(57)【要約】【解決手段】  小型フーリエ変換分光計は、小型の装置で、収集された気体又は液体のサンプルの光吸収／透過スペクトルを、フーリエ変換分光技法によって求める能力を提供する。装置は、光ファイバーから光入力を取り込み、その光を小型光学構成要素によって操作し、光を走査ミラー付の小型マイケルソン干渉計に導いて、光学入力の干渉像を取得する。干渉像は、入力光のスペクトルを検索できるように処理される。新しい多段式微小ミラーは、小型干渉計内で光路長調整器として作用する。独特のモノリシックビームスプリッター／ミラーの組み合わせは、構成要素の正確な整列を提供し、製品の一体化を大いに単純化する。装置は、関心事の様々な光学スペクトルをカバーするように設計されている。作動時、装置内の微細加工された構成要素の精度と正確さによって、極めて低波長であっても、作動と分解を行うことができる。更に、装置の小型化の性質は、装置を、新しくて空間的に非常に制約されている用途でも使用できるようにしている。【選択図】          図１
2008521011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
小型フーリエ変換分光計において、
基板と、
光路長調整器及び静止ミラーとモノリシックに一体化されている立方体ビームスプリッターを備えたマイケルソン干渉計と、
検出器と、を備えている小型フーリエ変換分光計。
【請求項２】
前記光路長調整器がモノリシックの多段式ミラーアレイである、請求項１に記載のフーリエ変換分光計。
【請求項３】
入力ソースと
コリメータレンズと、を更に備えている、請求項１に記載の小型フーリエ変換分光計。
【請求項４】
小型マイケルソン分光計において、
複数の段式ミラー要素を備えているモノリシックの多段式ミラーアレイと、静止ミラーとを備えているモノリシック立方体ビームスプリッターであって、前記モノリシックの多段式ミラーアレイと前記静止ミラーが、前記立方体ビームスプリッターの２つの側面に接着されている、モノリシック立方体ビームスプリッターと、
前記段式ミラー要素に整列させることのできる複数のピクセルを備えているアレイ検出器と、を備えている小型マイケルソン干渉計。
【請求項５】
基板からエッチングされた複数の段式ミラー要素を備えているモノリシックの多段式ミラーアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概括的には、フーリエ変換分光学の分野に関する。より具体的には、本発明は、微小光電子機械（「ＭＯＥＭＳ」）フーリエ変換分光計に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は２００４年１１月１８日出願の米国仮特許出願第６０／６２９、０７３号「小型フーリエ変換分光計」への優先権を請求し、同出願を参考文献としてここに援用する。
本発明は、米国空軍によって認められた契約第ＦＡ８６５０−０４−Ｃ−１７１５号の下に米国政府の支援を受けて成された。
【０００３】
製品、システム、貯蔵及び運搬用コンテナ、及び他の物品の中に小型センサーを埋め込むと、それらの物品を監視して、健康状態、整備の必要性、寿命、及びその他の物品の特徴を判定することができるようになる。小型化学センサーからの情報は、ユーザーに、その物品が、損傷を引き起こす虞のある毒性又は腐食性の化学的レベルに曝されているか否か、或いはシステム内で化学物質が漏れているか否か、を知らせる。
【０００４】
更に、伝統的な軍事活動及び一般大衆の関わる市街区域の両方で、化学／生物薬剤及び毒性工業化学物質からの脅威が高まっている。このため、増え続ける化学／生物薬剤を迅速に検出するために、広範囲に計器を使用できるようにする必要がある。軍隊が必要とするものには、有機りん系及び爆発性の化学物質の様な歴史的な薬剤、塩素ジホスゲン窒息ガス及びマスタードガスブリスター剤、アルシン、ジシアン、又は塩化水素の様な血液作用薬剤、ソマン、タブン、又はサリンの様な神経作用薬剤、アフラトキシンの様なマイコトキシン、ボツリヌス菌、リシン、サキシトクシン、トリコセシン、又は炭疽の様な毒素を生み出す細菌が含まれる。平和時の民間の化学／生物薬剤検出の関心事には、麻薬、環境汚染、病気の流行、可動及び静止貯蔵タンクの様な様々な格納容器に付帯する化学物質の漏れなどが含まれる。化学的／生物学的検出に適した検出装置は、民間及び政府が支援する研究及び開発活動、調査、及び商業への利用に膨大な可能性を有している。
