(57)【要約】【解決手段】広範囲スペクトル測定のためのシステムが、１または複数の広帯域光源、調節可能なファブリ・ペローエタロン、および、検出器を備える。１または複数の広帯域光源は、サンプルを照射し、１または複数の広帯域光源は、短い広帯域光源コヒーレンス長を有する。調節可能なファブリ・ペローエタロンは、反射光を光学的に処理して、微細なスペクトル分解能でスペクトル情報を抽出する。検出器は、サンプルからの反射光を検出し、反射光は、長いコヒーレンス長を有する照射光の複数の狭帯域の一部で構成され、調節可能なファブリ・ペローエタロンのための複数の設定を用いて光学的に処理され、複数の設定は、広帯域光源コヒーレンス長よりも長いが、長いコヒーレンス長よりも短いファブリ・ペローエタロンのプレートの分離を含む。【選択図】図７
2018501462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
広範囲スペクトル測定のためのシステムであって、
サンプルを照射するための１または複数の広帯域光源であって、短い広帯域光源コヒーレンス長を有する、広帯域光源と、
反射光を光学的に処理して、微細なスペクトル分解能でスペクトル情報を抽出するために調節可能なファブリ・ペローエタロンと、
前記サンプルからの反射光を検出するための検出器と、前記反射光は、長いコヒーレンス長を有する照射光の複数の狭帯域の一部で構成され、前記調節可能なファブリ・ペローエタロンのための複数の設定を用いて光学的に処理され、前記複数の設定は、前記広帯域光源コヒーレンス長よりも長いが、前記長いコヒーレンス長よりも短い前記ファブリ・ペローエタロンのプレートの分離を含む、ことを備える、システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、前記広帯域光源からの光は、前記サンプルを照射するために、ビームスプリッタによってレンズに向かって反射される、システム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステムであって、前記広帯域光源からの前記光は、第１開口数で前記サンプルを照射する、システム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムであって、前記レンズは、前記サンプルからの前記反射光を第２開口数で収集する、システム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムであって、前記第２開口数は、第１開口数よりも大きい、システム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムであって、前記反射光は、前記調節可能なファブリ・ペローエタロン上に結像される、システム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムであって、前記調節可能なファブリ・ペローエタロンは、第１波長の応答を計測するために、第１分離距離に設定される、システム。
【請求項８】
請求項７に記載のシステムであって、前記調節可能なファブリ・ペローエタロンは、第２波長の応答を計測するために、第２分離距離に設定される、システム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムであって、前記光学的に処理された反射光は、前記検出器上に結像される、システム。
【請求項１０】
請求項１に記載のシステムであって、前記調節可能なファブリ・ペローエタロンは、結像光学系によって前記検出器から隔てられている、システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のシステムであって、前記結像光学系は、１または複数のレンズを含む、システム。
【請求項１２】
請求項１に記載のシステムであって、前記調節可能なファブリ・ペローエタロンおよび前記検出器は、統合装置に一体化されている、システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシステムであって、前記統合装置は、裏面画像センサを含む、システム。
【請求項１４】
請求項１２に記載のシステムであって、前記統合装置は、ファブリ・ペローエタロンを含む、システム。
【請求項１５】
請求項１２に記載のシステムであって、前記統合装置は、１または複数の移動機を含む、システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシステムであって、前記１または複数の移動機の内の１移動機は、ＭＥＭＳ移動機を含む、システム。
【請求項１７】
請求項１５に記載のシステムであって、前記１または複数の移動機の内の１移動機は、圧電移動機を含む、システム。
【請求項１８】
相対スペクトル測定方法であって、
サンプルを照射するための１または複数の広帯域光源を準備し、前記１または複数の広帯域光源は、短い広帯域光源コヒーレンス長を有し、
反射光を光学的に処理して、微細なスペクトル分解能でスペクトル情報を抽出するために調節可能なファブリ・ペローエタロンを準備し、
前記サンプルからの反射光を検出するための検出器を準備し、前記反射光は、長いコヒーレンス長を有する照射光の複数の狭帯域の一部で構成され、前記調節可能なファブリ・ペローエタロンのための複数の設定を用いて光学的に処理され、前記複数の設定は、前記広帯域光源コヒーレンス長よりも長いが、前記長いコヒーレンス長よりも短い前記ファブリ・ペローエタロンのプレートの分離を含む、ことを備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
他の出願の相互参照
本願は、名称を「ＭＯＮＯＬＩＴＨＩＣ  ＴＵＮＡＢＬＥ  ＩＭＡＧＩＮＧ  ＦＡＢＲＹ−ＰＥＲＯＴ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲ」とする、２０１４年１１月３日出願の米国仮特許出願第６２／０７４，４５５号に基づく優先権を主張しており、当該出願は全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
商品、限定はしないが、特に高額商品（かかる商品の原料および構成要素を含む）の生産者または再販売業者（例えば、製造業者だけでなく、供給業者、卸売販売業者、流通業者、リパッケージ業者、および、小売業者など、供給網および流通網全体の他の関係者も含む）は、商品の偽造に直面している。偽造は、意図された製品仕様と比較して商品の原料または構成要素を置換、希釈、追加、または、省略すること、ならびに、意図された販路からの梱包済みの商品を虚偽表示または横流しすることを含む。これにより、偽造品が本物の代わりに販売されるので、潜在的な収入の損失につながる。また、偽造品とは対照的な本物の商品を利用しないことによって引き起こされる健康または製品に関する損失が存在しうる。例えば、偽造品は、本物の商品と比べて異なる作用を持ったり、全く作用しなかったりすることがある。これは、医薬品、栄養サプリメント、医療機器、食品および飲料、建築、輸送、ならびに、防衛に関連する産業など、健康および安全に影響しうる産業で特に深刻である。
