JP6410685B2 - 光多重分離システム - Google Patents

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関連出願
本願は、２０１０年７月１日に出願され、題名を“Ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚｅｄ Ｂｒｏａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｌｉｎｅａｒ Ａｒｒａｙ Ｂａｓｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ”、発明者をＪａｍｉｅ Ｋｎａｐｐとする、代理人整理番号ＮＰＴ−０３３７−ＰＶが付与された米国仮特許出願第６１／３６０，５６０号の利益を主張する。

光フィルタの用途は多岐にわたる。たとえば、これらのデバイスは、生物医学的臨床化学アナライザ、色選別計測、原子吸光分析をはじめとする種々の計測用途によく利用される。一般に、この種の用途のための器具の中で、光フィルタは光検出器の付近に設けられ、光検出器に入射する光信号のスペクトル域、すなわち帯域幅を狭めるために使用される。光検出器の例としては、光起電力型センサ、光伝導型センサ、光電子増倍管等がある。場合により、複数の光フィルタを使って、広スペクトル光信号を個別の狭波長域光信号に逐次的に分割することもある。

図１は、複数の光フィルタ５を支持するように構成された光フィルタホイール３を含む光システム１を示す。光フィルタ５の例としては、バンドパスフィルタがあり、ここで、フィルタホイール３により支持される個々のフィルタ５は各々、光の所定の波長域、すなわち帯域を透過させるように構成してもよい。光フィルタホイールの実施形態３は、その軸７の周囲で回転し、それによって、ホイールに取り付けられた各光フィルタを選択的に位置付けることができるように構成される。ホイールは、所望の光フィルタを、その光フィルタが狭スペクトル域の光を光検出器９へと透過させるように構成された位置につかせるために、選択的に位置付けることができる。その結果、広スペクトル域の光信号１１を、光フィルタ５の各々に対応する複数の狭スペクトル信号１３に逐次的に再構成することができる。このような光フィルタホイールに基づくスペクトル分析器の構成は有益であることが分かっているが、いくつかの欠点も確認されている。たとえば、図１に示すようなホイールに基づくシステムを使用する測定工程は、フィルタホイール３を機械的に回転させる必要があるため、多大な労力を要し、時間がかかる傾向がある。これに加えて、このようなフィルタホイールに基づくシステムは、物理的に大型の機械となり、電気機械的に複雑で、寿命が限られ、購入費及び維持費が高くなる傾向がある。

他にもさまざまな光多重分離のための構成が開発されている。図２に示すように、ある多重分離システム１９では、入射光２１が平坦なダイクロイックビームスプリッタ２３Ａに向けられ、そこでこの光は２つのスペクトル信号に分割される。反射されたスペクトル信号は、光フィルタ２５を通して、最終的に検出器２７へと向けられる。伝送されたスペクトル信号は、ダイクロイックビームスプリッタ２３Ａを通って次のダイクロイックビームスプリッタ２３Ｂへと伝送され、ここでも同様に、入射光のスペクトル分割が行われ、信号の一部が検出器に向けられて、その一方で入射光の一部が後続のダイクロイックビームスプリッタへと透過される。各種のダイクロイックビームスプリッタ２３は、入射信号の個別のスペクトル部を反射するように構成してもよい。ダイクロイックビームスプリッタ２３／バンドパスフィルタ２５の各々を、「チャネル」と呼ぶことができる。各チャネルは、専用の光センサまたはフォトセンサ２７を有していてもよく、これはフォトダイオード、光電子増倍管（ＰＭＴ）等を含んでいてもよく、これがダイクロイックビームスプリッタ２３とバンドパスフィルタ２５によって決定される個別の波長またはスペクトル帯域を有する入射光の分析に使用される。

図の実施形態の場合、ユニット全体を筐体２９の中に格納してもよい。この例では、デバイスは６つの波長チャネルを含んでいるが、チャネルの数は、器具の具体的な用途に応じたものとしてよい。このようなシステムには前述のフィルタホイールシステムに対していくつかの利点があるが、いくつかの欠点も確認されている。たとえば、ダイクロイックビームスプリッタ２３／バンドパスフィルタ２５の隣接するチャネル間の光学的クロストークが問題となりうる。この現象は、デバイスの精度を大きく下げ、また、測定誤差を発生させることがある。このような有害な影響を減少させるまたは最小限にするために、かかる実施形態のチャネルはしばしば、相互に物理的に離間される。残念ながら、こうした物理的離間は、この種の実施形態でよく使用される専用の光センサが大きい（一般的な０．５インチの直径のシリコンフォトダイオードが使用されることが多い）ことと併せて、デバイスが大型で（一般に、長さ６インチ〜１８インチ）、重く、コスト高となる原因である。これに加えて、これらのデバイスが長いことで、入射光の発散／収束により、各センサ２７上の光結像の精度が低下することがある。このデバイスのわずかな振動もまた、このような結像精度に影響を与え得る。その結果、性能が落ち、たとえば、場合により、不安定な信号ドリフト、過剰なノイズおよびクロストークが発生する。

光フィルタ−フィルタに基づくシステムと比較して、光フィルタに代わって光学格子を使用するさまざまな多重分離構成が開発されている。このようなシステムは、回折格子から個別のフォトダイオード、または代わりに、小型リニアダイオードアレイのいずれかに反射される光を利用する。光学格子に基づくシステムには、フィルタに基づくシステムに対するいくつかの利点があるものの、いくつかの欠点も確認されている。たとえば、回折格子に基づく構成の主な欠点はコストである。高額な高品質の回折格子であればほとんどの用途においてうまく機能するが、なるべく低コスト化、単純化することが求められる用途では、より廉価な回折格子が用いられ、品質が限られる傾向がある。このような場合は、回折格子間の反復可能性が低いことも、また信号対ノイズ比と光学密度（ＯＤ）も理想より低いこともあり得る。たとえば、単一格子多重分離システムの中には、約２．５ ＯＤに限定されるものもあり得る。他の欠点には、光学的アラインメントの影響を受けやすいこと、機械的に複雑であること、および動作温度の影響を受けやすいこと等がある。

波長範囲３３０ｎｍ〜１２００ｎｍの光検出に関して、バンドパスフィルタは一般に、費用対効果の高い積層構造で製造され、これは吸収性色ガラスまたはダイおよび、表面に各種の多層光干渉コーティングが施された透明ガラスからなる。このタイプの標準的な１０ｍｍ径光ファイバは、光性能が高く（一般に、透過率は＞７０％）、単価は約＄１５である。しかしながら、生物医学や測定／制御の用途の中には、より短い紫外線（Ｕ．Ｖ．）波長帯域での、たとえば波長が約２３０ｎｍ〜約３２０ｎｍの光帯域での光検出が望ましいものもありうる。このＵ．Ｖ．光波長範囲では、上記のような標準的な廉価版の積層型光フィルタは、積層されるエポキシによる光吸収と、この波長範囲内の色ガラスおよびダイの欠如から、不適当となり得る。むしろ、紫外線スペクトル用のこの種のフィルタは一般に、エアギャップを含む金属−誘電体−金属（ＭＤＭ）型の設計により製造される。このようなＭＤＭフィルタは通常、光吸収性のあるエポキシが使用されないため、紫外線が当てられた時に、エポキシを用いる設計と比較して、寿命と性能が改善される。

図３は、紫外線用ＭＤＭ型の光バンドパスフィルタの実施形態の断面図を示す。図のように、ＭＤＭ型デバイス３３は、溶融石英基板３７を支持する筐体３５を含む。通常、氷晶石とアルミニウムの交互の層を含む光学コーティング３９を基板３７に塗布してもよく、これが光フィルタの通過帯域を規定する役割を果たしてもよい（たとえば、その中心波長が約２００ｎｍ〜約３２０ｎｍの紫外線波長領域内にあり、その半値幅が公称８ｎｍ〜約１２ｎｍ）。コーティング３９はまた、少なくとも約１２００ｎｍまでの帯域外光のすべてを、一般的に４ ＯＤのレベルで拒絶する役割も果たしてよい。気密封止材４１を使って環境の影響を受けやすいコーティング３９を保護してもよいが、これはコーティング３９が通常、水溶性であるからである。使用中、気密封止材４１が破損すると、一般に、光フィルタ３９が急速に劣化し、最終的にＭＤＭフィルタデバイス３３が現場で故障する。この種のフィルタの欠点の中には、これらが大きく（通常、直径０．５インチ以上）、厚く（公称約５ｍｍ）なりがちである点や、コスト高（場合により、単価約＄２００）となる点がある。

図４は、一般的な光フィルタ／検出器の実施形態の、上記のような約２００ｎｍ〜約３２０ｎｍのＵ．Ｖ．光波長域における光フィルタ／検出器の正味の感度をアンペア毎ワット（Ａ／Ｗ）で表すグラフである。説明のために、図４は、標準的なシリコン（Ｓｉ）フォトダイオード光検出器と組み合わせたときの、２７０ｎｍのＭＤＭフィルタの性能を示す。この波長域では、一般的なＵ．Ｖ．エンハンストシリコンフォトダイオードの感度は約０．０８Ａ／Ｗであってもよい。図４に示すように、この光フィルタ／検出器の組み合わせの実施形態の正味の感度は約０．０１Ａ／Ｗである。

前述のように、既存の多チャンネル光分析器は有益であるが、さまざまな欠点がある。求められているのは、小型化が可能で、効果に見合うコストで製造でき、光学的精度と信頼性を保持でき、またはそれらのいずれかが組み合わされるような光学的多重分離システムである。

光多重分離デバイスのいくつかの実施形態は、光検出素子の少なくとも１つのアレイ（個別センサではない）と、多重分離アセンブリを含んでいてもよい。多重分離アセンブリは、そのアレイに光学的に連結され、複数の光チャネルを含んでいてもよく、各光チャネルは、少なくとも１つのバンドパスリフレクタと少なくとも１つの光フィルタから形成される。各バンドパスリフレクタは、実質的に多重分離アセンブリの入射信号軸に沿って配置してもよく、各チャネルは、選択された波長域内の光信号を光検出素子のアレイの活性部に伝送するように構成してもよい。そのアレイの活性部はまた、隣接するチャネルの光検出素子の活性部から絶縁してもよい。

