels GPS und / oder Kompass die räumliche Orientierung der abgebildeten Szene bzw. des abgebildeten Objektes bestimmt und mit dem zeitlichen Gradienten einer vom Benutzer willkürlich oder gezielt verursachten Änderung der gemessenen absoluten oder relativen räumlichen spektralen Information in Korrelation gebracht wird. Die damit gewonnene Rückinformation an den Benutzer erlaubt die Zielführung des Systems hin zu Bereichen, die im Zusammenhang mit der jeweiligen Applikation für den Nutzer relevanten sind. This route guidance is achieved by determining, for example by means of GPS and / or compass, the spatial orientation of the imaged scene or of the imaged object and correlating it with the temporal gradient of a change arbitrarily or deliberately caused by the user to the measured absolute or relative spatial spectral information becomes. The return information thus obtained to the user allows the route guidance of the system to areas that are relevant to the user in connection with the respective application.
Weitere Informationen, die den Kontext der Messung unterstützen, wie z.B. Temperatur, werden in der Verrechnung der Gradienten-Raum-Information ergänzend berücksichtigt. Further information supporting the context of the measurement, e.g. Temperature, are taken into account in the calculation of the gradient space information in addition.
Das Echtzeit-Feedback der Messinformation erfolgt z.B. im Display mittels Stützstellen bietenden Gittern, Pfeilen, Falschfarbenflächen, oder auch mittels haptischen Sofortinformationen an den Nutzer, etwa akustisch und / oder in Form von Vibrationen. The real-time feedback of the measurement information is e.g. in the display by means of supporting points offering grids, arrows, Falschfarbenflächen, or by means of haptic instant information to the user, such as acoustically and / or in the form of vibrations.
Das Rückmeldung an den Nutzer muss dazu nicht zwingend am selben Ort erfolgen, das heißt der Nutzer kann die Information räumlich getrennt über die Kommunikationsschnittstellen des erfindungsgemäßen Systems erhalten, wie z.B. TCP/IP, Bluetooth etc. The feedback to the user does not necessarily have to be in the same place, that is to say the user can obtain the information spatially separated via the communication interfaces of the system according to the invention, such as e.g. TCP / IP, Bluetooth etc.
Im Zusammenhang mit der Zielführung ist für bestimmte Applikationen beispielsweise auch die Verknüpfung von Objekten, die aufgrund ihrer Spektraleigenschaften als interessant ermittelt worden sind, mit bildlich erfassten Geländeformen vorgesehen. In connection with the route guidance, for example, the linking of objects that have been determined to be interesting on account of their spectral properties, with image-covered terrain forms, is also provided for certain applications.
Die Informationsausgabeeinheit verfügt zum Zweck der visuell wahrnehmbaren Ergebnisdarstellung beispielsweise über ein LED- oder OLED-Display. The information output unit has, for example, an LED or OLED display for visually perceptible presentation of results.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Mittel zur Bilderzeugung als Lichtfeldkamerasystem ausgebildet. Lichtfeldkamerasysteme sind unter der Bezeichnung plenoptische Kameras bekannt. Sie erfassen das 4D-Lichtfeld einer Szene, wodurch nicht nur die Position und Intensität eines auf den Bildsensor einfallenden Lichtstrahls bekannt ist, sondern auch dessen Einfallsrichtung. Zur Lichtfeldmessung wird beispielsweise ein Gitter aus mehreren Mikrolinsen vor dem Bildsensor angeordnet. Damit werden vorteilhaft auch ohne Autofokussierung sehr große Tiefenschärfen erzielt bei geringster Abbildungsunschärfe. In a further advantageous embodiment, the means for image generation are designed as a light field camera system. Light field camera systems are known as plenoptic cameras. They capture the 4D light field of a scene, which not only the position and intensity of a light beam incident on the image sensor is known, but also its direction of incidence. For light field measurement, for example, a grid of several microlenses is arranged in front of the image sensor. Thus, even without autofocusing, very large depth of field shots are advantageously achieved with the least possible image blur.
Die vorzugsweise als Kamera ausgebildeten Mittel zur Bilderzeugung weisen vorteilhaft eine Sensormatrix auf, beispielsweise ausgeführt in Form eines CCD-Bildsensors, der mit einer Ansteuerung zum temporären Zusammenfassen benachbarter Pixel zu Pixelblöcken verbunden ist, um eine höhere Lichtempfindlichkeit und zugleich eine höhere Auslesegeschwindigkeit zu erzielen. Diese Ansteuerung kann, bezogen auf die Pixel des Bildsensors, räumlich und / oder zeitlich gestaffelt vorgenommen werden. The imaging means, preferably embodied as a camera, advantageously have a sensor matrix, for example embodied in the form of a CCD image sensor, which is connected to a drive for temporarily combining adjacent pixels into pixel blocks in order to achieve a higher photosensitivity and at the same time a higher read-out speed. This control can be made spatially and / or temporally staggered with respect to the pixels of the image sensor.
Im Rahmen der Erfindung liegt optional auch die Ausstattung des optoelektronischen Systems mit Beschleunigungssensor, Gyroskop und Neigungsmesser sowie mit Mitteln zur Einbindung in das Global Positioning System (GPS). Mit Hilfe des Neigungsmessers und GPS ist beispielsweise die Bestimmung des Einfallswinkels des Mess- und / oder Beleuchtungslichtes auf ein abzubildendes Objekt in Relation zur optischen Achse der Abbildungsoptik vorgesehen. Within the scope of the invention, the equipment of the optoelectronic system with acceleration sensor, gyroscope and inclinometer as well as means for integration into the Global Positioning System (GPS) are optional as well. By means of the inclinometer and GPS, for example, the determination of the angle of incidence of the measuring and / or illumination light on an object to be imaged is provided in relation to the optical axis of the imaging optics.
