JPH11507143A - 分光測定用光学フィルタおよび光学フィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 分光測定に伴う応用で用いられる光学フィルタ(120)が、光学コーティングの層(111)を基板(110)上に堆積することによって製造される。該層(111)は、該基板(110)の表面に沿って第1の方向に実質的に一定の厚さを有し、該第1の方向と直行する方向に沿って徐々に厚さが増加するように堆積される。該光学フィルタ(120)の構造は、該フィルタの生産コストが大幅に減少するように、該フィルタの大量生産を見込んだ構造となっている。該フィルタ(120)は、化学分析、血液グルコース監視などを含むがこれに限定されないさまざまな応用分野に使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 分光測定用光学フィルタおよび光学フィルタの製造方法 発明の背景 発明の分野 本発明は、化学製品やその他の物質の性質を決定するために分光測定を利用す る応用分野で使われる光学フィルタに関する。関連技術の説明 光学フィルタは分光測定に関連する応用では周知のものである。分光測定の利 用により、試料の光学的特性に基づいて試料中の種々の物質の性質および化学的 組成を決定する。典型的な分光測定では、（可視領域および非可視領域の）光線 を使用して、複数の周波数スペクトルにわたって試料を照射する。複数の光周波 数（波長）を使用して、試料の光学的特性をより正確に決定し、干渉も弱めてい る。いくつかの応用では、試料から反射された光線を検出するが、その他の応用 では、試料の中を通り抜けて透過した光線を検出し、試料の光学的特性を決定す る。そのうえ、試料の中を通り抜ける透過とフィルタからの反射を組み合わせて 利用することもできる。 通常は検出された光線を評価して各周波数スペクトルにおける試料の「周波数 応答」を明示する。当該技術においては周知のとおり、それぞれの物質は、その 物質が光線を反射して吸収する周波数によって定められた光学的性質を備えてい る。それゆえに、所与の物質の光学的特性を評価する（例えば、周波数を横軸に して反射光線または透過光線の強度を縦軸にしたグラフを描く）ことが可能とな り、この物質の光学的特性を明示する。異なる物質では光学的特性も異なるのが 一般的であるため、複数の物質を含有する試料の光学的性質を評価するための測 定値は、試料中の複数の物質を区別するための基礎データ、またはそれらの物質 に関連するその他の測定値を取得するための基礎データとして有用なことがある 。試料中の種々の物質の濃度を決定するために、反射または透過した光線に関す る正確な測定値を使用することがある。 現在のいくつかの分光測定装置では、複数個の発光ダイオード（LED）または 希望する波長の光線を放出するレーザー光源を使用する。しかしながら、それぞ れの光源に必要となる波長精度を備えた装置を製造するには、きわめて高価な高 精度の波長光源を利用しなければならない。 複数の周波数で光線を発生させるもう1つの方法では、測定対象の試料と広帯 域光源との間で光学フィルタを回転させる。本発明での利用のために発明者が認 めているとおり、現時点での光学分光装置では、透過する1つのパターンの光信 号を発生させる高価な特注フィルタを必要とすることが多い。一般にダイクロイ ック・フィルタとして知られるこのような1つのフィルタは、光学的な被覆が施 された回転式ディスクから構成され、この回転式ディスクは光学的厚さを変化さ せる領域を備える。例えばホイール・スピンでは、広帯域光源から生じた光線が ホイールの様々な部分を通過するため、いくつかの周波数の光線がフィルタを介 して伝わり、試料を照射する。すなわち、光ディスクの回転により選択帯域の光 線が透過するようなパターンに沿って、ダイクロイック・フィルタ上の領域が形 成される。正確な分光測定を必要とする多くの従来の応用では、光学フィルタの 設計における許容誤差がきわめて大きなものだった。しかも、このようなフィル タの製造方法では、大量生産によるフィルタ製造の可能性が失われてしまうこと が多かった。それゆえに、この種の光学フィルタを製作する場合でさえもおそら くきわめて費用がかさむことになる。 発明の概要 本発明では、フィルタの製造費を従来の回転式ダイクロイック・フィルタと比 較して約1/100に低下させた、分光測定用の回転式ダイクロイック・フィルタを 提供するものである。これを実現するには、最初のフィルタの仕様を緩和して、 より強力な信号処理の段階をとおしてフィルタの緩和された仕様を補正する。そ のうえで、生産の簡略化を可能とするようにフィルタを組み立てる。本発明に従 って組み立てられたフィルタは、信号処理の最中に必要となる精度を維持しなが ら、光線の通過を10〜100倍に増大させることを可能とするものである。 本発明の1つの態様は、光学フィルタの製造方法を含む。この製造方法にはい くつかの段階が必要である。上部表面と底部表面を有する光学基板を設けて、第 1の方向で基板の上部を横切る層の厚さを変化させるように、上部表面に光学コ ーティングの層を覆設する。第1の方向とほぼ直交する第2の方向では、実質的に 層の厚さは一定である。1つの実施態様では、さらにこの方法で基板中央に取付 穴を穿設する必要がある。そのうえ、1つの実施態様では、少なくとも基板の一 部に沿って不透明ストリップを装置する。 本発明の別の態様は光学フィルタを含む。光学フィルタは上部表面と底部表面 を有する基板を具備する。また、フィルタには、上部表面を横切る第1の方向で コーティングの厚さが変化するように、基板の上部表面に覆設された多数の光学 コーティングが存在する。第1の方向とほぼ直交する第2の方向では、実質的に基 板の上部表面を横切るコーティングの厚さは一定である。 本発明の別の態様にはほぼ円形の基板を有する光学フィルタが含まれる。基板 に覆設された光学コーティングの層には、コーティングに投射される光線のほぼ 半分が基板の全表面上のコーティングを通過する非画像式インタフェロメータを 設ける。 さらに本発明の別の態様は光学フィルタを含む。上部表面と底部表面を有する 基板には、基板を横切る第1の方向でその厚さを変化させる光学コーティングか らなる複数の層が存在する。