【０００５】
化学／生物薬剤と毒性工業化学物質の存在する可能性のある場所が増え続け、サンプル採取速度が増加しているため、リアルタイムの検出、即ち、１００ｍｓ又はそれ以下の程度でサンプル採取することが必要になっている。更に、化学及び生物薬剤のリアルタイム検出は、検出計器のアクセスのし易さ、又は小さなプラットフォームで検出計器を送り込む能力が、出力、体積及び重量の制約によって制限される数多くの用途において、益々重要になっている。更に、将来の軍事作戦シナリオで目下構想されている無人プラットフォーム、掌サイズの検出器、及び携帯型のシステムでは、検出システムに課される出力と寸法の要件は、満足させるのが益々難しくなっている。これらの挑戦は、小型光学分光計を含む新しい小型の化学／生物分析システムに対する必要性に繋がっている。光源、微小光学統合、微小電子機械（「ＭＥＭＳ））、ＭＯＥＭ、及び光学検出器における新しい技術は、これらの新しい小型光学センサーを可能にし、同時により高度な光学技法を、もっと小さいパッケージに組み込めるようにする。
【０００６】
特に、小型の光学構成要素を、ＭＯＥＭＳ構造上で正確に配置し、整列させ、及び制御させると、赤外線（ＩＲ）分光計測設計で支配的なフーリエ変換分光技法を、小さな無人の送出及び偵察プラットフォームから化学及び生物薬剤をリアルタイム検出できるその能力によって、可視／ＵＶスペクトルにまで拡張させることができる。
【０００７】
幾つかの光学技法は、蛍光、発光、及び吸収光学分光を含め、化学／生物薬剤を独自に識別できる能力を実証してきた。歴史的に、吸収分光技法は、紫外線（「ＵＶ」）からＩＲ領域まで分光計測を支配してきたが、これは、発光と蛍光分光が、共に、特定の波長で強い光源を使用して、化学分子の電子を、固有振動数で崩壊する高いエネルギー状態に励起する必要があるためである。これには、通常、ＵＶ波長に達するための、大型の非効率な周波数増倍又は調整可能色素レーザーを使用する必要があり、レイリー散乱の様な高輝度現象に苦しめられることが多い。
【０００８】
しかしながら、吸収分光は、ＵＶ（２００ｎｍから４００ｎｍ）と可視波長（４００ｎｍから８００ｎｍ）で起こる電子エネルギー状態遷移を使って化学分子を測定するのに用いることができ、通常、プリズム、又はより一般的には回折格子の様な光学的分散要素を使って実現されている。しかしながら、回折分光計は、検出器を横切って光学ビームをゆっくりと機械的に走査するか、又は大型の線形電気走査検出器アレイを使用しなければならない。回折格子ベースの設計は、通常、様々な製造元から市販されている掌サイズ又はパーソナルコンピューターの増設カード寸法の分光計に代表されるような、分光計の寸法が縮小された最新技術の典型例である。長い近ＩＲ（ＮＩＲ）からＩＲ波長（１，０００ｎｍから３０，０００ｎｍ又は３０ｕｍを越える）での吸収分光は、通常、低エネルギーレベルの分子振動励起レベルに関わる光の吸収を検出するのに用いられる。この分光分野は、長年、フーリエ変換分光が、回折ベースの光学設計に勝る幾つかの利点のために、優位を占めてきた。フーリエ変換分光は、光学効率に優れ、干渉技法によって完全な光スペクトルが同時に測定されるので速度が速く、多重走査できるため感度が高く、外部補正が不要で且つ直線移動部品だけで機械的に単純なため整備が少なくて済む。
【０００９】
