[发明专利]光谱仪校准

说明书

校准光谱仪模块包括：使用光谱仪模块执行测量，以产生光谱仪模块的波长对操作参数校准数据；使用光谱仪模块执行测量，以产生光谱仪模块的光学串扰和暗噪声校准数据；以及使用光谱仪模块执行测量，以产生光谱仪模块的针对已知反射率标准的全系统响应校准数据。该方法可以进一步包括将包含波长对操作参数校准数据、光学串扰和暗噪声校准数据以及全系统响应校准数据的校准记录存储在耦接至光谱仪模块的存储器中，并将校准记录应用于由光谱仪模块进行的测量中。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年5月3日递交的美国临时专利申请第62/500,601号的优先权的权益。该较早申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及光谱仪校准。

背景技术

光学光谱仪是一种用于测量电磁光谱的特定部分内的光的性质的仪器。光谱仪可以用于例如识别材料。在独立变量是光的波长的情况下，测量的变量有时是光的强度。一些光谱仪测量电磁光谱的可见部分中或附近的光谱区域，不过一些光谱仪也可以测量其他波长，诸如光谱的红外(IR)或紫外(UV)部分。

在反射光谱仪中，光谱仪测量根据波长从表面反射的光的部分。反射率测量可以用于确定例如样品的颜色、或检查对象之间的差异以进行分类或质量控制。

在一些情况下，光谱仪被制造为小型、紧凑的模块，其包含位于盖玻片下方的壳体中的所需的光电部件(例如，光源和光学传感器)。光源产生的光从该模块向待测试的样品发射。待测试的样品反射的光被传感器检测到。

光谱仪模块的制造过程有时导致系统的多个部件在加工、容差和可变性方面的变化。这样的变化可能导致模块之间的意想不到的变化。

发明内容

本公开描述了光谱仪校准。

在一个方面，例如，本公开描述了一种校准光谱仪模块的方法。该方法包括使用光谱仪模块执行测量，以产生光谱仪模块的波长对操作参数校准数据；使用光谱仪模块执行测量，以产生光谱仪模块的光学串扰和暗噪声校准数据；并使用光谱仪模块执行测量，以产生光谱仪模块的针对已知反射率标准的全系统响应校准数据。该方法进一步包括将包含波长对操作参数校准数据、光学串扰和暗噪声校准数据以及全系统响应校准数据的校准记录存储在耦接至光谱仪模块的存储器中。

下面更详细描述的具体示例将MEMS可调滤波器的操作电压用作波长校准的工作参数。然而，其他实施方式将不同的操作参数用于波长校准。例如，在一些情况下，操作参数可以是不同的物理控制机制。

一些实施方式包括以下特征中的一个或多个。例如，该方法还可以包括将校准记录应用于由光谱仪模块进行的测量。在一些情况下，将校准记录应用于光谱仪模块对样品进行的测量，以获得一个或多个校准的波长相关的反射率值(R_MUT(λ))。在一些实施方式中，一个或多个校准的波长相关的反射率值(R_MUT(λ))根据以下公式计算：

其中R_reference(λ)是已知参考材料的波长相关的反射率，S_{infinite measured}(λ)是指示光学串扰强度和暗噪声的校准的波长相关的强度值，S_{reference measured}(λ)是校准的波长相关的系统响应强度值，以及S_{MUT measured}(λ)是光谱仪模块响应于待测样品而测得的强度值。