【０００３】
国際犯罪組織が、より高度になっているので、既存のパッケージングセキュリティが、不十分になりつつある。多くの産業供給網（例えば、医薬品産業の供給網）の複雑さが、しばしば、注意深く偽造された高品質のパッケージング内、および、時に、盗まれたかもしくは再パッケージング動作の一部としての本物の梱包容器内で見られる不純物を混ぜた製品または偽造された製品の侵入点に寄与する。
【０００４】
複雑な商品供給網および可変価格市場においては、悪徳業者が、元の商品に全く変更を加えることなしに製品価格を偽り、したがって、例えば、リターン、リベート、または、チャージバック詐欺として金銭的な利益を得る、利ざや取りの機会が存在する。取引のいずれかの側での金銭的な利得または損失は、記録管理におけるエラーからも起こりうる。
【０００５】
偽造または製品虚偽表示に加えて、物理的に同一または類似に見える商品（例えば、特定の栄養サプリメント）が、実際には異なる原料または成分を含む場合があるが、類似した外見のために、意図せずに不正確にパッケージングまたはラベル付けされることがある。商品は、他の点では同一であっても、特定のロットまたはバッチ条件に関連した異なる特性を有することがある。例えば、他の点では同一に見える医薬品が、異なる使用期限を持つことがあり、かかる違いを確認するための品質保証プロトコルに誤りまたは制限があるために不正確にラベル付けされることがある。
【０００６】
製品開発および研究のために、これらの差が最終利用に影響するか否か、または、どのように影響するかを知るために、同一に見えるが異なって製造された商品の性能を研究および証明することが、時に有効でありうる。時に、かかる研究（例えば、医薬品開発につながる臨床的に隠された研究（すなわち「盲検研究」）においては、研究参加者に正体を明らかにせずに元の商品を確信を持って識別できることが重要である。医薬品開発および臨床試験の場合、商品レベルの識別エラーが、例えば、隠された単位用量に様々な製品処方を再パッケージングする委託研究機関で導入されうる。最終的に投与される単位用量の正体を検証すために、多くの時間、コスト、および、労力が、統計的サンプリングおよび化学分析に投じられる。
【０００７】
よりコスト効率よく適時にプラスの健康転帰を達成する努力において、ヘルスケアの提供者は、個々の薬の効果だけではなく、養生法の遵守に焦点を置く必要がある。医薬品が医者によって処方され、正確かつ適時に薬局で調剤され、患者によって受け取られ、患者によって消費される時、場所、および、頻度を理解することが、養生法全体の効果を理解および検証するのに役立つ。適切な分析および研究のためのデータを記録および収集しつつ、各段階で根本となる医薬品の正体を確認できることが、収集される情報の信頼性にとって重要である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
以下の詳細な説明と添付の図面において、本発明の様々な実施形態を開示する。
【０００９】
【図１】タグの一実施形態を示す画像。
【００１０】
【図２】タグ測定ジオメトリの一実施形態を示す図。
【００１１】
【図３】ジオメトリに関連するスペクトル依存性の一実施形態を示す図。
【００１２】
【図４】ファブリ・ペローエタロンの一実施形態を示す図。
【００１３】
【図５Ａ】エタロンの透過の一実施形態を表すグラフ。
【００１４】
【図５Ｂ】エタロンの表面の反射率の関数としてのフィネスの一実施形態を示すグラフ。
【００１５】
【図６】表面間の異なるギャップに対して、ファブリ・ペローエタロンを通して透過された中心波長の一実施形態を示すグラフ。
【００１６】
【図７】相対スペクトル測定のためのシステムの一実施形態を示す図。
【００１７】
【図８】相対スペクトル測定のためのシステムの一実施形態を示す図。
【００１８】
【図９】ファブリ・ペローエタロンおよび隣接する検出器を備えている統合装置の一実施形態を示す図。
【００１９】
【図１０Ａ】統合装置生産の一工程の一実施形態を示す図。
【００２０】
【図１０Ｂ】統合装置生産の一工程の一実施形態を示す図。
【００２１】
【図１１Ａ】統合装置生産の一工程の一実施形態を示す図。
【００２２】
【図１１Ｂ】統合装置生産の一工程の一実施形態を示す図。
【００２３】
【図１２】統合装置生産の一工程の一実施形態を示す図。
【００２４】
【図１３】ファブリ・ペローエタロンおよび隣接する検出器を備えている統合装置の一実施形態を示す図。
【００２５】
【図１４】相対スペクトル測定を行うための処理の一実施形態を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、処理、装置、システム、物質の組成、コンピュータ読み取り可能な格納媒体上に具現化されたコンピュータプログラム製品、および／または、プロセッサ（プロセッサに接続されたメモリに格納および／またはそのメモリによって提供される命令を実行するよう構成されたプロセッサ）を含め、様々な形態で実装されうる。本明細書では、これらの実装または本発明が取りうる任意の他の形態を、技術と呼ぶ。一般に、開示された処理の工程の順序は、本発明の範囲内で変更されてもよい。特に言及しない限り、タスクを実行するよう構成されるものとして記載されたプロセッサまたはメモリなどの構成要素は、ある時間にタスクを実行するよう一時的に構成された一般的な構成要素として、または、タスクを実行するよう製造された特定の構成要素として実装されてよい。本明細書では、「プロセッサ」という用語は、１または複数のデバイス、回路、および／または、コンピュータプログラム命令などのデータを処理するよう構成された処理コアを指すものとする。
【００２７】
以下では、本発明の原理を示す図面を参照しつつ、本発明の１または複数の実施形態の詳細な説明を行う。本発明は、かかる実施形態に関連して説明されているが、どの実施形態にも限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定されるものであり、本発明は、多くの代替物、変形物、および、等価物を含む。以下の説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多くの具体的な詳細事項が記載されている。これらの詳細事項は、例示を目的としたものであり、本発明は、これらの具体的な詳細事項の一部または全てがなくとも特許請求の範囲に従って実施可能である。簡単のために、本発明に関連する技術分野で周知の技術事項については、本発明が必要以上にわかりにくくならないように、詳細には説明していない。
【００２８】