光多重分離デバイスのいくつかの実施形態は、光検出素子の少なくとも１つのアレイと多重分離アセンブリを含んでいてもよい。場合により、光検出素子のアレイは光検出素子の連続的アレイであってもよい。多重分離アセンブリは、光検出素子のアレイに光学的に連結され、複数の光チャネルを含んでいてもよく、各光チャネルは、少なくとも１つのバンドパスリフレクタと少なくとも１つのバンドパスフィルタから形成される。バンドパスフィルタは、バッフルアセンブリの光フィルタキャビティの中に設置してもよく、光フィルタ用キャビティは少なくとも部分的に、フィルタの射出面を覆うように配置された支持用バッフルに囲まれる。支持用バッフルはまた、射出開口を含んでいてもよい。バッフルアセンブリはまた、フィルタキャビティと隣接する光チャネルの間に配置されたフィルタバッフルを含んでいてもよい。

光多重分離システムのいくつかの実施形態は第一のモジュールを含み、これは、光信号と光学的に連通し、Ｕ．Ｖ．光は検出するが、約４２５ｎｍより大きい波長の光は検出しないように構成されたＵ．Ｖ．光検出器を含む。第一のモジュールはまた、その中の各光チャネルのための総誘電体バンドパスフィルタも含む。また、第二のモジュールも、光信号と光学的に連通するように配置され、可視光検出器のアレイを含んでいてもよく、このアレイは広帯域の光信号を検出するように構成され、各光チャネルのための総誘電体バンドパスフィルタを含む。

光信号を多重分離し、分析する方法のいくつかの実施形態は、広帯域の白色光信号を、サンプルを通って多重分離アセンブリの第一のバンドパスリフレクタへと伝播させるステップと、第一のバンドパスリフレクタからの光信号の第一のスペクトル帯域を反射させるステップを含んでいてもよい。第一のスペクトル帯域は次に、多重分離アセンブリの第一のバンドパスフィルタを通って伝播されてもよい。光の残りのスペクトルは、第一のバンドパスリフレクタを透過され、第二のバンドパスリフレクタへと伝播されてもよい。光信号の第二のスペクトル帯域は次に、第二のバンドパスリフレクタから反射され、多重分離アセンブリの第二のバンドパスフィルタを通って伝播されてもよい。第一のスペクトル帯域の振幅は、第一のスペクトル帯域が第一のバンドパスフィルタを通過した後に、光検出器の線形アレイの第一の活性部で検出されてもよい。第二のスペクトル帯域の振幅は、第二のスペクトル帯域が第二のバンドパスフィルタを通過した後に、光検出器の線形アレイの第二の活性部で検出されてもよい。

光多重分離デバイスのいくつかの実施形態は、光検出素子の少なくとも１つの連続的アレイと多重分離アセンブリを含んでいてもよい。多重分離アセンブリはそのアレイに光学的に連結されてもよく、多重分離アセンブリは、アレイに光学的に連結されていてもよく、多重分離アセンブリは複数の光チャネルを含んでいてもよく、各チャネルは、選択された波長域内の光信号を光検出素子のアレイの活性部に伝送するように構成され、その活性部は隣接するチャネルの光検出素子の活性部から絶縁されている。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
光多重分離デバイスであって、
光検出素子の少なくとも１つのアレイと、
前記アレイに光学的に連結された多重分離アセンブリと、
を備え、
前記多重分離アセンブリは複数の光チャネルを含み、各光チャネルは、少なくとも１つのバンドパスリフレクタと少なくとも１つの光フィルタから形成され、各バンドパスリフレクタは、実質的に前記多重分離アセンブリの入射信号軸に沿って配置され、各チャネルは、選択された波長域内の光信号を、前記光検出素子のアレイの、隣接するチャネルの光検出素子の活性部から隔離された活性部へと透過させるように構成されている光多重分離デバイス。
（項目２）
前記光検出素子のアレイが、連続的な線形アレイを含む、項目１に記載のデバイス。
（項目３）
前記光検出素子のアレイの前記活性部が、単一の光検出素子を含む、項目１に記載のデバイス。
（項目４）
前記光検出素子のアレイの前記活性部が、複数の光検出素子を含む、項目１に記載のデバイス。
（項目５）
前記デバイスの隣接する光チャネルに対応する、前記光検出素子のアレイの隣接する活性部間に配置された少なくとも１つの光検出素子が接地されて、前記アレイの前記隣接する活性部が電気的に絶縁されている、項目２に記載のデバイス。
（項目６）
連続する各チャネルの前記バンドパスリフレクタを前記デバイスの入射軸に対して横方向にずらすことによって、入射信号の、連続する各バンドパスリフレクタを通過する際の横方向のシフトへの対応が行われる、項目１に記載のデバイス。
（項目７）
前記多重分離アセンブリの全長が約３インチ未満である、項目１に記載のデバイス。
（項目８）
前記多重分離アセンブリの全長が約２インチ未満である、項目７に記載のデバイス。
（項目９）
前記光検出素子のアレイが、約１０個の光検出素子から約１００個の光検出素子を含む、項目１に記載のデバイス。
（項目１０）
各バンドパスリフレクタは、１つまたは複数の隣接するバンドパスリフレクタから、約４ｍｍ未満の距離だけ離間されている、項目１に記載のデバイス。
（項目１１）
前記アレイの各活性部は、前記アレイの１つまたは複数の隣接する活性部から、約１ｍｍ未満の距離だけ離間されている、項目１に記載のデバイス。
（項目１２）
光多重分離デバイスであって、
光検出素子の少なくとも１つのアレイと、
前記光検出素子のアレイに光学的に連結された多重分離アセンブリと、
を備え、
前記多重分離アセンブリは、
複数の光チャネルを含み、各光チャネルは、少なくとも１つのバンドパスリフレクタと、バッフルアセンブリの光フィルタキャビティの中に設置された少なくとも１つの光フィルタから形成され、前記光フィルタキャビティは、前記フィルタの射出面を覆うように配置され、射出開口を含む支持用バッフルと、前記フィルタキャビティと隣接する光チャネルとの間に設置されたフィルタバッフルとによって部分的に囲まれる光多重分離デバイス。
（項目１３）
前記光検出素子のアレイが、連続的な線形アレイを含む、項目１２に記載のデバイス。
（項目１４）
前記光学的キャビティの前記フィルタバッフルの下端が、前記光学的キャビティの前記支持用バッフルの上面と面するように設置される、項目１２に記載のデバイス。
（項目１５）
前記フィルタバッフルが、前記支持用バッフルに隣接する前記光フィルタキャビティの中に設置された前記フィルタの上面、すなわち入射面を越えて垂直に延びる、項目１２に記載のデバイス。
（項目１６）
前記多重分離アセンブリの全長が約３インチ未満である、項目１２に記載のデバイス。
（項目１７）
前記多重分離アセンブリの全長が約２インチ未満である、項目１６に記載のデバイス。
（項目１８）
前記多重分離アセンブリの入射開口に隣接して設置された前記チャネルが、前記アセンブリの中で最も大きい射出開口を含む、項目１２に記載のデバイス。
（項目１９）
各チャネルの前記帯域波長が、前記多重分離アセンブリの入射開口からの距離の増大に応じて増加して、波長の短縮に応じた前記光検出素子の感度の低下が補償される、項目１２に記載のデバイス。
（項目２０）
前記支持用バッフルが、前記フィルタキャビティの底部周囲にリムを形成し、中央の射出開口が前記光検出器アレイの活性部に隣接して配置される、項目１２に記載のデバイス。
（項目２１）
前記バンドパスリフレクタ、フィルタおよびバッフルアセンブリを取り囲む内部空間を有する筐体をさらに含む、項目１２に記載のデバイス。
（項目２２）
前記筐体の前記内部空間の内面が、迷光信号を吸収するように構成されたマットブラック仕上げを含む、項目２１に記載のデバイス。
（項目２３）
前記ダイクロイックバンドパスリフレクタが、前記筐体の前記内部空間を完全に横切るように延びる、項目２１に記載のデバイス。
（項目２４）
連続する各チャネルの前記バンドパスリフレクタを前記デバイスの入射軸に対して横方向にずらすことにより、入射信号の、連続する各バンドパスリフレクタを通過する際の横方向のシフトへの対応が行われる、項目１２に記載のデバイス。
（項目２５）
前記多重分離アセンブリの全長が約３インチ未満である、項目１２に記載のデバイス。
（項目２６）
前記多重分離アセンブリの全長が約２インチ未満である、項目１１に記載のシステム。
（項目２７）
各バンドパスリフレクタが、１つまたは複数の隣接するバンドパスリフレクタから、約４ｍｍ未満の距離だけ離間されている、項目１２に記載のデバイス。
（項目２８）
各チャネルが、前記アレイの不活性部によって分離された前記アレイの固有の活性部に対応し、前記アレイの前記活性部が１つまたは複数の隣接する活性部から、約１ｍｍ未満の距離だけ離間されている、項目１２に記載のデバイス。
（項目２９）
各バンドパスリフレクタが、前記デバイスの前記入射光学軸に対して約４５度の角度で配置される、項目１２に記載のデバイス。
（項目３０）
光多重分離システムであって、
第一のモジュールであって、Ｕ．Ｖ．光を検出するが、約４２５ｎｍより長い波長の光を検出しないように構成されたＵ．Ｖ．光検出器アレイと、前記第一のモジュールの各光チャネルのための総誘電体フィルタを含む第一のモジュールと、
第二のモジュールであって、広帯域の光信号を検出するように構成された可視光検出器アレイと、前記第二のモジュールの各光チャネルのための総誘電体フィルタを含む第二のモジュールと、
を含む光多重分離システム。
（項目３１）
前記第一のモジュールは、複数の光チャネルを含む多重分離モジュールを含む、項目３０に記載のシステム。
（項目３２）
前記第二のモジュールは、複数の光チャネルを含む多重分離モジュールを含む、項目３０に記載のシステム。
（項目３３）
前記第一のモジュールの前記Ｕ．Ｖ．光検出器アレイはＳｉＣアレイを含む、項目３０に記載のシステム。
（項目３４）
前記第二のモジュールの前記可視光検出器アレイはＳｉアレイを含む、項目３０に記載のシステム。
（項目３５）
前記第一のモジュールの前記Ｕ．Ｖ．光検出器アレイは連続的な線形アレイを含む、項目３０に記載のシステム。
（項目３６）
前記第二のモジュールの前記可視光検出器アレイは線形アレイを含む、項目３０に記載のシステム。
（項目３７）
前記第一のモジュールは、光信号を受け入れるための入射開口を含み、前記第一のモジュールは光信号を通過させて前記第一の多重分離モジュールから出すように構成された射出開口を含み、前記第二のモジュールが前記第一のモジュールの前記射出開口の射出軸と光学的に連通する入射開口を含む、項目３０に記載のシステム。
（項目３８）
前記第一のモジュールの入射開口および前記第二のモジュールの入射開口と光学的に連通し、入射光信号を分割して、前記光信号のＵ．Ｖ．帯域が前記第一のモジュールの前記入射開口へと向けられ、前記光信号の可視帯域が前記第二のモジュールの前記入射開口へと向けられるように構成されたバンドパスリフレクタをさらに備える、項目３０に記載のシステム。
（項目３９）
前記第一と第二のモジュールの全長が約３インチ未満である、項目３０に記載のシステム。
（項目４０）
前記第一と第二のモジュールの全長が約２インチ未満である、項目３９に記載のシステム。
（項目４１）
光信号を多重分離し、分析する方法であって、
光信号を多重分離アセンブリの第一のバンドパスリフレクタへと伝播させるステップと、
前記光信号の第一のスペクトル帯域を前記第一のバンドパスリフレクタから反射させ、前記第一のスペクトル帯域を、前記多重分離アセンブリの第一のバンドパスフィルタを通って伝播させるステップと、
前記第一のバンドパスリフレクタにより反射されない光の残りのスペクトルを、前記第一のバンドパスリフレクタから第二のバンドパスリフレクタに伝送するステップと、
前記光信号の第二のスペクトル帯域を前記第二のバンドパスリフレクタから反射させ、前記第二のスペクトル帯域を前記多重分離アセンブリの第二のバンドパスフィルタを通って伝播させるステップと、
前記第一のスペクトル帯域の振幅を、前記第一のスペクトル帯域が前記第一のバンドパスフィルタを通過した後に、光検出器の線形アレイの第一の活性部により検出するステップと、
前記第二のスペクトル帯域の振幅を、前記第二のスペクトル帯域が前記第二のバンドパスフィルタを通過した後に、前記光検出器の線形アレイの第二の活性部により検出するステップと、
を含む方法。
（項目４２）
前記第一のスペクトル帯域と第二のスペクトル帯域の振幅を分析して、分析結果を取得するステップをさらに含む、項目４１に記載の方法。
（項目４３）
光ビームを材料サンプルに通過させて、前記光信号を生成するステップをさらに含む、項目４１に記載の方法。
（項目４４）
前記第一のスペクトル帯域の前記振幅は、線形アレイの不活性部により前記線形アレイの前記第二の活性部から分離されている、前記線形アレイの隔離された第一の活性部により検出される、項目４１に記載の方法。
（項目４５）
前記第一のスペクトル帯域は、前記第一のバンドパスリフレクタから前記第一のバンドパスフィルタの入射面へと、約４ｍｍ未満の距離にわたって伝播する、項目４１に記載の方法。
（項目４６）
前記第二のスペクトル帯域は、前記第二のバンドパスリフレクタから前記第二のバンドパスフィルタの入射面へと、約４．５ｍｍ未満の距離にわたって伝播する、項目４１に記載の方法。
（項目４７）
光は、前記第一のバンドパスリフレクタから前記第二のバンドパスリフレクタへと、約４ｍｍ未満の距離にわたって伝播する、項目４１に記載の方法。
（項目４８）
光多重分離デバイスであって、
光検出素子の少なくとも１つのアレイと、
前記アレイに光学的に連結された多重分離アセンブリと、
を備え、
前記多重分離アセンブリは複数の光チャネルを含み、各チャネルは、選択された波長域内の光信号を、隣接するチャネルの光検出素子の活性部から隔離された、前記光検出素子のアレイの活性部へと透過させるように構成されている光多重分離デバイス。

