JP2017505901A - 分光システム、方法、および用途 - Google Patents

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Abstract

手持型分光器が、物体を照射し、１つまたはそれを上回るスペクトルを測定するために使用される。物体のスペクトルデータは、物体の１つまたはそれを上回る属性を判定するために使用されることができる。多くの実施形態では、分光器は、物体の属性を判定するために使用されることができる、スペクトル情報のデータベースに連結される。分光器システムは、ユーザが手持型通信デバイスを用いて測定された物体に関係付けられるデータを入力および受信することができる、分光器に連結される手持型通信デバイスを備え得る。本明細書で開示される実施形態は、スペクトルデータに応答して実行可能な知能を多くの人々に提供するために、多くのユーザが多くの人々と物体データを共有することを可能にする。

Description

（相互参照）
本願は、２０１４年１月３日に出願され、“Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ”と題された、米国仮出願第６１／９２３，４２２号（代理人管理番号４５１５１−７０２．１０２）、および２０１４年４月２８日に出願され、“Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ”と題された、米国仮出願第６１／９８５，４４７号（代理人管理番号４５１５１−７０２．１０３）に対する優先権を主張するものであり、これらの仮出願のそれぞれの内容は、参照により本明細書中に援用される。
（参照による組み込み）
本明細書に記載される全ての刊行物、特許、および特許出願は、個々の刊行物、特許、または特許出願が参照により組み込まれることが具体的かつ個々に示された場合と同程度に、本明細書に参照により組み込まれる。
本発明は、小型で低コストの分光器システムに関する。例えば、本発明は、物質（複合混合物、例えば、食糧を含む）の分光分析を行うための十分な感度および分解能を有する手持型システムに関する。
分光器は、多くの目的に使用される。例えば、分光器は、産業プロセス、衛星画像、実験研究において、欠陥の検出に使用される。しかしながら、これらの機器は、典型的には、消費者市場には大きすぎ、かつ高価すぎた。
分光器は、試料からの放射線を検出し、得られた信号を処理して、その試料に関するスペクトル情報、物理的情報、および化学的情報を含む試料に関する情報を取得して提示する。これらの機器は、概して、試料から受けた放射線の波長を分離するためのある種のスペクトル選択要素と、画像アレイ上に放射線を集束または集中させるためのレンズ等の一次光学部品とを含む。
従来の分光器は、少なくともいくつかの点で決して理想的とは言えない。高い分解能を有する従来の分光器は、多くの携帯用途に使用するには理想よりも大きい場合がある。また、従来の分光器の費用は、理想的であろうよりも大きい場合がある。従来の分光器は、ややかさばり、移動が困難であり、光学部品が、少なくともいくつかの場合において理想的であろうよりも多くの整合を必要とする場合がある。
縮小されたサイズの従来の分光器が、提案されているが、サイズおよび光路長を縮小した従来の分光器は、理想的とは言えない分解能、感度、および理想的であろうよりも低い精度を有し得る。
測定された物体との従来の分光器のデータ統合は、少なくともいくつかの場合において理想的とは言えない。例えば、従来の分光器は、測定された物体のスペクトルを提供することができるが、スペクトルは、少なくとも一部のユーザにはほとんど重要ではない場合がある。測定された物体のスペクトルが、ユーザに有用である測定された物体の属性と関連付けられることができれば役立つであろう。例えば、従来の分光器は、糖を測定することが可能であり得るが、リンゴ等の物体の甘味を判定するために分光器が使用されることができれば役立つであろう。スペクトルデータが単独では物体の関連属性を十分に伝えず、測定されたスペクトルデータに応答して、物体の属性をユーザに提供することが役立つであろう、多くの他の実施例が存在する。
以上を考慮すると、上で述べた従来の分光器の欠陥の少なくともいくつかを克服する改良された分光器およびスペクトルデータの解釈が有益であろう。理想的には、そのような分光器は、小型で、携帯電話等の消費者向けデバイスと一体化されており、エンドユーザによる物品の分光学的測定に実用的であるよう十分に頑丈かつ費用が低く、使用することが利便的であろう。さらに、物体のスペクトルデータに関係付けられる多くの物体の属性データを多くの人々に提供することが役立つであろう。
本開示の実施形態は、改良型分光器方法および装置を提供する。多くの実施形態では、分光器が、物体の１つまたはそれを上回るスペクトルを測定するために使用され、１つまたはそれを上回るスペクトルは、ユーザに関連する物体の１つまたはそれを上回る属と関連付けられる。分光器は、多くの形態を成すことができるが、多くの実施形態では、分光器は、複数の波長が、物体を照射し、１つまたはそれを上回るスペクトルを測定するために使用される、波長多重化を伴う手持型分光器を備える。物体のスペクトルデータは、物体の１つまたはそれを上回る属性を判定するために使用されることができる。多くの実施形態では、分光器は、物体の属性を判定するために使用されることができる、スペクトル情報のデータベースに連結される。分光器システムは、ユーザが手持型通信デバイスを用いて測定された物体に関係付けられるデータを入力および受信することができる、分光器に連結される手持型通信デバイスを備えてもよい。本明細書に開示される実施形態は、スペクトルデータに応答して実行可能な知能を多くの人々に提供するために、多くのユーザが多くの人々と物体データを共有することを可能にする。
一側面では、物体のスペクトルを測定する装置は、分光器と、携帯通信デバイスとを備える。携帯通信デバイスは、プロセッサと、分光器に連結し、遠隔サーバと通信する無線通信回路とを備えてもよく、プロセッサは、物体のスペクトルデータを遠隔サーバに伝送し、遠隔サーバからのスペクトルデータに応答して物体データを受信する命令を備える。
多くの実施形態では、物体データは、物体の識別、複数の分類の間の物体の分類の１つまたはそれを上回るもの、物体の１つまたはそれを上回る構成要素、もしくは物体の食品カテゴリのうちの１つまたはそれを上回るものを含む。
多くの実施形態では、プロセッサは、ある種類の物体のスキャンの回数、スキャンの回数と関連付けられる国の数、および物体の種類の下位分類の数を表示する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサは、ユーザが、メタデータであって、物体の識別、物体の分類、スペクトルデータの日付、もしくは物体の場所のうちの１つまたはそれを上回るものを含む、メタデータを伴うスペクトルデータをタグ付けし、メタデータを伴うスペクトルデータを遠隔サーバに伝送するための命令を備える。
多くの実施形態では、分光器は、携帯通信デバイスが無線通信を用いて手持型分光器に動作可能に連結されるときに、ユーザ手動操作により物体に指向されることが可能な測定ビームを伴う手持型分光器を備える。
多くの実施形態では、携帯通信デバイスは、ユーザがコマンドを分光器に入力するために、プロセッサに連結されるユーザインターフェースを備える。ユーザインターフェースは、無線通信回路を用いて分光器に連結されるタッチスクリーンディスプレイを備えることができ、プロセッサは、分光器ユーザ入力に応答してユーザインターフェースの画面を起動する命令を備えてもよい。分光器ユーザ入力は、１つまたはそれを上回るボタンを備えることができる。
多くの実施形態では、プロセッサは、ユーザが携帯通信デバイス上のユーザ入力に応答して分光器を制御するための命令を備える。
多くの実施形態では、手持型分光器は、ユーザの手で支持されるように配列される、光学ヘッドと、制御盤と、デジタル信号処理回路と、無線通信回路とを備える。
多くの実施形態では、スペクトルデータは、圧縮スペクトルデータを含み、プロセッサは、圧縮スペクトルデータを遠隔サーバに伝送する命令を備える。
多くの実施形態では、スペクトルデータは、圧縮スペクトルデータを含み、プロセッサは、圧縮スペクトルデータを遠隔サーバに中継し、中継された圧縮スペクトルデータに応答して物体データを受信する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサは、制御命令を遠隔サーバに伝送し、遠隔サーバから制御命令を受信する命令を備える。遠隔サーバは、クラウドベースのサーバを備えることができる。遠隔サーバは、データベースと、スペクトルデータをデータベースと比較するアルゴリズムの命令を具現化する有形的表現媒体とを備えることができる。
多くの実施形態では、遠隔サーバは、圧縮された暗号化分光器データを受信し、圧縮された暗号化分光器データからスペクトルを生成し、スペクトル情報のデータベースとのスペクトルの比較を生成し、比較の１つまたはそれを上回る結果を携帯通信デバイスに出力する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサは、複数のユーザナビゲート可能画面を提供する命令を備え、複数のユーザナビゲート可能ユーザインターフェース画面構成は、ホーム画面、ユーザデータ画面、ユーザツール画面、スキャン画面、物体のデータベースの画面、もしくは結果画面のうちの１つまたはそれを上回るものを備える。
多くの実施形態では、プロセッサは、遠隔サーバから物体の識別を受信し、識別をユーザに表示する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサは、遠隔サーバから複数の可能性として考えられる識別を受信し、複数の可能性として考えられる識別をユーザに表示し、ユーザが複数の可能性として考えられる識別のうちの１つを選択することを可能にし、選択されたものを遠隔サーバに伝送する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサは、ユーザが物体を味わうことに応答してユーザ入力を受信し、ユーザ入力を遠隔サーバに伝送する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサは、遠隔サーバのスペクトルデータベースの複数の種類の物体の図形的描写をユーザに表示する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサは、ユーザが新しい種類の物体をスキャンしたという通知を遠隔サーバから受信し、通知を表示する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサは、ユーザが新しい種類の物体をスキャンしたという通知を遠隔サーバから受信し、通知を表示する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサは、携帯通信デバイス上にダウンロードされるユーザアプリケーションの命令を備え、携帯通信デバイスは、無線通信プロトコルを用いて分光器に連結されるスマートフォンを備える。
多くの実施形態では、プロセッサは、通信デバイスが分光器から物体のスキャンを待機しているというメッセージを通信デバイス上に表示する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサは、１つまたはそれを上回る分光器制御を携帯通信デバイス上に表示する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサは、ユーザが分光器を操作するための１つまたはそれを上回るユーザ選択可能アプリケーションを表示する命令を備える。
別の側面では、物体のスペクトルを測定する装置は、アプリケーションの命令を具現化する有形的表現媒体を備える、プロセッサを備える。アプリケーションは、スペクトルデータを受信し、スペクトルデータを遠隔サーバに伝送し、遠隔サーバからスペクトルデータを受信するために、携帯通信デバイスを分光器に連結するように構成されることができる。
別の側面では、装置は、スペクトルデータに応答して物体を識別するために、遠隔分光器からスペクトルデータを受信し、スペクトルデータのデータベースをスペクトルデータと比較する命令を備える、プロセッサを備える。
別の側面では、物体のスペクトルを測定する方法は、分光器を提供するステップと、携帯通信デバイスを提供するステップとを含む。携帯通信デバイスは、プロセッサと、携帯通信デバイスを分光器に連結し、遠隔サーバと通信する無線通信回路とを備えてもよい。プロセッサは、物体のスペクトルデータを遠隔サーバに伝送し、遠隔サーバからのスペクトルデータに応答して物体データを受信する命令を備えてもよい。
多くの実施形態では、分光器は、一意の識別を備え、携帯通信デバイスは、無線通信を用いて分光器から一意の識別を受信し、スペクトルデータとともに一意の識別を遠隔サーバに伝送する命令を含む。
別の側面では、装置は、分光器からのスペクトルデータおよび分光器の一意の識別を受信する命令を伴うプロセッサを備える、携帯通信デバイスを備える。
別の側面では、装置は、分光器からのスペクトルデータおよび分光器の一意の識別を受信する命令を備える、遠隔サーバを備える。
多くの実施形態では、遠隔サーバは、何百万もの分光器からスペクトルデータを受信し、較正されたスペクトルデータに応答して物体データを何百万もの分光器に伝送するように構成される、集中型クラウドベースのサーバを備える。
多くの実施形態では、遠隔サーバは、複数の分光器のための複数の一意の識別と、複数の分光器のそれぞれのための較正データとを含む。複数の分光器のそれぞれのための較正データは、複数の一意の識別のうちの１つと関連付けられてもよい。
多くの実施形態では、遠隔サーバは、スペクトルデータ、分光器の一意の識別、および一意の識別と関連付けられる遠隔サーバにおける較正データに応答して、較正されたスペクトルを判定する命令を備え、遠隔サーバは、較正されたスペクトルデータに応答して、物体データを携帯通信デバイスに伝送する命令を備える。
多くの実施形態では、遠隔サーバは、スペクトルデータ、モバイルデバイスを用いて測定される周囲温度、物体の温度、分光器の一意の識別、もしくは分光器に連結される携帯通信デバイスからの圧縮スペクトルデータのうちの１つまたはそれを上回るものを受信するように構成される。遠隔サーバはまた、モバイルデバイスを用いて測定される周囲温度、物体の温度、分光器の一意の識別、もしくは分光器に連結される携帯通信デバイスからの圧縮スペクトルデータのうちの１つまたはそれを上回るものに応答して、較正されたスペクトルを判定するように構成されることもできる。遠隔サーバはまた、較正されたスペクトルに応答して、物体データを判定し、物体データを携帯通信デバイスに出力するように構成されることもできる。
多くの実施形態では、遠隔サーバは、複数の分光器に連結される複数の携帯通信デバイスから分光器および携帯通信デバイスデータを受信する命令を備える。遠隔サーバはまた、複数の分光器に連結される複数の携帯通信デバイスからの分光器および携帯通信デバイスデータを遠隔サーバのデータベース上に記憶する命令を備えることもできる。遠隔サーバはまた、複数の携帯通信デバイスの間でデータベースの分光器および携帯通信デバイスデータを共有する命令を備えることもできる。
多くの実施形態では、携帯通信デバイスデータは、測定されるときのスペクトルデータの場所、測定されるときのスペクトルデータの場所と関連付けられる格納部、スペクトルデータの時間、スペクトルデータの日付、スペクトルデータと関連付けられる温度、およびある種類の物体タイプの要素としての物体のタイプを示すユーザ入力のうちの１つまたはそれを上回るものを含む。
多くの実施形態では、プロセッサは、物体のタイプ、類似物体のスペクトルデータを示すマップ、または類似物体のスペクトルデータに基づく類似物体の状態の指標を携帯通信デバイス上に表示する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサは、複数の分光器のスペクトルデータから導出される属性のマップであって、マップ上に場所を有するマップと、格納部の場所とをダウンロードする命令を備え、ユーザインターフェースは、ユーザによって選択されるタイプの物体のスペクトルデータに応答して、ユーザが格納部をクリックして物体データを表示するために構成される。
プロセッサは、経時的に格納部における物体のタイプのスペクトルデータに応答して物体データの時間プロファイルを表示する命令を伴って構成されることができる。プロセッサは、場所と関連付けられる１つまたはそれを上回るポップアップウィンドウを用いて、場所における複数のタイプの物体のスペクトルデータに応答して、複数の物体データプロファイルを備える複数のタイムラインを表示する命令を伴って構成されることができる。複数の物体データプロファイルは、果実もしくは乳製品のうちの１つまたはそれを上回るもの、および甘味もしくは脂肪のうちの１つまたはそれを上回るものの対応する量に対応する、ディスプレイ上に示されるグラフィックプロファイルを備えることができる。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、摘み取られていない果実の固体可溶性含有量を判定する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、窒素、リン酸塩、もしくはカリのうちの１つまたはそれを上回るもののスペクトルシグネチャに応答して、摘み取られていない植物または植物の付近の土壌の近赤外スペクトルの非破壊測定を用いて、摘み取られていない植物の施肥状態を判定する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、植物のストレスの早期検出および疾患発症の検出を提供するために、植物の異なる部分のオンライン現場内スペクトル分析を判定する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、畑の中の測定場所データとともに、畑の中の多くの点における土壌の施肥、散水、もしくは塩分のうちの１つまたはそれを上回るものを監視する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、水のスペクトルシグネチャに応答して植物の葉の含水量を判定し、植物の散水状態をユーザに提供するために含水量をユーザに表示する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、土壌の水分および施肥状態を判定し、水分および施肥状態をユーザに表示する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、丸薬の投薬もしくは丸薬のコーティングのうちの１つまたはそれを上回るもののスペクトルシグネチャに応答して、丸薬を識別する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、大麻の花序の１つまたはそれを上回るスペクトル特徴に応答して、大麻の活性成分レベルを判定する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、脂肪、炭水化物、もしくは水のうちの１つまたはそれを上回るものを含む、栄養素と、カロリー値の推定値を含む、主要栄養素推定とを判定する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、油の酸化もしくは酸性レベルのうちの１つまたはそれを上回るものに応答して、調理油品質査定を判定し、調理油品質査定をユーザに表示する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、細菌もしくは酵素に関係付けられる１つまたはそれを上回る化学的痕跡のスペクトルデータに応答して、食品品質を判定する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、酵素プロセスもしくは含水量のうちの１つまたはそれを上回るもののスペクトルデータに応答して、果実成熟を判定する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、脂肪酸組成に関係付けられるスペクトルデータに応答して、地溝油を識別する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、食品中の１つまたはそれを上回る有害物質のスペクトルデータに応答して、食品安全性を判定する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、ペットフードの肉および主要栄養素のスペクトルデータに応答して、ペットフード品質を判定する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、宝石のスペクトルデータに応答して、宝石の真正性を判定する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、スペクトルデータに応答して宝石の分類を判定し、分類に応答して宝石を選別する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、物体のスペクトルデータに応答して、１つまたはそれを上回る爆発物を識別し、異なる場所および時間で識別される爆破物を結び付ける命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、物体のスペクトルデータに応答して、１つまたはそれを上回る薬剤を識別する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、物体のスペクトルデータに応答して、アルコール飲料の認証を判定する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、物体の原物の証拠としての物体の赤外線スペクトルに応答して、物体を本物として識別する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、ヒトまたは動物の身体の複数の場所における皮下脂肪組織の測定された厚さに応答して、体脂肪を判定する命令を備え、測定された厚さは、複数の場所において皮膚を通して測定されるスペクトルに応答して判定される。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、皮膚を通して測定され、皮膚形態に関係付けられるスペクトルデータに応答して、ヒトまたは動物対象の脱水を判定する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、皮膚を通して、または試料コンテナの中で測定される血液のスペクトルデータに応答して、対象のヘモグロビンのレベルを判定する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、血液を検査し、コンテナの中に配置された血液を用いて測定される血液試料のスペクトルデータに応答して、血液成分を判定する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、尿を分析し、スペクトルデータに応答して、ナトリウム、カリウム、もしくはクレアチニンのうちの１つまたはそれを上回るものの量を判定する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、病変、創傷、ほくろ、しみ、組織低酸素、深部組織損傷、もしくは黒色腫のうちの１つまたはそれを上回るものの存在を判定するように皮膚を分析する命令を備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、毛髪タイプ、ローション、シャンプー、コンディショナー、もしくはヘアローションクリームのうちの１つまたはそれを上回るものに関係付けられる毛髪のスペクトルデータに応答して、毛髪を分析する命令を備える。
別の側面では、対象のナトリウム摂取の量を測定する装置は、対象の尿で提供されるナトリウム、カリウム、もしくはクレアチニンのうちの１つまたはそれを上回るものを測定するセンサと、尿で提供されるナトリウム、カリウム、もしくはクレアチニンのうちの１つまたはそれを上回るものに応答して、経口ナトリウム摂取の量を判定する命令を備える、プロセッサとを備える。
多くの実施形態では、センサは、分光器もしくは電気化学センサのうちの１つまたはそれを上回るものを備える。多くの実施形態では、センサは、尿瓶もしくはトイレのうちの１つまたはそれを上回るものの中に配置される組込型センサを備える。
多くの実施形態では、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、尿で提供されるクレアチニンの量、およびクレアチニンの量に応答した経口ナトリウム摂取の量を判定する命令を備える。プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサはまた、尿で提供されるカリウムの量、およびカリウムの量に応答した経口ナトリウム摂取の量を判定する命令を備えてもよい。
多くの実施形態では、経口ナトリウム摂取の量は、正規化された量を含み、プロセッサもしくは遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、ナトリウムの量を、尿で提供されるクレアチニンの量もしくは尿で提供されるカリウムの量のうちの１つまたはそれを上回るもので除算することによって、正規化された量を判定する命令を備える。
別の側面では、試料のスペクトルを測定する光学分光器は、複数の光源と、光学拡散板と、１つまたはそれを上回る光検出器と、回路とを備える。複数の光源は、支持体上に配列され、光学拡散板は、複数の光源からの距離に位置する。１つまたはそれを上回る光検出器は、複数の光源からの光で照射される試料から多重化光学信号を受信する。回路は、多重化光学信号を受信するように１つまたはそれを上回る光検出器に連結される。
多くの実施形態では、分光器はさらに、複数の光源からの距離より大きい第２の距離に位置する、第２の光学拡散板を備える。複数の光源のそれぞれは、支持体上に搭載されてもよく、複数の光源は、アレイに配列され、第１の拡散板および第２の拡散板は、試料の実質的に一様な照射パターンを提供するように配列されてもよい。支持体は、プリント回路基板を備えてもよく、複数の光源のそれぞれは、発光ダイオードを備えてもよい。
多くの実施形態では、分光器はさらに、光源から固定距離で第１の拡散板および第２の拡散板を支持するように筐体を備え、筐体の内面は、筐体の内面からの光の反射を阻止するように複数の光吸収構造を備える。複数の光吸収構造は、複数のバッフルもしくは複数のねじ山のうちの１つまたはそれを上回るものを備えてもよい。筐体の内面は、内径を画定してもよく、第１の拡散板と第２の拡散板との間の分離距離は、内面と画定される直径のみを含んでもよく、第１の拡散板は、複数の光源のそれぞれからの光のために、第２の拡散板上に実質的に一様な照射パターンを提供してもよい。
多くの実施形態では、第１の拡散板は、複数の場所のそれぞれの場所における複数の光源のそれぞれからの類似量の光で第２の拡散板を照射するために、第１の距離より大きい分離距離で第２の拡散板から分離される。第２の距離は、第１の距離の少なくとも約２倍であってもよい。複数の場所のそれぞれにおける類似量の光は、第２の拡散板にわたって平均値のわずか約１０パーセントのエネルギープロファイル変動を伴うエネルギープロファイルを備える、一様な照射パターンを備えてもよい。
多くの実施形態では、光学信号は、時分割多重化光学信号または周波数分割多重化光学信号を備える。多重化光学信号は、運動関連システム雑音を阻止するために、周波数分割多重化光学信号を備えることができる。多重化光学信号は、周波数分割多重化光学信号を備えることができ、回路は、複数の光源のそれぞれの周波数符号化に応答して、複数の光源のそれぞれからの光の強度を判定する命令を具現化する、有形的表現媒体を有する、プロセッサを備えることができる。
多くの実施形態では、分光器はさらに、光源に対応する識別可能周波数において光源のそれぞれを駆動するように構成される、駆動回路を備え、プロセッサは、識別可能周波数の強度に基づいて、複数の光源の該それぞれからの光の強度を判定する命令を備える。
多くの実施形態では、多重化光学信号は、時分割多重化光学信号を備え、回路は、一連の複数の光源のそれぞれで試料を照射し、一連の複数の光源の該それぞれについて１つまたはそれを上回る検出器を用いて測定される光エネルギーに応答して、スペクトルを判定するように構成される。
多くの実施形態では、１つまたはそれを上回る光検出器は、複数の波長の光を測定する複数の光検出器を備え、複数の光検出器は、可視光を測定する第１の光検出器と、赤外光を測定する第２の光検出器とを備える。
多くの実施形態では、分光器はさらに、複数の光検出器からの距離に位置するレンズを備え、複数の光検出器は、複数の光検出器の視野を画定するために近接して位置し、視野は、複数の光源の照射パターンと重複する。
多くの実施形態では、分光器はさらに、複数の光源のそれぞれからの光を用いて実質的に一様な照射を提供するために、第１の距離および第２の距離より大きい距離において複数の光源から分離される第３の拡散板を備える。分光器はさらに、筐体の内面の反射を阻止するために、第１の拡散板と第２の拡散板との間および第２の拡散板と第３の拡散板との間で筐体の内面上に位置する複数の光吸収構造を備えてもよい。
多くの実施形態では、分光器はさらに、第２の拡散板に向かって光エネルギーを指向するために、第１の拡散板と第２の拡散板との間に位置する１つまたはそれを上回るレンズを備える。
多くの実施形態では、分光器はさらに、第１の複数の光源と第１の拡散板との間に位置する第１の光学的透過性カバープレートと、第２の拡散板の第１の側面から離れて第２の拡散板の第２の側面上に位置する第２の光学的透過性カバープレートとを備える。第１の側面は、複数の光源に向かって配向されてもよく、筐体が、第１の拡散板および第２の拡散板を筐体ならびに第１の光学的透過性カバープレートおよび第２の光学的透過性カバープレートで封入するために、第１の光学的透過性カバープレートおよび第２の光学的透過性カバープレートの周囲に延在してもよい。
多くの実施形態では、分光器の複数の光源は、少なくとも１０個の発光ダイオードを備える。
別の側面では、分析される物質から光スペクトルを収集するための分光デバイスは、拡散板と、第１のフィルタ要素と、第２のフィルタ要素とを備える。拡散板は、分析される物質から入射光を受光し、散光を透過させるように構成される。第１のフィルタ要素は、拡散板によって透過させられる散光の一部を受光し、拡散板によって透過させられる散光と関連付けられる波長に角度的に関係付けられる光のパターンを出力するように構成される。第１のフィルタ要素は、第１の波長範囲内の波長に応答する。第２のフィルタ要素は、拡散板によって透過させられる散光の一部を受光し、拡散板によって透過させられる散光と関連付けられる波長に角度的に関係付けられる光のパターンを出力するように構成される。第２のフィルタ要素は、第１の波長範囲と異なる第２の波長範囲内の波長に応答するが、第２の波長範囲は、第１の波長範囲と部分的に重複する。
多くの実施形態では、第１の波長範囲は、約４００ｎｍ〜約１１００ｎｍの波長範囲内に入る。多くの実施形態では、第２の波長範囲は、約４００ｎｍ〜約１１００ｎｍの波長範囲内に入る。第２の波長範囲は、第２の波長範囲の少なくとも２％だけ第１の波長範囲に重複し得る。第２の波長範囲は、第２の波長範囲の約１％〜５％の量だけ第１の波長範囲に重複し得る。
多くの実施形態では、第１および第２のフィルタ要素は、アレイに配列される複数のフィルタ要素内に含まれる。
多くの実施形態では、本デバイスはさらに、感光性検出器の出力に基づいて尿中のナトリウムレベルを検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスを含む。多くの実施形態では、本デバイスはさらに、感光性検出器の出力に基づいて尿中の尿素レベルを検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスを含む。多くの実施形態では、本デバイスはさらに、感光性検出器の出力に基づいて食品中に存在する炭水化物の量を検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスを含む。多くの実施形態では、本デバイスはさらに、感光性検出器の出力に基づいて、予期される医薬組成を含む、分析される物質を確認するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスを含む。多くの実施形態では、本デバイスはさらに、感光性検出器の出力に基づいて、予期されるアルコール飲料組成を含む、分析される物質を確認するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスを含む。多くの実施形態では、本デバイスは、感光性検出器の出力に基づいて、飲料中に存在するメタノールまたはガンマヒドロキシ酪酸の量を検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスを含む。
多くの実施形態では、第１の波長範囲と第２の波長範囲との間の重複は、第１のフィルタ要素および第２のフィルタ要素の出力にわたって利得のアルゴリズム補正を提供するように構成される。
多くの実施形態では、第１のフィルタ要素、第２のフィルタ要素、ならびに第１および第２のフィルタ要素の支持アレイのうちの１つまたはそれを上回るものは、光を吸収するように構成される黒色コーティングのうちの１つまたはそれを上回るものを備えてもよい。
別の側面では、分析される物質から光スペクトルを収集するための分光デバイスは、拡散板と、フィルタのアレイと、感光性検出器とを備える。拡散板は、分析される物質から入射光を受光し、散光を透過させるように構成される。フィルタのアレイの中の各フィルタは、拡散板によって透過させられる散光の一部を受光し、拡散板によって透過させられる散光と関連付けられる波長に角度的に関係付けられる光のパターンを出力するように構成される。アレイの中の少なくとも第１のフィルタは、第２のフィルタによって出力される光のパターンの中の少なくとも１つの特徴が、第１のフィルタによって出力される光のパターンの中の少なくとも１つの特徴と関連付けられるように、アレイの中の少なくとも第２のフィルタにおいてクロストークを誘発するように構成される。感光性検出器は、各フィルタによって出力される光のパターンを受光するように構成される。
多くの実施形態では、第１のフィルタによって受光される光は、感光性検出器上に非同心円状の輪のパターンをもたらす。
多くの実施形態では、各フィルタは、関連レンズを含む。
多くの実施形態では、各フィルタは、波長の範囲と関連付けられる。
多くの実施形態では、第１のフィルタと関連付けられる第１の波長の範囲は、第２のフィルタと関連付けられる第２の波長の範囲と部分的に重複する。
多くの実施形態では、本デバイスはさらに、分光デバイスのスペクトル分解能の少なくとも５倍だけ分離される２つの異なる波長が、フィルタのアレイを通過するときに、少なくとも２つのフィルタからの光が感光性検出器の少なくとも１つの共通ピクセルに衝突するように構成される。
多くの実施形態では、本デバイスはさらに、フィルタのアレイによって出力される光をともに繋ぎ合わせて、入射光と関連付けられるスペクトルを生成または再構築するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスを備える。