光学フィルタに対して光透過特性を層が付与し、フ ィルタの表面を横切るすべての位置で複数の波長が透過する光学フィルタを提供 するものである。 図面の簡単な説明 図1に描かれているのは、従来の方法で組み立てられた典型的なダイクロイッ ク・フィルタである。 図2に描かれているのは、本発明に従って回転式光学フィルタを製造するのに 用いた一般的な方法の概略である。 図3に描かれているのは、図2に描かれた本発明のダイクロイック・フィルタを 血液グルコースの監視に適用したものである。 図4A〜4Cに描かれているのは、本発明に従って回転位置を様々に変化させた典 型的なダイクロイック・フィルタの光透過特性をグラフで示したものである。 図4Dで図解されているのは、本発明に従って典型的なダイクロイック・フィル タの光学的特性を指定するのに用いたマトリックスである。 図5に描かれているのは、本発明に従って回転位置を様々に変化させた典型的 な従来型ダイクロイック・フィルタの光透過特性をグラフで示したものである。 図6に描かれているのは、本発明のフィルタ低域光学許容誤差を補正するのに 用いた信号処理動作の一般的な流れ図である。 図7で図解されているのは、図4Dの光透過特性マトリックスを取得する一般的 なステップを示す流れ図である。 図8が表しているのは、精度低下を抑える信号処理と結びつけて本発明のフィ ルタを利用する一般的な手順の機能ブロック図である。 発明の詳細な説明 図1には、従来の方法に従って製作された典型的なダイクロイック・フィルタ を示してある。このような光学フィルタを製作するのに利用する従来の方法では 、たいてい円形基板を配置した後に、一定の速度で基板が回転するのに応じて円 形基板の表面上のコーティングの厚さを選択的に増大させる必要がある。 図1に描かれている上記のようなフィルタ150には、コーティングの層152、154 、156などが備わり、その厚さの増大によりフィルタ150が回転するにつれてらせ ん状の輪郭が形成される。当然のことながら、説明図を簡略にするために、図1 に描かれたコーティングの厚さは誇張されている。この点は了解しておくべきで ある。光学コーティングに関するこの方法は、実質的に円形基板の周囲全体に適 用され、被覆の施された基板が回転するにつれて、光学コーティングの厚さは回 転の最中につねに増大し、1回転が終わるところでコーティングの厚さは最も大 きい状態から最も小さい状態へ急激に逆戻りする。 しかしながら、光学コーティングの上記のような方法では、精度を高める必要 があり、相当に費用のかかることが知られている。しかも、これらのフィルタは 1個ずつ製造するのが一般的である。大量生産のために1枚のシート上に複数のデ ィスクを配置することが許されていない製造方法だからである。 そのうえ、図1に描かれている種類の従来型フィルタは一般的に多数の層を具 備する（例えば、層の数は100以上とするのが標準である）。（バンドパス・フ ィルタ用の）きわめて精度の高い通過帯域を提供するために、従来型フィルタに 多数の層を設けているのである。図5に描かれているのは、選択波長について回 転位置を横軸にとった従来型回転式ダイクロイック・フィルタの典型的な透過特 性である。図5に図解したとおり、フィルタの通過帯域は一般にサイドローブを 伴うことなく選択波長に対してきわめて精度が高く、通過帯域の外側では実質的 に透過が消失するようにしている。この理想に近い精度を備えたフィルタを取得 するには、きわめて多数の層を必要とする。このきわめて狭い通過帯域が様々な 波長に対して様々な回転位置を占めることは理解されなければならない。言い換 えれば、様々な回転位置で異なる波長を通過させるモノクロメータとして、従来 型ダイクロイック・フィルタを特徴づけることができる。 回転に伴い厚さを連続的に変化させるため、それぞれの層を作成するには費用 がかかる。それゆえに、（例えば、高精度のために100以上とした）多数の層を 作成する場合、上記のような従来型フィルタにかかる費用はきわめて大きなもの となる。 本発明に従って、従来型ダイクロイック・フィルタとの違いが顕著なダイクロ イック・フィルタを開示する。図2に描かれているのは、フィルタ120と、本発明 での教示に従ったフィルタの製造方法の中でたどるステップである。 本発明に従ったダイクロイック・フィルタは、くさび状の基板を形成するため に基板上に複数の光学コーティングを作成する新規な方法で製作される。回転式 フィルタでは、次に基板を切り分けて回転式ディスク・フィルタを形成する。 そのうえ、本発明の1つの態様に従うと、ダイクロイック・フィルタに備わる 層の数は従来型フィルタよりも少なくなる。これにより、フィルタの透過特性に おける精度が低下する。図4A〜4Cに描かれているのは、選択波長に対する典型的 な回転式フィルタの光透過特性である。本発明のとおりに製作されたこの回転式 フィルタは、17の光学コーティング層しか備えていない。図4A〜4Cから明らかな ように、この透過特性は図5に表されたフィルタの透過特性ほど精度は高くない 。図4A〜4Cに描かれているとおり、本発明のダイクロイック・フィルタには、描 かれたそれぞれの波長に対して複数の通過帯域が存在する。そのうえ、通過帯域 の外側では、透過が完全にゼロまで落ち込まないのは、従来型の精密フィルタと 同様である。通過帯域において精度が低下するのは、フィルタ内の層の数が減少 しているためである。上記で説明された精度の低下は回転式ダイクロイック・フ ィルタに限られたものではないが、（例えば、発振などをとおして）振動するダ イクロイック・フィルタや、通過帯域では高精度を必要とするその他の光学フィ ルタにとっては有利になることもある。以上の点は理解されなければならない。 本発明のフィルタにおける精度の減退については、必要となる精度を獲得するた めに、以下で詳しく説明するような信号処理ではその対応策が講じられている。 このようにして、フィルタにかかる費用を削減することができる。 本発明に従ったフィルタの両態様を利用する場合（積層過程と減少した層の数 ）、結果として得られたフィルタを組み立てるのに要する費用は、従来型ダイク ロイック・フィルタよりもかなり小さくなる。