しかしながら、歴史的に、フーリエ変換技法が好まれることが多いが、短い波長で作動することにより必須となる、光学構成要素の配置、構成要素の運動、及びシステムの制御の精度に関する厳密な要求のために、フーリエ変換技法をＵＶ及び可視小型分光計設計に適用するのは難しかった。大学研究者により大規模設計（ＵＶＦＴ）が提唱されたが、何れも、現在市販されておらず、実際に組み立てられ試験されたとは知られていない。しかしながら、半導体チップ製造では一般的なリソグラフィ及びエッチング技法を使ったＭＯＥＭＳ技術が出現して、微小光学構成要素を、僅か数百ナノメーター（１０−７メーター）の許容差で、物理的造形上に組み立てることができるようになった。更に、電子機械作動装置を、ＭＯＥＭＳ構造内に組み込むことができ、これは動きを同じ精度レベルで制御及び測定することができる。これらの新しい技術は、ＵＶＦＴ分光学の開発と、その、無人システム、掌サイズの検出器、及び携帯型分析器具の化学／生物検出への適用を可能にしている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従って、本発明の目的は、微細機械加工光学及びＭＥＭＳ構成要素の精度を使用して低波長で作動する小型のフーリエ変換分光計を提供することである。
本発明は、紫外線及び可視スペクトルを含む、今までは達成できなかった短波長の状況で作動する小型のフーリエ変換分光計を提供することによって、この目的を実現する。本装置は、関心事のスペクトルをカバーしている広帯域光源を、サンプルチャンバ内の、小型干渉計によって分析される試料に当てる。干渉計は、入力ソース、コリメータレンズ、ビームスプリッター、静止ミラー、検出器、及び光路長調整器を含んでいる。干渉計は、モノリシック装置へと小型化されたマイケルソン型干渉計である。このＭＯＥＮＳ装置で実現可能な整列許容差の精度によって、装置は、これまで達成できたよりも低波長、即ち、２００から８００ｎｍで作動することができる。
【００１１】
本発明を要約する目的で、本発明の特定の態様、利点、及び新しい特徴について説明してきた。必ずというわけではないが、その様な利点は、本発明の何れかの具体的な実施形態に従って実現できるものと理解されたい。この様に、本発明は、ここに教示又は提案している他の利点を必ずしも実現すること無く、ここに教示した１つ又は１群の利点を実現又は最適化するやり方で具現化又は実行することができる。
【００１２】
本発明の以上及びその他の実施形態は、添付図面に関連付けられた実施形態に関する以下の詳細な説明から、当業者には容易に明白となるであろうが、本発明は、開示している特定の実施形態に限定されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本明細書と添付図面を通して参照番号を繰り返し使用しているのは、本発明の同じ又は類似の機能又は要素を示すものである。
本発明とその利点は、図面を参照すると良く分かる。図面の要素は、必ずしも同じ縮尺ではなく、本発明の原理を明確に示すことに重点を置いている。
【００１４】
図１は、本発明のブロック図であり、光源１、サンプルチャンバ２、微小光学ベンチ３、信号処理電子機器４、及びグラフィカルユーザーインターフェース５を備えている。微小光学ベンチ３は、フーリエ変換分光計の基本構成要素を保持しており、小型干渉計６は、ＵＶ、可視、及びＮＩＲ波長で作動することができる。干渉計６は、立方体ビームスプリッター９、静止ミラー１０、検出器１１、及び光路長調整器（マルチミラー）１２を含んでいる。
【００１５】
サンプルがサンプルチャンバ２内に置かれると、光源１にスイッチが入り、光源は、光を、光ファイバー１３を通してサンプルチャンバ２に送る。その後、光は、サンプルチャンバ２を出て、入力ソース７（或る実施形態では光ファイバー）とコリメータレンズ８を通って小型干渉計６に入る。
【００１６】
標準的な先行技術のマイケルソン干渉計（図２に図示）には、入路２０、静止路２１、差分路２２、及び検出路２３で表される４つのビーム経路又はレッグが入っている。図３に示している様に、本発明には、全ての標準経路（入路３０、静止路３１、差分路３２、及び検出路３３）が入っているが、干渉計を小型にする際は、干渉計の構成要素と立方体ビームスプリッター９の間の距離が、先行技術のものの距離より短くなっている。実際、静止ミラー１０と光路長調整器（マルチミラー）１２は、１つのモノリシック装置とするため立方体ビームスプリッターの表面に貼り付けられている。
