JP2020521972A - 制御可能なスペクトル帯域幅及び解像度を有するスペクトルフィルタ - Google Patents

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Abstract

ファブリ・ペローキャビティ型のスペクトルノッチフィルタは、スペクトルコンテンツが少なくとも1つの方向に沿って空間的に分散された出力光信号を供給すると共に、出力光のスペクトル位置及びスペクトル範囲を制御するように動作する。いくつかの実施形態において、スペクトルフィルタは、サンプルの吸収スペクトルを高感度で迅速に取得できるコンパクトな高分解能分光計を実現するために、検出器アレイと一体化される。【選択図】図8

Description

関連出願
本出願は、2017年5月26日に出願された米国仮出願第62/511504号(代理人整理番号:CIT-7790-P)及び2017年12月11日に出願された米国仮出願第62/597,223号(代理人整理番号:CIT-7790-P2)の利益を主張する。
本発明は、スペクトルフィルタに関し、より詳細には、ハイパースペクトル検出器及び撮像システムで使用するのに適した波長可変スペクトルフィルタに関する。
スペクトル「ノッチ」フィルタは、比較的広いスペクトル範囲によって特徴付けられる光信号を受信し、光信号内の比較的狭い範囲の波長のみを選択的に通過させるように動作する光学素子である。換言すれば、ノッチフィルタの「透過窓」の外側の波長は、何らかの方法で反射又は遮断され、一方、透過窓内の波長は、デバイスを透過する。
特に興味深いのは、波長可変スペクトルフィルタの透過窓の中心波長がスペクトル範囲にわたって同調させ得ることである。このような装置の同調性は、多くの光学システムの単純化を可能にし、完全な光学システムを同調させる機会を導入する。波長可変スペクトルフィルタが、広帯域光源、例えば、狭い線幅と動作可能に結合されている場合、波長に敏感な光源を実現することができる。同様に、波長選択性の高い検出器は、波長可変スペクトルフィルタと広帯域検出器との組み合わせから得られる。波長可変スペクトルフィルタは、とりわけ、電気通信、医療診断(例えば、分光法、光コヒーレンストモグラフィ(OCT)など)、蛍光顕微鏡法、スペクトル又はハイパースペクトルイメージング、及び環境検知などの多様な用途において広く使用されている。
波長可変スペクトルフィルタは、液晶素子、ファイバブラッググレーティング、音響光学変調器、及び表面音響波(SAW)デバイスなどの様々な異なる光学デバイスに基づいて開発されてきており、おそらく最も一般的に使用されるのは、波長可変型のファブリ・ペロー(FP)キャビティである。
従来の波長可変型FPキャビティは、それらの間に光共振するキャビティを生じさせるために近接して配置された一対の平行な高反射率ミラーを含む。FPキャビティのキャビティ長と呼ばれるミラー間の間隔は、どの波長がキャビティを通過し、どの波長がキャビティによって反射されるかを決定する。波長λを有する光は、そのキャビティ長Lが半波長の整数倍Nに等しいとき(すなわち、L=Nλ/2のとき)、光共振キャビティ内部のミラー間で前後に共振し、低損失でキャビティを透過する。同時に、他の波長によって特徴付けられる光は、FPキャビティによって反射される。したがって、キャビティ長を変えることによって、キャビティを通過する光の波長を調整することができる。
残念ながら、従来技術の波長可変スペクトルフィルタは、しばしば低速であり、同調範囲が限られており、広範囲の波長にわたって動作することができず、スペクトル分解能が悪く、及び/又は多くの光学システムで実装するのが複雑である。
本発明の教示は、従来技術のコスト及び欠点のいくつかを伴うことなく、広いスペクトル範囲にわたって高いスペクトル分解能を有する光学システムを実現可能にする。本発明に従ったシステムには、少なくともスペクトルコンテンツが一つの方向に沿って空間的に分散する光学出力を供給するファブリ・ペローキャビティ型の波長可変フィルタが含まれる。本発明の実施形態は、ハイパースペクトルイメージングシステム、ハイパースペクトル検出システム、及び高分解能分光計における使用に特によく適している。
従来技術と同様に、本発明は、第1の光信号に対して高反射性であり、高フィネスの光共振キャビティを形成する第1及び第2の平面ミラーを備える、ミラー間の間隔(すなわち、FPキャビティのキャビティ長)が制御可能であるファブリ・ペロー(FP)キャビティを教示する。その結果、FPキャビティは、広い波長範囲にわたってスペクトル的に同調することができる非常に狭い透過ウィンドウを有するスペクトルノッチフィルタとして機能することができる。
従来技術と著しく対照的な点として、本発明による実施形態は、キャビティ長がその方向に沿って線形勾配を有するように、少なくとも第1の方向に沿って、他の平面ミラーに対して傾斜させることができる1つの平面ミラーを含む。したがって、第1の方向に沿った各点において、FPキャビティは、異なるキャビティ長を有し、その時点において異なる波長を通過する。
ミラー間の角度を制御することによって、FPキャビティの幅を透過する波長の範囲が制御される。これは、線に沿ったスペクトル分解能の制御を可能にする。いくつかの実施形態では、ミラー間の間隔も制御され、FPキャビティを通過する光の絶対波長及びスペクトル範囲の両方の制御を可能にする。
本発明の例示的な実施形態は、スペクトルフィルタ及び線形検出器アレイを含むハイパースペクトル検出システムである。スペクトルフィルタは、広帯域光信号を受信し、出力光信号を検出器アレイに供給するように動作する分散運転状態を有し、出力光信号のスペクトルコンテンツは、スペクトルフィルタの第1の側からスペクトルフィルタの第2の側への線に沿って(すなわち、その幅に沿って)分配され、線は、検出器アレイの元素と整列される。その結果、アレイの各検出器は、スペクトルフィルタの出力信号のスペクトル範囲内の異なる波長信号を受信する。
スペクトルフィルタは、その各々が、第1のスペクトル範囲によって特徴付けられる入力光信号に対して高反射性である、第1の平面ミラー及び第2の平面ミラーを含む波長可変FPフィルタである。第1及び第2のミラーは、スペクトルフィルタが休止状態にあるとき、均一なキャビティ長を有する光共振キャビティを画定する。
スペクトルフィルタはまた、第2のミラーの第1及び第2の側面にそれぞれ動作可能に結合された第1及び第2の垂直アクチュエータを含む。各垂直アクチュエータは、キャビティのそれぞれの側でミラー間の間隔を制御する。その結果、垂直アクチュエータは、第1のミラーに対する第2のミラーの傾斜と、傾斜した第2のミラーと第1のミラーとの間の垂直間隔の両方を協働して制御する。