しかしながら、費用の削減にとっ てどちらかの態様を利用することは、それ自身に利点があることに注意しておく べきである。例えば、従来型の回転式フィルタをきわめて少数の層で製作するこ ともできるが、フィルタの回転全体をとおしてフィルタの厚さが増大するような 従来型の積層技術を利用している。その代わり、製造方法の改良により製造費を 削減したうえで、従来の精度を確保した（例えば、多層の）回転式フィルタを形 成するために、ここで開示された製作方法を利用することができるであろう。 光学フィルタの積層に要する費用を削減する方法では、厚さを増大させる光学 コーティングで平板状基板110（図2）を被覆し、くさび状の被覆層111を形成す る。本発明について明確に図解するために、光学コーティング111の厚さは誇張 されているが、実際の応用では光学層111の厚さは約1.66μmから約3.33μm変化 し、その平均的な厚さは約2.35μmとなることに注意しなければならない。また 、これらの厚さの値は近似的なもので、層状物質の屈折率に応じて変化すること がある。この点は理解されなければならない。したがって、本発明の1つの態様 に従って、フィルタを規定する光学コーティングは基板に浸透するように施して あるために、周囲に切れ目なくコーティングを施すことはあまり行われない。そ れゆえに、フィルタに要する費用を大幅に削減するものである。このステップに 達したフィルタにより、発振フィルタのような部類の応用に利用することができ るダイクロイック・フィルタを提供するものである。 回転式フィルタでは、いったん光学層111を基板111に載設してから、基板110 に加えて光学層111によって形成されたくさび状のスラブから円筒部112を切り出 してある。次に円筒部112の中央には円筒開口部を形成して取付穴を形成する。 ある種の応用では、光学フィルタ・ディスク120の一部に沿って真鍮製ストリッ プ122のような光学的に不透明なストリップを形成することが望ましい。真鍮製 ストリップによりディスク120のゼロ透過規準部を設けると、信号処理にかかわ る特定の応用で雑音を除去するのに有用なことがある。 上記の説明では、本発明の1つの態様を理解するための図解を容易なものにし ている。しかしながら、実際には、最初に基板をディスクに切り出さなければな らない方法もあることは理解されなければならない。その後に、ディスクが依然 として正方形であるかのようにみなして、ディスク上に光学コーティングを施し ているので、真空タンク内でディスクを支持しているプラットフォーム（図示さ れていない）上に余分なものが落ちてくるわけである。このようにして、図10に 示されているとおり、ディスク120の表面上にはくさびを形成する。 ホイール周辺の全体に沿ってディスク120の厚さが連続的に増大しているわけ ではなく、厚さが増大してから減少に転じることは理解されよう。しかしながら 、以下で詳しく説明されるとおり、ホイール周辺の両半分を役立てることができ る。 本発明のさらに進んだ態様に従うと、上記で説明されたフィルタの製造費を削 減するばかりでなく、光学コーティング層の最小限の数も据え置かれる。1つの 好ましい実施態様では、所望の分解能を手に入れるには、17の層だけが必要とさ れる。 層の数が減少するとフィルタの精度は低下するものの、デジタル信号処理のス テップでこのような欠点を修正することができる。例えば、上記で説明されたと おり、従来型ダイクロイック・フィルタは1回に単一周波数の帯域を通過させる のが一般的であるが(図5)、好ましい実施態様のフィルタでは複数の帯域を通過 させることが許されることもある。その詳細を解明し、信号処理をとおして補正 することができるからである。 より高価なインタフェロメータやモノクロメータを必須のものとする応用にと って一般に必要となる分解能が、液体の分析にとっては一般に必要とならないこ とは、ここで注意されなければならない。しかしながら、フィルタの分解能を向 上させるために、間隔を広げて付加的な層を追加することができる。デジタル信号処理の補正 上記で簡単に述べられたとおり、光学コーティングの最小限の数を有する、本 発明に従って製作されたフィルタの欠点は、信号処理をとおして修正することが できる。 図6はデータの流れ図で、本発明に従って製作されたフィルタの精度低下を補 正するために用いる方法の詳細を示したものである。しかしながら、実行時に先 立って初期化が行われることは理解されなければならない。 実行時に先行した初期化 初期化は工場で行われるか、または使用に先立つ時間帯に行われる。一般に、 図7に関して以下でより詳細に説明されるとおり、フィルタ特性マトリックスが 構成される。フィルタ特性マトリックスは、ダイクロイック・フィルタ120に属 する様々な部分での透過特性を表現するとともに、光線の様々な波長に対する透 過特性を表現する。フィルタ特性マトリックスの使用目的は、検出器から生じた 電気信号の一部を抜き出すことである。この電気信号の一部は、単にフィルタ12 0によって引き起こされた光線の減衰が原因となったものである。言い換えれば 、フィルタ特性マトリックスの知識からフィルタの効果を解明することができる 。 フィルタ特性マトリックスは2次の正方マトリックスである。フィルタ特性マ トリックスは、その特性が与えられた光線のそれぞれの波長を表す1つの列と、 フィルタ120のそれぞれの位置（本発明では回転位置）を表す1つの行を含んでい る。この行の要素となるそれぞれの位置において、（フィルタの）特性が実際に 与えられる。それゆえに、1つの実施態様では、16の波長の特性が与えられると ともに、フィルタ120に関する256の位置が定められた場合、フィルタ特性マトリ ックスには16の列と256の行が含まれる。16の異なる波長を使用する必要はない ものの、付加的な波長の使用により特に信号対雑音比が大きくなるという利点が 認められることは理解されなければならない。フィルタのそれぞれの位置で入射 光線のほぼ半分がフィルタの中を通り抜けて透過するために、（それぞれの時点 でその他の波長との組み合わせはただ1通りであるにもかかわらず）同じ波長が 複数回検出されることにより、信号全体の強度は単一波長の強度の10〜100倍に 及び、信号に伴う雑音よりもはるかに大きくなる。