【００１７】
光路長調整器（マルチミラー）１２は、差分路３２の長さを変えて、入力光の干渉像を検出器１１上に走査する。検出器１１の出力は、信号処理電子機器４によって収集及び濾過され、生じたデータにフーリエ変換が実行される。変換から戻されたスペクトルは、次に、グラフィカルユーザーインターフェース５に表示されるか、メモリ内に記憶される。
【００１８】
小型光学構成要素の精度と正確さ、並びに光路長調整器内の微細加工されたアクチュエーターとミラー要素を使用することにより、装置を低波長で機能させることができる。低波長の光では、許容差内の非常に僅かな不完全性とエラーが、出力では大きなエラーを作り出すこともある。本発明は、エラーを最小にするため微細加工能力を利用して、低光学波長の状況で作動できるようにする。
【００１９】
干渉計６の１つの実施形態を図４に立体的に示しているが、この干渉計６は、入力光ファイバー７、球形レンズコリメータ８、及び、微小光学ベンチ３に取り付けられている立方体ビームスプリッター９を利用している。微小光学ベンチ３は、厚いシリコン層又は他の微細機械加工可能な基板に製作されており、その上に、整列機構セットとジグが、高精密光リソグラフィを使ってエッチングされ、パターンを画定している。図５は、小型干渉計６を形成するのに必要な光学構成要素の正確な配置を実現するのに用いられている微細機械加工取付構造の１つの可能な配置を示している。図５に示している様に、微小光学ベンチ３は、入力光ファイバー７、球形レンズコリメータ８、及び立方体ビームスプリッター９を保持するように設計されている取付構造を有している。図５は、更に、光ファイバー／コリメータマウント５０とビームスプリッターマウント５２の可能な位置決めを示している。図５に示している実施形態では、ビームスプリッターマウント５２は、４つのＬ字型マウンティングで構成されており、その中に立方体ビームスプリッター９が嵌め込まれ、接着される。光ファイバー／コリメータマウント５０は、入力光ファイバー７とコリメータ８を保持するという２つの目的を果たす鏡像マウンティングで構成されている。本発明の或る実施形態で用いられているマウンティングセットの寸法を図６に示している。他のマウンティング構成を使用してもよい。
【００２０】
光ファイバーと球形レンズの組み合わせのマウンティング構造５０には整列機構が含まれており、この整列機構は、その整列の品質が入力光学光を平行にする能力の臨界的意義を有するので、重要である。通常、ボールレンズの直径は相当にばらつくので、高品質の整列を得られるようにレンズを位置決めし整列させるのは難しく、一般には、可動整列機構とする必要がある。しかしながら、微小光学ベンチ３上の整列構造は、焦点距離と視準能力を変えること無く球形レンズのばらつきを許容できるように、特別に設計されていた。図７に示している様に、マウンティング構造５０は、通常、チャネル８０から成り、その中に光ファイバー（図示せず）を入れ、チャネル端部の小さな開口部８１に押し当てる。この開口部は、光ファイバーからの出力位置となる。球形レンズでは、レンズの焦点長さは、レンズの直径の関数である。光学視準では、球形レンズからファイバーの出口までの距離は、レンズの直径に等しくなければならない。球形レンズは、整列構造に挿入され、構造の壁８２に押し当てられる。それらの壁の角度は、４３度という特定の角度に設定されている。この角度では、異なる直径の球形レンズを用いても、ファイバーの出口からレンズの中心の距離は変化し、正確には、焦点の長さの変化の影響を無しにする修正量だけ変化する。これにより、球形レンズの寸法の変化に関係なく視準が可能になる。
【００２１】