特定の実施形態を、以下の説明文、実施例、特許請求の範囲および図面の中で説明する。実施形態のこれらの特徴は、添付の例示的な図面と共に以下の詳細な説明を読むことにより、より明らかとなるであろう。

図面は、本発明の技術の実施形態を示しており、限定的ではない。明瞭さを期し、説明しやすくするために、図面は正式な縮尺で描かれていないこともあり、場合により、特定の実施形態が理解されやすいように、さまざまな箇所が強調または拡大されていることもある。

光フィルタホイールの実施形態を示す。 各チャネル用個々の光検出器を備える光多重分離システムの実施形態を示す。 Ｕ．Ｖ．光バンドパスフィルタの実施形態を示す。 最終的な光フィルタ／光検出器の一般的な実施形態の感度のグラフである。 任意選択のプロセッサおよび表示ユニットと動作的に連通しているＰＣ基板のピンソケットに連結された、筐体と線形光検出器アレイを含む、多重分離システムの実施形態の斜視図である。 図５の多重分離システムの実施形態を、光を材料サンプルを通じて筐体の入射瞳へと透過させるように構成された光源を含む光信号源とともに示す。 ９つの光チャネルを有する図５の多重分離システムの実施形態の概略正面図である。 筐体と線形光検出器アレイを含む、図５Ａの多重分離システムの実施形態の斜視図である。 線形光検出器アレイアセンブリの斜視図である。 ＣＣＤチップ型光検出器アレイアセンブリの斜視図である。 図７Ｂのアセンブリの検出器アレイの丸で囲まれた部分の拡大図である。 光学的バッフルアセンブリの実施形態の上面図である。 図８のバッフルアセンブリの実施形態の側面図である。 図９のバッフルアセンブリの、図９の線１０−１０に沿った拡大断面図である。 バンドパスリフレクタマウントアセンブリの正面図である。 図１１のバンドパスリフレクタマウントアセンブリの上面図である。 １４の光チャネルを有する、多重分離システムの実施形態の概略正面図である。 図１３の多重分離システムの部分拡大断面図である。 低コストの単一基板Ｕ．Ｖ．フィルタの実施形態の断面図である。 最終的な光フィルタ／光検出器のある実施形態の感度を示すグラフである。 同じ光学軸に沿って配置された、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）に基づく線形アレイを有するＵ．Ｖ．対応モジュールと、可視光内で使用するＳｉに基づく線形光検出器アレイを含む、多重分離システムの実施形態を示す。 ２３０ｎｍ−１２００ｎｍの全波長検出構成を実現するために相互に隣接して配置された、Ｕ．Ｖ．モジュール用のＳｉＣ線形アレイと可視光モジュール用のＳｉ線形光検出器アレイを含む小型多重分離システムの実施形態を示す（赤外線光学アレイを使用して、この波長域を約４５００ｎｍに拡張してもよい）。 ２３０ｎｍ〜１２００ｎｍの全波長検出構成を実現するために相互に隣接して配置された、Ｕ．Ｖ．モジュール用の個々のＳｉＣ光検出器のアレイと可視光モジュール用のＳｉ線形光検出器アレイを含む小型多重分離システムの実施形態を示す（赤外線光学アレイを使用して、この波長域を約４５００ｎｍに拡張してもよい）。

図５〜１２は、性能向上型の小型光多重分離（以下、「ＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸ」と呼ぶ）デバイスのある実施形態を示している。図のように、ＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス６０は、光検出器の少なくとも１つのアレイを含み、これは複数の検出素子を有する線形光検出器アレイの形態であってもよい。このような線形アレイは小型フォトダイオードアレイ６２を含んでいてもよく、そのアレイの各検出素子またはダイオードは、連続的な線形の構成に沿って配置されてもよい。場合により、このような連続的な線形アレイ構成６２では、その各光検出素子がアレイ６２の隣接する光検出素子と接触しているか、略接触していてもよい。フォトダイオードアレイ６２は、そこに取り付けられた少なくとも１つの多重分離（以下、「ＤＥＭＵＸ」という）アセンブリを有していてもよい。場合により、フォトダイオードアレイ６２は、図７に示すように、長さＬのＨａｍａｍａｔｓｕＳ−４１１１−３５Ｑデバイスを含んでいてもよい。場合により、線形アレイの長さＬは、約３インチ未満、より具体的には約２インチ未満であってもよい。浜松ホトニクス（Ｈａｍａｍａｔｓｕ）のデバイス、モデルＳ−４１１１−３５Ｑおよび同様のモデルは、日本国４３０−８５８７静岡県浜松市中区砂山町３２５−６の浜松ホトニクス株式会社が製造する。任意選択的に、さまざまな長さ、幅またはその他の横断寸法の、さまざまな適当なフォトダイオードデバイスまたはその他の光検出デバイスのうちのいずれを使用してもよい。

アレイ６２または後述の任意の他のアレイの連続的または直列的に隣接する光検出素子の数は、任意の適当な数の検出素子７２を有していてもよい。たとえば、いくつかの実施形態によるアレイ６２は、約１０個の検出素子７２から約１００個の検出素子７２またはそれを上回る数、より具体的には、約２０個の検出素子から約５０個の検出素子、さらにより具体的には、約３０個の検出素子から約４０個の検出素子を有していてもよい。このような線形光検出器アレイ６２の一例を図７Ａに示す。適当な光検出器アレイ６２はまた、検出素子が線形アレイとして構成されず、その代わりに二次元アレイ、たとえば電荷結合素子（ＣＣＤ）チップの実施形態に見られるようなものとして構成されている実施形態を含んでいてもよい。図７Ｂと７Ｃは、ＣＣＤ型のチップ検出器アレイ６２’の実施形態を示しており、これは二次元マトリクスに配置された複数の検出素子７２’を有する。ＣＣＤチップ６２’のピン構成と電気接続は、線形アレイ６２のそれと同じまたは同様であってもよい。光検出器アレイ６２と６２’のいくつかの実施形態において、光検出素子７２または７２’それぞれの大きさは小さくてもよく、たとえばこのような検出素子７２または７２’の入射面の横断寸法は、約１ｍｍ〜約４ｍｍであってもよい。したがって、約８チャネルから約１０チャネルを有するデバイス６０に適したアレイ６２では、１本の線形アレイに約３５個のそのような検出素子７２を配置してもよく、全長は約３インチ未満、より具体的には約２インチ未満となる。検出素子７２または７２’はさまざま波長について、光を検出し、入射光エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成してもよい。場合により、各光検出素子は、入射光エネルギーを電圧に変換するように構成してもよく、電圧はそこに入射する光の振幅または強度に比例し、さもなければこれに依存する。一般に、いくつか実施形態によるアレイ状光検出素子７２または７２’は、約２３０ｎｍ〜約４５００ｎｍ、より具体的には約３４０ｎｍ〜約１２００ｎｍの波長および、場合により、それ以外の波長の光を検出し、変換するように構成してもよい。