いくつかの実施形態では、第2のミラーの傾斜のみが制御され、1つの垂直アクチュエータのみが必要とされる。いくつかの実施形態では、ロータリーアクチュエータ(例えば、回転型櫛歯駆動アクチュエータ)が、第2のミラーと動作可能に結合されて、第1のミラーに対するその傾斜を制御する。これらの実施形態のいくつかでは、垂直アクチュエータが、傾斜した第2のミラーの垂直位置を全体として制御する。
いくつかの実施形態では、第2のミラーの傾斜は、光共振キャビティの深さなど、第1の方向に直交する第2の方向に沿って制御可能である。その結果、出力光信号のスペクトルコンテンツは、2次元領域にわたって分布する。
本発明の一実施形態は、第1のスペクトル範囲によって特徴付けられる第1の光信号を受信し、第1の方向に沿ってスペクトル分散される第2の光信号を供給するように動作可能であり、第2の光信号は、第1のスペクトル範囲内の第2のスペクトル範囲によって特徴付けられ、スペクトルフィルタは、第1の光信号に対して平面的であり、部分的に透過性である第1のミラーと、第1の光信号に対して平面的であり、部分的に透過性である第2のミラーとを含み、第1のミラー及び第2のミラーは、第1の方向に沿って制御可能なキャビティ長を有する光共振キャビティを画定し、第1のアクチュエータは、第1の位置で第1のミラーと第2のミラーとの間の第1の間隔を制御するように構成され、第1の方向に沿った第2のミラーに対する第1のミラーの角度は、第1の間隔に基づくものであり、第2のスペクトル範囲は、第1の角度に基づく第1のスペクトル幅を有する、スペクトルフィルタを備える装置である。
本発明の別の実施形態は、第1のスペクトル範囲によって特徴付けられる第1の光信号を受信し、第1の方向に沿ってスペクトル分散される第2の光信号を供給するように動作し、第2の光信号は、第1のスペクトル範囲内の第2のスペクトル範囲によって特徴付けられ、スペクトルフィルタは、平面ミラーであって、第1の光信号に対して部分的に反射性である第1のミラーと、平面ミラーであって、第1の光信号に対して部分的に反射性である第1のミラーとを備え、第2のミラーは、第1のミラーに対して移動可能であり、スペクトルフィルタが休止状態にあるときに第2のミラーは、第1のミラーと平行であり、更に,第1の方向に沿って第1のミラーと第2のミラーとの間の第1の角度を制御するように構成され、第2のスペクトル範囲は、第1の角度に基づく第1のスペクトル幅を有する、第1のアクチュエータを備える、スペクトルフィルタを備える装置である。
本発明の更に別の実施形態は、(1) 第1のスペクトル範囲によって特徴付けられるスペクトルフィルタで第1の光信号を受信するステップであって、スペクトルフィルタは、(i) 平面ミラーであって、第1の光信号に対して部分的に透過性である第1のミラーと、(ii) 平面ミラーであって、第1の光信号に対して部分的に透過性である第2のミラーとを含み、第2のミラーは、第1の方向に沿って第1のミラーに対して第1の角度を有し、第1の角度が制御可能であり、第1のミラーが、第1の方向に沿った位置の第1の線形関数であるキャビティ長を有する光共振キャビティを画定する、ステップと、(2) 第1の角度を有するように第1の角度を制御するステップと、(3) 第1の方向に沿ってスペクトル的に分散されるようにスペクトルフィルタから第2の光信号を供給するステップとを含み、第2の光信号は、第1のスペクトル範囲内にある第2のスペクトル範囲によって特徴付けられ、第2のスペクトル範囲は、に基づく第1のスペクトル幅を有する、方法である。
図1は、本発明の例示的な実施形態によるハイパースペクトル検出システムの概略図である。 図2A〜Bは、異なる動作モードにおける従来技術によるFPキャビティベースのスペクトルフィルタの断面図の概略図である。 図3A〜Cは、異なる例示的な動作モードにおける、本発明によるFPキャビティベースのスペクトルフィルタの断面図の概略図である。 図4A〜Bは、実施例における、スペクトルフィルタの上面図及び断面図の概略図である。 図5A〜Bは、実施例における、スペクトルフィルタ102の製造の異なる段階におけるスペクトルフィルタ102の断面図の概略図である。 図6は、本発明による光信号のスペクトルコンテンツを決定するための第1の例示的な方法の操作説明図である。 図7は、本発明による光信号のスペクトルコンテンツを決定するための第2の例示的な方法の操作説明図である。 図8は、本発明による高分解能分光計の断面図の概略図である。
発明の詳細な説明
図1は、本発明の実施例におけるハイパースペクトル検出システムの概略図を示す。システム100は、スペクトルフィルタ102と、検出器アレイ104と、プロセッサ114とを含む。
スペクトルフィルタ102は、入力光信号106を受信し、出力光信号108を供給するように構成されたFPキャビティベースのスペクトルフィルタであり、入力光信号106は、軸A1に沿って伝播し、幅w1を有する第1のスペクトル範囲によって特徴付けられ、出力光信号108は、幅w2を有する第2のスペクトル範囲によって特徴付けられ、さらに、第1のスペクトル範囲は、第2のスペクトル範囲を含む。さらに、スペクトルフィルタ102は、そのスペクトルコンテンツがx方向に沿って空間的に分散されるように出力光信号108を供給し、それによって、出力光信号のスペクトルコンテンツに空間的相関を与える。スペクトルフィルタ102は、軸A1と角度αを形成する長手方向軸A2によって特徴付けられる。図示の例では、αは90°に等しい(すなわち、光信号はスペクトルフィルタ102に垂直な方向に沿って伝播する)。
検出器アレイ104は、入力光信号106に含まれる任意の波長を検出するように動作する従来の検出器のリニアアレイである。検出器アレイ104は、出力信号112-1から112-m(まとめて出力信号112と呼ぶ)をそれぞれプロセッサ114に供給する検出器110-1から110-m(まとめて検出器110と呼ぶ)を含み、各出力信号の大きさは、そのそれぞれの検出器に入射する光の強度に基づく。
プロセッサ114は、特に、出力信号112-1〜112-mを受信し、制御信号をスペクトルフィルタ102に供給し、命令を実行し、データを記憶及び検索し、スペクトル情報を推定するように動作する回路を備える従来のプロセッサである。
スペクトルフィルタ102及び検出器アレイ104は、検出器110の各々が出力光信号108に含まれる異なる波長信号を受信するように、検出器110がx方向に整列されるように配置される。添付の特許請求の範囲を含む本明細書の目的のために、波長信号という用語は、そのスペクトルコンテンツが中心波長及びその周辺の狭いスペクトル範囲によって特徴付けられる光信号として定義される。
図示の例では、入力光信号は、全部の中赤外(MIR)スペクトル範囲にわたるスペクトルコンテンツを有し、波長信号λ1〜λnを含む広帯域光信号である。添付の特許請求の範囲を含む本明細書の目的のために、MIRスペクトル範囲は、2μm〜20μmの波長範囲として定義される。