広範囲スペクトル測定のためのシステムが開示されている。システムは、１または複数の広帯域光源、調節可能なファブリ・ペローエタロン、および、検出器を備える。１または複数の広帯域光源は、サンプルに光を当てるためのものであり、ここで、１または複数の広帯域光源は、短い広帯域光源コヒーレンス長を有する。調節可能なファブリ・ペローエタロンは、反射光を光学的に処理して、微細なスペクトル分解能でスペクトル情報を抽出する。検出器は、サンプルからの反射光を検出するためのものであり、ここで、反射光は、長いコヒーレンス長を有する照射光の複数の狭帯域の一部で構成され、調節可能なファブリ・ペローエタロンのための複数の設定を用いて光学的に処理される。複数の設定は、広帯域光源のコヒーレンス長よりも長いが、反射ピークのコヒーレンス長よりも短いファブリ・ペローエタロンのプレートの分離を含む。
【００２９】
いくつかの実施形態において、システム設定に関して独特なことは、１または複数の広帯域光源（これは、通例、短いコヒーレンス長を意味する）が用いられるが、タグ復号システムが、非常に微細なスペクトル分解能を必要とすることである（フーリエタイプのＦＰＩにおいては、エタロンプレートが長距離までスキャンされる必要があることを意味する）。これは、通例、自己矛盾である（すなわち、コヒーレンスが大きいプレート分離にわたって失われた場合、干渉パターンを取得することができず、システムが動作できない）。しかしながら、ターゲットタグは、そのために長いコヒーレンス長を有する狭い反射ピークを生成するので、システム全体としては動作できる。
【００３０】
いくつかの実施形態において、相対スペクトル測定のためのシステムは、具体的には、タグ（例えば、ルゲートタグ）を測定するよう構成される。様々な実施形態において、タグは、以下の材料の内の１つを含む。シリコン、二酸化シリコン、窒化シリコン、ドープシリコン、または、任意の他の適切な材料。いくつかの実施形態において、タグは、シリカ（ＦＤＡによって「一般に安全と認められる」すなわちＧＲＡＳと見なされるもの）で形成され、生物学的に不活性で可食になっている。辛うじて見える各タグは、特定の製品を一意的に識別または確認するように選択されたカスタム製造の分光シグネチャを含む。所与の分光シグネチャを備えているタグが、商業規模の製品数のコスト効率のよい識別を可能にするのに十分な数で製造される。利用可能な分光シグネチャの組みあわせの数は、複数の産業および市場にわたって、製品製造者またはブランドの識別から、製品タイプまたはモデル、個々のロットまたはバッチ数までの範囲である。
【００３１】
いくつかの実施形態において、各タグの一意的な光学シグネチャは、絶対または相対スペクトル測定機器、装置、または、システムを用いて読み取ることができる。いくつかの実施形態において、タグは、エッチングによって符号化されたスペクトルコードを有するようにエッチングされたシリコンウエハの表面を含む。エッチングされたウエハの表面から薄層が除去され、小さいタグに分割され、結果として得られるタグは、一意的な反射率スペクトルを示すように電気化学合成中にプログラムされた複雑な多孔質ナノ構造を含む。次いで、タグは、結晶質のナノ多孔質シリコンタグを非晶質のナノ多孔質シリカへ変化させるために、高温焼成工程によって酸化される。この焼成工程は、さらなる酸化に対してナノ多孔質構造を安定化させ（したがって、分光シグネチャを安定化させ）、ＧＲＡＳ添加剤として特徴付けられるタグを提供する。
【００３２】
いくつかの実施形態において、１または複数のタグのスペクトルは、絶対または相対スペクトル測定システムで測定された後に、データベースの一部として他の情報に対して照合されるか、もしくは、ラベルまたはパッケージ上に配置される。いくつかの実施形態において、タグは、単に品質保証またはその他の目的のためのラベルとして機能するように単独で用いられる。情報容量は、可能な一意のスペクトルの数に基づき、異なるピーク数、ピーク位置、ピークルゲート位相、および／または、ピーク振幅を変調パラメータとして用いる。タグは、パッシブで目立たず、医薬品または食品の外側に取り付けて、例えば、透明または半透明のプラスチック製ブリスターパックを通して読み取ることもできるし、もしくは、法医学的添加剤（ｆｏｒｅｎｓｉｃ  ｅｘｃｉｐｉｅｎｔ）として医薬品または食品に混ぜて、認定された安全または品質保証の担当者による調査または検査プロセスの一環として読み取ることもできる。
【００３３】
様々な実施形態において、タグの特性は、以下の内の１または複数を含む。
・目立たないサイズ範囲（約５０〜１００マイクロメートル）が、秘密または半ば秘密の利用を可能にする。
・可食または生物学的不活性
・高い温度耐性−１０００°Ｃを超える融点
・パッシブ−エネルギの入出力がない
・製品、パッケージ、ラベル、または、セキュリティ繊維の中または上で用いられる
・スプレー、コーティング、ニス仕上げ、または、ラミネートの一部として適用される
・数多くの製造段階に統合される
・高レベルのセキュリティが可能。個々の製品ニーズに合うように拡大縮小が可能
・自己認証することにより、オンラインデータベースおよびメンテナンスを備えているシステムと比べてコストおよびセキュリティリスクを低減するように製造される。
【００３４】
いくつかの実施形態において、相対スペクトル測定のためのシステムは、良好な作動距離および視野（例えば、〜１０ｍｍ直径の視野、開口数（ＮＡ）〜０．０５−０．０７の２×対物レンズ、および、作動距離〜３−７ｍｍ）でサンプルから光を収集するためのレンズを備える。いくつかの実施形態において、対物レンズは、システムが傾いたタグを捕捉することを保証するように、テレセントリック配列で動作される。
【００３５】
いくつかの実施形態において、スペクトル測定のためのシステム内のレンズは、ファブリ・ペローエタロンのＮＡをシステムの残り部分のＮＡから分離するために存在する。光は、多くの異なる角度で装置を通るので、システムは、インターフェログラムのスミアを避けるために、ファブリ・ペローエタロンに低いＮＡを有する。いくつかの実施形態では、すべてのレンズが広帯域であり、ファブリ・ペローエタロンを除いて、光をフィルタリングする必要がない。いくつかの実施形態において、検出器に到達する光は、帯域制限された光源で逐次照明することによって、もしくは、光源とタグ付けされた対象物との間に一連のバンドパスフィルタを配置することによって、もしくは、対象物と検出器との間の反射路の間に一連のフィルタを配置することによって、もしくは、検出器自体に一連のフィルタを利用することによって、もしくは、上記の組みあわせを用いて、バンドパスフィルタリングされる。様々な実施形態において、ファブリ・ペローエタロンは、アルミニウムコーティングされた溶融シリカ、ガラスまたは別の誘電体、もしくは、任意のその他の適切な材料で製造される。いくつかの実施形態において、ファブリ・ペローの外面は、反射防止コーティングされる。ファブリ・ペローエタロンの走査範囲は、プレートがくっつかない最小の達成可能なギャップ（例えば、〜５００ｎｍ以下）から、コヒーレント信号がもはや存在しないギャップ（例えば、〜４０μｍ）までに調整されてよい。ファブリ・ペローエタロンのフィネスに応じて、システムのための信号処理が変わる。
ａ．低フィネスのファブリ・ペローエタロン−バックグラウンド補正および任意選択的なタグ検出の後、タグスペクトルを取得するためにインンターフェログラムの窓フーリエ変換を行う。
