JPWO2019147975A5 - - Google Patents

Description

関連出願
本出願は、ＬＴ．Ｓ。の利点を主張する。２０１８年１月２６日に提出された仮出願番号６２／６２２，７６０およびＬＴ．Ｓ．２０１８年２月２７日に提出された仮出願番号６２／６２３，００９、上記の出願のすべての教示は、参照により本明細書に組み込まれる。

分光法は、質量分光法、原子分光法、および分子分光法の（３つ）の主要なカテゴリーに分割される。本発明の ＭＷＳＡＤ は、分子分光分析に関連し、いくつかの実施形態では、光学的原子分光学に関連する。分子分光法は、ラマン、赤外、ＵＶ－可視、測色ｎＩＲ、フーリエ変換分光法、および、蛍光などがある。
ほとんどのＩＲ分光法は、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光技術を使用し、これは、好ましくは、スペクトルを分析するための可動ミラーを有する干渉計を必要とする。出力データに従うスペクトルデータを抽出するための変換アルゴリズムが必要である。しかし、他の分光分析装置／コンポーネントは、グレーティング、プリズム、及びファブリ－ペロー干渉計を使用することに依存する。一般に、格子ベースのスペクトル分析は、ＦＴＩＲで使用される干渉計よりもはるかに高い解像力を有する。ＦＰは、通常、非常に高い分解能で設計される。これらの種類の分光技術または装置の基本的な設計は、ほとんど共通点がない。グレーティングを用いた分光器は、グレーティング内の溝の数によって区別される。溝の数は、分光計の分解能に影響を及ぼすＦＴＩＲ、グレーティングベース、及びファブリ－ペロー分光計は、完全に異なる技術であり、それらが動作する方法における基本的な相違に起因して組み合わされないことがある。

実施形態は、装置および方法に関する。
一実施形態では、装置は、１つ以上の分光入力ビームを受け取るように構成され、１つ以上の分光入力ビームに関連する光の少なくとも一部を透過するように構成された準有彩合フォーカシングエレメント を危うくする。シーケンシャル光学装置を含み、透過した光の少なくとも一部を受光し、透過した光の少なくとも一部がシーケンシャル光学装置に渡されることを可能にするように構成された可動または静止光開口部を含む。

いくつかの実施形態によれば、装置は準有彩合フォーカシングエレメント の焦点位置を調整するように構成された可動またはチューナブルレンズを含むことができる。いくつかの実施形態によれば、逐次光学装置は、フォトセンサ、コリメート光学素子およびファブリ－ペロー干渉計装置のうちの少なくとも（１つ）を備えることができる。可動光開口部はピンホールまたはスリットを含む。擬似色収差素子は、フレネルレンズ、フレネルゾーンプレート、フォトンシーブ、ピンホールシーブ、およびチューナブル回折型合集素子のうちの少なくとも１つを含むことができる。準有彩合フォーカシングエレメント １
いくつかの実施形態によれば、装置は、（ｉ）散乱ノイズを除去することができる透過光の少なくとも一部からスペクトル帯域を透過させることを可能にするように構成されたチューナブル 能な空間ノッチフィルタと、（ｉｉ）透過光の少なくとも一部コリメートに構成されたコリメーティングレンズとを含み、コリメートレンズは、さらに、透過光の少なくとも一部をスペクトルアナライザに前進させるように構成されていると、透過光の少なくとも一部を分析するように構成された分光分析器ファブリ－ペロー干渉計装置または他の分光システムを含むスペクトルアナライザ）である。

いくつかの実施形態によれば、準有彩合フォーカシングエレメント は、広帯域動作状態において、透過光の少なくとも一部を合集させるように構成することができる。準有彩合フォーカシングエレメント および可動またはチューナブルレンズおよびフォトセンサのうちの少なくとも（１つ）は、少なくとも（１つ）の広帯域材料を含むことができる。

いくつかの実施形態によれば、装置は、可動光開口を通して光の少なくとも一部を合集させるように構成された少なくとも（１つ）のさらなる装置と、チューナブル 能な焦点回折素子、ピエゾ電気アクチュエータ、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）光開口膜、ＤＣリニアモータ、およびマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）光開口フォトセンサのうちの１つ以上を含む少なくとも（１つ）のさらなる装置とを含むことができる。ＤＣリニアモータは、例えばリニアボイスコイルモータであってもよい。

いくつかの実施形態によれば、可動光開口部は、高分解能分光分析を行うように構成された準有彩合フォーカシングエレメント の回折限界に近づく直径または幅を有するように設計され得る。装置は、フォトセンサに結合された１つ以上のさらなる装置と、電子増幅器と、冷却装置と、光検出器と、電子増幅器と、冷却装置とを含む１つ以上のさらなる装置とを含むことができる。

いくつかの実施形態によれば、準有彩フォーカシングエレメントよび可動またはチューナブルレンズのうちの少なくとも（１つ）は、広帯域透過材料を含む。可動またはチューナブルレンズは、広帯域透明窓、広帯域１、透明導電性電極、広帯域透明凸レンズ、広帯域透明液晶、広帯域液体材料、広帯域液体流体、チューナブル 能回折フォーカシングエレメント、エレクトロウェッティングレンズ、および液晶レンズの少なくとも１つを含んでもよい。

いくつかの実施形態によれば、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）光開口フォトセンサは、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）ピンホール装置に結合され得る。可動またはチューナブルレンズは、透過光の少なくとも一部の広帯域チューニングを実行するように構成することができる。例えば、リニアボイスコイルモータであってもよいＤＣリニアモータは、送信された光の少なくとも一部の広帯域チューニングを可能にするように構成することができる ピエゾ電気アクチュエータは、透過光の少なくとも一部の微調整を可能にするように構成することができる。マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）光開口フォトセンサは、透過光の少なくとも一部の微調整を可能にするように構成することができる。
いくつかの実施形態によれば、１つ以上の入力ビームは、レーザラマン散乱、赤外吸収、赤外反射、赤外可視（ＵＶ－Ｖｉｓ）吸収、紫外可視（ＵＶ－Ｖｉｓ）反射、蛍光散乱、および測色ビームのタイプの１つ以上のプローブビームを含むことができる。可動またはチューナブルレンズは、可動光開口を通して透過光の少なくとも一部を整列させるように構成することができる ノッチフィルタは、分光法のさらなる段階を実行するように構成されたチューナブル 能なノッチ－空間フィルタであってもよい。
別の実施形態によれば、装置は、フォトンシーブまたはピンホールシーブを含むふるい光学素子を含む。ふるい光学素子は、１つ以上の分光入力ビームを受け取り、１つ以上の分光入力ビームに関連する光の少なくとも一部を透過するように構成される。装置は、透過光の少なくとも一部を受光するように構成されたフォトセンサを含む 装置は、フォトセンサが透過光の少なくとも一部を受光することを可能にするように構成された可動光開口を含む。
さらに、関連する実施形態では、装置は、ふるい光学要素の焦点位置を調整するように構成された可動またはチューナブルレンズを含むことができる。可動光開口部はピンホールまたはスリットを含むことができる。準有彩合フォーカシングエレメント は、フレネルレンズ、フレネルゾーンプレート、フォトンシーブ、ピンホールシーブ、およびチューナブル回折型合集素子のうちの少なくとも１つで構成されていてもよい。
いくつかの実施形態によれば、装置は、（ｉ）散乱ノイズを除去することができる透過光の少なくとも一部からスペクトル帯域を透過させることができるように構成されたチューナブル 能な空間ノッチフィルタと、（ｉｉ）透過光の少なくとも一部コリメートに構成されたコリメーティングレンズと、を含み、コリメートレンズは、透過光の少なくとも一部をスペクトルアナライザに前進させるようにさらに構成されると、透過光の少なくとも一部を分析するように構成された分光分析器（ファブリ－ペロー干渉計装置または他の分光システムを含むスペクトルアナライザ）である。
いくつかの実施形態によれば、準有彩合フォーカシングエレメント は、広帯域動作状態において、透過光の少なくとも一部を合集させるように構成することができる。準有彩合フォーカシングエレメント および可動またはチューナブルレンズおよびフォトセンサのうちの少なくとも（１つ）は、少なくとも（１つ）の広帯域材料を含むことができる。
いくつかの実施形態によれば、装置は、可動光開口を通して光の少なくとも一部を合集させるように構成された少なくとも（１つ）のさらなる装置を含むことができる。少なくとも（１つ）のさらなる装置は、チューナブル 能な焦点回折素子、ピエゾ電気アクチュエータ、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）光開口膜、ＤＣリニアモータ、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）光開口フォトセンサ、および可動またはチューナブルレンズのうちの１つ以上を含むことができる。

いくつかの実施形態によれば、可動光開口部は、高分解能分光分析を行うように構成された準有彩合フォーカシングエレメント の回折限界に近づく直径または幅を有するように設計され得る。装置は、フォトセンサに結合された１つ以上のさらなる装置をさらに含むことができる。（１つ）または複数のさらなる装置は、電子増幅器、冷却装置、電子増幅器、および冷却装置のうちの少なくとも（１つ）を含むことができる。

いくつかの実施形態によれば、準有彩合フォーカシングエレメント および可動またはチューナブルレンズのうちの少なくとも（１つ）は、広帯域透過材料を含む。可動またはチューナブルレンズは、広帯域透明窓、広帯域透明導電性電極、広帯域透明凸レンズ、および広帯域透明液晶、広帯域液体材料、チューナブル 能焦点回折素子、エレクトロウェッティングレンズ、および液晶レンズのうちの少なくとも（１つ）を含むことができる。

いくつかの実施形態によれば、装置は、ふるい光学素子の焦点位置を調整するように構成された移動可能またはチューナブルレンズをさらに備える。、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）光開口フォトセンサの少なくとも（１つ）は、透過光の少なくとも一部の広帯域チューニングを行うように構成された広帯域チューニングの少なくとも一部を可能にするように構成されている。。ピエゾ電気アクチュエータは、透過光の少なくとも一部の広帯域チューニングを可能にするように構成され、前記マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）光開口型フォトセンサは、透過光の少なくとも一部の微調整を可能にするように構成される。

いくつかの実施形態によれば、１つ以上の入力ビームは、以下の種類の１つ以上のプローブビームを含んでもよい：レーザラマン散乱、赤外吸収、赤外反射、紫外可視（ＵＶ－ＶＩＳ）吸収、紫外線－可視（ＵＶ－ＶＩＳ）反射、蛍光散乱、および測色ビーム１。可動またはチューナブルレンズは、可動光開口を通る透過光の少なくとも一部を整列させるように構成することができるノッチフィルタは、分光法のさらなる段階を実行するように構成されたチューナブル能なノッチ－空間フィルタであってもよい。

いくつかの実施形態によれば、光学篩は広帯域分光法を実行するように構成され、光学篩の１つ以上のピンホールは、光学篩の１つ以上の内輪より長い波長に関連する１つ以上の外輪を有する。
さらなる実施形態では、広帯域チューナブル空間ノイズフィルタが提供される。広帯域チューナブル空間ノイズフィルタは、１つ以上の分光プローブ入力ビームを受信するように構成された準有彩集束素子を含む。分光分析装置は、準有彩色集束光が光開口部自体を通過することを可能にするように構成された光開口部を含む。分光分析装置は、光開口部を通過した光の焦点を制御するように構成された集束モジュールを含む。

さらに、関連する実施形態では、広帯チューナブル空間ノイズフィルタは、分光分析の１段階を実行するように構成された分光分析装置の少なくとも一部を含むことができ、さらに、光開口部を通過した光を検出するように構成されたフォトセンサを備える。

いくつかの実施形態によれば、広帯域可変空間雑音フィルタは、準有彩合フォーカシングエレメントが（１つ）または複数の分光プローブ入力ビームに関連付けられた光を合集させ、送信することを可能にするように構成されたノッチフィルタを含むことができる。１つ以上の分光プローブ入力ビームは、少なくとも（１つ）のスペクトル帯域を含むことができる。

広帯チューナブル空間ノイズフィルタのいくつかの実施形態によれば、合集モジュールは、チューナブルレンズ、チューナブル 能な回折素子、ピエゾ電気アクチュエータ、直流（ＤＣ）モータ、およびピンホールマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）のうちの少なくとも（１つ）を含むことができる。

広帯チューナブル空間ノイズフィルタのいくつかの実施形態は、２段階の分光を実行するように構成された分光分析装置の少なくとも一部を含むことができ、さらに、光開口部を通過した準有彩色光コリメート構成されたコリメート光学系と、分光分析を可能にするように構成されたコリメーティングレンズとをさらに含むことができる。分光分析装置のいくつかの実施形態は、ファブリ－ペローを含むことができる分光分析を実行するように構成された干渉計装置
いくつかの実施形態によれば、分光分析装置は、分光プローブ入力ビームと、スペクトル帯域を透過させるためのノッチフィルタと、特定の準有彩光がを光開口部に通過させるための光開口部とを妥協する。また、この装置は、準有彩色焦点要素を光開口を通して合集させるように制御するための少なくとも（１つ）の手段と、光開口を透過した光を検出するためのフォトセンサと、スペクトル分析の第２段階のために光開口を通して透過された準有彩色光をコリメートするためのコリメーティングレンズと、第２段スペクトル分析を有するファブリ－ペロー干渉計装置とを備える 前記選択された少なくとも（１つ）の群の少なくとも（１つ）の部材が、フレネルレンズ、フレネルゾーンプレート、フォトンシーブ、ピンホールシーブ、チューナブル 能焦点回折素子を含む。広帯域動作条件のための有彩色合フォーカシングエレメント は、例えば、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）（０．４５μｍおよび２１．５μｍ）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）（０．１８－１４μｍ）フッ化カルシウム（ＣａＦ２）（０．１８－１１μｍ）からなる群のうちの少なくとも（１つ）の部材を含む材料を含むことができる ５ ｍ）塩化カリウム（０．２１－２０μｍ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）０．２５－１６μｍ、ヨウ化セシウム（ＣＳＦ）（０．２５－５５μｍ）及びダイヤモンド（０．２２５μｍ－ＴＨｚ）、並びにこれらに限定されないが、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン（ｐｖｄｆ）およびＰＭＭＡを含む有機材料が挙げられる。

いくつかの実施形態によれば、分光分析装置は、分光プローブ入力ビームと、スペクトル帯域を透過させるためのノッチフィルタと、特定の準有彩光がを光開口部に通過させるための光開口部とを妥協する。また、この装置は、準有彩色焦点要素を光開口を通して合集させるように制御するための少なくとも（１つ）の手段と、光開口を透過した光を検出するためのフォトセンサと、スペクトル分析の第２段階のために光開口を通して透過された準有彩色光をコリメートするためのコリメーティングレンズと、第２段スペクトル分析を有するファブリ－ペロー干渉計装置とを備える前記選択された少なくとも（１つ）の群の少なくとも（１つ）の部材が、フレネルレンズ、フレネルゾーンプレート、フォトンシーブ、ピンホールシーブ、チューナブル 能焦点回折素子を含む。広帯域動作条件のための有彩色合フォーカシングエレメント は、例えば、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）（０．４５μｍおよび２１．５μｍ）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）（０．１８－１４μｍ）フッ化カルシウム（ＣａＦ２）（０．１８－１１μｍ）からなる群のうちの少なくとも（１つ）の部材を含む材料を含むことができる ５ ｍ）塩化カリウム（０．２１－２０μｍ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）０．２５－１６μｍ、ヨウ化セシウム（ＣＳＦ）（０．２５－５５μｍ）及びダイヤモンド（０．２２５μｍ－ＴＨｚ）、並びにこれらに限定されないが、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン（ｐｖｄｆ）およびＰＭＭＡを含む有機材料が挙げられる。

いくつかの実施形態によれば、準有彩合フォーカシングエレメント を制御するための手段は、波長チューナブルレンズ、チューナブル焦点回折素子 、ピエゾ電気アクチュエータ、光開口膜を有するＭＥＭＳ、ＤＣリニアモータ、およびＭＥＭＳ光開口フォトセンサが一体化された、波長チューナブルレンズ、チューナブル焦点回折素子 、ピエゾ電気アクチュエータ、ＭＥＭＳからなる群のうちの少なくとも（１つ）の部材であることができる光開口を通して焦点を合わせる。

いくつかの実施形態によれば、光開口部は、高分解能分光分析を達成するために、有彩色合フォーカシングエレメント の回折限界に近づく直径で設計される。

いくつかの実施形態によれば、フォトセンサは広帯域動作ブランド材料から選択される。

いくつかの実施形態によれば、広帯域スペクトル応答を達成するためのフォトセンサは、以下のものからなる群の少なくとも１つのメンバーであり得る：チューナブル 能ハイブリッドパイロ検出器（０．１～１０００ μｍ）、サーモパイル検出器（３００ μｍ；ＰｂＳ検出器（ｌ５０ｎｍ－２．６ｐ）；ＰｂＳｅ検出器（１５０ ｎｍ－４．６ ｐ）；及びＩｎＧａＡｓ（０．９－１．６ｐ）。高感度用のフォトセンサは、電子増幅器と一体化され、冷却装置またはシステムと一体化され、光検出器、電子増幅器および冷却装置またはシステムから構成される。

いくつかの実施形態によれば、広帯域液晶レンズは、広帯域透明窓を妥協し、ここで、前記選択された群の少なくとも（１つ）の部材は、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）（０．４５μｍおよび２１．５μｍ）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）（０．１８－１４μｍ）フッ化カルシウム（ＣａＦ２）（０．１８－１１．５μｍ）塩化カリウム（０．２１－２０μｍ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）０．２５－１６μｍ、ヨウ化セシウム（Ｃｓｌ）（０．２５－５５μｍ）ダイヤモンド（０．２２５－ＴＨｚ）、有機材料としては、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン（ｐｖｄｆ）およびＰＭＭＡが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
いくつかの実施形態によれば、前記選択された群の少なくとも１つの部材は、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、アルミニウム酸化亜鉛（ＡＺＯ）、アルミニウム酸化亜鉛（ＡＺＯ）、ＺｎＯ、ドープされたダイヤモンド、カーボンナノチューブ、グラフェンおよびグラフェン酸化物を含む導電性電極を提供する。
いくつかの実施形態によれば、前記選択された群の部材は、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）（０．４５μｍおよび２１．５μｍ）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）（０．１８－１４μｍ）フッ化カルシウム（ＣａＦ２）（０．１８－１１．５μｍ）塩化カリウム（０．２１－２０μｍ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）０．２５－１６μｍ、ヨウ化セシウム（Ｃｓｌ）（０．２５－５５μｍ）ダイヤモンド（０．２２５－ＴＨｚ）、有機材料としては、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン（ｐｖｄｆ）およびμｍ ＰＭＭＡが挙げられるが、これらに限定されない。本発明の広帯域液晶レンズは、アゾベンゼン液晶、アゾベンゼン単量体、キラルアゾベンゼン色素、光配向性物質、高速アゾベンゼン液晶を含む群のうちの少なくとも１種を選択した液晶を含む。

いくつかの実施形態によれば、フォトセンサーと一体化されるとされる、第２段階のスペクトル分析のためのファブリ－ペロー干渉計装置。
いくつかの実施形態によれば、前記フォトセンサと一体化されることを特徴とする、ＭＥＭＳピンホール装置。
いくつかの実施形態によれば、チューナブルレンズは広帯域チューニングのためのものであってもよく、ＤＣリニアモータは広帯域チューニングのためのものであり、ピエゾ電気アクチュエータは微調整のためのものである。ＭＥＭＳ光開口は、超高速チューニングのためのものである。
いくつかの実施形態によれば、広帯域分光法のためのシーブは、外側リングのピンホールが分光法に使用される最長波長のオーダーであると言われてもよい。入力ビームは、レーザラマン散乱からのプローブビーム、ＩＲ吸収からのプローブビーム、ＵＶ－ＶＩＳ吸収のプローブビーム、蛍光散乱からのプローブビーム、からなる群の少なくとも（１つ）のプローブビームを結合することができる。
いくつかの実施形態によれば、光開口部は、準有彩色光の焦点を通過させるように整列させることを制御する横方向の手段に配置することができる。分光法の第２段階用のチューナブル 能なノッチ空間フィルターは、特定の準クロマチック集束光が光開口部を通過できるようにするために、光開口部を妥協します。そして、準クロマティックフォーカス要素を制御するための少なくとも１つの手段は、光の開口部を通して焦点を合わせる。
。チューナブル 能なノッチ空間フィルターは、特定の準クロマチック集束光が光開口部を通過することを可能にするために光開口部を妥協する。準クロマチック集束要素が光開口部を通して集束することを制御するための少なくとも１つの手段。

いくつかの実施形態によれば、入力ビームは、レーザラマン散乱からのプローブビーム、ＩＲ吸収からのプローブビーム、ＵＶ－ＶＩＳ吸収のプローブビーム、蛍光散乱からのプローブビームを含む、グループの少なくとも（１つ）のプローブビームを結合することができる。

実施形態は、以下の１つ以上を含むことができる。
光開口
* 球面光学用ピンホール
* シリンドリカル光学系用スリット
準有彩合フォーカシングエレメント
- フレネルレンズ
- 光子篩光子篩
- ピンホールシーブ
上記すべての伸縮可能バージョン
準有彩合フォーカシングエレメント としての機能と、手段としての機能
光開口部を通して、準有彩合フォーカシングエレメント の焦点を制御するため
準有彩合フォーカシングエレメント を制御する手段は、光開口を通して焦点を合わせる
* チューナブルレンズ
* 液晶レンズ
* エレクトロウェッティング、レンズ
* ボイスコイルチューナブルレンズのようなズームレンズ
* 伸縮性回折素
* ピエゾ電気結晶（ｍ－１００ｍ）
* ピンホールＭＥＭＳ（マイクロ電気機械システム）（または最良数ミクロン）
* リニアＤＣモータ（ｃｍ）

いくつかの実施形態によれば、ＭＥＭＳピンホール装置は、フォトセンサと一体化されてもよく、広帯域チューニング用のチューナブルレンズ、ＤＣリニアモータは広帯域チューニング用であってもよく、ピエゾ電気アクチュエータは、微調整用であってもよく、ＭＥＭＳ光開口は、超高速チューニング用であってもよい。

いくつかの実施形態によれば、フォトセンサ材料は広帯域動作ブランド材料（７）から選択することができ、広帯域スペクトル応答を達成するためのフォトセンサは、前記選択された少なくとも１つのメンバーが、以下からなるグループ：波長可変ハイブリッドパイロ検出器（０．１－１０００μｍ）、サーモパイル検出器（３００μｍ；ＰｂＳ検出器（ｌ５０ｎｍ－２．６ｐ）、

ＰｂＳｅ検出器（１５０ｎｍ－４．６ｐ）、およびＩｎＧａＡｓ（０．９－１．６ｐ）。（８）高感度のフォトセンサは電子増幅器と一体化されている。（９）フォトセンサは冷却装置と一体化されている。（１０）フォトセンサは冷却装置と一体化されている。（１１）請求項７記載のフォトセンサは光検出器、電子増幅器および冷却システムまたは装置を妥協したものである。（１２）広帯域液晶レンズは、（ａ）広帯域透明窓であって、前記選択された少なくとも（１つ）のグループのメンバーは、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）（０．４５μｍ及び２１．５ｐｍ）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）（０．１８～１４ｐｍ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）（０．１８－１１．５μｍ）、塩化カリウム（０．２１－２０μｍ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）０．２５－１６μｍ、ヨウ化セシウム（Ｃｓｌ）（０．２５－５５μｍ）、ダイヤモンド（０．２２５－ＴＨｚ）、有機材料としては、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン（ｐｖｄｆ）およびＰＭＭＡが挙げられるが、これらに限定されるものではない。（ｂ）前記選択された少なくとも１つのメンバーが、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、アルミニウム酸化亜鉛（ＡＺＯ）、アルミニウム酸化亜鉛（ＡＺＯ）、ＺｎＯ、ドープされたダイヤモンド、カーボンナノチューブ、グラフェンおよび酸化グラフェンである。（ｃ）凸レンズであって、前記群から選択される、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）（０．４５μｍおよび２１．５μｍ）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）（０．１８－１４μｍ）フッ化カルシウム（ＣａＦ２）（０．１８－１１．５μｍ）塩化カリウム（０）を含む群から選択される ２１ －２０μｍ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）（０．２５－１６μｍ）ヨウ化セシウム（Ｃｓｌ）（０．２５－５５μｍ）ダイヤモンド（０．２２５－ＴＨｚ）、有機材料としては、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン（ｐｖｄｆ）およびＰＭＭＡが挙げられるが、これらに限定されない。

いくつかの実施形態によれば、マイクロ広帯域分光分析装置（ＭＷＳＡＤ）は、可視から遠赤外線まで動作するように設計することができる。ＭＷＳＡＤは、ほぼすべての種類の分子分光法を実施するための第１の統合プラットフォームである。この設計は、フレネルレンズ／ゾーンプレート、フォトンシーブ、ピンホールシーブなどの焦点回折素子（ＤＦＥ）と広範かつ有限範囲のチューニングデバイスとの組み合わせ／統合に基づいている
。

いくつかの実施形態によれば、単色光の場合、ＤＦＥは、焦点が増加するにつれて分解能が増大する複数の焦点を有する。有彩色（または準有彩色）光の場合、各焦点は、多波長（または準色収差）焦点に分散される。
ＤＦＥの有彩色（又は準有彩色）焦点の間の平均焦点では、ＤＦＥの回折限界の順に直径を有するピンホールが配置される。有彩色焦点位置を横切るピンホール位置を調整することにより、そのスペクトル成分に光を分析することが可能である。ピンホール位置は、広帯域および有限のチューニング装置を使用することによって調整される。

いくつかの実施形態によれば、チューナブルレンズ、圧電結晶、ピンホールＭＥＭＳ膜、ＤＣリニアモータは、ピンホールまたは光開口を通して焦点を合わせる色収差を制御するための全ての手段である。

いくつかの実施形態によれば、広範囲のチューニング装置は、チューナブルレンズおよび／またはロングストロークのリニアモータである。有限調整装置は、ＭＥＭＳ／ＰＺＴアクチュエータによって制御されるマイクロピンホールである。ＭＥＭＳ／ＰＺＴアクチュエータは、ＤＦＥの有彩色（または準色収差）焦点におけるピンホール位置を有限に調整するために使用される。これは、ラマン分光法を含む用途に適している。長ストロークリニアモータは、有彩色（または準色収差）を横切るマイクロピンホール位置を広範囲で調整するために使用される。波長チューナブルレンズは、マイクロピンホール内の波長（または準色収差）の焦点位置を広帯域に調整するために使用される。広範なチューニング装置は、ＵＶ－Ｖｉｓを含む適用に適している
測色法、蛍光体、原子分光法、ＩＲ分光法。

いくつかの実施形態によれば、有彩色（または準有彩色）の焦点のいずれかでピンホールと組み合わされたＤＦＥは、空間ノイズフィルタとして動作すると共に、スペクトルの別の部分のためのノッチフィルタとして動作する。ＤＦＥをチューナブルレンズと組み合わせることにより、チューナブル 能なノッチ／空間フィルタの組合せが作成される。この組み合わせのこの特徴は、ラマン分光応用における蛍光及びレイリー散乱を軽減するために非常に重要である。
したがって、特定の波長のノッチフィルタをＭＷＳＡＤに合成／積分することが任意になる。

いくつかの実施形態によれば、より高度な設計において、ＭＷＳＡＤは、マイクロファブリペロ干渉計装置のためのチューナブル 能なノッチフィルタとして使用される。ＭＷＳＡＤとマイクロファブリペロ干渉計装置との組み合わせは、非常に高分解能の広帯域分光分析装置を製造する。解像力は１０^１１のオーダーである。

いくつかの実施形態によれば、非常に高い分解能および３００ｎｍ－２０μｍの動作帯域を有するＤＦＥが、この装置のために設計される。ＤＦＥ用の好ましい材料は、０．４５μｍ－２１．５μｍ間のセレン化亜鉛透過率窓塩化カリウム（０．２１－２０μｍ）である。他の一組の材料については、本発明において後述する。ＤＦＥがフォトンシーブまたはピンホールシーブである場合、ＤＦＥは、不透明な材料のシート上に穴を開けることによって製造することができる。この目的のために任意の金属を適切にすることができる。

いくつかの実施形態によれば、ＭＷＳＡＤの広帯域動作のために、ＵＶと遠赤外線との間に広い動作帯域を有する２種類のチューナブルレンズが考慮される。一方のレンズはエレクトロウェッティング技術に基づくものであり、他方は液晶技術に基づくものである。任意の他のチューナブルレンズは、レンズが特定の分光的な実施のための十分な調整性を提供する場合に考慮され得る。

いくつかの実施形態によれば、高感度のハイブリッドパイロ検出器は、フォトセンサの好ましい選択である。現在、演算増幅器、冷却器、および０．１－１０００μｍの検出範囲を統合した高感度のハイブリッドパイロ検出器が市販されている。

いくつかの実施形態によれば、ヨウ化セシウム（Ｃｓｌ）動作帯域（０．２５－５５μｍ）が、ＤＦＥとチューナブルレンズの窓の両方のための好ましい材料である場合、ＭＷＳＡＤ動作範囲は、０．２５－５５μｍとなる。ダイヤモンドは、０．２２５－ＴＨｚの間の極めて広帯域の動作条件に代替することができる。

本発明の例示的な実施形態を示す図である。図面は必ずしも縮尺どおりではなく、代わりに実施形態を説明する上で強調されている。
いくつかの実施形態によれば、図１Ａ：別のＭＷＳＡＤ分光計の概略説明である。 いくつかの実施形態によれば、図１Ｂ：別のＭＷＳＡＤ分光計の概略説明である。 いくつかの実施形態によれば、図２は、球面、放物線．．．などの湾曲レンズから派生したフレネルレンズとその関連回折光学素子の説明である。（Ａ）元の湾曲レンズ（Ｂ）等価フレネルレンズ（Ｃ）元のコンテンストに代わるディスクリートプリズム（Ｄ）フレネルゾーン板（Ｅ）２Ｄディスプレイにおけるフレネルゾーン（Ｆ）ピンホールシーブ（Ｇ）フォトンシーブ。 いくつかの実施形態によれば、図３は、ピエゾ電気アクチュエータ、チューナブルレンズ、フォトセンサおよびマイクロクーラから一体化されたマイクロ広帯域スペクトル分析装置を示す。 いくつかの実施形態によれば、図４は、液晶チューナブルレンズ。 いくつかの実施形態によれば、図５は、図３におけるマイクロ広帯域スペクトル分析装置ＭＷＳＡＤの下部置換を示す模式図（構成要素３０７）。この置換は、マイクロピンホールアクチュエータ、オプションのノッチフィルタ、フォトセンサ増幅器およびマイクロクーラを含む。 いくつかの実施形態によれば、図６は、ピエゾ電気アクチュエータをロングストロークアクチュエータと組み合わせることに基づくマイクロ広帯域スペクトル分析装置ＭＷＳＡＤを示す概略図である。 いくつかの実施形態によれば、図７は、ピエゾ電気アクチュエータ、ロングストロークアクチュエータおよびチューナブルレンズを組み合わせたマイクロ広帯域スペクトル分析装置ＭＷＳＡＤを示す概略図である。 いくつかの実施形態によれば、図８は、ピエゾ電気アクチュエータ、ロングストロークアクチュエータ、チューナブルレンズ、およびＭＥＭＳ ＦＰピンホールアクチュエータを組み合わせることに基づくマイクロ広帯域スペクトル分析装置ＭＷＳＡＤを示す概略図である。 いくつかの実施形態によれば、図９は、ピエゾ電気アクチュエータ、ロングストロークアクチュエータ、チューナブルレンズ、およびＦＰピンホール装置を組み合わせることに基づくマイクロ広帯域スペクトル分析装置ＭＷＳＡＤを示す概略図である。

以下、例示的な実施形態について説明する。
分光法は、いくつかの産業用部門、政府機関、および学術機関で使用される技術である。分光法の応用は、品質保証、試験、診断、および特徴付けを含む。分光機器は、石油化学、医薬品、ポリマー、防御、国土安全保障、化学、地質、食品、土壌、環境、農業など、幅広い産業で使用される。

この研究は、ＵＶ から遠赤外線までのスペクトルの非常に広帯域にわたって分光を行うためのマイクロ広帯域分光分析装置（ＭＷＳＡＤ）を設計することを含む。

本発明のＭＷＳＡＤで分光システムを設計すると、ラマン分光、ＩＲ分光、ＵＶ－Ｖｉｓ分光法、測色法、蛍光分光法等の全ての分子分光器で機能することができる。このＭＷＳＡＤが異なる目的の分光計として機能することを可能にする２つ以上の光源を使用することも可能であり、また、外部からの光でＭＷＳＡＤを使用することも可能である。ＭＷＳＡＤは、微調整および広帯域チューニング性の両方を達成するために、合集回折素子（ＤＦＥ）と様々な調整装置の技術とを組み合わせることに基づく。

合集回折素子
マイクロ広帯域分光分析装置（ＭＷＳＡＤ）は、可視から遠赤外線まで動作するように設計されている。ｍｗｓａｄは、ほぼ全ての種類の分子分光法を実施するための第１の統一プラットフォームである。この設計を基礎とする広角及び有限範囲の調整装置を備えたフレネルレンズ／ゾーンプレートのような回折集束要素（ＤＦＥ）を結合／統合する。ワイドレンジ調整装置は、チューナブルレンズ及び／又は長ストロークリニアモータである。有限の調整装置は、ＭＥＭＳ／ｐｚｔアクチュエータによって制御されるマイクロピンホールである。ＭＥＭＳ／ｐｚｔアクチュエータは、フレネルレンズ／ｄｆｅの有彩色焦点を横切ってマイクロピンホール位置を有限にチューニングするために使用される長ストロークリニアモータは、クロマチック焦点を横切るピンホール位置を広範囲に調整させるために使用される。チューナブルレンズは、マイクロピンホール内の位置に焦点を合わせる広帯域調整のために使用される。光学ノッチフィルタは、ラマン分光用途のための蛍光およびレイリー散乱を回避するために、装置内で任意に一体化される。ｍｗｓａｄは、マイクロファブリペロー干渉計装置用のチューナブル 能なノッチフィルタとして使用されるｍｗｓａｄとファブリペロー干渉計との組み合わせは、第１の高分解能広帯域分光分析装置を生成する。この装置には、極めて高い分解能と３００ｎｍ－２０μｍの間の動作帯域を有する集束回折素子が設計されている。

マイクロ広帯域分光分析装置（ＭＷＳＡＤ）は、可視から遠赤外線まで動作するように設計されている。この設計は、フレネルレンズ／ゾーンプレートのよう焦点回折素子（ＤＦＥ）を少なくとも（１つ）のアクチュエータとの組み合わせ／統合することに基づく。２つのアクチュエータ設計では、１つは、ピンホール内の準有彩焦点の位置を有限に調整するためのものであり、他方は、マイクロピンホール内の広帯域チューニング準色収差のためのものである。有限アクチュエータは、ピンホール膜又はＰＺＴ制御されたマイクロピンホールを作動させる。広帯域アクチュエータは、マイクロピンホール位置を制御するためのロングストロークを有するＤＣリニアモータであり、またはピンホール内のＤＦＥの準色収差を調整するためのチューナブルレンズである。チューナブルレンズは、当業者に知られている任意のチューナブルレンズであってもよく、任意のブランドのチューナブルレンズに限定されない。

非常に高い分解能を有するフレネル帯板のような合集回折素子（ＤＦＥ）、および３００ｎｍ－２０μｍの間の動作帯域をこの装置に設計する。ＤＦＥは、ラマン分光応用のための蛍光およびレイリー散乱を回避するために、任意にノッチフィルタと一体化される。分光器がＭＷＳＡＤを用いて実施されると、ほぼすべての種類の分子分光法を実施し、ＵＶから遠赤外までの分光を実行する最初の統一プラットフォームとなる。
合集回折素子
有限のチューニング性は、ラマン、ＵＶ－Ｖｉｓおよび蛍光のような短波長分光器に適している。一方、ＩＲ分光法には広い範囲の調整性が適している。さらに、有限調整性は、ユーザが任意の波長の分解能を増加（ズーム）することを可能にする。

ＭＷＳＡＤは、分光計の設計が小型で非常に正確である。これは、（ａ）装置は、ラマン、赤外、蛍光、可視、および紫外線を含む異なる光源からの分光データの組合せおよび融合を容易にする。（ｂ）装置は、波長可変ノッチフィルタとして動作し、（ｃ）装置は、空間散乱ノイズフィルタとして機能することから達成され得る。これらの特徴は、信号が空間ノイズおよびレイリー散乱のような他のスペクトルノイズによって破損された場合に、すべての分光計、特にラマンにおいて極めて重要である。

ＦＴＩＲ分光法とは異なり、ＭＷＳＡＤをベースとする分光法はＩＲ分光法に直接用いられ、出力データを対応するスペクトル成分に変換するためのアルゴリズムを必要としない。

ｍｗｓａｄ－ｂａｓｅｄ分光法は，ラマン，ＩＲ，ｕｖ－Ｖｉｓ，カラーメトリー，および蛍光を含む全ての種類の分子分光法と機能することができる．これは，ｕｖ－ＩＲから動作する任意の光学源を用いてｍｗｓａｄを組み合わせることによって達成され，適切な電子ドライバと確定セルとの組み合わせのいずれかである。

ＭＷＳＡＤ－ｂａｓｅｄ分光法を用いて、ラマン散乱を受ける散乱光の分析に用いられる場合、それはラマン分光器として機能する。試料との相互作用を受ける白色光を分析するために使用する場合、ＵＶ－ＶＩＳ分光計及び熱量計として用いることができる。ＭＷＳＡＤ系分光計を用いて蛍光を分析すると、蛍光スペクトルアナライザとして機能することができる。ＩＲ光源と共に使用される場合、赤外分光法に使用することができる。ＭＷＳＡＤは、分子分光法の全ての形態を同時に分析するために、いくつかの入力チャネルを用いて設計することができる。ＭＷＳＡＤは指先ほどの大きさで、フラッシュメモリの筐体に封入することができる。ＭＷＳＡＤが光源と組み合わされると、ハンドヘルドシステムに統合することができる。

異なる種類の分光分析におけるＭＷＳＡＤの重要性を評価するために、異なる種類の分光計について簡単にまとめておきます。
ラマン、ＮＩＲ、および赤外分光分析は、本質的に、振動および回転分光計であり、しばしば互いに相補的である。

ラマン分光法は、高単色の可視（または準色収差）または近赤外源を使用て試料を探る。対照的に、ＦＴＩＲ分光法は、非常に広帯域のＩＲ源を用いて試料を探り、次いで、試料と相互作用した後、干渉計を用いてプローブ光を分析する。したがって、ＩＲおよびラマン分光分析を組み合わせて、ラマンおよびＦＴＩＲの両方の利点を提供する１つの分光計に結合することを意味する。

ＵＶ－ＶＩＳ及び測色分光計は吸収性分光計であり、両方とも広帯域光源を使用して試料を探る。両者の違いは、測色が可視スペクトルに限定されることであり、一方、ＵＶ－ＶＩＳは、紫外およびスペクトルの近赤外部分の両方においてより延長される。したがって、広帯域光源を有するこのサブシステムを使用することによって、これら２つの分光計を１つに結合することを意味する。

蛍光体および原子分光法は、ＵＶ－ＶＩＳ分光法に類似しており、主な違いは、試料を探るために広帯白色光源を使用せず、代わりに外部試料からの広帯域光を取り込むことである。蛍光分光法では、試料はＵＶ照射によって励起される。したがって、外部ソースからの光結合を含むことを意味する。

現在、１つの装置においてすべての光分光分析を実行することができる単一のプラットフォームは存在しない。振動、吸収、蛍光、および原子分光分析の能力を結合する適切なプローブを備えたＭＷＳＡＤに基づくポータブル分光システム／テスタは、分光器を使用するすべての産業に多大な影響を及ぼすべきである。この分光計は、品質保証試験における時間を節約することができ、分析のより高い精度を提供し、コストおよびスペースを節約し、送達使用の柔軟性を改善することができる。

アドバンスドセキュリティ技術（ＡＳＴ）は、分光計を使用して、それに接近することなく爆発物を検出し、オフセットすることができる。危険な環境では、検査者を健康上の問題に暴露することなく、汚染された区域を遠隔で識別するのに使用することができる。軍事用途では、分光計は、超分光遠隔目標表示のためのガン上に設置することができ、ホームランおよびセキュリティでは、疑わしい品目のさらなる検査のために警備員によって使用することができる。作物および環境監視用途では、無人航空機（ＵＡＶ）に容易に設置することができる。

最後に、ＭＷＳＡＤは、全ての種類の光源と一体化することができ、あるいは、消費者のニーズに適したシステムを作るためにそれらの付属品と組み合わせることができる。分光計のためのハードウェア－ソフトウェアドライバは、データの遠隔転送のためにＢｌｕｅｔｏｏｔｈおよびｗｉｆｉ技術を含むように設計することができる。

いくつかの実施形態によれば、図１Ａは、多目的分光応用のＭＷＳＡＤに基づく分光システムを示す。この実施は、ＩＲおよびラマン分光分析の両方を含む。完全な分光計の実装は、（ａ）マイクロ広帯域スペクトル解析装置（ＭＷＳＡＤ） （１０１） （ｂ）光源方式（ＯＳＳ） （１０３） （ｃ）分光プローブ方式（ＳＰＳ） （１０５）を含む。
これらの方式／装置は、他の特殊設計のために他のプローブおよび電子機器とＭＷＳＡＤを統合するために分解することができる。

いくつかの実施形態によれば、光源スキーム（ＯＳＳ）は、レーザ（１０７）と、広帯域赤外線源（１０９）と、補助光源（１１１）と、ビーム合成器（１１３）（１１５）と、ビーム拡大器（１１７）とを含むことができる。ＯＳＳは２つ以上の補助ソースを含むことができ、ソースは内部または外部とすることができる。補助光源は、測色またはＵＶ－ｖｉｓ分光法に関与する用途のための広帯域白色光源とすることができる。［解決手段］補助光源は、蛍光分光法に関与する用途のための試料'ＵＶ励起光源とすることができる。補助光源は、原子分光法または遠隔検知用途を含む用途のための外部ソースからも得ることができる。

光源からのビームは、結合され、コリメートされ、（１つ）のビームに拡大される。拡大されたビームは、分光プローブ機構（ＳＰＳ）（１０５）の入力として使用される。プロービング方式では、ビームは、試料容器（１１９）、ビームスプリッタ（１２１）、シャッター（１２３）レンズ（１２５）を通過し、試料容器（１２７）で終了する。試料は、容器（１１９）または容器（１１７）のいずれかで試験することができるが、両方とも同時に試験することができない 容器（１１９）内の試料を試験することは、透過試験に適しており、一方、容器（１２７）内の試料を試験することは、後方散乱又は反射により適している。試料容器は、例えばキュベットであってもよい。今日、ＵＶ、可視、赤外スペクトルのための様々なキュベットが存在する。キュベットは、このシステムの動作帯域を決定する。この分光計の広帯域動作のために、広帯域スペクトル透過率を有するキュベットを使用することが好ましい また、出力が他のファイバに結合されている間に、ファイバからサンプルに合集される入力を有するキュベットホルダーが存在する。ファイバからの出力は、マイクロ広帯域スペクトル分析装置（ＭＷＳＡＤ）に入る前に、他のサンプルを使用する前に、ファイバコリメータを使用してコリメートすることができる。
キュベットに関する別の代替は、異なる材料からファセットを有するキュベットを設計することであり、各ファセットは、スペクトルの異なる帯域に対応する。
探査方式（ＳＰＳ）を用いて送信容器内の試料を探査する場合には、ビームスプリッタ（１２１）から反射されたビームを出力に合焦させ、ビームスプリッタ（１２１）を透過したビームをシャッタ（１２３）で遮断すべきである探査スキームが反射で使用される場合、コンテナ（１２７）からの反射ビームは、２つの反射の後の出力で収集されるべきである：第１はビームスプリッタ（１２１）によって引き起こされ、第２はビームスプリッタ（１２９）上の統合ミラーによって引き起こされる。出力（ＳＰＳ）には、不要光を除去するためのノッチフィルタ（１３１）がある。ノッチフィルタは、必要に応じてｓｐｓを組み立て又は分解するのが容易でなければならない。
プローブシステムからの出力は収集ＭＷＳＡＤ（（１０１）に収集される。ＭＷＳＡＤは、任意のノッチフィルタ（１３３）と、エレクトロウェッティングレンズ（１８）、（１９（１３５）、回折光学素子（１３７）（この場合はフレネルレンズ（２０）、マイクロピンホール（１３９）、ピエゾ電気アクチュエータ（１４１）、検出器（１４３）、マイクロ。ｃｏｏｅｒ２１（（１４５）である。ノッチフィルタは、（ＳＰＳ）によって既に組み立てられている場合には不要である。
フレネルレンズ（１３７）は、基本的には、異なる焦点で異なる光波長を合集させる同心プリズムであり、チューナブルレンズ（１３５）は、レンズに電圧を印加するだけで焦点距離を調整する能力を有する。レンズの第１焦点では、ピエゾ電気アクチュエータ（１４１）に取り付けられたピンホール（１３９）がある。ピンホールを透過した光は、冷却された広帯域高感度検出器（１４３）によって検出される 検出器は、マイクロクーラー（１４５）によって冷却される。これらの検出器は、以下でさらに説明される。フレネルレンズ（１３７）は、フレネル帯板、フォトンシーブ、ピンホールシーブなどの任意の焦点回折素子（ＤＦＥ）に置き換えることができる。
チューナブルレンズ（１３５）は、構造体のレンズの焦点距離を大きな距離（数センチメートル）にわたって調整する能力を有し、ピエゾアクチュエータ（１４１）は、焦点（１３９）にわたって数ミクロンのピンホールを移動させることができる。有限調整性は、ＰＺＴアクチュエータ（１４１）を使用して、ＵＶ－Ｖｉｓ、ラマン、ＩＲおよび蛍光に適したＭＷＳＡＤ（（１０１）を作る分光計。広い範囲の調整性は、チューナブルレンズを使用し、（フーリエ変換分光法の代替として）中間および遠赤外分光法に適したＭＷＳＡＤを作る。本発明のシステムは、ラマン分光計として機能するために、隣接する有彩色（）または準色収差）の焦点を横切って圧電変換器を作動させるのに十分である。ＩＲ分光法のためのシステムを使用する場合、広帯域ＩＲソースがオンしている間に、可視レーザをオフに切り替えるべきである。
赤外及び可視スペクトルの両方で作動される装置では、フレネル。ゾーン。プレート又は光子－Ｓｉｅｖｅ２２、（２３．）のような回折光学手段によってフレネルレンズを交換する方が良い。フレネル。ゾーン。プレートは、基本的には、不透明及び透明なリングを有するフレネルレンズのバイナリバージョンである。フォトンシーブは、回折光学手段装置である それは、フレネル帯板のリングと同様のパターンで配列されたピンホールを完全に有する平坦な材料のシートを含むことができる。フレネル、ゾーン、プレートと光子、ふるいの両方は、可視から遠赤外線まで広帯域透明基板上に作製されるべきである。
いくつかの実施形態によれば、ピエゾ電気アクチュエータとチューナブルレンズとの組み合わせは、広帯域チューニング性を達成するの方法であり、当業者に知られているように、他の方法を採用することができる。チューナブルレンズを使用せずに広帯域チューニング性を達成する他の方法は、ピエゾ電気アクチュエータ（１４１）を積層型ピエゾ電気アクチュエータによって置き換えることである。これらの積層されたピエゾ電気アクチュエータの一部は、２００μｍまで作動する。他の代替方法は、ピエゾ電気アクチュエータをＤＣリニアモータに置き換えることである。

ＭＷＳＡＤの主な利点は、ＩＲおよび可視分光の両方を行うことができることである。分光装置は、ラマンおよびＩＲ分光の両方を行うことができず、これは、相補的な分光技術である。

ＩＲおよびラマンのための組み合わされた分光法において、レーザビームおよび赤外ビームからのビームは、試料の材料（（１１９）または（１２７）のいずれか）内で（２つ）の異なる相互作用を通過する。レーザビーム成分は、弾性および非弾性散乱を受ける。弾性散乱はレイリー散乱に対応し、非弾性散乱はラマン散乱に対応する。ラマン散乱は、レーザビームとフォノン、分子振動、および回転との相互作用によるものである。これらの結果は、上下周波数がシフトした散乱ビームである。他方の広帯域ＩＲ放射は、試料分子振動およびその回転によって吸収される。したがって、試料からの反射または透過した赤外放射はそれに応じて減衰する 分光プローブ機構（ＳＰＳ）（ｌ０５）からの出力ビームは収集され、ＭＷＳＡＤ（（１０１）によってスペクトル分析される。

測色およびＵＶ－ｖｉｓ分光法では、補助ソース（１１１）からの広帯域ソースが使用され、プローブシステムからの出力は、以前の場合と同様に分析される。

蛍光分光法の場合、補助（１１１）源はＵＶ光源とすることができ、試料は蛍光団（ｐａｌｍのように）または免疫標識（ｓｔｏｒｍのように）によって注入されるべきである。
実施形態では、図１Ｂは、多目的分光法用途のためのＭＷＳＡＤに基づく別の分光法システムを示している。この実装のＭＷＳＡＤは、広帯域調整可能ノッチ空間フィルター１５７と光センサースキーム１６０の２つの部分に分けることができます。
この実施形態では、準色フォーカシングエレメント（１５２）は、１つまたは複数の入力ビーム（１５０）を受け取り、準色フォーカシングエレメント（１５２）は、入力ビーム（１５０）からの光を、有彩色の準有彩色焦点（１５３）の離散的または連続的または組み合わせに焦点合わせし、次いで、光開口（１５６）および光センサ（１６０）を介して焦点（）又は放出）光を前方及び前方に前進させることができる光開口部（１５４）を通る準色合焦要素の制御は、可動またはチューナブルレンズ（１５０）または移動モジュール（１５８４）のいずれであってもよく、移動モジュールは、有彩色焦点を光開口上に位置させるように横方向に移動するように構成することができる。特定の準有彩色焦点（１５３）で光開口（１５６）の位置を調整することができ、入力ビームの特定波長を光センサに向けて通過させることができる移動モジュール（１５８）は、本明細書に記載されるような任意のタイプのアクチュエータまたはモータを含むことができる。

フォトセンサ（）すなわち準有彩色合フォーカシングエレメント（１５２）、光開口（１５６）、光開口移動モジュールおよび１５４を含む破線ボックス内の全ての構成要素は、チューナブル空間ノッチフィルタとみなすことができる。この調節可能なノッチ。ステムの空間フィルタリング機能は、光開口（１５６）が有彩色焦点面（１５３）に位置するという事実からのものである レンズの焦点面には、入力情報の空間フーリエ変換が存在する。したがって、光開口がスリット（円筒光学用）またはピンホール（球面光学系）である場合、光開口は低域通過空間フィルタとして作用する。このように、このフィルタは、特定の波長を選択することに加えて、空間散乱ノイズおよびフラーレンノイズをフィルタリングする 図のボックス１５７内のチューナブル空間ノッチフィルタは、ＭＷＳＡＤの２段階分光法で説明される任意の後続の分光システムと共に使用することができる。

本発明のシステムは、主操作機構を変更することなく、いくつかの方法で修正することができる。本明細書に記載のＯＳＳは、ラボアプリケーションに適している。光源サブシステム（ＯＳＳ）は、ハンドヘルド装置に適合するように２つ以上の方法で修正することができるレーザ光源は、ピグテールレーザ（ピグテールレーザは、光ファイバに結合されたダイオードレーザである）または対物レンズまたは他の光学機構を使用して光ファイバに結合された他のレーザ光源で置き換えることができる。補助光源および赤外線源は、同様に、適切なファイバに結合することができる。今日、ＵＶ、可視、近赤外線および遠赤外線を含む異なるスペクトル帯域で動作するのに適した繊維が存在する ビームスプリッタはファイバカプラに置き換えることができ、ビームエキスパンダはファイバコリメータに置き換えることができる。また、ファイバからサンプルに合集され、他のファイバに結合された出力を有するキュベット。ホルダが存在する。ファイバからの出力は、マイクロ広帯域分光装置に入る前に、他のサンプルで使用される前に、ファイバコリメータを用いてコリメートすることができる。ノッチフィルタは、検出器に直接組み込むことができる 今日、集積された干渉フィルタで販売されているフォトダイオードが存在する。

ＭＷＳＡＤの性能パラメータ。
いくつかの要因がＭＷＳＡＤ性能を制御する。焦点回折素子は、ＭＷＳＡＤの分解能及び分解能を決定する。光学コンポーネント材料、選択された検出器、およびチューナブルレンズ材料およびウィンドウは、帯域幅を決定する。検出器はＭＷＳＡＤの感度を制限する。焦点回折素子。
焦点回折素子は、分光計の分解能及び動作帯域を決定するための重要な構成要素である。ＭＷＳＡＤ実装のために、いくつかの焦点回折素子を考慮することができる。これらには、フレネルレンズ、フレネル帯板、フォトンシーブ、ピンホールシーブが含まれるが、これらに限定されない。
フレネルレンズ及びフレネル帯板。

図（２）は、フレネルレンズが、プリズム（２０２）の同心リングを含むことができる回折素子であることを示す。これらのプリズムは、レンズ（２００）を同心円状のプリズムリングに分割し、その高さを使用波長の整数倍に調整することにより生成される。マイクロ製作では、プリズムはいくつかの別個のレベル（２０４）に分割される。

ＭＷＳＡＤが広帯域スペクトル上で動作するためには、フレネル帯板の光学部品を製作するための広帯域材料を選択することが不可欠である。 解像力を向上させる。
解像力
高解像力を有するラマン分光法を実現するために、フレネルレンズは、高解像度、短焦点距離、および焦点深度が短いという特徴を有するべきである。

技術標準－１によれば、ラマンに使用される典型的なグレーティングは、おそらく３００ｇｒ／ｍｍ（低分解能）からｌ８００ｇｒ／ｍｍ（高分解能）に変化し、より特殊なグレーティング（２４００ｇｒ／ｍｍ及び３６００ｇ／ｍｍを含む）を有する。これらの高密度溝は、０．２７μｍ－３．３μｍの間の溝幅に対応する。［解決手段］。
高い解像力を有するラマン分光を実現するために、フレネルレンズは、高解像度、短い焦点距離、および短い焦点深度を有するべきである
技術規格（１）によれば、ラマンに使用される典型的な格子は、より特殊化された格子（２４００ｇｒ／ｍｍおよび３６００ｇｒ／ｍｍを含む）を用いて、おそらく３００ｇｒ／ｍｍ （低解像度）から８００ｇｒ／ｍｍ （高解像度）まで変化する。これらの高密度溝は、０．２７ｐｍ－３．３μｍの範囲の溝幅に対応している。

格子分光法の解像力は、回折次数ｎと、光源によって照射される溝ｎの総数とに依存する。

ここで、Ｌは格子長であり、δｇは格子溝寸法である。

フレネル帯板のようなフレネル手段は、ｆｉが１次回折の焦点距離である（ｆｉ／３、ｆｉ／５、ｆｉ／７等）に位置するマルチ焦点を有する回折素子である。

式（１）と同様に、ｉ番目の焦点のフレネル手段分光器解像力は次のようになる

ここで、ｄはフレネルレンズの直径であり、δｆはゾーンプレート上の最後の不透明リングの幅であり、ｌはｉ番目の焦点に対応する回折次数である。

スペクトル分解能は、次の通りである

式１および２から、格子溝と同等の最後の不透明なリングの幅を有する格子と同等の寸法を有するフレネルプレートの場合、どちらも同様の解決力を提供する必要があります。たとえば、スペクトル分解能（ｌ ＝ ５００ ｎｍでの半値全幅（ＦＷＨＭ）、直径Ｄ ＝ １０ｍｍのゾーン平面、最後の不透明リングδｆ０．２７μｍ）は５４ ｎｍで、３次は１８ｎｍです。

また、円形帯板の代わりに、直交直線帯板や螺旋帯板を用いることにより、解像力のさらなる向上を図ることができる。
現在、これらの範囲の溝を有するフレネル帯板は、ｘ線光学系に使用され、市販されている。これらのフレネル帯板は、広帯域透明基板を用いて製造されるべきであり、広帯域分光測定に適したものとする。
フォトンシーブ及びピンホールシーブ。

光子篩（２１０）及びピンホールシーブ（２１２）は、回折及び干渉を利用して光を合集させる装置である。ふるいは、フレネル帯板（２０８）のリングと同様の構成で配置されたピンホールを有する材料の平らなシートを含むが、ふるいは、光をゾーンプレートよりもはるかに鮮明な焦点にフォーカシング させる。スクリーン。フォーカス光は、フレネル。ゾーンで達成されるものに対して、スポット。サイズ５－５に光を合集させることがすでに実証されている したがって、フレネル帯板の代わりに光子篩を用いることで、フレネル帯板に比べて５倍、すなわち２５倍の２乗で解像力を高めることができる。

光子ふるいの選択は、ｉｒおよび ＵＶ－Ｖｉｓの両方の用途に適した集束回折素子の焦点でピンホールを選択する際の柔軟性を提供する。一方で、ｉｒ用途のための高解像度を提供し、ＵＶ－Ｖｉｓ用途のためのフレネル帯板として良好な解像度を提供する。さらに、篩は、金属または他の適切な不透明材料のシートに穴をあけ、フレネルゾーンプレートの材料選択の複雑さを回避することによって製造することができる
フレネルレンズ用広帯域材料及び焦点回折素子。

広帯域動作に用いることができる有機材料および無機材料はほとんどない。赤外線で動作する最も一般的に使用される無機材料はセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）である。ＺｎＳｅの透過率は、０．４５μｍ－２１．５μｍの範囲である。装置動作帯域を紫外線に拡張することができる他の無機材料は、フッ化バリウム（ＢａＦ（２）（０．１８－１４μｍ）およびフッ化カルシウム（ＣａＦ２）（０．１８－１１．５μｍ）である これらの材料は、セレン化亜鉛のような赤外で広帯域を有しないが、ＵＶにおいてより広い帯域を有する。ＵＶおよび赤外の両方において動作帯域を増加させることができる他の材料は、塩化カリウム（０．２１－２０μｍ）および塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）０．２５－１６μｍである。残念ながら、これらの材料は、湿度に対して非常に安定ではない。ＵＶからの動作帯域をＴＨｚに近づける必要がある場合、ヨウ化セシウム（Ｃｓｌ）（０．２５－５５μｍ）及びダイヤモンド（０．２２５－ＴＨｚ）を使用することができる。前記ダイヤモンドは、前記ダイヤモンドを有する（２つ）のフォノン吸収（２．５－６．５μｍの間）から生じる小さな吸収バンド（これらの広帯域材料の特性）は、いくつかの会社のカタログにおいて利用可能であり、そのようないくつかの会社のカタログには、バリカン。ｃｏｍ、ｖａｌｌｅｙｄｅｓｉｇｎｓ。ｃｏｍ、２ｓｐａｎ。ｃｏｍ、ｎｅｗｐｏｒｔ。ｃｏｍ、ｅｄｕｎｄｏｔｉｓ。ｃｏｍ、ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｌｉｎｅ。ｎｅｔ、およびｋｉｇｈｔｏｔｉａｌｃｏｍ）が含まれる
同じ目的に用いることができる有機材料としては、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン（ｐｖｄｆ）およびＰＭＭＡが挙げられるが、これらに限定されない。これらの材料の問題は、吸収窓が少なく、その透過率が無機材料ほど平坦でないことである。
感度及び帯域幅。

光検出器感度は、分光計感度を決定する。光コンポーネントに加えて、選択された光検出器は帯域幅を決定する。

今日、集積された演算増幅器を有する高感度のハイブリッドパイロ検出器および０．１－１０００μｍの検出範囲が市販されている。他の代替的な赤外線検出器は、３００μｍまでの動作帯域を有するビスマス－アンチモン（ＢｉＳｂ）から製造されたサーモパイル検出器と、ｌ５０ｎｍ－２．６ｐの動作帯域を有するｐｂｓ検出器の冷却されたバージョンと、（１５０ｎｍ－４．６）の動作帯域を有するｐｂｓｅ検出器と、（０．９－１）の間の動作帯域を有するｉｎｇａａｓとを含む ６ 積分増幅器を備えたｐ個の光検出器は、ＵＶ、可視、または近赤外スペクトルで動作するために利用可能であり、すべてが使用可能である熱電的に冷却され、これらの光検出器の多くは、アバランシェ又は光子計数検出器の設計において見出すことができる。
マイクロ広帯域分光分析装置（ＭＷＳＡＤ）。
図（３）は、任意選択のノッチフィルタ（３０１）の上部が損なわれているマイクロ広帯域分光分析装置（ＭＷＳＡＤ）の好ましい実施形態を示しており、チューナブルレンズ（この例ではエレクトロウェッティングレンズ）（２４２５（３０３）はフレネル手段（３０５）と一体化または組み合わされている。装置の下部（３０７）には、円筒形のＰＺＴ（（３０９）が光検出器（３１３）でフォーカシングしたマイクロピンホール（３１１）を制御する 遠赤外線検出のために、光検出器は、ペルチェ－熱電冷却器（３１５）のようなマイクロ冷却器によって冷却される（今日では、（１つ）のパッケージ内の増幅 器および冷却器と光検出器を一体化する市販品がある）。冷却器は、センサまたは検出器の下のプレートの周りにリング状にすることができる。上部および下部の両方は、筐体（３１７）内に封入される。上部および下部の両方は、鋸歯状の制御ドライバによって制御される 上部は（３１９）で駆動され、下部は（３２１）によって駆動される。より良好な解像度のために、フレネル手段（３０５）をフォトンシーブに置き換えることができる。

ＭＷＳＡＤは、低域通過フィルタとしても動作し、レイリー散乱のような高周波空間ノイズをフィルタリングする。この機能は、回折格子、干渉計またはファブリ－ペロー共振器のような任意のＭＷＳＡＤでは利用可能ではない。したがって、この特徴は、ＭＷＳＡＤのためのノッチフィルタを使用することを可能にする。
広帯域波長チューナブルレンズ
ＭＷＳＡＤと共に使用するための２種類の広帯域チューナブルレンズが示されている。第１はエレクトロウェッティング技術に基づいており、第２は液晶技術に基づく。
広帯域エレクトロウェッティングレンズ。

エレクトロウェッティングレンズを置換することができる、いくつかの種類のチューナブルレンズがある。これらのチューナブルレンズの大部分は、非常に限られた動作帯域を有し、本発明で考慮される広帯域帯域分光の適用には適しておらず、限定された帯域の用途に使用され得る。チューナブルレンズの一部は、フレネルレンズと組み合わされ／一体化されてもよく、他のものは、チューナブル回折素子の（１つ）として利用可能である これらのレンズは、以下に限定されるものではないが、誘電体エラストマー作動器（２６）に基づくフレネルレンズと、グラファイト（２７）から作製されたチューナブルレンズと、可変焦点液晶フレネルレンズ（２８）と、光学流体可変フレネルレンズ（２９）と、伸縮性２進フレネルレンズ（３０）と、チューナブル液晶（３１）とを含み、液晶材料の一部は、ＵＶと遠赤外線との間の動作帯域を有する。

ｍｗｓａｄは、１つの使用回折素子、またはチューナブル焦点回折素子、またはチューナブルレンズを有する集積された回折素子に依存して、いくつかの実施形態を有することができる。これらの光学部品の全ては、準単色（）または準有彩色）のフォーカシングエレメントとして定義することができる。

エレクトロウェッティングレンズ（３０３）は、屈折率の異なる２つの非混合液体を含んでもよい。一方の液体は導電性（３２３）であり、他方は絶縁性である（３２５）。両液体は、短筒（３２７）に収容されている。シリンダキャップ（２２９）、（３３１）は、広帯域の透明材料からなり、内部側壁は、撥水性材料（疎水性）（３３３）で被覆されている水溶液の表面張力の違いにより、溶液は半球状となり、球面レンズとして作用する。

円筒管（３２７）及び電極（３３５）の側壁に電界（３１９）を印加することにより、レンズの形状を変更することができる。電界は、（３１９）表面張力の変化を誘発し、その結果、（２つ）の水溶液の間の曲率を変化させる管の側壁を濡らす。続いて、これは、電場を印加することによってレンズの焦点距離を調整する。レンズは、凸状から平坦かつ凹状に調整することができる。

この分光計の広帯域動作のためには、エレクトロウェッティングレンズのための適切なエレクトロウエッティング液および適切な窓を選択することが非常に重要である
窓のためには、フレネル帯板について上で示唆された材料の（１つ）を選択することが不可欠である。窓は、レンズ内の液体に対して良好な表面張力を与える材料で被覆されるべきである。水は、シリコンオイルに対して反発性のある他の導電性液体で置換されるべきである。

ｃｙｔｏｐ非晶質フルオロポリマーは、窓コーティングのための最良の選択であるｃｙｔｏｐアモルファスフルオロポリマー（３２）は、ＵＶ－Ｖｉｓ３００－ｎｍ７８０ｎｍ、近ＩＲ（０．７５－１．４μｍ）および短波長赤外ｓｗＩＲ（１．４－３μｍ）をカバーする２５０ｎｍ－３μｍの範囲で、優れた平坦な透明性を有する。ＣＹＴＯＰ'ｓはまた、中波長赤外（ｍｗｉＩＲ（３－８μｍ）の大部分に対して良好な変動透過性を有する。ＳＷＩＲにおけるｃｙｔｏｐ送信帯域は、３μｍ－７μｍの間である 長波長赤外（ＬＷＩＲ）では（８－１５μｍ）の範囲）、ｃｙｔｏｐは、（１０μｍ）、（１３μｍ）、（１５μｍ）の間の（３つ）の狭い透明バンドを有する。遠赤外線ｆＩＲ（１５－１０００μｍ）では、ｃｙｔｏｐは再び２２μｍからＴＨｚ周波数に透明になる。
現在のオフシェルフエレクトロウェッティングレンズは、ＵＶと近ＩＲ（（３００－１６００ｎｍ）またはＵＶ－短波長赤外（２００ｎｍ）－２２００ｎｍ）との間の動作バンドを提供する。これにより、ＭＷＳＡＤの動作帯域がエレクトロウェッティングレンズの同じ動作帯域に制限される。より広い動作帯域のために、エレクトロウェッティングレンズ内の液体の一部を交換しなければならない。

ｍｗｓａｄのより拡張された動作帯域のために、図（３）のエレクトロウェッティングレンズ（３０３）は、ｕｖとｌｗＩＲとの間で動作する液晶の特殊な材料設計に置き換えることができる。以下、このレンズの設計を説明する。
広帯域可変液晶レンズ。

エレクトロウェッティングレンズは、液晶チューナブルレンズに置き換えることができる。液晶チューナブルレンズの設計はほとんどないが、本発明の好ましいものは、図（４）に示すものであり、透明窓（４０１）、（４０３）、（４０５）、透明導電性電極（ＴＣＥ）（４０７、４０９）、凸レンズ（４１３）、凹レンズ（４１５）、及び液晶（４１１）を含むことができる。
この設計において、（２つ）の電極（４０７、４０９）にバイアスが印加されると、液晶の異なる部分が凸部（４１３）および凹部（４１５）レンズの曲率に応じて異なるバイアスを受ける。このように、いくつかの実施形態は、レンズ（４１３）および（（４１５）に従って液晶分子の配向を変化させ、液晶を介して光路長を変化させる。

広帯域で動作するために、窓及びレンズのための全ての材料は、上述した広帯域透明材料の任意の組み合わせから選択することができる透明導電性電極（ＴＣＥ）は、広帯域透明材料から選択することができる。［００１５３］最も一般的に使用されるｔｃｅは、ドープされた金属酸化物被覆ガラス、例えば、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）（ＩＴＯ）（ｉｔｏ被覆基板をページ（１３）に参照）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、およびアルミニウム酸化亜鉛（ＡＺＯ）を含む しかし、広い動作帯域では、ＺｎＯ３３（（３５）、ドープされたダイヤモンド（３６）、カーボンナノチューブ（３８）、グラフェンおよびグラフェンシート（３８４２）を選択することが好ましい。これらの材料は、遠赤外線を介して紫外から可視領域全体に透明である。

ＭＥＭＳマイクロピンホールアクチュエータ。
図（３）のマイクロピンホールを制御するＰＺＴ（（３０９）を、図（５）に示す検出器に集積されたマイクロピンホールアクチュエータによって置き換えることにより、装置をよりコンパクトに集積することができる。マイクロピンホールアクチュエータ（５０１）、フォトセンサ（５０５）、増幅器（５０７）、およびマイクロクーラ（５０９）は、（１つ）のユニットに組み込むことができる他の電子部品であってもよい。図（５）は、集積検出器、増幅器、及び冷却器に一体化されたマイクロピンホールアクチュエータを示す ファブリ－ペロー配置で光検出器と一体化されたマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）アクチュエータは、スタンドアロン型分光計として機能する。

ロングストロークアクチュエータを有するＭＷＳＡＤ。

いくつかの実施形態によれば、ピエゾ電気アクチュエータとチューナブルレンズの組み合わせは、微細かつ広帯域の調整性を達成するの方法であり、他のこのような方法は、当業者に知られているように、本明細書で使用することができる。微細かつ広帯域チューニング性を達成するための代替的な方法は、積層型ピエゾ電気アクチュエータまたはＤＣリニアモータのような長ストロークアクチュエータを備えた微調整アクチュエータを組み合わせることによって簡単に達成される。ＤＣリニアモータは、例えばリニアボイスコイルモータであってもよい 圧電スタックのいくつかは、２００μｍを超える調整性を提供し、一方、ＤＣリニアモータは、ミリメートルまでの調整性を提供することができる。長ストロークアクチュエータが微調整性を有する場合には、微調整装置を必要としない。これらのアプローチは、バルクであってもよく、チューナブルレンズの使用を必要としない このアプローチの利点は、エレクトロウェッティングレンズまたは光透過窓、調整範囲、および望ましくない収差などの他のチューナブルレンズに関連するあらゆる潜在的な制限を克服することができることである。

図（６）は、微細かつ広範囲（ロングストローク）のチューニングアクチュエータに基づくＭＷＳＡＤ設計を示している。ビーム（６０１）の分光データは、合集回折素子手段（６０３）を通過し、それに関連する全ての成分を含むフォトセンサ（６０７）上のマイクロピンホール（６０５）に焦点を合わせる。ピエゾ電気アクチュエータ（６０９）は、微調整のためのマイクロピンホール（６０５）位置を制御し、ロングストロークアクチュエータ（６１３）は、広範囲のチューニングのためにマイクロピンホールを制御する ピエゾ電気アクチュエータ（６０９）、マイクロピンホール（６０５）、およびフォトセンサ（６０７）を含むことができる微調整部（６１７）は、フォトセンサ上に一体化されたマイクロピンホールＭＥＭＳによって、図（５）に説明されるように置き換えることができる。微調ピエゾ電気アクチュエータは、ドライバ（６１１）によって駆動され、ロングストロークアクチュエータは、ドライバ（６１５）によって駆動される。

本発明では、図（３）によれば、広帯域チューニング用のチューナブルレンズと有限チューニング用の圧電制御ピンホールとを組み合わせてＭＷＳＡＤを実現することが検討された。図では、ＰＺＴで制御されたピンホールを交換することが考えられている
集積されたフォトセンサを有するピンホールアクチュエータによる光検出器。図（６）では、チューナブルレンズをロングストロークリニアモータで置換することにより広帯域チューニングを達成することが検討された。

チューナブルレンズは広い範囲にわたって焦点調節可能性を提供するが、その光学帯域はレンズ光伝送によって支配される。ＰＺＴは数ミクロンのストロークを有することができ、数ＰＺＴｓのカスケードのためのｌｏｏμｍまでとすることができる。リニアモータは、数センチメートルまで達するストロークを有することができる。ＭＥＭＳピンホールアクチュエータは、非常に限定された作動を有し、したがって、微調整性に適している。これらの装置の全ては、異なる機能を有する このように、本発明では、これらの装置の特徴を利用し、図に記載されたＭＷＳＡＤの能力を改善することが可能である。（１つ）は、極端な微細で非常に広いチューニング性を有するＭＷＳＡＤを設計することができる。

ロングストロークアクチュエータ及びチューナブルレンズを有するＭＷＳＡＤ。
１つの可能な実施形態は、オプションのノッチフィルタ（７０３）、チューナブルレンズ（７０５）、焦点回折素子（７０７）、圧電制御ピンホール（７０９）、ピエゾ電気アクチュエータ（７１３）、およびリニアモータ（７１３）を含むことであり、図（７）は、フォトセンサ（７１１）およびリニアモータ（７１５）によってフォーカシング 化された任意のノッチフィルタ（７０３）、チューナブルレンズ（７０５）、回折合集手段（７０７）、ピンホール（７０９）、およびピエゾ電気アクチュエータ（７１３）を含むことができるＭＷＳＡＤのアセンブリを示す。

上述したようなフォトセンサは、集積増幅器およびマイクロ冷却器を含むことができる。各構成要素は、ドライバ、チューナブルレンズ。ドライバ（７１７）、ＰＺＴアクチュエータ。ドライバ（７１９）、およびリニアモータ。ドライバ（７２１）を有する。ドライバ配線は、ハロキャビティ（７２３）のハロキャビティとの間に配置することができる。

ＭＥＭＳピンホールアクチュエータの二重機能を有するＭＷＳＡＤ。

図（７）に記載されたＭＷＳＡＤの改良された実施は、フォトセンサ（７０９）を、図に記載されたような広帯域フォトセンサを有する集積された作動ピンホールＭＥＭＳで置き換えることによって達成される。図（７）の改良された実施は、図（８）に示されている。

本変形例によれば、ＭＷＳＡＤ実装（図（８）に示す装置）は、任意のノッチフィルタ（８００）、チューナブルレンズ（８０３）、回折合集手段（８０５）、ＭＥＭＳピンホールアクチュエータ（８０７）、ピエゾ電気アクチュエータ（８０９）、リニアモータ（８１１）を含む。ＭＥＭＳピンホールアクチュエータ（８０７）は、両方として機能するようにアップグレードすることができるピンホールアクチュエータ及びＭＥＭＳファブリ－ペロー共振器。ＭＥＭＳファブリ－パーツは、マイクロ分光計として既に使用されている。この場合、部品（８０７）は、（２つ）の機能を有し、マイクロピンホールアクチュエータとして、およびマイクロ分光計として機能する。

本変形例によれば、ＭＷＳＡＤ実装（図（８）に示す装置）は、任意のノッチフィルタ（８００）、チューナブルレンズ（８０３）、回折フォーカシ（８０５）、ＭＥＭＳピンホールアクチュエータ（８０７）、ピエゾ電気アクチュエータ（８０９）、リニアモータ（８１１）を含む。ＭＥＭＳピンホールアクチュエータ（８０７）は、両方として機能するようにアップグレードすることができるピンホールアクチュエータ及びＭＥＭＳファブリ－ペロー共振器。ＭＥＭＳファブリ－パーツは、マイクロ分光計として既に使用されている。この場合、部品（８０７）は、（２つ）の機能を有し、マイクロピンホールアクチュエータとして、およびマイクロ分光計として機能する。

高ｆｉｎｅｓｅ因子を有するファブリペロー分光計は、１０^６倍のオーダーの分解能を提供し、この分解能は、格子ベースのスペクトル分析装置によって達成されるよりも２桁高い。

ＭＥＭＳ ｆｐピンホールアクチュエータ（８０７）は、２つの方法で利用することができ、（ａ）非常に高い解像力を有する追加のスペクトル分析のためのマイクロファブリペロー干渉計（マイクロ分光計）として用いて、図（５（Ｂ）で考慮されているように、極端な有限調整のための装置の作動ピンホール特徴を使用する。マイクロトンネルとして使用するためには、干渉計、チューナブルレンズは、特定の波長における回折フォーカシからの出射波面（８１３）が部分的に平面波である位置に調整されるべきである。

この実施形態は２つの欠点を有し、第１は、ゾーンプレートの場合に焦点回折素子から出力された平面波が、回折合集手段を透過する全エネルギーの４０％を表すことである。ゾーンプレートからの出射光の残りは、ノイズである。さらに、この実施形態は、ファブリ－ペロー共振器以外の事前蛍光ノイズフィルタリングを有しない これらの欠点を克服するために、２段階のスペクトル分析を含むことができる代替的な実施形態がある。第１のスペクトル分析は、図（３）に記載されたＭＷＳＡＤに基づいて行われ、続いて、マイクロファブリ－ペロー干渉計に基づくさらなるスペクトル分析が行われる。

各部品は、ドライバ、チューナブルレンズドライバ（８１５）、ＭＥＭＳ ｆｐピンホールアクチュエータドライバ（８１７）、ｐｚｔアクチュエータドライバ（８１９）、リニアモータドライバ（８２１）を有する。ドライバ配線は、ハローキャビティのハローキャビティとの間に配置することができる。駆動配線の一部は、リニアモータ（８２３）の中空キャビティ内に挿入可能である。
高分解能広帯域分光分析装置。
図（８）のＭＥＭＳｆｐピンホールアクチュエータ（８０７）は、マイクロピンホールアクチュエータとして、またはマイクロ分光計として利用することができるが、両方に使用することはできない。図には、この問題を克服するための別の設計が示されている。
図（９）のセットアップは、ノッチフィルタ（９０１）、チューナブルレンズ（９０５）、フレネル領域手段（９０７）、マイクロピンホール（９０９）、コリメート光学（９１１）、ｆｐ装置一体型フォトセンサ（９１５）、ＰＺＴアクチュエータ（９１７）、及びリニアモータ（９１７）を含む。ｆｐ装置は、ＭＥＭＳｆｐフォトセンサであってもよいし、あるいはフォトセンサと一体化されたまたは組み合わされた代替のチューナブル液晶ｆｐであってもよい。

装置は、図（６）のセットアップと同様に、図（７）および図（８）の両方のセットアップに対して追加の利点を有する。コリメート光学系（９１１）は、マイクロピンホールから出る光の点光源を平行にし、平面波（９１３）としてｆｐ－フォトセンサ装置（９１３）に入射する。図（７）の実施形態とは対照的に、ｆｐ空洞に入射する光が非常にノイズが大きい場合には、（９１３）成分に入射する光がフィルタリングされる 光は、フォーカシングエレメントの高次回折次数から、並びにラマン分光法において非常に一般的な他の蛍光ノイズからフィルタリングされる。
この実装では、光は（３つ）のフィルタリングステージを通過する。まず、ノッチフィルタ（９０１）を通過し、第２に、マイクロピンホール（９０９）を通過し、第３に、（９１３）のファブリ－ペロー共振器で通過する。このファブリ－ペローは、（１０^６）のオーダーの分解能を有するように設計することができ、スペクトル分析の第１段階は、（１０^５）まで到達する分解能を有するように設計することができ、ノッチフィルタは、（１０^９、１０^６）までの分解能を提供することができ、これら全ての組み合わせは、順序（１０^１７）において解像力を提供するはずである。
ノッチフィルタなしで、１０^１１のオーダーの分解能を達成することができる。この分解能は、多くの複雑な環境でラマン分光法を実現するのに十分です。
ノッチフィルタを用いることなく、（１０^１１）のオーダーの分解能を実現することができる。この分解能は、多くの複雑なラマン分光法を実現するのに十分である。

各構成要素は、駆動装置、チューナブルレンズ駆動装置（９２１）、ｆｐドライバ（９２３）、ＰＺＴアクチュエータ（９２５）、及びリニアモータ駆動装置（９２７）を有する。駆動配線は、リニアモータのハロキャビティとの間に配置することができる。
全ての図（３－９）において、ピンホール位置を調整するためのｘ－ｙナノ位置決め装置を含むことができる。

ＭＷＳＡＤは、球状または円筒形の光学部品を使用することができ、球面光学部品については、ピンホールの代わりにスリットを使用すべきである。スリットまたはピンホールのいずれかを光開口と考えることができる。
付録。

フレネルレンズ性能パラメータは、使用される波長、同心リングの数およびこの関係（３２）を介した離散レベル２値化に関連し、依存する。

ここで、λは波長であり、ｎは屈折率であり、ｒ（ｎ、ｍ）はリングの幅であり、ｍはレンズ製造における離散的なレベルの数である。ｎ０ は、フレネルレンズに接する他の媒体の屈折率である。

フレネルレンズが振幅２値化されている場合（（２つ）の離散レベル（０）、（１）、レンズは環状リングゾーンの対称配列を有する円形グレーティングとなる。これらのゾーンは、交互に透明で不透明である。（２つ）の２値レベルを有するフレネルレンズはフレネル帯ｐｌａｔであり、ｍ＝２およびｎｏ＝ｌ（屈折率の空気屈折率）を代入することにより、フレネル帯の方程式（１）を以下のように簡略化することができる。

ここで、ｆは、ｌ。ｆで置き換えられ、ここで、（１）は焦点順を表す。好ましくは（１つ）の焦点を有する通常のレンズとは対照的に、フレネル帯板は、多くの焦点を有する回折格子である。これらの焦点は、回折格子の回折次数である。任意の他の回折格子として、回折次数は、波長の関数として離散的な位置を有する。

式（２）において、ｆはｌ．ｆに置き換えられている。ここで、（１）は焦点の順序を表す。ゾーン平面は、焦点オーダーを表すいくつかの回折次数を有する。

短波長については、式を変更することができる。

式（３）は、透明ゾーンからの波が焦点に到達する条件として説明される。

［数１］ここで、ｄは、フレネル帯板上の幅の最後に不透明なリングである。

このようにして、ゾーンプレートの１番目の焦点距離が次のようになる。

レンズの焦点深度（ＤＯＦ）は、以下の通りである

ｄはレンズ径である。

式（５）を式（６）に代入すると、ゾーンプレートのｉ番目の焦点深度が得られる。

式（５）が 式（６）に置換されたとき，ゾーンプレートのｉ－ｔｈ焦点深さが得られる
ｉ番目の次数のフレネル帯板の分解能（スポットサイズ）は、式（５）と組み合わされた標準レンズの解像度のレイリー基準から導出することができる。

これは、ゾーンプレート分解能がオーダー番号（１）と逆に改善することを意味する。
高次回折を用いるという欠点は、オーダー番号の２乗が増加するにつれてゾーンプレートの効率が低下することである。

ゾーンプレートの効率は１０％であり、プレートが（２つ）の２進相レベルからなる場合には４０％まで改善することができる。（４０－７０ｎｍ）の範囲のゾーン幅を有するゾーンプレートが製造されており、これらのプレートはｘ線顕微鏡で使用されている。（４０ｎｍ）までの分解能は既に報告されている。

フレネルゾーン分光計の分解能「Ｒ」はである。

ここで、ｆは、以下のように定義されるレンズのｆナンバーである。

式１０を９に代入し、式（５）を用いて、Ｉｓｔ焦点の解像力が以下のようになることが得られる。

これは、フレネルの解像力が、最終ゾーンに対するゾーンプレート直径の比に比例することを意味する。

そして、Ｉｓｔ焦点における解像度は、次式で与えられる。

分解能は、より短い波長、高次の焦点面選択、より大きなフレネル帯直径及び最後の不透明領域のより小さい幅で改善する。

さらなる実施形態は、以下の番号付きステートメントに従ったものである。
１． 本発明の分光分析装置は、以下のものを含む：
（ａ）分光プローブ入力ビーム
（ｂ）スペクトル帯域を透過させるノッチフィルタ
（ｃ）特定の準有彩光が前記光開口を通過することを可能にするための光開口
（ｄ）準有彩焦点要素を制御するための少なくとも（１つ）の手段が、光開口を通して焦点を合わせる
（ｄ）光開口を透過した光を検出するフォトセンサ
（ｅ）分光分析の第２段階のために、光開口を通して透過された準有彩色光をコリメートするためのコリメートレンズ
（ｆ）ファブリ－ペロー干渉計装置は、２段目のスペクトル分析を行う
前記選択された少なくともの部材は、フレネルレンズ、フレネル帯板、光子篩、ピンホールシーブ、チューナブル焦点回折素子を含む群の少なくとも一つの部材であることを特徴とする請求項１記載の準有彩合フォーカシングエレメント。
広帯域動作条件のための請求項（２）に記載の有彩色合集素子は、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）からなる群の少なくとも（１つ）の部材で選択された広帯域のマルウェア上に配置されることを特徴とする）フッ化バリウム（ＢａＦ２）（０．１８－１４μｍ）フッ化カルシウム（ＣａＦ２）（０．１８－１１．５μｍ）塩化カリウム（０．２１－２０μｍ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）０．２５－１６μｍ、ヨウ化セシウム（Ｃｓｌ）（０．２５－５５μｍ）及びダイヤモンド（０．２２５－ＴＨｚ）を含むが、これらに限定されないが、これらに限定されるものではない。

さらなる実施形態は、以下の番号付きステートメントに従ったものである。
１． 本発明の分光分析装置は、以下のものを含む：
（ａ）分光プローブ入力ビーム
（ｂ）スペクトル帯域を透過させるノッチフィルタ
（ｃ）特定の準有彩光が前記光開口を通過することを可能にするための光開口
（ｄ）準有彩焦点要素を制御するための少なくとも（１つ）の手段が、光開口を通して焦点を合わせる
（ｄ）光開口を透過した光を検出するフォトセンサ
（ｅ）分光分析の第２段階のために、光開口を通して透過された準有彩色光をコリメートするためのコリメートレンズ
（ｆ）ファブリ－ペロー干渉計装置は、２段目のスペクトル分析を行う
前記選択された少なくともの部材は、フレネルレンズ、フレネル帯板、光子篩，ピンホールふるい、チューナブル焦点回折素子 を含む群の少なくとも一つの部材であることを特徴とする請求項１記載の準有彩合フォーカシングエレメント。
広帯域動作条件のための請求項（２）に記載の有彩色合集素子は、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）からなる群の少なくとも（１つ）の部材で選択された広帯域のマルウェア上に配置されることを特徴とする）フッ化バリウム（ＢａＦ２）（０．１８－１４μｍ）フッ化カルシウム（ＣａＦ２）（０．１８－１１．５μｍ）塩化カリウム（０．２１－２０μｍ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）０．２５－１６μｍ、ヨウ化セシウム（Ｃｓｌ）（０．２５－５５μｍ）及びダイヤモンド（０．２２５－ＴＨｚ）を含むが、これらに限定されないが、これらに限定されるものではない
さらなる実施形態は、以下の番号付きステートメントに従ったものである。
１． 本発明の分光分析装置は、以下のものを含む：
（ａ）分光プローブ入力ビーム
（ｂ）スペクトル帯域を透過させるノッチフィルタ
（ｃ）特定の準有彩光が前記光開口を通過することを可能にするための光開口
（ｄ）準有彩焦点要素を制御するための少なくとも（１つ）の手段が、光開口を通して焦点を合わせる
（ｄ）光開口を透過した光を検出するフォトセンサ
（ｅ）分光分析の第２段階のために、光開口を通して透過された準有彩色光をコリメートするためのコリメートレンズ
（ｆ）ファブリ－ペロー干渉計装置は、２段目のスペクトル分析を行う
前記選択された少なくともの部材は、フレネルレンズ、フレネル帯板、光子篩、ピンホールシーブ、チューナブル焦点回折素子 を含む群の少なくとも一つの部材であることを特徴とする請求項１記載の準有彩合フォーカシングエレメント。
広帯域動作条件のための請求項（２）に記載の有彩色合集素子は、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）からなる群の少なくとも（１つ）の部材で選択された広帯域のマルウェア上に配置されることを特徴とする）フッ化バリウム（ＢａＦ２）（０．１８－１４μｍ）フッ化カルシウム（ＣａＦ２）（０．１８－１１．５μｍ）塩化カリウム（０．２１－２０μｍ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）０．２５－１６μｍ、ヨウ化セシウム（Ｃｓｌ）（０．２５－５５μｍ）及びダイヤモンド（０．２２５－ＴＨｚ）を含むが、これらに限定されないが、これらに限定されるものではない。
（４）請求項（１）において、前記選択された少なくとも（１つ）の部材は、チューナブルレンズ、チューナブル焦点回折素子、ピエゾ電気アクチュエータ、光開口膜を有するＭＥＭＳ、ＤＣリニアモータおよびＭＥＭＳ光開口フォトセンサを含む群のうちの選択された少なくとも（１つ）の部材を含むことを特徴とする請求項（１）に記載の光開口部を中心にして準色合集素子を制御する手段
請求項１記載の光開口は、高分解能分光分析を達成するために、色収差補正要素の回折限界に近づく直径を有するように設計される
請求項（１）に記載のフォトセンサは、広帯域運転ブランド材料から選択される広帯域スペクトル応答を達成するための請求項１記載のフォトセンサであって、広帯域スペクトル応答を実現するためのフォトセンサであって、前記選択された少なくとも（１つ）のグループの少なくとも（１つ）の部材は、調節可能なハイブリッド。ｐｙｏ検出器（０．１－１０００μｍ）、サーモパイル検出器（３００μｍ；ｐｂｓ検出器（ｌ５０ｎｍ－２．６ｐ）、ｐｂｓｅ検出器（１５０ｎｍ－４．６ｐ）、およびｉｎｇａａｓ（０．９－１．６ｐ）を含む群の少なくとも一つの部材である
高感度のための請求項７記載のフォトセンサは、電子増幅器と一体化されている
請求項７記載のフォトセンサは、冷却装置と一体化されている
請求項（８）に記載のフォトセンサは、冷却装置と一体化されている
請求項７記載のフォトセンサは、光検出器、電子増幅器及び冷却装置を含む
請求項５記載の広帯域液晶レンズは、妥協する
（ａ）セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）を含む群の少なくとも一つの部材が選択された広帯域透明窓）フッ化バリウム（ＢａＦ２）（０．１８－１４μｍ）フッ化カルシウム（ＣａＦ２）（０．１８－１１．５μｍ）塩化カリウム（０．２１－２０μｍ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）０．２５－１６μｍ、ヨウ化セシウム（Ｃｓｌ）（０．２５－５５μｍ）ダイヤモンド（０．２２５－ＴＨｚ）、有機材料としては、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン（ｐｖｄｆ）およびμｍＰＭＭＡが挙げられるが、これらに限定されるものではない
（ｂ）錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、アルミニウム酸化亜鉛（ＡＺＯ）、アルミニウム酸化亜鉛（ＡＺＯ）。ｚｎｏ、ドープされたダイヤモンド、カーボンナノチューブ、グラフェンおよびグラフェン酸化物
（ｃ）セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）（０．４５μｍ、２１．５μｍ）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）（０．１８－１４μｍ）フッ化カルシウム（ＣａＦ２）（０．１８－１１．５μｍ）塩化カリウム（０．１８－１１．５μｍ）、塩化カリウム（０．２１－２０μｍ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）０．２５－１６μｍ、ヨウ化セシウム（Ｃｓｌ）（０．２５－５５μｍ）ダイヤモンド（０．２２５－ＴＨｚ）を含む群から選択される凸レンズであって、有機材料としては、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン（ｐｖｄｆ）およびμｍ ＰＭＭＡが挙げられるが、これらに限定されるものではない
（ｄ）グループの少なくとも（１つ）のメンバーが選択された液晶
アゾベンゼン液晶と、アゾベンゼン単量体と、キラルアゾベンゼン色素と、光配向材料と、ｅｐａａｄアゾベンゼンを増強させた高速アゾベンゼン液晶と、を含むことを特徴とする分光分析の第２の段階のための請求項のファブリ－ペロー干渉計装置であって、前記フォトセンサと一体化されていることを特徴とするファブリ－ペロー干渉計装置
請求項（４）に記載のＭＥＭＳピンホール装置であって、前記ＭＥＭＳピンホール素子は、前記フォトセンサと一体化されていることを特徴とするＭＥＭＳピンホール
請求項（４）に記載のチューナブルレンズは、広帯域チューニングのためのものであることを特徴とする

１６． 請求項（４）に記載のＤＣリニアモータは、広帯域チューニングのためのものである

１７． 請求項（４）に記載のピエゾ電気アクチュエータは、微調整のためのものであることを特徴とするピエゾ電気アクチュエータ

１８． 請求項（４）に記載のＭＥＭＳ光開口は、前記超高速チューニングのためのものであることを特徴とするＭＥＭＳ光開口

１９． 広帯域分光法のためのふるいは、外側リングのピンホールが、分光法に使用される最長波長のオーダーであることを意味する

２０． （２０）請求項１記載の入力ビームは、レーザラマン散乱からのプローブビーム、ＩＲ吸収からのプローブビーム、ＵＶ－ＶＩＳ 吸収のプローブビーム、蛍光散乱からのプローブビームを含む、グループの少なくとも（１つ）のプローブビームを結合する
２１． 請求項（１）に記載の光開口であって、前記光開口部は、前記準有彩色光の焦点合わせを制御するための手段上に配置されていることを特徴とする光開口

２２． 請求項１記載のチューナブルノッチ－空間フィルタは、第２ステージの分光器である
妥協
（ａ）特定の準有彩光を前記光開口部に通過させるための光開口
（ｂ）準有彩焦点要素を制御するための少なくとも（１つ）の平均が、光開口を通して焦点を合わせる
２３． チューナブルノッチ－空間フィルタは妥協する
（ａ）特定の準有彩光を前記光開口部に通過させるための光開口
（ｂ）準有彩焦点要素を制御するための少なくとも（１つ）の平均が、光開口を通して焦点を合わせる。
本明細書に引用された全ての特許、公開された出願および参考文献の教示は、その全体が参照により援用される。

例示的な実施形態を特に図示し説明してきたが、添付の特許請求の範囲に包含される実施形態の範囲から逸脱することなく、形態および細部における様々な変更が可能であることは当業者には理解されよう。

Claims (15)

1. 広帯域調整可能スペクトル空間ノイズフィルターであって、
   入力ビームを受け取るように構成され、前記入力ビームのスペクトル部分を透過するように構成された、準クロマチック回折集束要素と、
   前記準クロマチック回折集束要素の焦点位置を調整するように構成された可動または調整可能なレンズと、
   前記透過された少なくとも一部の光を受け取り、前記透過された少なくとも一部の光が光開口部を通過して順次光学装置に到達することを可能にするように構成された可動または固定光開口部と、
   を有する、広帯域調整可能スペクトル空間ノイズフィルター。
2. 請求項１記載の装置において、前記準クロマチック回折集束要素は、フレネルレンズ、フレネルゾーンプレート、フォトンシーブ、ピンホールシーブ、伸縮性回折要素、および調整可能回折集束要素のうちの少なくとも１つを含み、入力ビームスペクトルバンドに対して透明な材料で作られたものである、請求項１記載の装置。
3. 請求項１に記載の装置において、前記可動光開口部を通して前記少なくとも一部の光を集束させるように構成された少なくとも１つのさらなる装置をさらに備え、前記少なくとも１つのさらなる装置は、１つ以上の（調整可能レンズ）調整可能な焦点回折要素、圧電アクチュエータ、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏーＥｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）光開口膜、リニアモーター、アクチュエーター、ＤＣリニアモーター、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ ＥｌｅｃｔｒｏーＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）光開口フォトセンサー、および可動式または調整可能レンズを含むものである、装置。
4. 請求項１記載の広帯域調整可能スペクトル空間ノイズフィルターにおいて、
   集束モジュールは、調整可能レンズ、液体結晶レンズ、エレクトロウェッティングレンズ、ズームレンズ、ボイスコイル調整可能レンズ、伸縮性回折要素のうちの少なくとも１つを含み、前記入力ビームのスペクトルバンドに対して透明な材料で作られたものである、広帯域調整可能スペクトル空間ノイズフィルター。
5. 請求項１記載の装置において、前記可動光開口部がピンホールまたはスリットを有するものである、装置。
6. 請求項１記載の装置において、最適なスペクトル空間フィルタリングのために解像度が達成され、前記光開口部が前記回折集束要素の最良の集束能力に近づく直径または幅を有するように設計されるものである、装置。
7. 請求項１記載の装置において、前記回折集束要素は、前記外側特徴寸法が、試験されるより長い波長に関連する場合に、広帯域スペクトルアプリケーションを実行するように構成されるものである、装置。
8. 請求項１記載の装置において、前記可動または調整可能レンズは、広帯域透明窓、広帯域透明導電性電極、広帯域透明凸レンズ、広帯域透明液晶、広帯域液体材料、広帯域液体流体、調整可能回折集束素子、エレクトロウェッティングレンズ、液晶レンズのうちの少なくとも１つを含むものである、装置。
9. 請求項３記載の装置において、
   前記ＭＥＭＳ光開口フォトセンサーは、ＭＥＭＳ光開口フォトセンサー装置に結合されている、
   前記可動または調整可能レンズは、前記透過された光の少なくとも一部の広帯域調整を実行するように構成される、
   前記ＤＣリニアモーターは、前記透過された光の少なくとも一部の広帯域調整を可能にするように構成される、
   前記圧電アクチュエーターは、前記透過された光の少なくとも一部の前記レンズ及びリニアモーターよりも微調整できるように構成される、
   前記ＭＥＭＳ光開口フォトセンサーは、前記透過された光の少なくとも一部のレンズやリニアモーターよりも微調整できるように構成されている、
   のうち、１つである、装置。
10. 前記光開口部を通過した光を検出し、受信した光信号を電気分光器信号に変換するように構成された、さらなるフォトセンサースキームを含む、請求項１に記載のマイクロ広帯域分光分析装置用の広帯域調整可能スペクトル空間ノイズフィルターの順次光学装置。
11. 請求項１０記載の装置において、１つまたは複数の入力ビームが、以下のタイプ：光ビーム、レーザーラマン散乱、赤外線吸収、赤外線反射、紫外可視（ＵＶーＶｉｓ）吸収、 紫外可視（ＵＶーＶｉｓ）反射、蛍光散乱、および比色ビームのうちの１つまたは複数のプローブビームを含むものである、装置。
12. 請求項１記載の広帯域調整可能スペクトル空間ノイズフィルターにおいて、２段階の分光法を実行するように構成された分光分析装置の少なくとも一部を含み、
    さらに、前記光開口部を通過した準クロマチック光をコリメートするように構成されたコリメーティング光学素子と、スペクトル分析を可能にするように構成されたコリメーティングレンズと、スペクトル分析と光センシングを実行するように構成されたファブリペロー干渉計装置を有するものである、広帯域調整可能スペクトル空間ノイズフィルター。
13. 広帯域調整可能レンズであって、
    （ａ）調整可能レンズ用の広帯域透明窓であって、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）（０．４５ μｍおよび２１．５μｍ）、フッ化バリウム（ＢａＦ₂）（０．１８-１４ μｍ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）（０．１８-１１．５ μｍ）、塩化カリウム（０．２１-２０μｍ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）０．２５-１６ μｍ、ヨウ化セシウム（Ｃｓｌ）（０．２５-５５ μｍ）ダイヤモンド（０．２２５‐ＴＨｚ）の群から少なくとも１つ選択され、有機材料には、ポリエチレン、フッ化ポリビニリデン（ｐｖｄｆ）、およびＰＭＭＡが含まれるが、これらに限定されない、調整可能レンズ用の広帯域透明窓と、
    （ｂ）広帯域調整可能レンズ用の導電性電極であって、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、アルミニウム酸化亜鉛（ＡＺＯ）、アルミニウム酸化亜鉛（ＡＺＯ）、ＺｎＯ、ドープダイヤモンド、カーボンナノチューブ、グラフェン、酸化グラフェンからなる群の少なくとも１つから選択される、広帯域調整可能レンズ用の導電性電極と、
    （ｃ）調整可能レンズ用の凸レンズであって、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）（０．４５ μｍおよび２１．５ μｍ）、フッ化バリウム（ＢａＦ_２）（０．１８-１４ μｍ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ₂）（０．１８-１１．５ μｍ）、塩化カリウム（０．２１-２０ μｍ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）０．２５－１６ μｍ、ヨウ化セシウム（Ｃｓｌ）（０．２５－５５ μｍ）ダイヤモンド（０．２２５－ＴＨｚ）からなる群から選択され、有機材料にはポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン（ｐｖｄｆ）およびＰＭＭＡが含まれるがこれらに限定されない、調整可能レンズ用の凸レンズと、有する。
14. 請求項１０に記載の広帯域スペクトル応答を達成するためのフォトセンサーであって、ハイブリッドパイロ検出器（０．１～１０００μｍ）と、サーモパイル検出器と、ＰｂＳ検出器（１５０ｎｍ～２．６μ）と、ＰｂＳｅ検出器（１５０ ｎｍ－４．６μ）と、ＩｎＧａＡｓ（０．９－１．６μ）とをさらに含む、フォトセンサー。
15. 広帯域動作条件のための請求項２に記載の準クロマチック回折集束要素において、広帯域材料上に置かれる前記のものは、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）（０．４５μｍおよび２１．５μｍ）、フッ化バリウム（ＢａＦ_２）（０．１８-１４μｍ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）（０．１８－１１．５μｍ）、塩化カリウム（０．２１－２０μｍ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）０．２５-１６μｍ、ヨウ化セシウム（Ｃｓｌ）（０．２５-５５μｍ）およびダイヤモンド（０．２２５－ＴＨｚ）の群のうちから少なくとも１つが選択され、有機材料は、ポリエチレン、フッ化ポリビニリデン（ｐｖｄｆ）、およびＰＭＭＡが含まれるが、これらに限定されないものである。