場合により、図７に示すようなＤＥＭＵＸアセンブリ６４は、フォトダイオードアレイ６２の表面に接着剤で接合してもよい。任意選択的に、さまざまな方式や装置を使って、ＤＥＭＵＸアセンブリ６４をフォトダイオードアレイ６２に取り付けてもよく、たとえば、これらに限定されないが、機械的連結、固定手段、筐体、はんだ、ろう付け、接着剤およびその他が含まれる。いくつかの実施形態において、ＤＥＭＵＸアセンブリ６４をフォトダイオードアレイ６２に取り外しできないように取り付けてもよい。任意選択的に、ＤＥＭＵＸアセンブリ６４をフォトダイオードアレイ６２に取り外し可能に取り付けてもよい。

図５に示すように、ＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス６０は、場合により、プリント回路（ＰＣ）基板６３に電気接続されているピンソケット６５を通じて、ＰＣ基板６３に電気接続してもよい。アレイ６２は、アレイ６２からソケット６５のプラグの中へと延びる導体ピン６８によってピンソケット６５に連結してもよい。ＰＣ基板６３は、小型フォトダイオードアレイ６２と電気連通する各種の電気回路を含んでいてもよい。ＰＣ基板６３の電子回路は信号増幅器６７等を含んでいてもよく、これらはアレイ６２の光検出素子７２の出力電圧を増幅するように構成してもよい。ＰＣ基板６３はまた、任意選択的に、プロセッサおよびまたは表示装置６３Ａと電気的または情報的に連通してもよい。プロセッサ６３Ａは、いくつかの実施形態において、コンピュータと表示モニタを含んでいてもよい。１つまたは複数の接続デバイス６８をフォトダイオードアレイ６２の上に形成し、またはそれと連通させてもよい。いくつかの実施形態において、接続デバイス６８は、フォトダイオードアレイ６２を、たとえばＰＣ基板６３等の基板やソケット６５に電気的に連結できるようにするピンからなる。

再び図５を参照すると、ＤＥＭＵＸアセンブリ６４は、少なくとも１つの光学的光信号６５Ａをその中に受けるように構成された、１つまたは複数の入射開口６６を有する囲いを形成する筐体を含む。いつくかの実施形態において、筐体は、ＤＥＭＵＸアセンブリ６４の構成要素を取り囲む囲いを形成し、これは、不要なノイズや、光信号とＤＥＭＵＸアセンブリ６４の構成要素との接触を防止または軽減できる。図５〜１９に示し、本明細書で説明するデバイスの実施形態のいずれも、複数のこのような光学的または光信号６５Ａ、たとえば２、３、４、５またはそれ以上の光信号６５Ａを受信してよい。図６は、光信号６５Ａと連通するＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス６０の、考えられる１つの構成の概略図を示し、これによれば、光信号６５Ａは、光源６７Ａからの光６６Ａを材料サンプル６８Ａに通すことによって生成される。しかしながら、どのような適当な光信号も、光源に関係なく、デバイス６０により分析できる。いくつかの実施形態において、光源６７Ａはキセノンまたはハロゲン型電球等、広スペクトルの光源を含んでいてもよい。光信号はまた、場合により、コリメートされ、または部分的にコリメートされてから、デバイス６０の入射開口６６に入射してもよい。光信号６５Ａは、図６Ａに示すように、入射軸に沿って入射開口６６に入る。

図６Ａは、使用時のＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス６０の概略図を示す。図のように、ＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス６０のフォトダイオードアレイ６０は、複数の光検出素子７２を含んでいてもよい。光検出素子７２は、図６Ａに示す実施形態の場合、線形に配置される。任意選択的に、光検出素子７２は、さまざまな構成のいずれに配置してもよい。さらに、フォトダイオードアレイ６０は、そこに配置された窓７４を含んでいてもよい。したがって、光検出素子７２は、窓７４による気密封止材の内部に位置付けられてもよい。図のように、光信号６５Ａは、多重分離アセンブリの本体を線形に通って継続する入射軸７４Ａに沿ってデバイス６０に入る。

図８〜１０に示すようなバッフルアセンブリ７６等のサブアセンブリは、少なくとも１つの光フィルタ７８を、デバイス６０の少なくとも１つの光検出素子７２の付近に支持するように構成してもよい。いくつかの実施形態において、各光フィルタ７８は、バンドパスフィルタ７８として構成し、所望の用途のための必要性に応じて、所定の狭スペクトル帯域の光を通過させるようにしてもよい。たとえば、第一のバンドパスフィルタ７８は、約３４０ｎｍを中心とする波長帯域の光を透過させるように構成してもよく、第二の隣接する光フィルタ７８は、中心波長が約３８０ｎｍの光を通過させるように構成してもよい。したがって、一連の光バンドパスフィルタ７８は、約３４０ｎｍ、３８０ｎｍ、４０５ｎｍ、５１０ｎｍ、５４６ｎｍ、５７８ｎｍ、６２０ｎｍ、６３０ｎｍ、６７０ｎｍ、７００ｎｍまたは８００ｎｍを中心とする波長の光を個々に透過させるように構成してもよい。場合により、光バンドパスフィルタ７８は、デバイスの最短の波長帯域を入射開口６６に最も近いチャネル（すなわち、フィルタ７８’）に透過させるように構成し、光信号路に沿った後続の光バンドパスフィルタ７８は、そこを通過する波長中心が徐々に大きくなるように構成してもよい。特に、フィルタ７８’は約３４０ｎｍを中心とする帯域の光を透過または通過させるように構成してもよく、次のチャネルは約３８０ｎｍに中心を置くように、次のチャネルは４０５ｎｍに、等としてもよい。各バンドパスフィルタ７８に関する波長帯域を選択できることにより、対応する各バンドパスリフレクタ９２の反射率を選択できることと併せて、多重分離アセンブリの各チャネルのスペクトル帯域を規定できる。特に、場合により、バンドパスリフレクタ９２とバンドパスフィルタ７８の両方によって、入射光線のスペクトル帯域幅を選択的に狭める（帯域をさまざまなレベルまたは量だけ狭める）ことが好ましいこともある。このような多重分離デバイスや後述する他の実施形態は、前述のようなチャネルの波長を有していてもよいが、具体的な用途に応じて、任意の所望の波長を中心とする、任意の所望のスペクトル帯域幅を通過させるように構成できる、任意の適当な数のチャネルを含んでいてもよい。

これに加えて、いくつかの実施形態において、バンドパスリフレクタ９２で、光チャネルの最終的な帯域より広い波長域の所定の帯域の光を反射させることが望ましこともある。チャネルの最終的な帯域幅を、そのチャネルの、アレイ６２の光検出器７２に検出させたい所望の波長域での帯域幅の光を通過させる、対応するバンドパスフィルタ７８によって精緻化または微調整してもよい。上記の３４０ｎｍ用チャネルの場合、バンドパスリフレクタ９２は、約３１５ｎｍ〜約３６０ｎｍという入射光信号の比較的広いサブバンドを反射し、その一方で、残りの帯域は、場合により、光学縦列における次のバンドパスリフレクタ９２への透過を通じて、通過させてもよい。このような場合、３１５ｎｍ〜３６０ｎｍの帯域はそのチャネルの最終的な所望の帯域を包含し、または含んでいるが、それより広いため、それほど精度の高くない光学系で実現できる。３１５ｎｍ〜３６０ｎｍの帯域は次に、バンドパスリフレクタ９２の射出軸に沿って配置されたチャネルの、これに対応するバンドパスフィルタ７８に伝播される。バンドパスフィルタ７８は次に、そのチャネルの帯域を分析のための所望の最終的なスペクトル帯域へとさらに狭め、すなわち、事前に選択された中心波長３４０ｎｍの約３３５ｎｍ〜３４５ｎｍとする。このような構成は、さまざまな理由で有益となり得る。特に、この構成は、関心対象の波長だけを特定のチャネルのバンドパスフィルタ７８に向ける。このような構成によってもまた、より低精度のバンドパスリフレクタ９２の使用が使用可能となるが、それはバンドパスフィルタ７８が最終的な調整を行うからである。高精度の構成要素が望まれる多重分離アレイの実施形態では、バンドパスフィルタ７８、たとえばモデルＳＳＢＦ−３４０（またはこれと同様のもの）またはバンドパスリフレクタ９２、たとえばモデルＳＳＢＦ−ＤＣ−３４０（またはこれと同様のもの）も使用でき、これらはＮｅｗｐｏｒｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｃｏｒｉｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，８ Ｅａｓｔ Ｆｏｒｇｅ Ｐａｒｋｗａｙ，Ｆｒａｎｋｌｉｎ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓによって製造されている。

場合により、バンドパスリフレクタ９２は、対応するバンドパスフィルタ７８の波長の約２倍〜約４倍の帯域幅を通過させるように構成してもよい。これに加えて、バンドパスリフレクタ９２の製造による帯域幅または性能の誤差は、いくつかの実施形態において、バンドパスフィルタ７８のそれより大きくなり得る。たとえば、場合により、バンドパスリフレクタ９２の帯域幅誤差はプラスマイナス約５ｎｍであってもよく、その一方でバンドパスフィルタ７８の誤差はプラスマイナス約２ｎｍであってもよい。したがって、ある実施形態において、光チャネルのバンドパスリフレクタ９２は約５０ｎｍ未満の帯域幅の光を反射してもよく、その一方で、同じチャネルの対応するバンドパスフィルタ７８は、光信号を約１５ｎ未満、より具体的には約１２ｎｍ未満、さらにより具体的には約１０ｎｍ未満の帯域幅へとさらに狭められてもよい。上述のこれらのパラメータはまた、３８０ｎｍ、４０５ｎｍ、５１０ｎｍ、５４６ｎｍ、５７８ｎｍ、６２０ｎｍ、６３０ｎｍ、６７０ｎｍ、７００ｎｍまたは８００ｎｍ用チャネルの全部またはその他適当な任意の波長に適用できる。