Unter dem Begriff Beleuchtungslicht soll im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung das auf die Szene bzw. das Objekt gerichtete Licht, unter dem Begriff Messlicht das von der Szene bzw. dem Objekt kommende und entsprechende der jeweiligen Applikation auszuwertende Licht zu verstehen sein. In the context of the present invention, the term illumination light should be understood to mean the light directed onto the scene or the object, the term measuring light being understood to mean the light to be evaluated by the scene or the object and corresponding to the respective application.
Sind künstliche Quellen für das Beleuchtung- bzw. Messlicht vorgesehen, können diese optional kontinuierlich oder gepulst betrieben werden. Wird das erfindungsgemäße System als spektrales Video-System betrieben, ist im letzteren Fall die Sequenz bei der Aufnahme der bewegten Bilder mit der Pulsfrequenz der Lichtquelle so zu synchronisieren, dass die Aufnahme stets bei Beleuchtung der Szene bzw. des Objektes erfolgt, so dass periodisch sich wiederholende Vorgänge oder periodisch wiederkehrende Ereignisse sichtbar gemacht werden, etwa um zeitlich fortschreitende Veränderungen feststellen zu können. If artificial sources are provided for the illumination or measuring light, these can optionally be operated continuously or pulsed. If the system according to the invention is used as a spectral video Operated system, in the latter case, the sequence in the recording of the moving images with the pulse frequency of the light source to be synchronized so that the recording always takes place upon illumination of the scene or the object, so that periodically repeating events or periodically recurring events made visible to be able to determine, for example, temporally progressive changes.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind Mittel zur Klassifizierung von abgebildeten Objekten anhand ihrer spektralen Eigenschaften vorgesehen, wobei die Klassifizierung beispielsweise unter chemisch, medizinisch oder landwirtschaftlich aufschlussreichen Aspekten vorgenommen wird. In a further advantageous embodiment, means are provided for classifying imaged objects on the basis of their spectral properties, the classification being carried out for example under chemically, medically or agronomically revealing aspects.
Das erfindungsgemäße miniaturisierte optoelektronische System bietet im Unterschied zu den nach Stand der Technik verfügbaren Systemen wesentliche Vorteile. So kann erfindungsgemäß
- – eine Überlagerung des Livebildes mit einer spektralen Messung vorgenommen werden, bei der die Sequenz der Bilderfassung größer ist als die Sequenz, mit der die Spektralanalyse erfolgt. Der Bildsensor wird dabei bereichsweise für die spektrale Messung und bereichsweise für das Livebild genutzt. Diesbezüglich sind vorzugsweise zwei Kameras im System vorgesehen, von denen eine der spektralen Messung und die zweite dem Livebild vorbehalten ist. Im Livebild wird – für den Nutzer erkennbar – eine Markierung des Bildanteiles vorgenommen, in dem die spektrale Messung erfolgt,
- – eine Überlagerung des Livebildes mit einer spektralen Messung vorgenommen werden, bei der die Sequenz der Bilderfassung der Sequenz entspricht, mit der die Spektralanalyse erfolgt. Hierbei werden die jeweils in Echtzeit aufgenommenen Bild- und Spektralinformationen in gleichen Bildsequenzen verarbeitet und aufbereitet. Dies bietet den Vorteil, dass zeitkritische bzw. sich individuell verändernde Prozesse genauestens analysiert und die Prozessabläufe zugleich an die physiologischen Gegebenheiten des Menschen angepasst werden können, der eine
Bildwiederholfrequenz von 16 Hz wahrnehmen kann, - – eine Überlagerung des Livebildes mit einer spektralen Messung vorgenommen werden, bei der die Sequenz der Bilderfassung kleiner ist als die Sequenz, mit der die Spektralanalyse erfolgt. Dies ist dann vorteilhaft, wenn das Messobjekt spektral inhomogen ist. Eine große Anzahl von Einzelmessungen während einer kleineren Anzahl von Bilderzeugungen verbessert hierbei die Genauigkeit der Gesamtmessung.
- - Overlay the live image are made with a spectral measurement in which the sequence of image acquisition is greater than the sequence with which the spectral analysis is performed. The image sensor is used in some areas for the spectral measurement and partially for the live image. In this regard, two cameras are preferably provided in the system, of which one of the spectral measurement and the second is reserved for the live image. In the live image - recognizable for the user - a marking of the image portion is made in which the spectral measurement takes place,
- - A superimposition of the live image are made with a spectral measurement in which the sequence of image acquisition corresponds to the sequence with which the spectral analysis is performed. Here, the image and spectral information recorded in real time are processed and processed in the same image sequences. This offers the advantage that time-critical or individually changing processes can be analyzed in detail and the processes can be adapted to the physiological conditions of humans at the same time, which can perceive a refresh rate of 16 Hz,
- - Overlay the live image are made with a spectral measurement in which the sequence of image acquisition is smaller than the sequence with which the spectral analysis is performed. This is advantageous if the measurement object is spectrally inhomogeneous. A large number of individual measurements during a smaller number of image generations improves the accuracy of the overall measurement.