微小光学ベンチ３を製作した後、干渉計を形成している微小光学構成要素が、それぞれのマウントに配置され、ＵＶ硬化接着剤によって貼り付けられる。従って、微小光学ベンチへの取付は、整列と取り付けの両方の機能を果たす。
【００２２】
更に、干渉計のビームスプリッター９は数多くの目的を果たす。先ず、干渉計の作動に必要なビーム分割要素として機能する。更に、静止ミラー１０と光路長調整器１１を取り付けることができる取付構造である。ビームスプリッター９は、一体に接着された２つの溶融石英プリズムで作られている。調査する波長及び使用する作動装置に依って、溶融石英以外の材料を使用してもよい。代表的な実施形態のビームスプリッターは、１２．５立方ミリメートルであるが、これ以外の寸法を用いてもよい。
【００２３】
光路長調整器１２は、小型分光計の重要な構成要素である。大部分の従来型のマイケルソン干渉計（図２に示す）では、光路長調整器は、可動ミラーで差動経路の長さを変えている。光学構成要素を小型化して堅固なセンサーにする挑戦は、可動ミラーを非実用的にする。本発明の或る実施形態は、固定段付マルチミラー光学要素を光路長調整器として使用することによって、これらの困難を克服する。図８は、マルチミラー要素の活動領域の正面及び側面図である。マルチミラーは、基板に異なる深さにエッチングした個別の平坦な段９０の大きなアレイで構成されている。本発明の或る実施形態では溶融石英の基板を用いたが、調査する波長、及び生じたデータを分析するのに使用する作動装置に依っては、代替材料を用いてもよい。平坦な各段は、異なる深さにエッチングされ、ＵＶ強化アルミニウムの様な反射材料で被覆されている。出来上がった装置は、静止微小ミラー要素の大きなアレイであり、各要素は、伝統的な干渉計で走査ミラーが占有する各位置に対応する特定の距離だけ離れている。この光学要素は、ビームスプリッターに接着して、干渉計に組み付けることができる。図８は、１０段ｘ１０段の合計１００段のミラーアレイであるが、この段数は、個々の段を示す上で分かり易くするためのものである。更に、図８の１４０マイクロメーターという寸法は、全体で「最高の」段と全体で「最低の」段の距離を示すためのものであり、１つの列の段内の差ではない。所望の波長を分析するための本発明の好適な実施形態は、３０ｘ３０行列で９００段が備えられている。この実施形態では、各段は、９６マイクロメーター平方であり、マルチミラーの活性領域は、ほぼ３平方ミリメートルである。関心事の波長、必要な分解能、及びシステム内で使用する検出器次第で、段数が異なる他のミラーアレイの寸法を使用することもできる。
【００２４】
図９は、更に、段付マルチミラーの構成を示しており、ここでも、分かり易くするため１００段にしている。図９（ａ）と図９（ｂ）は、それぞれマルチミラーの正面図と側面図であり、「第１」段１０１が基板１０４の表面と同じレベルであることを示している。「第２」段１０２は、段の深さ１０８と等しい距離だけ「段下降している」。同様に「第３」段１０３は、更に１段分の深さだけ段下降している。等量のこの段下降は、マルチミラー段の第１列の最下段である「第１０」段１０５まで続く。図９（ｂ）に示している様に、「第１１」段１０６は、段の第２列の第１段で、第１０段１０５より１段分深くなっている。連続している各列の最高段は、前の列の最低段より、１段分の長さの距離だけ低くなっている。この階段プロセスは、最も深い段である「第１００」段１０７まで続く。
【００２５】
本発明の別の実施形態は、本発明の範囲から逸脱することなく、同心の「螺旋形」の四分円段の様な異なる階段構成を利用している。
マルチミラーを光路長調整器として使うには、アレイ検出器内の１つのピクセル又は一群のピクセルをマルチミラー要素内の平坦なミラーの内の１つと整列させるアレイ検出器を使用する必要がある。作動時、ピクセルとミラーの各組み合わせは、静止光路長差を有する１つの小型干渉計として働く。全体としては、干渉計全体は、実際に、遙かに小さな干渉計のアレイであり、それぞれが特定の光路長差を有する専用の検出器となる。入力のスペクトルを検索するには、装置は、アレイ検出器からの全データを平行様式で入手し、それを交互配置して標準的な１次元干渉像を形成し、従来型の処理を行って干渉像からスペクトルを得さえすればよい。代わりに、分光計内の制御及び信号処理電子機器は、サンプルを識別するために、干渉パターンを既知の画像と比較するのにルックアップ表を使って、二次元の干渉パターン又は干渉マップを分析することもできる。