いくつかの実施形態において、バンドパスフィルタ７８をまったく使用せずに、非常に高精度のバンドパスリフレクタ９２を使って、多重分離アセンブリの光チャネルを形成してもよい。このような実施形態において、これらのリフレクタ９２は、精密な狭い波長域、たとえばバンドバスフィルタ７８に関して上述した帯域のみを反射してもよい。たとえば、３４０ｎｍ用バンドパスリフレクタ９２の反射帯域幅は、約１０ｎｍ（たとえば、３４０ｎｍ用バンドパスフィルタ７８に関して上述したもの）に構成してもよい。この狭スペクトル帯域は次に、適当な露出した検出器アレイの素子７２に向けられてよい。このようにコストを抑えた構成では、最適な光学的直線性とクロストークが、バンドパスリフレクタ９２とバンドパスフィルタ７８の両方を使用する構成の性能レベルに達しないこともあるが、特定の用途には十分であり得る（公称２．５ ＯＤ対４．５ ＯＤの性能）。

これに加えて、逆の手法も利用でき、すなわち、バンドパスリフレクタ９２に分光機能をほとんど、またはまったく持たせず、単に入射信号のうちの所望の割合を光信号軸から離れるように横方向に反射さもなければ偏向させ、バンドパスフィルタ７８を通過させ、１つまたは複数の対応する光検出素子７２に到達させるという役割のみを持たせる。このような実施形態では、スペクトル狭小化機能の全部またはほとんどを、アセンブリの光チャネルのバンドパスフィルタ７８が実行し、その後、信号がアレイ６２へと伝播されて検出される。このような構成のいくつかの実施形態において、バンドパスリフレクタ９２を多重分離アセンブリから完全に省いてもよく、光信号は、アセンブリの多重分離筐体の内部空間内で若干ランダムなバターンにより内的に反射し、最終的に、光信号の一部が光チャネルのバンドパスフィルタ７８を通過し、その後、アレイ６２によって検出される。このような実施形態においては、多重分離アセンブリの筐体９７の内部空間９４の内面を反射コーティングで被覆するか、そうでなければ、光信号に対して反射性を持つ表面を含めることにより、筐体９７の内面による光信号の吸収を最小限にすることも望ましいこともある。

任意選択的に、アレイ６２に光信号の最短の波長を通過させるように構成することに加えて、図６Ａに示すフィルタ７８’に対応する、入射開口６６に最も近い第一のチャネルはまた、その支持用バッフル内により大きな開口８５’を有し、より短波長の光信号を、隣接するチャネルのそれと比較して、光検出器アレイ６２のより大きな面積へと伝送するように構成してもよい。約３４０ｎｍ、３８０ｎｍ、４０５ｎｍ、５１０ｎｍ、５４６ｎｍ、５７８ｎｍ、６２０ｎｍ、６３０ｎｍ、６７０ｎｍ、７００ｎｍまたは８００ｎｍの波長に対応する波長チャネルの帯域幅に関して、これらは、ＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス６０の特定の用途に基づいて選択してもよい。特定のチャネルについて、どのような所望の中心波長でも選択できることに加えて、帯域幅は、所望の分解能とするのに十分に狭く、また所望の量の信号をフィルタに通すのに十分に広くするように選択してもよい。帯域幅はまた、波長に応じた検出器アレイ６２の感度のばらつきに対応するために利用されてもよい。すなわち、より感度の低くなる波長のチャネルは、より広い帯域幅を持つように選択されて、より多くの信号をフィルタ７８から検出アレイ６２へと通過させるようにされてもよい。いくつかの具体的な例示的実施形態において、上記の波長帯域は約６ｎｍ〜約１２ｎｍ、より具体的には約８ｎｍ〜約１０ｎｍであってもよい。

再び図８〜１０を参照すると、ＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス６０は、測定誤差を縮小または防止するために、複数のバッフルを含んでいてもよい。たとえば、デバイス６０の多重分離アセンブリの各チャネルは、１つまたは複数の支持用バッフル８０と１つまたは複数のフィルタバッフル８４を含んでいてもよく、これらは一体のバッフルアセンブリ７６の一部であってもよい。支持用バッフル８０は、各フィルタキャビティの底部付近に配置された棚部を提供し、光フィルタ７８と係合して、これを支持するように構成された支持面８２を含んでいてもよい。したがって、場合により、バンドパスフィルタ７８の底面は、図１０に示すような、これに対応する支持用バッフル８０の支持面８２と接触してもよい。支持用バッフル８０はまた、開口８５を有していてもよい。バッフル８０と８４は、「ブリードバイ」、すなわち各光フィルタ７８を移動することによる外乱光（これは大いに測定誤差を生じさせる）を削減または排除するように構成してもよい。さらに、出力信号を最大化または制御するために、各光フィルタ７８の支持用バッフル８０の開口８５は、光をアレイ６２の１つまたは複数の検出素子７２に透過させるような大きさとしてもよい。いくつかの実施形態において、各チャネルを絶縁する（それゆえ、クロストークを低減または防止する）のに役立てるために、１つまたは複数の不活性の光検出素子７２は、各１つまたは複数の活性の光検出素子７２を分離し、それゆえ、アレイの活性部とアレイの不活性部を作ってもよく、これについては、図１３と１４の実施形態に関して以下により詳しく説明する。場合により、アレイの不活性部には、接地された１つまたは複数の光検出素子７２を含めてもよい。したがって、不活性部または領域に関連付けられたコネクタ６８を接地したままとしても、除去してもよい。場合により、開口８５に光信号を投射させる対象となるアレイ６２の活性部に、１つの検出素子または複数の検出素子を含めてもよい。いくつかの具体的な実施形態において、３つの光検出素子の各活性領域を、１つの不活性の光検出素子によって分離してもよいが、この点に関しては、任意の適当なまたは望ましい構成を使用してもよい。

フィルタバッフル８４は、光バンドパスフィルタ７８間に配置されて、これらが相互に隣接する光バンドパスフィルタ７８の側面間に形成されたギャップの中に配置されるようにしてもよい。場合により、フィルタバッフルはバンドパスフィルタの側面と接触してもよく、他の実施形態では、フィルタバッフル８４の外面と隣接するバンドパスフィルタ７８の間にギャップがあってもよい。いくつかの構成において、各チャネルの支持用バッフル８０とフィルタバッフル８４は、筐体の壁の隣接部とともに、フィルタキャビティを形成してもよい。このようなフィルタキャビティは、チャネルのアレイの活性部に入射する光をそのチャネルに対応する帯域に限定するように構成してもよい。そのため、フィルタバッフル８４は光フィルタ７８と活性検出器領域８６を、隣接する光チャネルからの散乱された、誤って方向付けられた、または不要な光から光学的に絶縁し、それによって測定精度が先行技術のデバイスより改善される。フィルタバッフル８４は、隣接するフィルタ素子７８間に光信号６５Ａが通過できないバリアを提供するかぎり、さまざまな材料のいずれからも、さまざまな構成で製造できる。場合により、バッフルの実施形態８０と８４には、マットブラック陽極酸化アルミニウムを使用してもよい。図９〜１０に示すように、フィルタバッフル８４は支持用バッフル８０に関して連続的な構造を有するように構成してもよい。場合により、フィルタバッフル８４の下端は、対応する隣接の支持用バッフル８０の上面の上に設置されても、それと連続していてもよく、それによって、それらの間にギャップが存在せず、光信号６５Ａのどの部分もフィルタバッフル８４と支持用バッフル８０の間を通過しないようにされてもよい。

図８〜１０に示すバッフルアセンブリの実施形態７６について、バッフルアセンブリ７６は、連続的なモノリシック構造の形態であってもよく、これはベースプレートと、その上に１片の材料から形成されたバッフル構造を含む。場合により、このようなアセンブリ７６は、１片のアルミニウムまたはその他の適当な材料から機械加工されてもよい。図１０に示すように、フィルタバッフル８４はまた、隣接するこれに対応するフィルタ７８の入射面の上に垂直に延びていてもよく、これによって、１つのフィルタ７８から隣接するチャネルに反射または散乱される光の透過が防止される。

再び図６Ａを参照すると、少なくとも１つのバンドパスリフレクタ、たとえばダイクロイックビームスプリッタ９２を、デバイス６０の各チャネルについてＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス６０の筐体内に形成されるキャビティ９４の中に配置してもよい。各バンドパスリフレクタ９２は、デバイス６０の各チャネルのための対応するフィルタ７８に隣接して設置され、これと光学的に連通されてもよい。いくつかの実施形態において、バンドパスリフレクタ９２はダイクロイックミラーを含んでいてもよく、これは、光信号６５Ａの所望の波長帯域を光信号６５Ａの入射軸７４Ａから離れるように横方向に、光フィルタ７８に向かって反射し、その一方で、所望の波長帯域以外の実質的にそこを通るすべての光を、入射軸に沿って、および任意選択的に、多重分離アセンブリの光学縦列の中の次のバンドパスリフレクタ９２へと透過させるように構成される。バンドパスリフレクタにはさまざまなデバイスを使用でき、たとえば、これらに限定されないが、ダイクロイックミラー等のミラー、光フィルタ、回折格子およびその他がある。場合により、デバイス６０の各チャネルについて、同じチャネルの光フィルタ７８とこれに対応する隣接のバンドパスリフレクタ９２の波長を適合させてもよく、これによって、狭帯域幅の光をアレイ６２へと透過させて、各帯域またはチャネルの検出と強度の測定が行われる。図１１に示すバンドパスリフレクタ９２のダイクロイックビームスプリッタの実施形態および他の実施形態においても、各バンドパスリフレクタ９２は、板状の構成で、入射信号軸７４Ａに対して約４５度の角度に配置されてもよい。場合により、バンドパスリフレクタ９２は、入射信号軸７４Ａに対して約４２度〜約４８度の角度に配置されてもよい。各バンドパスリフレクタ９２はまた、図１１と図１２に示すように、多重分離アセンブリの筐体９７の筐体部分またはサイドパネル９５の、対応するスロット９３の中に、入射信号軸７４Ａに対して所望の角度での所定の位置にしっかりと保持されていてもよい。一般に、筐体９７のサイドパネル９５のスロット９３の各々は、その中に配置されるバンドパスリフレクタ９２のように、相互に実質的に平行であってもよいが、これは必須ではない。筐体９７のサイドパネル９５のバンドパスリフレクタスロット９３はまた、図１１においてダイクロイックオフセットとして示され、より詳しくは後述するような直列フォーマットで横方向にずらされてもよい。