ｂ．中程度のフィネスのファブリ・ペローエタロン−バックグラウンド補正および潜在的なタグ検出の後、フーリエ変換を行う。スペクトルは特性を含むが、逆畳み込みするよう試みるのではなく、特性の存在を扱う。
ｃ．高フィネスのファブリ・ペローエタロン−バックグラウンド補正および潜在的なタグ位置の位置特定後、透過光の画像を記録し、当業者に周知のように周知のＲＧＢカラーフィルタ応答で逆畳み込みすることにより干渉次数の相対寄与を決定し、すべての波長帯を網羅するまで継続する。
ｄ．超低信号対ノイズレジームで分光シグネチャを検出するために、反射タグスペクトルの先験的知識を利用する。
【００３６】
いくつかの実施形態において、ファブリ・ペローエタロンのテレセントリック位置ゆえに、サンプル上の各スポットは、ファブリ・ペローエタロン上の単一のスポットに結像される。ファブリ・ペローエタロンは、相対スペクトル測定のみが必要なので、どこにでも同じギャップを維持する必要はない。いくつかの実施形態において、遠隔平行性は必要ないが、何らかの基準が、システム（例えば、レーザ）の較正に必要になる。いくつかの実施形態では、（例えば、アンカとして機能するタグ内の既知のスペクトル特性を適用することによって）基準なしに作業できてもよく、したがって、システムの単純化およびコスト削減が可能である。画像内の各対象物／タグは、プレート分離の差について正規化する必要なしに、独立的に処理されうる。これは、ほとんどのイメージング干渉計の応用例と異なり、光学的平坦性およびコーティング均一性、ならびに、ファブリ・ペローエタロンの共平面性についてまで、仕様の緩和を可能にする。
【００３７】
図１は、タグの一実施形態を示す画像である。図の例において、タグ１００は、５０μｍ〜１００μｍサイズの不規則な形のタグである。タグは、２０μｍの厚さである。これらのタグは、ハロゲン源からの広帯域照射でＯｃｅａｎ  Ｏｐｔｉｃｓ  ＵＳＢ２０００＋分光計を用いて画像化されている。
【００３８】
図２は、タグ測定ジオメトリの一実施形態を示す図である。図の例において、タグ２０２は、（例えば、基板の表面に対して或る角度で）基板２００に部分的に埋め込まれている。照射ビーム（例えば、ビーム２０５）は、２０７および２０８で輪郭を示された角度円錐内で入射する。集光アパーチャは、照射ビームとは異なり、２０３および２０４で輪郭を示されている。この場合、照射ビームと比べて大きい集光アパーチャが、傾いたタグからの反射光の収集を可能にする。いくつかの実施形態において、ビーム２０６は、入射ビーム２０５から反射されたビームである。
【００３９】
図３は、ジオメトリに関連するスペクトル依存性の一実施形態を示す図である。図の例において、タグ３５２の面法線は、入射光３５５に関して角度θをなす。反射スペクトルピーク位置は、タグ内のビームの光路長の関数である。光路は、光線とタグの表面との間の角度の関数であり、ｄ／ｃｏｓ（θ）に比例する。したがって、傾いたタグからのスペクトルはシフトされる。さらに、（おそらくタグ内に散乱により）ピークは広がり、低くなる。いくつかの実施形態において、ビーム３５６は、入射ビーム３５５から反射されたビームである。
【００４０】
いくつかの実施形態において、異なる角度での複数のタグの反射が、反射ピークを拡げる。いくつかの実施形態において、タグにおける変動も、反射ピークを拡げる。
【００４１】
いくつかの実施形態において、タグは、鏡面反射体であり、拡散反射体ではない。したがって、タグは、対象面に直交する大きい角度で照射されてもよいし、タグは、拡散器およびレンズを用いて表面に直交する結合マルチスペクトル高ＮＡビームを形成して組み合わせられてもよい。
【００４２】
図４は、ファブリ・ペローエタロンの一実施形態を示す図である。関連装置は、ファブリ・ペローインター干渉計すなわちエタロンである。ファブリ・ペローエタロン（例えば、エタロン４５２）の中心部は、数百ナノメートル〜数センチメートル（例えば、ｄ）だけ離間された一対の部分反射面（例えば、面４６４および面４６６）である。光は、面４６４の法線と或る角度θをなして入射する。第１反射４５６は、Ｒ０である。エタロン４５２内で、光は、面４６６の法線と或る角度αをなして移動する。エタロンの透過関数の変動は、２つの反射面の間の複数の光反射の干渉によって引き起こされる。透過ビーム４６０（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３など）および反射ビーム４６２（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３など）が生成される。透過ビームが同相である場合、建設的干渉が起こり、これは、エタロンの高透過ピークに対応する。透過ビームの位相がずれている場合、相殺的干渉が起こり、これは、透過最小値に対応する。複数の反射ビームが同相であるか否かは、光の波長（λ）、エタロンを通る光の角度（α）、および、エタロンの局所的な厚さ（ｄ）に依存する。以下の式において、プレートは、屈折率ｎ（例えば、空気については、ｎ＝１）を持つ空間によって分離され、プレートへの光の伝搬は、無視できるほどのものであるか、または、波長とは無関係である。隣り合った各透過対（例えば、Ｔ２−Ｔ１）の間の位相差は、δによって与えられる。
δ＝（２π／λ）２ｎｄｃｏｓα
両方の表面が反射率Ｒを有する場合、エタロンの透過関数は以下によって与えられる。Ｔｅ＝（１−Ｒ）２／（１＋Ｒ２−２Ｒｃｏｓδ）＝１／（１＋Ｆｓｉｎ２（δ／２））
ここで、フィネスの係数（Ｆ）は、Ｆ＝４Ｒ／（１−Ｒ）２である。
【００４３】
図５Ａは、エタロンの透過の一実施形態を表すグラフである。図の例において、エタロンの最大透過（Ｔｅ＝１）は、各透過ビーム間の光路長の差２ｎｄｃｏｓが波長（λ）の整数倍である時に起きる。吸収がない場合、エタロンの反射率Ｒｅは、透過率の補数であり、Ｔｅ＋Ｒｅ＝１である。最大反射率は、以下によって与えられる。
Ｒｍａｘ＝１−１／（１＋Ｆ）＝４Ｒ／（１＋Ｒ）２
これは、光路長の差が、波長の奇数倍の半分に等しい時に起きる。高フィネスのエタロン（Ｆ＝１０）は、低フィネスのエタロン（Ｆ＝２）よりも鋭いピークおよび低い透過最小値を示す。隣接する透過ピークの間の波長分離は、エタロンの自由スペクトル領域  （ＦＳＲ）Δλと呼ばれ、以下の式で与えられる。
Δλ＝λ２０／（２ｎｄｃｏｓα＋λ０）
ここで、λ０は、最も近い透過ピークの中心波長である。ＦＳＲは、以下のフィネスとして知られる量によって任意の１つの透過帯域の全幅半値δλに関連する。
Ｆ＝Δλ／δλ＝π／２ａｒｃｓｉｎ（１／√Ｆ）
【００４４】