動作中、スペクトルフィルタ102は、入力光信号106のスペクトルコンテンツをフィルタリングし、入力光信号106のスペクトル範囲の少なくとも一部であるスペクトル範囲を有する出力光信号108を供給する。換言すれば、出力光信号108は、波長信号がx方向に沿って分散されるような、波長信号λa〜λb(a≧1及びb≦n)を含むスペクトルコンテンツによって特徴付けられる。後述するように、スペクトルフィルタ102は、入力光信号のスペクトル範囲のどの部分がその出力光信号に含まれるか、ならびに出力光信号のスペクトル幅(すなわち、λaからλbまでのスペクトル範囲)を制御することができるように調整可能である。
実施例では、MIRスペクトル範囲にわたって動作するように構成されているが、本発明による実施形態は、本発明の範囲から逸脱しない範囲で、実質的にいかなる波長範囲においても動作するように構成し得ることに留意されたい。
図2A〜Bは、異なる動作モードにおける従来技術によるFPキャビティベースのスペクトルフィルタの断面図の概略図を示す。
スペクトルフィルタ200は、平行なミラー202-1及び202-2を含む従来のFPキャビティベースのデバイスであり、これらのミラーは、ミラー間の間隔に等しいキャビティ長を有する光共振キャビティ204を画定する。そのミラーの平行な性質は、スペクトルフィルタ200が、広いスペクトル範囲を有するマルチスペクトル入力光信号を受信し、1つの狭い波長信号のみを含む出力光信号を通過させることを可能にし、出力光信号のスペクトルコンテンツは、光共振キャビティ204の幅全体にわたって均一である。ミラー202-1に対するミラー202-2の位置を制御することによって、スペクトルフィルタ200のキャビティ長が制御され、それによってスペクトルフィルタを通過した波長信号を所望の同調範囲にわたって同調させることができる。
図2Aに示されるスペクトルフィルタ200の第1の動作モードでは、ミラー202-1及び202-2は平行であり、第1の位置x1から第2の位置x2までの光共振キャビティ204の幅を横切るキャビティ長Lだけ隔離される。この構成では、スペクトルフィルタは、λAからλBまでのスペクトル範囲を含む入力光信号206を受信する。そのキャビティ長Lに基づいて、スペクトルフィルタ200は、λA〜λBのスペクトル範囲内の波長信号λaのみを通過させる。
図2Bに示すスペクトルフィルタ200の第2の動作モードでは、ミラー202-1及び202-2は平行であるが、第1の位置x1から第2の位置x2までの光共振キャビティ204の幅を横切る新しいキャビティ長L´だけ間隔されるように、ミラー202-1の位置が距離Δ1だけ変更される。この新しい構成では、スペクトルフィルタは、光共振キャビティの幅にわたってλA〜λBのスペクトル範囲内の波長信号λbのみを通過させる。
従来技術とは明確に対照的に、本発明による実施形態は、キャビティの他方のミラーの平面に対するFPキャビティベースのスペクトルフィルタのミラーのうちの1つの角度を制御し、それによって、デバイスにスペクトル分散能力を付加する。1つのミラーの傾斜及び2つのミラー間の間隔の両方を制御することによって、スペクトルフィルタによって通過されるスペクトル範囲の位置及び幅を制御することができ、従来技術のスペクトルフィルタを超える著しい利点を供給する。
図3A〜Cは、異なる例示的な動作モードにおける、本発明によるFPキャビティベースのスペクトルフィルタの断面図の概略図を示す。
スペクトルフィルタ102は、平面ミラー302-1及び302-2を含み、これらの平面ミラーは、スペクトルフィルタが休止状態にあるときにキャビティ長がL1である光学共振キャビティ304(以下、「キャビティ304」と呼ぶ)を画定する。以下でより詳細に説明するように、ミラー302-2は、一対の垂直アクチュエータと動作可能に結合され、その一方は、位置x1におけるミラー302-2の第1の端部306の高さを制御するように動作可能であり、他方は、位置x2におけるミラー302-2の第2の端部308の高さを制御するように動作可能である。その結果、ミラー302-1に対するミラー302-2の角度は、キャビティ304の幅に沿って線形勾配L(x)を有するキャビティ長を実現するように制御することができる。さらに、端部306及び308のそれぞれの位置が制御されるので、両方のアクチュエータを調整することによって、傾斜ミラー302-2と固定ミラー302-1との間の間隔を制御することができる。
図3Aは、第1の構成におけるスペクトルフィルタ102を示し、第1の端部306が、その休止位置に留まる一方、第2の端部308は、距離Δ2だけミラー302-1に向かって移動する。その結果、ミラー302-2は、ミラー302-1に対して角度θだけ傾斜する。第1の端部306はその元の位置に留まるので、位置x1におけるキャビティ長はL1のままであり、位置x2におけるキャビティ長はL2に減少する。
ミラー302-1と302-2との間の間隔は、キャビティ304の幅に沿って不均一であるので、位置x1におけるそれらの間の間隔は、本明細書では、間隔sとして示される。しかしながら、キャビティ304に沿ういかなる点(例えば、位置x2における間隔、キャビティ304の中心における間隔など)も、この間隔のための基準として使用され得ることが、当業者によって理解される。
x1におけるL1のキャビティ長により、キャビティ304は、位置x1における光信号106の波長信号λcを通過させる。同様に、x2におけるL2のキャビティ長により、キャビティ304を通過した光信号106の波長信号は、位置x2においてλdに減少する。x1からx2まで、キャビティ304は、波長がキャビティ長L(x)に従ってλcからλdに直線的に減少する一連の波長信号を通過させる。
図3Bは、第2の構成におけるスペクトルフィルタ102を示し、ここで、第1の端306は休止位置のままである一方、第2の端308は、図3Aに示される距離の2倍(すなわち、2Δ2)ミラー302−1に向かって移動されている。その結果、ミラー302-2は、ミラー302−1に対して角度2θで傾斜する。第1の端部306はその元の位置に留まるので、位置x1におけるキャビティ長はL1のままであり、位置x2におけるキャビティ長はL2´に減少する。その結果、第2の構成では、キャビティ304は、位置x1から位置x2までの線に沿って空間的に分散されたλc〜λeの範囲内の波長信号を通過させる。
第2の構成におけるキャビティ304の幅にわたるキャビティ長の変化は、第1の構成におけるキャビティ長の変化の大きさの2倍であるので、第2の構成において通過されるスペクトル範囲は、第1の構成において通過されるスペクトル範囲の2倍の幅であることに留意されたい。その結果、第1の構成において達成可能なスペクトル分解能は、第2の構成におけるスペクトル分解能の2倍である。