多くの実施形態では、本デバイスはさらに、感光性検出器の出力に基づいて尿中のナトリウムレベルを検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスを含む。多くの実施形態では、本デバイスはさらに、感光性検出器の出力に基づいて尿中の尿素レベルを検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスを含む。多くの実施形態では、本デバイスはさらに、感光性検出器の出力に基づいて食品中に存在する炭水化物の量を検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスを含む。多くの実施形態では、本デバイスはさらに、感光性検出器の出力に基づいて、予期される医薬組成を含む、分析される物質を確認するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスを含む。多くの実施形態では、本デバイスはさらに、感光性検出器の出力に基づいて、予期されるアルコール飲料組成を含む、分析される物質を確認するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスを含む。多くの実施形態では、本デバイスはさらに、感光性検出器の出力に基づいて、飲料に存在するメタノールまたはガンマヒドロキシ酪酸の量を検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスを含む。
別の側面では、分析される物質から光スペクトルを収集するための分光デバイスは、第１の放射線エミッタと、第２の放射線エミッタと、放射線拡散ユニットとを備える。第１の放射線エミッタは、第１の波長範囲内の放射線を放出するように構成され、第２の放射線エミッタは、第２の波長範囲内の放射線を放出するように構成され、第２の波長範囲は、第１の波長範囲と異なる。放射線拡散ユニットは、第１の放射線エミッタから放出される放射線および第２の放射線エミッタから放出される放射線を入力として受光し、物質を分析する際に使用するための照明放射線を出力として提供するように構成される。放射線拡散ユニットは、第１の拡散板要素と、第２の拡散板要素と、第１の拡散板要素と第２の拡散板要素との間に配置される少なくとも１つのレンズとを含む。
多くの実施形態では、第１の拡散板要素は、第１の拡散板要素からの方向のそれぞれにおける第１の拡散板要素の出力が一様であるように、レンズの開口面に配置される。
多くの実施形態では、第１の放射線エミッタは、発光ダイオードを含む。多くの実施形態では、第２の放射線エミッタは、発光ダイオードを含む。多くの実施形態では、第１の放射線エミッタおよび第２の放射線エミッタのうちの少なくとも１つは、レーザを含む。多くの実施形態では、本デバイスはさらに、第３および第４の放射線エミッタを含む。
多くの実施形態では、第１の放射線エミッタおよび第２の放射線エミッタによって放出される放射線は、時間多重化される。
多くの実施形態では、第１の放射線エミッタおよび第２の放射線エミッタによって放出される放射線は、周波数変調される。
多くの実施形態では、第１の放射線エミッタおよび第２の放射線エミッタによって放出される放射線は、それぞれ異なる周波数において振幅変調される。
多くの実施形態では、本デバイスはさらに、物質と放射線拡散ユニットによって提供される照明放射線との間の相互作用の結果として、物質から収集される光の中の１つまたはそれを上回るスペクトル成分に対して感受性がある、感光性検出器を含む。
多くの実施形態では、本デバイスはさらに、感光性検出器の出力に基づいて尿中のナトリウムレベルを検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスを含む。多くの実施形態では、本デバイスはさらに、感光性検出器の出力に基づいて尿中の尿素レベルを検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスを含む。多くの実施形態では、本デバイスはさらに、感光性検出器の出力に基づいて食品中に存在する炭水化物の量を検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスを含む。多くの実施形態では、本デバイスはさらに、感光性検出器の出力に基づいて、予期される医薬組成を含む、分析される物質を確認するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスを含む。多くの実施形態では、本デバイスはさらに、感光性検出器の出力に基づいて、予期されるアルコール飲料組成を含む、分析される物質を確認するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスを含む。多くの実施形態では、本デバイスはさらに、感光性検出器の出力に基づいて、飲料中に存在するメタノールまたはガンマヒドロキシ酪酸の量を検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスを含む。
別の側面では、環境からの少なくとも１つの物質を分析するための携帯用デバイスは、分光器と、少なくとも１つの処理デバイスとを備える。分光器は、少なくとも１つの物質から光スペクトルを収集し、分光器と関連付けられる感光性検出器に提供される光のパターンを表す信号を含む出力を提供するように構成され、光のパターンは、少なくとも１つの物質から収集される光スペクトルと関連付けられる波長に空間的に関係付けられる。少なくとも１つの処理デバイスは、分光器の出力を受信し、少なくとも１つの付加的センサから出力を受信し、分析される物質の少なくとも１つの特性に関する情報を表示ユニットに提供するように構成される。１つの付加的センサは、少なくとも１つの物質を含む環境の少なくとも１つの側面と関連付けられる信号を生成するように構成される。表示ユニットに提供される情報は、分光器の出力および少なくとも１つの付加的センサの出力の両方の分析に基づいて発生される。
多くの実施形態では、少なくとも１つの付加的センサは、分光器とともに携帯用デバイス上に位置する。
多くの実施形態では、表示ユニットは、分光器とともに携帯用デバイス上に位置する。
多くの実施形態では、分光器の出力および少なくとも１つの付加的センサの出力は両方とも、少なくとも１つの処理デバイスによって分析される。
多くの実施形態では、少なくとも１つの付加的センサは、カメラ、温度センサ、容量センサ、抵抗センサ、伝導度センサ、インダクタンスセンサ、高度計、全地球測位システムユニット、濁度センサ、ｐＨセンサ、加速度計、振動センサ、バイオメトリックセンサ、化学センサ、色センサ、クロック、周囲光センサ、マイクロホン、透過度計、デュロメータ、バーコードリーダ、流量計、速度計、磁力計、および別の分光器のうちの１つまたはそれを上回るものを含む。
別の側面では、環境からの少なくとも１つの物質を分析するための携帯用分析システムは、分光器と、少なくとも１つの処理デバイスとを備える。分光器は、少なくとも１つの物質から光スペクトルを収集し、分光器と関連付けられる感光性検出器に提供される光のパターンを表す信号を含む出力を提供するように構成され、光のパターンは、少なくとも１つの物質から収集される光スペクトルと関連付けられる波長に空間的に関係付けられ、少なくとも１つの処理デバイスを備える。少なくとも１つの処理デバイスは、ディスプレイ用のユーザインターフェースを生成するように構成される。ユーザインターフェースは、少なくとも１つの物質から収集される光スペクトルに対して行われる第１のタイプの分析と関連付けられる、第１のユーザ選択可能インターフェース要素を含む。ユーザインターフェースはまた、少なくとも１つの物質から収集される光スペクトルに対して行われる第２のタイプの分析と関連付けられる、少なくとも第２のユーザ選択可能インターフェース要素も含み、第２のタイプの分析は、少なくとも１つの側面で第１のタイプの分析と異なる。少なくとも１つの処理デバイスはさらに、第１のユーザ選択可能インターフェース要素の選択または第２のユーザ選択可能インターフェース要素の選択が起こったかどうかを判定し、選択されたユーザインターフェース要素と関連付けられるタイプの分析の実施を引き起こし、行われる分析に関する情報をディスプレイに提供するように構成される。
多くの実施形態では、本システムはさらに、ディスプレイを含む。
多くの実施形態では、分光器は、第１のモバイルデバイスと関連付けられ、ディスプレイは、第１のモバイルデバイスと異なる第２のモバイルデバイスと関連付けられる。第２のモバイルデバイスは、携帯電話を含んでもよい。
多くの実施形態では、第１のタイプの分析および第２のタイプの分析のうちの１つまたはそれを上回るものは、食品中の脂肪含量、食品中の糖含量、食品中のタンパク質含量、食品中のグルテン含量、物質中の水分レベル、ワインの特性、チーズの特性、食品中の繊維含量、食品中の腐敗作用物質、食品組成、医薬組成、物質真正性、毒性物質の存在、ガス組成、水質、および尿組成のうちの１つまたはそれを上回るものに関する。
多くの実施形態では、第１のユーザ選択可能インターフェース要素および第２のユーザ選択可能インターフェース要素のうちの少なくとも１つは、分光分析アプリケーションと関連付けられるアイコンを含む。
多くの実施形態では、第１のユーザ選択可能インターフェース要素および第２のユーザ選択可能インターフェース要素のうちの少なくとも１つは、複数の利用可能な分析機能の間に含まれる分析識別子を含む。分析識別子は、画像を含んでもよい。分析識別子は、テキストを含んでもよい。
多くの実施形態では、分析データが、第１のユーザ選択可能インターフェース要素および第２のユーザ選択可能インターフェース要素と関連付けられるアプリケーションの間で共有されることができる。
多くの実施形態では、本システムはさらに、少なくとも１つの物質から収集される光スペクトルに対して行われる第３のタイプの分析と関連付けられる、少なくとも第３のユーザ選択可能インターフェース要素を含み、第３のタイプの分析は、第１のタイプの分析および第２のタイプの分析と異なる少なくとも１つの側面を含む。
別の側面では、環境からの少なくとも１つの物質を分析するための携帯用分析システムは、分光器と、少なくとも１つの処理デバイスとを備える。分光器は、少なくとも１つの物質から光スペクトルを収集し、分光器と関連付けられる感光性検出器に提供される光のパターンを表す信号を含む出力を提供するように構成され、光のパターンは、少なくとも１つの物質から収集される光スペクトルと関連付けられる波長に空間的に関係付けられ、少なくとも１つの処理デバイスを備える。少なくとも１つの処理デバイスは、分光器から出力を受信するように構成される。処理デバイスはさらに、出力に基づいて、少なくとも１つの物質から収集される光スペクトルに対して行われる第１のタイプの分析と、少なくとも１つの物質から収集される光スペクトルに対して行われる第２のタイプの分析との間で選択するように構成される。第２のタイプの分析は、少なくとも１つの側面で第１のタイプの分析と異なり得る。処理デバイスはさらに、選択されたタイプの分析の実施を引き起こし、自動的に選択されたタイプの行われる分析に関する情報をディスプレイに提供するように構成される。
多くの実施形態では、第１および第２のタイプの分析の間の選択は、分光器によって提供される出力の少なくとも１つの特性に基づいて自動的に行われる。少なくとも１つの特性は、ワインを含む物質を示してもよい。少なくとも１つの特性は、チーズを含む物質を示してもよい。少なくとも１つの特性は、複数の食品タイプを含む物質を示してもよい。
多くの実施形態では、第１および第２のタイプの分析の間の選択は、ユーザ入力に基づき得る。
多くの実施形態では、第１のタイプの分析および第２のタイプの分析のうちの１つまたはそれを上回るものは、食品中の脂肪含量、食品中の糖含量、食品中のタンパク質含量、食品中のグルテン含量、物質中の水分レベル、ワインの特性、チーズの特性、食品中の繊維含量、食品中の腐敗作用物質、食品組成、医薬組成、物質真正性、毒性物質の存在、ガス組成、水質、および尿組成のうちの１つまたはそれを上回るものに関する。
多くの実施形態では、本システムはさらに、環境を表す画像データを取得するように構成される画像捕捉デバイスを含む。画像捕捉デバイスは、カメラを含むことができ、少なくとも１つの処理デバイスはさらに、画像捕捉デバイスによって取得される画像データを受信し、第１のタイプの分析または第２のタイプの分析の選択で画像データの少なくとも一部を使用するように構成される。
多くの実施形態では、少なくとも１つの処理デバイスは、画像データに基づいて環境からの少なくとも１つの物質の特性を認識し、認識された特性に基づいて第１のタイプの分析と第２のタイプの分析との間で選択するように構成される。認識された特性は、少なくとも１つの物質が、ワイン、チーズ、もしくは他の食品タイプのうちの１つまたはそれを上回るものを含むことであってもよい。
多くの実施形態では、第１および第２のタイプの分析の選択はさらに、所定の階層に基づき得る。
多くの実施形態では、本システムはさらに、ディスプレイを備える。
多くの実施形態では、分光器は、第１のモバイルデバイスと関連付けられ、ディスプレイは、第１のモバイルデバイスと異なる第２のモバイルデバイスと関連付けられる。第２のモバイルデバイスは、携帯電話を含むことができる。
別の側面では、燃料の特性を分析するための分光デバイスは、分析される物質から入射光を受光し、散光を透過させるように構成される、拡散板と、フィルタのアレイとを備える。各フィルタは、拡散板によって透過させられる散光の一部を受光し、拡散板によって透過させられる散光と関連付けられる波長に角度的に関係付けられる光のパターンを出力するように構成される。本デバイスはさらに、フィルタのアレイから出力される光のパターンを受光し、受光された光のパターンを表す出力信号を提供するように構成される、感光性検出器を備える。本デバイスはさらに、少なくとも１つの処理デバイスを備える。少なくとも１つの処理デバイスは、感光性検出器の出力信号を受信し、出力信号の分析に基づいて、燃料と関連付けられる少なくとも１つの特性を判定するように構成される。処理デバイスはさらに、少なくとも１つの特性に関する情報をディスプレイに提供するように構成される。
多くの実施形態では、本デバイスはさらに、フィルタのアレイと感光性検出器との間に配置されるレンズのアレイを含んでもよく、レンズのアレイの中の各レンズは、フィルタのアレイの中の対応するフィルタと関連付けられる。
多くの実施形態では、少なくとも１つの特性は、燃料と関連付けられる判定されたタイプを含む。多くの実施形態では、少なくとも１つの特性は、燃料と関連付けられる判定された汚染物質レベルを含む。多くの実施形態では、少なくとも１つの特性は、燃料と関連付けられる判定されたオクタンレベルを含む。多くの実施形態では、少なくとも１つの特性は、燃料と関連付けられる判定されたセタンレベルを含む。多くの実施形態では、少なくとも１つの特性は、燃料と関連付けられる物質組成を含む。
多くの実施形態では、本デバイスはさらに、ディスプレイを備える。
多くの実施形態では、本デバイスは、車両構成要素との統合のために構成される。車両構成要素は、車両の燃料システム構成要素を含んでもよい。車両構成要素は、車両の燃料タンク、燃料ライン、または燃料噴射器のうちの少なくとも１つを含んでもよい。
別の側面では、農産物の特性を分析するための分光デバイスは、分析される物質から入射光を受光し、散光を透過させるように構成される、拡散板と、フィルタのアレイとを備える。各フィルタは、拡散板によって透過させられる散光の一部を受光し、拡散板によって透過させられる散光と関連付けられる波長に角度的に関係付けられる光のパターンを出力するように構成される。本デバイスはさらに、フィルタのアレイから出力される光のパターンを受光し、受光された光のパターンを表す出力信号を提供するように構成される、感光性検出器を備える。本デバイスはさらに、少なくとも１つの処理デバイスを備える。処理デバイスは、感光性検出器の出力信号を受信し、出力信号の分析に基づいて、燃料と関連付けられる少なくとも１つの特性を判定し、少なくとも１つの特性に関する情報をディスプレイに提供するように構成される。
多くの実施形態では、本デバイスはさらに、フィルタのアレイと感光性検出器との間に配置されるレンズのアレイを含み、レンズのアレイの中の各レンズは、フィルタのアレイの中の対応するフィルタと関連付けられる。
多くの実施形態では、少なくとも１つの特性は、農産物と関連付けられる判定されたタイプを含む。多くの実施形態では、少なくとも１つの特性は、農産物の判定された成熟レベルを含む。多くの実施形態では、少なくとも１つの特性は、農産物の判定された湿度レベルを含む。
多くの実施形態では、農産物は、穀物、米、コーヒー、香辛料、油糧種子、または飼料のうちの少なくとも１つを含む。多くの実施形態では、農産物は、牛乳を含み、少なくとも１つの特性は、牛乳の判定された脂肪含量を含む。
多くの実施形態では、本デバイスはさらに、農産物の別の特性が判定されることができる出力を提供するように構成される、少なくとも１つのセンサを含む。
多くの実施形態では、少なくとも１つの処理デバイスは、少なくとも１つの特性および別の特性に基づいて判定される情報をディスプレイに提供するように構成される。別の特性は、硬度レベルを含んでもよい。
多くの実施形態では、本デバイスはさらに、ディスプレイを備えてもよい。
多くの実施形態では、本デバイスは、アルコール飲料中のメタノールを検出するように構成される。多くの実施形態では、本デバイスは、乳製品中のメラミンを検出するように構成される。
別の側面では、電力変換構成要素の特性を分析するための分光デバイスは、分析される物質から入射光を受光し、散光を透過させるように構成される、拡散板と、フィルタのアレイとを備える。各フィルタは、拡散板によって透過させられる散光の一部を受光し、拡散板によって透過させられる散光と関連付けられる波長に角度的に関係付けられる光のパターンを出力するように構成される。本デバイスはさらに、フィルタのアレイから出力される光のパターンを受光し、受光された光のパターンを表す出力信号を提供するように構成される、感光性検出器を備える。本デバイスはさらに、データインターフェースと、少なくとも１つの処理デバイスとを備える。少なくとも１つの処理デバイスは、感光性検出器の出力信号を受信し、出力信号の分析に基づいて、燃料と関連付けられる少なくとも１つの特性を判定し、少なくとも１つの特性に関する情報をディスプレイに提供するように構成されてもよい。
多くの実施形態では、本デバイスはさらに、フィルタのアレイと感光性検出器との間に配置されるレンズのアレイを含んでもよく、レンズのアレイの中の各レンズは、フィルタのアレイの中の対応するフィルタと関連付けられる。
多くの実施形態では、少なくとも１つの特性は、流体と関連付けられる判定された状態を含み、流体は、電力変換構成要素と関連付けられる。
多くの実施形態では、本デバイスはさらに、ディスプレイを備える。
別の側面では、サーバベースの分光分析エンジンシステムは、データインターフェースと、データベースと、少なくとも１つの処理デバイスとを備える。少なくとも１つの処理デバイスは、複数の分析リクエスタのそれぞれから分光分析要求を受信するように構成される。各分光分析要求は、データインターフェースを介して受信され、少なくとも１つの取得された光スペクトルを表すデータと、光スペクトルと関連付けられる１つまたはそれを上回る付随データとを含む。処理デバイスはさらに、各分析要求について、データベースに記憶された分光情報を使用して、取得された光スペクトルおよび光スペクトルと関連付けられる１つまたはそれを上回る付随データを分析し、各それぞれの分析要求について、データベースと関連付けられるアルゴリズムに基づいて、分析結果のリストを編纂するように構成される。処理デバイスはさらに、各分析要求について、少なくとも１つの取得された光スペクトルおよび光スペクトルと関連付けられる１つまたはそれを上回る付随データを用いてデータベースを更新するように構成される。処理デバイスはさらに、各分析要求について、それぞれの分析要求について編纂される分析結果のリストを提供するように構成される。
多くの実施形態では、データベースへの更新は、１つまたはそれを上回る付随データが光スペクトルと関連付けられる有効データを表すと判定される場合のみ行われる。
多くの実施形態では、１つまたはそれを上回る情報は、温度、地理的場所、物質のカテゴリ、物質のタイプ、化学組成、時間、物質の外見、物質の色、物質の味、物質の匂い、および物質と関連付けられる観察可能特性のうちの少なくとも１つを含む、取得された光スペクトルの収集と関連付けられる１つまたはそれを上回る状態を含む。
多くの実施形態では、データインターフェースは、インターネットから通信を伝送および受信するように構成される。
多くの実施形態では、取得された光スペクトルは、吸収スペクトル、蛍光スペクトル、およびラマンスペクトルのうちの少なくとも１つを含む。
多くの実施形態では、分析結果は、物質の識別、物質の鮮度、物質の画像、および物質のテキスト記述のうちの１つまたはそれを上回るものを含む。
多くの実施形態では、本システムは、ユーザデバイス上にユーザインターフェースを提供するように構成され、ユーザインターフェースは、分析要求データ入力を含む。データインターフェースは、ユーザによって分析要求データ入力に提供されるデータとして分析要求を受信するように構成されてもよい。
別の側面では、サーバベースの分光システムは、データインターフェースと、分光データおよび複数のユーザのそれぞれの関連選好データを記憶するように構成される、データベースと、少なくとも１つの処理デバイスとを備える。少なくとも１つの処理デバイスは、複数のユーザの間からのユーザと関連付けられるデバイスから推奨要求を受信するように構成される。推奨要求は、データインターフェースを介して受信され、少なくとも１つの取得された光スペクトルを表すデータを含む。処理デバイスはさらに、ユーザのデータベースに記憶された分光情報を使用して、取得された光スペクトルを分析し、分析に基づいて、少なくとも１つの推奨を生成し、データインターフェースを介して推奨をユーザデバイスに提供するように構成される。
多くの実施形態では、少なくとも１つの処理デバイスはさらに、ユーザのデバイスから選好更新を受信するように構成され、選好更新は、データインターフェースを介して受信され、少なくとも１つの取得された光スペクトルおよびユーザ選好の少なくとも１つのインジケータを表すデータを含み、少なくとも１つの取得された光スペクトルおよびユーザ選好の少なくとも１つのインジケータを用いてデータベースを更新する。
多くの実施形態では、取得された光スペクトルは、吸収スペクトル、蛍光スペクトル、およびラマンスペクトルのうちの少なくとも１つを含む。
別の側面では、サーバベースの分光システムは、物質からデータを収集するように構成されるセンサと、収集されたデータをクラウドベースのサーバに伝送するように構成される通信デバイスと、通信デバイスから伝送されるデータを分析するように構成されるクラウドベースのサーバと、クラウドベースのサーバから分析結果を受信し、分析結果をユーザに提示するように構成されるデバイスとを備える。
多くの実施形態では、センサは、光学分光システムを備え、光学分光システムは、光学分光器と、照明光源と、処理デバイスとを備える。本システムは、物質の１つまたはそれを上回る化学的もしくは物理的性質に対応するスペクトルを生成するように構成される。
多くの実施形態では、光学分光器は、２ｃｍ×２ｃｍ×２ｃｍより小さい寸法を有する。
多くの実施形態では、通信デバイスは、携帯電話である。
多くの実施形態では、通信デバイスは、無線通信を使用してセンサから収集されたデータを受信する。
多くの実施形態では、クラウドベースのサーバは、スペクトルのデータベースを備える。スペクトルのデータベースは、更新可能であり得る。クラウドベースのサーバは、データ分析のための１つまたはそれを上回るアルゴリズムを備えてもよい。クラウドベースのサーバは、１つより多くのセンサまたは１人より多くのユーザをサポートしてもよい。１つより多くのセンサは、同一のデータベースをサポートするように構成および較正されてもよい。
多くの実施形態では、センサは、５秒未満のウォームアップ時間を有する。多くの実施形態では、センサは、１秒未満のウォームアップ時間を有する。
多くの実施形態では、照明光源は、１つまたはそれを上回る発光ダイオードを備える。多くの実施形態では、照明光源は、広帯域である。多くの実施形態では、照明光源は、１つまたはそれを上回るレーザを備える。
多くの実施形態では、本システムは、ユーザが具体的動作を行うことを可能にする、１つまたはそれを上回るアプリケーションを備える。
多くの実施形態では、本システムは、アプリケーションを開発するための方法をユーザに提供するように構成される。多くの実施形態では、アプリケーションを開発するための方法は、新しいデータベースを作成するための方法を含む。
多くの実施形態では、分光デバイスはさらに、各レンズ要素の出力が、最適よりも大きい点広がり関数サイズを有するように構成され、それによって、１つまたはそれを上回るレンズ要素の被写界深度を増加させるような形状を有する、１つまたはそれを上回るレンズ要素を備えてもよい。
多くの実施形態では、分光デバイスはさらに、各レンズ要素の波長の輪の出力幅が、入射光ビームの角度に対して低減した非線形を備えるように、各レンズ要素の出力を歪曲させるように構成される非球面形状プロファイルを有する、１つまたはそれを上回るレンズ要素を備えてもよい。
図１は、実施形態による、小型分光器の等角図を示す。
図２は、実施形態による、分光器システムの概略図を示す。
図３は、実施形態による、図１の小型分光器の概略図を示す。
図４は、実施形態による、光学レイアウトの概略図を示す。
図５は、実施形態による、分光器ヘッドの概略図を示す。
図６は、実施形態による、図５の分光器ヘッドの断面Ａの概略図を示す。
図７は、実施形態による、図５の分光器ヘッドの断面Ｂの概略図を示す。
図８は、実施形態による、分光器モジュールの等角図を示す。
図９は、実施形態による、分光器モジュール内のレンズアレイを示す。
図１０は、実施形態による、分光器ヘッドの代替実施形態の概略図を示す。
図１１は、実施形態による、分光器ヘッドの代替実施形態の概略図を示す。
図１２は、図１１の分光器ヘッドの断面の概略図を示す。
図１３は、実施形態による、行および列に配列された図１１の分光器ヘッドのＬＥＤのアレイを示す。
図１４は、実施形態による、図１１の分光器ヘッドの放射線拡散ユニットの概略図を示す。
図１５Ａおよび１５Ｂは、実施形態による、図１３の放射線拡散ユニットのための設計オプションの実施例を示す。
図１６は、実施形態による、分光器におけるデータフローの概略図を示す。
図１７は、実施形態による、手持型デバイスにおけるデータフローの概略図を示す。
図１８は、実施形態による、クラウドベースの記憶システムにおけるデータフローの概略図を示す。
図１９は、実施形態による、ユーザインターフェース（ＵＩ）のフローの概略図を示す。
図２０は、どのようにしてユーザが図１９のＵＩの異なる構成要素を通してナビゲートし得るかという実施例を図示する。
図２１Ａは、図１９のＵＩの構成要素に対応する例示的モバイルアプリケーションＵＩ画面を示す。
図２１Ｂおよび２１Ｃは、図１９のＵＩの構成要素に対応する例示的モバイルアプリケーションＵＩ画面を示す。 図２１Ｂおよび２１Ｃは、図１９のＵＩの構成要素に対応する例示的モバイルアプリケーションＵＩ画面を示す。
図２２Ａ−２２Ｆは、実施形態による、手持型デバイスのプロセッサが図１９のユーザインターフェースを提供するための方法を示す。 図２２Ａ−２２Ｆは、実施形態による、手持型デバイスのプロセッサが図１９のユーザインターフェースを提供するための方法を示す。 図２２Ａ−２２Ｆは、実施形態による、手持型デバイスのプロセッサが図１９のユーザインターフェースを提供するための方法を示す。 図２２Ａ−２２Ｆは、実施形態による、手持型デバイスのプロセッサが図１９のユーザインターフェースを提供するための方法を示す。 図２２Ａ−２２Ｆは、実施形態による、手持型デバイスのプロセッサが図１９のユーザインターフェースを提供するための方法を示す。 図２２Ａ−２２Ｆは、実施形態による、手持型デバイスのプロセッサが図１９のユーザインターフェースを提供するための方法を示す。
図２３は、実施形態による、分光器システムを使用して尿分析を行うための方法を示す。
図２４は、実施形態による、組み込むために好適なプラムおよびチーズの例示的スペクトルを示す。
図２５は、実施形態による、組み込むために好適な種々の脂肪レベルを含むチーズの例示的スペクトルを示す。
図２６は、実施形態による、組み込むために好適な種々の糖レベルを含むプラムの例示的スペクトルを示す。
図２７は、実施形態による、組み込むために好適な種々のレベルのクレアチニンを含む水溶液の例示的スペクトルを示す。
図２８は、実施形態による、組み込むために好適な種々のレベルのナトリウムを含む水溶液の例示的スペクトルを示す。
図２９は、実施形態による、組み込むために好適な種々のレベルのカリウムを含む水溶液の例示的スペクトルを示す。
以下の説明では、本発明の種々の側面が説明されることになる。説明の目的で、具体的な詳細が本発明の十分な理解を提供するために記載される。当業者には、本発明の本質的な性質に影響を及ぼすことなく、詳細が異なる本発明の他の実施形態が存在することは明白であろう。したがって、本発明は、図に例示されるものおよび明細書に記載されるものによってではなく、添付の特許請求の範囲に示されるようにのみ限定され、適切な範囲は、該特許請求の範囲の最も広義の解釈によってのみ決定される。
本開示の実施形態の原理が用いられる例証的実施形態を記載する以下の詳細な説明、ならびに添付の図面を参照することによって、本開示の特徴および利点のより深い理解が得られるであろう。
本明細書に開示される実施形態は、改良型分光器方法および装置を提供する多くの方法のうちの１つまたはそれを上回るものにおいて組み合わせられることができる。本明細書に開示される実施形態の１つまたはそれを上回る構成要素は、多くの方法で相互と組み合わせられることができる。多くの実施形態では、本明細書に説明されるような分光器は、物体のスペクトルデータを生成するために使用されることができ、物体のスペクトルデータは、物体の１つまたはそれを上回る属性を判定するために、クラウドベースのサーバに伝送されることができる。代替として、または組み合わせて、クラウドベースのサーバのデータは、測定された物体の属性に関係付けられる有用な情報を提供するために、分光器のユーザおよび非ユーザの両方に利用可能にされることができる。クラウドベースのサーバのデータは、例えば、クラウドベースのサーバに接続し、多くの物体のスペクトルに関係付けられる情報をダウンロードすることが可能なダウンロード可能アプリを用いて、多くの方法でユーザおよび非ユーザに利用可能にされることができる。
本明細書に開示される実施形態はまた、スペクトルデータに関係付けられる多くの物体の属性のデータベースを提供することも可能である。携帯通信デバイスは、多くの測定された物体のスペクトルデータに基づいてデータベースを構築するために、ユーザが１つまたはそれを上回る測定された物体の属性を入力するために構成されることができる。
本明細書で使用される場合、同様の符号は同様の要素を指す。
本明細書で使用される場合、「光」は、電磁スペクトルの紫外、可視、または赤外部分のうちの１つまたはそれを上回るものにおいて波長を有する電磁放射線を包含する。
本明細書で使用される場合、用語「分散性」は、多色光線の異なる波長成分を空間的に分離するように設計されている構成要素を説明するために、光成分に関して使用される。この定義による「分散性」光学要素の非限定的実施例は、回折格子およびプリズムを含む。この用語は、色収差等の非理想性のために光を分散させるレンズ等の要素、または入射放射線の角度によって異なる透過プロファイルを有する干渉フィルタ等の要素を特異的に除外する。この用語はまた、本明細書に説明されるフィルタおよびフィルタマトリクスも除外する。
本明細書で使用される場合、用語「格納部」は、クレートまたは建造物等の物体を貯蔵する構造を包含する。
（小型分光器システムの概観）
図１は、実施形態による、小型分光器の等角図を示す。分光器１０２は、本明細書でさらに詳細に説明されるように、多くの用途のための汎用物質分析器として使用されることができる。具体的には、分光器１０２は、物質または物体を識別し、識別された物質のある性質に関する情報を提供し、それに応じて、識別された物質に関する実行可能な洞察をユーザに提供するために使用されることができる。分光器１０２は、試料物質に向かって指向されるように構成される分光器ヘッド１２０を備える。分光器ヘッド１２０は、試料物質と関連付けられるスペクトル情報を得るように構成される、分光器モジュール１６０を備える。分光器は、動作ボタン１００６等のユーザが分光器の動作を制御するための単純な手段を備えてもよい。いくつかの実施形態では２ｃｍ×２ｃｍ×２ｃｍより小さい、分光器１０２の小型サイズは、物質についての情報を迅速に得るように物質に指向される（例えば、向けられる）ことができる、手持型デバイスを提供することができる。
図２は、実施形態による、分光器システムの概略図を示す。多くの実施形態では、分光器システム１００は、本明細書に説明されるような分光器１０２と、クラウドベースのサーバまたは記憶システム１１８と無線通信１１６している手持型デバイス１１０とを備える。分光器１０２は、本明細書に説明されるようなデータを取得することができる。手持型分光器１０２は、本明細書に説明されるような分光器構成要素を有する分光器ヘッド１２０に連結される、プロセッサ１０６と、通信回路１０４とを備えてもよい。分光器は、無線シリアル通信リンク、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の通信リンクを用いて、通信回路１０４でデータを手持型デバイス１１０に伝送することができる。手持型デバイスは、分光器１０２からデータを受信し、データをクラウドベースの記憶システム１１８に伝送することができる。データは、クラウドベースのサーバ１１８によって処理および分析され、ユーザに表示されるように手持型デバイス１１０に返送されることができる。
分光器システムは、本明細書でさらに詳細に説明されるように、複数のユーザが、自分の手持型デバイス１１０を介して、クラウドベースのサーバ１１８に接続することを可能にしてもよい。いくつかの実施形態では、サーバ１１８は、最大で何百万もの手持型デバイス１１０と同時に通信するように構成されてもよい。同時に多数のユーザおよびデバイスをサポートするシステムの能力は、システムのユーザが、いくつかの実施形態ではリアルタイムで、着目物質に関する大量の情報にアクセスすることを可能にすることができる。そのような情報へのアクセスは、着目物質に関する詳細な情報を得た決定を行う方法をユーザに提供してもよい。
手持型デバイス１１０は、ディスプレイ１１２、インターフェース１１４、プロセッサ、コンピュータ可読メモリ、および通信回路等の、スマートフォンの１つまたはそれを上回る構成要素を備えてもよい。デバイス１１０は、使用される場合、例えば、無線通信ゲートウェイ等の実質的に固定されたデバイスを備えてもよい。
プロセッサ１０６は、コンピュータプログラムの命令を具現化するコンピュータ可読メモリ等の命令を具現化する有形的表現媒体を備えてもよい。代替として、または組み合わせて、プロセッサは、１つまたはそれを上回る論理ステップを実行するために、ゲートアレイ論理等の論理を備えてもよい。
その小さいサイズおよび低い複雑性により、本明細書に開示される小型分光器システムは、携帯電話等の携帯通信デバイスに組み込まれることができる。これは、デバイス自体内に封入されること、またはデバイス上に搭載され、電力およびデータリンクを提供するための有線もしくは無線手段によってそれに接続されることのいずれかができる。モバイルデバイスに分光器システムを組み込むことによって、得られるスペクトルが遠隔場所にアップロードされることができ、分析がそこで行われることができ、ユーザが分析の結果を通知されることができる。分光器システムはまた、測定されている試料の場所が報告されることができるように、ＧＰＳデバイスおよび／または高度計を具備されることもできる。そのような構成要素のさらなる非限定的実施例は、試料の視覚的印象を記録するためのカメラと、温度および湿度等の環境変数を測定するためのセンサとを含む。