Das erfindungsgemäße System kann als spektrales Video-Stroboskop-System betrieben werden, wobei eine Synchronisierung auf die Betriebsfrequenz der vorhandenen Lichtquellen zwecks zeitlicher Zuordnung von Beleuchtung und Aufnahme vorgesehen ist. Alternativ sind Applikationen unter Nutzung des zeitlichen Ablaufes sinnvoll, bei denen der dynamische Verlauf visualisiert werden soll. The system according to the invention can be operated as a spectral video stroboscope system, wherein a synchronization to the operating frequency of the existing light sources for the purpose of time allocation of lighting and recording is provided. Alternatively, applications using the time sequence are useful, in which the dynamic history is to be visualized.
Für Anwendungen im Zusammenhang mit zeitaufgelöster Spektroskopie ist das erfindungsgemäße System zusätzlich mit einem Shutter ausgerüstet, der vorzugsweise eine Reaktionszeit im Nanosekunden-Bereich hat. Der Shutter dient zur Verknüpfung des Strahlengangs zur Bilderzeugung mit dem Strahlengang zur Spektralmessung und ermöglicht es, Spektralmessung und Bilderzeugung sequentiell im Takt der Shutteransteuerung vorzunehmen, was bezüglich der zeitaufgelösten Spektroskopie insbesondere bei schnellen zeitlichen Veränderungen an den Messobjekten von Vorteil ist. For applications in connection with time-resolved spectroscopy, the system according to the invention is additionally equipped with a shutter, which preferably has a reaction time in the nanosecond range. The shutter serves to link the beam path for image generation with the beam path for spectral measurement and makes it possible to perform spectral measurement and image generation sequentially in time with the shutter control, which is advantageous in terms of time-resolved spectroscopy, especially with rapid temporal changes to the measurement objects.
Ist das erfindungsgemäße optoelektronische System mit einer 3D-Kamera ausgestattet, die vorzugsweise mit der Time-Of-Flight-Funktion versehen ist, können damit die Spektralmessungen zeitaufgelöst vorgenommen werden. Wird zur Spektralmessung ein spektroskopischer Vorsatz verwendet, wie weiter unten an Ausführungsbeispielen näher erläutert, ist die Entfernungsbestimmung zum Objekt trotzdem möglich. Des Weiteren ist es hiermit möglich, Laufzeitunterschiede zur Messung von Informationen aus dem zeitlichen Signalverhalten bestimmter Stoffe und Applikationen zu messen und zur Weiterverarbeitung bereitzustellen, wie beispielsweise bei der sogenannten FLIM-Technik (Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy), die ionensensitive Fluoreszenzfarbstoffe zur Messung intrazellulärer Ionenkonzentrationen verwendet. Hierbei wird die Tatsache genutzt, dass sich die Fluoreszenz-Lebenszeit, das heißt die mittlere Verweildauer der Elektronen im angeregten Zustand, mit der Ionenkonzentration ändert. If the optoelectronic system according to the invention is equipped with a 3D camera, which is preferably provided with the time-of-flight function, the spectral measurements can be carried out with time resolution. If a spectroscopic intent is used for the spectral measurement, as explained in greater detail below on exemplary embodiments, the distance determination to the object is nevertheless possible. Furthermore, it is hereby possible to measure time differences for the measurement of information from the temporal signal behavior of certain substances and applications and to provide them for further processing, as for example in the so-called FLIM technique (Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy), which uses ion-sensitive fluorescent dyes for measuring intracellular ion concentrations , Here, the fact is used that changes the fluorescence lifetime, that is, the average residence time of electrons in the excited state, with the ion concentration.
Wie teilweise bereits weiter oben erwähnt, kann zur Beleuchtung der aufzunehmenden Szenen oder Objekte Umgebungslicht oder künstliches Licht genutzt werden. Als Quelle für künstliches Licht kommen interne Lichtquellen in Betracht, optional mit einer Vorsatzoptik, oder externe Lichtquellen, die auch gepulst betrieben werden können, zum Beispiel als Blitzlicht zur Stroboskop-Beleuchtung oder im Zusammenhang mit der 3D-Ausstattung auf der Basis TOF. As already partially mentioned above, ambient light or artificial light can be used to illuminate the scenes or objects to be recorded. As a source of artificial light, internal light sources are considered, optionally with an optical attachment, or external light sources, which can also be operated pulsed, for example, as a flash for stroboscopic lighting or in connection with the 3D equipment based on TOF.
Dabei liegen folgende Varianten im Rahmen der Erfindung:
- – Verwendung des Displays der Informationsausgabeeinheit als Beleuchtung,
- – Verwendung einer oder mehrerer monochromatischer Lichtquellen, die als Stützstellen für die Spektralmessungen dienen, zum parallelen oder seriellen Beleuchten, optional auch im Takt der Aufnahme bewegter Bilder. Dabei kann die spektrale Auflösung des Gesamtsystems auch realisiert werden, indem die Anzahl der Lichtquellen den gesamten spektralen Wellenlängenbereich – auch außerhalb des RGB-Farbraumes – überdeckt,
- – Verwendung einer Lichtquelle zur Fluoreszenzanregung bei flächiger Beleuchtung,
- – Verwendung von natürlichen Lichtquellen zur fluoreszenzspektroskopischen Anregung,
- – zeitlich aufeinander folgende Beleuchtung der Szene bzw. des Objektes mit Licht unterschiedlicher optischer Eigenschaften, wie Polarisation, Intensität, Wellenlänge oder Spektralbereich,
- – Verwendung des natürlichen Umgebungslichtes unter Zuhilfenahme eines oder mehrerer polarisierender Elemente zur Beleuchtung,
- – Modulation der natürlichen, internen oder externen Beleuchtung, z.B. im Zusammenhang mit zeitaufgelösten Applikationen,
- – Steuerung und / oder Regelung der spektralen und zeitlichen Intensität des Beleuchtungslichtes,
- – diffuse Beleuchtung, beispielsweise mittels zwischengeschaltetem Mikrolinsenarray oder eingefügter Planspiegeloptik, um Energie- bzw. Lichtverluste zu vermeiden,
- – individuelle Programmierung der vorhandenen Lichtquellen bezüglich der Intensität, Wellenlänge und / oder Polarisation des abgestrahlten Lichtes,
- – Verwendung adaptiver optischer Elemente in den Strahlengängen des Beleuchtungs- und/oder Messlichtes, um die Wellenfront zu beeinflussen und dadurch beispielsweise Abbildungsfehler der beteiligten optischen Baugruppen zu korrigieren.