図3Cは、第3の構成におけるスペクトルフィルタ102を示し、第2の端部308は、ミラー302−1にθの傾斜をもたらすように移動され、一方、距離Δ2だけミラーの間隔を低減する。その結果、位置x1におけるキャビティ長はL2であり、位置x2におけるキャビティ長はL2´である。その結果、第3の構成では、キャビティ304は、位置x1から位置x2までの線に沿って空間的に分散されたλd〜λeの範囲内の波長信号を通過させる。
図3A〜図3Cに示すように、本発明による実施形態は、広範囲にわたって(使用されるアクチュエータの制約を受けて)光出力信号108のスペクトル範囲及びスペクトル分解能のいずれか又は両方を制御することができる。上述した第1及び第3の構成を順次実施することにより、第2の構成を介して光信号108に対して得られるスペクトル範囲を得ることができるが、解像度の2倍であることに留意されたい。さらに、ミラー302−2の傾斜角度を狭いスペクトル範囲にわたって高スペクトル分解能出力を実現するように設定し、ミラー302−1と302−との間の間隔をN時間に変更することによって、入力光信号106のスペクトル範囲内のN個の高解像度サブスペクトルを得ることができる。実際、いくつかの実施形態では、傾斜角度、各スペクトルサブレンジの幅、及びNの値を慎重に選定することによって、入力光信号106のスペクトルレンジ全体を高解像度で走査することができる。
ミラー302−1及び302-2(集合的にミラー302と呼ぶ)の構造は、本発明の範囲から逸脱することなく、第1の表面反射材、ブラッグ反射材などを含む多くの形態をとることができる。典型的には、ミラー302の構造は、スペクトルフィルタ102が動作することが意図される光の波長によって決定される。MIRスペクトル範囲での動作のために、例えば、エアギャップによって隔離された複数の高屈折率構造材料を含むブラッグ反射器であるミラーを有効に使用することができる。
図4A〜Bは、実施例によるスペクトルフィルタの上面図及び断面図の概略図を示す。スペクトルフィルタ102は、キャビティ304、アクチュエータ402−1と402−2、テザー404及びアンカー406とを含む。図4Bに示された断面図は、図4Aに描かれた線a−aを通る断面図である。
上述したように、キャビティ304は、ミラー302−1及び302−2を含み、これらのミラーの各々は、入力光信号106に対して高反射性である。
ミラー302−1は、基板408の表面上に配置された固定ブラッグ反射器である。図示の例では、基板408は従来のシリコン基板であるが、本発明の範囲から逸脱することなく、基板408には多種多様な材料を使用することができる。
ミラー302−2は、アクチュエータ402−1及び402−2の各々とアンカー406との間に延在するテザー404を介してミラー302−1の上方に懸架される。
図示の例では、ミラー302の各々は、MIRスペクトル範囲全体にわたって高反射率(>99.9999%)を実現するように設計された多層ブラッグ反射器である。ミラー302の各々は、ブラッグ反射器の構造において、比較的高い屈折率を有する複数の構造層410と、比較的低い屈折率の層として機能する複数の空気層とを含む。構造層及び空気層は、隣接する構造層が空気層によって間隔されるように交互に配置される。図示の例では、各ミラーは、約3.5の屈折率及び約785nmの厚さ(構造層の材料で測定したMIRスペクトル範囲の中心波長の約1/4)を有する低残留応力のアモルファスシリコンからなる3つの構造層を含む。隣接する構造層は、約2.75μm(空気中のMIRスペクトル範囲の中心波長の約1/4)の厚さを有するエアギャップによって間隔される。ミラー302に供給される材料及び設計パラメータは、単に例示的なものであり、スペクトルフィルタ102のミラーの種々の代替設計は、本発明の範囲内であることに留意されたい。
アクチュエータ402-1及び402-2(まとめてアクチュエータ402と呼ぶ)の各々は、基板408上に配置された固定電極と、ミラー302-2に付随した可動電極とを含む垂直静電アクチュエータである。具体的には、アクチュエータ402-1は、固定電極412-1及び可動電極414-1を含み、アクチュエータ402-2は、固定電極412-2及び可動電極414-2を含む。
アクチュエータ402-1は、電極412-1と414-1との間に印加される電圧に基づいて、位置x1におけるキャビティ長を制御する。同様に、アクチュエータ402-2は、電極412-1と414-1との間に印加される電圧に基づいて、位置x2におけるキャビティ長を制御する。図示の例では、アクチュエータ402-1及び402-2の各々を完全に作動させるには、約10Vの印加電圧で十分である。
電極412-1及び412-2は、ドープされたアモルファスシリコンの領域であり、接地された基板408に電気的に接続される。いくつかの実施形態では、電極412-1及び412-2は、それらが独立して駆動することを可能にするために、窒化珪素などの誘電体の層によって基板から電気的に絶縁される。
電極414-1及び414-2は、ミラー302-2の底面上に配置されたドープされたアモルファスシリコンの領域である。電極414-1及び414-2は、テザー404の下面に沿って延びるドープされたアモルファスシリコンの電気トレースを介して、それぞれボンドパッド418-1及び418-2に電気的に接続される。
テザー404は、x-y平面からのテザーの屈曲を実質的に選択的に可能にする一方で、x-y平面内でのテザーの屈曲を実質的に抑制する断面形状を有するアモルファスシリコンの梁である。図示の例は、単純な直線状の梁であるテザーを含むが、本発明の範囲から逸脱することなく、種々のテザーの設計をスペクトルフィルタ102に使用することができることに留意されたい。スペクトルフィルタ102で使用するのに適したテザーには、蛇行ばね、折り曲げビーム・テザーなどが含まれるが、これらに限定されない。さらに、スペクトルフィルタ102を構成するために必要な作動電圧は、テザー404の設計によって著しく影響されることに留意されたい。
アンカー406は、基板408の上面から垂直に延びる固定された機械的に堅牢な突起部である。
ボンドパッド418-1及び418-2は、テザー404の材料に窓を開け、(典型的にはシャドウマスクプロセスを介して)開口部に金属を堆積させることによって、それぞれのアンカー406の上部に形成される。
電極414-1及び414-2の各々、ならびにそれらのそれぞれの通り道は、電極414-1及び414-2の各々が個別にアドレス指定され得るように、誘電体416の薄層を介してミラー302-2の構造材料から電気的に絶縁される。図示の例では、誘電体416は窒化珪素であり、これは、後述するように、基板408からミラー302-2を剥離するために使用されるエッチング液によって実質的に影響されない。