【００２６】
マルチミラー光学要素は、回折及び屈折光学要素を製作するためにこれまで開発されてきたマルチレベル二進プロセスを使って製作することができる。プロセスの鍵となる特徴は、ｎをエッチング段階の数として、２ｎのエッチレベルを作り出すことができることである。図１０（ａ）−１０（ｃ）に示しているマスキングの段階は、８レベル（２３レベル）の装置が、３つのエッチング段階からどの様に作り出せるかを示している。第１段レベル１１１は、フォトレジスト１００を塗布し、図１０（ａ）に示している様に段深さ１０８までエッチングすることによって作られる。次に、より低い段レベルは、図１０（ｂ）に示している様にマスキングして、段深さ１０８の２倍にまでエッチングすることによって作られる。最も低い段は、この位置の段深さの４倍の深さである。次に、図１０（ｃ）に示している様にマスキングして、材料を、段深さ１０８の４倍までエッチングすることによって、最も低い段は、段深さの８倍になり、均一な８段のセットが作られる。好適な実施形態では、このプロセスは、９００段、又は他の何れかの２ｎレベルの構成を作るように繰り返すことができる。
【００２７】
静止ミラーは、ＵＶ強化アルミニウムの様な反射材料で被覆された溶融石英の平坦なプレートである。調査する波長及び使用する作動装置次第で、溶融石英以外の材料も使用できる。静止ミラーとマルチミラーは、共に、非エッチング表面では水接着法を使って立法体ビームスプリッターに貼り付け、縁部に沿ってはＵＶ硬化性エポキシを使って光学的に平坦な立法体ビームスプリッターに貼り付けて、確実に永久接着することができる。
【００２８】
図１１は、微小分光計を設計するのに用いられる主要なパラメーターの定義を示している。先ず最初に、マルチミラー１２の第１段は、ビームスプリッター９から距離Ｔｎだけずれており、この距離Ｔｎは、静止ミラー１２の厚さの影響を無くすために、静止ミラー１０の厚さと等しくなければならないことに注目されたい。このずれは、空隙ではなく、マルチミラーの基板材料の追加された厚さである。
【００２９】
小型干渉計では、各レッグの基準長さは、Ｌ１とＬ２で与えられる。レッグ２の端部にはＮ個のミラーが配置されている。ΔＬＳの距離（段深さ）は、これらのミラーを互いに変位させている。レッグ１とレッグ２の間の長さの最大差は、
【００３０】
【数１】
2008521011.tif 000003
【００３１】
で与えられ、各ミラーは、経路長の差にΔＬＳの距離（段深さ）を追加している。
干渉計を走査すると、得られた干渉像には全ての入力光学周波数の重ね合わせが含まれている。これは、各ミラー要素又は走査ミラーの各位置によってサンプル採取される。段の寸法は、干渉計に存在する光の最低波長によって決められる。エイリアシング及び他の望ましくない特性を作り出すこと無く最小の波長を捕捉するには、ミラーの段深さΔＬＳは、最小波長の半分未満でなければならず、
【００３２】
【数２】
2008521011.tif 000004
【００３３】
であり、ここに、λｍｉｎは、干渉計に入る光の最小波長であり、ｎｍｉｎは、最小波長における屈折率である。
マルチミラー又は静電駆動ミラーが走査中に移動する段の数は、小型干渉計のスペクトル分解能を決める。段数が多いほど、スペクトル分解能が向上する。フーリエ変換分光計は、波長ではなく波数の関係で自然に作動する。波数について、波数分解能は、
【００３４】
【数３】
2008521011.tif 000005
【００３５】
で与えられ、ここに、Δｋは波数分解能、ΔＬＳは段の距離、又はサンプル採取距離である。それを波長に変換することで、波長分解能Δλが与えられ、Δλはλの関数であり、