- Use of the display of the information output unit as lighting,
- - Using one or more monochromatic light sources, which serve as support points for the spectral measurements, for parallel or serial illumination, optionally also in time with the Take moving pictures. In this case, the spectral resolution of the overall system can also be realized by the number of light sources covers the entire spectral wavelength range - even outside the RGB color space -
- Use of a light source for fluorescence excitation in planar illumination,
- Use of natural light sources for fluorescence spectroscopic excitation,
- Temporally successive illumination of the scene or of the object with light of different optical properties, such as polarization, intensity, wavelength or spectral range,
- Use of the natural ambient light with the aid of one or more polarizing elements for illumination,
- Modulation of natural, internal or external illumination, eg in connection with time-resolved applications,
- Control and / or regulation of the spectral and temporal intensity of the illumination light,
- Diffuse illumination, for example by means of an interposed microlens array or inserted plane mirror optics, in order to avoid energy or light losses,
- Individual programming of the existing light sources with regard to the intensity, wavelength and / or polarization of the emitted light,
- - Use of adaptive optical elements in the beam paths of the illumination and / or measurement light to influence the wavefront and thereby correct, for example, aberrations of the participating optical assemblies.
Um die Intensität des Beleuchtungslichtes zu kalibrieren ist beispielsweise vorgesehen, einen Teil des von der Lichtquelle kommenden Lichtes auszukoppeln und als Licht mit Referenzspektrum direkt in den spektroskopischen Strahlengang einzukoppeln. Diese Art der Referenzierung kann vorzugsweise parallel, aber auch seriell erfolgen. In order to calibrate the intensity of the illumination light, it is provided, for example, to decouple a part of the light coming from the light source and to couple it as light with a reference spectrum directly into the spectroscopic beam path. This type of referencing can preferably be done in parallel, but also serially.
Im Falle der Verwendung eines Mehrkanalspektrometers erhält man bei der parallelen Referenzierung auf einem Kanal die Referenz „weiß“, und auf den anderen Kanälen die Messinformation. Aus einem Bereich des Bildsensors, auf den kein Licht fällt, erhält man die Referenz „schwarz“. Abhängig vor der zu lösenden applikativen Aufgabe kann allerdings auch die Messung eines zusätzlichen Dunkelsignals vorgesehen sein. Die Referenzierung erfolgt vorzugsweise simultan und bei jedem Bild. In the case of the use of a multichannel spectrometer, the reference is "white" on one channel during parallel referencing, and the measurement information on the other channels. From an area of the image sensor, on which no light falls, one receives the reference "black". Depending on the applicative task to be solved, however, the measurement of an additional dark signal can also be provided. The referencing preferably takes place simultaneously and with each image.
Im Falle der Verwendung eines einkanaligen Spektrometers werden diese Abläufe seriell vorgenommen. Diesbezüglich ist zum Beispiel in
Eine zweite Kamera, zum Beispiel mit einer in Bezug auf die Detektions- bzw. Lichteintrittsrichtung um einen Winkel von 180° versetzten Einbaulage zur ersten Kamera, kann zur Referenzmessung für die Intensität des Umgebungslichtes genutzt werden, unabhängig davon, welche Lichtquellen zur Objekt- bzw. Szenenbeleuchtung vorgesehen sind. Alternativ ist eine Nutzung des erfindungsgemäßen optoelektronischen Systems jedoch auch ohne eine Weißreferenz möglich, wodurch zwar – für bestimmte Anwendungen nicht nachteilig – die Messgenauigkeit verringert, zugleich aber vorteilhaft auch die Herstellkosten reduziert werden. A second camera, for example with an installation position with respect to the detection or light entry direction offset by an angle of 180 ° to the first camera, can be used for reference measurement for the intensity of the ambient light, regardless of which light sources for object or Scene lighting are provided. Alternatively, however, a use of the optoelectronic system according to the invention is also possible without a white reference, which - although not detrimental for certain applications - reduces the accuracy of measurement, but at the same time advantageously reduces the production costs.
Um die Wellenlänge des Beleuchtungslichtes zu kalibrieren ist es beispielsweise vorgesehen, die Mittel zur Bestimmung der Spektraleigenschaften einer einmaligen Kalibration unmittelbar nach Herstellung des Systems zu unterziehen. Bei Bedarf oder jeweils nach Ablauf einer festgelegten Zeitspanne kann dann z.B. mit als Linienstrahlern ausgebildeten Lichtquellen erneut kalibriert werden. Dazu wird aus einem Datenspeicher, in dem die Parameter einer Vielzahl von Linienstrahlern abgelegt sind, manuell oder automatisch eine Auswahl getroffen. In order to calibrate the wavelength of the illumination light, it is provided, for example, to subject the means for determining the spectral properties to a one-time calibration immediately after the system has been manufactured. If necessary, or each time a predetermined period has elapsed, then e.g. be recalibrated with designed as line sources light sources. For this purpose, a selection is made manually or automatically from a data memory in which the parameters of a plurality of line sources are stored.