アクチュエータ402-1及び402-2、ならびにスペクトルフィルタ102におけるそれらの配置は、スペクトルフィルタのための適切な作動方式の一例にすぎないことに留意されたい。適切な代替の作動は、垂直型櫛歯駆動アクチュエータ(ミラー302-2のいずれかの側に配置され得るか、又は他の場所に配置され得る)、回転型櫛歯駆動アクチュエータ(ミラー302-2の上縁及び下縁の中心に配置されるか、又はいずれかの側に配置される)、熱アクチュエータ、磁歪アクチュエータ、非マイクロメカニカルアクチュエータなどを含む。
図示の例は、その出力光信号のスペクトルコンテンツを1次元に沿って空間的に分散させるスペクトルフィルタであるが、本発明の範囲内の代替実施形態は、x方向及びy方向などの2つの横方向に沿ってそれらの出力光信号のスペクトルコンテンツを分散させるスペクトルフィルタを含む。そのようなスペクトルフィルタを実現するために、1つ又は複数の追加のアクチュエータをy方向に沿って配置して、使用することができる。あるいは、従来技術で知られている2軸のビームステアリングミラーに使用されるような2軸ジンバル構造を使用して、ミラー302-2の2次元配向制御を提供することができる。
図5A〜Bは、実施例による、スペクトルフィルタ102の製造の異なる段階におけるスペクトルフィルタ102の断面図の概略図を示す。本明細書に記載の方法は、微小電気機械システム(MEMS)技術分野で開発された従来の表面微細加プロセスを使用する。
スペクトルフィルタ102の製造は、基板408の上面に、ドープされた低残留応力のアモルファスシリコンの層を形成することから始まる。次に、この層をパターン化して、ミラー302-1内の第1の構造層410、ならびに電極412-1及び412-2を画定する。
次に、犠牲層502及び構造層410の連続的な堆積及びパターニングが行われる。図示の例では、犠牲層502は、ホウリンケイ酸ガラス(BPSG)を含み、構造層410は、ドープされた低残留応力のアモルファスシリコンを含む。犠牲層及び構造層の層構造は、ミラー302-1の初期のブラッグ反射器スタックを画定する。
次に、犠牲層504を基板の全面上に形成して、ミラー302-1及び電極412-1及び412-2を犠牲材料で被覆する。
図5Aは、犠牲層504の形成後の初期のスペクトルフィルタ102の断面図を示す。
次に、犠牲層504をパターニングして、アンカー406のコアとして機能するペデスタル508を画定する。
次に、ミラー302-2の第1の(最下部の)構造層410が、表面506上及びペデスタル508上に形成される。次に、この構造層をパターニングして、ミラー302-2の最下層、電極414-1、414-2とそのそれぞれの通り道、ならびにアンカー406の外側シェル510を画定する。
図5Bは、ミラー302-2の第1の構造層410の形成後のアンカー406の断面図を示す。
次に、犠牲層502及び構造層410の連続的な析出及びパターニングが再び行われて、ミラー302-2の新生ブラッグ反射器スタックならびにテザー406が完成する。
図5Cは、ミラー302-2の層構造の形成後の新生スペクトルフィルタ102の断面図を示す。
次に、電極414-1及び414-2に電気的に接続されたアンカーのためのシェル510の上面を露出させるためのビアを形成することによって、スペクトルフィルタ102の初期構造が完成される。
ミラー302-2及びテザー406を基板408から剥離し、それによってそれらを機械的に活性にするために、発生期フィルタ102は、フッ化水素酸中で剥離エッチングを受けて、シェル510による攻撃から保護されるペデスタル508を除く犠牲材料502のすべての領域を除去する。
放出エッチングの後、シャドウマスク堆積を用いて金属を堆積させ、ボンドパッド418-1及び418-2を形成する。
スペクトルフィルタ502の材料及び構造は、単に例示的なものであり、本発明の範囲から逸脱することなく、構造材料及び犠牲材料の多くの適切な組み合わせを使用することができることに留意されたい。
さらに、スペクトルフィルタ102を形成するための多くの代替方法が、本発明の範囲内に存在する。他の例示的な方法は、別個の基板上に各ミラー構造を製造し、次いで基板を接合してFPキャビティを形成することを含む。いくつかの実施形態では、ミラーを含む別個の基板は、FPキャビティの片側又は両側を圧縮して所望の傾斜及び/又はミラー間隔を誘導するために機械的力(例えば、クランプ、空気圧又は水圧作動、ねじなど)の使用を可能にする弾性材料(例えば、ポリジメチルシリコーン(PDMS)など)を使用して接合される。
さらに、スペクトルフィルタ102を形成するのに適したいくつかの製造方法では、空気層ベースのブラッグ反射器が、少なくとも1つの発生期ミラー302の構造材料層及び犠牲材料層を通る穴の配列をエッチングすることによって形成される。穴が層スタックを貫通して形成されると、全てではないが大部分の犠牲材料層を横方向にエッチングするために、時限犠牲エッチングが使用される。その結果、時限エッチングが終了すると、犠牲材料の小さな領域が残り、これは、構造材料層をそれらの所望の空間的関係に保持するように機能する。
上述したように、キャビティ304の両端のキャビティ長を制御することができるので、出力光信号106のスペクトルコンテンツにおける最短波長及び最長波長のそれぞれを独立して制御することができる。これは、従来技術のハイパースペクトル測定システムを使用して、スペクトル測定方法が実用的でないか、又は場合によっては可能であることを可能にする。ここでは、本発明に準拠したスペクトル測定方法の二つの例を説明する。
図6は、本発明による光信号のスペクトルコンテンツを決定するための第1の例示的な方法の操作を示す。方法600は、図1、図3、及び図4を引き続き参照して本明細書に記載される。方法600は、入力光信号106がハイパースペクトル検出システム100によって受信される操作601で始まる。
上述のように、図示した例では、入力光信号106は、2μmから20μmの波長範囲に及ぶ。ここで述べる例示の方法の目的のために、キャビティ304の休止したキャビティ長は、波長が20μmに等しく、検出器アレイ104が1000個の検出器110を含み、これはx方向に等間隔で並んだ光を透過する。
操作602において、ミラー302-2は、位置x1におけるミラー302の間隔を変更することなく、角度θ1だけ傾斜される。θ1の大きさは、出力光信号108のスペクトル幅が1μmとなるように選択される。その結果、出力光信号108は、20.0μmから19.001μmの波長範囲にわたるスペクトルを有する。
i=1〜Mの各々について、Mは、測定されるべき光信号106のサブスペクトルの数である(本例ではM=18)。
操作603において、出力光信号108-iのスペクトルのスペクトル位置を設定するために、間隔s-iが確立される。iの値がインデックスされるたびに、s-iの値は、ミラー302-2の傾斜角度をθ1に維持しながら、出力光信号108-iのスペクトルのスペクトル位置をW/Mだけ変更するのに適した量だけ変更される。したがって、図示の例では、操作606において、出力信号108のスペクトルは、同じスペクトル幅を維持しながら、1μmだけ短波長にシフトする。