図３は、実施形態による、図１の小型分光器の概略図を示す。分光器１０２は、分光器ヘッド１２０と、制御盤１０５とを備えてもよい。分光器ヘッド１０２は、試料物質に関する分光情報を測定するようにともに構成されることができる、分光器モジュール１６０および照明モジュール１４０のうちの１つまたはそれを上回るものを備えてもよい。分光器ヘッド１０２はさらに、試料物質に関する非分光情報を測定するように構成されることができる、センサモジュール１３０のうちの１つまたはそれを上回るものを備えてもよい。制御盤１０５は、プロセッサ１０６、通信回路１０４、およびメモリ１０７のうちの１つまたはそれを上回るものを備えてもよい。制御盤１０５の構成要素は、本明細書でさらに詳細に説明されるように、データを伝送、記憶、および／または分析するように構成されることができる。
センサモジュール１３０は、分光器モジュール１６０によって測定される分光情報に加えて、非分光情報に基づく試料物質の識別を可能にすることができる。そのような二重情報システムは、物質の検出または識別の精度を増進してもよい。
センサモジュール１３０のセンサ要素は、分析されている物質を含む、環境の少なくとも１つの側面と関連付けられる非分光信号を生成するように構成される任意のセンサを備えてもよい。例えば、センサ要素は、カメラ、温度センサ、電気センサ（容量、抵抗、伝導度、インダクタンス）、高度計、ＧＰＳユニット、濁度センサ、ｐＨセンサ、加速度計、振動センサ、バイオメトリックセンサ、化学センサ、色センサ、クロック、周囲光センサ、マイクロホン、透過度計、デュロメータ、バーコードリーダ、流量計、速度計、磁力計、および別の分光器のうちの１つまたはそれを上回るものを備えてもよい。
センサモジュール１３０の出力は、分光器システムの少なくとも１つの処理デバイスを介して分光器モジュール１６０の出力と関連付けられてもよい。処理デバイスは、分光器モジュールおよびセンサモジュールの出力を受信し、両方の出力を分析し、分析に基づいて物質の少なくとも１つの特性に関する情報を表示ユニットに提供するように構成されてもよい。表示ユニットが、そのような情報の表示を可能にするためにデバイス上に提供されてもよい。
多くの実施形態では、分光器モジュールは、１つまたはそれを上回るレンズ要素を備える。各レンズは、２つの表面で作製されることができ、各表面は、非球面であってもよい。固定焦点システム用のレンズを設計する際に、機械的製造のより大きい変動および誤差に耐えるために、ｚ軸（光学検出器の平面と垂直な軸）上の光学検出器の正確な場所に対するシステムの感受性を低減させることが望ましくあり得る。そうするために、公称位置における点広がり関数（ＰＳＦ）サイズおよび形状が、被写界深度（ＤｏＦ）長と交換されてもよい。例えば、最適よりも大きいＰＳＦサイズが、ＤｏＦ長の増加と引き換えに選択されてもよい。複数のレンズのうちの各レンズの非球面レンズ表面のうちの１つまたはそれを上回るものは、各レンズの増加したＰＳＦサイズおよび増加したＤｏＦ長を提供するように成形されることができる。大量生産ツールが、光学検出器の正確な場所に対して比較的敏感であるシステムと関連付けられる、厳密な公差要件を満たすことができない場合があるため、そのような設計は、大量生産ツールの使用を可能にすることによって生産の費用を削減することに役立ち得る。
いくつかの実施形態では、試料の測定は、散乱周辺光を使用して行われる。
多くの実施形態では、分光器システムは、光または照明源を備える。光源は、行われるスペクトルの測定に適切な当該技術分野で公知である任意のタイプであり得る（例えば、レーザまたは発光ダイオード）。いくつかの実施形態では、光源は、３５０ｎｍ〜１１００ｎｍを放出する。光源の波長および強度は、分光器が使用される特定の使用法に依存するであろう。いくつかの実施形態では、光源は、０．１ｍＷ〜５００ｍＷを放出する。
多くの実施形態では、分光器はまた、電源（例えば、バッテリまたは電力供給部）も含む。いくつかの実施形態では、分光器は、消費者手持型デバイス（例えば、携帯電話）からの電力供給部によって給電される。いくつかの実施形態では、分光器は、独立電力供給部を有する。いくつかの実施形態では、分光器からの電力供給部が、電力を消費者手持型デバイスに供給することができる。
本明細書に説明されるような分光器は、多種多様な分光技法とともに使用するために、光源、検出器、および関連光学部品の適切な選択により、適合されることができる。非限定的実施例は、ラマン、蛍光、およびＩＲまたはＵＶ−ＶＩＳ反射ならびに吸収分光法を含む。上記で説明されるように、小型分光器システムが蛍光信号からラマン信号を分離することができるため、本発明のいくつかの実施形態では、同一の分光器が両方の分光法に使用される。
いくつかの実施形態では、分光器は、モノクロメータを備えない。
（フィルタベースの光学部品とともに二次放射照明を使用する分光器）
次に、本明細書に開示される小型分光器システム１００の非限定的実施形態を例示する図４を参照する。本システムは、分光器モジュール１６０等の種々のモジュールを備える、分光器１０２を備える。例示されるように、分光器モジュール１６０は、拡散板１６４と、フィルタマトリクス１７０と、レンズアレイ１７４と、検出器１９０とを備えてもよい。
多くの実施形態では、分光器システムは、フィルタマトリクス１７０の複数の光学フィルタを備える。光学フィルタは、当該技術分野で公知である任意のタイプであり得る。好適な光学フィルタの非限定的実施例は、ファブリー・ペロー（ＦＰ）共振器、カスケード式ＦＰ共振器、および干渉フィルタを含む。例えば、透過域（少なくとも２００ｎｍ）の外に広い遮光範囲を有する狭帯域フィルタ（≦１０ｎｍ）が使用されることができる。フィルタの中心波長（ＣＷＬ）は、その上に衝突する光の入射角によって変化し得る。
多くの実施形態では、フィルタを用いて通過させられる有効な波長の範囲がフィルタの帯域幅よりも大きくなるように、中心帯域の中心波長は、１０ｎｍまたはそれを上回るだけ変化することができる。多くの実施形態では、中心波長は、フィルタの帯域幅を超える量だけ変化する。例えば、バンドパスフィルタは、１０ｎｍを超えない帯域幅を有することができ、中心帯域の波長は、センサの視野を横切って１０ｎｍ超変化することができる。
多くの実施形態では、分光器システムは、フィルタマトリクスを備える。フィルタマトリクスは、１つまたはそれを上回るフィルタ、例えば、複数のフィルタを備えることができる。単一のフィルタの使用は、分光器に利用可能なスペクトル範囲を限定することができる。フィルタは、所定の入射角、偏光、波長、および／または他の性質を伴う光信号の透過のみを可能にする要素であり得る。例えば、光の入射角が３０°より大きい場合、本システムは、レンズ収差および大きい角度における検出器の効率の減少により、十分な強度の信号を生じない場合がある。３０°の角度範囲および約８５０ｎｍの光学フィルタ中心波長（ＣＷＬ）に関して、分光器に利用可能なスペクトル範囲は、例えば、約３５ｎｍであり得る。本範囲がいくつかの分光法ベースの用途のために不十分であり得るため、より広いスペクトル範囲を伴う実施形態は、複数のサブフィルタから成る光学フィルタマトリクスを備えてもよい。各サブフィルタは、異なるＣＷＬを有することができ、したがって、光学スペクトルの異なる部分を覆う。サブフィルタは、多くの方法のうちの１つまたはそれを上回るものにおいて構成され、例えば、２次元でタイル張りされることができる。
サブフィルタの数に応じて、分光器にアクセス可能な波長範囲は、数百ナノメートルに達することができる。複数のサブフィルタを備える実施形態では、画像面で（すなわち、サブフィルタにつき１つ）形成される近似フーリエ変換が重複し、検出器の任意の特定のピクセルで得られる信号は、異なるフーリエ変換の混合に起因し得る。
いくつかの実施形態では、フィルタマトリクスは、異なるフィルタから出現する光の検出器上でクロストークを阻止するように、および迷光の効果を最小限にするように、具体的順序で配列される。例えば、マトリクスが３×４フィルタから成る場合には、マトリクスの内部に位置する２つのフィルタ、およびマトリクスの周辺に１０個のフィルタがある。内部における２つのフィルタは、波長範囲の縁におけるフィルタであるように選択されることができる。特定の理論によって拘束されないが、選択された内側フィルタは、最も空間的なクロストークを受けるが、スペクトル的にクロストークに最も感受性が低くあり得る。
多くの実施形態では、分光器モジュールは、レンズアレイ１７４を備える。レンズアレイは、複数のレンズを備えることができる。複数のレンズの中のレンズの数は、フィルタアレイの各フィルタがレンズアレイのレンズに対応するように判定されることができる。代替として、または組み合わせて、レンズの数は、支持アレイを通した各チャネルがレンズアレイのレンズに対応するように判定されることができる。代替として、または組み合わせて、レンズの数は、画像センサの複数の領域のうちの各領域が、光チャネルと、レンズアレイの対応するレンズおよびフィルタアレイのフィルタとに対応するように、選択されることができる。
多くの実施形態では、分光器システムは、センサのアレイを備え得る検出器１９０を備える。多くの実施形態では、検出器は、着目波長範囲内の光を検出することが可能である。本明細書に開示される小型分光器システムは、得られるスペクトルの性質および検査される試料の特定のスペクトル特性に応じてＵＶからＩＲまで使用することができる。検出器は、光の紫外線波長、光の可視波長、もしくは光の赤外線波長のうちの１つまたはそれを上回るものに対して敏感であり得る。いくつかの実施形態では、強度を位置の関数として測定することが可能な検出器（例えば、アレイ検出器または二次元画像センサ）が使用される。
いくつかの実施形態では、分光器は、円筒形ビーム体積ホログラム（ＣＶＢＨ）を備えない。
検出器は、所定の面に位置することができる。所定の面は、レンズアレイの焦点面であり得る。異なる波長の光（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４等）は、波長に比例する異なる半径の実質的に一連の同心円として検出器に到達することができる。波長と対応する円の半径との関係は、線形でなくてもよい。
検出器は、いくつかの実施形態では、不連続スペクトル、例えば、分散性要素が形成するであろうものとは異なり得るスペクトルを受光する。不連続スペクトルは、スペクトルの部分を欠いている場合がある。不連続スペクトルは、例えば、少なくとも部分的に不連続なスペクトルの波長を有することができる。いくつかの実施形態では、第１の短い波長が、より長い波長付近の検出器に接触し、第２の短い波長が、より長い波長よりも第１の短い波長からさらに離れた距離にある検出器に接触する。
検出器は、例えば、ピクセル等の複数の検出器要素を備えてもよい。各検出器要素は、広いスペクトルの範囲の信号を受信するように構成されてもよい。第１および第２の複数の検出器要素で受光されるスペクトルの範囲は、少なくとも約１０ｎｍ〜約４００ｎｍに及び得る。多くの実施形態では、第１および第２の複数の検出器要素で受光されるスペクトルの範囲は、少なくとも約１０ｎｍ〜約７００ｎｍに及び得る。多くの実施形態では、第１および第２の複数の検出器要素で受光されるスペクトルの範囲は、少なくとも約１０ｎｍ〜約１６００ｎｍに及び得る。多くの実施形態では、第１および第２の複数の検出器要素で受光されるスペクトルの範囲は、少なくとも約４００ｎｍ〜約１６００ｎｍに及び得る。多くの実施形態では、第１および第２の複数の検出器要素で受光されるスペクトルの範囲は、少なくとも約７００ｎｍ〜約１６００ｎｍに及び得る。
多くの実施形態では、分光器システムは、拡散板を備える。試料から出現する光が十分に拡散しない実施形態では、拡散板が分光器の他の要素の前に配置されることができる。拡散板は、光の放射と検出器および／またはフィルタとの間の光経路の中に配置されることができる。コリメート光（または部分的コリメート光）が、拡散板に衝突することができ、次いで、分光器の他の側面、例えば、光学フィルタに衝突する散光を生じる。
多くの実施形態では、レンズアレイ、フィルタマトリクス、および検出器は、共通光軸上に集中していない。多くの実施形態では、レンズアレイ、フィルタマトリクス、および検出器は、共通光軸上に整合させられる。
多くの実施形態では、小型分光器の動作原理は、以下の属性のうちの１つまたはそれを上回るものを含む。光が、拡散板に衝突し、光の少なくともわずかな割合が、拡散板を通して透過させられる。次いで、光は、様々な伝搬角度でフィルタマトリクスに衝突し、サブフィルタを通過する光のスペクトルが角度的に符号化される。角度的に符号化された光は、次いで、角度によって符号化された光の空間的フーリエ変換を（近似的に）行い、それを空間符号化スペクトルに変換するレンズアレイ（例えば、フーリエ変換集束要素）を通過する。最後に、光は、検出器に到達する。アレイのレンズの光軸に対する検出器要素の位置は、光の波長に対応し、ピクセル位置の光の波長は、アレイのレンズの光軸に対するピクセルの位置に基づいて判定されることができる。センサ上の位置の関数としてのピクセル（例えば、ピクセル数または座標参照位置）等の検出器要素によって記録される光の強度は、その位置に対する光の分解波長に対応する。
いくつかの実施形態では、着目スペクトル範囲外の光を遮断するために（すなわち、望ましくない光が検出器に到達するのを防ぐために）、小型分光器システムの前に付加的フィルタが配置される。
光学フィルタによって覆われるスペクトル範囲が不十分である実施形態では、異なるＣＷＬを有する付加的サブフィルタが使用されることができる。
いくつかの実施形態では、シャッタが、分光器１０２の一部の光の包含または排除を可能にする。例えば、特定のサブフィルタを排除するためにシャッタが使用されることができる。シャッタはまた、個々のレンズを排除するために使用されてもよい。
図５は、実施形態による、分光器ヘッドの概略図を示す。多くの実施形態では、分光器１０２は、分光器ヘッド１２０を備える。分光器ヘッドは、分光器モジュール１６０、温度センサモジュール１３０、および照明モジュール１４０のうちの１つまたはそれを上回るものを備える。各モジュールは、存在する場合、モジュール窓で覆われることができる。例えば、分光器モジュール１６０は、分光器窓１６２を備えることができ、温度センサモジュール１３０は、センサ窓１３２を備えることができ、照明モジュール１４０は、照明窓１４２を備えることができる。
多くの実施形態では、照明モジュールおよび分光器モジュールは、試料に重複する視野を有するように構成される。重複する視野は、多くの方法のうちの１つまたはそれを上回るものにおいて提供され得る。例えば、照明源の光軸、温度センサ、およびマトリクスアレイは、実質的に平行な構成で延在することができる。代替として、光軸のうちの１つまたはそれを上回るものが、別のモジュールの別の光軸に向かって配向されてもよい。
図６は、実施形態による、図３の分光器ヘッドの断面Ａの概略図を示す。ノイズおよび／または温度の変動からもたらされるスペクトルシフトを低減するために、温度センサモジュール１３０を備える分光器ヘッド１０２を使用して、測定の間に温度を測定および記録することができる。いくつかの実施形態では、温度センサ要素は、試料から放出された赤外線放射に応じて試料の温度を測定し、プロセッサに温度測定値を送信することができる。正確かつ／または精密な温度測定は、生成されるスペクトルを標準化または修正するために使用されることができる。例えば、所与の試料の異なるスペクトルは、スペクトルが得られた温度に基づいて測定されることができる。いくつかの実施形態では、スペクトルは、スペクトルが測定された温度に関連するメタデータを用いて格納されることができる。多くの実施形態では、温度センサモジュール１３０は、温度センサ窓１３２を備える。温度センサ窓は、センサモジュールを密封することができる。温度センサ窓１３２は、可視光に対して実質的に不透過性であり、かつ赤外スペクトルの光を透過する材料で作製されることができる。いくつかの実施形態では、温度センサ窓１３２は、例えば、ゲルマニウムを含む。いくつかの実施形態では、温度センサ窓は、約０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、または１．０ｍｍの厚さである。
多くの実施形態では、分光器ヘッドは、照明モジュール１４０を備える。照明モジュールは、光で試料を照射することができる。いくつかの実施形態では、照明モジュールは、照明窓１４２を備える。照明窓は、照明モジュールを密封することができる。照明窓は、照明モジュールで生成される光に対して実質的に透過性であり得る。例えば、照明窓は、ガラスを備えることができる。照明モジュールは、光源１４８を備えることができる。いくつかの実施形態では、光源は、１つまたはそれを上回る発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えることができる。いくつかの実施形態では、光源は、青色ＬＥＤを備える。いくつかの実施形態では、光源は、赤色もしくは緑色ＬＥＤまたは赤外線ＬＥＤを備える。
光源１４８は、装着具１５０の上に装着されることができる。いくつかの実施形態では、装着具は、セラミックパッケージを備える。例えば、照明器具は、セラミックパッケージ上に装着されたフリップチップＬＥＤダイであってもよい。装着具１５０は、照明モジュールの移動を軽減するために補強材１５４に随意に装着されることができる、フレキシブルプリント回路基板（ＰＣＢ）１５２に取り付けられることができる。照明モジュールのフレキシブルＰＣＢおよび温度センサモジュールのＰＣＴは、同様に分光器ＰＣＢの部分を含み得る、同じフレキシブルＰＣＢの異なる部分を備えてもよい。
光源１４８によって生成される光の波長は、プレート１４６によってシフトさせられることができる。プレート１４６は、波長シフトプレートであり得る。いくつかの実施形態では、プレート１４６は、ガラスに埋め込まれた燐光体を含む。代替として、または組み合わせて、プレート１４６は、ナノ結晶、量子ドット、またはそれらの組み合わせを含むことができる。プレートは、光源からの光を吸収し、吸収された光の周波数よりも低い周波数を有する光を放出することができる。いくつかの実施形態では、光源は、可視光を生成し、プレート１４６は、光を吸収して近赤外線を放出する。いくつかの実施形態では、光源は、プレート１４６に近接するか、または直接接触する。いくつかの実施形態では、光源および関連するパッケージは、熱伝達を制限するために、隙間によってプレートから隔てられる。例えば、光源とプレートとの隙間は、少なくとも０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．５、２．０、２．５、３．０、３．５、４．０、５．０、６．０、７．０、８．０、９．０、または１０．０ｍｍであり得る。多くの代替の実施形態では、光源パッケージがヒートシンクを備えるようにプレートから熱を伝導するために、光源パッケージがプレート１４６に接触する。
照明モジュールは、光を集中させるために、放物面集光器１４４または集光レンズ等の集光器をさらに備えることができる。いくつかの実施形態では、放物面集光器１４４は、反射器である。いくつかの実施形態では、放物面集光器１４４は、ステンレススチールを含む。いくつかの実施形態では、放物面集光器１４４は、金めっきステンレススチールを含む。いくつかの実施形態では、集光器は、光を円錐形に集中させることができる。例えば、光は、約３０〜４５、２５〜５０、または２０〜５５度の視野を有する円錐形に集中させることができる。
いくつかの実施形態では、照明モジュールは、光を透過するように構成され、分光器モジュールは、分光器ヘッドの入射面に対して実質的に垂直に延在する光路に沿って光を受光するように構成される。いくつかの実施形態では、モジュールは、光が、１つのモジュールから物体（試料１０８等）へと透過させられることができ、光を受光する別のモジュールに反射または散乱させられることができるように、構成されることができる。
いくつかの実施形態では、分光器モジュールを表す光軸が照明モジュールの光軸に対してオフセット角になるように、照明モジュールおよび分光器モジュールの光軸が非平行となるように構成される。この非平行構成は、多くの方法のうちの１つまたはそれを上回るものにおいて提供され得る。例えば、１つまたはそれを上回る光軸を互いに向かって配向するために、１つまたはそれを上回る構成要素が、同じ支持体上で支持され、レンズ等の光学部品に対してオフセットされてもよい。代替として、または組み合わせて、モジュールが、別のモジュールに対して角度傾斜し得る。いくつかの実施形態では、各モジュールの光軸は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２５、３０、３５、４０、４５、または５０度より大きなオフセット角で整合させられる。いくつかの実施形態では、照明モジュールおよび分光器モジュールは、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２５、３０、３５、４０、４５、または５０度よりも小さなオフセット角で整合させられるように構成される。いくつかの実施形態では、照明モジュールおよび分光器モジュールは、１〜１０、１１〜２０、２１〜３０、３１〜４０、または４１〜５０度のオフセット角で整合させられるように構成される。いくつかの実施形態では、モジュールのオフセット角は、厳密に設定され、調節不可能である。いくつかの実施形態では、モジュールのオフセット角は、調節可能である。いくつかの実施形態では、モジュールのオフセット角は、試料からの分光器ヘッドの距離に基づいて自動的に選択される。いくつかの実施形態では、２つのモジュールが平行な光軸を有する。いくつかの実施形態では、２つまたはそれを上回るモジュールがオフセットした光軸を有する。いくつかの実施形態では、モジュールは、光軸が試料上に集中するように光軸をオフセットさせることができる。モジュールは、光軸が所定の距離で集中するように光軸をオフセットさせることができる。例えば、モジュールは、光軸が約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、または５００ｍｍ離れた距離で集中するように光軸をオフセットさせることができる。
図７は、実施形態による、図３および４の分光器ヘッドの断面Ｂの概略図を示す。多くの実施形態では、分光器ヘッド１０２は、分光器モジュール１６０を備える。分光器モジュールは、分光器窓１６２によって密封されることができる。いくつかの実施形態では、分光器窓１６２は、スペクトル試料を分析するために、波長に関して光に対して選択的に透過性である。例えば、分光器窓１６２は、ＩＲパスフィルタであり得る。いくつかの実施形態では、窓１６２は、ガラスであってもよい。分光器モジュールは、１つまたはそれを上回る拡散板を備えることができる。例えば、分光器モジュールは、分光器窓１６２の下に配置された第１の拡散板１６４を備えることができる。第１の拡散板１６４は、入射光を分布させることができる。例えば、第１の拡散板は、コサイン拡散板であり得る。随意に、分光器モジュールは、光フィルタ１８８を備える。光フィルタ１８８は、厚いＩＲパスフィルタであり得る。例えば、フィルタ１８８は、閾値波長より低い光を吸収することができる。いくつかの実施形態では、フィルタ１８８は、約１０００、９５０、９００、８５０、８００、７５０、７００、６５０、または６００ｎｍを下回る波長を有する光を吸収する。いくつかの実施形態では、分光器モジュールは、第２の拡散板１６６を備える。第２の拡散板は、フィルタマトリクス１７０の入力部でランバート配光を生成することができる。フィルタアセンブリは、ガラスプレート１６８によって密封されることができる。代替として、または組み合わせて、フィルタアセンブリは、フィルタアセンブリを分光器筐体１８０に取り付けることができるフィルタフレーム１８２によって、さらに支持されることができる。分光器筐体１８０は、分光器窓１６２を定位置に保持することができ、モジュールに機械的安定性をさらに提供することができる。
第１のフィルタおよび第２のフィルタは、実質的に一様な配光をフィルタに提供するための多くの方法のうちの１つまたはそれを上回るものにおいて配置されることができる。実質的に一様な配光は、約２５％以内まで、例えば、約１０％以内までの平均エネルギーに関して一様であり得る。多くの実施形態では、第１の拡散板は、実質的に均一なエネルギー分布プロファイルを伴って、入射光エネルギーを第２の拡散板上で空間的に分布させる。いくつかの実施形態では、第１の拡散板は、光を角度分布に関して実質的に均質にする。各フィルタに透過された光が、各フィルタ上の光エネルギー入射の空間分布プロファイルおよび角度分布プロファイルの両方に関して実質的に均質となり得るように、第２の拡散板は、実質的に一様なエネルギー分布プロファイルの光エネルギーを実質的に一様な角度分布プロファイルまでさらに拡散する。例えば、各フィルタ上の光エネルギーの角度分布プロファイルは、約＋／−２５％以内まで、例えば、約＋／−１０％以内まで実質的に一様であり得る。
多くの実施形態では、分光器モジュールは、フィルタマトリクス１７０を備える。フィルタマトリクスは、１つまたはそれを上回るフィルタを備えることができる。多くの実施形態では、フィルタマトリクスは、複数のフィルタを備える。
いくつかの実施形態では、フィルタマトリクス１７０の各フィルタは、中心波長の周囲に分布する波長の範囲を透過するように構成される。当業者には理解されるように、波長の範囲は、実質的に垂直にフィルタの表面に透過される光線の透過した波長の分布の半値全幅（以下「ＦＷＨＭ」）として定義されることができる。波長範囲は、中心波長およびスペクトル幅によって定義されることができる。中心波長は、フィルタを通して透過される光の平均波長であり得、フィルタのバンドスペクトル幅は、フィルタを通して透過される光の最大波長と最小波長の差であり得る。いくつかの実施形態では、複数のフィルタの各フィルタは、複数のフィルタのうちの他のフィルタとは異なる波長の範囲を透過するように構成される。いくつかの実施形態では、波長の範囲は、複数のフィルタのうちの該他のフィルタの範囲と重複し、該各フィルタは、複数のフィルタのうちの該他のフィルタとは異なる中心波長を含む。
多くの実施形態では、フィルタアレイは、厚さならびに第１の側面および第２の側面を有する基板を備え、第１の側面は、拡散板に向かって配向され、第２の側面は、レンズアレイに向かって配向される。いくつかの実施形態では、フィルタアレイの各フィルタは、厚さならびに第１の側面および第２の側面を有する基板を備え、第１の側面は、拡散板に向かって配向され、第２の側面は、レンズアレイに向かって配向される。フィルタアレイは、第１の側面上、第２の側面上、またはそれらの組み合わせに、１つまたはそれを上回るコーティングを備えることができる。フィルタアレイの各フィルタは、第１の側面上、第２の側面上、またはそれらの組み合わせに、１つまたはそれを上回るコーティングを備えることができる。いくつかの実施形態では、フィルタアレイの各フィルタは、レンズアレイに向かって配向された第２の側面上に１つまたはそれを上回るコーティングを備える。いくつかの実施形態では、フィルタアレイの各フィルタは、レンズアレイに向かって配向された第２の側面上および拡散板に向かって配向された第１の側面上に１つまたはそれを上回るコーティングを備える。第２の側面上の１つまたはそれを上回るコーティングは、光学フィルタであり得る。例えば、１つまたはそれを上回るコーティングは、波長範囲を選択的にフィルタに通過させることができる。代替として、または組み合わせて、１つまたはそれを上回るコーティングは、アレイのレンズ間のクロストークを抑制するために使用されることができる。いくつかの実施形態では、第２の側面上の複数のコーティングは、複数の干渉フィルタを備え、第２の側面上の複数の干渉フィルタの該それぞれは、複数のレンズのうちの１つのレンズに光の中心波長を透過するように構成される。いくつかの実施形態では、フィルタアレイは、フィルタアレイの第１の側面上に１つまたはそれを上回るコーティングを備える。アレイの第１の側面上の１つまたはそれを上回るコーティングは、機械応力を均衡させるためのコーティングを備えることができる。いくつかの実施形態では、フィルタアレイの第１の側面上の１つまたはそれを上回るコーティングは、光学フィルタを備える。例えば、フィルタアレイの第１の側面上の光学フィルタは、赤外線を選択的に通過させるためのＩＲパスフィルタを備えることができる。多くの実施形態では、第１の側面は、バンドパス干渉フィルタコーティングを備えない。いくつかの実施形態では、第１の側面は、コーティングを備えない。
多くの実施形態では、フィルタのアレイは、アレイの第２の側面上に複数のバンドパス干渉フィルタを備える。レンズアレイおよび開口部に向かって配向された第２の側面上に微細周波数を分解するフィルタを配置することにより、フィルタ間のクロストークおよびフィルタ間の関連するノイズを抑制することができる。多くの実施形態では、フィルタのアレイは、アレイの第２の側面上に複数のバンドパス干渉フィルタを備え、アレイの第１の側面上にバンドパス干渉フィルタを備えない。
多くの実施形態では、各フィルタは、分光器の光チャネルを画定する。光チャネルは、フィルタから開口部およびアレイのレンズを通って、センサアレイの領域まで延在することができる。複数の平行な光チャネルは、縮小した光路長とともに増加した分解能を提供することができる。
分光器モジュールは、開口部アレイ１７２を備えることができる。開口部アレイは、フィルタ間のクロストークを防止することができる。開口部アレイは、光不透過性材料に形成される複数の開口部を備える。いくつかの実施形態では、複数の開口部は、アレイの各レンズの透明なレンズ開口部を画定するように定寸され、各レンズの透明なレンズ開口部は、アレイの１つのフィルタに限定される。いくつかの実施形態では、各レンズの透明なレンズ開口部は、アレイの１つのフィルタに限定される。
多くの実施形態では、分光器モジュールは、レンズアレイ１７４を備える。レンズアレイは、複数のレンズを備えることができる。レンズ数は、フィルタアレイの各フィルタがレンズアレイのレンズに対応するように判定されることができる。代替として、または組み合わせて、レンズの数は、支持体アレイを通る各チャネルがレンズアレイのレンズに対応するように判定されことができる。代替として、または組み合わせて、レンズの数は、画像センサの複数の領域の各領域が、光チャネルならびに対応するレンズアレイのレンズおよびフィルタアレイのフィルタに対応するように選択されることができる。
多くの実施形態では、レンズアレイの各レンズが非球面レンズを備えるように、レンズアレイの各レンズは、１つまたはそれを上回る非球面を備える。多くの実施形態では、レンズアレイの各レンズは、２つの非球面を備える。代替として、または組み合わせて、レンズアレイの１つまたはそれを上回る個々のレンズは、２つの湾曲した光学面を有することができ、両方の光学面は、実質的に凸状である。代替として、または組み合わせて、レンズアレイのレンズは、１つまたはそれを上回る回析光学面を備えてもよい。
多くの実施形態では、分光器モジュールは、支持体アレイ１７６を備える。支持体アレイ１７６は、相互接続するアニュラス等の複数の支持構造１７９で画定される複数のチャネル１７７を備える。複数のチャネル１７７は、分光器の光チャネルを画定してもよい。支持構造１７９は、支持体アレイ１７６に硬直性を加えるための剛性を備えることができる。支持体アレイは、動きを制限し、かつセンサアレイに対するレンズアレイの位置を固定するための止め具を備えてもよい。支持体アレイ１７６は、レンズアレイとセンサアレイとの間の距離をレンズアレイのレンズの焦点距離に固定するために、レンズアレイ１７４を支持し、かつレンズアレイからセンサアレイまでの距離を固定するように構成されることができる。多くの実施形態では、レンズアレイおよびセンサアレイが実質的に平行な構成に配置されるように、アレイのレンズは、実質的に同じ焦点距離を備える。
支持体アレイ１７６は、レンズアレイ１７４と止め具装着部１７８との間に延在することができる。支持体アレイ１７６は、例えば、１）レンズアレイ１７０の各レンズと画像センサ１９０の複数の領域の各領域との間に正しい分離距離を提供すること、および／または２）迷光が各チャネルから入射または出射するのを防止すること等の１つまたはそれを上回る目的を果たすことができる。いくつかの実施形態では、支持体アレイ１７６の各支持体の高さは、それが支持するレンズアレイ１７４内のレンズの焦点距離に対して較正される。いくつかの実施形態では、支持体アレイ１７６は、実質的に不透明なプラスチック等の光の通過を許容しない材料から構築される。いくつかの実施形態では、支持体アレイ１７６は、チャネル間のクロストークをさらに減少させるように、黒色であるか、または黒色のコーティングを備える。分光器モジュールは、支持体アレイを支持するための止め具装着部１７８をさらに備えることができる。多くの実施形態では、支持体アレイは、例えば、迷光を減少させるための吸収性および／または拡散性の材料を備える。
多くの実施形態では、支持体アレイ１７６は、フィルタの光チャネルを有する複数のチャネルと、そこを通って延在するレンズとを備える。いくつかの実施形態では、支持体アレイは、レンズアレイから検出器（すなわち、ＣＣＤまたはＣＭＯＳアレイ）まで延在する１片の材料を備える。
レンズアレイは、開口部アレイ１７２に直接取り付けられることができるか、または少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１２、１４、１６、１８、２０、３０、４０、もしくは５０マイクロメートルの空隙によって分離されることができる。レンズアレイは、支持体アレイ１７８の上に直接存在し得る。代替として、または組み合わせて、光チャネルを分離してクロストークを抑制するために、レンズアレイは、各レンズが単一の支持体止め具または単一の光アイソレータと実質的に整合させられるように位置付けられることができる。いくつかの実施形態では、各レンズから入る光が画像センサ上で実質的に集束されるように、レンズアレイは、画像センサから離れたレンズの焦点距離と略等しい距離に位置付けられる。
いくつかの実施形態では、分光器モジュールは、画像センサ１９０を備える。画像センサは、光検出器であり得る。例えば、画像センサは、例えば、ＣＣＤもしくは２Ｄ ＣＭＯＳまたは他のセンサであり得る。検出器は、複数の領域を備えることができ、該複数の領域の各領域は、複数のセンサを備える。例えば、検出器は、複数の領域から構成されることができ、各領域は、２Ｄ ＣＭＯＳの一連のピクセルである。検出器または画像センサ１９０は、複数の領域の各領域が支持体アレイ１７６の異なるチャネルの直下になるように位置付けられることができる。多くの実施形態では、隔離された光経路が、フィルタアレイ１７０の単一フィルタから、開口部アレイ１７２の単一開口部、レンズアレイ１７４の単一レンズ、支持体アレイ１７６の単一止め具チャネル、画像センサ１９０の複数の領域の単一領域まで確立される。同様に、フィルタアレイ１７０にフィルタが存在するのと同様に、等しい数の平行な（交差しない）光経路が存在するように、フィルタアレイ１７０の各フィルタについて平行な光経路が確立されることができる。
画像センサ１９０は、フレキシブルプリント回路基板（ＰＣＢ）１８４上に装着されることができる。ＰＣＢ１８４は、補強材１８６に取り付けられることができる。いくつかの実施形態では、補強材は、分光器ヘッド１２０に対する分光器モジュールの運動を防止するように金属補強材を備える。
図８は、実施形態による、分光器モジュール１６０の等角図を示す。分光器モジュール１６０は、本明細書に記載されるような多くの構成要素を備える。多くの実施形態では、支持体アレイ１７６は、センサの上のパッケージ上に位置付けられることができる。多くの実施形態では、支持体アレイは、空隙が存在するように、センサアレイの裸ダイの最上部を覆って位置付けられることができる。空隙は、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、または１マイクロメートル未満であり得る。