Die Übertragung der Informationen, wie Spektralwerte, Bilddaten, Videosequenzen u.a. erfolgt zwischen den einzelnen Funktions- bzw. Baugruppen über Schnittstellen innerhalb des Systems oder bidirektional durch drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation mit externen Einheiten unter Einbeziehung nachgeordneter Auswerteroutinen und unter Berücksichtigung der applikationsbezogenen Nutzung. The transmission of information, such as spectral values, image data, video sequences u.a. takes place between the individual functional groups or modules via interfaces within the system or bidirectionally by wired or wireless communication with external units, including subordinate evaluation routines and taking into account the application-related use.
Die Rückmeldung an den Nutzer wird mittels folgender Verfahrensweisen realisiert:
- – spektrale Informationen mit beispielsweise chemometrisch relevanten Aussagen werden mit anderen Informationen gekoppelt und als „augmented reality“ dargestellt, worunter im Sinne der vorliegenden Erfindung die computergestützte Erweiterung der Realitätswahrnehmung zu verstehen ist, die alle menschlichen Sinneswahrnehmungen einbezieht, oder
- – die Informationen können für maschinelles Sehen („maschine vision“) genutzt werden, wobei im Rahmen der Erfindung alle Formen der computergestützten Lösung von Aufgabenstellungen in Frage kommen, die sich an den Fähigkeiten des menschlichen visuellen Systems orientieren, von der Kommunikation bis zu haptischer Wahrnehmung z.B. für Blinde. Die Informationsausgabe an den Nutzer erfolgt dabei applikationsbezogen vorteilhaft so, dass unerwünschte Störungen der aufzunehmenden Szene bzw. des aufzunehmenden Objektes, etwa durch akustische Signale, vermieden werden.
- - Spectral information with, for example, chemometrically relevant statements are coupled with other information and represented as "augmented reality", which in the context of the present invention, the computer-aided extension of the perception of reality is to be understood, which includes all human sensory perceptions, or
- The information can be used for machine vision, in which All forms of computer-aided solution of tasks in question, which are based on the capabilities of the human visual system, from communication to haptic perception eg for the blind. The information output to the user takes place in an application-related advantageous manner so that unwanted disturbances of the scene to be recorded or of the object to be recorded, for example by acoustic signals, are avoided.
Die Kommunikation zwischen Nutzern der erfindungsgemäßen optoelektronischen Systeme ist neben den üblichen visuellen kommunikativen Möglichkeiten optional auch mittels bidirektionaler akustischer Verständigung vorgesehen. Die Nutzung von externen Informationsquellen über einen Server sowie der Zusammenschluss bzw. die Vernetzung von mehreren der erfindungsgemäßen optoelektronischen Systeme sind ebenfalls möglich. The communication between users of the optoelectronic systems according to the invention is optionally provided in addition to the usual visual communicative possibilities by means of bidirectional acoustic communication. The use of external sources of information via a server and the merger or networking of several of the optoelectronic systems according to the invention are also possible.
Beim Betreiben des optoelektronischen Systems wird das aus dem Beobachtungsstrahlengang einer Abbildungsoptik für den Mikro, Makro-, Nah- und Fernbereich ausgekoppelte Licht in den Strahlengang zur Bestimmung der Spektraleigenschaften eines oder mehrerer, in der abzubildenden Szene enthaltener Objekte übertragen mit dem Ziel, die spektralen Informationen zu ermitteln und auszuwerten. When operating the optoelectronic system, the light coupled out of the observation beam path of an imaging optics for the micro, macro, near and far ranges is transmitted into the beam path for determining the spectral properties of one or more objects contained in the scene to be imaged, with the aim of obtaining the spectral information to determine and evaluate.
Unbekannte spektrale Eigenschaften des Objektes werden vermessen und klassifiziert. Die spektrale Identifikation kann zur identischen Replikation, also zur Speicherung der dabei gewonnenen, die spektralen Eigenschaften betreffenden Daten an mehreren verschiedenen Standorten und Synchronisation dieser Datenquellen verwendet werden. Unknown spectral properties of the object are measured and classified. The spectral identification can be used for identical replication, that is to say for the storage of the data relating to the spectral properties obtained at several different locations and synchronization of these data sources.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in The invention will be explained in more detail with reference to embodiments. The accompanying drawings show in
In
Beim Betreiben dieser Anordnung tritt das Messlicht gleichzeitig in die Lichtspalten S2, S3, S4 ein, durchläuft die Kanäle
Unter dem Begriff Smartphone sind im Sinne der vorliegenden Erfindung Geräte zu verstehen, welche die Funktionen und Funktionsbaugruppen eines Mobiltelefons mit einem PDA (Personal Digital Assistant) kombinieren. Sie sind mit mindestens einer Digitalkamera, GPS- und WLAN-Empfänger und interner Energieversorgungsquelle ausgerüstet und weisen neben dem Prozessor mehrere Datenspeicher auf, beispielsweise einen sehr schnellen, aber flüchtigen Hauptspeicher (RAM), einen nichtflüchtigen NAND-Flash-Speicher für Betriebssystem und Programme, und optional Wechseldatenträger, z.B. in Form von Massenspeichern. Zusätzlich zum Betriebssystem kann der Nutzer Applikationsprogramme installieren. Die Synchronisation der Daten mit externen Datenspeichern und Datenverarbeitungseinrichtungen ist möglich. For the purposes of the present invention, the term "smartphone" is to be understood as meaning devices which combine the functions and functional components of a mobile telephone with a PDA (Personal Digital Assistant). They are equipped with at least one digital camera, GPS and WLAN receiver and internal power source, and in addition to the processor have several data memories, for example a very fast but volatile main memory (RAM), a non-volatile NAND flash memory for operating system and programs. and optional removable media, eg in the form of mass storage. In addition to the operating system, the user can install application programs. The synchronization of data with external data storage and data processing equipment is possible.