ファブリ・ペローエタロンは、透過ピークがエタロンで起きる波長を変えるために、反射面の間の距離ｄを調整することができる。透過の角度依存のために、ピークは、また、ビームに関してエタロンを回転させることにより、または、ビームが或る角度でエタロンに入る場合に、シフトされうる。この場合、透過した波長は、プレートとの角度のコサインだけシフトする。この結果は、エタロンに入った時に光が完全にコリメートされない場合に、透過ピークの幅が広くなり、スペクトル分解能が低下することを意味するので、重要である。この角度依存は、エタロンが利用される光学構成に応じて、異なる効果を有する。テレセントリックの場合、エタロンへの入射平面上の各位置で、光線が、異なる角度で入射している。したがって、各位置でのスペクトル応答は異なるが、プレートの平坦性または非共平面性の影響は低減される。所与のプレート分離に対して、複数の波長が、装置を通して透過される。所与のフィネスに対しては、波長分解能が高くなると、ＦＳＲは減少する。
【００４５】
図５Ｂは、エタロンの表面の反射率の関数としてのフィネスの一実施形態を示すグラフである。図の例において、高フィネスの要因は、エタロン表面の高い反射率に対応する。
【００４６】
図６は、表面間の異なるギャップに対して、ファブリ・ペローエタロンを通して透過された中心波長の一実施形態を示すグラフである。所与のプレート分離に対して、複数の波長が、装置を通して透過される。いくつかの実施形態において、バンドパスフィルタの挿入は、１つだけの干渉パターンからの波長がファブリ・ペローエタロンに入ることを保証する。異なるバンドパスフィルタを用いることにより、ファブリ・ペローエタロンを通る異なる次数を識別できる。例えば、ファブリ・ペローエタロンの出口でマルチスペクトル画像センサを用いれば、異なるピクセル上の光の相対的振幅を調べることにより、どの高調波がファブリ・ペローエタロンを通して透過されたかを推定できる。いくつかの実施形態において、２つのファブリ・ペローエタロンが１つの次数を分離するために直列で用いられ、第１ファブリ・ペローエタロンは、低フィネスを有し、高フィネス（低ＦＷＨＭで狭いＦＳＲ）を有する第２のファブリ・ペローエタロンのＦＳＲよりも狭い限られた光帯域を選択するためのバンドパスフィルタとして機能する。入射光のほんの一部しか装置を通して透過されず、スペクトルを生成するために用いられないので、装置がバンドパスフィルタとして用いられる実施例は、エネルギ利用の点では非常に損失が多いことに注意されたい。
【００４７】
典型的なフーリエ変換ファブリ・ペロー干渉計（ＦＴ  ＦＰＩ）では、ファブリ・ペローエタロンの２つの平行な部分反射鏡が異なる方法で用いられる。ＦＴ−ＦＰＩは、各プレート間分離のためにファブリ・ペローエタロンを出る（理想的な場合には）単色光の二次元画像を撮像して、ハイパースペクトルキューブを生成する。換言すると、プレート間分離が設定され（ｄ）対象物から反射された光の周波数情報を与える照射対象物の二次元画像が撮像される。スペクトルの全体の正確な表現を得るためには、ゼロ分離（例えば、ｄ＝０）画像が、インターフェログラムに含まれなければならない。しかしながら、これは、ガラスコーティング材料への光子侵入深さと、近接して配置される場合に２つの平坦なプレートが付着する傾向との両方を考えると、実際的ではない。測定されるスペクトルの先験的知識と共にインターフェログラムのアクセス可能な部分のフーリエ変換からインターフェログラムの小ギャップ部分を推測することを含む、複数の方法が、この問題を回避するために開発されてきた。タグの測定など、狭い範囲の機能を備えている装置を生産するために、より多くの先験的知識が利用可能であるため、これは、それほど問題ではない。
【００４８】
また、ＦＴ−ＦＰＩにとって理想的には、入射光は、測定に望ましい波長すべてに長いコヒーレンス長を有する。ＦＴ−ＦＰＩの動作は、反射光のコヒーレンスに基づいている。換言すると、波面が複数回の反射を受けた時、それらが一貫して干渉するためには、同相のままでなければならない。これは、コヒーレンスの高いレーザ光にとってはあまり問題ではないが、広帯域光源または白色光源（例えば、ＬＥＤ由来）が遠く離れて配置されたプレートを複数回通過する場合には、システムに重大な制約を課しうる。例えば、プレート間の最大分離１ｍｍと、反射光の振幅が１０回の反射後にも大きいような反射率とを仮定すると、これは、１０ｍｍという総コヒーレンス長の要件ということになる。しかし、広帯域光源または白色光源の典型的なコヒーレンス長は、数百ナノメートルから数ミクロンである。これは、変換に用いられる干渉次数の数、したがって、ＦＴ−ＦＩＰによって測定される結果としてのスペクトルの質を制限しうる。
【００４９】
測定されるタグの特性は、フーリエ変換ファブリ・ペロー干渉計の特殊化を可能にする。相対スペクトル測定のためのシステムは、以下のようにＦＴ−ＦＰＩと異なる。
・入り口にバンドパスフィルタを必要としない（例えば、サンプルとファブリ・ペローエタロンとの間にバンドパスフィルタがない）。タグのスペクトル位置（例えば、ルゲートピーク）は、より長い波長における十分に低いスペクトル成分を仮定する。したがって、バンドギャップまたはローパスフィルタが、結果として得られるスペクトルの曖昧さを防ぐために入り口に必要である。
・広い距離ｄの範囲が、インコヒーレントな広帯域光源（例えば、４００〜９００ｎｍ）でスキャンされうる。タグの生成するピークは、かなり狭い（５ｎｍ〜２０ｎｍ）。コヒーレンス長は線幅の逆数と共に増加するので、タグ反射率特性は、ＦＴ−ＦＰＩの有効範囲を実質的に拡大する。例えば、８５０ｎｍで、ルゲートピークのコヒーレンス長の控えめな評価は、３６μｍであり、２０ｎｍ（可能な限り広い）ピークのＦＷＨＭを伴う。したがって、装置は、良好なフーリエ変換結果を生むために、長い分離範囲で動作されうる。対照的に、ピークが存在せず、２００ｎｍスペクトル成分で対象物の画像化を試みた場合、コヒーレンス長は、３．６μｍにすぎず、信頼できるフーリエ変換を生成することができない。典型的なＦＴ−ＦＰＩは、タグなどの対象物が観察対象の線幅を大幅に削減しない限りは、必要なスペクトル範囲にわたって適切に機能することができない。
・製造公差は、大幅に緩くできる（例えば、数十ナノメートル）。具体的には、スペクトル応答は、表面間の分離の関数であるので、いずれかの表面の非平坦性または粗さが、スペクトルの広がり（例えば、位相の局所的な平均化）、および、装置上の位置の関数であるスペクトル応答につながり、画像内の各点を、同じ波長（または、ＦＴ−ＦＰＩの曲面の場合には、滑らかに変化する波長）に対応するものとして解釈できなくなる。しかしながら、相対スペクトル測定値だけが測定されるので、各画像点は、完全ではないが個別に解釈され、したがって、個々に較正されうる。一例として、相対測定システムについて、各要素は、単一のタグのオーダーまたはそれよりも小さいオーダーで対象物の一意的な領域要素をサンプリングする（例えば、１００ｍｍ２の領域が、１０Ｍピクセルセンサを用いて画像化され、１００μｍ直径のタグが、０．１２／１０２ｘ１０７＝１，０００ピクセルにわたる）。各かかる領域要素は、若干異なるスペクトル応答を有するが、特に、各ビームが大きく減衰する前に１往復だけするように、プレート反射率が低く維持される場合、ＦＷＨＭは、それでも狭い。