操作604では、出力光信号108-iが検出器アレイ104に供給される。その結果、検出器110は、1nmのスペクトル分解能で20.0μmから19.001μmの範囲にわたる波長信号を検出する。
操作605において、出力信号112-iがプロセッサ114に供給される。
iの各値について、操作603〜605が繰り返される。
操作606において、プロセッサ114は、出力信号112-1〜112-Mに基づいて入力光信号106のスペクトルコンテンツを決定する。
図7は、本発明による光信号のスペクトルコンテンツを決定するための第2の例示的な方法の操作を示す。方法700は、図1、図3、及び図4を引き続き参照して本明細書に記載される。方法700は、広いスペクトル範囲の光を低分解能で迅速に測定して、より高い分解能での測定を保証するスペクトル領域を同定することを可能にする。したがって、方法700は、重要であると考えられるより大きなスペクトル信号の部分のみをユーザが迅速に識別し、分析することを可能にする「スペクトルズーム」能力を供給する。
方法700は操作701で始まり、入力光信号106内の対象となる完全なスペクトルが出力光信号108としてスペクトルフィルタ102を通過する。図示の例では、対象となるスペクトルは、MIRスペクトル範囲全体である。対象となるスペクトル全体を通過させるために、第1の、典型的には大きい傾斜角度θ2がミラー302-2に対して確立される。
操作702において、プロセッサ114は、検出器110からの出力信号112に基づいて、対象となるスペクトル内のN個のより高い対象となるサブスペクトル領域HSS-1〜HSS-Nを識別する。
操作703では、j=1〜Nのそれぞれについて、出力光信号106のスペクトルコンテンツがHSS-jに設定されるように、間隔s-j及び傾斜角度θ-jが確立される。
操作704において、j=1〜Nの各々について、プロセッサ114は、HSS-jのスペクトルコンテンツを決定する。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つのより高い対象となるスペクトルの高分解能測定は、さらに高いスペクトル分解能での分析を保証する1つ又は複数のより小さいスペクトル領域を明らかにする。そのような場合、これらのより小さいスペクトル領域の各々について、出力光信号108が検出器110にわたってそのスペクトルのみを分配するように、間隔s及び傾斜角度θを再度確立することができる。このスペクトル「ズーミング」プロセスは、アクチュエータ402-1及び402-2の制御分解能の実質的な限界に達するまで繰り返すことができることに留意されたい。
いくつかの実施形態では、対象となる特定の吸収ピークが同定されると(例えば、操作702において)、キャビティ304のキャビティ長は、光共振キャビティの幅にわたってこの吸熱ピークの波長だけを透過させるように調整される。その結果、検出器110の各々は、同じ波長を感知し、それによって、システム100をスペクトルイメージングカメラに変換する。
上述したように、ハイパースペクトル検出システムは、ハイパースペクトルイメージング及び分光法のような多くの用途において広く使用されている。本発明の実施形態は、MIRスペクトル範囲で動作するため、高分解能分光法での使用に特によく適している。
図8は、本発明による高分解能分光計の断面図の概略図を示す。分光計800は、スペクトルフィルタ102と、検出器アレイ104と、光源802と、サンプルキュベット804とを含む。
光源802は、光信号106を供給するように動作する放射線源である。
サンプルキュベット804は、検査サンプル806を保持するのに適した室であり、これは一般的に血液、スパットル等の流体である。図示の例では、サンプル806は血液である。
従来技術の分光計、特にコンパクトな分光計は、分析される材料が効率的に吸収せず、サンプルを通る光の経路長が十分に長くないため、感度が制限されることが多いことに留意されたい。より長い経路長は、複数の波長がシステム内で共振することを可能にすることによって、小型化を制限し、光学フィルタ応答を複雑にする。
しかしながら、図示の例は、サンプルキュベット804がミラー302-1及び302-2によって形成されたキャビティ304内に配置されているという事実のために、従来技術の分光計に比べて著しい利点を供給する。
その結果、サンプル806における吸熱ピークは光学的に増幅され、システム800の幾何学的形状は、キャビティ304内の微量の材料の測定及び定量化を可能にする。キャビティ304の品質係数Qによる光吸収の増幅は、容易に2000を超えることができ、この要因による感度の向上させることができることに留意されたい。その結果、スペクトルのコントラストは、スペクトルフィルタ102の光学的ハイパースペクトルフィルタリングキャビティ内にサンプル806を配置することによって著しく増加する。
いくつかの実施形態では、キャビティ304は、スペクトルフィルタがその休止状態にあるときにミラー302の両方が軸A1に対して非直角になるように、入力光信号106の伝播方向に対して非垂直角度(すなわち、α≠90°)で配向される。このような実施形態では、キャビティ304の共振ピーク位置は、角度αの余弦に従ってシフトされ、休止状態でキャビティを透過する光のスペクトル範囲が狭められる。その結果、キャビティ304の品質係数Qが改善され、それによって分光計800の感度が著しく改善される。
この改善は、分光計800に関するものとして本明細書に記載されているが、入力光信号106の伝播方向に対して垂直でない角度でキャビティ304を配向することによって生じるシステム性能の向上は、本発明による他の実施形態において利点を供給することに留意されたい。
光共振キャビティ内のサンプル806の位置は非常に都合が良いが、サンプルは、本発明の範囲から逸脱することなく、光源802とスペクトルフィルタ102との間、又はスペクトルフィルタ102と検出器アレイ104との間に設置することもできることに留意されたい。
本発明のこの説明は、例示的な実施形態の1つの例を教示するにすぎず、当業者は本開示を読むことで本発明の多くの変形を容易に考案することができる。また本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって定義されるべきであることを理解されたい。

Claims (30)

  1. 第1のスペクトル範囲によって特徴付けられる第1の光信号を受信し、第1の方向に沿ってスペクトル分散される第2の光信号を供給するように動作するスペクトルフィルタを備える装置であって、前記第2の光信号は、前記第1のスペクトル範囲内における第2のスペクトル範囲によって特徴付けられ、前記スペクトルフィルタは、
    平面ミラーであって、前記第1の光信号に対して部分的に透過性である第1のミラーと、