In die Kamera des Smartphones
Der Kamera
Das optoelektronische System in einem Ausführungsbeispiel nach
Das Beleuchtungslicht ist über einen Strahlenverlauf
Die Prinzipdarstellung des optoelektronischen Systems nach
Aus
In allen Ausführungsformen beträgt das Gewicht des erfindungsgemäßen optoelektronischen Systems maximal 1 kg, so dass auch diesbezüglich die Bedingungen eines Handgerätes erfüllt sind. In all embodiments, the weight of the optoelectronic system according to the invention is a maximum of 1 kg, so that in this respect, the conditions of a hand-held device are met.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen optoelektronischen Systems erfolgt z.B. zum Zweck der Farbbestimmung im Zusammenhang mit
- – Farbsensoren für Monitore, Drucktechnik, Video- bzw. Digitalprojektoren zur Korrektur der Farbwerte, oder
- – Farbsensoren für Bauanwendungen zur Farbermittlung von Flächen, Objekten, usw. und nachfolgenden kontrollierten Farbabstimmungen bei diverser Applikationen.
- - Color sensors for monitors, printing technology, video or digital projectors to correct the color values, or
- - Color sensors for building applications for color determination of surfaces, objects, etc. and subsequent controlled color matching in various applications.
Die ermittelten Daten werden weiterhin genutzt zur Inhaltsstoffbestimmung im Zusammenhang mit
- – Pulsoxymetern auf Reflexionsbasis,
- – Photometern für Point-Of-Care(POC)-Anwendungen,
- – nasschemische Kopplung zu Photometern,
- – forensische Anwendungen,
- – fernoptischen Erkundungen in Kopplung mit Spektralmessungen,
- – mikrooptische Beobachtungen in Verbindung mit Spektralmessung,
- – militärischen Anwendungen, z.B. Sichtbarmachung von Kampfstoffen, Tarnungen usw.,
- – Erfassung von Lebensmittelinformationen bezüglich Sicherheit, Zustand, Nährwert usw.,
- – agrarwissenschaftlichen Anwendungen wie Chlorophyllbestimmung, Pflanzenzustand, Bonitur, Bodeninformationen usw., wobei sich aus den Reflexionseigenschaften von Vegetation und Bodenformationen z.B. Aussagen über Vegetationsindizes und den Gesundheitsstatus der Pflanzen ableiten lassen,
- – Hautschutzmeldern zwecks Warnung bei gesundheits-schädigender UV-Einstrahlung anstelle der bekannten Systeme auf Basis von Intensitätsmessungen. Das Spektrometer basierte Messsystem wird zur Unterscheidung der UV-A, UV-B und UV-C Anteile und zur getrennten Auswertung der Einzel- und Summensignale über den Zeitverlauf genutzt,
- – Thermografiemeldern, auch verbunden mit Thermometer-Applikationen,
- – Brand- und Rauchmeldern, wobei die Flammen aufgrund ihrer charakteristischen Frequenz und spektralen Strahlung detektiert werden. Brandgase werden durch den Vergleich eines Bildes oder Spektrums ohne und desselben Bildes mit Rauch erkannt. Dies kann auch im NIR-Bereich erfolgen, um den Nutzer nicht zu beinträchtigen. Die Alarmmeldung erfolgt vorzugsweise vor Ort akustisch oder über Funk.
- - reflection-based pulse oximeters,
- - photometers for point-of-care (POC) applications,
- Wet-chemical coupling to photometers,
- - forensic applications,
- - remote-optical explorations coupled with spectral measurements,
- - micro-optical observations in conjunction with spectral measurement,
- - military applications, eg visualization of warfare agents, camouflage etc.,
- - collection of food information regarding safety, condition, nutritional value etc.,
- - agronomic applications such as chlorophyll determination, plant status, scoring, soil information, etc., which can be derived from the reflection properties of vegetation and soil formations, for example, statements on vegetation indices and the health status of plants,
- - Skin protection detectors for the purpose of warning of health-damaging UV radiation instead of the known systems based on intensity measurements. The spectrometer-based measuring system is used to distinguish the UV-A, UV-B and UV-C components and to separate the evaluation of the individual and sum signals over time,
- - Thermography detectors, also connected to thermometer applications,
- - Fire and smoke detectors, where the flames are detected due to their characteristic frequency and spectral radiation. Fire gases are detected by comparing an image or spectrum without the same image Smoke detected. This can also be done in the NIR area so as not to affect the user. The alarm message is preferably carried out on site acoustically or by radio.