このような構成とすることにより、バンドパスリフレクタ９２、光フィルタ７８および、フォトダイオードアレイ６２の隣接する対応の活性領域８６が、デバイス６０の光チャネルを形成または画定してもよい。バンドパスリフレクタ９２を、場合により、共線状に整列させてもよい。いくつかの実施形態においては、バンドパスリフレクタ９２を共線状に整列させる必要はない。たとえば、バンドパスフリフレクタ９２にダイクロイックビームスプリッタを使用する場合、各デバイス９２を各隣接するバンドパスリフレクタ９２に対して横方向に若干ずらし、これによって、光信号がバンドパスリフレクタ９２により屈折された時のずれに対応できるようにしてもよい。図１１と、後の図１４の実施形態に示すように、バンドパスリフレクタ９２と１９２は、ダイクロイックオフセットを設けて構成されてもよく、入射軸に沿って横方向に逐次的に若干ずらされて、バンドパスリフレクタ９２の傾きの方向での光信号の横方向のシフトに対応してもよい。光信号のシフトは、バンドパスリフレクタ９２と周囲の空気の反射率の不一致によって、光信号が、変更された内角で各バンドパスリフレクタ９２を通過し、またはその中で屈折する時に発生する。軸７４Ａに関する横方向のシフトの量は、主としてバンドパスリフレクタ９２の厚さに依存しうる。入射軸７４Ａの光路または光学縦列に沿った第一のバンドパスリフレクタ９２から最後のバンドパスリフレクタ９２までのダイクロイックシフトの合計、すなわち累積は、図１１に示すようにかなりの量となり得る。図５〜１２に示すような、全長が約２〜３インチ未満の９チャネルＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス６０の場合、各バンドパスリフレクタ９２を隣接するバンドパスリフレクタ９２から、場合により、約４ｍｍ未満の距離だけ離間させてもよい。これに加えて、アレイ６２の各活性部の中心は、隣接する活性部の中心から、いくつかの実施形態において、約１ｍｍ未満の距離だけ離間されていてもよい。

ある実施形態において、使用中、光信号６５Ａは、図６Ａに示すように、多重分離アセンブリ６４の入射開口６６に入り、入射軸７４Ａに沿って、第一のバンドパスリフレクタ９２の入射面９９へと伝播する。第一のバンドパスリフレクタの実施形態９２は、第一のダイクロイックビームスプリッタ９２の形態であってもよく、これは、前述のように、その入射面からの光信号の第一のスペクトル帯域を反射し、それによって第一のスペクトル帯域のビームは光信号軸７４Ａから横方向に向けられてもよい。いくつかの実施形態において、第一のスペクトル帯域は、デバイス６０の全チャネルの中で最短の波長帯域であってもよい。反射された第一のスペクトル帯域は次に、多重分離アセンブリ６４の第一のバンドパスフィルタ７８’を通じて伝播する。また、前述のように、第一のバンドパスフィルタ７８’は、これに隣接して配置された後続のバンドパスフィルタ７８より大きくてもよい。第一のバンドパスフィルタ７８’の下の支持用バッフル８０の中の、フィルタ７８’の射出面に面して配置された開口８５’もまた、隣接するチャネルの開口８５より面積が大きくてもよい。

第一のバンドパスリフレクタ９２によって反射されなかった光の残りのスペクトルは次に、第一のバンドパスリフレクタ９２の射出面１０１から透過され、または伝播され、第二のバンドパスリフレクタ９２の入射面９９へと伝播されてよく、第二のバンドパスリフレクタもまた、デバイス６０の入射軸７４Ａに沿って配置された第二のダイクロイックビームスプリッタの形態であってもよい。光の第二のスペクトル帯域は、この第二のダイクロイックビームスプリッタによって反射され、第二のバンドパスフィルタ７８に向けられてもよい。その後、第二のバンドパスリフレクタ９２によって反射されなかった光の残りのスペクトルは、第二のバンドパスリフレクタ９２を透過され、第三のバンドパスリフレクタ９２に伝播されてもよい。次に、光の第三の帯域がこの第三のバンドパスリフレクタ９２によって反射され、多重分離アセンブリ６４の第三のバンドパスフィルタ７８に向けられてもよい。この工程が特定のデバイス６０の各チャネルついて実行されてもよく、最後のスペクトル帯域がデバイス６０の光学縦列の最後のチャネルの最後のバンドパスリフレクタ９２から反射さるまで続いてよい。この最終スペクトル帯域は、最後のバンドパスフィルタ７８を透過されてもよい。第一のスペクトル帯域が第一のバンドパスフィルタ７８’を通過した後、第一のスペクトル帯域は次に、光検出器アレイ６２の第一の活性部に伝播し、その振幅がアレイ６２の第一の活性部により検出される。第二のスペクトル帯域の強度または振幅は次に、第二のバンドパスフィルタ７８を通って伝播し、そのアレイの第二の活性部の活性光検出素子に衝突した後に、アレイ６２の第二の活性部により検出される。

いくつかの実施形態において、上記の方法は、第一のスペクトル帯域と後続のスペクトル帯域の振幅を分析して、その光信号に関する分析結果を得るステップを含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、光ビームを材料サンプルに通して、分析のためにデバイス６０に入る光信号を発生させてもよい。サンプル材料を通過したこのような光信号はまた、材料サンプルを通過しなかった光信号とも比較されてよく、それによって、異なる周波数でのサンプル材料の吸収特性。場合により、第一のスペクトル帯域の振幅は、線形アレイの不活性部により線形アレイの第二の活性部から分離されている、線形アレイの絶縁された第一の活性部により検出されてもよい。場合により、第一のスペクトル帯域は、第一のバンドパスリフレクタから第一のバンドパスフィルタの入射面へと、約４ｍｍ未満の距離にわたって伝播してもよい。いくつかの実施形態において、第二のスペクトル帯域は、第二のバンドパスリフレクタから第二のバンドパスフィルタの入射面へと、約４．５ｍｍ未満の距離にわたって伝播してもよく、第三のスペクトル帯域は、第一のバンドパスデバイスから第二のバンドパスデバイスへと、約５ｍｍ未満の距離にわたって伝播する。

図１３と１４は、他の実施形態によるＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス１６０の概略断面図を示し、これは前述のデバイス６０の９チャネルの代わりに１４チャネルを含む。これに加えて、デバイス１６０は、ＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス６０に関して前述したものと同じ特徴、寸法または材料のいずれかまたは全部を有していてもよくまたその逆でもよい。図のように、ＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス１６０のフォトダイオートアレイ１６０は、複数の光検出素子１７２を含んでいてもよい。図のように、アレイの光検出素子１７２は線形に配置されている。任意選択的に、光検出素子１７２は、他の任意の適当な構成に配置されてもよい。さらに、フォトダイオードアレイ１６０は、その上に設置され、密閉された窓１７４を含んでいてもよい。したがって、光検出素子１７２は、窓１７４による気密封止材の内側に配置されてもよい。

バッフルサブアセンブリ１７６は、アレイ１６２の少なくとも１つの光検出素子１７２の付近に少なくとも１つの光フィルタ１７８を支持するように構成してもよい。いくつかの実施形態において、各光フィルタ１７８は、具体的な所望の用途に必要な広さ、または狭さであってもよい、所定のスペクトル帯域の光を通過させるように構成してもよい。たとえば、光フィルタ１７８Ａは、約３４０ｎｍの波長の光を透過させるように構成してもよく、その一方で、隣接する光フィルタ１７８Ｂは、約３８０ｎｍの波長の光を透過させるように構成してもよい。したがって、一連の光フィルタ１７８は、３４０ｎｍ、３８０ｎｍ、４０５ｎｍ、５１０ｎｍ、５４６ｎｍ、５７８ｎｍ、６２０ｎｍ、６３０ｎｍ、６７０ｎｍ、７００ｎｍまたは８００ｎｍを中心とする波長の帯域を有する光を個々に透過させるように構成された個々の素子であってもよい。前述のように、上記の波長または他の所望の波長群を中心とする帯域に関する帯域幅もまた、所望の用途のためのバンドパスフィルタ１７８の構成によって、所望に調整されてもよい。

いくつかの実施形態において、光フィルタ１７８’は、光信号の最短波長の帯域幅を透過させるように構成してもよく、デバイス１６０の光学縦列に沿った後続の光フィルタ１７８は、増大する波長の光を透過させるように構成してもよい。ＤＥＭＵＸアセンブリ１６４の始めに、開口１６６に隣接して配置されたバンドパスフィルタ１７８’はまた、他のフィルタより大きく、支持用バッフル１８２’の開口１８５’もまた、他の開口より大きいことにより、隣接するチャネルより多くの検出素子をカバーしていてもよい。より多くの検出素子１７２をカバーすることは、いくつかの実施形態において、特定の光信号波長での検出素子１７２の感度の低下を補償するために使用されてもよい。補償の効果が得られるのは、デバイス１６０の始めの光信号は、１つまたは複数のバンドパスリフレクタまたはビームスプリッタ１９２を通過した光信号と比較して、反射または吸収による減衰が小さいからである。

ＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス１６０はまた、測定誤差を防止または減少させるために複数のバッフルを含んでいてもよい。たとえば、デバイス１６０は、１つまたは複数の支持用バッフル１８０と１つまたは複数のフィルタバッフル１８４を含んでいてもよい。支持用バッフル１８０は、対応する、または適合する光フィルタ１７８と係合し、これを支持するように構成された支持面１８２を含んでいてもよく、「ブリードバイ」、すなわち各光フィルタ１７８を移動することによる外乱光（これは大いに測定誤差を生じさせる）を削減または排除するように構成してもよい。さらに、出力信号を最大化するために、各光フィルタ１７８は、光を１つまたは複数の検出素子１７２に透過させるような大きさとしてもよい。場合により、各チャネルを絶縁する（それゆえ、クロストークを防止する）のを助けるために、アレイ１６２の不活性部の１つまたは複数の不活性光検出素子１７２Ａは、アレイ１６２の活性部の１つまたは複数の活性光検出素子１７２Ｂの各々を分離してもよく、それによって、活性チャネル領域１８６と不活性チャネル領域１８８を作る。いくつかの実施形態において、不活性光検出素子１７２Ａを接地して、素子１７２Ａを不活性化し、またアレイ１６２の不活性部の半導体材料を通る電子のドリフトまたは移動を遮断してもよい。したがって、領域に関連するコネクタ１６８を接地されたままにするか、除去してもよい。

図１３と１４に示すフィルタバッフル１８４は、光フィルタ１７８間に配置されてもよい。したがって、フィルタバッフル１８４は、光フィルタ１７８と活性検出領域１８６を、隣接する光チャネルから散乱され、誤った方向に向けられた、または不要な光から光学的に絶縁する役割を果たしてもよく、それによって測定精度が向上する。フィルタバッフル１８４は、前述のように、さまざまな材料のいずれからも、さまざまな構成のいずれにも作製できる。このデバイスの性能は、いくつかの現行デバイスの性能を（直線性とクロストークの点で）、場合により、約２桁上回ることができる（２．５ ＯＤに対して４．５ ＯＤ）。

図１３と１４を引き続き参照すると、少なくとも１つのバンドパスリフレクタ１９２は、ＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス１６０の筐体内に形成されたキャビティ１９４の中に配置してもよい。いくつかの実施形態において、バンドパスリフレクタ１９２は、所望の波長を中心とする帯域の光を光フィルタ１７８へと反射し、その一方で、異なる波長の光の実質的にすべてを透過させるように構成されたダイクロイックミラーを含む。バンドパスリフレクタとしては、さまざまな適当なデバイスのいずれを使用してもよく、たとえば、これらに限定されないが、ダイクロイックビームスプリッティングミラー等のミラー、光フィルタ、回折格子等がある。したがって、いくつかの実施形態において、光フィルタ１７８とバンドパスリフレクタ１９２の波長を適合させてもよく、これによって、狭帯域幅の光を透過させる。その結果、バンドパスリフレクタ１９２、光フィルタ１７８、フォトダイオードアレイ１６２の隣接する対応の活性領域１８６は光チャネルを含んでいてもよい。図の実施形態において、バンドパスリフレクタ１９２を共線状に整列させてもよい。別の実施形態においては、バンドパスリフレクタ１９２を共線状に整列させる必要はない。たとえば、バンドパスフリフレクタ１９２にダイクロイックビームスプリッタを使用する場合、前述のように、これらを相互に対してずらし、これによって光信号の各屈折部のずれに対応できるようにしてもよい。

図１５は、ＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス６０、１６０または、本明細書に記載のその他の適当な多重分離の実施形態で使用するための光フィルタ１７８のある実施形態の断面図を示す。フィルタ１７８は、単一の薄い溶融シリカ基板２０２を含む。場合により、基板の厚さは約０．５ｍｍ〜約１ｍｍ、より具体的には約０．６ｍｍ〜約０．８ｍｍ、さらにより具体的には約０．７ｍｍであってもよいが、基板は、さまざまな材料のいずれからも、任意の厚さ、直径、横断寸法のいずれにも製造できる。１つまた複数の光学コーティング２０４を基板２０２に塗布してもよい。さまざまな適当な材料のいずれも、所望の特性を有する光学コーティング形成に使用できる。いくつかの実施形態において、光学コーティング２０４を基板２０２の片面に塗布してもよい。他の実施形態においては、光学コーティング２０４を基板２０２の両面または複数の層に塗布してよい。さらに、複数の光学コーティング２０４またはその層を基板２０２に塗布してもよい。

場合により、光学コーティング２０４は、硬く、耐久性があり、環境的に耐性のある誘電材料、たとえば酸化ハフニウムまたは酸化ジルコニウムおよび二酸化シリコン等の多層膜を含んでいてもよい。金属系の光学コーティングを用いる先行技術のデバイスとは異なり、環境による劣化からデバイスを保護するための気密封止が不要である。したがって、実質的にすべての光反射を、吸収ではなく、光反射により達成できる。そのため、その結果実現される所望の波長域内の光のインバンド透過は、ＭＤＭ型フィルタよりはるかに高い（約９０％）。これに加えて、この総誘電体方式では、ＤＥＭＵＸ １６４を、純シリコン系検出器（Ｓｉ）のほか、シリコンカーバイド系（ＳｉＣ）検出器に連結することができる。Ｓｉの受光感度は最大約１２００ｎｍであるのに対し、ＳｉＣの受光感度は最大約４２５ｎｍである（ＳｉＣに基づく検出器デバイスは、４２５ｎｍを超えるすべての波長に対して、光学的に無反応であってもよい）。その結果、ＳｉＣは、本明細書に記載の総誘電体バンドパスフィルタ用として理想的となり得る。重要な点として、このような総誘電体光フィルタのコストは、一般的に使用されるＭＤＭバンドパス光フィルタよりはるかに低い。

図１６は、一般的なＵ．Ｖ．範囲（２３０ｎｍ〜３２０ｎｍ）におけるＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス６０または１６０の実施形態の光フィルタ／検出器の正味の感度Ａ／Ｗをグラフで示したものである。より具体的には、図１６は、図１５に示すような例示的な２７０ｎｍ用総誘電体フィルタ１７８を、シリコンカーバイドフォトダイオードと組み合わせた場合の性能を示す。この波長では、一般的なシリコンカーバイドフォトダイオードの感度は約０．１Ａ／Ｗであってよい。図１６に示すように、この光フィルタ／検出器の組み合わせの正味の感度は約０．０９Ａ／Ｗであってよく、いくつかのＭＤＭ／シリコン検出器の組み合わせの実施形態よりほぼ１桁改善される。これに加えて、Ｓｉと異なり、ＳｉＣ光センサは一般に、紫外線への曝露に対して堅牢であり、使用寿命が改善され、長期的に安定する。

図１７は、広スペクトル線形ＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイスの実施形態の断面図を示す。一般に、図１７に示すＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス２１０は、前述のＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス６０と１６０と同様の、いくつかの適当な特徴、寸法または材料のいずれを有していてもよいが、デバイス２１０はまた、追加的な特徴も含む。図のように、ＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス２１０は、入口開口２１５と射出軸を有する出口開口２１６を有する第一のＤＥＭＵＸアセンブリまたはモジュール２１２を含む。デバイス２１０はまた、少なくとも１つの第二のＤＥＭＵＸアセンブリまたはモジュール２１４も含み、これは第一のモジュール２１２の出口開口２１６に光学的に連結された、入口開口２１７を有する。第一と第二のＤＥＭＵＸアセンブリは、前述のように製造されてもよく、一般に、デバイス６０と１６０のそれらと同じ、または同様の特徴、寸法、材料を含んでいてもよい。しかしながら、各ＤＥＭＵＸアセンブリ２１２、２１４は特に、個別の波長域の検出するように構成する。たとえば、いくつかの実施形態において、第一のＤＥＭＵＸアセンブリ２１２は、約３８０ｎｍまでの波長のＵ．Ｖ．光を検出するように構成してもよく、その一方で、第二のＤＥＭＵＸアセンブリ２１４は、約３８０ｎｍ以上の波長の光を検出するように構成してもよい。したがって、バンドパスリフレクタ１９２、フィルタ１７８、検出素子１７２は、ＤＥＭＵＸアセンブリ２１２とＤＥＭＵＸアセンブリ２１４の間で異なっていてもよい。

図１８は、Ｕ．Ｖ．モジュール用のＳｉＣ線形アレイと可視光モジュール用のＳｉ線形光センサを相互に隣接して配置し、２３０ｎｍ〜１２００ｎｍの全波長検出型とした小型マルチモジュール多重分離システムのある実施形態を示す（赤外線光アレイを利用して、この波長範囲を約４５００ｎｍに拡大してもよい）。一般に、図１８に示すＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス２２０は、前述のＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス６０と１６０と同様の、適当な特徴、寸法または材料のいずれを有していてもよいが、デバイス２２０はまた、いくつかの追加的な特徴も含む。特に、図１８は、複数のＤＥＭＵＸアセンブリまたはモジュールを平行に配置してもよい別の実施形態を示している。図のように、ＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス２２０は、第一のＤＥＭＵＸアセンブリ２２２と第二のＤＥＭＵＸアセンブリ２２４を含む。図のように、第一のバンドパスリフレクタ２２６とリフレクタ２２８の第二のバンドパスデバイスを使って、光をＤＥＭＵＸアセンブリ２２２と２２４に向けてもよい。使用中、光学的または光信号２３０は、第一のバンドパスリフレクタ２２６に入射してもよく、これは、選択されたバンドパス範囲外の光を第二のバンドパスリフレクタ２２８に向ける。バンドパス範囲内の光２３２は、第一のバンドパスリフレクタ２２６を通って、第一のＤＥＭＵＸアセンブリ２２２へと透過される。同様に、第一のバンドパスリフレクタ２２６により反射された光２３４は、第二のバンドパスリフレクタまたはリフレクタ２２８によって第二のＤＥＭＵＸアセンブリ２２４の中へと向けられてもよい。前述の実施形態と同様に、各ＤＥＭＵＸアセンブリ２２２、２２４は、個別の波長域内の光を検出するように構成してもよい。さらに、いくつのＤＥＭＵＸアセンブリを線形または平行の構成に連結してもよい。たとえば、深Ｕ．Ｖ． ＤＥＭＵＸアセンブリ、Ｕ．Ｖ． ＤＥＭＵＸアセンブリ、可視光ＤＥＭＵＸアセンブリ、近ＩＲ ＤＥＭＵＸアセンブリ、遠ＩＲ ＤＥＭＵＸアセンブリを線形または平行の構成に連結してもよい。