図９は、実施形態による、分光器モジュール１６０内のレンズアレイ１７４を示す。本等角図は、実施形態による、開口部アレイ１７２の非透過性材料に形成された開口１９４を示す。多くの実施形態では、支持体アレイ１７６の各チャネルは、阻止されたクロストークを伴って複数の光経路を形成するために、フィルタアレイ１７０のフィルタ、レンズアレイ１７４のレンズ、および開口部アレイの開口１９４と整合させられる。
いくつかの実施形態では、プレート１４６のガラスに埋め込まれた燐光体は、約７００ｎｍ〜約１１００ｎｍの範囲内の赤外または近赤外（ＮＩＲ）放射線を放出することが可能なＮＩＲ燐光体であってもよい。
いくつかの実施形態では、光フィルタ１８８は、入射光に含まれる可視放射線の少なくとも一部を遮断するように構成される。
いくつかの実施形態では、第１のフィルタの第１の波長範囲および第２のフィルタの第２の波長範囲は、約４００ｎｍ〜約１１００ｎｍの波長範囲内に入る。いくつかの実施形態では、第２の波長範囲は、第２の波長範囲の少なくとも２％だけ第１の波長範囲に重複する。いくつかの実施形態では、第２の波長範囲は、第２の波長範囲の約１％〜５％の量だけ第１の波長範囲に重複する。フィルタの波長の範囲内の重複は、異なるチャネルにわたって、例えば、第１のフィルタ要素および第２のフィルタ要素の出力にわたって、利得のアルゴリズム補正を提供するように構成されてもよい。
いくつかの実施形態では、フィルタアレイおよび／または支持体アレイのコーティングは、コーティングされた表面に衝打する光の大部分を吸収するように構成される、黒色コーティングを備えてもよい。例えば、コーティングは、（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｎｏｐｌａｔｅ．ｃｏｍ／ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ／ａｎｏｂｌａｃｋ＿ｎｉ．ｈｔｍｌで説明されるような）Ａｎｏｐｌａｔｅ、（Ａｃｋｔａｒウェブサイト、ｗｗｗ．ａｃｋｔａｒ．ｃｏｍにおいてワールドワイドウェブ上で説明されるような）Ａｃｋｔａｒ、または（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｖｉａｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｃｏａｔｉｎｇｓ／ｄｉｆｆｕｓｅ＿ｂｌａｃｋ．ｐｈｐで説明されるような）Ａｖｉａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから市販されているコーティング、または他の同等のコーティングを備えてもよい。
いくつかの実施形態では、止め具および画像センサは、合致する熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するように構成されてもよい。例えば、止め具および画像センサは、約７ １０−６Ｋ−１の合致するＣＴＥを有するように構成されてもよい。止め具および画像センサが異なるＣＴＥを有する場合に、止め具と画像センサとの間でＣＴＥを合致させるために、Ｖｅｃｔｒａ Ｅ１３０等の液晶ポリマーが、止め具と画像センサとの間に適用されてもよい。
多くの実施形態では、レンズは、得られたスペクトルデータを分析する際の性能を向上させるために、レンズの出力に多少の歪曲を導入するように構成されてもよい。本明細書に説明されるフィルタは、典型的には、入射光線の具体的伝搬角のための具体的波長の透過を可能にしてもよい。フィルタを通して透過させられる光がレンズを通過すると、レンズの出力は、入射光の異なる波長のためにセンサ上に同心円状の輪を生成してもよい。典型的な球面レンズ性能では、入射角がより大きく増大すると、（約５ｎｍの典型的な光帯域について）その波長のための同心円状の輪がはるかに薄くなる。輪の厚さのそのような分散は、スペクトルデータを分析することの線形性および関連性能の低減を引き起こし得る。本非線形性を克服するために、より小さい伝搬角を有する入射光に対応する輪の厚さを低減させ、より大きい伝搬角を有する入射光に対応する輪の厚さを増加させるよう、多少の歪曲がレンズに導入されてもよく、入射角に関係付けられる輪の非線形性が減少させられる。出力のそのような歪曲を生じるように構成されるレンズは、入射角の支持された範囲に沿って輪の厚さのより均等な分布を生じ、その結果として、生成されたスペクトルデータの分析の性能を向上させることができる。歪曲は、本明細書に説明されるように、被写界深度（ＤｏＦ）を増加させ、点広がり関数（ＰＳＦ）のサイズを増加させるように、１つまたはそれを上回る非球面レンズプロファイルを用いて提供されることができる。
図１０は、図５の分光器ヘッドの代替実施形態の断面Ｂの概略図を示す。いくつかの実施形態では、分光器モジュールは、センサ要素の間でクロストークを意図的に誘発するように構成されてもよい。例えば、分光器モジュールは、図７に示されるようなフィルタマトリクスと、レンズアレイとを備えてもよいが、開口部アレイ１７２もしくは支持体アレイ１７６の隔離されたチャネル１７７等の光チャネルを隔離する１つまたはそれを上回る構造特徴を省略してもよい。隔離された光チャネルがないと、第１のフィルタによって受光される特定の波長を有する光が、検出器上に非同心円状の輪のパターンをもたらし得る。加えて、第１のフィルタと関連付けられる第１の波長の範囲が、第２のフィルタと関連付けられる第２の波長の範囲に部分的に重複してもよい。隔離された光チャネルがないと、第１のフィルタによって出力される光のパターンの中の少なくとも１つの特徴は、第２のフィルタによって出力される光のパターンの中の少なくとも１つの特徴と関連付けられてもよい。例えば、デバイスのスペクトル分解能の少なくとも５倍だけ分離される２つの異なる波長を含む光が、フィルタマトリクスを通過するときに、フィルタマトリクスの少なくとも２つのフィルタからの光は、検出器の少なくとも１つの共通ピクセルに衝突してもよい。分光器モジュールはさらに、複数のフィルタによって出力される光をともに繋ぎ合わせて、入射光と関連付けられるスペクトルを生成または再構築するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスを備えてもよい。センサ要素の間でクロストークを誘発することは、信号強度を増加させ、構造複雑性を低減させ、それによって、光学部品の費用を削減するという利点を有することができる。
（複数の照明源を使用する分光器）
図１１は、分光器ヘッド１０２の代替実施形態の概略図を示す。分光器ヘッド１０２は、照明モジュール１４０と、分光器モジュール１６０と、制御盤１０５と、プロセッサ１０６とを備える。分光器１０２はさらに、試料から放出される赤外放射線に応答して、試料の温度を測定して記録するように構成される、本明細書に説明されるような温度センサモジュール１３０を備える。温度センサモジュール１３０に加えて、分光器１０２はまた、照明モジュール１４０の中の光源の温度を測定するための別個の温度センサ２３０を備えてもよい。
図１２は、図１１の分光器ヘッドの断面の概略図を示す（試料温度センサ１３０および光源温度センサ２３０は示されていない）。分光器ヘッドは、照明モジュール１４０と、分光器モジュール１６０とを備える。
照明モジュール１４０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）２１０等の少なくとも２つの光源を備える。照明モジュールは、少なくとも約１０個のＬＥＤを備えてもよい。照明モジュール１４０はさらに、ＬＥＤ２１０のアレイから放出される放射線を受光し、試料物質を分析する際に使用するための照明放射線を出力として提供するように構成される、放射線拡散ユニット２１３を備える。放射線拡散ユニットは、第１の拡散板要素２１５、第２の拡散板要素２２０、ならびに第１および第２の拡散板要素の間に配置される１つのレンズ２２５のうちの１つまたはそれを上回るものを備えてもよい。放射線拡散ユニットはさらに、付加的拡散板およびレンズを備えてもよい。放射線拡散ユニットは、光源から固定距離で第１の拡散板および第２の拡散板を支持するように筐体２１４を備えてもよい。筐体２１４の内面は、筐体の内面からの光の反射を阻止するように複数の光吸収構造２１６を備えてもよい。例えば、複数の光吸収構造は、図１２に示されるように、複数のバッフルもしくは複数のねじ山のうちの１つまたはそれを上回るものを備えてもよい。カバーガラス２３０が、各拡散板を機械的に支持して保護するように提供されてもよい。代替として、またはＬＥＤと組み合わせて、少なくとも２つの光源は、１つまたはそれを上回るレーザを備えてもよい。
ＬＥＤ２１０のアレイは、複数の波長から成る照明光を生成するように構成されてもよい。各ＬＥＤは、具体的波長範囲内の放射線を放出するように構成されてもよく、複数のＬＥＤの波長範囲は、異なり得る。ＬＥＤは、ＬＥＤのアレイが着目スペクトルに横断して及ぶ照明を生成するように、異なる具体的電力、ピーク波長、および帯域幅を有してもよい。単一のアレイの中に数個のＬＥＤから数十個のＬＥＤがあり得る。
いくつかの実施形態では、ＬＥＤアレイは、プリント回路基板（ＰＣＢ）１５２上に配置される。ＰＣＢおよびＬＥＤ駆動電子機器のサイズ、費用、および複雑性を低減させ、相互接続線の数を削減するために、ＬＥＤは、好ましくは、図１３に示されるように、行および列に配列されてもよい。同一行上の全てのアノードがともに接続されてもよく、同一列上の全てのカソードがともに接続されてもよい（または逆も同様）。例えば、アレイの中心におけるＬＥＤは、トランジスタが駆動電圧をアノードの第４の行に接続し、別のトランジスタがカソードの第４の列を接地に接続するときにオンにされてもよい。そのアノードが電力から断絶されるか、またはそのカソードが接地から断絶されるかのいずれかであるため、他のＬＥＤのうちのいずれも本状態でオンにされない。好ましくは、ＬＥＤは、電流制御を単純化するように、およびスペクトルの均質性を向上させるように、電圧群に従って配列される（類似波長のＬＥＤがともに近くに配置される）。バイポーラトランジスタが本明細書で実施例として提供されているが、回路はまた、他のタイプのスイッチ（例えば、電界効果トランジスタ）を使用してもよい。
ＬＥＤ電流は、当業者に公知であるような種々の手段によって調整されることができる。いくつかの実施形態では、電流制御調整器（ＣＣＲ）構成要素が、アレイの各アノード行および／または各カソード列と直列に使用されてもよい。いくつかの実施形態では、電流制御ループがＣＣＲの代わりに使用されてもよく、実際の電極電流でさらなる融通性およびフィードバックを提供する。代替として、電流は、印加されたアノード電圧によって判定されてもよいが、ＬＥＤがそれらの電流対電圧特性において有意に変化し得るため、本方法は慎重に使用されるべきである。
随意の電圧調節ダイオードが、電流制御回路を必要とすることなく、電圧源から直接駆動されることができるように、同一のアノード行を共有するＬＥＤのＬＥＤ駆動電圧間の差を低減させることに有用であり得る。随意の電圧調節ダイオードはまた、駆動回路の安定性および単純性を向上させることに役立つこともできる。これらの電圧調節ダイオードは、共有された行に沿った総電圧降下変動がより小さいように、反対の傾向において、行にわたるＬＥＤの予期される電圧降下に従って選択されてもよい。
図１２を参照すると、試料の照明のスペクトルが試料の測定された領域にわたって可能な限り一様となるように、ＬＥＤアレイの上方に位置付けられる放射線拡散ユニット２１３は、異なる空間場所において、かつ異なる角度特性を伴って、ＬＥＤのそれぞれによって放出される照明を混合するように構成される。一様なスペクトルによって意図されるものは、異なる波長における電力の関係が試料上の場所に依存しないことである。しかしながら、絶対電力は変化し得る。本一様性は、反射スペクトル測定の精度を最適化するために極めて好ましい。
好ましくは、カバーガラス２３０によって機械的に支持および保護される第１の拡散板２１５は、ＬＥＤ２１０のアレイの上方に配置されてもよい。ＬＥＤが、典型的には、それらの照明プロファイルにおいて異なるであろうため、拡散板は、異なるＬＥＤのビームパターンを均一にするように構成されてもよい。任意のＬＥＤのビーム形状にもかかわらず、第１の拡散板２１５からの方向のそれぞれにおける放出されたスペクトルが一様であるように、第１の拡散板２１５を通過する光は、ランバートビームプロファイルを有するように構成されることができる。理想的には、異なる波長における照明の間の比率は、無限遠から観察されるように、第１の拡散板２１５の平面への方向に依存しない。そのような方向は、レンズ２２５の第１の表面に向かった第１の拡散板２１５の出力における光線の方向を参照して、図１４に示される鎖線によって概略的に示される。
第１の拡散板２１５は、好ましくは、レンズ２２５の開口面に配置される。したがって、平行光線は、第２の拡散板２２０が配置される（好ましくは、カバーガラス２３０によって支持および保護される）、レンズの焦点面上の同一の場所にレンズによって集束させられることができる。第１の拡散板２１５の出力における全ての照明方向が同一のスペクトルを有するため、（絶対電力は変化し得るが）第２の拡散板２２０の入力面におけるスペクトルは一様であり得る。次いで、第２の拡散板２２０は、出力スペクトルが場所および方向の両方において一様であるように、その平面内の場所のそれぞれからのビームプロファイルを均一にすることができ、デバイスからの試料距離にかかわらず、試料にわたって一様なスペクトル照明につながる（試料がデバイスに近いときは、スペクトルの空間的分散による影響をさらに受け、試料がデバイスから遠いときは、スペクトルの角度変動による影響をさらに受ける）。
スペクトルの一様性を向上させるように構成される放射線拡散ユニット２１３を設計する際に、必要なスペクトルの一様性を達成するために、サイズおよび電力が妥協されてもよい。例えば、図１５Ａに示されるように、放射線拡散ユニット２１３は、複製されてもよく（付加的拡散板およびレンズが追加される）、または図１５Ｂに示されるように、放射線拡散ユニット２１３は、電力を妥協しながら増加した一様性を達成するために、第１および第２の拡散板の間により長い長さを伴って構成されてもよい。代替として、一様性があまり重要ではない場合、光学部品の中のいくつかの要素が省略（例えば、第１の拡散板またはレンズ）もしくは単純化（例えば、より弱い拡散板、より単純なレンズ）されることができる。
図１２を再び参照すると、分光器モジュール１６０は、着目スペクトル範囲に敏感である、１つまたはそれを上回るフォトダイオード２６３を備える。例えば、二重Ｓｉ−ＩｎＧａＡｓフォトダイオードが、約４００ｎｍ〜約１７５０ｎｍの範囲内の試料反射スペクトルを測定するために使用されることができる。二重フォトダイオード構造は、試料中の本質的に同一の場所から照明を収集するように、一方が他方の上方に位置付けられた、２つの異なるフォトダイオードから成る。
１つまたはそれを上回るフォトダイオード２６３は、好ましくは、図１２に示されるレンズ２２５の焦点面に配置される。レンズ２２５は、試料中の所望の領域からフォトダイオードの表面まで光を効率的に収集することができる。代替として、複合放物面集光器等の当該技術分野で公知である他の光収集方法が使用されることができる。
フォトダイオード電流は、トランスインピーダンス増幅器を使用して検出されることができる。二重フォトダイオードアーキテクチャ実施形態に関して、光電流は、最初に、一方で雑音を低減させるように高い利得を提供しながら、他方で十分に広い帯域幅を有し、飽和を有していない抵抗性を伴う抵抗器を使用して、電流から電圧に変換されることができる。演算増幅器が、最小雑音のために、光起電モード増幅においてフォトダイオードに接続されることができる。分圧器が、オペアンプ入力において起こり得るバイアス電流およびバイアス電圧を補償するように、わずかなバイアスを演算増幅器（オペアンプ）に提供することができる。付加的増幅が、電圧増幅器を用いて好ましくあり得る。
図１２に示される分光器ヘッドの実施形態では、各フォトダイオード２６３は、典型的には、多くのＬＥＤ（または波長）からの照明に応答する。ＬＥＤのそれぞれからの光の相対的寄与を識別するために、ＬＥＤ電流が変調されてもよく、次いで、フォトダイオードの検出された光電流が復調されてもよい。
いくつかの実施形態では、変調／復調は、時分割多重化（ＴＤＭ）によって達成されてもよい。ＴＤＭでは、各ＬＥＤは、専用タイムスロットで「オン」に切り替えられ、そのタイムスロットに同期してサンプリングされる光電流は、対応するＬＥＤおよびその波長の寄与を表す。黒色レベルおよび周囲光は、「オン」時間の間の「オフ」時間において測定される。
いくつかの実施形態では、変調／復調は、周波数分割変調（ＦＤＭ）によって達成されてもよい。ＦＤＭでは、各ＬＥＤは、異なる周波数において変調される。本変調は、任意の波形を伴い、好ましくは、駆動回路の最良の効率および単純性のために、方形波変調によるものであり得る。これは、任意の所与の時間において、ＬＥＤのうちの１つまたはそれを上回るものが同時に「オン」であり得、ＬＥＤのうちの１つまたはそれを上回るものが同時に「オフ」であり得ることを意味する。検出された信号は、当業者に公知であるように、例えば、合致フィルタまたは高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用することによって、異なるＬＥＤ寄与に分解される。
ＦＤＭは、同一の平均電力のためにＴＤＭよりも低いピーク電流を提供し、したがって、ＬＥＤの効率を向上させることができるため、ＦＤＭがＴＤＭに対して好ましくあり得る。より高い効率は、より低いＬＥＤ温度を可能にし、順に、より良好なＬＥＤスペクトル安定性を提供する。ＦＤＭの別の利点は、（より低い電流傾斜が使用されることができるため）ＦＤＭがＴＤＭよりも低い電磁干渉と、ＴＤＭよりも小さい増幅チャネル帯域幅とを有することである。
いくつかの実施形態では、変調／復調は、それぞれ異なる周波数において、振幅変調によって達成されてもよい。
ＬＥＤアレイが共有電極アーキテクチャを使用するとき、対応する行および列が接続される（例えば、アノードが電力に、カソードがＧＮＤに接続される）ときに単一のＬＥＤが「オン」にされることができる。しかしながら、１行および１列よりも多くが「オン」に切り替えられるとき、接続された行および列を共有する全てのＬＥＤがオンに切り替えられるであろう。これは、変調／復調方式を複雑しにし得る。そのような複雑な状態を解決するために、単一の行および単一の列が各「オン」タイムスロットにおいて有効にされる、ＴＤＭが使用されてもよい。代替として、単一の行がＴＤＭで選択され、ＦＤＭが列に適用される（または逆も同様である）、複合ＴＤＭおよびＦＤＭが使用されてもよい。代替として、各行および各列が異なる周波数において変調される、２レベルＦＤＭが使用されてもよい。ＬＥＤは、基本周波数の重複する高調波を回避するように細心の注意を払いながら、合致フィルタまたはスペクトル分析を使用して分断されることができる。
（分光器システム）
いくつかの実施形態では、本明細書に説明される分光器システムは、デジタル処理デバイスまたは同デバイスの使用を含む。さらなる実施形態では、デジタル処理デバイスは、デバイスの機能を実行する、１つまたはそれを上回るハードウェア中央処理装置（ＣＰＵ）を含む。なおもさらなる実施形態では、デジタル処理デバイスはさらに、実行可能命令を行うように構成されるオペレーティングシステムを備える。いくつかの実施形態では、デジタル処理デバイスは、随意に、コンピュータネットワークに接続される。さらなる実施形態では、デジタル処理デバイスは、随意に、ワールドワイドウェブにアクセスするように、インターネットに接続される。なおもさらなる実施形態では、デジタル処理デバイスは、随意に、クラウドコンピューティングインフラストラクチャに接続される。他の実施形態では、デジタル処理デバイスは、随意に、イントラネットに接続される。他の実施形態では、デジタル処理デバイスは、随意に、データ記憶デバイスに接続される。
本明細書の説明によると、好適なデジタル処理デバイスは、非限定的実施例として、サーバコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、サブノートブックコンピュータ、ネットブックコンピュータ、ネットパッドコンピュータ、セットトップコンピュータ、手持型コンピュータ、インターネットアプライアンス、モバイルスマートフォン、タブレットコンピュータ、携帯情報端末、ビデオゲーム機、および車両を含む。当業者は、多くのスマートフォンが本明細書に説明されるシステムで使用するために好適であることを認識するであろう。当業者はまた、随意のコンピュータネットワーク接続性を伴う厳選したテレビ、ビデオプレーヤ、およびデジタル音楽プレーヤが、本明細書に説明されるシステムで使用するために好適であることも認識するであろう。好適なタブレットコンピュータは、当業者に公知である、ブックレット、スレート、および転換可能構成を伴うものを含む。
いくつかの実施形態では、デジタル処理デバイスは、実行可能命令を行うように構成されるオペレーティングシステムを含む。オペレーティングシステムは、例えば、デバイスのハードウェアを管理し、アプリケーションの実行のためのサービスを提供する、プログラムおよびデータを含む、ソフトウェアである。当業者は、好適なサーバオペレーティングシステムが、非限定的実施例として、ＦｒｅｅＢＳＤ、ＯｐｅｎＢＳＤ、ＮｅｔＢＳＤ（Ｒ）、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）、Ａｐｐｌｅ（Ｒ） Ｍａｃ ＯＳ Ｘ Ｓｅｒｖｅｒ（Ｒ）、Ｏｒａｃｌｅ（Ｒ） Ｓｏｌａｒｉｓ（Ｒ）、Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｓｅｒｖｅｒ（Ｒ）、およびＮｏｖｅｌｌ（Ｒ） ＮｅｔＷａｒｅ（Ｒ）を含むことを認識するであろう。当業者は、好適なパーソナルコンピュータオペレーティングシステムが、非限定的実施例として、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ（Ｒ） Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）、Ａｐｐｌｅ（Ｒ） Ｍａｃ ＯＳ Ｘ（Ｒ）、ＵＮＩＸ（登録商標）、およびＧＮＵ／Ｌｉｎｕｘ（登録商標）等のＵＮＩＸ（登録商標）様オペレーティングシステムを含むことを認識するであろう。いくつかの実施形態では、オペレーティングシステムは、クラウドコンピューティングによって提供される。当業者はまた、好適なモバイルスマートフォンオペレーティングシステムが、非限定的実施例として、Ｎｏｋｉａ（Ｒ） Ｓｙｍｂｉａｎ（Ｒ） ＯＳ、Ａｐｐｌｅ（Ｒ） ｉＯＳ（Ｒ）、Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎ Ｍｏｔｉｏｎ（Ｒ） ＢｌａｃｋＢｅｒｒｙ ＯＳ（Ｒ）、Ｇｏｏｇｌｅ（Ｒ） Ａｎｄｒｏｉｄ（Ｒ）、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ（Ｒ） Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｐｈｏｎｅ（Ｒ） ＯＳ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ（Ｒ） Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｍｏｂｉｌｅ（Ｒ） ＯＳ、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）、およびＰａｌｍ（Ｒ） ＷｅｂＯＳ（Ｒ）を含むことも認識するであろう。
いくつかの実施形態では、本デバイスは、記憶および／またはメモリデバイスを含む。記憶および／またはメモリデバイスは、一時的もしくは恒久的にデータまたはプログラムを記憶するために使用される、１つまたはそれを上回る物理的装置である。いくつかの実施形態では、本デバイスは、揮発性メモリであり、記憶された情報を維持するために電力を必要とする。いくつかの実施形態では、本デバイスは、不揮発性メモリであり、デジタル処理デバイスが給電されていないときに記憶された情報を保持する。さらなる実施形態では、不揮発性メモリは、フラッシュメモリを備える。いくつかの実施形態では、不揮発性メモリは、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）を備える。いくつかの実施形態では、不揮発性メモリは、強誘電ランダムアクセスメモリ（ＦＲＡＭ（登録商標））を備える。いくつかの実施形態では、不揮発性メモリは、相変化ランダムアクセスメモリ（ＰＲＡＭ）を備える。他の実施形態では、本デバイスは、非限定的実施例として、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリデバイス、磁気ディスクドライブ、磁気テープドライブ、光学ディスクドライブ、およびクラウドコンピューティングベースの記憶装置を含む、記憶デバイスである。さらなる実施形態では、記憶および／またはメモリデバイスは、本明細書に開示されるもの等のデバイスの組み合わせである。
いくつかの実施形態では、デジタル処理デバイスは、視覚情報をユーザに送信するようにディスプレイを含む。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、陰極線管（ＣＲＴ）である。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。さらなる実施形態では、ディスプレイは、薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）である。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイである。種々のさらなる実施形態では、ＯＬＥＤディスプレイは、受動マトリクスＯＬＥＤ（ＰＭＯＬＥＤ）または能動マトリクスＯＬＥＤ（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイである。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、プラズマディスプレイである。他の実施形態では、ディスプレイは、ビデオプロジェクタである。なおもさらなる実施形態では、ディスプレイは、本明細書に開示されるもの等のデバイスの組み合わせである。
いくつかの実施形態では、デジタル処理デバイスは、ユーザから情報を受信するように入力デバイスを含む。いくつかの実施形態では、入力デバイスは、キーボードである。いくつかの実施形態では、入力デバイスは、非限定的実施例として、マウス、トラックボール、トラックパッド、ジョイスティック、ゲームコントローラ、またはスタイラスを含む、ポインティングデバイスである。いくつかの実施形態では、入力デバイスは、タッチスクリーンまたはマルチタッチスクリーンである。他の実施形態では、入力デバイスは、声または他の音入力を捕捉するマイクロホンである。他の実施形態では、入力デバイスは、運動または視覚入力を捕捉するビデオカメラである。なおもさらなる実施形態では、入力デバイスは、本明細書に開示されるもの等のデバイスの組み合わせである。
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される分光器システムは、随意にネットワーク接続されたデジタル処理デバイスのオペレーティングシステムによって実行可能な命令を含むプログラムで符号化される、１つまたはそれを上回る非一過性のコンピュータ可読記憶媒体を含む。さらなる実施形態では、コンピュータ可読記憶媒体は、デジタル処理デバイスの有形構成要素である。なおもさらなる実施形態では、コンピュータ可読記憶媒体は、随意に、デジタル処理デバイスから取り外し可能である。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読記憶媒体は、非限定的実施例として、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリデバイス、ソリッドステートメモリ、磁気ディスクドライブ、磁気テープドライブ、光学ディスクドライブ、クラウドコンピューティングシステムおよびサービス、ならびに同等物を含む。ある場合には、プログラムおよび命令は、恒久的に、実質的に恒久的に、半恒久的に、または非一過性に媒体上で符号化される。
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される分光器システムは、少なくとも１つのコンピュータプログラムまたは同プログラムの使用を含む。コンピュータプログラムは、規定タスクを行うように書き込まれる、デジタル処理デバイスのＣＰＵにおいて実行可能な一連の命令を含む。コンピュータ可読命令は、特定のタスクを行うか、または特定の抽象データ型を実装する、関数、オブジェクト、アプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩ）、データ構造、および同等物等のプログラムモジュールとして実装されてもよい。本明細書で提供される開示を踏まえて、当業者は、コンピュータプログラムが種々の言語の種々のバージョンで書き込まれ得ることを認識するであろう。
コンピュータ可読命令の機能性は、種々の環境で所望に応じて組み合わせられ、または分布させられてもよい。いくつかの実施形態では、コンピュータプログラムは、一連の命令を備える。いくつかの実施形態では、コンピュータプログラムは、複数の一連の命令を備える。いくつかの実施形態では、コンピュータプログラムは、１つの場所から提供される。他の実施形態では、コンピュータプログラムは、複数の場所から提供される。種々の実施形態では、コンピュータプログラムは、１つまたはそれを上回るソフトウェアモジュールを含む。種々の実施形態では、コンピュータプログラムは、部分的または全体的に、１つまたはそれを上回るウェブアプリケーション、１つまたはそれを上回るモバイルアプリケーション、１つまたはそれを上回る独立型アプリケーション、１つまたはそれを上回るウェブブラウザプラグイン、拡張機能、アドイン、もしくはアドオン、またはそれらの組み合わせを含む。
いくつかの実施形態では、コンピュータプログラムは、モバイルデジタル処理デバイスに提供されるモバイルアプリケーションを含む。いくつかの実施形態では、モバイルアプリケーションは、製造されるときにモバイルデジタル処理デバイスに提供される。他の実施形態では、モバイルアプリケーションは、本明細書に説明されるコンピュータネットワークを介してモバイルデジタル処理デバイスに提供される。
本明細書で提供される開示を考慮すると、モバイルアプリケーションは、当該技術分野に公知であるハードウェア、言語、および開発環境を使用して、当業者に公知である技法によって作成される。当業者は、モバイルアプリケーションがいくつかの言語で書き込まれることを認識するであろう。好適なプログラミング言語は、非限定的実施例として、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ−Ｃ、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｊａｖａｓｃｒｉｐｔ、Ｐａｓｃａｌ、Ｏｂｊｅｃｔ Ｐａｓｃａｌ、ＰｙｔｈｏｎＴＭ、Ｒｕｂｙ、ＶＢ．ＮＥＴ、ＷＭＬ、およびＣＳＳを伴う、または伴わないＸＨＴＭＬ／ＨＴＭＬ、もしくはそれらの組み合わせを含む。
好適なモバイルアプリケーション開発環境は、いくつかのソースから入手可能である。市販の開発環境は、非限定的実施例として、ＡｉｒｐｌａｙＳＤＫ、ａｌｃｈｅＭｏ、Ａｐｐｃｅｌｅｒａｔｏｒ（Ｒ）、Ｃｅｌｓｉｕｓ、Ｂｅｄｒｏｃｋ、Ｆｌａｓｈ Ｌｉｔｅ、．ＮＥＴ Ｃｏｍｐａｃｔ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ、Ｒｈｏｍｏｂｉｌｅ、およびＷｏｒｋＬｉｇｈｔ Ｍｏｂｉｌｅ Ｐｌａｔｆｏｒｍを含む。非限定的実施例として、Ｌａｚａｒｕｓ、ＭｏｂｉＦｌｅｘ、ＭｏＳｙｎｃ、およびＰｈｏｎｅｇａｐを含む、他の開発環境が、費用を伴わずに入手可能である。また、モバイルデバイス製造業者が、非限定的実施例として、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）およびｉＰａｄ（登録商標）（ｉＯＳ）ＳＤＫ、ＡｎｄｒｏｉｄＴＭ ＳＤＫ、ＢｌａｃｋＢｅｒｒｙ（Ｒ） ＳＤＫ、ＢＲＥＷ ＳＤＫ、Ｐａｌｍ（Ｒ） ＯＳ ＳＤＫ、Ｓｙｍｂｉａｎ ＳＤＫ、ｗｅｂＯＳ ＳＤＫ、ならびにＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標） Ｍｏｂｉｌｅ ＳＤＫを含む、ソフトウェア開発者キットを配布する。
当業者は、非限定的実施例として、Ａｐｐｌｅ（Ｒ） Ａｐｐ Ｓｔｏｒｅ、ＡｎｄｒｏｉｄＴＭ Ｍａｒｋｅｔ、ＢｌａｃｋＢｅｒｒｙ（Ｒ） Ａｐｐ Ｗｏｒｌｄ、Ｐａｌｍデバイス用Ａｐｐ Ｓｔｏｒｅ、ｗｅｂＯＳ用Ａｐｐ Ｃａｔａｌｏｇ、モバイル用Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標） Ｍａｒｋｅｔｐｌａｃｅ、Ｎｏｋｉａ（Ｒ）デバイス用Ｏｖｉ Ｓｔｏｒｅ、Ｓａｍｓｕｎｇ（Ｒ） Ａｐｐｓ、およびＮｉｎｔｅｎｄｏ（Ｒ） ＤＳｉ Ｓｈｏｐを含む、いくつかの商業フォーラムが、モバイルアプリケーションの配布のために利用可能であることを認識するであろう。
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される分光器システムは、ソフトウェア、サーバ、および／またはデータベースモジュール、もしくは同部品の使用を含む。本明細書で提供される開示を考慮して、ソフトウェアモジュールは、当該技術分野に公知である機械、ソフトウェア、および言語を使用して、当業者に公知である技法によって作成される。本明細書に開示されるソフトウェアモジュールは、多数の方法で実装される。種々の実施形態では、ソフトウェアモジュールは、ファイル、コードのセクション、プログラミングオブジェクト、プログラミング構造、またはそれらの組み合わせを備える。さらなる種々の実施形態では、ソフトウェアモジュールは、複数のファイル、コードの複数のセクション、複数のプログラミングオブジェクト、複数のプログラミング構造、またはそれらの組み合わせを備える。種々の実施形態では、１つまたはそれを上回るソフトウェアモジュールは、非限定的実施例として、ウェブアプリケーション、モバイルアプリケーション、および独立型アプリケーションを備える。いくつかの実施形態では、ソフトウェアモジュールは、１つのコンピュータプログラムまたはアプリケーションの中にある。他の実施形態では、ソフトウェアモジュールは、１つより多くのコンピュータプログラムまたはアプリケーションの中にある。いくつかの実施形態では、ソフトウェアモジュールは、１つの機械の上でホストされる。他の実施形態では、ソフトウェアモジュールは、１つより多くの機械の上でホストされる。さらなる実施形態では、ソフトウェアモジュールは、クラウドコンピューティングプラットフォームの上でホストされる。いくつかの実施形態では、ソフトウェアモジュールは、１つの場所において１つまたはそれを上回る機械の上でホストされる。他の実施形態では、ソフトウェアモジュールは、１つより多くの場所において１つまたはそれを上回る機械の上でホストされる。
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される分光器システムは、１つまたはそれを上回るデータベース、もしくは同データベースの使用を含む。本明細書で提供される開示を考慮して、当業者は、多くのデータベースが本明細書に説明されるような情報の記憶および読み出しのために好適であることを認識するであろう。種々の実施形態では、好適なデータベースは、非限定的実施例を介して、関係データベース、非関係データベース、オブジェクト指向データベース、オブジェクトデータベース、エンティティ関係モデルデータベース、連想データベース、およびＸＭＬデータベースを含む。いくつかの実施形態では、データベースは、インターネットベースである。さらなる実施形態では、データベースは、ウェブベースである。なおもさらなる実施形態では、データベースは、クラウドコンピューティングベースである。他の実施形態では、データベースは、１つまたはそれを上回るローカルコンピュータ記憶デバイスに基づく。