Wesentlicher Bestandteil des Erfindungsgedankens ist dabei die Verknüpfung mit Metadaten wie Zeit, Ort, Blickwinkel, der hohe Grad an Mobilität sowie die Kopplung in der Rückmeldung als Augmented-Reality-System. An essential component of the inventive idea is the link with metadata such as time, location, angle of view, the high degree of mobility and the coupling in the feedback as an augmented reality system.
Eine besonders vorteilhafte Anwendung besteht in der Zielführung des Nutzers bei der Suche nach Objekten mit bestimmten Spektraleigenschaften innerhalb beliebiger Szenen. A particularly advantageous application consists in the route guidance of the user when searching for objects with specific spectral properties within arbitrary scenes.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Spektrometer-Vorsatz Spectrometer intent
- 2 2
- Kanal channel
- 3 3
- Kanal channel
- 4 4
- Kanal channel
- 5 5
- Schnittstelle interface
- 6 6
- Smartphone Smartphone
- 7 7
- Kamera camera
- 8 8th
- Kamera camera
- 9 9
- Lichtquelle light source
- 10 10
- Strahlenverlauf ray tracing
- 11 11
- Objekt object
- 12 12
- Strahlenverlauf ray tracing
- 13 13
- Spiegel mirror
- 14 14
- Strahlenverlauf ray tracing
- 15 15
- Strahlenverlauf ray tracing
- 16 16
- Spiegel mirror
- 17 17
- Spiegel mirror
- 18 18
- Strahlenverlauf ray tracing
- 19 19
- Strahlenverlauf ray tracing
- 20 20
- Spektrometer-Vorsatz Spectrometer intent
- 21 21
- Lichtquelle light source
- 22 22
- Strahlenverlauf ray tracing
- 23 23
- Strahlenverlauf ray tracing
- 24 24
- externes Spektrometer external spectrometer
- 25 25
- Lichtquelle light source
- 26 26
- Strahlenverlauf ray tracing
- 27 27
- Kabel electric wire
- 28 28
- internes Spektrometer internal spectrometer
- B2, B3, B4 B2, B3, B4
- Bereiche auf Bildsensor Areas on image sensor
- L1.2, L1.3 L1.4 L1.2, L1.3 L1.4
- Linsengruppen lens groups
- L2.2, L2.3; L2.4 L2.2, L2.3; L2.4
- Linsengruppen lens groups
- O O
- Objektiv lens
- P P
- Prisma prism
- S2, S3, S4 S2, S3, S4
- Lichtspalte light column
- Z Z
- Zoomoptik zoom optics
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2010/0309454 A1 [0004] US 2010/0309454 A1 [0004]
- DE 19528855 A1 [0045] DE 19528855 A1 [0045]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- „Cell-Phone-Based Platform for Biomedical Device Development and Education Applications; Zachary J. Smith at all; Center for Biophotonics Science and Technology, University of California Davis, Sacramento, California, USA [0002] "Cell Phone Based Platform for Biomedical Device Development and Education Applications; Zachary J. Smith at all; Center for Biophotonics Science and Technology, University of California Davis, Sacramento, California, USA [0002]
Claims (21)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201110084348 DE102011084348A1 (en) | 2011-10-12 | 2011-10-12 | Miniaturized opto-electronic system for spectral analysis |
EP12816009.0A EP2766702A2 (en) | 2011-10-12 | 2012-10-12 | Miniaturized optoelectronic system for spectral analysis |
PCT/EP2012/070236 WO2013053876A2 (en) | 2011-10-12 | 2012-10-12 | Miniaturized optoelectronic system for spectral analysis |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201110084348 DE102011084348A1 (en) | 2011-10-12 | 2011-10-12 | Miniaturized opto-electronic system for spectral analysis |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102011084348A1 true DE102011084348A1 (en) | 2013-04-18 |
Family
ID=47561521
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE201110084348 Ceased DE102011084348A1 (en) | 2011-10-12 | 2011-10-12 | Miniaturized opto-electronic system for spectral analysis |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2766702A2 (en) |
DE (1) | DE102011084348A1 (en) |
WO (1) | WO2013053876A2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202015100749U1 (en) * | 2015-02-17 | 2016-05-18 | Tridonic Jennersdorf Gmbh | Wireless color temperature sensor module |
DE102019102873A1 (en) | 2019-02-06 | 2020-08-06 | Carl Mahr Holding Gmbh | Sensor system for determining the geometric properties of a measurement object |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6101176B2 (en) * | 2013-08-30 | 2017-03-22 | 富士フイルム株式会社 | Optical characteristic measuring apparatus and optical characteristic measuring method |
US11709370B2 (en) | 2018-05-08 | 2023-07-25 | Apple Inc. | Presentation of an enriched view of a physical setting |
CN110118750A (en) * | 2019-05-13 | 2019-08-13 | 江南大学 | Hand-held spectrophotometer based on smart phone |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19528855A1 (en) | 1995-08-05 | 1997-02-06 | Leybold Ag | Method and device for spectral reflectance and transmission measurement |
US20100013979A1 (en) * | 2006-07-24 | 2010-01-21 | Hyspec Imaging Ltd | Snapshot spectral imaging systems and methods |
US20100309454A1 (en) | 2007-11-30 | 2010-12-09 | Jingyun Zhang | Spectrometers miniaturized for working with cellular phones and other portable electronic devices |
WO2012059622A1 (en) * | 2010-11-04 | 2012-05-10 | Nokia Corporation | Method and apparatus for spectrometry |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005008200A2 (en) * | 2003-07-18 | 2005-01-27 | Chemimage Corporation | Method and apparatus for compact dispersive imaging spectrometer |