    平面ミラーであって、前記第1の光信号に対して部分的に透過性である第2のミラーと、
    を備え、前記第1のミラー及び前記第2のミラーが、前記第1の方向に沿って制御可能なキャビティ長を有する光共振キャビティを画定し、
    更に、第1の位置において前記第1のミラーと前記第2のミラーとの間の第1の間隔を制御するように構成された第1のアクチュエータを備え、前記第1の方向に沿った前記第2のミラーに対する前記第1のミラーの角度は、前記第1の間隔に基づいており、
    前記第2のスペクトル範囲は、前記第1の角度に基づく第1のスペクトル幅を有する、装置。
  2. 請求項1に記載の装置であって、前記スペクトルフィルタは、前記第1の方向と直交する第2の方向に沿ってスペクトル的に分散されるように前記第2の光信号を供給するように動作し、前記第2の光信号は、前記第2の方向に沿った第3のスペクトル範囲によって特徴付けられ、前記スペクトルフィルタは、前記第2の方向に沿った前記第2のミラーに対する前記第1のミラーの第2の角度を制御するように構成された第2のアクチュエータを更に含み、前記第3のスペクトル範囲は、前記第2の角度に基づく第2のスペクトル幅を有する、装置。
  3. 請求項1に記載の装置であって、第2の位置において前記第1のミラーと前記第2のミラーとの間の第2の間隔を制御するように構成された第2のアクチュエータを更に備え、前記第2の間隔は、前記第2のスペクトル範囲の最小波長及び最大波長の一方を画定する、装置。
  4. 請求項1に記載の装置であって、前記第2のミラーは、第1の材料の複数の層を含むブラッグミラーであり、前記複数の層において隣接する層の各対は、エアギャップによって離隔される、装置。
  5. 請求項1に記載の装置であって、前記第2のスペクトル範囲は、中赤外スペクトル範囲の少なくとも一部を含む、装置。
  6. 請求項1に記載の装置であって、前記スペクトルフィルタから前記第2の光信号を受信するように構成された複数の検出器を更に備え、前記スペクトルフィルタ及び前記複数の検出器は、前記複数の検出器における各検出器が、前記第2のスペクトル範囲内の異なる波長によって特徴付けられる複数の波長信号のうちの異なる波長信号を受信するように配置される、装置。
  7. 請求項6に記載の装置であって、
    前記第1の光信号を供給する光源と、
    サンプルを収容するサンプルチャンバーと、
    を更に備え、
    前記光源、前記スペクトルフィルタ及び前記サンプルチャンバーは、前記複数の波長信号が前記サンプルチャンバーを通過した後に前記複数の検出器が前記複数の波長信号を受信するように構成される、装置。
  8. 請求項7に記載の装置であって、前記サンプルチャンバーは、前記第1のミラーと前記第2のミラーとの間に配置される、装置。
  9. 第1のスペクトル範囲によって特徴付けられる第1の光信号を受信し、第1の方向に沿ってスペクトル分散される第2の光信号を供給するように動作するスペクトルフィルタを備える装置であって、前記第2の光信号は、前記第1のスペクトル範囲内における第2のスペクトル範囲によって特徴付けられ、前記スペクトルフィルタは、
    平面ミラーであって、前記第1の光信号に対して部分的に反射性である第1のミラーと、
    平面ミラーであって、前記第1の光信号に対して部分的に反射性である第2のミラーと、
    を備え、
    前記第2のミラーが前記第1のミラーに対して移動可能であり、前記スペクトルフィルタが休止状態にあるときに前記第2のミラーが前記第1のミラーと平行であり、
    更に、前記第1の方向に沿って前記第1のミラーと前記第2のミラーとの間の第1の角度を制御するように構成された第1のアクチュエータを備え、前記第2のスペクトル範囲が、前記第1の角度に基づく第1のスペクトル幅を有する、装置。
  10. 請求項9に記載の装置であって、前記スペクトルフィルタは、前記第2のスペクトル範囲の最小波長及び最大波長の一方を制御するように構成された第2のアクチュエータを更に含む、装置。
  11. 請求項10に記載の装置であって、前記第1のアクチュエータは、前記第1の位置において前記第1のミラーと前記第2のミラーとの間の第1の間隔を制御するように構成され、前記第1の角度は、前記第1の間隔に基づいており、前記第2のアクチュエータは、第2の位置において前記第1のミラーと前記第2のミラーとの間の第2の間隔を制御するように構成され、前記第2のスペクトル範囲の最小波長及び最大波長の一方は、前記第2の間隔に基づくものである、装置。
  12. 請求項9に記載の装置であって、前記第2のミラーは、第1の材料の複数の層を含むブラッグミラーを備え、前記複数の層において隣接する層の各対は、エアギャップによって離隔される、装置。
  13. 請求項9に記載の装置であって、前記第2のスペクトル範囲は、中赤外スペクトル範囲の少なくとも一部を含む、装置。
  14. 請求項9に記載の装置であって、前記スペクトルフィルタから前記第2の光信号を受信するように構成された複数の検出器を更に備え、前記スペクトルフィルタ及び前記複数の検出器は、前記複数の検出器における各検出器が、前記第2のスペクトル範囲内の異なる波長によって特徴付けられる複数の波長信号のうちの異なる波長信号を受信するように配置される、装置。
  15. 請求項14に記載の装置であって、
    前記第1の光信号を供給する光源と、
    サンプルを収容するサンプルチャンバーと、
    を更に備え、
    前記光源、前記スペクトルフィルタ及び前記サンプルチャンバーは、前記複数の波長信号が前記サンプルチャンバーを通過した後に前記複数の検出器が前記複数の波長信号を受信するように構成される、装置。
  16. 請求項15に記載の装置であって、前記サンプルチャンバーは、前記第1のミラーと前記第2のミラーとの間に配置される、装置。
  17. 請求項16に記載の装置であって、前記第1の光信号は、第2の方向に沿って伝播し、前記第1のミラー及び前記第2のミラーは、それぞれ、前記スペクトルフィルタがその休止状態にあるとき、前記第2の方向に対して第2の角度で配向され、前記第2の角度は90°に等しくない角度である、装置。
  18. 以下の各ステップ、すなわち、
    (1) 第1のスペクトル範囲によって特徴付けられるスペクトルフィルタにおいて第1の光信号を受信するステップであって、前記スペクトルフィルタが、
    (i) 平面ミラーであって、前記第1の光信号に対して部分的に透過性である第1のミラーと、
    (ii) 平面ミラーであって、前記第1の光信号に対して部分的に透過性である第2のミラーと、
    を含み、前記第2のミラーは第1の方向に沿って前記第1のミラーに対して第1の角度を有し、前記第1の角度は制御可能であり、前記第1及び第2のミラーにより、前記第1の方向に沿った位置の第1の線形関数であるキャビティ長を有する光共振キャビティを画定する、ステップと、