図１９は、Ｕ．Ｖ．モジュール用の個々のＳｉＣ光センサのアレイと可視光モジュール用のＳｉ線形光検出器を相互に隣接して配置し、２３０ｎｍ〜１２００ｎｍの全波長検出型とした小型多重分離システムのある実施形態を示す（場合により、赤外線光アレイを利用して、この波長範囲を約４５００ｎｍに拡大してもよい）。一般に、図１９に示すＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス２２０’は、前述のＭＩＮＩ ＤＥＭＵＸデバイス２２０と同様の、適当な特徴、寸法または材料のいずれを有していてもよいが、デバイス２２０’はまた、いくつかの追加的な特徴も含む。この実施形態は、短波長のモジュール２２２’が小さな個別のＳｉＣ（または同様の）光センサ１７２’を利用し、その一方で、より長波長のモジュール２２４は引き続き、前述のようなＳｉ線形アレイを使用する、代替的な多重化デバイス２２０’を含む。このような小型センサ１７２’は、たとえば標準的な５ｍｍ ＴＯ−１８筐体の中に封入してもよい。マウント、バッフルおよびその他の設計上の特徴は、図１４に示し、前述した実施形態のそれと同様であってもよい。このモジュールは、直列または小型の平行な構成のいずれかで製作してもよい。直接コストを比較すると、本発明の４チャネルＵ．Ｖ．モジュールの製造コストは約＄８５であるのに対し、現行技術のＭＤＭ／Ｓｉセンサに基づくアプローチの約＄１０００である（これに加えて、信号も約１桁増加する）。

上記の詳細な説明に関して、その中で使用されている同様の参照番号は、同じ、または同様の寸法、材料および構成を有していてもよい同様の要素を指す場合がある。特定の形態の実施形態を図に示し、説明したが、当然のことながら、本発明の実施形態の主旨と範囲から逸脱せずに、各種の変更を加えることができる。したがって、本発明を上記の詳細な説明によって限定することは意図されない。

本明細書で参照した各特許、特許出願、出版物および文献の全体を、参照によって本願に援用する。上記の特許、特許出願、公開、出版物および文献の引用は、上記のいずれかが関連する先行技術であると認めるものではなく、また、これらの文献の内容またはデータを是認することにもならない。

上記の実施形態には、本発明の技術の基本的態様から逸脱することなく、修正を加えることができる。この技術を具体的な１つまたは複数の実施形態の１つまたはそれ複数に関して実質的に詳細に説明したが、本明細書で具体的に開示した実施形態には変更を加えてもよく、これらの修正や改良もまた、この技術の範囲と主旨に含まれる。本明細書で例示的に説明した技術は、本明細書に具体的に開示されていない任意の要素がなくても実施できる。したがって、たとえば、本明細書の各例において、「〜を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「基本的に〜からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」、「〜からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」という語句はいずれも、他の２つの語句のいずれとも置き換えることができる。使用されている用語と表現は、限定ではなく説明のために使用されており、このような用語と表現の使用は、図示され、説明された特徴またはその一部のいかなる均等物も排除せず、さまざまな修正が特許請求される技術の範囲内で可能である。冠詞（ａまたはａｎ）は、それにより修飾される要素の１つまたは複数の要素を意味し得る（たとえば、「試薬」（ａ ｒｅａｇｅｎｔ）は、１つまたは複数の試薬を意味することができる）が、文脈上、その要素の１つまたはその要素の複数のいずれかを指すことが明白である場合はこのかぎりでない。本発明の技術は、代表的な実施形態と任意選択的な特徴によって具体的に開示されているが、本明細書で開示された概念を修正および変更することは可能であり、このような修正形態と変更形態もこの技術の範囲内にあると考えてよい。

本発明の技術の特定の実施形態を以下の特許請求の範囲に記す。

Claims (26)

1. 光多重分離デバイスであって、
   光検出素子の少なくとも１つのアレイと、
   前記光検出素子のアレイに光学的に連結された多重分離アセンブリと、
   を備え、
   前記多重分離アセンブリは、
   複数の光チャネルを含み、各光チャネルは、少なくとも１つのバンドパスリフレクタと、バッフルアセンブリの光フィルタキャビティの中に配置された少なくとも１つのバンドパスフィルタとから形成され、前記光フィルタキャビティは、前記光フィルタキャビティと隣接する光チャネルとの間に配置されたフィルタバッフルと、前記バンドパスフィルタの射出面を覆うように配置された支持用バッフルとによって少なくとも部分的に囲まれており、前記支持用バッフルは、射出開口と、前記射出開口の付近に配置された支持面とを含み、前記支持面は、前記光フィルタキャビティの中のそれぞれのバンドパスフィルタを係合および支持するための棚部を提供するように構成されており、
   連続する各チャネルの前記バンドパスリフレクタを前記デバイスの入射軸に対して横方向にずらすことにより、入射信号の、連続する各バンドパスリフレクタを通過する際の横方向のシフトへの対応が行われる、デバイス。
2. 前記光検出素子のアレイが、連続的な線形アレイを含む、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記光フィルタキャビティの前記フィルタバッフルの下端が、前記光フィルタキャビティの前記支持用バッフルの上面と面するように配置されている、請求項１に記載のデバイス。
4. 前記フィルタバッフルが、前記支持用バッフルに隣接する前記光フィルタキャビティの中に配置された前記フィルタの上面または入射面を越えて垂直に延びている、請求項１に記載のデバイス。
5. 前記多重分離アセンブリの全長が７６ｍｍ未満である、請求項１に記載のデバイス。
6. 前記多重分離アセンブリの全長が５１ｍｍ未満である、請求項５に記載のデバイス。
7. 前記多重分離アセンブリの入射開口に隣接して配置された前記チャネルが、前記アセンブリの中で最も大きい射出開口を含む、請求項１に記載のデバイス。
8. 各チャネルの帯域波長が、前記多重分離アセンブリの入射開口からの距離の増大に応じて増加して、波長の短縮に応じた前記光検出素子の感度の低下が補償される、請求項１に記載のデバイス。
9. 前記射出開口が前記光検出器アレイの活性部に隣接して配置されている、請求項１に記載のデバイス。
10. 前記バンドパスリフレクタ、フィルタおよびバッフルアセンブリを取り囲む内部空間を有する筐体をさらに含む請求項１に記載のデバイス。
11. 前記筐体の内面が、迷光信号を吸収するように構成されたマットブラック仕上げを含む、請求項１０に記載のデバイス。
12. 前記バンドパスリフレクタが、前記筐体の前記内部空間を完全に横切るように延びている、請求項１０に記載のデバイス。
13. 各バンドパスリフレクタが、１つまたは複数の隣接するバンドパスリフレクタから、４ｍｍ未満の距離だけ離間されている、請求項１に記載のデバイス。
14. 各チャネルが、前記アレイの不活性部によって分離された前記アレイの固有の活性部に対応し、前記アレイの前記活性部が１つまたは複数の隣接する活性部から、１ｍｍ未満の距離だけ離間されている、請求項１に記載のデバイス。
15. 各バンドパスリフレクタが、前記デバイスの前記入射光学軸に対して４５度の角度で配置されている、請求項１に記載のデバイス。
16. 光多重分離システムであって、
    第一のモジュールであって、前記第一のモジュールは、ＵＶ光を検出するが４２５ｎｍより長い波長を有する光を検出しないように構成されたＵＶ光検出器アレイを含み、かつ、前記第一のモジュールの各光チャネルのための総誘電体フィルタを含む、第一のモジュールと、
    第二のモジュールであって、前記第二のモジュールは、広帯域の光信号を検出するように構成された可視光検出器アレイを含み、かつ、前記第二のモジュールの各光チャネルのためのバンドパスリフレクタおよび総誘電体フィルタを含む、第二のモジュールと、
    を含み、
    前記第一および第二のモジュールの各光チャネルのための誘電体フィルタは、バッフルアセンブリの光フィルタキャビティの中に配置されており、前記光フィルタキャビティは、前記光フィルタキャビティと隣接する光チャネルとの間に配置されたフィルタバッフルと、前記第一および第二のモジュールの各光チャネルのための誘電体フィルタの射出面を覆うように配置された支持用バッフルとによって少なくとも部分的に囲まれており、前記支持用バッフルは、射出開口と、前記射出開口の付近に配置された支持面とを含み、前記支持面は、前記光フィルタキャビティの中のそれぞれのバンドパスフィルタを係合および支持するための棚部を提供するように構成されており、
    前記第二のモジュールの連続する各チャネルの前記バンドパスリフレクタを前記第二のモジュールの入射軸に対して横方向にずらすことにより、入射信号の、連続する各バンドパスリフレクタを通過する際の横方向のシフトへの対応が行われる、システム。
17. 前記第一のモジュールは、複数の光チャネルを含む多重分離モジュールを含む、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記第二のモジュールは、複数の光チャネルを含む多重分離モジュールを含む、請求項１６に記載のシステム。
19. 前記第一のモジュールの前記ＵＶ光検出器アレイはＳｉＣアレイを含む、請求項１６に記載のシステム。
20. 前記第二のモジュールの前記可視光検出器アレイはＳｉアレイを含む、請求項１６に記載のシステム。
21. 前記第一のモジュールの前記ＵＶ光検出器アレイは連続的な線形アレイを含む、請求項１６に記載のシステム。
22. 前記第二のモジュールの前記可視光検出器アレイは連続的な線形アレイを含む、請求項１６に記載のシステム。
23. 前記第一のモジュールは、光信号を受け入れるための入射開口を含み、前記第一のモジュールは、光信号を通過させて前記第一の多重分離モジュールから出すように構成された出口開口を含み、前記第二のモジュールは、前記第一のモジュールの前記出口開口の射出軸と光学的に連通する入射開口を含む、請求項１６に記載のシステム。
24. 前記第一のモジュールの入射開口および前記第二のモジュールの入射開口と光学的に連通するバンドパスリフレクタであって、入射光信号を分割して、前記光信号のＵＶ帯域が前記第一のモジュールの前記入射開口へと向けられ、前記光信号の可視帯域が前記第二のモジュールの前記入射開口へと向けられるように構成されたバンドパスリフレクタをさらに備える請求項１６に記載のシステム。
25. 前記第一および第二のモジュールの全長が７６ｍｍ未満である、請求項１６に記載のシステム。
26. 前記第一および第二のモジュールの全長が５１ｍｍ未満である、請求項２５に記載のシステム。