【００３６】
【数４】
2008521011.tif 000006
【００３７】
である。
以下の表１は、１７５０ｃｍ−１の波数分解能、又は２００ｎｍ−８００ｎｍの波長範囲内の平均１ｎｍの波長分解能を実現するための設計仕様である。干渉計の２つのレッグの光路差は、同じ媒体内に完全に含まれているので、これは、整列不良や作動の帯域幅に亘る完全に平行な光の欠如の様な誤差項だけを無視すれば、閉じた形の解である。
【００３８】
【表１】
2008521011.tif 000007
【００３９】
１４０μｍの走査長に亘り干渉計距離の１５５ｎｍの制御を実現することの難しさは、ＵＶ作動のためのフーリエ変換分光計を開発するにも、分光計を小型化するにも厄介な難問である。しかしながら、用いられる微細加工技法に関わる精度及び整列能力は、本発明のこのレベルの正確さ及び制御を可能にする。
【００４０】
本発明の当初の目的は、携帯型の埋め込み式のシステムで化学物質の濃度を分析することであった。しかしながら、装置の他の実施形態又は部分は、異なる利用法を遂行することを目論んでいる。例えば、小型分光計は、偏光分析、可干渉長分析器、及び他のシステムの様な他の干渉装置でも利用することができる。更に、多段ミラーは、適応光学装置、マルチスペクトル画像器、及びビーム操舵器の様な他の光学システムの個別構成要素として利用してもよい。マルチミラーは、ファブリー−ペロ干渉計でも使用することができ、その場合、マルチミラーは或る波長の光を遮断するエタロンとして使用される。
【００４１】
更に、マルチミラーと微小光学ベンチを含め、構成要素の製作プロセスは、異なっていてもよい。マルチミラーにマルチレベル二進処理を使用するのではなく、標準的なエッチングとリソグラフィ、グレイスケールリソグラフィ、及びモールド成形又はエンボス処理を含む他の処理を使用してもよい。シリコン微細機械加工ではなく、ＬＩＧＡ、エンボス加工、及びモールド成形の様な他の製作プロセスを使用して、光学構成要素の取り付け及び整列構造を実現してもよい。
【００４２】
最終的に、微小分光計の基本構成要素は、機能が変わらない限り、本開示の範囲を越えることなく、形状は変わってもよい。例えば、図示の実施形態は、光を平行にするために球形レンズを使用しているが、ＧＲＩＮレンズ又は別の型式のコリメータを使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】小型の分光計とその構成要素のブロック図である。
【図２】先行技術による標準的なマイケルソン干渉計の図である。
【図３】本発明の干渉計の図である。
【図４】分光計の或る実施形態の立体的な図である。
【図５】干渉計構成要素の微小光学ベンチ上への取付位置を示している。
【図６】微小光学ベンチ上の取付に関する或る実施形態の寸法を示している。
【図７】入力ファイバーとコリメーターの取付に関する或る実施形態を示している。
【図８】マルチミラーの或る実施形態の寸法を示している。
【図９】マルチミラーの段の構成を示している。
【図１０】マルチミラーの或る実施形態における段の製作工程を示している。
【図１１】分光計の設計に用いられるパラメーターの定義を示している。
【図１】
2008521011.tif 000008
【図２】
2008521011.tif 000009
【図３】
2008521011.tif 000010
【図４】
2008521011.tif 000011
【図５】
2008521011.tif 000012
【図６】
2008521011.tif 000013
【図７】
2008521011.tif 000014
【図８】
2008521011.tif 000015
【図９】
2008521011.tif 000016
【図１０】
2008521011.tif 000017
【図１１】
2008521011.tif 000018
【国際調査報告】
2008521011.tif 000019