・プレートのゼロ分離の必要がないこと。タグ信号は、絶対波長を知ることなしに復号されうる。上述のように、ＦＴ−ＦＰＩでの従来の作業は、フーリエ変換を実行するために、（多くの干渉次数が記録されるように）ゼロ分離から十分に大きい分離までＯＰＤがスキャンされることを必要とする。これは、プレートが互いにくっつくのを防ぐために、プレートの設計に困難な制約を課す。有限の分離から始まる有限フーリエ変換を実行し、いくつかの低い干渉次数を除外する。したがって、厳密に言うと、システムは、フーリエ変換ファブリ・ペロー干渉計ではなく、有限フーリエ変換ファブリ・ペロー干渉計を備え、絶対スペクトルではなく、検出器アレイにおける位置によって変化する相対スペクトルを提供する。ほとんどのハイパースペクトル画像化用途からは受け入れられないが、これは、タグの復号には完全に許容され、複雑さが低く、低コストの装置を可能にする。
【００５０】
図７は、相対スペクトル測定のためのシステムの一実施形態を示す図である。図の例において、光源７００は、基板７１４上または内にあるサンプルに広帯域照明を提供する。例えば、光源７００は、白色光発光ダイオード、タングステン源、白熱光源、または、任意のその他の適切な光源を含む。光源７００からの光は、光路７０２に沿って伝搬し、レンズ７０４を用いてコリメートされる。光は、光路７０６に沿って伝搬し、少なくとも一部が、ビームスプリッタ７０８によって反射されて対物レンズ７１０を通り、光路７１２を経て、基板７１４上のサンプルに焦点を結ぶ。サンプル基板７１４上のサンプルからの反射光は、光路７１６に沿って伝搬する。入射ビームの開口数は、反射ビームの開口数とは異なる（例えば、入射ビームのＮＡは、反射ビームのＮＡよりも小さい）。
【００５１】
図の例において、サンプルからの反射光は、コリメートされ、７１８に沿って伝搬し、ビームの少なくとも一部がビームスプリッタ７０８を通して透過する。反射光は、レンズ７２０を用いて集束され、光路７２２上のファブリ・ペローエタロン７２４で焦点を結ぶ。例えば、サンプルの反射光は、ファブリ・ペローエタロン（例えば、ファブリ・ペローエタロン７２４）で結像される。ファブリ・ペローエタロン７２４を通った透過光は、光路７３０および光路７３４に沿って伝搬するように、光路７２６に沿ってレンズ７２８およびレンズ７３２へ伝搬する。透過光は、検出器７３６に焦点を合わせられる。例えば、サンプルからのフィルタリングされた反射光は、検出器（例えば、検出器７３６）上で結像される。検出器７３６、ファブリ・ペローエタロン７２４、および、サンプル基板７１４上のサンプルの各々は、光学的に同じ点にある（例えば、テレセントリックである）。いくつかの実施形態において、検出器７３６およびファブリ・ペローエタロン７２４は、結像光学系（例えば、１または複数のレンズ）によって隔てられている。
【００５２】
図８は、相対スペクトル測定のためのシステムの一実施形態を示す図である。図の例において、光源８００は、基板８１４上または内にあるサンプルに広帯域照明を提供する。例えば、光源８００は、白色光発光ダイオード、タングステン源、白熱光源、または、任意のその他の適切な光源を含む。光源８００からの光は、光路８０２に沿って伝搬し、レンズ８０４を用いてコリメートされる。光は、光路８０６に沿って伝搬し、少なくとも一部が、ビームスプリッタ８０８によって反射されて対物レンズ８１０を通り、光路８１２を経て、基板８１４上のサンプルに焦点を結ぶ。サンプル基板８１４上のサンプルからの反射光は、光路８１６に沿って伝搬する。入射ビームの開口数は、反射ビームの開口数とは異なる（例えば、入射ビームのＮＡは、反射ビームのＮＡよりも小さい）。
【００５３】
図の例において、サンプルからの反射光は、コリメートされ、８１８に沿って伝搬し、ビームの少なくとも一部がビームスプリッタ８０８を通して透過する。反射光は、レンズ８２０を用いて集束され、光路８２２上のファブリ・ペローエタロン８２４で焦点を結ぶ。ファブリ・ペローエタロン８２４を通った透過光は、検出器８３６に直接伝搬する。検出器８３６、ファブリ・ペローエタロン８２４、および、サンプル基板８１４上のサンプルの各々は、光学的に同じ点に近い。
【００５４】
いくつかの実施形態において、ファブリ・ペローエタロン８２４および検出器８３６は、統合装置に一体化される。統合装置は、以下の問題に対処する。
・空間性能およびスペクトル性能を最大化するための焦点面上でのファブリ・ペロー空洞と検出器とのコロケーション
・光学素子の数を削減することによるシステムの複雑さ、ロバスト性、および、コストの削減。
【００５５】
いくつかの実施形態において、統合装置は、画像センサ（例えば、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）画像センサ、電荷結合素子（ＣＣＤ）、または、任意のその他のアレイセンサ）をファブリ・ペローエタロンのバックリフレクタとして統合する。通例、ファブリ・ペローエタロンの表面またはプレートは、以下の性能を有する必要がある。
・反射率が既知であり、（例えば、特定のコーティングの塗布によって）好ましく制御される
・平坦であり、通例は、ＦＰＩを通される光の最短波長よりも短い。
【００５６】
いくつかの実施形態において、ＣＭＯＳ画像センサ（ＣＩＳ）の前面は用いられない。具体的には、ＣＩＳの前面は、上部にさらなる構造を備えている誘電体によって分離された金属ラインのスタックを含むので、上面は、通例、ミクロン範囲の局所的非平坦性を有し、研磨しても、数十ナノメートルのピークツーバレー平坦性を達成することができない。さらに、この理由と、上面のパターニングのために、反射率は、ＣＩＳダイの上面にわたって変化する。
【００５７】
一実施形態において、裏面照射（ＢＳＩ）ＣＩＳ技術は、裏面研削されたＣＩＳウエハの裏面を有し、光子が、ダイの裏面に衝突し、従来通りに、シリコンに吸収され、収集および処理される。このスキームにおいて、光にさらされる側面は平坦である（例えば、パターニングされず、通例は、研磨されたシリコンである）。この側面は、その反射率を低減または制御するために、反射防止コーティングによって被覆されうる。いくつかの実施形態において、その表面は、ダイにわたって数十ナノメートルのピークツーバレーの「光学的」品質を達成するように研磨される。この表面は、ファブリ・ペローエタロンのバックプレートとして用いることができる。
【００５８】
様々な実施形態において、相対スペクトル測定装置は、いずれもモノリシックユニットを形成するようにアレイ検出器と統合された固定および／または調整可能なファブリ・ペローエタロンを備える。
【００５９】