    (2) 前記第1の角度を第1の大きさに制御するステップと、
    (3) 前記スペクトルフィルタから第2の光信号を供給し、前記第2の光信号を前記第1の方向に沿ってスペクトル的に分散させ、前記第2の光信号を第1のスペクトル範囲内にある第2のスペクトル範囲によって特徴付けられる信号とし、前記第2のスペクトル範囲を、前記第1の大きさに基づく第1のスペクトル幅を含む範囲とするステップと、
    を備える方法。
  19. 請求項18に記載の方法であって、(4) 第1の位置で前記第1のミラーと前記第2のミラーとの間の第1の間隔を制御することにより、前記第1の間隔を第2の大きさとするステップを更に備え、前記第2のスペクトル範囲の最大波長及び最小波長の一方を前記第2の大きさに基づく波長とする、方法。
  20. 請求項18に記載の方法であって、(4) 前記第1のミラー及び前記第2のミラーの少なくとも一方を、第1の材料の複数の層を含むブラッグミラーとし、前記スペクトルフィルタを、前記複数の層において隣接する層の各対がエアギャップによって離隔されるように供給するステップを更に備える、方法。
  21. 請求項18に記載の方法であって、前記第2のスペクトル範囲を、中赤外スペクトル範囲の少なくとも一部を含む範囲とする、方法。
  22. 請求項18に記載の方法であって、
    (4) 前記第1の方向に沿って配置された複数の検出器で前記第2の光信号を受信し、その際に前記複数の検出器の各々により、前記第2のスペクトル範囲内の異なる波長によって特徴付けられる第1の複数の波長信号における異なる波長信号を受信するステップと、
    (5) 第1の複数の出力信号を供給し、前記第1の複数の出力信号の各々を前記第1の複数の出力信号における異なる波長信号の大きさに基づく信号とするステップと、。
    を更に備える、方法。
  23. 請求項22に記載の方法であって、
    (6) 光源と前記複数の検出器との間にサンプルを配置し、前記光源は前記第1の光信号を供給するように動作し、前記第2の光信号は、前記第2の光信号が前記サンプルを通過した後に前記複数の検出器で受信するステップと、
    (7) 前記複数の出力信号に基づいて前記サンプルの特性を決定するステップと、
    を更に備える、方法。
  24. 請求項23に記載の方法であって、前記サンプルを、前記第1のミラーと前記第2のミラーとの間に配置する、方法。
  25. 請求項18に記載の方法であって、
    (4) 前記第1の角度を第2の大きさに制御するステップと、
    (5) 前記スペクトルフィルタから第3の光信号を前記第1の方向に沿ってスペクトル的に分散されるように供給し、前記第3の光信号を前記第1のスペクトル範囲内にある第3のスペクトル範囲によって特徴付けられる信号とし、前記第3のスペクトル範囲を前記第2の大きさに基づく第2のスペクトル幅を有する範囲とし、前記第1のスペクトル幅及び前記第2のスペクトル幅を互いに異ならせるステップと、
    を更に備える、方法。
  26. 請求項25に記載の方法であって、
    (6) 前記第1の方向に沿って配置された複数の検出器により前記第2の光信号を受信し、その際に前記複数の検出器の各々により、前記第2のスペクトル範囲内の異なる波長によって特徴付けられる第1の複数の波長信号における異なる波長信号を受信するステップと、
    (7) 第1の複数の出力信号を供給し、前記第1の複数の出力信号の各々を、前記第1の複数の出力信号の異なる波長信号の大きさに基づく信号とするステップと、
    (8) 前記複数の検出器で前記第3の光信号を受信し、その際に前記複数の検出器の各検出器により、前記第3のスペクトル範囲内における異なる波長によって特徴付けられる第2の複数の波長信号の異なる波長信号を受信し、前記第1の複数の波長信号及び前記第2の複数の波長信号を、異なるスペクトル分解能を有する信号とするステップと、
    (9) 第2の複数の出力信号を供給し、前記第2の複数の出力信号の各々を、前記第2の複数の出力信号の異なる波長信号の大きさに基づく信号とするステップと、
    を更に備える、方法。
  27. 請求項18に記載の方法であって、
    (4) 第1の位置における前記第1のミラーと前記第2のミラーとの間の第1の間隔を、前記第1の間隔が第2の大きさを有し、前記第2のスペクトル範囲内の第1の最大波長及び第1の最小波長の一方が前記第2の大きさに基づくように制御するステップと、
    (5) 前記第1の方向に沿って配置された複数の検出器で前記第2の光信号を受信し、その際に前記複数の検出器の各々により、前記第2のスペクトル範囲内の異なる波長によって特徴付けられる第1の複数の波長信号の異なる波長信号を受信するステップと、
    (6) 第1の複数の出力信号を、前記第1の複数の出力信号の各々が前記第1の複数の出力信号における異なる波長信号の大きさに基づく信号として供給するステップと、
    を更に備える、方法。
  28. 請求項27に記載の方法であって、
    (7) 前記第1の間隔を第3の大きさに制御するステップと、
    (8) 前記スペクトルフィルタから第3の光信号を供給し、その際に前記第3の光信号を前記第1の方向に沿ってスペクトル的に分散させ、前記第3の光信号を前記第1のスペクトル範囲内にある第3のスペクトル範囲によって特徴付けられる信号とし、前記第3のスペクトル範囲内における第2の最大波長及び第2の最小波長の一方を前記第3の大きさに基づく波長とするステップと、
    前記複数の検出器で前記第3の光信号を受信し、その際に前記複数の検出器における各検出器により、第3のスペクトル範囲内における異なる波長によって特徴付けられる第2の複数の波長信号における異なる波長信号を受信するステップと、
    (9) 第2の複数の出力信号を供給し、前記第2の複数の出力信号の各々を、前記第2の複数の出力信号の異なる波長信号の大きさに基づく信号とするステップと、
    を更に備える、方法。
  29. 請求項28に記載の方法であって、(10) 前記第1の角度を第4の大きさに制御し、前記第3のスペクトル範囲が前記第4の大きさに基づく第2のスペクトル幅を有し、前記第1の複数の波長信号及び前記第2の複数の波長信号を、異なるスペクトル分解能を有する信号とするステップを更に備える、方法。
  30. 請求項17に記載の装置であって、(4) 前記スペクトルフィルタを供給することにより、前記スペクトルフィルタが休止状態にあるときに、前記第1のミラー及び前記第2のミラーを、それぞれ前記第2の方向に対して90°に等しくない前記第2の角度で配向させ、前記第1の光信号を前記第2の方向に沿って伝播させるように構成されている、装置。
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