ここで図２を参照すると、分光器システム１００は、典型的には、本明細書に説明されるような分光器１０２と、クラウドベースのサーバまたは記憶システム１１８と無線通信１１６している手持型デバイス１１０とを備える。分光器システム１００は、物質の識別および／または付加的性質を判定するように、リアルタイムで物質を分析するためのシステムを提供することができる。次いで、物質に関する得られた情報は、識別された物質に関して決定を行う際にユーザを誘導することができる。分光器１０２は、リアルタイム物質分析を支援するために、５秒未満、いくつかの実施形態では、１秒未満のウォームアップ時間を有してもよい。次いで、分光器は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の通信リンクを有する通信回路１０４を介して、データを手持型デバイス１１０に送信することができる。手持型デバイス１１０は、データをクラウドベースの記憶システム１１８に伝送することができる。データは、クラウドベースのサーバ１１８によって処理および分析され、ユーザに表示されるように手持型デバイス１１０に返送されることができる。多くの実施形態では、手持型デバイス１１０は、本明細書でさらに詳細に説明されるように、分光器１０２の動作を制御し、および／またはデータを視認するためのユーザインターフェース（ＵＩ）を提供する。
手持型デバイス１１０は、例えば、スマートフォン、タブレトット、もしくはスマートウォッチのうちの１つまたはそれを上回るものを備えてもよい。いくつかの実施形態では、インターネット接続性を有する単一のデバイスは、一方では分光器と、他方ではクラウドベースのサーバと通信するように構成される。いくつかの実施形態では、分光器システム１００は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信および／またはインターネット通信を介して接続される、２つまたはそれを上回る手持型デバイスを備える。２つまたはそれを上回る手持型デバイスのそれぞれは、直接的に、もしくはシステムの別の手持型デバイスを通してのいずれかで、システムの他のデバイスと通信するように構成されてもよい。例えば、本システムは、携帯電話と、スマートウォッチとを備えてもよく、携帯電話は、説明されるように分光器およびクラウドベースのサーバと通信している。スマートウォッチは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線データ接続を介して携帯電話と通信するように構成されてもよく、スマートウォッチは、携帯電話のユーザインターフェースを制御し、および／または携帯電話から受信されるデータを表示するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、スマートウォッチは、インターネット接続を有するように構成されてもよく、携帯電話の代わりに、分光器とクラウドベースのサーバとの間のデータ中継点として機能するため、およびユーザインターフェースをユーザに提示するために使用されてもよい。
多くの実施形態では、システムの分光器、手持型デバイス、およびクラウドベースのサーバのうちの１つまたはそれを上回るものは、データ取得、転送、分析、記憶、および／または表示の種々の側面を調整するように構成されるコンピュータシステムを備えてもよい。コンピュータシステムは、典型的には、中央処理装置（また、本明細書では「プロセッサ」）と、メモリと、通信インターフェース（また、本明細書では「通信回路」）とを備える。プロセッサは、プログラムまたはソフトウェアで具現化されることができる、一連の機械可読命令を実行することができる。命令は、メモリ場所に記憶されてもよい。分光器システムの各デバイスは、通信インターフェースを介して、システムの他のデバイスのうちの１つまたはそれを上回るものと通信してもよい。
図１６は、実施形態による、分光器１０２におけるデータフローの概略図を示す。分光器ヘッド１２０は、ユーザが分光器１０２で物質をスキャンするときに、物質の未加工強度データを取得するように構成される。未加工スペクトルデータに加えて、分光器１０２が本明細書に説明される温度センサモジュール等のセンサモジュールを含む場合に、非スペクトルデータも得られてもよい。分光器ヘッド１２０によって生成される未加工データ４００は、制御盤１０５のプロセッサ１０６に伝送されてもよい。プロセッサ１０６は、コンピュータプログラムの命令を備える、有形的表現媒体を備えてもよく、例えば、プロセッサは、未加工データを圧縮するように構成されることができる、デジタル信号処理ユニットを備えてもよい。次いで、圧縮された未加工データ信号４０５は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等のデータ暗号化／伝送構成要素を備え得る、通信回路１０４に伝送されることができる。いったん暗号化されると、圧縮された暗号化未加工データ信号４１０は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を介して手持型デバイス１１０に伝送されることができる。
未加工強度データが、概して、大きすぎて、リアルタイムでＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を介して伝送することができないであろうため、未加工データの圧縮が必要であり得る。圧縮は、分光器モジュールの光検出器上に光の空間分布を生成する、光学システムの物理的性質に従って調整されたデータ圧縮アルゴリズムを使用して行われてもよい。本明細書に説明される光学システムによって生成されるデータは、典型的には、はるかに小型のデータ構造への未加工データの有意な圧縮を可能にする、対称性を含有する。
図１７は、手持型デバイス１１０におけるデータフローの概略図を示す。手持型デバイス１１０は、コンピュータ可読メモリを有するプロセッサを備えることができ、メモリは、手持型デバイス１１０のディスプレイを介して分光器システム用のユーザインターフェース（ＵＩ）３００を提示するための命令を具現化する。例えば、携帯電話を備える実施形態では、電話の可読メモリは、ＵＩを提示するための命令を提供する、モバイルアプリケーションの形態の機械実行可能コードを備えてもよい。手持型デバイス１１０はまた、タッチスクリーンインターフェース等のＵＩへのユーザ入力を受信するための手段を備えることもできる。ＵＩは、ユーザが分光器１０２およびクラウドサーバ１１８と相互作用し得る、空間を提供する。例えば、ＵＩは、分光器１０２の動作を制御し、試料スキャンから生成されるデータに行う分析タイプを選択し、試料スキャンから分析されたデータを視認し、および／または手持型デバイス１１０のプロセッサ上もしくはクラウドサーバ１１８上に記憶されたデータベースからデータを視認するための手段をユーザに提供することができる。相互と通信している２つまたはそれを上回る手持型デバイス１１０を備える、システムの実施形態では、分光器は、第１のデバイスと通信してもよく、第１のデバイスは、ＵＩ用のディスプレイを備える、第２のデバイスと通信してもよい。
分光器からの暗号化された圧縮未加工データ信号４１０は、手持型デバイス１１０のＵＩ３００によって受信されてもよく、ＵＩは、手持型デバイスのプロセッサによって提供される。次いで、ＵＩは、例えば、無線インターネット接続を介して、データ４１０をクラウドサーバ１１８に伝送してもよい。データは、リアルタイムで、またはある間隔で、自動的に伝送されてもよく、もしくはデータは、ユーザによって要求されるときに伝送されてもよい。ＵＩは、随意に、時間、場所、およびユーザ情報等のメタデータ４１５を未加工データに追加し、データセットを伝送することができる。いくつかの実施形態では、ユーザはまた、１つまたはそれを上回る具体的タイプの分析を行う命令をＵＩに提供してもよく、この場合、ＵＩは、圧縮された暗号化未加工データ４１０および／またはメタデータ４１５とともに、分析を行うためのユーザ命令を伝送してもよい。
図１８は、クラウドベースの記憶システムまたはサーバ１１８におけるデータフローの概略図を示す。クラウドサーバ１１８は、手持型デバイス１１０から圧縮された暗号化データ４１０および／またはメタデータ４１５を受信することができる。次いで、クラウドサーバのプロセッサまたは通信インターフェースは、データを解読することができ、クラウドサーバのデジタル信号処理ユニットは、信号をスペクトルデータ４２５に変換するように、解読された信号４２０に信号処理を行うことができる。サーバは、前処理されたスペクトルデータ４３０を生じるように、雑音低減等のスペクトルの付加的前処理を行ってもよい。次いで、前処理されたスペクトル４３０の分析は、種々のデータ分析アルゴリズムを行うためのその上に記憶された命令を有する、サーバのプロセッサによって行われることができる。分析されたスペクトルデータ４３５および／または付加的分析結果４４０（例えば、食品の栄養素含有量、宝石の品質等）は、結果が手持型デバイスのディスプレイを介してユーザに表示され得るように、サーバから手持型デバイスに返送されてもよい。加えて、分析されたスペクトルデータ４３５および／または関連付加的分析結果４４０は、試料物質と関連付けられるスペクトルデータが記憶され得る、クラウドサーバによって操作される汎用データベース１１９に動的に追加されてもよい。データベース１１９上に記憶されたスペクトルデータは、分光器システム１００の１人またはそれを上回るユーザによって生成されるデータ、および／または既知のスペクトルを伴う物質の事前にロードされたスペクトルデータを備えてもよい。クラウドサーバは、その上に記憶されたデータベース１１９を有する、メモリを備えてもよい。
クラウドベースのシステムまたはサーバ１１８は、分光器システムの１つまたはそれを上回る分光器および手持型デバイスによって、例えば、無線インターネット接続を介して遠隔でアクセスされてもよい。多くの実施形態では、クラウドサーバは、システムの１人（１つ）より多くのユーザ／手持型デバイスによって同時にアクセス可能である。いくつかの実施形態では、最大で何百万もの手持型デバイスが、クラウドサーバに同時に接続されることができる。
分光器システム１００内の複数の分光器１０２は、例えば、製造の変動により、相互と異なり得る。複数の分光器の間のそのような差異は、各分光器によって得られる同一の物質のスペクトルデータの有意な変動を生じ得る。複数のユーザによって汎用データベース１１９に寄与されるデータが同等であることを確実にするために、本システムは、データを汎用データベースに追加する前に、各分光器によって生成されるデータを較正するための方法を備えてもよい。例えば、各分光器の具体的光学応答は、異なる種類の入力に応答して、どのようにして各分光器が挙動するかを測定することによって、製造中に特性評価されてもよい。入力は、分光器を用いて測定される較正パターン（スペクトル）のセットを備えてもよく、対応する分光器応答関数が判定され、較正データとともに出力されてもよい。本分光器特有の光学応答データは、具体的分光器の較正データとして、典型的には、クラウドベースのサーバに保存および記憶されてもよい。較正データは、サーバが分光器から未加工データを受信するときに、サーバが具体的分光器の適切な較正データを識別して特定することができるように、具体的分光器の識別子でタグ付けされて記憶されてもよい。次いで、サーバは、分光器から受信される未加工データからスペクトルデータを生じる際に、分光器特有の較正データを適用してもよい。そのような較正プロセスは、デバイス間の変動を補償し、システムの複数のユーザが異なる分光器を使用して得られる同一の物質のデータの間で有意義な比較を行うための方法を提供することができる。
多くの実施形態では、クラウドベースのサーバ１１８は、特定の測定で得られる情報を共有する方法を分光器システム１００のユーザに提供する。クラウドサーバの中に位置するデータベース１１９は、個々のユーザによって行われる測定の結果を常に受信し、リアルタイムで、または規則的な間隔でそれ自体を更新することができる。ユーザ寄与に基づくデータベース１１９の更新は、スペクトルシグネチャが利用可能である物質の数を急速に拡張することができる。したがって、ユーザによって行われる各測定は、分光器システムの任意のユーザによって行われる将来の測定の精度および信頼性を増加させることに向けて寄与することができる。
クラウドベースのサーバを通した分光器システムの複数のユーザの間の情報の共有は、着目物質に関して情報に基づく決定を行うための有用なツールを提供することができる。例えば、リンゴを買うユーザは、どの店が最も甘いリンゴを置き得るかを見出すことに関心があり得る。分光器システムは、リンゴに関する事柄のマップを視認するための手段をユーザに提供してもよく、事柄のマップは、本明細書でさらに詳細に説明されるように、具体的物質のユーザが寄与した分析されたスペクトルおよび非スペクトルデータの包括的編纂を表す。事柄のマップは、地理的場所に基づいて視覚化されてもよく、地域内のどの店が比較的甘いリングを置いているかを視認する能力をユーザに提供する。事柄のマップはまた、ユーザが異なる時間窓にわたって（例えば、前の１時間／前日／先週／先月以内に、ある日付に、またはある日付範囲にわたって等）リンゴのデータを視認し得るように、時間／日付に基づいて視覚化されてもよい。代替として、または組み合わせて、事柄のマップはまた、店／支店、物体のタイプ、温度、測定の回数、および多くの他の因子に基づいて、物質データの視覚化を提供してもよい。例えば、本システムは、汎用データベースの中のリンゴの全てのデータを表示する、場所ベースのマップをユーザに提供してもよく、ユーザは、選択された店のデータ要約を視認するように、特定の場所／店をクリックしてもよい。店特有のデータ要約はまた、タイムライン上で視認されてもよく、ユーザが経時的に店に置かれているリンゴの甘味の動向を判定することを可能にする。したがって、分光器システムは、より情報に基づく購入決定を行うために使用されてもよい。
試料物質のスペクトルは、任意の適切な分析方法を使用して分析されることができる。クラウドサーバ１１９、手持型デバイス１１０、または分光器１０２のプロセッサは、スペクトル分析のための１つまたはそれを上回るアルゴリズムを備えてもよい。使用されることができるスペクトル分析技法の非限定的実施例は、主成分分析、部分最小二乗分析、およびスペクトル成分を判定するためのニューラルネットワークアルゴリズムの使用を含む。
ラマンスペクトルが得られる実施形態では、ラマン信号は、任意の蛍光信号から分離されることができる。ラマンおよび蛍光スペクトルは両方とも、既存の較正スペクトルと比較されることができる。較正が行われた後、スペクトルは、スペクトル分解のための任意の適切なアルゴリズムを使用して分析されることができ、そのようなアルゴリズムの非限定的実施例は、主成分分析、部分最小二乗分析、およびニューラルネットワークアルゴリズムを使用するスペクトル分析を含む。本分析は、分光器を使用して試験された試料を特性評価するために必要とされる情報を提供する。次いで、分析の結果は、ユーザに提示されることができる。
いくつかの実施形態では、分析は、同時ではない。いくつかの実施形態では、分析は、リアルタイムである。
いくつかの実施形態では、分光器システムは、局所的に未加工データの分析を行ってもよい。分光器システムは、その中に記憶されたスペクトルデータのデータベースを伴うメモリと、命令でプログラムされた分析ソフトウェアを伴うプロセッサとを備えてもよい。メモリは、ユーザ自身の測定をメモリに記憶するために揮発性または不揮発性であり得る。代替として、スペクトルデータのデータベースは、例えば、同一の部屋の中で、分光器の付近に位置するコンピュータを提供されることができる。代替として、または組み合わせて、分光器は、より複雑な分析のためのより大量の計算が行われ得る、本明細書に説明されるクラウドサーバ１１８等の遠隔サーバへの伝送に先立って、未加工データを部分的に分析してもよい。
分析されたスペクトルは、調査されている複雑な混合物が構成要素と関連付けられるスペクトルを含有するかどうかを判定することができる。構成要素は、例えば、物質、物質の混合物、または微生物であり得る。スペクトル内のこれらの構成要素の強度は、構成要素がある濃度であるかどうか、および望ましくない構成要素の濃度が懸念になるほど十分に高いかどうかを判定するために使用されることができる。そのような物質の非限定的実施例は、毒素、分解生成物、または有害微生物を含む。本発明のいくつかの実施形態では、試料が消費に適していない可能性があると見なされる場合、ユーザは警告を提供される。小型分光器システムの種々の可能な用途が、本明細書でさらに詳細に説明される。
（ユーザインターフェース）
分光器システム１００は、典型的には、ユーザが分光器システムと相互作用するための手段を提供する、ユーザインターフェース（ＵＩ）を提供される。ＵＩは、典型的には、分光器システムの手持型デバイス１１０のディスプレイ上に提供され、手持型デバイスは、例えば、モバイルアプリケーションの形態で、ＵＩをディスプレイに提供するための命令を備える、プロセッサを備える。ディスプレイは、画面上に提供されることができる。画面は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）画面、ＬＥＤ画面、および／またはタッチスクリーンを備えてもよい。ＵＩは、典型的には、手持型デバイス１１０のディスプレイを介してユーザに提示され、手持型デバイス１１０によって提供される入力方法を介してユーザから入力を受信するように構成される。
図１９は、ユーザインターフェース（ＵＩ）３００のフローの概略図を示す。ＵＩは、典型的には、図１９に示されるような複数の構成要素を備え、各ＵＩ構成要素は、手持型デバイスのプロセッサがコンピュータインターフェースを提供するための方法のステップを備えてもよい。ユーザは、ＵＩの各構成要素を通してナビゲートしてもよく、各構成要素は、ユーザ選択可能オプションを表示し、ユーザ入力を取り込み、および／またはユーザが開始したアクションの出力（例えば、分析されたデータ、検索結果、実行可能な洞察等）を表示するように構成される、１つまたはそれを上回る対応する画面を有してもよい。ＵＩ構成要素内のユーザ選択可能オプションは、画像またはテキスト等の分析識別子、もしくは分光分析アプリケーションと関連付けられるアイコンを含んでもよい。ユーザが、例えば、特定のオプションのアイコンに触れることによって、ＵＩ構成要素内のユーザ選択可能オプションを選択するとき、ＵＩを提供するプロセッサは、ユーザ選択オプションと関連付けられる命令のセットを実行してもよい。結果として、ＵＩは、ユーザ選択オプションに関係付けられるＵＩの構成要素と関連付けられる新しい画面に指向されてもよい。図２０は、どのようにしてユーザがＵＩの異なる構成要素を通してナビゲートし得るかという実施例を図示する。本実施例では、ユーザは、左側に示されるような本明細書でさらに詳細に説明される構成要素「ホーム」３１０と関連付けられるＵＩの画面から始める。「ホーム」３１０から、ユーザは、ＵＩの構成要素「汎用」３４０と関連付けられる、オプション「汎用」を選択する。結果として、ＵＩは、右側に示されるような「汎用」３４０構成要素と関連付けられる画面にユーザを指向する。
当業者は、１つまたはそれを上回る構成要素、異なる順序で配列される１つまたはそれを上回る構成要素、および／もしくは他の構成要素の副次構成要素を備える１つまたはそれを上回る構成要素の除去もしくは追加を含むが、それらに限定されない、図１９に示されるようなＵＩフローに行われ得る変動および適合を認識するであろう。本明細書に説明されるようなプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、ユーザインターフェースの構成要素のうちの１つまたはそれを上回るものを提供する、もしくはコンピュータインターフェースの方法を実装する命令、およびそれらの組み合わせを具現化する、有形的表現媒体を備えてもよい。
典型的には、ユーザがＵＩを提供するアプリケーションを開くとき、ユーザは、構成要素「ホーム」３１０に指向される。「ホーム」３１０構成要素では、ユーザに提示される主要なアクションは、「スキャン」３５０構成要素を介した、試料物質をスキャンする案内であってもよい。図２１Ａは、ＵＩの「ホーム」３１０構成要素に対応する例示的モバイルアプリケーションＵＩ画面を示す。「ホーム」３１０はまた、構成要素「私」３２０、「私のツール」３３０、および「汎用」３４０への入口地点でもある。「私」３２０は、私的ユーザ情報へのアクセスを提供する。「私のツール」３３０は、物質をスキャンして分析するための個人化ツールへのアクセスを提供する。「汎用」３４０は、本明細書に説明されるようなクラウドサーバ１１８によって操作される汎用データベース１１９内の情報へのアクセスを提供する。
「私」３２０は、「私のプロファイル」３２２、「私の状態／特権／賞」３２４、および「私の物質」３２６のうちの１つまたはそれを上回るものへのアクセスを提供してもよい。「私のプロファイル」３２２は、例えば、名前および場所等のユーザの個人情報を記憶してもよい。「私のプロファイル」３２２はまた、例えば、プライバシー選好等のシステムのある側面のためのユーザの個人設定を記憶することもできる。「私の状態／特権／賞」３２４は、例えば、分光器システムを使用してスキャンを行い、汎用データベース１１９にデータを寄与することのユーザの履歴を追跡してもよい。汎用データベースへのユーザの寄与に基づいて、ユーザは、ある特権、信用、または認識を与えられてもよく、それによって、ユーザが汎用データベースにデータを能動的に寄与するための動機を提供する。例えば、「寄与スコア」が、各ユーザのためにシステムによって保たれ、「私の状態／特権／賞」の下で表示されてもよい。ユーザはまた、「私の状態／特権／賞」３２４を通して、または別個のモジュールを通してのいずれかで、分光器システムの他のユーザと相互作用する方法を提供されてもよい。例えば、ユーザは、自分の寄与状態に基づいて他のユーザを推奨する／結び付ける方法を提供されてもよく、他のユーザからのそのようなフィードバックは、「私の状態／特権／賞」３２４または別の適切な構成要素を介してアクセスされてもよい。「私の物質」３２６は、ユーザが自分の物質と関連付けられるデータを視認し、「比較」３２７構成要素を介して比較することを可能にすることができる。ユーザによって行われるスキャンは、タグの下で「私の物質」に記憶され、ユーザ選好に応じて、非公開または公開（汎用データベース１１９を介して他のユーザによってアクセス可能）で保たれてもよい。「比較」３２７は、異なるタグにわたって、または所与のタグ内でのいずれかで、タグによってスキャンを比較する能力をユーザに提供することができる。「私の物質」３２６はまた、例えば、物質と関連付けられる覚書または画像データを追加することによって、「文書化」３２８構成要素を介してプロジェクトを文書化する能力をユーザに提供することもできる。「私の物質」３２６はまた、「追跡」３２９構成要素を介してプロジェクトを追跡する能力をユーザに提供することもでき、例えば、ＵＩは、ユーザのためにプロジェクトの完全、選別可能、および／または検索可能リストを表示してもよい。ユーザが公開ドメインに記憶することを選択するスキャンデータは、システムの他のユーザによってアクセスされてもよく、「追跡」３２９はまた、ユーザが他のユーザのプロジェクトを追跡するための方法を提供してもよい。
「私のツール」３３０は、「スキャン」３５０構成要素を通過することなく直接開始され得る、物質をスキャンして分析するための個人化ツールへの迅速なアクセスを提供することができる。ユーザは、具体的分析を直接構築して保存してもよい（例えば、ユーザがチーズの脂肪率を判定するために分光器を使用することに関心を持っている場合、分析のために物質および着目パラメータを識別することによって、そのような分析を設定してもよい）。代替として、または組み合わせて、いったんユーザがスキャンを行うために分光器を使用すると、ユーザは、お気に入りのツール／分析を記憶するオプションを与えられてもよい。代替として、または組み合わせて、本システムは、「私のツール」の下でアクセスするために頻繁に使用されるツール／分析を自動的に記憶してもよい。「探す」３３２は、記憶されたツールの間で所望の分析ツールを検索する方法をユーザに提供することができる。「私のツール」はまた、システムによって利用可能にされる新しいツールについてユーザに通知するように構成されてもよい。いったんユーザが構成要素「探す」３３２から所望の分析方法を選択すると、ユーザは、本明細書でさらに詳細に説明される、ＵＩ構成要素「スキャン」３５０を通してスキャンを開始するように勧められてもよい。しかしながら、分析方法がすでに選択されているため、「スキャン」３５０は、いくつかの中間ステップ（例えば、物質の識別）を飛ばし、直接続けて構成要素「質問への具体的回答」３８６を通してユーザのクエリへの回答を表示するように構成されてもよい。
「汎用」３４０は、クラウドサーバ１１８によって操作される汎用データベース１１９へのアクセスをユーザに与えることができ、物質のスペクトルシグネチャは、スキャンされたデータに対する比較およびスキャンされたデータの分析のために記憶される。「汎用」３４０は、異なる属性による事柄のマップの一般視覚化をユーザに提供する、図形マップとして表示されてもよい。例えば、マップは、地理、物質、性別、成熟、または「人気」属性によって編成されてもよい。ユーザは、具体的物質ページに辿り着くように、マップをズームインおよびアウトすることが可能であり得る。具体的物質の事柄のマップは、地理的場所、時間／日付、店／支店、物体のタイプ、温度、測定の回数、および多くの他の因子のうちの１つまたはそれを上回るものに基づいて視覚化されてもよい。マップ内の異なるタイプの物質は、異なるペースで展開し、経時的に異なる「成熟」レベルをもたらし得る。したがって、マップの分岐の視覚化は、本成熟レベルに基づいて異なり得る。したがって、「汎用」３４０は、異なるタイプの情報を表示し、異なる視覚化を使用してマップを表示し、および／または異なるユーザ選択可能オプションを提示し得る、「展開中の分岐」３４２、「成熟」３４４、および「未開拓」３４６という３つの別個のＵＩ構成要素を通してマップを視認する方法をユーザに提供することができる。事柄のマップは、ユーザがマップとの関連で自分のスキャンを視覚化することが可能であり得るように、表示内のマップへのユーザ自身の寄与を強調表示してもよい。ユーザは、物質の「ソウルメイト」（例えば、類似スペクトルシグネチャを有する物質）を検索するか、または着目分岐に有意な寄与を行ったユーザを識別することによって、ある物質の分岐の「エキスパート」を見つけ出す能力を与えられてもよい。「汎用」３４０は、ある物質に行われる新しい寄与／マップ進展等のユーザが関心を持っている物質に関する通知をユーザに提供してもよい。ユーザは、事柄のマップの中である分岐の成熟を展開するように「キャンペーン」を設定する方法を与えられてもよく、「汎用」はまた、そのようなキャンペーンに関する通知をユーザに送信してもよい。
ここで図１９を参照して、分光器システムを用いて物質をスキャンするための例示的ワークフローが説明されている。ユーザは、分光器上またはＵＩを提示するモバイルアプリケーション上のボタンを押すことによって、図２１Ａに示されるもの等のＵＩ構成要素「ホーム」３１０に対応する画面からスキャンを開始してもよい。スキャンが開始されるとき、ＵＩは、測定を開始し、未加工データを圧縮して暗号化し、および／または圧縮されて暗号化されたデータを手持型デバイスのＵＩに伝送するように分光器に命令し得る、構成要素「スキャン」３５０に対応する画面にユーザを指向する。
データがＵＩによって受信されるとき、ＵＩは、システムの主要分類アルゴリズムを備え得る、「これは何ですか？」（ＷＩＴ）３５２構成要素を開始してもよい。主要分類アルゴリズムは、例えば、「私の物質」構成要素および／または汎用データベース１１９の下で記憶されたユーザの個人データベースに記憶された既知の物質のスペクトルに対してスペクトルを比較することによって、物質のスペクトルに基づいて物質の識別を判定しようとしてもよい。アルゴリズムは、３つの異なる結果、すなわち、「汎用」データベースの中の類似スペクトルの識別、「私の物質」データベースの中の類似スペクトルの識別、またはいずれか一方のデータベースの中でいかなる合致スペクトルも見出せないことを生じ得る。「これは何ですか？」３５２構成要素によって実行されるアルゴリズムの成果は、「結果」３５４構成要素を介してユーザに提示されてもよく、ユーザは、予備識別結果を視認し、各起こり得る成果について本明細書に説明されるように、さらなるアクションのための一連の選択可能オプションを提供されてもよい。
１つまたはそれを上回る類似物質が「汎用」データベースの中で識別される場合、ユーザは、ＵＩ構成要素「汎用において類似する」３５６に対応する画面に指向されてもよい。ここから、ユーザは、ユーザをＵＩ構成要素「汎用」３４０に指向して、汎用データベース１１９の中の物質に関連するデータを視認するオプションを与えられてもよい。代替として、ユーザは、ＵＩ構成要素「確認」３６２を通して、物質が識別された物質に実際に合致することを確認するように求められてもよい。本システムが試料に類似するスペクトルを伴う複数の物質を見出した場合、ユーザは、さらなる分析のために、これらの「合致」物質のうちの１つまたはそれを上回るものを選択するように求められてもよい。
１つまたはそれを上回る類似物質が「私の物質」データベースの中で識別される場合、ユーザは、ＵＩの「私の物質において類似する」３５５構成要素に指向されてもよい。ここから、ユーザは、ユーザが自分の物質と関連付けられるデータを視認して比較し得る、「私の状態／特権／賞」３２４構成要素または「私の物質」３２６構成要素にナビゲートすることを選択してもよい。代替として、ユーザは、ＵＩ構成要素「確認」３６２を通して、物質が識別された物質に実際に合致することを確認するように求められてもよい。
測定された物質の識別がユーザによって肯定的に確認される場合、本システムは、ユーザが自分の物質と関連付けられるデータを視認して比較することを可能にするように、「比較」３２７構成要素を開始してもよい。ユーザはまた、測定に関する覚書または他の様々なデータを追加するオプションをユーザに提供する、ＵＩの「文書化」３２８構成要素を通してスキャンの結果を文書化してもよい。例えば、図２１Ｂに示されるように、測定された物質の画像が追加されてもよく、画像は、分光器システムと統合されるか、または分光器システムから分離しているがそれと通信している、画像捕捉デバイスによって取得されてもよい。ＵＩはまた、ＵＩ構成要素「より詳細な結果」３６４を通して、物質のさらなる分析を実行するオプションをユーザに提示してもよい。さらなる分析は、例えば、食料品の具体的栄養素属性（例えば、脂肪／炭水化物／タンパク質の割合、カロリー数）、医薬品の具体的寄与、または植物の属性（例えば、含水量）の分析を含んでもよい。ユーザは、例えば、確認された物質の利用可能な分析のリストを通して検索することによって、１つまたはそれを上回るタイプの分析を選択するオプションを与えられてもよい。代替として、または組み合わせて、本システムは、物質の識別に基づいて、１つまたはそれを上回る適切な分析ツールを自動的に選択してもよい。例えば、本システムはさらに、カメラ等の画像捕捉デバイスを備えてもよく、適切な分析ツールを自動的に選択する際に画像データの少なくとも一部を使用するために、画像捕捉デバイスによって取得される画像データを受信するように構成されてもよい。分析ツールの自動選択に役立つために、分光器システムの処理デバイスは、画像データに基づいて物質の特性を認識するように構成されてもよい。２つまたはそれを上回る異なるタイプの分析が選択される実施形態では、分析タイプの選択は、所定の階層に基づいてもよい。
いったんさらなる分析が完了すると、ＵＩは、ＵＩの「物質ページ」３８０構成要素を通して、測定された物質のデータを表示することができる。ＵＩは、随意に、「実行可能な洞察」３８４構成要素を介して、実行可能な洞察をユーザに提供してもよい。図２１Ｂおよび２１Ｃは、ＵＩの「物質ページ」３８０および「実行可能な洞察」３８４構成要素に対応する例示的モバイルアプリケーションＵＩ画面を示す（図２１Ｃは、下にスクロールされた図２１Ｂの画面を示す）。図２１Ｂに示されるように、ＵＩは、物質の識別および栄養素含有量分析等の分析の結果を表示してもよく、結果に表示され得る、いくつかの付加的パラメータは、物質の画像、物質の鮮度、および物質のテキスト記述を含む。多くの実施形態では、スペクトルデータの視覚表現もユーザに表示される。多くの実施形態では、結果の表示はまた、構成要素「汎用」３４０の事柄のマップの視覚化も含む。ＵＩはまた、「人々＜−−＞物質」３８２構成要素を通して、測定された物質に関心を持っている他のユーザと接続する方法をユーザに提供してもよい。例えば、構成要素は、識別された物質に関係付けられるシステムユーザの間で会話を展開して、ユーザが図２１Ｃに示されるようなソーシャルメッセージングに参加することを可能にしてもよい。
「実行可能な洞察」３８４構成要素は、回答がある行動指針をとるための根拠として使用されることができる洞察を提供し得る、図２１Ｃに示されるもの等の測定された物質に関係付けられる１つまたはそれを上回る具体的質問を選択するオプションをユーザに提供してもよい。例えば、識別された物質が比較的高い糖含量を伴うリンゴである場合、ＵＩは、ユーザが甘い果実を所望する場合、ユーザがリンゴを選択／消費するべきであること、または逆に、ユーザが、高い糖含量を回避されるべき属性にするであろう、糖尿病等の症状を有する場合、ユーザがリンゴを選択／消費するべきではないことをユーザに知らせてもよい。ＵＩは、随意に、ＵＩが具体的ユーザのために適切で実行可能な洞察を自動的に選択して表示し得るように、ある状態および／または選好等の個人データを記憶する能力を有してもよい。回答または実行可能な洞察は、「質問への具体的回答」３８６構成要素を介してユーザに提供されてもよい。構成要素３８６はまた、「私のツール」３３０構成要素を介して直接アクセス可能であり得、具体的分析方法が、スキャンを開始する前に選択されてもよく、ユーザは、具体的物質に関する具体的質問への回答または実行可能な洞察を直接得ることができる。
ある時は、構成要素「確認」３６２が、ユーザによる肯定的確認を生じない場合がある。測定された物質の識別が、本システムが「合致」であると見出した物質に実際に合致しない場合、ユーザは、構成要素「基本的寄与」３６８を通して、測定された物質に関する基本的情報を提供するように促されてもよい。いったん物質の基本的識別が提供されると、ユーザは、随意に、構成要素「物質／族に特有のさらなるデータを寄与する」３７８を通して、付加的データを寄与するように求められてもよい。ユーザは、例えば、物質の物理的性質等のメタデータまたは画像データを寄与してもよい。ここから、ユーザは、着目物質に関する情報を視認し得る、「物質ページ」３８０に指向されてもよく、および／またはユーザは、構成要素「人々＜−−＞物質」３８２を介して、システムの他のユーザとの社交会話／相互作用に参加してもよい。
ユーザが「スキャン」３５０構成要素を通してスペクトルデータを生成するか、もしくは「基本的寄与」３６８および／または「さらなるデータを寄与する」３７８構成要素を通して非スペクトルデータを寄与するとき、データは、汎用データベース１１９に追加されてもよい。データは、寄与を「非公開」（システムの他のユーザによってアクセス可能ではない）で保つオプションをユーザに与えながら、汎用データベース１１９に自動的に追加されてもよい。具体的ユーザによって生成または寄与される任意のデータはまた、「私の物質」構成要素に記憶された物質のユーザの個人データベースに追加されてもよい。ユーザの個人データベースの中のデータは、非公開で保たれるか、またはシステムの他のユーザと共有されるように構成されてもよい。代替として、個人データベースの中のデータの一部が、非公開で保たれてもよい一方で、一部は、他のユーザと共有されてもよい。
汎用データベースに含有されるデータの完全性および有効性を維持するために、データベースがスキャンからのデータを用いて更新される前に、システムチェックが実装されてもよい。システムチェックは、例えば、（新たに生成されたスペクトルデータがデータベースに追加される）「文書化」３２８構成要素において、または（ユーザが寄与した非スペクトルデータがデータベースに追加される）「基本的寄与」３６８／「さらなるデータを寄与する」３７８構成要素において開始されてもよい。システムチェックは、例えば、関連物質族のデータが選別され、新しいデータ点が新しいデータ点の有効性（例えば、新しいデータ点が既存のデータ点の平均からの規定標準偏差内に入るかどうか）を検証するように既存のデータに対して比較される、異常値検出アルゴリズムを備えてもよい。「異常値」として識別される任意のデータ点は、データベースに追加されることを控えられ、および／または汎用データベースと分離した場所に「隔離」されてもよい。「異常値」は、例えば、物質の平均データと有意に異なる既知の物質のデータ点、または以前に認識されていない物質／スペクトルの任意のデータ点を含んでもよい。汎用データベースのサイズおよび範疇が経時的に増大するにつれて、異常値として以前に認識されたデータ点が有効として認識され得るため、隔離された「異常値」データ点が、最終的に汎用データベースに追加されてもよい。新しいデータの有効性を検証するためのシステムチェックは、温度、地理的場所、物質のカテゴリ、物質のタイプ、化学組成、時間、物質の外見、物質の色、物質の味、物質の匂い、および物質と関連付けられる観察可能特性のうちの少なくとも１つを含む、取得された光スペクトルの収集と関連付けられる１つまたはそれを上回る状態に基づいてもよい。
「スキャン」３５０構成要素を通してスキャンを行った後、本システムは、「汎用」データベースまたは「私の物質」データベースのいずれか一方の中で、測定された物質のスペクトルの合致を見出すことができない場合がある。この場合、ＵＩの「ＷＩＴによって認識されていない」３６０構成要素が開始されてもよい。ユーザは、ユーザが（既知の場合）サンプリングされた物質に関する基本的識別情報を寄与するように求められ得る、本明細書でさらに詳細に説明される、ＵＩの「基本的寄与」３６８構成要素に指向されてもよい。サンプリングされた物質が以前に識別されていないスペクトルを伴う既知の物質である場合、ＵＩは、ユーザが「さらなるデータを寄与する」３７８構成要素を介して物質に関する付加的データを寄与するように求められ得る、「既知であるが識別されていない物質」３７０構成要素を開始してもよい。サンプリングされた物質が、事柄のマップの既知の分岐に属する既知の物質である場合、ＵＩは、ユーザが「さらなるデータを寄与する」３７８構成要素を介して物質に関する付加的データを寄与するように求められ得る、「既知の分岐」３７２構成要素を開始してもよい。サンプリングされた物質が、事柄のマップの分類の種類を備える、任意の既知の分岐に属すると考えられない完全に未知の物質である場合、ＵＩは、「未開拓の領域」３７４構成要素を開始してもよい。「未開拓の領域」３７４構成要素は、（例えば、「汎用」３４０の「未開拓」３４６構成要素の下で）事柄のマップにおいて新しい探索分岐を作成することができる、「新しいプロジェクト」３７６構成要素を実行するようにＵＩに指図してもよい。「未開拓の領域」３７４構成要素は、物質の画像および／またはテキスト記述を含む、物質に関して可能な限り多くの情報を寄与するようにユーザを促してもよい。
ＵＩはさらに、ユーザ選好を追跡し、取得された光スペクトルに基づいて推奨を提供するように構成されてもよい。例えば、ユーザは、光スペクトルを得るように製品をスキャンしてもよく、スペクトルおよび／または事前に記憶されたユーザ選好データに基づいて、本システムは、スキャンされた製品についての推奨をユーザに送信してもよい。汎用データベースは、分光データおよび各システムユーザの関連選好データを記憶するように構成されてもよく、システムの処理デバイスは、ユーザと関連付けられるデバイスから推奨要求を受信し、分析されたデータに基づいて推奨を生成して提供するように構成されてもよい。システムの処理デバイスは、ユーザ選好設定の更新要求を受信して処理するように構成されることができる。例えば、ユーザは、ＵＩの「私」構成要素を通して、製品追跡および推奨機能に関する自分の選好を設定してもよい。
ＵＩはさらに、システムデータベース、アルゴリズム、および／またはユーザインターフェースを開発して向上させることのユーザ関与を奨励するために、ユーザによるアプリケーション開発をサポートするための手段を提供してもよい。
ＵＩは、例えば、新しいモデル、分析アルゴリズム、および／またはアプリケーションにおいてサポートしたい物質のデータベースを開発することに関心を持っているユーザ／開発者のために、計量化学アプリケーション開発のためのサポートを提供してもよい。開発者は、最初に、関連試料を収集し、本明細書に開示される分光器システムを使用してそれらを測定してもよい。次いで、開発者は、分光器システムのインフラストラクチャによって提供されるアルゴリズムのセットを使用して、モデルまたはアルゴリズムを作成してもよい。開発者は、それらのモデルを試験し、それがどれだけ良好に機能するかを確認し、次いで、最適な結果を得るようにそれを補正することができる。いったんモデル開発が完了すると、開発者は、分光器システムのインフラストラクチャ上でモデルを「公開」し、他のユーザがモデルを使用することを可能にすることができる。ユーザは、分光器システムのモバイルアプリケーションの一部としてモデルを使用してもよく、または開発者はまた、開発されたモデルを実行することができる、独自のモバイルアプリケーションを開発してもよい。開発者が独自のモバイルアプリケーションを開発することを選択する場合、新たに作成されたモバイルアプリケーションは、モデルを実行するように分光器システムのインフラストラクチャと通信してもよい。
ＵＩはまた、新しいモバイルアプリケーションを構築するために既存のデータベース構造および分析アルゴリズムを使用することに関心を持っているユーザ／開発者のために、モバイルアプリケーション開発のためのサポートを提供してもよい。開発者は、おそらく新しい関連コンテンツを用いて、新しいユーザインターフェースおよび新しいユーザ体験を作成するように、既存の計量化学アプリケーションおよび／またはモデルを利用してもよい。開発者は、分光器システムのインフラストラクチャ上で新しいモバイルアプリケーションを「公開」し、他者がモバイルアプリにアクセスして使用することを可能にしてもよい。
ＵＩはまた、研究者が、独自のデータベースを生成し、次いで、分光器システムのインフラストラクチャの外側で、独自の使用のためにデータベースの未加工データをダウンロードする能力を提供される、研究者のためのオプション（「研究者モード」）を提供してもよい。そのようなオプションは、データを取り扱うことの最大融通性を研究者に提供することができる。
図２２Ａ−２２Ｆは、本明細書に説明されるように、手持型デバイスのプロセッサが分光器システム用のユーザインターフェース３００を提供するための方法５００を示す。
図２２Ａを参照すると、ステップ５１０では、例えば、ユーザがＵＩを提供するモバイルアプリケーションを起動することによって、ＵＩが初期化され、「ホーム」３１０構成要素が、本明細書に説明されるようにユーザに提示される。「ホーム」３１０構成要素は、「私」、「私のツール」、「汎用」、または「スキャン」のうちの１つを選択するオプションをユーザに提示してもよい。
ステップ５２０では、「私」が、ステップ５１０から選択され、ユーザが、本明細書に説明されるように、ＵＩの「私」３２０構成要素に指向される。「私」３２０は、「私のプロファイル」３２２、「私の状態／特権／賞」３２４、および「私の物質」３２６のうちの１つまたはそれを上回るものへのアクセスを提供してもよい。ステップ５２２では、「私のプロファイル」３２２構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。ステップ５２４では、「私の状態／特権／賞」構成要素３２４が、本明細書に説明されるように実行される。ステップ５２６では、「私の物質」３２６構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。「私の物質」３２６は、「比較」３２７、「文書化」３２８、もしくは「追跡」３２９のうちの１つまたはそれを上回るものへのアクセスを提供してもよい。ステップ５２７では、ＵＩの「比較」３２７構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。ステップ５２８では、ＵＩの「文書化」３２８構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。ステップ５２９では、ＵＩの「追跡」３２９構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。
ここで図２２Ｂを参照すると、ステップ５３０では、「私のツール」が、ステップ５１０から選択され、ユーザが、本明細書に説明されるように、ＵＩの「私のツール」５３０構成要素に指向される。ステップ５３２では、分析方法が、本明細書に説明されるように、ＵＩ構成要素「探す」３３２からユーザによって選択される。ステップ５５０では、ＵＩの「スキャン」３５０構成要素が、ステップ５３２において選択される分析方法を使用して、本明細書に説明されるように実行される。ステップ５８６では、ユーザが実行可能な洞察を提示される、ＵＩの「質問への具体的回答」３８６構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。
ここで図２２Ｃを参照すると、ステップ５４０では、「汎用」が、ステップ５１０から選択され、ユーザが、本明細書に説明されるように、ＵＩの「汎用」３４０構成要素に指向される。ステップ５４２では、「開発中の分岐」３４２構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。ステップ５４４では、「成熟分岐」３４４構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。ステップ５４６では、「未開拓の分岐」３４６構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。
ここで図２２Ｄを参照すると、ステップ５５０では、「スキャン」が、ステップ５１０から選択され、ユーザが、本明細書に説明されるように、ＵＩの「スキャン」３５０構成要素に指向される。ステップ５５２では、「これは何ですか？」３５２構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。ステップ５５４では、「結果」３５４構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。「結果」３５４は、「汎用において類似する」３５６、「私の物質において類似する」３５５、もしくは「ＷＩＴによって認識されていない」３６０のうちの１つまたはそれを上回るものへのアクセスを提供してもよい。ステップ５５６では、ユーザが「汎用」３４０と「確認」３６２との間で選択するオプションを提供され得る、「汎用において類似する」３５６構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。ステップ５５５では、「私の物質において類似する」３５５構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。ステップ５５５では、ユーザが、「私の物質」３２６または「確認」３６２の間で選択するオプションを提供されてもよい。ステップ５６０では、ＵＩの「ＷＩＴによって認識されていない」３６０構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。
ここで図２２Ｅを参照すると、ステップ５６２では、ＵＩの「確認」３６２構成要素が実行される。ステップ５６２では、ユーザが、「比較」３２７、「より詳細な結果」３６４、もしくは「基本的寄与」３６８のうちの１つまたはそれを上回るものを選択するオプションを提供されてもよい。ステップ５２７では、ＵＩの「比較」３２７構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。後続のステップ５２８では、ＵＩの「文書化」３２８構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。ステップ５６４では、ＵＩの「より詳細な結果」３６４構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。ステップ５６４では、ユーザが、「物質ページ」３８０または「実行可能な洞察」３８４との間で選択してもよい。ステップ５８４では、ＵＩの「実行可能な洞察」３８４構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。後続のステップ５８６では、ＵＩの「質問への具体的回答」３８６構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。ステップ５８０では、ＵＩの「物質ページ」３８０構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。後続のステップ５８２では、ＵＩの「人々＜−−＞物質」３８２構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。５６８では、ＵＩの「基本的寄与」３６８構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。後続のステップ５７８では、ＵＩの「物質／族に特有のさらなるデータを寄与する」３７８構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。ステップ５７８の後で、ユーザは、本明細書に説明されるように、ステップ５８２に指向されてもよい。
ここで図２２Ｆを参照すると、ステップ５６０では、ＵＩの「ＷＩＴによって認識されていない」３６０構成要素が実行される。ステップ５６０では、ユーザが、ＵＩ構成要素「既知であるが識別されていない物質」３７０、「既知の分岐」３７２、または「未開拓の領域」３７４のうちの１つに指向されてもよい。ステップ３７０では、ＵＩの「既知であるが識別されていない物質」３７０構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。ステップ３７２では、ＵＩの「既知の分岐」３７２構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。ステップ３７０または３７２の後で、ユーザは、本明細書に説明されるように、ステップ５７８において構成要素「さらなるデータを寄与する」３７８に指向されてもよい。ステップ５７４では、ＵＩの「未開拓の領域」３７４構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。後続のステップ５７６では、ＵＩの「新しいプロジェクト」３７６構成要素が、本明細書に説明されるように実行される。
上記のステップは、実施形態による、ＵＩ３００を提供する方法５００を示すが、当業者は、本明細書に説明される教示に基づく多くの変形例を認識するであろう。ステップは、異なる順序で完了してもよい。ステップは、追加または削除されてもよい。ステップのうちのいくつかは、他のステップの副次ステップを備えてもよい。ステップのうちの多くは、ユーザによる所望に応じた頻度で繰り返されてもよい。
（小型分光器システムの用途）
本明細書に開示される分光器システムは、多くの業界にわたる種々のデバイスおよび製品に組み込まれてもよい。種々の用途でのシステムの使用を促進するために、分光器システム１００は、種々の用途のために種々のタイプの分析を行うための命令を備える、プロセッサを備えてもよい。これらの用途のいくつかの実施例は、本明細書に説明されるが、いかようにも包括的ではない。
その小さいサイズおよび少ない費用により、分光器は、これらの種々の用途で一般的に使用されている電化製品に組み込まれてもよい。例えば、食品関連用途に関して、ポケットサイズ分光器が、オーブン（例えば、電子レンジ）、食品プロセッサ、および冷蔵庫等の台所用電化製品に組み込まれてもよい。次いで、ユーザは、食品貯蔵および調理の過程中にリアルタイムで材料の安全性の判定を行うことができる。
本明細書に開示される分光器システムは、農業用途に使用されてもよい。例えば、分光器システムは、果実の総固体可溶性物質または「ブリックス」含有量を推定するために使用されてもよい。ポケットサイズの手持型分光器は、摘み取られていない果実の固体可溶性含有量または含水量を非破壊的に測定して、果実の成熟または硬度に関する情報を生じるために容易に使用されることができる。これは、農業従事者が、迅速な方法で果実を監視し、生産物を破壊する必要なく、適切な摘み取り時間を決定することを可能にするであろう。分光器システムのための農業用途の別の実施例は、穀物、コーヒー、香辛料、油糧種子、または飼料等の植物の施肥状態の現場測定である。手持型分光器は、植物の近赤外（ＮＩＲ）スペクトルを非破壊的に測定することによって、植物の施肥状態についての情報を得るために使用されることができる。窒素、リン酸塩、およびカリ等の構成要素のスペクトルシグネチャは、植物あたりの施肥状態を提供するように分析されることができる。分光器システムはまた、植物の状態の現場測定に使用されてもよい。ポケットサイズの分光器は、植物の異なる部分のオンライン現場内スペクトル分析を可能にすることができ、植物のストレスおよび疾患発症の早期検出に使用されることができる。分光器システムはまた、土壌分析を提供するためにも有用であり得る。手持型分光器を使用する土壌スペクトルの高速現場内分析は、現場の多くの地点において土壌の施肥、散水、および塩分を監視するツールを提供してもよい。そのような分析は、農業従事者のために強力な決定ツールを提供することができる。分光器はまた、牛乳を分析するために、例えば、牛乳の脂肪またはメラニン含量を分析するために使用されてもよい。
本明細書に開示される分光器システムは、家庭園芸用途に使用されてもよい。例えば、分光器は、葉の含水量を分析するために使用されてもよい。ポケットサイズ分光器は、葉のスペクトルを得るために使用されることができ、水のスペクトルシグネチャは、葉の含水量を推定するために使用されることができる。そのようなツールは、植物の散水状態への直接アクセスをユーザに与えることができる。上記で議論されるように、分光器システムは、土壌を分析するために使用されてもよい。水、窒素、リン酸塩、およびカリ、ならびに他の関連土壌成分のスペクトルシグネチャは、ポケットサイズ分光器によって検出されることができる。分光器を用いて土壌をスキャンすることによって、ユーザは、土壌の散水および施肥状態を推定することが可能であり得る。
本明細書に開示される分光器システムは、薬学用途に使用されてもよい。例えば、分光器システムは、丸薬を識別するために使用されてもよい。ポケットサイズ分光器を用いて薬剤をスキャンすることにより、各薬剤が有する一意のスペクトルシグネチャを明らかにすることができる。丸薬は、それから反射される信号を増進するように、接近した調節された洞穴部の中に配置されてもよく、丸薬の分析が行われてもよい。丸薬のスペクトルシグネチャは、丸薬を識別する正確かつ確実な方法を提供することができ、したがって、類似薬剤間の混同、および／または偽造薬剤の使用を防止することに役立つ。分光器システムの薬学用途の別の実施例は、大麻中の活性成分レベルの識別である。大麻の活性成分（例えば、テトラヒドロカンナビノール（ＴＨＣ）、カンナビジオール（ＣＢＤ））は、湿潤（摘み取られていない）花序およびその乾燥形態の両方のスペクトル範囲に一意の特徴を課し得る。手持型分光器を用いて花序をスキャンすることにより、花序中の活性成分の含有量の高速かつ正確な推定を提供することができる。
本明細書に開示される分光器システムは、食品分析用途で使用されてもよい。例えば、分光器は、食品の栄養素情報を得るために使用されてもよい。脂肪、炭水化物、水、およびタンパク質は、検出可能なスペクトルシグネチャを有する。スペクトルのオンライン分析と並行して、ポケットサイズ分光器を用いて食品をスキャンすることにより、そのカロリー値の正確な推定を含む、食品の主要栄養素推定を得る即時方法を提供することができる。分光器システムの食品分析用途の別の実施例は、油の品質保証である。ポケットサイズ分光器を用いて油をスキャンすることによって、調理油のスペクトルの変化を検出することは、油の酸化および酸性レベルの化学変化へのアクセスをユーザに与えることができる。これらの変化の分析は、即時かつ正確な油の品質測定を提供することができる。分光器システムはまた、食品品質を監視するために使用されてもよい。細菌副生成物および酵素プロセスは、一意のスペクトルシグネチャを有し得る、化学的痕跡を食品に残し得る。ポケットサイズ分光器を用いて食品をスキャンすることによって、これらの化学的特徴を分析することは、これらの変化を検出し、食品の品質についての情報を提供するために使用されることができる。分光器システムはまた、果実の成熟を判定するために使用されることもできる。酵素プロセスおよび含水量の変化は、ポケットサイズ分光器を用いて果実をスキャンし、果実の成熟レベルの正確な推定を求めることによって検出されることができる。分光器システムはまた、地溝油識別に使用されることもできる。油の脂肪酸組成（ＦＡＣ）は、油のスペクトルを判定する。したがって、油のスペクトルは、ＦＡＣを識別し、それによって、油のタイプを識別するために使用されることができる。特に、地溝油は、異なるタイプの食用油として識別されることができる。したがって、オンラインスペクトル分析を用いたポケットサイズ分光器は、地溝油を検出して識別するために使用されることができる。分光器システムはまた、食品安全性を確実にするために使用されてもよい。食品中の有害物質の存在は、分光器を用いて食品をスキャンし、結果として生じたスペクトルを分析することによって検出されることができる。同様に、分光器は、ペットフード品質を判定するために使用されることができる。ポケットサイズ分光器は、食品中の肉および主要栄養素の量等のペットフードの含有量を分析するために使用されることができる。食品のスペクトルシグネチャの分析は、食品含有量および品質を検証することができる。
本明細書に開示される分光器システムはまた、宝石学用途で使用されてもよい。例えば、分光器は、宝石の認証で使用されてもよい。宝石は、類似偽造品と異なるスペクトルを有する。分光器を用いて宝石をスキャンすることにより、宝石の真正性を検証し、測定された宝石のスペクトルを、データベースに事前にロードされた既知の識別および品質の宝石のスペクトルと比較することによって、その宣言された品質を提供することができる。分光器は、それらの品質に従って複数の宝石を選別するために使用されることができる。不純物および加工が宝石のスペクトルシグネチャに影響を及ぼし得るため、宝石の品質は、宝石のスペクトルを分析することによって判定されることができる。ポケットサイズ分光器宝石を用いて複数の宝石をスキャンすることにより、それらのスペクトルに従って宝石の迅速であるが厳密な分類を可能にすることができる。
本明細書に開示される分光器システムはまた、法執行用途で使用されてもよい。例えば、分光器は、爆発物を識別するために使用されてもよい。ポケットサイズ分光器は、潜在的な爆発物のスペクトルの即時分析を法執行人員に提供することができる。問題になっている物質のスペクトルは、爆発物のスペクトルの既存のデータベースと比較されることができる。爆発物のスペクトルをアップロードすることは、非標準爆発物の一意のスペクトルにより、異なる時間および場所で見出された爆発物を結び付けるために使用されることができる。分光器はまた、違法薬物を識別する高速かつ正確な方法を法執行人員に提供することもできる。これは、問題になっている物質のスペクトルを分析し、スペクトルを薬物スペクトルの既存のデータベースと比較することによって行われる。サンプリングされた薬物のスペクトルをアップロードすることは、（例えば、粉末による不純物の添加、加工等に起因する）薬物が有し得る一意のスペクトルにより、異なる場合において識別される薬物を結び付けるために使用されることができる。
本明細書に開示される分光器システムはまた、認証用途で使用されてもよい。例えば、分光器は、アルコール飲料の認証に使用されてもよい。異なるブランドのアルコール飲料は、材料源および材料の加工を含む、多くの因子によって判定される、一意の化学組成を有する。ポケットサイズ分光器は、これらの一意の化学シグネチャを提供し、予期されるアルコール飲料組成を検証するための高速認証手順を提供することができる。例えば、分光器は、飲料中に存在するメタノールまたはガンマヒドロキシ酪酸の量を検出するように構成されてもよい。ユーザは、製品をスキャンしてもよく、スペクトルは、即座に分析され、事前にロードされたデータベースからのスペクトルと比較されることができ、数秒以内に、原物の証拠が提供されることができる。分光器システムはまた、原物の証拠としての機能を果たすように、品物の赤外線スペクトルを得るために使用されてもよい。
本明細書に開示される分光器システムはまた、医療用途で使用されてもよい。例えば、分光器は、体脂肪推定に使用されてもよい。総体脂肪は、人体の種々の場所において皮下脂肪組織の厚さを測定することによって推定されてもよい。これは、ポケットサイズ分光器を用いて種々の場所で皮膚をスキャンし、スペクトルを分析することによって、行われることができる。分光器はまた、脱水を識別するために使用されてもよい。流体平衡の直接非侵襲測定が、含水量と関連付けられる皮膚表面形態を観察することによって得られてもよい。ポケットサイズの分光器は、皮膚表面をスキャンし、それによって、脱水レベルを連続的に監視するために使用されることができる。ポケットサイズ分光器はまた、非破壊的に血液成分を測定する高速方法を提供することもできる。分光器は、試験管の内側の試料をスキャンし、さらなる研究室分析のために試料を保存することができる。そのような分析は、研究室試験結果ほど正確ではない場合がある即時結果を生じ得るが、以降の時点で研究室試験結果によって、追跡調査および検証されることができる。例えば、ヘモグロビン分析は、血液試料の非侵襲スキャンをとることによって、血液中のヘモグロビンレベルを識別することができる、ポケットサイズ分光器を使用して行われることができる。分光器の小さいサイズおよび使用の容易性は、ヘモグロビンレベルの連続監視を可能にすることができ、レベルの急激な変化および潜在的貧血をユーザに警告する。分光器はまた、種々の性質について皮膚を分析するために使用されることもできる。例えば、分光器を用いて皮膚をスキャンすることにより、ユーザが、家庭から、組織低酸素、深部組織損傷、黒色腫等のような皮膚の問題を検査することを可能にする、病変、創傷、ほくろ、およびしみを分析する直接的方法を提供することができる。加えて、分光器を使用する皮膚分析は、化粧品のカスタマイズを可能にする、美容情報を提供してもよい。同様に、分光器は、毛髪を分析する方法を提供してもよい。ポケットサイズ分光器を用いて毛髪をスキャンすることは、シャンプー、コンディショナー、または他のヘア用品のような化粧品をカスタマイズするために使用されることができる、毛髪についての貴重な情報（タイプ、状態、損傷等）を提供することができる。
分光器はまた、家庭での尿分析に使用されてもよい。本明細書に開示されるような分光器は、ナトリウム、カリウム、クレアチニン、および尿素等の尿中の種々の溶質の即時分析を可能にしてもよい。具体的には、図２３に示されるような尿塩分析の方法６００は、血圧を監視するための有用なツールであり得る。高い血圧は、尿中の高いレベルのナトリウムおよびカリウムにつながり得る、高いレベルの経口ナトリウム摂取と相関させられてもよい。しかしながら、尿中のナトリウムおよびカリウムの絶対レベルが、消費される流体の体積等の交絡因子による影響を受け得るため、尿分析を介したナトリウム摂取の正確な判定が困難であり得る。ナトリウム摂取と真に相関させられる尿中のナトリウムおよびカリウムのレベルを判定するために、ナトリウムおよびカリウムの測定されたレベルは、尿中のクレアチニンの測定されたレベルによって正規化されてもよい。例えば、ステップ６１０では、尿試料が、本明細書に説明される分光器システムを使用してスキャンされてもよい。ステップ６２０では、分光器システムが、尿試料の光スペクトルに基づいて、尿中のクレアチニンのレベルを判定してもよい。同様に、ステップ６３０では、分光器システムが、尿中のナトリウムのレベルを判定してもよく、ステップ６４０では、分光器システムが、尿中のカリウムのレベルを判定してもよい。ステップ６５０では、ナトリウムのレベルが、クレアチニンのレベルで除算することによって正規化されてもよく、同様に、ステップ６６０では、カリウムのレベルが、クレアチニンのレベルで除算することによって正規化されてもよい。ユーザインターフェースは、ユーザのナトリウム摂取のインジケータとして、尿中のクレアチニン正規化ナトリウムおよびカリウムレベルをユーザに提示してもよい。方法６００等の尿分析方法を行うように構成される分光器システムは、高い血圧等の関連健康状態を監視する方法として、家庭から尿溶質の連続監視を可能にすることができる。尿塩分析の方法６００はまた、本明細書に説明される分光器システムの部品を備える、電気化学センサを使用して行われてもよい。分光器または電気化学センサは、本明細書に説明されるような尿分析を行うために、尿瓶および／またはトイレに組み込まれてもよい。
本明細書に開示される分光器システムはまた、燃料品質監視に使用されてもよい。例えば、分光器は、燃料のタイプ、汚染物質レベル、オクタンレベル、セタンレベル、または他の物質組成を判定するために使用されてもよい。そのような用途のための分光器システムは、車両構成要素と統合するために構成されてもよい。車両構成要素は、車両の燃料タンク、燃料ライン、または燃料噴射器等の燃料システム構成要素であってもよい。
本明細書に開示される分光器システムはまた、電力構成要素を監視するために使用されてもよい。例えば、分光器は、電力変換構成要素の流体と関連付けられる状態を判定するために使用されてもよい。
（実験データ）
図２４は、実施形態による、組み込むために好適なプラムおよびチーズの例示的スペクトルを示す。種々のチーズ７１０のスペクトルおよび種々のプラム７２０のスペクトルは、物質タイプに特有の特徴を有することが示されている。特徴は、例えば、スペクトルの一般的形状、ある波長範囲内のスペクトルにおけるピークおよび谷の数、ならびにスペクトルの該ピークおよび谷の対応する波長または波長範囲を含む。そのような特徴に基づいて、本明細書に説明されるような分光器システムは、本明細書に説明されるように、汎用データベースに記憶された種々の物質のスペクトルデータに対して、測定されたスペクトルデータを比較することによって、サンプリングされた物質の一般的識別（例えば、「チーズ」、「プラム」）を判定することができる。図２４は、約８３０ｎｍ〜約９８０ｎｍの波長範囲内のプラムおよびチーズのスペクトルを示すが、スペクトルは、異なる物質のスペクトルの特徴間の１つまたはそれを上回る差異を含む、任意の波長範囲において分析されてもよい。
図２５は、実施形態による、組み込むために好適な種々の脂肪レベルを含むチーズの例示的スペクトルを示す。スペクトルは、チーズ７１０のスペクトルとしてのそれらの識別を可能にする、約８４０ｎｍ〜約９７０ｎｍの波長範囲内の一般的特徴を共有するが、測定されたチーズの脂肪レベルの差異に対応する、それらの特徴の差異も有する。図２５に示されるスペクトルでは、スペクトルは、矢印７１２によって示される方向で、比較的低い脂肪含量から比較的高い脂肪含量を有するように動向する。例えば、より高い脂肪レベルを有するチーズのスペクトルは、より低い脂肪レベルを有するチーズのスペクトルの二次ピーク７１６と比較して、より明確な二次ピーク７１４を有する傾向がある。高脂肪チーズの二次ピーク７１４はまた、低脂肪チーズの二次ピーク７１６と比較して、右側に（すなわち、より高い波長に）偏移させられる傾向もあり、図２５では、高脂肪チーズの二次ピーク７１４が、約９２０ｎｍを中心とする一方で、低脂肪チーズの二次ピーク７１６は、約９００ｎｍを中心とする。
図２６は、実施形態による、組み込むために好適な種々の糖レベルを含むプラムの例示的スペクトルを示す。スペクトルは、プラム７２０のスペクトルとしてのそれらの識別を可能にする、約８６０ｎｍ〜約９８０ｎｍの波長範囲内の一般的特徴を共有するが、測定されたプラムの糖レベルの差異に対応する、それらの特徴の差異も有する。図２６に示されるスペクトルでは、スペクトルは、矢印７２２によって示される方向で、比較的低い糖含量から比較的高い糖含量を有するように動向する。例えば、より高い糖レベルを有するプラムのスペクトルは、より低い糖レベルを有するプラムのスペクトルと比較して、約５〜７ｎｍだけ右側に（すなわち、より高い波長に）偏移させられる傾向がある。
図２５および２６に示されるように、同一の一般的物質タイプのスペクトルの間の１つまたはそれを上回るスペクトル特徴の差異は、物質の異なるレベルの副次構成要素（例えば、脂肪、糖）に関する情報を提供することができる。本明細書に説明されるような分光器システムは、汎用データベースに記憶された具体的物質タイプのスペクトルデータに対して測定されたスペクトルデータを比較することによって、そのような差異を識別し、測定された物質の組成に関する情報をユーザに提供してもよい。
図２７−２９は、実施形態による、尿分析の方法に組み込むために好適な水溶液中の尿の種々の成分の例示的スペクトルを示す。例えば、分光器システムは、尿の試料中のクレアチニン、ナトリウム、およびカリウムのレベルを検出するために使用されてもよく、ナトリウムおよびカリウムレベルは、ユーザの塩分摂取の有意義な尺度を提供するために、クレアチニンレベルに対して正規化されてもよい。分光器システムを使用した尿分析のためのそのような方法は、図２３を参照して本明細書でさらに詳細に説明される。
図２７は、実施形態による、組み込むために好適な種々のレベルのクレアチニンを含む水溶液の例示的スペクトルを示す。スペクトルは、クレアチニンを含有する溶液のスペクトル７３０としてのそれらの識別を可能にする、約１６２０ｎｍ〜約１７３０ｎｍの波長範囲内の一般的特徴を共有するが、測定されたクレアチニンの相対レベルの差異に対応する、それらの特徴の差異も有する。図２７に示されるスペクトルでは、スペクトルは、矢印７３２によって示される方向で、比較的低いクレアチニンレベルから比較的高いクレアチニンレベルを有するように動向する。例えば、より高いレベルのクレアチニンを有する溶液のスペクトルは、より低いレベルのクレアチニンを有する溶液のスペクトルの約１７０３ｎｍを中心とした対応するピーク７３５と比較して、同様に約１７０３ｎｍを中心とした、より高いピーク７３４を有する傾向がある。また、より高いレベルのクレアチニンを有する溶液のスペクトルは、より低いレベルのクレアチニンを有する溶液のスペクトルの約１６７７ｎｍを中心とした対応する谷７３７と比較して、同様に約１６７７ｎｍを中心とした、より低い谷７３６を有する傾向がある。
図２８は、実施形態による、組み込むために好適な種々のレベルのナトリウムを含む水溶液の例示的スペクトルを示す。スペクトルは、ナトリウムを含有する溶液のスペクトル７４０としてのそれらの識別を可能にする、約１３５０ｎｍ〜約１５５０ｎｍの波長範囲内の一般的特徴を共有するが、測定されたナトリウムの相対レベルの差異に対応する、それらの特徴の差異も有する。図２８に示されるスペクトルでは、スペクトルは、矢印７４２によって示される方向で、比較的低いナトリウムレベルから比較的高いナトリウムレベルを有するように動向する。例えば、より高いレベルのナトリウムを有する溶液のスペクトルは、より低いレベルのナトリウムを有する溶液のスペクトルの対応するピーク７４５（約１３９０ｎｍを中心とする）および７４７（約１４４４ｎｍを中心とする）と比較して、より高いピーク７４４（約１３８８ｎｍを中心とする）および７４６（約１４５０ｎｍを中心とする）を有する傾向がある。また、より高いレベルのナトリウムを有する溶液のスペクトルは、より低いレベルのナトリウムを有する溶液のスペクトルの対応する谷７４９（約１４１５ｎｍを中心とする）と比較して、より低い谷７４８（約１４１５ｎｍを中心とする）を有する傾向がある。
図２９は、実施形態による、組み込むために好適な種々のレベルのカリウムを含む水溶液の例示的スペクトルを示す。スペクトルは、カリウムを含有する溶液のスペクトル７５０としてのそれらの識別を可能にする、約８２０ｎｍ〜約９８０ｎｍの波長範囲内の一般的特徴を共有するが、測定されたナトリウムの相対レベルの差異に対応する、それらの特徴の差異も有する。図２９に示されるスペクトルでは、スペクトルは、矢印７５２によって示される方向で、比較的低いカリウムレベルから比較的高いカリウムレベルを有するように動向する。例えば、より高いレベルのカリウムを有する溶液のスペクトルは、より低いレベルのカリウムを有する溶液のスペクトルの対応するピーク７５５（約９４２ｎｍを中心とする）と比較して、より高いピーク７５４（約９４２ｎｍを中心とする）を有する傾向がある。また、より高いレベルのカリウムを有する溶液のスペクトルは、より低いレベルのカリウムを有する溶液のスペクトルの対応する谷７５７（約９６８ｎｍを中心とする）と比較して、より低い谷７５６（約９６８ｎｍを中心とする）を有する傾向がある。
図２７−２９に示されるように、類似一般組成物（例えば、クレアチニン、ナトリウム、カリウム）を有する溶液のスペクトルの間の１つまたはそれを上回るスペクトル特徴の差異は、各成分のレベルの相対的測定を得るための手段を提供することができる。本明細書に説明されるような分光器システムは、汎用データベースに記憶された具体的物質成分のスペクトルデータに対して測定されたスペクトルデータを比較することによって、そのような差異を識別し、測定された試料の組成に関する情報をユーザに提供してもよい。
図２４および２５に示されるチーズのスペクトルは、実施形態による分光器システムおよびデバイスを使用して取得されている。図２４および２６に示されるプラムのスペクトル、ならびに図２７−２９に示される水溶液中のクレアチニン、ナトリウム、およびカリウムのスペクトルは、本明細書に説明される実施形態による、組み込むために好適なスペクトルを示し、当業者は、必要以上の実験を伴わずに好適なスペクトル測定を行うように分光器を構成することができる。例えば、本明細書に説明されるようなクレアチニンレベルの測定を提供するために、分光器デバイスは、本明細書に開示される種々の光学構造の組み合わせを備えるように構成されてもよい。１つのそのような例示的構成は、本明細書に説明されるような複数の照明源と組み合わせられる、本明細書に説明されるフィルタベースの光学部品構造を備えてもよい。別の例示的構成は、光学システムの検出された波長範囲内に入るクレアチニンのより低い強度の信号のその検出を可能にするように、本明細書に開示されるフィルタベースの光学部品構造を修正するステップを含んでもよい。代替として、または組み合わせて、本明細書に説明される光学システムによって検出される波長範囲において試料の信号強度を増加させるように、物質が尿試料に追加されてもよい。
多くの実施形態では、分光器システムのプロセッサは、実行可能な洞察または情報をユーザに提供するために、具体的ステップを行う命令を伴って構成されることができる。例えば、本明細書に説明されるような尿分析方法に関して、プロセッサは、ユーザに提示される結果を正規化するために、ナトリウム対クレアチニンの比を比較するように構成されてもよい。
詳細な説明は、多くの詳細を含むが、これらは、本開示の範囲を限定するものと解釈されるべきではなく、本開示の異なる実施例および側面を例示しているにすぎない。本開示の範囲は、上に詳述されていない他の実施形態を含むことを認識されたい。当業者には明白であろう種々の他の修正例、変更例、および変形例は、本明細書に記載されるような本発明の主旨および範囲から逸脱することなく、本明細書に提供される本開示の方法および装置の配置、動作、および詳細において行われてもよい。
本開示の好ましい実施形態が、本明細書に示され、かつ説明されてきたが、当業者には、そのような実施形態が例としてのみ提供されることは明白であろう。多数の変形例、変更例、および代替例は、本開示の範囲から逸脱することなく当業者に明白となるであろう。本明細書に記載される本開示の実施形態に対する種々の代替例は、本開示の範囲から逸脱することなく用いられ得ることを理解されたい。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲の範囲およびその均等物によってのみ定義されるものとする。

Claims (232)

  1. 物体のスペクトルを測定する装置であって、
    分光器と、
    プロセッサと、前記分光器に連結し、遠隔サーバと通信する無線通信回路とを備える、携帯通信デバイスであって、前記プロセッサは、物体のスペクトルデータを遠隔サーバに伝送し、前記遠隔サーバからの前記スペクトルデータに応答して物体データを受信する命令を備える、携帯通信デバイスと
    を備える、装置。
  2. 前記物体データは、前記物体の識別、複数の分類の間の前記物体の識別、前記物体の１つまたはそれを上回る構成要素、もしくは前記物体の食品カテゴリのうちの１つまたはそれを上回るものを含む、請求項１に記載の装置。
  3. 前記プロセッサは、ある種類の物体のスキャンの回数、前記スキャンの回数と関連付けられる国の数、および前記物体の種類の下位分類の数を表示する命令を備える、請求項１に記載の装置。
  4. 前記プロセッサは、ユーザが、前記物体の識別、前記物体の分類、前記スペクトルデータの日付、もしくは前記物体の場所のうちの１つまたはそれを上回るものを含む、メタデータを伴う前記スペクトルデータをタグ付けすることと、前記メタデータを伴う前記スペクトルデータを遠隔サーバに伝送することとを行うための命令を備える、請求項１に記載の装置。
  5. 前記分光器は、前記携帯通信デバイスが無線通信を用いて手持型分光器に動作可能に連結されるときに、ユーザ手動操作により物体に指向されることが可能な測定ビームを伴う前記手持型分光器を備える、請求項１に記載の装置。
  6. 前記携帯通信デバイスは、前記ユーザがコマンドを前記分光器に入力するために、前記プロセッサに連結されるユーザインターフェースを備える、請求項１に記載の装置。
  7. 前記ユーザインターフェースは、前記無線通信回路を用いて前記分光器に連結されるタッチスクリーンディスプレイを備え、前記プロセッサは、分光器ユーザ入力に応答して前記ユーザインターフェースの画面を起動する命令を備える、請求項６に記載の装置。
  8. 前記分光器ユーザ入力は、１つまたはそれを上回るボタンを備える、請求項７に記載の装置。
  9. 前記プロセッサは、前記ユーザが前記携帯通信デバイス上のユーザ入力に応答して前記分光器を制御するための命令を備える、請求項６に記載の装置。
  10. 前記手持型分光器は、ユーザの手で支持されるように配列される、光学ヘッドと、制御盤と、デジタル信号処理回路と、無線通信回路とを備える、請求項１に記載の装置。
  11. 前記スペクトルデータは、圧縮スペクトルデータを含み、前記プロセッサは、前記圧縮スペクトルデータを前記遠隔サーバに伝送する命令を備える、請求項１に記載の装置。
  12. 前記スペクトルデータは、圧縮スペクトルデータを含み、前記プロセッサは、前記圧縮スペクトルデータを前記遠隔サーバに中継し、前記中継された圧縮スペクトルデータに応答して前記物体データを受信する命令を備える、請求項１に記載の装置。
  13. 前記プロセッサは、制御命令を前記遠隔サーバに伝送し、前記遠隔サーバから前記制御命令を受信する命令を備える、請求項１に記載の装置。
  14. 前記遠隔サーバは、クラウドベースのサーバを備える、請求項１に記載の装置。
  15. 前記遠隔サーバは、データベースと、前記スペクトルデータを前記データベースと比較するアルゴリズムの命令を具現化する有形的表現媒体とを備える、請求項１に記載の装置。
  16. 前記遠隔サーバは、
    圧縮された暗号化分光器データを受信することと、
    前記圧縮された暗号化分光器データからスペクトルを生成することと、
    スペクトル情報のデータベースとの前記スペクトルの比較を生成することと、
    前記比較の１つまたはそれを上回る結果を前記携帯通信デバイスに出力することと
    を行うための命令を備える、請求項１に記載の装置。
  17. 前記プロセッサは、複数のユーザナビゲート可能画面を提供する命令を備え、前記複数のユーザナビゲート可能ユーザインターフェース画面構成は、ホーム画面、ユーザデータ画面、ユーザツール画面、スキャン画面、物体のデータベースの画面、もしくは結果画面のうちの１つまたはそれを上回るものを備える、請求項１に記載の装置。
  18. 前記プロセッサは、前記遠隔サーバから前記物体の識別を受信し、前記識別を前記ユーザに表示する命令を備える、請求項１に記載の装置。
  19. 前記プロセッサは、前記遠隔サーバから複数の可能性として考えられる識別を受信し、前記複数の可能性として考えられる識別を前記ユーザに表示し、前記ユーザが前記複数の可能性として考えられる識別のうちの１つを選択することを可能にし、前記選択されたものを前記遠隔サーバに伝送する命令を備える、請求項１に記載の装置。
  20. 前記プロセッサは、前記ユーザが前記物体を味わうことに応答してユーザ入力を受信し、前記ユーザ入力を前記遠隔サーバに伝送する命令を備える、請求項１に記載の装置。
  21. 前記プロセッサは、前記遠隔サーバのスペクトルデータベースの複数の種類の物体の図形的描写を前記ユーザに表示する命令を備える、請求項１に記載の装置。
  22. 前記プロセッサは、ユーザが新しい種類の物体をスキャンしたという通知を前記遠隔サーバから受信し、前記通知を表示する命令を備える、請求項１に記載の装置。
  23. 前記プロセッサは、ユーザが新しい種類の物体をスキャンしたという通知を前記遠隔サーバから受信し、前記通知を表示する命令を備える、請求項１に記載の装置。
  24. 前記プロセッサは、前記携帯通信デバイス上にダウンロードされるユーザアプリケーションの命令を備え、前記携帯通信デバイスは、無線通信プロトコルを用いて前記分光器に連結されるスマートフォンを備える、請求項１に記載の装置。
  25. 前記プロセッサは、前記通信デバイスが前記分光器から前記物体のスキャンを待機しているというメッセージを前記通信デバイス上に表示する命令を備える、請求項１に記載の装置。
  26. 前記プロセッサは、１つまたはそれを上回る分光器制御を前記携帯通信デバイス上に表示する命令を備える、請求項１に記載の装置。
  27. 前記プロセッサは、前記ユーザが分光器を操作するための１つまたはそれを上回るユーザ選択可能アプリケーションを表示する命令を備える、請求項１に記載の装置。
  28. スペクトルデータを受信し、前記スペクトルデータを遠隔サーバに伝送し、前記遠隔サーバからスペクトルデータを受信するために、携帯通信デバイスを分光器に連結するように構成される、アプリケーションの命令を具現化する有形的表現媒体を備える、プロセッサを備える、物体のスペクトルを測定する装置。
  29. スペクトルデータに応答して物体を識別するために、遠隔分光器から前記スペクトルデータを受信し、スペクトルデータのデータベースを前記スペクトルデータと比較する命令を備える、プロセッサを備える、装置。
  30. 物体のスペクトルを測定する方法であって、
    分光器を提供するステップと、
    プロセッサと、前記分光器に連結し、遠隔サーバと通信する無線通信回路とを備える、携帯通信デバイスを提供するステップであって、前記プロセッサは、物体のスペクトルデータを遠隔サーバに伝送し、前記遠隔サーバからの前記スペクトルデータに応答して物体データを受信する命令を備える、ステップと
    を含む、方法。
  31. 前記分光器は、一意の識別を備え、前記携帯通信デバイスは、無線通信を用いて前記分光器から前記一意の識別を受信し、前記スペクトルデータとともに前記一意の識別を前記遠隔サーバに伝送する命令を含む、請求項１に記載の装置。
  32. 分光器からのスペクトルデータおよび前記分光器の一意の識別を受信する命令を伴うプロセッサを備える、携帯通信デバイスを備える、装置。
  33. 分光器からのスペクトルデータおよび前記分光器の一意の識別を受信する命令を備える、遠隔サーバを備える、装置。
  34. 前記遠隔サーバは、何百万もの分光器からスペクトルデータを受信し、較正されたスペクトルデータに応答して物体データを前記何百万もの分光器に伝送するように構成される、集中型クラウドベースのサーバを備える、請求項１、請求項３２、または請求項３３に記載の装置。
  35. 前記遠隔サーバは、
    複数の分光器のための複数の一意の識別と、
    前記複数の分光器のそれぞれのための較正データであって、前記複数の一意の識別のうちの１つと関連付けられる前記複数の分光器のそれぞれのための較正データと
    を含む、請求項１、請求項３２、または請求項３３に記載の装置。
  36. 前記遠隔サーバは、前記スペクトルデータ、前記分光器の一意の識別、および前記一意の識別と関連付けられる前記遠隔サーバにおける較正データに応答して、較正されたスペクトルを判定する命令を備え、前記遠隔サーバは、前記較正されたスペクトルデータに応答して、物体データを前記携帯通信デバイスに伝送する命令を備える、請求項３４に記載の装置。
  37. 前記遠隔サーバは、
    前記スペクトルデータ、モバイルデバイスを用いて測定される周囲温度、前記物体の温度、前記分光器の一意の識別、もしくは前記分光器に連結される前記携帯通信デバイスからの圧縮スペクトルデータのうちの１つまたはそれを上回るものを受信することと、
    前記モバイルデバイスを用いて測定される前記周囲温度、前記物体の前記温度、前記分光器の前記一意の識別、もしくは前記分光器に連結される前記携帯通信デバイスからの圧縮スペクトルデータのうちの１つまたはそれを上回るものに応答して、較正されたスペクトルを判定することと、
    前記較正されたスペクトルに応答して、前記物体データを判定することと、
    前記物体データを前記携帯通信デバイスに出力することと
    を行うように構成される、請求項３４に記載の装置。
  38. 前記遠隔サーバは、
    複数の分光器に連結される複数の前記携帯通信デバイスから分光器および携帯通信デバイスデータを受信することと、
    前記複数の分光器に連結される前記複数の携帯通信デバイスからの前記分光器および携帯通信デバイスデータを前記遠隔サーバのデータベース上に記憶することと、
    前記複数の携帯通信デバイスの間で前記データベースの前記分光器および携帯通信デバイスデータを共有することと
    を行うための命令を備える、請求項３４に記載の装置。
  39. 前記携帯通信デバイスデータは、測定されるときの前記スペクトルデータの場所、測定されるときの前記スペクトルデータの前記場所と関連付けられる格納部、前記スペクトルデータの時間、前記スペクトルデータの日付、前記スペクトルデータと関連付けられる温度、ある種類の物体タイプの要素としての前記物体のタイプを示すユーザ入力のうちの１つまたはそれを上回るものを含む、請求項３４に記載の装置。
  40. 前記プロセッサは、前記物体のタイプ、類似物体のスペクトルデータを示すマップ、前記類似物体の前記スペクトルデータに基づく前記類似物体の状態の指標を前記携帯通信デバイス上に表示する命令を備える、請求項３４に記載の装置。
  41. 前記プロセッサは、複数の分光器のスペクトルデータから導出される属性のマップであって、前記マップ上に場所を有するマップと、格納部の場所とをダウンロードする命令を備え、前記ユーザインターフェースは、前記ユーザによって選択されるタイプの物体のスペクトルデータに応答して、前記ユーザが前記格納部をクリックして物体データを表示するために構成される、請求項３４に記載の装置。
  42. 前記プロセッサは、経時的に前記格納部における前記物体のタイプのスペクトルデータに応答して物体データの時間プロファイルを表示する命令を伴って構成される、請求項４１に記載の装置。
  43. 前記プロセッサは、前記場所と関連付けられる１つまたはそれを上回るポップアップウィンドウを用いて、前記場所における複数のタイプの物体のスペクトルデータに応答して、複数の物体データプロファイルを備える複数のタイムラインを表示する命令を伴って構成される、請求項４１に記載の装置。
  44. 前記複数の物体データプロファイルは、果実もしくは乳製品のうちの１つまたはそれを上回るもの、および甘味もしくは脂肪のうちの１つまたはそれを上回るものの対応する量に対応する、前記ディスプレイ上に示されるグラフィックプロファイルを備える、請求項４３に記載の装置。
  45. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    摘み取られていない果実の固体可溶性含有量を判定する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  46. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    窒素、リン酸塩、もしくはカリのうちの１つまたはそれを上回るもののスペクトルシグネチャに応答して、摘み取られていない植物または前記植物の付近の土壌の近赤外スペクトルの非破壊測定を用いて、前記摘み取られていない植物の施肥状態を判定する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  47. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    植物のストレスの早期検出および疾患発症の検出を提供するために、前記植物の異なる部分のオンライン現場内スペクトル分析を判定する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  48. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    畑の中の測定場所データとともに、前記畑の中の多くの点における土壌の施肥、散水、もしくは塩分のうちの１つまたはそれを上回るものを監視する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  49. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    水のスペクトルシグネチャに応答して植物の葉の含水量を判定し、前記植物の散水状態を前記ユーザに提供するために前記含水量を前記ユーザに表示する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  50. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    土壌の水分および施肥状態を判定し、前記水分および施肥状態を前記ユーザに表示する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  51. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    丸薬の投薬もしくは前記丸薬のコーティングのうちの１つまたはそれを上回るもののスペクトルシグネチャに応答して、前記丸薬を識別する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  52. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    大麻の花序の１つまたはそれを上回るスペクトル特徴に応答して、前記大麻の活性成分レベルを判定する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  53. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    脂肪、炭水化物、もしくは水のうちの１つまたはそれを上回るものを含む、栄養素と、カロリー値の推定値を含む、主要栄養素推定とを判定する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  54. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    油の酸化もしくは酸性レベルのうちの１つまたはそれを上回るものに応答して、調理油品質査定を判定し、前記調理油品質査定を前記ユーザに表示する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  55. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    細菌もしくは酵素に関係付けられる１つまたはそれを上回る化学的痕跡のスペクトルデータに応答して、食品品質を判定する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  56. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    酵素プロセスもしくは含水量のうちの１つまたはそれを上回るもののスペクトルデータに応答して、果実成熟を判定する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  57. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    脂肪酸組成に関係付けられるスペクトルデータに応答して、地溝油を識別する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  58. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    食品中の１つまたはそれを上回る有害物質のスペクトルデータに応答して、食品安全性を判定する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  59. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    ペットフードの肉および主要栄養素のスペクトルデータに応答して、ペットフード品質を判定する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  60. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    宝石のスペクトルデータに応答して、前記宝石の真正性を判定する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  61. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    スペクトルデータに応答して宝石の分類を判定し、前記分類に応答して前記宝石を選別する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  62. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    前記物体のスペクトルデータに応答して、１つまたはそれを上回る爆発物を識別し、異なる場所および時間で識別される爆破物を結び付ける命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  63. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    前記物体のスペクトルデータに応答して、１つまたはそれを上回る薬剤を識別する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  64. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    前記物体のスペクトルデータに応答して、アルコール飲料の認証を判定する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  65. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    前記物体の原物の証拠としての前記物体の赤外線スペクトルに応答して、前記物体を本物として識別する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  66. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    ヒトまたは動物の身体の複数の場所における皮下脂肪組織の測定された厚さに応答して、体脂肪を判定する命令を備え、前記測定された厚さは、前記複数の場所において皮膚を通して測定されるスペクトルに応答して判定される、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  67. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    皮膚を通して測定され、皮膚形態に関係付けられるスペクトルデータに応答して、ヒトまたは動物対象の脱水を判定する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  68. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    皮膚を通して、または試料コンテナの中で測定される血液のスペクトルデータに応答して、対象のヘモグロビンのレベルを判定する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  69. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    血液を検査し、コンテナの中に配置された血液を用いて測定される血液試料のスペクトルデータに応答して、血液成分を判定する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  70. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    尿を分析し、前記スペクトルデータに応答して、ナトリウム、カリウム、もしくはクレアチニンのうちの１つまたはそれを上回るものの量を判定する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  71. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    病変、創傷、ほくろ、しみ、組織低酸素、深部組織損傷、もしくは黒色腫のうちの１つまたはそれを上回るものの存在を判定するように皮膚を分析する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  72. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    毛髪タイプ、ローション、シャンプー、コンディショナー、もしくはヘアローションクリームのうちの１つまたはそれを上回るものに関係付けられる毛髪の前記スペクトルデータに応答して、前記毛髪を分析する命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  73. 対象のナトリウム摂取の量を測定する装置であって、
    対象の尿で提供されるナトリウム、カリウム、もしくはクレアチニンのうちの１つまたはそれを上回るものを測定するセンサと、
    前記尿で提供されるナトリウム、カリウム、もしくはクレアチニンのうちの前記１つまたはそれを上回るものに応答して、経口ナトリウム摂取の量を判定する命令を備える、プロセッサと
    を備える、装置。
  74. 前記センサは、分光器もしくは電気化学センサのうちの１つまたはそれを上回るものを備える、請求項７３に記載の装置。
  75. 前記センサは、尿瓶もしくはトイレのうちの１つまたはそれを上回るものの中に配置される組込型センサを備える、請求項７３に記載の装置。
  76. 前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、
    尿で提供される前記クレアチニンの量、および前記クレアチニンの量に応答した前記経口ナトリウム摂取の量を判定することと、
    前記尿で提供されるカリウムの量、および前記カリウムの量に応答した前記経口ナトリウム摂取の量を判定することと
    を行うための命令を備える、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  77. 前記経口ナトリウム摂取の量は、正規化された量を含み、前記プロセッサもしくは前記遠隔サーバのプロセッサのうちの１つまたはそれを上回るものは、前記ナトリウムの量を、前記尿で提供される前記クレアチニンの量もしくは前記尿で提供されるカリウムの量のうちの１つまたはそれを上回るもので除算することによって、前記正規化された量を判定する命令を備える、請求項７６に記載の装置。
  78. 試料のスペクトルを測定する光学分光器であって、
    支持体上に配列される複数の光源と、
    前記複数の光源からの距離に位置する光学拡散板と、
    前記複数の光源からの光で照射される前記試料から多重化光学信号を受信する、１つまたはそれを上回る光検出器と、
    前記多重化光学信号を受信するように前記１つまたはそれを上回る光検出器に連結される、回路と
    を備える、光学分光器。
  79. 前記複数の光源からの前記距離より大きい第２の距離に位置する、第２の光学拡散板をさらに備える、請求項７８に記載の分光器。
  80. 前記複数の光源のそれぞれは、前記支持体上に搭載され、前記複数の光源は、アレイに配列され、前記第１の拡散板および前記第２の拡散板は、前記試料の実質的に一様な照射パターンを提供するように配列される、請求項７９に記載の分光器。
  81. 前記支持体は、プリント回路基板を備え、前記複数の光源のそれぞれは、発光ダイオードを備える、請求項８０に記載の分光器。
  82. 前記光源から固定距離で前記第１の拡散板および前記第２の拡散板を支持するように筐体をさらに備え、前記筐体の内面は、前記筐体の内面からの光の反射を阻止するように複数の光吸収構造を備える、請求項７９に記載の分光器。
  83. 前記複数の光吸収構造は、複数のバッフルもしくは複数のねじ山のうちの１つまたはそれを上回るものを備える、請求項８２に記載の分光器。
  84. 前記筐体の前記内面は、内径を画定し、前記第１の拡散板と前記第２の拡散板との間の分離距離は、前記内面と画定される直径のみを含み、前記第１の拡散板は、前記複数の光源のそれぞれからの光のために、前記第２の拡散板上に実質的に一様な照射パターンを提供する、請求項８２に記載の分光器。
  85. 前記第１の拡散板は、複数の場所のそれぞれの場所における前記複数の光源のそれぞれからの類似量の光で前記第２の拡散板を照射するために、前記第１の距離より大きい分離距離で前記第２の拡散板から分離される、請求項７９に記載の分光器。
  86. 前記第２の距離は、前記第１の距離の少なくとも約２倍である、請求項８５に記載の分光器。
  87. 前記複数の場所のそれぞれにおける前記類似量の光は、前記第２の拡散板にわたって平均値のわずか約１０パーセントのエネルギープロファイル変動を伴うエネルギープロファイルを備える、一様な照射パターンを備える、請求項８５に記載の分光器。
  88. 前記光学信号は、時分割多重化光学信号または周波数分割多重化光学信号を備える、請求項７８に記載の分光器。
  89. 前記多重化光学信号は、運動関連システム雑音を阻止するために、前記周波数分割多重化光学信号を備える、請求項８８に記載の分光器。
  90. 前記多重化光学信号は、前記周波数分割多重化光学信号を備え、前記回路は、前記複数の光源のそれぞれの周波数符号化に応答して、前記複数の光源のそれぞれからの光の強度を判定する命令を具現化する、有形的表現媒体を有する、プロセッサを備える、請求項８８に記載の分光器。
  91. 前記光源に対応する識別可能周波数において前記光源のそれぞれを駆動するように構成される、駆動回路をさらに備え、前記プロセッサは、前記識別可能周波数の強度に基づいて、前記複数の光源の前記それぞれからの光の強度を判定する命令を備える、請求項９０に記載の分光器。
  92. 前記多重化光学信号は、時分割多重化光学信号を備え、回路は、一連の前記複数の光源のそれぞれで前記試料を照射し、前記一連の前記複数の光源の前記それぞれについて前記１つまたはそれを上回る検出器を用いて測定される光エネルギーに応答して、前記スペクトルを判定するように構成される、請求項８８に記載の分光器。
  93. 前記１つまたはそれを上回る光検出器は、複数の波長の光を測定する複数の光検出器を備え、前記複数の光検出器は、可視光を測定する第１の光検出器と、赤外光を測定する第２の光検出器とを備える、請求項７８に記載の分光器。
  94. 前記複数の光検出器からの距離に位置するレンズをさらに備え、前記複数の光検出器は、前記複数の光検出器の視野を画定するために近接して位置し、前記視野は、前記複数の光源の照射パターンと重複する、請求項７８に記載の分光器。
  95. 前記複数の光源のそれぞれからの光を用いて実質的に一様な照射を提供するために、前記第１の距離および前記第２の距離より大きい距離において前記複数の光源から分離される第３の拡散板をさらに備える、請求項７９に記載の分光器。
  96. 筐体の内面の反射を阻止するために、前記第１の拡散板と前記第２の拡散板との間および前記第２の拡散板と前記第３の拡散板との間で前記筐体の前記内面上に位置する複数の光吸収構造をさらに備える、請求項９５に記載の分光器。
  97. 前記第２の拡散板に向かって光エネルギーを指向するために、前記第１の拡散板と前記第２の拡散板との間に位置する１つまたはそれを上回るレンズをさらに備える、請求項７９に記載の分光器。
  98. 前記第１の複数の光源と前記第１の拡散板との間に位置する第１の光学的透過性カバープレートと、前記第２の拡散板の第１の側面から離れて前記第２の拡散板の第２の側面上に位置する第２の光学的透過性カバープレートとをさらに備え、前記第１の側面は、前記複数の光源に向かって配向され、筐体が、前記第１の拡散板および前記第２の拡散板を筐体ならびに前記第１の光学的透過性カバープレートおよび前記第２の光学的透過性カバープレートで封入するために、前記第１の光学的透過性カバープレートおよび前記第２の光学的透過性カバープレートの周囲に延在する、請求項７９に記載の分光器。
  99. 前記複数の光源は、少なくとも１０個の発光ダイオードを備える、請求項７８に記載の分光器。
  100. 分析される物質から光スペクトルを収集するための分光デバイスであって、
    前記分析される物質から入射光を受光し、散光を透過させるように構成される、拡散板と、
    前記拡散板によって透過させられる前記散光の一部を受光し、前記拡散板によって透過させられる前記散光と関連付けられる波長に角度的に関係付けられる光のパターンを出力するように構成される、第１のフィルタ要素であって、前記第１のフィルタ要素は、第１の波長範囲内の波長に応答する、第１のフィルタ要素と、
    前記拡散板によって透過させられる前記散光の一部を受光し、前記拡散板によって透過させられる前記散光と関連付けられる波長に角度的に関係付けられる光のパターンを出力するように構成される、第２のフィルタ要素であって、前記第２のフィルタ要素は、前記第１の波長範囲と異なる第２の波長範囲内の波長に応答するが、前記第２の波長範囲は、前記第１の波長範囲と部分的に重複する、第２のフィルタ要素と
    を備える、デバイス。
  101. 前記第１の波長範囲は、約４００ｎｍ〜約１１００ｎｍの波長範囲内に入る、請求項１００に記載のデバイス。
  102. 前記第２の波長範囲は、約４００ｎｍ〜約１１００ｎｍの波長範囲内に入る、請求項１００に記載のデバイス。
  103. 前記第２の波長範囲は、前記第２の波長範囲の少なくとも２％だけ前記第１の波長範囲に重複する、請求項１００に記載のデバイス。
  104. 前記第２の波長範囲は、前記第２の波長範囲の約１％〜５％の量だけ前記第１の波長範囲に重複する、請求項１００に記載のデバイス。
  105. 前記第１および第２のフィルタ要素は、アレイに配列される複数のフィルタ要素内に含まれる、請求項１００に記載のデバイス。
  106. 前記感光性検出器の出力に基づいて、尿中のナトリウムレベルを検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスをさらに備える、請求項１００に記載のデバイス。
  107. 前記感光性検出器の出力に基づいて、尿中の尿素レベルを検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスをさらに備える、請求項１００に記載のデバイス。
  108. 前記感光性検出器の出力に基づいて、食品中に存在する炭水化物の量を検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスをさらに備える、請求項１００に記載のデバイス。
  109. 前記感光性検出器の出力に基づいて、予期される医薬組成を含む、前記分析される物質を確認するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスをさらに備える、請求項１００に記載のデバイス。
  110. 前記感光性検出器の出力に基づいて、予期されるアルコール飲料組成を含む、前記分析される物質を確認するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスをさらに備える、請求項１００に記載のデバイス。
  111. 前記感光性検出器の出力に基づいて、飲料中に存在するメタノールまたはガンマヒドロキシ酪酸の量を検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスをさらに備える、請求項１００に記載のデバイス。
  112. 前記第１の波長範囲と前記第２の波長範囲との間の重複は、前記第１のフィルタ要素および前記第２のフィルタ要素の出力にわたって利得のアルゴリズム補正を提供するように構成され得る、請求項１００に記載のデバイス。
  113. 前記第１のフィルタ要素、前記第２のフィルタ要素、ならびに前記第１および第２のフィルタ要素の支持アレイのうちの１つまたはそれを上回るものは、光を吸収するように構成される黒色コーティングのうちの１つまたはそれを上回るものを備え得る、請求項１００に記載のデバイス。
  114. 分析される物質から光スペクトルを収集するための分光デバイスであって、
    前記分析される物質から入射光を受光し、散光を透過させるように構成される、拡散板と、
    フィルタのアレイであって、各フィルタは、前記拡散板によって透過させられる前記散光の一部を受光し、前記拡散板によって透過させられる前記散光と関連付けられる波長に角度的に関係付けられる光のパターンを出力するように構成され、前記アレイの中の少なくとも第１のフィルタは、第２のフィルタによって出力される前記光のパターンの中の少なくとも１つの特徴が、前記第１のフィルタによって出力される前記光のパターンの中の少なくとも１つの特徴と関連付けられるように、前記アレイの中の少なくとも前記第２のフィルタにおいてクロストークを誘発するように構成される、フィルタのアレイと、
    各フィルタによって出力される前記光のパターンを受光するように構成される、感光性検出器と
    を備える、デバイス。
  115. 前記第１のフィルタによって受光される前記光は、前記感光性検出器上に非同心円状の輪のパターンをもたらす、請求項１１４に記載のデバイス。
  116. 各フィルタは、関連レンズを備える、請求項１１４に記載のデバイス。
  117. 各フィルタは、波長の範囲と関連付けられる、請求項１１４に記載のデバイス。
  118. 第１のフィルタと関連付けられる第１の波長の範囲は、第２のフィルタと関連付けられる第２の波長の範囲と部分的に重複する、請求項１１４に記載のデバイス。
  119. 前記デバイスはさらに、前記分光デバイスのスペクトル分解能の少なくとも５倍だけ分離される２つの異なる波長が、前記フィルタのアレイを通過するときに、少なくとも２つのフィルタからの光が前記感光性検出器の少なくとも１つの共通ピクセルに衝突するように構成される、請求項１１４に記載のデバイス。
  120. 前記フィルタのアレイによって出力される前記光をともに繋ぎ合わせて、前記入射光と関連付けられるスペクトルを生成または再構築するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスをさらに備える、請求項１１４に記載のデバイス。
  121. 前記感光性検出器の出力に基づいて尿中のナトリウムレベルを検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスをさらに備える、請求項１１４に記載のデバイス。
  122. 前記感光性検出器の出力に基づいて尿中の尿素レベルを検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスをさらに備える、請求項１１４に記載のデバイス。
  123. 前記感光性検出器の出力に基づいて食品中に存在する炭水化物の量を検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスをさらに備える、請求項１１４に記載のデバイス。
  124. 前記感光性検出器の出力に基づいて、予期される医薬組成を含む、前記分析される物質を確認するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスをさらに備える、請求項１１４に記載のデバイス。
  125. 前記感光性検出器の出力に基づいて、予期されるアルコール飲料組成を含む、前記分析される物質を確認するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスをさらに備える、請求項１１４に記載のデバイス。
  126. 前記感光性検出器の出力に基づいて、飲料中に存在するメタノールまたはガンマヒドロキシ酪酸の量を検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスをさらに備える、請求項１１４に記載のデバイス。
  127. 分析される物質から光スペクトルを収集するための分光デバイスであって、
    第１の波長範囲内の放射線を放出するように構成される、第１の放射線エミッタと、
    第２の波長範囲内の放射線を放出するように構成される、第２の放射線エミッタであって、前記第２の波長範囲は、前記第１の波長範囲と異なる、第２の放射線エミッタと、
    前記第１の放射線エミッタから放出される前記放射線および第２の放射線エミッタから放出される前記放射線を入力として受光し、前記物質を分析する際に使用するための照明放射線を出力として提供するように構成される、放射線拡散ユニットであって、前記放射線拡散ユニットは、第１の拡散板要素と、第２の拡散板要素と、前記第１の拡散板要素と前記第２の拡散板要素との間に配置される少なくとも１つのレンズとを備える、放射線拡散ユニットと
    を備える、デバイス。
  128. 前記第１の拡散板要素は、前記第１の拡散板要素からの方向のそれぞれにおける前記第１の拡散板要素の出力が一様であるように、前記レンズの開口面に配置される、請求項１２７に記載のデバイス。
  129. 前記第１の放射線エミッタは、発光ダイオードを含む、請求項１２７に記載のデバイス。
  130. 前記第２の放射線エミッタは、発光ダイオードを含む、請求項１２７に記載のデバイス。
  131. 前記第１の放射線エミッタおよび前記第２の放射線エミッタのうちの少なくとも１つは、レーザを含む、請求項１２７に記載のデバイス。
  132. 第３および第４の放射線エミッタをさらに含む、請求項１２７に記載のデバイス。
  133. 前記第１の放射線エミッタおよび前記第２の放射線エミッタによって放出される前記放射線は、時間多重化される、請求項１２７に記載のデバイス。
  134. 前記第１の放射線エミッタおよび前記第２の放射線エミッタによって放出される前記放射線は、周波数変調される、請求項１２７に記載のデバイス。
  135. 前記第１の放射線エミッタおよび前記第２の放射線エミッタによって放出される前記放射線は、それぞれ異なる周波数において振幅変調される、請求項１２７に記載のデバイス。
  136. 前記物質と前記放射線拡散ユニットによって提供される前記照明放射線との間の相互作用の結果として、前記物質から収集される光の中の１つまたはそれを上回るスペクトル成分に対して感受性がある、感光性検出器をさらに備える、請求項１２７に記載のデバイス。
  137. 前記感光性検出器の出力に基づいて尿中のナトリウムレベルを検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスをさらに備える、請求項１３６に記載のデバイス。
  138. 前記感光性検出器の出力に基づいて尿中の尿素レベルを検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスをさらに備える、請求項１３６に記載のデバイス。
  139. 前記感光性検出器の出力に基づいて食品中に存在する炭水化物の量を検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスをさらに備える、請求項１３６に記載のデバイス。
  140. 前記感光性検出器の出力に基づいて、予期される医薬組成を含む、前記分析される物質を確認するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスをさらに備える、請求項１３６に記載のデバイス。
  141. 前記感光性検出器の出力に基づいて、予期されるアルコール飲料組成を含む、前記分析される物質を確認するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスをさらに備える、請求項１３６に記載のデバイス。
  142. 前記感光性検出器の出力に基づいて、飲料中に存在するメタノールまたはガンマヒドロキシ酪酸の量を検出するように構成される、少なくとも１つの処理デバイスをさらに備える、請求項１３６に記載のデバイス。
  143. 環境からの少なくとも１つの物質を分析するための携帯用デバイスであって、
    前記少なくとも１つの物質から光スペクトルを収集し、分光器と関連付けられる感光性検出器に提供される光のパターンを表す信号を含む出力を提供するように構成される、分光器であって、前記光のパターンは、前記少なくとも１つの物質から収集される前記光スペクトルと関連付けられる波長に空間的に関係付けられる、分光器と、
    少なくとも１つの処理デバイスであって、
    前記分光器の前記出力を受信することと、
    前記少なくとも１つの物質を含む前記環境の少なくとも１つの側面と関連付けられる信号を生成するように構成される、少なくとも１つの付加的センサから出力を受信することと、
    前記分析される物質の少なくとも１つの特性に関する情報を表示ユニットに提供することであって、前記情報は、前記分光器の前記出力および前記少なくとも１つの付加的センサの前記出力の両方の分析に基づいて発生される、ことと
    を行うように構成されている、少なくとも１つの処理デバイスと
    を備える、デバイス。
  144. 前記少なくとも１つの付加的センサは、前記分光器とともに前記携帯用デバイス上に位置する、請求項１４３に記載のデバイス。
  145. 前記表示ユニットは、前記分光器とともに前記携帯用デバイス上に位置する、請求項１４３に記載のデバイス。
  146. 前記分光器の前記出力および前記少なくとも１つの付加的センサの前記出力は両方とも、前記少なくとも１つの処理デバイスによって分析される、請求項１４３に記載のデバイス。
  147. 前記少なくとも１つの付加的センサは、カメラ、温度センサ、容量センサ、抵抗センサ、伝導度センサ、インダクタンスセンサ、高度計、全地球測位システムユニット、濁度センサ、ｐＨセンサ、加速度計、振動センサ、バイオメトリックセンサ、化学センサ、色センサ、クロック、周囲光センサ、マイクロホン、透過度計、デュロメータ、バーコードリーダ、流量計、速度計、磁力計、および別の分光器のうちの１つまたはそれを上回るものを含む、請求項１４３に記載のデバイス。
  148. 環境からの少なくとも１つの物質を分析するための携帯用分析システムであって、
    前記少なくとも１つの物質から光スペクトルを収集し、分光器と関連付けられる感光性検出器に提供される光のパターンを表す信号を含む出力を提供するように構成される、分光器であって、前記光のパターンは、前記少なくとも１つの物質から収集される前記光スペクトルと関連付けられる波長に空間的に関係付けられる、分光器と、
    少なくとも１つの処理デバイスであって、
    ディスプレイ用のユーザインターフェースを生成することであって、前記ユーザインターフェースは、前記少なくとも１つの物質から収集される前記光スペクトルに対して行われる第１のタイプの分析と関連付けられる、第１のユーザ選択可能インターフェース要素を含み、前記ユーザインターフェースはまた、前記少なくとも１つの物質から収集される前記光スペクトルに対して行われる第２のタイプの分析と関連付けられる、少なくとも第２のユーザ選択可能インターフェース要素も含み、前記第２のタイプの分析は、少なくとも１つの側面で前記第１のタイプの分析と異なる、ことと、
    前記第１のユーザ選択可能インターフェース要素の選択または前記第２のユーザ選択可能インターフェース要素の選択が起こったかどうかを判定することと、
    前記選択されたユーザインターフェース要素と関連付けられる前記タイプの分析の実施を引き起こすことと、
    行われる前記分析に関する情報を前記ディスプレイに提供することと
    を行うように構成される、少なくとも１つの処理デバイスと
    を備える、システム。
  149. 前記システムはさらに、ディスプレイを含む、請求項１４８に記載のシステム。
  150. 前記分光器は、第１のモバイルデバイスと関連付けられ、前記ディスプレイは、前記第１のモバイルデバイスと異なる第２のモバイルデバイスと関連付けられる、請求項１４９に記載のシステム。
  151. 前記第２のモバイルデバイスは、携帯電話を含む、請求項１５０に記載のシステム。
  152. 前記第１のタイプの分析および前記第２のタイプの分析のうちの１つまたはそれを上回るものは、食品中の脂肪含量、食品中の糖含量、食品中のタンパク質含量、食品中のグルテン含量、物質中の水分レベル、ワインの特性、チーズの特性、食品中の繊維含量、食品中の腐敗作用物質、食品組成、医薬組成、物質真正性、毒性物質の存在、ガス組成、水質、および尿組成のうちの１つまたはそれを上回るものに関する、請求項１４８に記載のシステム。
  153. 前記第１のユーザ選択可能インターフェース要素および前記第２のユーザ選択可能インターフェース要素のうちの少なくとも１つは、分光分析アプリケーションと関連付けられるアイコンを含む、請求項１４８に記載のシステム。
  154. 前記第１のユーザ選択可能インターフェース要素および前記第２のユーザ選択可能インターフェース要素のうちの少なくとも１つは、複数の利用可能な分析機能の間に含まれる分析識別子を含む、請求項１４８に記載のシステム。
  155. 前記分析識別子は、画像を含む、請求項１５４に記載のシステム。
  156. 前記分析識別子は、テキストを含む、請求項１５４に記載のシステム。
  157. 分析データが、前記第１のユーザ選択可能インターフェース要素および前記第２のユーザ選択可能インターフェース要素と関連付けられるアプリケーションの間で共有されることができる、請求項１４８に記載のシステム。
  158. 前記少なくとも１つの物質から収集される前記光スペクトルに対して行われる第３のタイプの分析と関連付けられる、少なくとも第３のユーザ選択可能インターフェース要素をさらに含み、前記第３のタイプの分析は、前記第１のタイプの分析および前記第２のタイプの分析と異なる少なくとも１つの側面を含む、請求項１４８に記載のシステム。
  159. 環境からの少なくとも１つの物質を分析するための携帯用分析システムであって、
    前記少なくとも１つの物質から光スペクトルを収集し、分光器と関連付けられる感光性検出器に提供される光のパターンを表す信号を含む出力を提供するように構成される、分光器であって、前記光のパターンは、前記少なくとも１つの物質から収集される前記光スペクトルと関連付けられる波長に空間的に関係付けられる、分光器と、
    少なくとも１つの処理デバイスであって、
    前記分光器から前記出力を受信することと、
    前記出力に基づいて、前記少なくとも１つの物質から収集される前記光スペクトルに対して行われる第１のタイプの分析と、前記少なくとも１つの物質から収集される前記光スペクトルに対して行われる第２のタイプの分析との間で選択することであって、前記第２のタイプの分析は、少なくとも１つの側面で前記第１のタイプの分析と異なる、ことと、
    前記選択されたタイプの分析の実施を引き起こすことと、
    前記自動的に選択されたタイプの行われる分析に関する情報をディスプレイに提供することと
    を行うように構成される、少なくとも１つの処理デバイスと
    を備える、システム。
  160. 前記第１および第２のタイプの分析の間の選択は、前記分光器によって提供される前記出力の少なくとも１つの特性に基づいて自動的に行われる、請求項１５９に記載のシステム。
  161. 前記少なくとも１つの特性は、ワインを含む物質を示す、請求項１５９に記載のシステム。
  162. 前記少なくとも１つの特性は、チーズを含む物質を示す、請求項１５９に記載のシステム。
  163. 前記少なくとも１つの特性は、複数の食品タイプを含む物質を示す、請求項１５９に記載のシステム。
  164. 前記第１および第２のタイプの分析の間の選択は、ユーザ入力に基づく、請求項１５９に記載のシステム。
  165. 前記第１のタイプの分析および前記第２のタイプの分析のうちの１つまたはそれを上回るものは、食品中の脂肪含量、食品中の糖含量、食品中のタンパク質含量、食品中のグルテン含量、物質中の水分レベル、ワインの特性、チーズの特性、食品中の繊維含量、食品中の腐敗作用物質、食品組成、医薬組成、物質真正性、毒性物質の存在、ガス組成、水質、および尿組成のうちの１つまたはそれを上回るものに関する、請求項１５９に記載のシステム。
  166. 前記環境を表す画像データを取得するように構成される画像捕捉デバイスをさらに含む、請求項１５９に記載のシステム。
  167. 前記画像捕捉デバイスは、カメラを含み、前記少なくとも１つの処理デバイスはさらに、
    前記画像捕捉デバイスによって取得された前記画像データを受信することと、
    前記第１のタイプの分析または前記第２のタイプの分析の前記選択で前記画像データの少なくとも一部を使用することと
    を行うように構成される、請求項１６６に記載のシステム。
  168. 前記少なくとも１つの処理デバイスは、前記画像データに基づいて前記環境からの前記少なくとも１つの物質の特性を認識し、前記認識された特性に基づいて前記第１のタイプの分析と前記第２のタイプの分析との間で選択するように構成される、請求項１５９に記載のシステム。
  169. 前記認識された特性は、前記少なくとも１つの物質が、ワイン、チーズ、もしくは他の食品タイプのうちの１つまたはそれを上回るものを含むことである、請求項１６８に記載のシステム。
  170. 前記第１および第２のタイプの分析の前記選択はさらに、所定の階層に基づく、請求項１５９に記載のシステム。
  171. 前記システムはさらに、ディスプレイを備える、請求項１５９に記載のシステム。
  172. 前記分光器は、第１のモバイルデバイスと関連付けられ、前記ディスプレイは、前記第１のモバイルデバイスと異なる第２のモバイルデバイスと関連付けられる、請求項１５９に記載のシステム。
  173. 前記第２のモバイルデバイスは、携帯電話を含む、請求項１７２に記載のシステム。
  174. 燃料の特性を分析するための分光デバイスであって、
    前記分析される物質から入射光を受光し、散光を透過させるように構成される、拡散板と、
    フィルタのアレイであって、各フィルタは、前記拡散板によって透過させられる前記散光の一部を受光し、前記拡散板によって透過させられる前記散光と関連付けられる波長に角度的に関係付けられる光のパターンを出力するように構成される、フィルタのアレイと、
    前記フィルタのアレイから出力される前記光のパターンを受光し、前記受光された光のパターンを表す出力信号を提供するように構成される、感光性検出器と、
    少なくとも１つの処理デバイスであって、
    前記感光性検出器の前記出力信号を受信することと、
    前記出力信号の分析に基づいて、前記燃料と関連付けられる少なくとも１つの特性を判定することと、
    前記少なくとも１つの特性に関する情報をディスプレイに提供することと
    を行うように構成される、少なくとも１つの処理デバイスと
    を備える、デバイス。
  175. 前記フィルタのアレイと前記感光性検出器との間に配置されるレンズのアレイをさらに含み、前記レンズのアレイの中の各レンズは、前記フィルタのアレイの中の対応するフィルタと関連付けられる、請求項１７４に記載のデバイス。
  176. 前記少なくとも１つの特性は、前記燃料と関連付けられる判定されたタイプを含む、請求項１７４に記載のデバイス。
  177. 前記少なくとも１つの特性は、前記燃料と関連付けられる判定された汚染物質レベルを含む、請求項１７４に記載のデバイス。
  178. 前記少なくとも１つの特性は、前記燃料と関連付けられる判定されたオクタンレベルを含む、請求項１７４に記載のデバイス。
  179. 前記少なくとも１つの特性は、前記燃料と関連付けられる判定されたセタンレベルを含む、請求項１７４に記載のデバイス。
  180. 前記少なくとも１つの特性は、前記燃料と関連付けられる物質組成を含む、請求項１７４に記載のデバイス。
  181. ディスプレイをさらに備える、請求項１７４に記載のデバイス。
  182. 前記デバイスは、車両構成要素との統合のために構成される、請求項１７４に記載のデバイス。
  183. 前記車両構成要素は、前記車両の燃料システム構成要素を含む、請求項１８２に記載のデバイス。
  184. 前記車両構成要素は、前記車両の燃料タンク、燃料ライン、または燃料噴射器のうちの少なくとも１つを含む、請求項１８２に記載のデバイス。
  185. 農産物の特性を分析するための分光デバイスであって、
    前記分析される物質から入射光を受光し、散光を透過させるように構成される、拡散板と、
    フィルタのアレイであって、各フィルタは、前記拡散板によって透過させられる前記散光の一部を受光し、前記拡散板によって透過させられる前記散光と関連付けられる波長に角度的に関係付けられる光のパターンを出力するように構成される、フィルタのアレイと、
    前記フィルタのアレイから出力される前記光のパターンを受光し、前記受光された光のパターンを表す出力信号を提供するように構成される、感光性検出器と、
    少なくとも１つの処理デバイスであって、
    前記感光性検出器の前記出力信号を受信することと、
    前記出力信号の分析に基づいて、燃料と関連付けられる少なくとも１つの特性を判定することと、
    前記少なくとも１つの特性に関する情報をディスプレイに提供することと
    を行うように構成される、少なくとも１つの処理デバイスと
    を備える、デバイス。
  186. 前記フィルタのアレイと前記感光性検出器との間に配置されるレンズのアレイをさらに含み、前記レンズのアレイの中の各レンズは、前記フィルタのアレイの中の対応するフィルタと関連付けられる、請求項１８５に記載のデバイス。
  187. 前記少なくとも１つの特性は、前記農産物と関連付けられる判定されたタイプを含む、請求項１８５に記載のデバイス。
  188. 前記少なくとも１つの特性は、前記農産物の判定された成熟レベルを含む、請求項１８５に記載のデバイス。
  189. 前記少なくとも１つの特性は、前記農産物の判定された湿度レベルを含む、請求項１８５に記載のデバイス。
  190. 前記農産物は、穀物、米、コーヒー、香辛料、油糧種子、または飼料のうちの少なくとも１つを含む、請求項１８５に記載のデバイス。
  191. 前記農産物は、牛乳を含み、前記少なくとも１つの特性は、前記牛乳の判定された脂肪含量を含む、請求項１８５に記載のデバイス。
  192. 前記農産物の別の特性が判定されることができる出力を提供するように構成される、少なくとも１つのセンサをさらに含む、請求項１８５に記載のデバイス。
  193. 前記少なくとも１つの処理デバイスは、前記少なくとも１つの特性および前記別の特性に基づいて判定される情報を前記ディスプレイに提供するように構成される、請求項１９２に記載のデバイス。
  194. 前記別の特性は、硬度レベルを含む、請求項１９２に記載のデバイス。
  195. ディスプレイをさらに含む、請求項１９２に記載のデバイス。
  196. 前記デバイスは、アルコール飲料中のメタノールを検出するように構成される、請求項１９２に記載のデバイス。
  197. 前記デバイスは、乳製品中のメラミンを検出するように構成される、請求項１９２に記載のデバイス。
  198. 電力変換構成要素の特性を分析するための分光デバイスであって、
    前記分析される物質から入射光を受光し、散光を透過させるように構成される、拡散板と、
    フィルタのアレイであって、各フィルタは、前記拡散板によって透過させられる前記散光の一部を受光し、前記拡散板によって透過させられる前記散光と関連付けられる波長に角度的に関係付けられる光のパターンを出力するように構成される、フィルタのアレイと、
    前記フィルタのアレイから出力される前記光のパターンを受光し、前記受光された光のパターンを表す出力信号を提供するように構成される、感光性検出器と、
    データインターフェースと、
    少なくとも１つの処理デバイスであって、
    前記感光性検出器の前記出力信号を受信することと、
    前記出力信号の分析に基づいて、燃料と関連付けられる少なくとも１つの特性を判定することと、
    前記少なくとも１つの特性に関する情報をディスプレイに提供することと
    を行うように構成される、少なくとも１つの処理デバイスと
    を備える、デバイス。
  199. 前記フィルタのアレイと前記感光性検出器との間に配置されるレンズのアレイをさらに含み、前記レンズのアレイの中の各レンズは、前記フィルタのアレイの中の対応するフィルタと関連付けられる、請求項１９８に記載のデバイス。
  200. 前記少なくとも１つの特性は、流体と関連付けられる判定された状態を含み、前記流体は、前記電力変換構成要素と関連付けられる、請求項１９８に記載のデバイス。
  201. ディスプレイをさらに備える、請求項１９８に記載のデバイス。
  202. サーバベースの分光分析エンジンシステムであって、
    データインターフェースと、
    データベースと、
    少なくとも１つの処理デバイスであって、
    複数の分析リクエスタのそれぞれから分光分析要求を受信することであって、各分光分析要求は、前記データインターフェースを介して受信され、少なくとも１つの取得された光スペクトルを表すデータと、前記光スペクトルと関連付けられる１つまたはそれを上回る付随データとを含む、ことと
    各分析要求について、前記データベースに記憶された分光情報を使用して、前記取得された光スペクトルおよび前記光スペクトルと関連付けられる前記１つまたはそれを上回る付随データを分析し、各それぞれの分析要求について、前記データベースと関連付けられるアルゴリズムに基づいて、分析結果のリストを編纂することと、
    各分析要求について、前記少なくとも１つの取得された光スペクトルおよび前記光スペクトルと関連付けられる前記１つまたはそれを上回る付随データを用いて前記データベースを更新することと、
    各分析要求について、前記それぞれの分析要求について編纂される前記分析結果のリストを提供することと
    を行うように構成される、少なくとも１つの処理デバイスと
    を備える、システム。
  203. 前記データベースへの前記更新は、前記１つまたはそれを上回る付随データが前記光スペクトルと関連付けられる有効データを表すと判定される場合のみ行われる、請求項２０２に記載のシステム。
  204. 前記１つまたはそれを上回る情報は、温度、地理的場所、物質のカテゴリ、物質のタイプ、化学組成、時間、物質の外見、物質の色、物質の味、物質の匂い、および物質と関連付けられる観察可能特性のうちの少なくとも１つを含む、前記取得された光スペクトルの収集と関連付けられる１つまたはそれを上回る状態を含む、請求項２０２に記載のシステム。
  205. 前記データインターフェースは、インターネットから通信を伝送および受信するように構成される、請求項２０２に記載のシステム。
  206. 前記取得された光スペクトルは、吸収スペクトル、蛍光スペクトル、およびラマンスペクトルのうちの少なくとも１つを含む、請求項２０２に記載のシステム。
  207. 前記分析結果は、物質の識別、物質の鮮度、物質の画像、および物質のテキスト記述のうちの１つまたはそれを上回るものを含む、請求項２０２に記載のシステム。
  208. 前記システムは、ユーザデバイス上にユーザインターフェースを提供するように構成され、前記ユーザインターフェースは、分析要求データ入力を含み、前記データインターフェースは、前記ユーザによって前記分析要求データ入力に提供されるデータとして前記分析要求を受信するように構成される、請求項２０２に記載のシステム。
  209. サーバベースの分光システムであって、
    データインターフェースと、
    分光データおよび複数のユーザのそれぞれの関連選好データを記憶するように構成される、データベースと、
    少なくとも１つの処理デバイスであって、
    前記複数のユーザの間からのユーザと関連付けられるデバイスから推奨要求を受信することであって、前記推奨要求は、前記データインターフェースを介して受信され、少なくとも１つの取得された光スペクトルを表すデータを含む、ことと、
    前記ユーザの前記データベースに記憶された分光情報を使用して、前記取得された光スペクトルを分析し、前記分析に基づいて、少なくとも１つの推奨を生成することと、
    前記データインターフェースを介して前記推奨を前記ユーザデバイスに提供することと
    を行うように構成される、少なくとも１つの処理デバイスと
    を備える、システム。
  210. 前記少なくとも１つの処理デバイスはさらに、前記ユーザのデバイスから選好更新を受信するように構成され、前記選好更新は、前記データインターフェースを介して受信され、少なくとも１つの取得された光スペクトルおよびユーザ選好の少なくとも１つのインジケータを表すデータを含み、前記少なくとも１つの取得された光スペクトルおよび前記ユーザ選好の少なくとも１つのインジケータを用いて前記データベースを更新する、請求項２０９に記載のシステム。
  211. 前記取得された光スペクトルは、吸収スペクトル、蛍光スペクトル、およびラマンスペクトルのうちの少なくとも１つを含む、請求項２０９に記載のシステム。
  212. サーバベースの分光システムであって、
    物質からデータを収集するように構成されるセンサと、
    前記収集されたデータをクラウドベースのサーバに伝送するように構成される通信デバイスと、
    前記通信デバイスから伝送される前記データを分析するように構成されるクラウドベースのサーバと、
    前記クラウドベースのサーバから分析結果を受信し、前記分析結果をユーザに提示するように構成されるデバイスと
    を備える、システム。
  213. 前記センサは、光学分光システムを備え、前記光学分光システムは、
    光学分光器と、
    照明光源と、
    処理デバイスと
    を備え、
    前記システムは、前記物質の１つまたはそれを上回る化学的もしくは物理的性質に対応するスペクトルを生成するように構成される、請求項２１２に記載のシステム。
  214. 前記光学分光器は、２ｃｍ×２ｃｍ×２ｃｍより小さい寸法を有する、請求項２１３に記載のシステム。
  215. 前記通信デバイスは、携帯電話である、請求項２１２に記載のシステム。
  216. 前記通信デバイスは、無線通信を使用して前記センサから前記収集されたデータを受信する、請求項２１２に記載のシステム。
  217. 前記クラウドベースのサーバは、スペクトルのデータベースを備える、請求項２１２に記載のシステム。
  218. 前記スペクトルのデータベースは、更新可能である、請求項２１７に記載のシステム。
  219. 前記クラウドベースのサーバは、データ分析のための１つまたはそれを上回るアルゴリズムを備える、請求項２１２に記載のシステム。
  220. 前記クラウドベースのサーバは、１つより多くのセンサまたは１人より多くのユーザをサポートする、請求項２１２に記載のシステム。
  221. 前記１つより多くのセンサは、同一のデータベースをサポートするように構成および較正される、請求項２２０に記載のシステム。
  222. 前記センサは、５秒未満のウォームアップ時間を有する、請求項２１２に記載のシステム。
  223. 前記センサは、１秒未満のウォームアップ時間を有する、請求項２２２に記載のシステム。
  224. 前記照明光源は、１つまたはそれを上回る発光ダイオードを備える、請求項２１３に記載のシステム。
  225. 前記照明光源は、広帯域である、請求項２１３に記載のシステム。
  226. 前記照明光源は、１つまたはそれを上回るレーザを備える、請求項２１３に記載のシステム。
  227. 前記システムは、ユーザが具体的動作を行うことを可能にする、１つまたはそれを上回るアプリケーションを備える、請求項２１２に記載のシステム。
  228. 前記システムは、アプリケーションを開発するための方法を前記ユーザに提供するように構成される、請求項２１２に記載のシステム。
  229. アプリケーションを開発するための前記方法は、新しいデータベースを作成するための方法を含む、請求項２２８に記載のシステム。
  230. 各レンズ要素の出力が、最適よりも大きい点広がり関数サイズを有するように構成され、それによって、１つまたはそれを上回るレンズ要素の被写界深度を増加させるような形状を有する、前記１つまたはそれを上回るレンズ要素をさらに備える、請求項１００に記載のシステム。
  231. 各レンズ要素の出力が、最適よりも大きい点広がり関数サイズを有するように構成され、それによって、１つまたはそれを上回るレンズ要素の被写界深度を増加させるような形状を有する、前記１つまたはそれを上回るレンズ要素をさらに備える、請求項７８に記載の分光器。
  232. 入射光ビームの角度に対するレンズ要素の出力が非線形的に低減しているように、各レンズ要素の前記出力を歪曲させるように構成される非球面形状プロファイルを有する、１つまたはそれを上回るレンズ要素をさらに備える、請求項１００に記載のデバイス。
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