図９は、ファブリ・ペローエタロンおよび隣接する検出器を備えている統合装置の一実施形態を示す図である。いくつかの実施形態において、図９の統合装置は、図８のファブリ・ペローエタロン８２４および検出器８３６を実装するために用いられる。図の例では、ガラス９００が、スペーサ９０３およびスペーサ９０４によって反射防止コーティング９０６から分離された薄い金属コーティング９０２を有する。様々な実施形態において、スペーサ９０３およびスペーサ９０４は、前面リフレクタとＣＭＯＳ検出器ダイとの間の、複数の静的スペーサ、動的スペーサ、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）  移動機またはステージャ、圧電移動機またはステージ、もしくは、任意の適切なスペーサを含む。いくつかの実施形態では、ステージの調整によってファブリ・ペローエタロンの２表面間の共平面性を達成できるように、３つのステージが取り付けられる。反射防止コーティング９０６は、フォトダイオード９０７を備えているシリコン基板９０８に結合される。フォトダイオード９０７を備えているシリコン基板９０８は、金属ワイヤ（例えば、金属ワイヤ９１０、金属ワイヤ９１２、および、金属ワイヤ９１４）を埋め込まれた二酸化シリコン金属間誘電体９１８と結合される。上部は、統合装置の前面９１６を含む。照明は底部からなされる。
【００６０】
いくつかの実施形態において、ＢＳＩウエハの背面は、所望の平坦性を達成するように研磨される。
【００６１】
いくつかの実施形態において、例えば原子層蒸着を用いて、均一な厚さの層が形成されるように、エッチング停止層が、ウエハの背面に蒸着される。
【００６２】
いくつかの実施形態では、シリコンダイの背面上に反射防止コーティングが存在する。いくつかの実施形態では、シリコンダイの背面上に反射防止コーティングは存在しない。いくつかの実施形態では、シリコンダイの背面に薄い金属コーティングがあり、反射防止コーティングはない。コーティングが利用されない場合、モノリシック装置のスペクトル応答を計算する時に、波長の関数としてのシリコン表面の反射率を考慮しなければならない。いくつかの実施形態において、反射防止コーティングのスペクトル応答は、例えば、シリコン表面の反射率を補ってスペクトル的に平坦な応答をもたらすように、設計される。いくつかの実施形態では、薄い金属コーティングが、目標反射率に達するようにシリコン表面に塗布されると共に、十分に高い割合の光（例えば、２０％の反射率で、８０％の透過率）が、シリコンダイ内のフォトダイオードに透過される。
【００６３】
いくつかの実施形態において、ガラス−ＢＳＩ  ＣＭＯＳ−スペーサ、および、ガラス−調整可能ＭＥＭＳインターポーザを備えているＢＳＩ  ＣＭＯＳの構成の重要な特徴は、ウエハレベルの統合に適しているため、非常にコスト効率がよいことである。
【００６４】
図１０Ａは、統合装置生産の一工程の一実施形態を示す図である。図の例では、ＣＩＳウエハが製造される。フォトダイオード１００７を備えているシリコン基板１００８は、金属ワイヤ（例えば、金属ワイヤ１０１０、金属ワイヤ１０１２、および、金属ワイヤ１０１４）を埋め込まれた二酸化シリコン金属間誘電体１０１８と結合される。上部は、統合装置の前面１０１６を含む。
【００６５】
図１０Ｂは、統合装置生産の一工程の一実施形態を示す図である。図の例では、ハンドルウエハ１０７０が、前面１０６６に取り付けられており、シリコン基板１０５８は、所望の厚さにエッチングされた後に、所望の平坦性に至るまで研磨される。フォトダイオード１０５７を備えているシリコン基板１０５８は、金属ワイヤ（例えば、金属ワイヤ１０６０、金属ワイヤ１０６２、および、金属ワイヤ１０６４）を埋め込まれた二酸化シリコン金属間誘電体１０６８と結合される。上部は、統合装置の前面１０１６を含む。
【００６６】
図１１Ａは、統合装置生産の一工程の一実施形態を示す図である。図の例において、ガラスまたは石英ウエハ１１００（例えば、呼び厚さ、または、事前に裏面研削され、任意選択的に底部からハンドルウエハに取り付けられる）が、金属膜１１０２（例えば、金属コーティング）によって被覆されている。
【００６７】
図１１Ｂは、統合装置生産の一工程の一実施形態を示す図である。図の例において、ガラスまたは石英ウエハ１１５０（例えば、呼び厚さ、または、事前に裏面研削され、任意選択的に底部からハンドルウエハに取り付けられる）が、金属膜１１５２（例えば、金属コーティング）によって被覆されている。スペーサ（例えば、スペーサ１１５３およびスペーサ１１５４）が、薄い金属膜コーティングの前に、（例えば、ポリイミドを用いて）蒸着またはパターニングされるか、または、（例えば、当業者に周知のインターポーザウエハのボンディングと同様に）ウエハボンディングされるか、または、元のガラスウエハからエッチングされる。すべての場合において、スペーサは、ウエハの分離がＣＩＳウエハ上のダイの寸法と同等になるようにパターニングされる。より具体的には、ポリイミドスペーサの場合、処理フローは以下の通りである。
・ポリイミドおよび硬化剤をスピンコーティングする
・任意選択的にポリイミドを研磨する
・非スペーサ領域をフォトリソグラフィでエッチングする。
【００６８】
図１２は、統合装置生産の一工程の一実施形態を示す図である。図の例において、ガラスウエハおよびＣＩＳウエハは、例えば、ポリイミド層を加熱しつつウエハを共平面化し、冷却することによって、整列されて接合される。ガラス１２００は、スペーサ１２０３およびスペーサ１２０４によってシリコン基板１２０８から分離された薄い金属コーティング１２０２を有する。様々な実施形態において、スペーサ１２０３およびスペーサ１２０４は、静的スペーサ、動的スペーサ、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、圧電移動機、または、任意のその他の適切なスペーサを含む。シリコン基板１２０８は、フォトダイオード１２０７を備える。フォトダイオード１２０７を備えているシリコン基板１２０８は、金属ワイヤ（例えば、金属ワイヤ１２１０、金属ワイヤ１２１２、および、金属ワイヤ１２１４）を埋め込まれた二酸化シリコン金属間誘電体１２１８と結合される。ハンドルウエハ１２２０が、前面１２１６に取り付けられる。いくつかの実施形態において、ハンドルウエハは取り外される。
【００６９】
いくつかの実施形態において、ＣＩＳは、ＣＩＳカメラモジュールで行うように、電気的および機械的に電気基板に接合される。
【００７０】
図１３は、ファブリ・ペローエタロンおよび隣接する検出器を備えている統合装置の一実施形態を示す図である。いくつかの実施形態において、図１３の統合装置は、図８のファブリ・ペローエタロン８２４および検出器８３６を実装するために用いられる。図の例では、ガラス１３００が、スペーサ１３０３およびスペーサ１３０５およびスペクトルフィルタ１３０５によって反射防止コーティング１３０６から分離された薄い金属コーティング１３０２を有する。様々な実施形態において、スペーサ１３０３およびスペーサ１３０４は、静的スペーサ、動的スペーサ、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、圧電移動機、または、任意のその他の適切なスペーサを含む。反射防止コーティング１３０６は、フォトダイオード１３０７を備えているシリコン基板１３０８に結合される。フォトダイオード１３０７を備えているシリコン基板１３０８は、金属ワイヤ（例えば、金属ワイヤ１３１０、金属ワイヤ１３１２、および、金属ワイヤ１３１４）を埋め込まれた二酸化シリコン金属間誘電体１３１８と結合される。上部は、統合装置の前面１３１６を含む。
【００７１】
いくつかの実施形態では、異なるピクセルのスペクトル応答が変化するように、スペクトル（例えば、色）フィルタのアレイが、ＣＩＳウエハの背面に蒸着される。いくつかの実施形態において、フィルタアレイは、シリコンウエハと、反射防止層すなわち金属膜層との間に蒸着される。いくつかの実施形態において、色フィルタアレイのパターン密度は、対象物から収集される情報の空間密度よりも高い（すなわち、対象物は空間的にオーバーサンプリングされる）。いくつかの実施形態において、ファブリ・ペローエタロンのアーチファクトである高調波が、各々異なるフィルタひいては異なるスペクトル応答で、複数のピクセル上で画像をオーバーサンプリングすることによって解消され、したがって、装置の有効スペクトル範囲が、自由スペクトル範囲を越えて拡大される。いくつかの実施形態において、色フィルタアレイは、ガラスプレート上に蒸着され、その後、不動態化される。いくつかの実施形態において、色フィルタアレイは、ウエハの平坦な背面に蒸着され、前面には蒸着されない。いくつかの実施形態において、平坦化層が、例えば、ＳｉＯ２の低温化学蒸着（ＣＶＤ）または物理蒸着（ＰＶＤ）の形態で、色フィルタアレイの上部に蒸着され、その後、化学的および／または機械的研磨によって平坦化される。
【００７２】
いくつかの実施形態において、ファブリ・ペロー干渉計は、限られたスペクトル範囲を有するので、これらの干渉計のために、システムは、直列の２つのエタロンを備え、一方は、波長の帯域を選択するために低フィネスモードであり、もう一方は、高フィネスモードである。いくつかの実施形態において、ＢＳＩ−ＣＭＯＳエタロンは、この構成における第２のエタロン（例えば、高フィネスエタロン）である。
【００７３】
いくつかの実施形態において、１または複数のＭＥＭＳウエハは、ＢＳＩ  ＣＭＯＳダイと同じサイズのダイを有し、ガラスウエハとＢＳＩ  ＣＭＯＳウエハとの間の間隔を調節できる線形アクチュエータを（ダイごとに）備える。ＭＥＭＳウエハまたはＭＥＭＳウエハのスタックは、（例えば、上述のように）パターニングされたスペーサの代わりに、または、それに加えて配置される。間隔の調節を可能にするための電気的接触は、（スタックがダイシングされた後に）ＭＥＭＳ装置に直接アクセスすることによって、または、ＣＭＯＳ  ＢＳＩウエハ上のシリコン貫通ビア（ＴＳＶ）への電気的接触に限定されない他の方法によって達成される。
【００７４】
いくつかの実施形態では、金属容量性素子が、ファブリ・ペローエタロンのガラスプレートの表面に蒸着去れ、これらは、静電容量ひいてはプレート間分離を監視するために、単一の発電／測定回路にルーティングされる。様々な実施形態において、容量プレートが、前面ガラスプレート上に蒸着されて接地され、第２容量プレートが、（ガラス不動態化面の直下で）ＣＭＯＳ前面上に蒸着され、例えば、ＴＳＶを用いてＣＭＯＳダイ上の容量測定回路に接続されるか、または、ＴＳＶを用いてオフチップの容量測定回路に電気接続されたダイの上面上のパッドに接続されるか、または、任意のその他の適切な方法で接続される。
【００７５】
様々な実施形態において、ガラスウエハまたはＢＳＩ  ＣＭＯＳウエハのいずれかが、電場による作動時にガラスおよびＢＳＩウエハ間の分離を変化させることができる１または複数のパターニングされた層（例えば、圧電トランデューサ）と接合されるか、もしくは、パターニングされた層で被覆される。
【００７６】
いくつかの実施形態において、装置を製造するための処理フローは、以下の通りである。
・ＣＭＯＳ  ＢＳＩ  ウエハが加工される、
・ＣＭＯＳ  ＢＳＩウエハは、前面側でキャリアウエハへ一時的に接合される。
・接合されたＣＭＯＳ  ＢＳＩウエハは、画像センサの所望の性能が達成されるように、例えば、クロストークを低減するのに十分に薄いがクロストークまたは電気的性能を低減するほど薄くない状態まで、裏面研削される。
・シリコン貫通ビア（ＴＳＶ）が（例えば、“ビアラスト”処理を用いて）、各ＢＳＩ  ＣＭＯＳダイの周囲に形成される。
・パターンがすべてのダイに対して反復され、ダイの中央にＰＺＴがなく、圧電材料の厚さが数ミクロン〜数十ミクロンのオーダーになるように、圧電トランデューサ（例えば、ＰＺＴ）パターンが、ＣＭＯＳ  ＢＳＩ上に形成または転写される。圧電材料は、ＣＭＯＳ  ＢＳＩウエハ上のＴＳＶに電気的に結合される。あるいは、このパターニングされた圧電トランデューサパターンは、ガラスまたは石英の第２ウエハ上に形成または転写されてもよい。
・ファブリ・ペローエタロンを形成するために、ガラスおよびＢＳＩ  ＣＭＯＳウエハが接合されてダイシングされる。
【００７７】
いくつかの実施形態において、上述のウエハスペーサおよび２ウエハの接合は、複数の技術を用いて達成される。いくつかの例は以下の通りである。
・感光性ポリマ層を用いたウエハ接着ポリマ層が、ウエハ（フォトリソグラフィでパターニングされ、ソフトベークされ、ＣＭＯＳウエハと整列されて、接合されたガラスウエハが好ましい）の１つの上にスピンオンされる。
・ＵＶ硬化接着剤（ガラスウエハを介したＵＶ硬化）またはレーザ硬化接着剤
・ウエハレベルカメラモジュールスペーサ取り付け処理。
【００７８】
図１４は、相対スペクトル測定を行うための処理の一実施形態を示すフローチャートである。図の例において、工程１４００で、広帯域光源が、サンプルを照射するために準備される。例えば、１または複数の広帯域光源が、サンプルの照射に用いられる照明を提供し、短い広帯域光源コヒーレンス長を有する。工程１４０２で、レンズが、サンプルからの反射光を収集するために準備される。工程１４０４で、調節可能なファブリ・ペローエタロンが、反射光をフィルタリングするために準備される。例えば、調節可能なファブリ・ペローエタロンは、反射光を光学的に処理して、微細なスペクトル分解能でスペクトル情報を抽出する。工程１４０６で、検出器が、サンプルからの反射光を検出するために準備され、ここで、反射光は、長いコヒーレンス長を有する照射光の複数の狭帯域の一部で構成され、調節可能なファブリ・ペローエタロンのための複数の設定を用いて光学的に処理され、複数の設定は、広帯域光源コヒーレンス長よりも長いが、長いコヒーレンス長よりも短いファブリ・ペローエタロンプレートの分離を含む。いくつかの実施形態において、検出器は、調節可能なファブリ・ペローエタロンの複数の設定に関連する反射光を検出し、ここで、複数の設定は、ファブリ・ペローエタロンプレートのゼロ分離の設定を含まない。
【００７９】
上述の実施形態は、理解しやすいようにいくぶん詳しく説明されているが、本発明は、提供された詳細事項に限定されるものではない。本発明を実施する多くの代替方法が存在する。開示された実施形態は、例示であり、限定を意図するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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