US20090295910A1 (en) * | 2005-03-24 | 2009-12-03 | Jose Mir | Hyperspectral Imaging System and Methods Thereof |
US7420663B2 (en) * | 2005-05-24 | 2008-09-02 | Bwt Property Inc. | Spectroscopic sensor on mobile phone |
WO2009087617A1 (en) * | 2008-01-04 | 2009-07-16 | Seethrough Ltd. | Method and apparatus for high resolution spectroscopy and spectral imaging |
-
2011
- 2011-10-12 DE DE201110084348 patent/DE102011084348A1/en not_active Ceased
-
2012
- 2012-10-12 WO PCT/EP2012/070236 patent/WO2013053876A2/en active Application Filing
- 2012-10-12 EP EP12816009.0A patent/EP2766702A2/en not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19528855A1 (en) | 1995-08-05 | 1997-02-06 | Leybold Ag | Method and device for spectral reflectance and transmission measurement |
US20100013979A1 (en) * | 2006-07-24 | 2010-01-21 | Hyspec Imaging Ltd | Snapshot spectral imaging systems and methods |
US20100309454A1 (en) | 2007-11-30 | 2010-12-09 | Jingyun Zhang | Spectrometers miniaturized for working with cellular phones and other portable electronic devices |
WO2012059622A1 (en) * | 2010-11-04 | 2012-05-10 | Nokia Corporation | Method and apparatus for spectrometry |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
"Cell-Phone-Based Platform for Biomedical Device Development and Education Applications; Zachary J. Smith at all; Center for Biophotonics Science and Technology, University of California Davis, Sacramento, California, USA |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202015100749U1 (en) * | 2015-02-17 | 2016-05-18 | Tridonic Jennersdorf Gmbh | Wireless color temperature sensor module |
DE102019102873A1 (en) | 2019-02-06 | 2020-08-06 | Carl Mahr Holding Gmbh | Sensor system for determining the geometric properties of a measurement object |
DE102019102873B4 (en) | 2019-02-06 | 2022-01-20 | Carl Mahr Holding Gmbh | Sensor system and method for determining geometric properties of a measurement object and coordinate measuring machine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013053876A3 (en) | 2013-08-01 |
WO2013053876A2 (en) | 2013-04-18 |
EP2766702A2 (en) | 2014-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2443503B1 (en) | Device and method for multi-photon fluorescence microscopy for obtaining information from biological tissue | |
WO2012034852A1 (en) | Optical imaging system for multispectral imaging | |
DE102014226342B4 (en) | Thermal camera | |
EP2851662A2 (en) | Device and method for recording a hyperspectral image | |
DE112012004100T5 (en) | Programmable full-frame hyperspectral imaging device | |
WO2013053876A2 (en) | Miniaturized optoelectronic system for spectral analysis | |
EP3411680B1 (en) | Miniature spectrometer and method for switching a miniature spectrometer between imaging mode and spectrometer mode | |
EP2895844B1 (en) | Apparatus with an arrangement of optical elements | |
EP3347687A1 (en) | Miniature spectrometer and a spectroscopic method | |
DE102015001032A1 (en) | Raman spectroscopy illumination and readout system | |
DE102011115717A1 (en) | Handheld binocular for use in e.g. agricultural application, has spectrometer that is attached outside housing | |
WO2012146398A1 (en) | Portable optical analysis device | |
DE10327531B4 (en) | Method for measuring fluorescence correlations in the presence of slow signal fluctuations | |
US10395134B2 (en) | Extraction of spectral information | |
EP4189358A1 (en) | Method for detecting emission light, detection device and laser scanning microscope | |
DE102019205512B4 (en) | DEVICE AND METHOD FOR EVALUATION OF SPECTRAL PROPERTIES OF AN OBJECT TO BE MEASURED | |
DE102012016337B4 (en) | Method for determining an optical quality of a photo module | |
DE102016122529A1 (en) | Microscope for imaging an object | |
Ritt et al. | Use of complementary wavelength bands for laser dazzle protection | |
DE102016219388A1 (en) | Method for non-contact determination of a two-dimensional temperature information and thermal imaging camera | |
EP4163621A1 (en) | Optical vegetation index monitoring | |
Hoover et al. | Utilising ultrafast lasers for multiphoton biomedical imaging | |
EP4113102A1 (en) | Method for optical monitoring and / or determination of properties of samples | |
DE102020127964A1 (en) | Method and apparatus for rapidly capturing a hyperspectral cube of an object or scene | |
DE102018215641A1 (en) | Spectrometer device and method for operating a spectrometer device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: CORRENS, NICO, DE Free format text: FORMER OWNER: CARL ZEISS MICROSCOPY GMBH, 07745 JENA, DE Effective date: 20130322 Owner name: CORRENS, NICO, DE Free format text: FORMER OWNER: CARL ZEISS MICROIMAGING GMBH, 07745 JENA, DE Effective date: 20130204 |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATENTANWAELTE GEYER, FEHNERS & PARTNER MBB, DE Effective date: 20130322 Representative=s name: PATENTANWAELTE GEYER, FEHNERS & PARTNER MBB, DE Effective date: 20130204 Representative=s name: GEYER, FEHNERS & PARTNER (G.B.R.), DE Effective date: 20130322 Representative=s name: GEYER, FEHNERS & PARTNER (G.B.R.), DE Effective date: 20130204 |
|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: GLEIM PETRI OEHMKE PATENT- UND RECHTSANWALTSPA, DE |
|
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |