(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に選択された波長の範囲内で赤外線によってガスを検出する際に使用するための干渉フィルターであって、
互いに選択された距離で離間された少なくとも２つの略平行な反射面を備え、これにより光が発振している間に、前記反射面によって境界が定められる共振器を形成し、前記反射面のうち少なくとも１つの反射面は、光が前記共振器に向かって又は前記共振器から透過するように部分的に透明とされる干渉フィルターにおいて、
前記共振器内部に少なくとも部分的に位置し、シリコンの屈折率以上の高い屈折率を有する第１の透過材料であって、前記第１の透過材料には、前記反射面の少なくとも１つが設けられる、第１の透過材料を備え、
前記反射面の少なくとも１つは、他方の反射面から異なる距離で２つの異なる平面に配置された少なくとも２つの表面部分に分割されたパターンを含むことによって、異なる波長で共振するために与えられる前記反射面の間で少なくとも２つの異なる光路長を設けており、
前記干渉フィルターは、前記反射面の少なくとも１つの反射面による付加的なパターンを備え、前記付加的なパターンは回折レリーフパターンであり、該回折レリーフパターンは、少なくとも２つの方向で少なくとも２つの波長を回折するための回折格子を備えているように適合されていることを特徴とする、特に選択された波長の範囲内で赤外線によってガスを検出する際に使用するための干渉フィルター。
【請求項２】
前記反射面のうちの第１の反射面は、略平坦な表面部から成るモザイクパターンによって構成され、
各前記表面部は、選択された共振波長によってファブリペロー干渉計内に第１の反射器を形成し、
前記反射面のうちの第２の反射面は、前記ファブリペロー干渉計内に第２の反射器を構成することを特徴とする請求項１に記載の干渉フィルター。
【請求項３】
前記回折レリーフパターンは、異なる焦点に向けて異なる波長の状態で光を合焦させるための回折レンズを構成していることを特徴とする請求項１に記載の干渉フィルター。
【請求項４】
前記パターンは、少なくとも２つの表面部に分割され、且つ前記干渉フィルターを構成するシリコンディスクの一の側面上に設けられることを特徴とする請求項１に記載の干渉フィルター。
【請求項５】
特に選択された波長の範囲内で赤外線によってガスを検出する際に使用するための干渉フィルターであって、
互いに選択された距離で離間された少なくとも２つの略平行な反射面を備え、これにより光が発振している間に、前記反射面によって境界が定められる共振器を形成し、前記反射面のうち少なくとも１つの反射面は、光が前記共振器に向かって又は前記共振器から透過するように部分的に透明とされる干渉フィルターにおいて、
前記共振器内部に少なくとも部分的に位置し、シリコンの屈折率以上の高い屈折率を有する第１の透過材料であって、前記第１の透過材料には、前記反射面の少なくとも１つが設けられ、前記反射面のうちの１つは、少なくとも２つの表面に分割されたパターンを含み、それによって、異なる波長で共振するために与えられる前記反射面の間で少なくとも２つの異なる光路長を設けられる、第１の透過材料と、
前記第１の透過材料と前記反射面のうちの少なくとも１つとの間に距離を画定するための手段であって、前記第１の透過材料と前記反射面のうちの少なくとも１つとの間に空洞を形成する、手段と、
前記距離を調整するための調整装置であって、少なくとも１つの選択可能な寸法を有している空洞を提供する、調整装置と、
前記第１の透過材料と前記空洞との間の境界面に設けられた反射低減層と、
を備えることを特徴とする、特に選択された波長の範囲内で赤外線によってガスを検出する際に使用するための干渉フィルター。
【請求項６】
前記反射面のうちの第１の反射面は、前記第１の透過材料の一の側によって構成され、
前記反射低減層は、前記第１の反射面に対して反対側に位置付けられ、
前記反射面のうちの第２の反射面は、前記空洞に面する面の前記反対側で、ディスク上に位置付けられることを特徴とする請求項５に記載の干渉フィルター。
【請求項７】
前記第１の透過材料は、前記第２の反射面に亘って所定の距離で位置付けられ、これにより前記第１の反射面が前記第１の透過材料の光源側に位置し、前記反射低減層が前記第１の透過材料の焦点側に位置していることを特徴とする請求項６に記載の干渉フィルター。
【請求項８】
導体によって電源を前記反射面のそれぞれに結合するための手段をさらに備え、これにより静電気的に前記反射面間の距離を変化させることができることを特徴とする請求項７に記載の干渉フィルター。
【請求項９】
前記反射低減層は、前記空洞及び前記第１の透過材料の屈折率と異なる屈折率と、選択された波長の範囲内で前記境界面における反射を低減させるように選択された厚さと、を有している材料から成る少なくとも１つの層を備えていることを特徴とする請求項５に記載の干渉フィルター。
【請求項１０】
前記反射面のうちの第１の反射面は、略平坦な表面部から成るモザイクパターンによって構成され、
各前記表面部は、選択された共振波長によってファブリペロー干渉計内に第１の反射器を形成し、
前記反射面のうちの第２の反射面は、前記ファブリペロー干渉計内に第２の反射器を構成することを特徴とする請求項５に記載の干渉フィルター。
【請求項１１】
少なくとも２つのパターンに分割された前記パターンは、前記干渉フィルターを構成するシリコンディスクの一の側面上に設けられることを特徴とする請求項５に記載の干渉フィルター。
【請求項１２】
選択された波長の範囲内で光によってガスを検出する際に使用するための干渉フィルターであって、
互いに選択された距離で離間された少なくとも２つの略平行な反射面を備え、これにより光が発振している間に、前記反射面によって境界が定められる共振器を形成し、前記反射面のうち少なくとも１つの反射面は、光が前記共振器に向かって又は前記共振器から透過するように部分的に透明とされる干渉フィルターにおいて、
前記共振器内部に少なくとも部分的に位置する第１の透過材料であって、前記第１の透過材料には、前記反射面の少なくとも１つが設けられ、前記反射面の少なくとも１つは、少なくとも２つの表面に分割されたパターンを含み、それによって、異なる波長で共振するために与えられる前記反射面の間で少なくとも２つの異なる光路長を設けられる、第１の透過材料と、
前記第１の透過材料と前記反射面のうちの少なくとも１つとの間に距離を画定するための手段であって、前記第１の透過材料と前記反射面のうちの少なくとも１つとの間に空洞を形成する、手段と、
前記距離を調整するための調整装置であって、少なくとも１つの選択可能な寸法を有している空洞を提供する、調整装置と、
前記第１の透過材料と前記空洞との間の境界面に設けられた反射低減層であって、前記選択された波長の範囲内で光に対する最小限の反射率を有する反射低減層と、
を備えることを特徴とする、選択された波長の範囲内で光によってガスを検出する際に使用するための干渉フィルター。
【請求項１３】
選択された波長の範囲内で光によってガスを検出する際に使用するための干渉フィルターであって、
互いに選択された距離で離間された少なくとも２つの略平行な反射面を備え、これにより光が発振している間に、前記反射面によって境界が定められる共振器を形成し、前記反射面のうち少なくとも１つの反射面は、光が前記共振器に向かって又は前記共振器から透過するように部分的に透明とされる干渉フィルターにおいて、
前記共振器内部に少なくとも部分的に位置する第１の透過材料であって、前記第１の透過材料には、前記反射面の少なくとも１つが設けられる第１の透過材料を備え、
前記反射面の少なくとも１つは、他方の反射面から異なる距離で２つの異なる平面に配置された少なくとも２つの表面部分に分割されたパターンを含み、該パターン上には、前記選択された波長の範囲内の光に対する最小限の反射率を有する非反射層が設けられ、それによって、異なる波長で共振するために与えられる前記反射面の間で少なくとも２つの異なる光路長を設けており、
前記干渉フィルターは、前記反射面の少なくとも１つの反射面による付加的なパターンを備え、前記付加的なパターンは回折レリーフパターンであり、該回折レリーフパターンは、少なくとも２つの方向で少なくとも２つの波長を回折するための回折格子を備えているように適合されていることを特徴とする、選択された波長の範囲内で光によってガスを検出する際に使用するための干渉フィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉フィルター、特に選択された範囲内で赤外線によってガスを検知する際に利用される干渉フィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
大部分のガスは、気体分子の許容振動遷移に対応している光子エネルギーと共に赤外線を吸収する。赤外線を利用してガス濃度を測定する場合には、一般にガスを通じて透過された光の２種類の測定が実行される。この２種類の測定のうち一方の測定はガスの吸収によって影響され（減少され）、他方の基準測定はガスによって影響されない。この測定方法は、非分散赤外線方式（non-dispersive infrared，ＮＤＩＲ）と呼ばれる。
【０００３】
図１は４．５−５．０μｍの範囲の波長の一の作用である透過を表わすが、一酸化炭素（ＣＯ）の赤外線スペクトルは略周期的なラインパターンを有していることがわかる。メタン（ＣＨ４）を含む幾つかのガスは、類似する吸収ラインを有している。一酸化炭素ライン（CO lines）間の距離は、波長が増加すると共に増加しているが、波長の小さな間隔内で基本的に一定である。一酸化炭素の濃度を測定するために、図２に図示されるようなアセンブリを使用することができる。赤外線光源２１からの光は、平行ミラー（collimating mirror）又は集束ミラー（focusing mirror）２２を介してガスセル（gas cell）２３を通過して、さらに例えばファブリペローフィルターのような調整されたフィルター２４、固定されたバンドパスフィルター２５、さらに集束ミラー２６を通過して検出器２７に送信される。この構成において、調整されたフィルターの機能は、２つの構成又は設定の間でシフトすることである。一方の設定において、一酸化炭素が光を透過させるスペクトルの範囲で光を透過し（相関的な設定）、他方の設定においては、一酸化炭素が光を吸収するスペクトルの範囲で光を透過する（非相関的な設定）。この方法において、異なる設定を使用する測定の間で連続してシフトすることができる。２つの設定の間の距離は、一酸化炭素がガスセル内で妨げない場合、ゼロ（zero）であり、増加している一酸化炭素の濃度と共に増加することができる。
【０００４】
ガススペクトル内で単一のラインに適合されているフィルターを使用することによって、様々な利点が得られる：
１）与えられたガス濃度は、バンドパスフィルターが使用される場合と比較して、測定された信号において大きな相対的変化を与える。
２）別のガスが同一の波長帯内で吸収される存在である場合、異なるライン以外で同じ範囲内でガスの検出感度を減少するように、測定に最小限の影響を有することができる。
３）光源の温度及び別の外乱による変化は、両方の測定に同程度に影響を与えることができる。
これがフィルターの位置を除いてすべてを作用するために、一定に保たれなければならない。これは、光が可能な限り類似の経路を通ることによって得られることができる。好ましくは、測定に影響を与える全て事柄は、それら上に同じ影響を有することができる。別のガスを加えて、影響は、温度勾配、光学的表面上に蒸着された汚れ、増幅回路内のドリフト、機械的な安定性などである場合もある。
【０００５】
一酸化炭素ラインと共に直接的に適合するフィルターを作製することは、難しい。近い近似（approximation）は、表面間の距離ｄと共に２つの平行な光学的表面間の媒介物の回折率ｎを有している干渉フィルターである。フィルターを介する透過は、λが波長である波数ν＝１／λである周期関数である。周期は、１／２ｎｄであり、ｎは屈折率である。今、距離ｄは、周期がスペクトルにおいて位置の範囲における一酸化炭素ラインに対応するように選択されることができる。光学波長ｓ＝ｎｄがｓ±（Δｓ）＝ｓ±λ／４であるように波長の４分の１と共に変化するとき、フィルターの要求された変調は得られる。一定の屈折率と共に、ｄ±（Δｄ）＝ｄ±λ／４ｎのように厚さにおける変化に対応することができる。屈折率が１であるときに、Δｄは、約２．３μｍである。
【０００６】
一酸化炭素スペクトルに適合され、非相関的なモードにおける干渉フィルターを通過した透過は、図１に記載される。図１では、上部ラインは一酸化炭素スペクトルを示し、下部ラインはフィルターの透過スペクトルを示し、上部ライン及び下部ラインは、波長の関数であり、４．５μｍから５．０μｍの範囲である。
【０００７】
中央部の波長から次第に増加している外側の波長は、図１に示されるように、フィルターラインとガスラインとの間で起こる場合がある。バンドパスフィルターを追加することによって、使用者は使用される境界を定めることができる。
【０００８】
干渉フィルターは、調節可能な離隔状態で２つの平行なミラーからなる場合、ミラー間の光学材料における変化は、とても制限される：例えば、空気、別のガス又は場合により弾性の透過材料である。干渉フィルターにおける光学材料は、到着する光におけるどれくらい大きい拡角（angular spread）を有しているかを決定する。角度が増加するとき、効果的な光学波長は干渉している光のために減少し、且つ、入射角における拡大は、透過スペクトルのスミアリング（smearing）を生じる場合がある。高い屈折率は、フィルター材料内の最大屈折角度を低くすることができる。フィルターの範囲（etendue）は、最大許容角度によって決定される。範囲は、光束（light bundle）の領域及び立体角の成果であり、光線源が無制限に拡張する場合に、システムを介してどの程度の光なのかの測定することができる。与えられたスペクトル分解能における範囲が屈折率の２乗に比例することが示される。従って、使用者は、例えばシリコン（ｎ＝３．４）が共振器内の空気の代わりに使用される場合、１０倍以上の光を得ることができる。
【０００９】
この挑戦は、相関的なモード及び非相関的なモードの両方にフィルターを調整するのに十分な光学波長を変化することができる高い屈折率で干渉フィルターを作製することである。
【００１０】
従来技術において、そのような干渉フィルターと共に一酸化炭素を測定する原理は、特許文献１に記載されている。シリコン又は記述されていない類似の材料を除いて、透過の光学材料で熱的に調整されたフィルターを作製する可能性についても述べている。
【００１１】
機械的な干渉計を作製することは、費用がかかり、それ故に、この測定方法は、例えばホームマーケットのための火災報知機内及び焼却炉のプロセス監視に使用するための一酸化炭素センサーを安価で、且つ対象に生産するために不適切である。
【００１２】
１９９０年頃にＭｉｃｈａｅｌ  Ｚｏｃｈｂａｕｅｒは、光学波長を変化するためのシリコンディスクを加熱された状態でいくつかの実験を行い、非特許文献１の１９５ページから２０３ページを参照する。この方法における干渉フィルターは、安価な構成要素になる。加熱および冷却サイクルは遅くなり、且つエネルギーを消費する。ディスクに亘って均一な温度を達成することもやはり困難である。
【特許文献１】米国特許第３９３９３４８号明細書
【特許文献２】ノルウェー特許出願第２００５．１８５１号明細書
【特許文献３】国際公開第２００２／４４６７３号パンフレット
【非特許文献１】Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｚｏｃｈｂａｕｅｒ著、“Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅｓ  Ｍｅｓｓｅｎ  ６１”、１９９４年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、この本発明の目的は、可能な限り類似の状況下で相関的な測定及び非相関的な測定を実施できる最大限の光の通過量の状態の干渉フィルターを提供することであり、例えば２つの干渉状態間で素早く切り替えることによって、場合により同時にそれらを監視することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
それらの目的は、添付している請求項に記載されたフィルターを使用して得られる。
【００１５】
本発明は、一例として本発明を図示する添付している図面を参照しながら、以下により詳細に記述されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図３は、本発明の原理を示す。シリコンディスク１は、（４つの方形のみで示されている）モザイクパターン（mosaic pattern）に分割され、方形Ａと方形Ｂとの光学波長の差は、方形Ａを通過した波長が方形Ｂを通過した波長より４分の１波長分長くなっている。フィルターを調整する代わりに、２つの異なる干渉フィルターが現在使用され、その光は、光が通過するフィルターに依存して分散される。フィルターＡ及びフィルターＢのモザイクパターンは、例えば、ビーム経路における不均衡なガス分散のような、システム的なエラーを避けるように、好ましくは、光ビームに対してフィルターを亘って可能な限り均一に分散される。従って、図面は、ファブリペローフィルター（Fabry-Perot filter）の２つの異なる厚さを形成している４つのモザイク部分を示している。図面における比率は、図示の目的ために誇張してある。２つの異なる厚さよりも多い数の異なる厚さを使用することよって、より大きい温度ドリフト（従って、光路長における変化）が、使用可能な単一の差を抽出できるまで、許容することができる利点を有している。図４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、異なる厚さで、規則正しい種類及びランダムな種類にタイルを張られた３つの異なる干渉フィルターのセグメント３１，３２，３３のモザイクを示している。図４Ｃに図示されるように、単一のフィルターのセグメントを通過する光は、回折レンズリリーフによって、３つの焦点Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の１つに方向づけることができる。
【００１７】
図３にさらに言及されているように、光源Ｓから来ている光は、異なる厚さを有している基板の部分の間で分散され、そのため光ビームの並行な且つ同時なフィルタリングがフィルターを介して通過した光ビーム上で設けられる。一のフィルターは、干渉フィルターの異なる位置で同一の光ビームにおいて異なる波長又は波長セットを除去することができる。従いまして、それらの異なる波長は、別の種類のフィルタリングと共に分離されることができ、そのため波長の異なるセット上での同時測定は、例えば、図３に図示されているように異なる方向に焦点を合わせているフィルター表面上のレンズを設けていることによって、もたらされることができる。
【００１８】
材料上の部分的な反射面及び部分的な透過面は、様々な方法で製造され、本発明の好ましい実施形態によれば、それらは、単に空気とシリコンとの間の略平行な平面及び表面によって構成され、０．３の反射率を与えている。より良いフィネス（finesse）が要求される場合、又は反射表面上の別の材料を析出する必要がある場合、別の方法自体が既知の方法は、反射面を作製するために使用されることができる。さらにゲルマニウム（Germanium）のような別の材料も、シリコンの代替物として使用することができる。これは、シリコンよりも高い屈折率を有し、当業者にとって明らかである別の適合を必要とする。
【００１９】
上述されているように、図３は、本発明の好ましい実施形態を図示されている。回折パターンが焦点Ｄ２に向けて薄いフィルターＢを通過した光の焦点を合わせ、且つ薄いフィルターＡから別の焦点Ｄ１に光の焦点を合わせるように設けられている。除去された光を測定するために、使用者は、単一の検出器又は複合検出器のどちらかを使用することができる。複合検出器が使用されるとき、各検出器は、フィルターセットの傾斜又は構成要素に対応している焦点の一つで配置されている。単一の検出装置は使用されるとき、精査装置が必要である。精査装置又は精査方法の例は、傾斜可能なミラー、検出器の並進、フィルターアセンブリの回転及び並進である。異なる波長と共に光を分離するための別の解決方法は、当時のモザイクパターンの１部から光を分離するためのマスクのように熟孝されることができる。
【００２０】
単一の差は、一酸化炭素の存在に依存し、従ってシステム内の結果は、熱調整フィルター又はマイクロメカニカル調整フィルターに対応する。
【００２１】
構造的な挑戦は、フィルターが内側で光学的な共振器のように作用しなければならないことである。これは、たとえ焦点回折パターンが外側上に処理された場合、内部反射をシフトする位相が例えば、ミラーに関しては、位置から独立していなければならないことを意味している。
【００２２】
回折レンズ又は回折格子が干渉フィルター上の異なる位置から光を分離するために図３に図示されるように使用される場合、フィルター内の分散を使用することによって追加の波長に依存した異なるフィルタリングを追加するための可能性である。これは、それ自体が先行技術であり、且つ本明細書に詳細を記載していない。
【００２３】
図６Ａは、より詳細を上述された回折パターンの断面図を示し、内部位相状態が実行された透過フィルターを示している。同時に、３つの異なる位相遅延の適切なセットは、回折レンズとして使用可能であるように得られる。それ故に、表面１１上のそれら３つのレベルから反射された光が３つの異なる位相偏移Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を有しているように、２つのステップＨ１，Ｈ２において３つの異なる高さと共に回折パターンである。各ステップの高さは、シリコンの屈折率（ｎ＝３，４２７）によって分割された波長の半分であり、例えば、一酸化炭素スペクトル（CO spectrum）内で依存している選択された約６７０ｎｍから約６９０ｎｍである。その結果、内部反射で位相偏移は、回折パターンの局地的な高さに依存しているゼロ、１つの波長、又は２つの波長になる。シリコンディスクの外部へ伝播している光Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、高さに対応する０波長、０．２９波長、又は０．６４波長の位相偏移を得る。これは、０．６と０．７との間の効率で回折レンズを作製することを可能にする。
【００２４】
図５は、回折パターン及びモザイクの両方を備える本発明を図示し、回折パターンに関連した高さの差に加えて、モザイクの異なる部分の間の高さの差である。図５において、図示された場合は、６つのレベルの合計である回折パターンにおいて、すなわち３４０ｎｍの周りで、ステップの高さの半分である。図５において、いかにモザイクの各部分には、光ビームを制御するための回折パターンを設けられているかを図示している。ディスクを通過した光路が４分の１波長増加する場合、ラインパターンは、半分の周期で偏移される。モザイクの各部分間の高さにおける差は、ディスクの片側の側面又は両側面上にエッチングされることができる。図面において、回折パターンは、反復的であるように示されるが、レンズ又は格子のような多くの異なる方法で設けられることができる。
【００２５】
１つの部分的な反射面２は、図６Ｂに図示されるように、外側に回折パターンの埋め込み層であってもよい。その結果、回折パターンは、非反射層を有することができる。図６Ｂにおいて、フィルターは、ファブリペローフィルターと、バンドパスフィルターとしても使用可能な回折リリーフパターンとの組み合わせである。
【００２６】
パターンは、フォトリソグラフィー（photolithography）、レジストマスク（resist masks）、及びディープＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching ：DRIE）又はドライエッチングを使用して生産されることができる。ドライエッチング処理は、電場（electrical field）を共に提供する２つの電極から基本的になる。ガスは領域に供給され、イオンはエッチング処理を行うための表面に向けて加速される。加速されたイオンは、再結合（recombination）においてラジカル（radical）に亘って支配し、異方性エッチングの外形が得られる。
【００２７】
ディスクの厚さのための基準許容範囲は、フィルターラインを一酸化炭素ラインに交わらせるために通常十分ではない。さらに、光学的な厚さは、温度と共に変化する。温度制御は有益であるが、干渉フィルターの数及び厚さの適切な選択は、使用可能な信号が焦点のスポットで測定された強度の差として常に検出可能にすることを確実にすることができる。温度制御が使用される場合、温度制御は、フィルターの温度が周囲の最高温度よりも高い場合、要求された厚さは加熱によって得られることができるという利点がある場合もある。不利点は、各センサーが調整されなければならず、且つ加熱は電力を消耗することである。
【００２８】
図７Ｂにおいて、干渉フィルターの断面は、設けられることができ、且つさらに代替物又は熱調整を加えて設けられることができる２つのシリコンディスクからなるように図示されている。支配的な干渉は、シリコンと空気との間の２つの遷移２の間である。ディスクの別の側面上で、非反射層３が位置付けられる。この結果は、干渉フィルターが図７Ａに図示されているように、“不可視”の空洞がない場合単一のシリコンディスク１のように機能する／見えることである。空洞、すなわち各表面の間の距離を変化することによって、干渉を与える各表面２の間の合計の光路長が変化する。その結果、フィルターは、空洞及びミラーを使用する干渉計の可撓性を達成するように、例えば、入射の高角度及び減少された合計厚さを保持されるシリコン材料の利点のように同時に相関的なモード及び非相関的なモードの両方をはめ込むことができる。減少された厚さ及び短い空洞距離は、平行な表面を作製することを一般的に容易させる。
【００２９】
空洞だけは、実際の実施形態の許容範囲及び安定性に依存して、λ／４からλ／２までの範囲で実用的な調整を可能にするほど十分大きくなければならなく、且つ例えば、フィルターの効率を増加するために選択された屈折率の状態であるゲル、可撓性の材料で満たされることができることを除いて、大抵は空気を含むことができる。
【００３０】
非反射層は、異なる屈折率の１つ又は複数の層からなることができる。これは、それ自体が既知の技術であり、本明細書では詳細を記述されることはなく、４．７５μｍの範囲の波長で操作と共に一酸化ケイ素（ＳｉＯ）の０．６５μｍの層として設けられることができる。屈折率における多孔性のシリコン又は段階的な遷移のような別の技術は使用されることができる。最も重要なことは、関心のある波長の範囲のために最小限の反射率を有することである。残りの反射率は、異なって２つの測定に影響を及ぼすことができる。
【００３１】
図８において、図７における解決方法には、部分的に埋め込まれた反射層の前部で空隙を備えていること以外で、図６における格子と同じ設計で回折レンズが設けられることができることを示している。焦点９に向けて光を焦点に合わせるように適合されているレンズは、対応しているレベルを有している部分が同じレンズの部分を構成し、且つ同じ焦点に向けて焦点を合わせるように、モザイクパターンにおけるスプリットである。
【００３２】
図９のＡ及び図９のＢは、フィルターがウォーターボンディング（water bonding）及びマイクロマシンのためのそれ自体が既知の解決方法に基づいて実行されるために考えられることを示すスケッチ図を示している。明白であるように、ここでフィルターは、基板７に亘って選択された距離で保持されているディスク６と共に基板によって構成される。反射器２の１つ反射器及びフィルターにおける透過材料を構成しているシリコンディスク６の間の電圧を適用することによって、図９のＡ及び図９のＢの間での差からわかるように、静電気引力（electrostatic attraction）と共にそれらの間の距離を調整する。従って、空洞の厚さは、単純な方法で変化される。図９において、電極５は、各部分の間の電位を適用するために含まれる。フィルターが好ましくは透過しているように、フィルターには、透過材料であり、好ましくはシリコンである基板の下側上に非反射層が設けられる。図９において、異なる方向における寸法は、実用的な実現可能な実施形態に比べて不釣合いであり、これは図示するために提案されている。この解決方法は、同時に提出された特許文献２により詳細に記述され、前記出願に優先権を持つ国際出願も同様に詳細に記述され、参照により本明細書に包括される。
【００３３】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、回折パターン１９が焦点Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が光の波長に依存するポイントに向けて焦点を合わせるように設けることができる。図１０Ａにおいて、１つの焦点Ｄ１を備える回折レンズは図示され、図１０Ｂにおいて、回折レンズは、レンズの外部領域を形成するのみで非対称であり、異なる波長のための３つの焦点Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を設けている。図１０Ｂにおけるこの非対称の解決方法は、回折レンズの光学軸においてセンサーアレイを位置付けることによって異なる焦点での強度を検出することができる。このように、使用者は、図２で示されたバンドパスフィルターが不必要となるように、スペクトルにおいて異なる波長を分離することができる。それ故に、実際に、異なる部分は、好ましくは、その波長帯を区別するように、それらの部分が同じ種類の回折フィルターを有しているファブリペローフィルターにおいて同じ空洞の長さを有しているように、異なる回折パターンを有している。構成される回折レンズの詳細は、先行技術の部分であり、例えば、特許文献３である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ファブリペローフィルターための、且つ一酸化炭素のための上述された透過スペクトルの図である。
【図２】先行技術によるガス測定を実行するための上述された通常のアセンブリの図である。
【図３】回折フィルターを設けた発明の好ましい実施形態の図である。
【図４Ａ】異なるフィルターを備えている実施形態の図である。
【図４Ｂ】異なるフィルターを備えている実施形態の図である。
【図４Ｃ】異なるフィルターを備えている実施形態の図である。
【図５Ａ】図３に記載の回折フィルターの原理の図である。
【図５Ｂ】図３に記載の回折フィルターの原理の図である。
【図６】バンドパスフィルターとして使用可能である本発明の一の実施形態である。
【図７Ａ】この実施形態と光学的に同等のものと同じように、本発明の代替実施形態の詳細図である。
【図７Ｂ】この実施形態と光学的に同等のものと同じように、本発明の代替実施形態の詳細図である。
【図８】図６に記載の実施形態の回折レンズのより詳細図である。
【図９】本発明のマイクロメカニカルの実施形態の図である。
【図１０Ａ】図６の解決方法の使用図である。
【図１０Ｂ】図６の解決方法の使用図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  シリコンディスク
２  表面
３  非反射層
５  電極
６  シリコンディスク
７  基板
９  焦点
１９  回折パターン
２１  赤外線源
２２  集束ミラー
２３  ガスセル
２４  干渉フィルター
２５  バンドパスフィルター
２６  集束ミラー
２７  検出器
３１  干渉フィルターセグメント
３２  干渉フィルターセグメント
３３  干渉フィルターセグメント
Ａ  方形
Ｂ  方形
Ｒ１  位相偏移
Ｒ２  位相偏移
Ｒ３  位相偏移
Ｈ１  ステップ
Ｈ２  ステップ
Ｔ１  光
Ｔ２  光
Ｔ３  光
Ｓ  光源
Ｄ１  焦点
Ｄ２  焦点
【図１】
0005512967.tif 000002
【図２】
0005512967.tif 000003
【図３】
0005512967.tif 000004
【図４Ａ】
0005512967.tif 000005
【図４Ｂ】
0005512967.tif 000006
【図４Ｃ】
0005512967.tif 000007
【図５】
0005512967.tif 000008
【図６Ａ】
0005512967.tif 000009
【図６Ｂ】
0005512967.tif 000010
【図７Ａ】
0005512967.tif 000011
【図７Ｂ】
0005512967.tif 000012
【図８】
0005512967.tif 000013
【図９】
0005512967.tif 000014
【図１０Ａ】
0005512967.tif 000015
【図１０Ｂ】
0005512967.tif 000016