この現象は一般にフェルゲー ト(Felgate)の利点と呼ばれている。このようにして、予想された測定波長にわ たるフィルタ120全体のスペクトル応答の特性が完全に与えられる。フィルタ特 性マトリックスを構成するのに活用された方法は、図7に関して以下に詳細に説 明されている。 フィルタ特性マトリックスの導出 図7に加えて図4A〜4Dでは、フィルタ特性マトリックスを取得するのに活用さ れた方法をより詳細に図解している。図7に図解された所定の導出手順は開始ブ ロック800から始まる。 図4A〜4Dに加えて活動ブロック830〜845では、フィルタ特性マトリックスを構 成するために本発明に従って利用される方法を説明している。フィルタ120によ り、フィルタ・ディスク120上の様々な場所で様々な波長に対して様々な割合で 、放射された光線が反射及び透過する。この現象は図4A〜4Cで明確に示されてい る。図4Aが表しているのは、（1つの実施態様での）可能な256のディスク回転位 置を横軸として描かれた波長850nmの光線の透過である。図4Aに示されていると おり、ディスク120の位置が最初の開始位置（すなわち、φ＝0_oここで0はフィル タ120の回転位置を表す）に定められた場合、波長850nmの光線の約10%がフィル タ120の中を透過する。その一方で、ディスク120が回転してφ=32となる場合、 波長850nmの光線の中でフィルタ120の中を透過するのは約25%である。また、デ ィスク回転位置がφ=128からφ=160の間に定められた場合、波長850nmの光線の うちフィルタ120の中を透過するのは約75%である。それゆえに、図4Aに描かれて いるとおり、ディスク・フィルタ120に関する256の回転位置にわたってλ=850 nmの光線の透過特性が完全に与えられる。 図4Bに描かれているのは、ディスク120に関する256の回転位置に応じて変化す る波長1,150nmの光線の光透過特性である。同様に、図4Cに描かれているのは、 ディスク120に関する256の回転位置のそれぞれでディスク・フィルタ120の中を 通り抜ける波長1,350nmの光線の光透過特性の模様である。本発明の1つの実施態 様では、850nmから1,400nmの範囲に含まれる16の波長のそれぞれで256の回転位 置ごとに、フィルタ120の光透過特性が説明されている。 それゆえに、図4Dに示されているとおり、これらの測定値を手がかりにしてフ ィルタ特性マトリックスを構成することができる。F(φ,λ)という記号で図4Dに 表されているフィルタ特性マトリックスには、256の行と16の列が含まれている 。フィルタ特性マトリックスの各列は、その列の選択波長に応じたディスク120 に関する256の各回転位置でのディスク120のスペクトル透過特性から構成される 。 図4Dに描かれているフィルタ特性マトリックスを構成するために、16の各波長 にわたって最初の回転位置でフィルタ120が照射され、活動ブロック830の中で指 摘されているとおり、16の波長ごとにスペクトル透過係数を取得する。活動ブロ ック830の中で指摘されているとおり、いったん最初の回転位置に対するスペク トル透過係数が決定されてしまうと、16の選択波長にわたって2番目の回転位置( 例えば、φ=1)でフィルタが照射され、活動ブロック835で表されているとおり、 2番目の回転位置に対するスペクトル透過係数を取得する。活動ブロック840の中 で指摘されているとおり、16の選択波長にわたってディスク・フィルタ120の「m 番目」または最後の回転位置（例えば、256番目の位置）でフィルタが照射され 、最後の回転位置に対応するスペクトル透過係数を取得するまで、ディスク120 にとって可能な回転位置ごとに以上の方法を続行する。1つの好ましい実施態様 では、パルスモータを使用する場合、ディスク120の回転に際して回転位置の精 度は高くなる。当然のことながら、フェーズ・ディザーが256の回転位置の一部 分よりも小さく抑えられているという条件のもとでは、突極を備えたコンピュー タのディスク・モータを一定の速度で動作させて使用することもできよう。 ディスク120に関する256のすべての回転位置について、いったん16のすべての 波長ごとにスペクトル透過係数が決定されてしまうと、活動ブロック845の中で 指摘されているとおり、フィルタ特性マトリックスが構成される。係数を表す列 と係数ごとに波長を表す行によってマトリックスは定義される。いったんフィル タ特性マトリックスが構成されると、処理にとって不可欠な制約条件がシステム に課せられる。 回転式フィルタ120を対象としてフィルタ特性マトリックスの導出が説明され ていることは理解されなければならない。しかしながら、発振フィルタ、または ファブリー・ペロー(Fabry-Perot)型フィルタのようにフィルタ上で位置が定め られているフィルタ、さらにCCDを対象とした応用のために使われる部類の固定 型フィルタでさえも、上記の議論に従ってその特性を与えることができる。 実行時処理 フィルタ特性マトリックスの使用をとおしてフィルタの効果を解明することを 目的とする本発明に従った処理全般の議論が、図3、図7および図8に関して行わ れている。 図3で図解されているのは、血液の成分を監視するシステムでのフィルタ120の 使用である。図6で説明されているのは、試験中の媒体の特性を得るためにフィ ルタでの精度低下を解明している諸ステップを表す一般的な流れ図である。図8 で図解されているのは、信号処理をとおしてフィルタの精度低下を解明する過程 に関する一般的な機能図である。図6に描かれているとおり、処理の開始は開始 ブロック300で表されている。最初に、活動ブロック305で表されているとおり、 ハウスキーピングと自己試験の手順が実行される。要するに、ハウスキーピング と自己試験では、ブート操作と自己試験の従来の初期化が必要となる。例えば、 正確な読取りにとって信号強度は十分であるのかどうかを最初にシステムが判断 する。ハウスキーピングと自己試験が終了した後に、活動ブロック310に表され ているとおり、光源110(図3および図8)を起動して、光線115がフィルタ120を透 過させる。初期段階では、フィルタ120と検出器140の間に試験媒体131を置かな いで光源110を起動する。それゆえに、検出器140（図3）によって検出された光 線は基線の光線強度（I₀）を表すもので、例えば、暗すぎる電球や明るすぎる電 球を交換用電球としてまったく装着していないかどうか試験する際に利用するこ と ができる。1つの実施態様では、フィルタ120上に集束光115を提供するために、 光源とフィルタ120の間にレンズ117(図8)を設けることができる。 いったん初期段階の基線の光線強度を一定に決めてしまうと、活動ブロック31 2に指摘されているとおり、試験中の媒体131が挿入される。 活動ブロック315の中で指摘されているとおり、検出器140に入射した光線は電 気信号に変換され、この信号はプリアンプ（図示されていない）で増幅され、バ ンドパス・フィルタ（図示されていない）を通過して、アナログ-デジタル変換 器142でサンプリングを施している。（特定の応用で必要とされるようにその他 の回転率が有利となる場合もあるが、1つの実施態様では毎秒約78.125回で）フ ィルタ120は回転しているために、検出器140による電気信号出力のサンプルは、 フィルタ120の様々な回転位置で検出された光線強度を指示している。1つの有利 な実施態様では、フィルタ120の1つの完全な回転（すなわち360°）は、512のデ ジタル信号のサンプルに対応する。すなわち、フィルタ120の1つの回転に対応す る周期の中で512のサンプルが取り込まれる。それゆえに、例えば、フィルタ120 が毎秒78.125回の割合で回転する場合、約1/78秒の間に51２のサンプルが取り込 まれるので、アナログ-デジタル変換器142のサンプリング速度は毎秒約40,000の サンプル数に達する。 説明されているとおり、本発明に従って組み立てられたフィルタ120には、回 転全体の中で余分な領域が含まれている。とりわけ、フィルタ120は対称的に積 層されるため、フィルタの最初の半回転により、フィルタ120の2度目の半回転に 伴う信号が反射される。すなわち、図2に描かれているとおり、フィルタはくさ び状に形成されるために、ある方向での厚さは一定で、それに直交する方向の厚 さは線形に増大する。それゆえに、フィルタ120の2度目の半回転は余分なものと なる。このような理由で、フィルタ120の回転の半分で取り込まれたデジタル信 号のサンプルを処分することが可能となり、フィルタ120のそれぞれの回転では 、上記で説明された実施態様における512のサンプルよりもデジタル信号処理を 目的とした256のサンプルが使われる。その代わり、対応する値を平均する処理 のために512のすべてのサンプルを使用することができる。依然として代わりと なる実施態様では、フィルタと光源の較正のためにフィルタの余分な半分を使用 してもよい。256のそれぞれのサンプルは、（半分だけ使用される場合に）様々 な光透過特性を備えたフィルタ120の異なる部分を表すものである。 好都合なのは、不透明ストリップ(すなわち真鍮製ストリップ122)を具備する ようにフィルタ120が特に設計されていることである。検出器140から強度出力を 監視することによって、光線115と検出器140の間にフィルタ120の不透明ストリ ップ122がいつ置かれたかデジタル信号プロセッサ145が検出する。光線が不透明 ストリップ122によって遮られる場合、この強度は実質的にはゼロである。不透 明ストリップ122により、光源110から透過する光放射のほとんどすべてが遮られ るために、（例えば、周囲光、熱効果などにより）光線が遮られた際に光検出器 140から生じた信号出力は、電気的な雑音として解釈されるが、この雑音の原因 は試験中の媒体131のスペクトル吸収特性またはフィルタ120のスペクトル透過特 性のどちらでもない。それゆえに、光源110と光検出器140の間に真鍮製ストリッ プ122が置かれている場合に光検出器140の出力に現れる信号は、光検出器140に 由来するすべての信号出力から後で差し引かれる確率的な雑音としてデジタル信 号プロセッサ145によって解釈される。1つの実施態様では、活動ブロック315の 中で得られた検出信号のサンプルに対応するそれぞれのデジタル値から、検出雑 音レベルに対応するデジタル値を差し引くことによって、以上のようなことが簡 単に達成される。その代わり、ライトパスにシャッター機能を設けるか、または 同様の効果をもたらすためにしばらくの間ランプ110をオフにしてもよい。この ようにして、システムに内在する電気的な雑音を除去することにより、以後の処 理の段階で、フィルタ120(および試験媒体130)の光透過特性を原因とするそれら の電気信号を考慮している。 いったんシステムに内在する確率的な雑音を取り出してしまうと、活動ブロッ ク315から活動ブロック323へ制御が移動する。活動ブロック323の中では、信号 を正規化するために信号を基線の光線強度I₀で割っている。活動ブロック325の 中では正規化された信号が後で処理され、（差し引かれた電気的な雑音と、活動 ブロック323で実行される信号の正規化を考慮しながら）活動ブロック315の中で 得られたサンプルの値から信号強度マトリックスまたは信号強度ベクトルを構成 する。図8では、信号強度マトリックスIφ_mを図解している。 信号強度マトリックス1000(図8)は、256の信号強度の値（例えば、本発明の実 施態様ではフィルタ120の回転位置の各サンプルを表す1つの値）を要素とする1 列のマトリックス（ベクトルと呼ばれることもある）である。それゆえに、信号 強度ベクトル1000は、フィルタ120と試験媒体131の両方を通過する光信号を直接 測定することによって得られるもので、光検出器140によって検出される。当然 のことながら、信号強度ベクトル1000を構成するのに用いる値は、各サンプルか ら雑音を差し引いた後に検出器140に由来する信号出力の振幅から取り出されて いる。アナログ-デジタル変換器170のサンプリングによって得られたフィルタ12 0のそれぞれの回転位置を記号φで表すことにすれば、φ₁はフィルタ120の最初 の回転位置に対応し、φ₂はフィルタ120の2番目の回転位置に対応し、φ₁が再度 取り出される前にφ₂₅₆はフィルタ120の最後の回転位置に対応する。以上のよう な記法を用いると、最初の回転位置φ₁にフィルタ120が位置する場合、Iφ₁は光 検出器140によって検出された光線の強度に対応し、2番目の回転位置φ₂にフィ ルタ120が位置する場合、Iφ₂は光検出器140によって検出された光線の強度に対 応するという具合である。それゆえに、信号強度マトリックスは、Iφ₁から始ま りIφ₂₅₆に及ぶ256のデジタル値をその要素とする1列だけのマトリックスである 。このIφ₁からIφ₂₅₆までのデジタル値は、フィルタ120のそれぞれの回転位置 で検出された光線強度である。1つの実施態様では、いくつかの回転に対する強 度の値を平均して信号強度マトリックスを構成する。 いったん活動ブロック325(図6)で信号強度ベクトル(以下では記号I(φ)で表す )を取得し、上記で説明されたとおりにフィルタ特性マトリックス（以下では記 号F(φ,λ)で表す）を取得し、このフィルタ特性マトリックスがブロック333の データ入力として表されてしまえば、活動ブロック330および331で表されている とおり、試験媒体131の光吸収特性だけを表示するマトリックスを取得するため に、フィルタ特性マトリックスに加えて信号強度マトリックスを使用してもよい 。すなわち、信号強度マトリックスI(φ)の中で測定されるとおりに光吸収の全 体が把握され フィルタ特性マトリックスF(φ,λ)によって表されるとおりにフ ィルタ120の光透過特性が把握されるために、結合された全体的な強度ベクトルI (φ)からフィルタによる光透過特性を除去することによって、試験媒体131 の特性による検出光の吸収を決定することができる。以上のことを実現するには 、活動ブロック331で表されているとおり、最初にフィルタ特性マトリックスを 逆変換してから、活動ブロック330で表されているとおり、信号強度ベクトルI( φ)にフィルタ特性マトリックスの逆マトリックスを掛ける。 試験媒体131の中を通り抜ける透過は、試験媒体131の中を通り抜ける光線の透 過を波長の関数として定義したT(λ)によって表され、フィルタ120の（例えば、 φ=0の場合は０°に対応する）選択された回転位置を通り抜ける光線の透過が波 長の関数として維持されるとともに、関数F(φ,λ)によって表される場合、試験 媒体131およびフィルタ120による光吸収の組み合わせまたは畳み込みは、同じ波 長について関数I(φ)によって表される。強度ベクトルI(φ)およびフィルタ特性 マトリックスF(φ,λ)からT(λ)を得るには、強度ベクトルI(φ)に逆マトリック スF^-1(φ,λ)を掛けている。 関数I(φ)と関数F(φ,λ)は、それぞれ信号強度とフィルタ特性マトリックス で表してもよい。それゆえに ここで、I(φ)は回転位置のそれぞれの値φに対する強度の値を要素とする1列の マトリックス（ベクトル）を表している。その一方で、F(φ,λ)はφのそれぞれ の値とλのそれぞれの値に対するフィルタ透過係数の値を要素とする2次のマト リックス（図4D）を表している。上記の式(1)が成立するので、試験媒体131の中 を通り抜ける光線の透過を表示する関数T(λ)は、様々な波長の値λに対する値 を要素とする1列のマトリックスで表してもよい。 本発明の1つの実施態様に従って、フィルタ120と同様に試験媒体131のスペク トル特性を与えるために、850〜1,400nmの範囲にわたって16の波長が選択される 。 上記の式(1)をマトリックスで表すと次のようになる。 式(2)に示されているとおり、信号強度マトリックスI(φ)は2次のフィルタ特性 マトリックスF(φ,λ)と1列の試験媒体マトリックスT(λ)の積に等しい。この式 において、3つのマトリックスのうち2つのマトリックスは与えられている（すな わち、I(φ)およびF(φ,λ))。それゆえに、850〜1,400nmの範囲に収まる16の選 択波長に対する試験媒体131の光透過特性を表す3番目のマトリックスT(λ)は、 以下に示されるとおり、通常の逆マトリックスとマトリックスの積を用いて、単 純にフィルタ特性マトリックスの逆マトリックスF^-1(φ,λ)を信号強度マトリッ クスI(φ)に掛けることによって得られる。 それゆえに、活動ブロック331で示されているとおり、フィルタ特性マトリック スの逆変換によりその逆マトリックスF^-1(φ,λ)を得てから、活動ブロック330 の中でこの逆マトリックスに信号強度マトリックスI(φ)を掛けて、試験媒体特 性マトリックスまたは透過ベクトルT(λ)によって表されるような試験媒体131の 周波数応答を得るものである。 図8では、上記の演算を図解している。図8に示されているとおり、レンズ117 およびフィルタ120の中を通過する光線が光源110から放出され、フィルタを通過 した光放射125が得られる。光放射125が試験中の媒体131の中を通過して、信号 強度マトリックス1000の構成に用いる光信号をもたらす。 ブロック1005の中に示されているとおり、信号強度マトリックス1000にはフィ ルタ特性マトリックス1010の逆マトリックスを掛けている。図9に示されている とおり、フィルタ特性マトリックス1010はフィルタ120の分析から導出されるも のであるが、これは上記で説明されたとおりである。フィルタ特性マトリックス 1010の逆マトリックスには信号強度ベクトル1000を掛けて、光周波数応答マトリ ックスまたは透過ベクトル1015を得るものとする。 ここから先の処理は、試験媒体の分析として何を希望するかに依存する。フィルタの応用 本発明の光学フィルタは様々な応用に使われている。実際には、光放射を複数 のスペクトルに識別する応用に対して、光学フィルタを使用することがある。例 えば、とりわけ本発明の恩恵を被るのは、インストリーム型の化学工程分析器を オンラインで使用する場合、または工業分野の応用で高速、小型、低価格の器具 が必要とされる場合である。回転式ダイクロイック・フィルタに用いる円形走査 技術には、機械的な面で顕著な利点が認められ、線形正弦振動またはのこぎり形 走査の最中における走査速度の増大に対応するものである。以上の点には注意を 払わなければならない。それゆえに、工程管理の工業分野では、多くの事例でポ リクロメータ・フィルタ・ホイール120が応用されている。オンラインの工程管 理にとっては高速の実時間スペクトルが望ましいからである。特定の応用として は石油蒸留工程などがあり、この工程の中では炭化水素の様々な割合を決定する ことが可能となる。血液試験における生体内の薬物やアルコールの検査も同様で ある。血液グルコースの監視に関連する応用 本発明のフィルタが特に有利となる1つの応用は、糖尿病などの患者から血液 を採取する必要がない血液グルコース・レベルの監視に関係する。以下では、こ の応用について簡潔に説明する。 図3で簡略に描かれているのは、血液グルコースの監視の最中に光学フィルタ として機能するフィルタ120である。光源110から放出された光放射115の焦点は 、(光ファイバなどから構成される)レンズ組立部品117を介して結ばれ、フィル タ120を通過する。ダイクロイック・フィルタ120は、光学的に透過な回転可能な ディスク基板から構成され、近赤外(NIR)領域(例えば700nm)から赤外（IR）領域 (例えば1,400nm)に至るスペクトルを貫いて広帯域の光放射115を変調するように 様々な厚さを備えた光学コーティングにより積層されている。さらに、フィルタ 120には光学的に不透明なストリップ122が含まれ、例えば、このストリップ122 は真鍮またはその他の金属から構成され、フィルタ・ディスク120の中心から外 側へ半径方向に配置される。不透明ストリップは、「ゼロ」位置インジケータお よびゼロ光線強度、または電気的オフセットの役割を果たす。1つの好ましい実 施態様では、フィルタ・ディスク120がディスク・ドライブ・モータによって駆 動され、滑らかに回動する。しかしながら、ステッパー・モータの使用を有利に することが可能となるのは、その既知の位相条件のもとにおいてである。フィル タをかけた光放射125は、指先130のように血液が環流する肉質の媒体を介してフ ィルタ120を通過する。いくつかの応用では、フィルタ120と指130の間に集束レ ンズまたはその他の光路を設けることが望ましいこともある。指130のまわりを 通過する光線は検出器140によって検出される。一般に、検出信号はアナログ-デ ジタル変換回路142で調整され、アナログにおいてデジタル形式に変換される。 デジタル信号プロセッサ145はデジタル信号を受け入れて、ダイクロイック・フ ィルタの精度低下に対処する。 動作中に、約700〜1,400nmの波長領域（別の実施態様では、上限と下限の波長 の比が約2:1となる850〜1700nmの波長領域）にわたって、広帯域の光源110から 光線115が放出される場合、この広帯域の光線115は回転式ダイクロイック・フィ ルタ120を介して光り輝く。光ファイバやレンズ組立部品(例えばレンズ117）な どを利用して、フィルタ120の一部に光線115の焦点を合せていることに注意しな ければならない。ダイクロイック・フィルタ120が回転するにつれて、広帯域の 光線115がダイクロイック・フィルタ120の一部を通過し、フィルタをかけた光放 射125が発生する。上記で示されているとおり、厚さが変化する光学層を用いて ダイクロイック・フィルタ120を被覆することにより、ダイクロイック・フィル タ120の様々な部分には光線の様々な波長が通過する。それゆえに、フィルタ120 が回転するにつれて、フィルタの出力としての光放射125には様々な波長の光放 射が含まれる。1つの実施態様では、光ファイバを使用してフィルタ120の一部か ら放出された光放射125を患者の指120に結合する。フィルタ120の光学的特性を 注意深く測定することが可能であるとともに、ダイクロイック・フィルタ120の 回転速度は既知であるために、フィルタ120から放出され指130を照射する光放射 125の時間的に変化するパターンは明確に規定され、このため光学フィルタ120に よる減衰量を決定するために、このパターンを信号処理の最中に使用することが 可能となる。ここでは、以上の点について注意しなければならない。 指130を照射するために用いる光放射125が指130を通過して検出可能な光線135 が発生する。当該技術において周知のとおり、光放射125の一部は何の妨害も受 けずに指130を通過し、光放射125の一部は指130の中で反射され、散乱が生じる 。指130のまわりを透過する散乱放射と、何の妨害も受けずに指130を通過する光 線が一緒になって、光線135が作り出される。光放射125の一部は指130内部の構 成要素によって吸収される。 指130には、爪、皮膚、骨、肉、血液などが含まれることは周知のとおりであ る。血液それ自身は主として、水分、オキシヘモグロビン、ヘモグロビン、脂質 、蛋白質、グルコースから構成される。指内部のこれらの各構成要素（例えば、 神経、筋組織など）は、指130を介して光放射125の吸収と散乱に寄与している。 均質ではない媒体を通り抜ける光放射の吸収は、別々に取り出された各構成要素 の光学的特性と関連する、明確に定められた法則に従うのが一般的である。これ らの法則への近似は、ベール・ランバート（Beer-Lambert）の法則と呼ばれ、低 散乱の応用ではベール・ランバート（Beer-Lambert）の方程式が最も良い近似と なる。指130を通過する光線135は光検出器140に入射する。光検出器140により、 光線135の全体的な強度に比例した電気信号が発生する。 光線135の様々な波長の強度はそれぞれ異なっているのが一般的であるものの 、光検出器140から発生する電気信号は、検出器140によって検出された光線の帯 域の中で、光線135のスペクトル応答曲線の下に存在する領域に比例する。すな わち、光検出器140は波長に応じて強度の異なる光線を受け入れるわけである。 検出された波長は、検出器140の特性のために約850〜1,700nmの帯域に収まるよ うに制限され、このため強度を波長の関数として描き出すことによりスペクトル 応答曲線が得られる場合、スペクトル応答曲線の下の領域が検出器140に入射す る平均的な光放射強度を表すことになる。それゆえに、検出器140から生じた電 気信号は光線135の全体的な（例えば平均）強度に比例する。 本発明に従って組み立てられたフィルタ120には、回転全体の中で余分な領域 が含まれている。とりわけフィルタ120は対称的に積層されるため、フィルタの 最初の半回転はフィルタ120の2番目の半回転に伴う信号に対して実質的に対称的 である。すなわち、図13に描かれているとおり、フィルタはくさび状に形成され るため、ある方向の厚さは一定であるものの、その方向に直交する方向では厚さ が線形に増大する。それゆえに、フィルタ120の2番目の半回転は余分なものとな る。以上のような理由のために、フィルタ120の半回転の間に取り出されたデジ タル信号のサンプルを処分することが可能となり、1つの実施態様では、フィル タ120のそれぞれの回転において、デジタル信号を処理するために、256のサンプ ルよりもむしろ128のサンプルを使用している。当然のことながら、不透明スト リップが原因となってサンプルの一部が失われてしまうことが認められよう。そ の代わり、対応する値を平均する処理の際には256のサンプルすべてを使用する ことができる。依然として代わりとなる実施態様では、フィルタと光源の較正に フィルタの余分な半分を使用してもよい。(半分だけを使用する場合は)、128の 各サンプルが様々な光透過特性を備えたフィルタ120の様々な部分を表すことに なる。光学フィルタの製造仕様 血液グルコースの測定にとって1つの有利な実施態様では、フィルタ120の製造 仕様は次のようなものとする。 寸法： 幅20mm×波長間隔20mm（線形多層コーティング） 基板： 中心に7.5mmの軸穴を設けた外径25mmのガラス円板 通過波長： 700〜1,400nm 半値幅： 50〜200nm（帯域は再現することができる） ブロッキング： なし 環境： 凝結湿度で存続（0〜70℃） 通過帯域端は、20nmの帯域端を識別するように生じる。 フィルタの窓の中では、400cm^-1ほどの小さな間隔または17〜18の周期で通過 帯域を再現することができる。通過帯域中心の透過は100%に近づかなければなら ない。通過帯域間の領域は100%の反射に近づかなければならない。 フィルタの窓の外側でのブロッキングの要件は本質的なものではない。これら の要件は、RG660、RG700、半導体などの帯域端の物質、または一般にガラスの中 に見出される7,100cm^-1以下のO-Hバンドによって制限されることがある。 1つ以上の帯域端を備えた200cm^-1付近の波数帯域を分解する能力だけが製造費 に制限を課するものでなければならない。本実施態様に関する諸特性 フィルタの窓は、8,000〜11,000cm^-1または約910〜1,250nmよりも狭くならな いことが望ましい。200cm^-1よりも広い帯域幅と、200cm^-1よりも狭い帯域端が有 利である。80%を上回る主帯域の透過極大と、20%を下回るその透過極小が有利で ある。その他のどの帯域も装置に応じて再現することが可能となるべきだが、再 現不可能であれば、個別のフィルタの初期較正を実行するDSPに従って較正用ROM が使われることになろう。本実施態様に関する機械的な限界と特性 生体内での小型機器への応用では、4,800RPMを下回る回転数で線形フィルタが その中心のまわりを回転すると都合がよい(工業分野でのある種の応用では、48, 000RPM付近の回転数が適切なこともある)。このとき、中心には半径9〜45mmの開 口が存在し、その開放口径は1〜3mm、開口数は0.12〜0.40とする。線形に配置 されているものの、波長の正弦走査を引き起こしながら、ライトパスは回転式フ ィルタの環状領域に沿って移動する小さな円形の部分を通過する。 動的なバランスを実現するとともに乱れを小さくするために、線形フィルタは 円形基板上に配置してある。光学的には中心を利用していないので、標準的な直 径を有する軸取付穴が好ましいが、本発明での大半のハードウェアは、0.5000 - 0.000，+0.0005インチまたは7.5 -0.0，+0.1mmのどちらかの直径を使用する。例 えば直径20mmの小型のフィルタでは、被覆されていない側面への接合が考慮され よう。フィルタの台にはスポークや光路の障害となるその他の構造が備わってい ないことに注意しておく。 ガラス上のコーティングに関する光学-機械的な初期調整は、0.5mmを上回ると 本質的ではなく、電気的に設定されるものである。縁または中心における装置調 整では、ある程度マーキングを施すことが望ましい。 本発明の好ましい実施態様は上記のように説明ならびに図解されたとおりであ るが、当業者にとっては本発明に対する様々な変更および修正が本発明の精神か ら逸脱するものではないことが認められよう。したがって、本発明の範囲を制約 するものは、次に掲げる添付クレームの範囲だけである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年６月１３日 【補正内容】 請求の範囲（補正） １．上部表面および底部表面を持つほぼ円形の基板と； 前記基板の前記上部表面上に堆積された複数の光学コーティングであり、前記 コーティングの厚さが、前記上部表面にわたる第1の方向において変化し、前記 第1の方向と実質的に直行する第2の方向では前記上部表面にわたって前記コーテ ィングの厚さが実質的に一定である光学コーティングと； を有することを特徴とする光学システム。 ２．検出器であり、前記検出器に入射し前記光学フィルタによって濾過される光 線を受領するように位置付けられ、さらに、該検出器の応答の範囲内にあるすべ ての入射光線の和である該受領された光線に応答して出力信号を与える検出器と ； 前記検出器に連結される信号プロセッサであり、前記信号プロセッサが前記出 力信号に応答して該出力信号を複数の構成部分にデコーディングし、その一部分 が、除去された該フィルタの特性を持つ該検出器に入射する光線の光学的特性を 表す信号プロセッサと； をさらに有することを特徴とする請求の範囲第1項記載の光学システム。 ３．心出しされた円箇形開口部の回りに周辺的に配置された円筒形部分をさらに 有することにより、前記フィルタが前記の開口部を通って配置されているシャフ トの周りに回転可能に取付られうることを特徴とする請求の範囲第1項記載の光 学システム。 ４．光学的に不透明な放射状細片をさらに有することを特徴とする請求の範囲第 3項記載の光学システム。 ５．最大で17の前記コーティングが存在することを特徴とする請求の範囲第4項 記載の光学システム。 ６．前記フィルタの1回転全体の範囲内で冗長である光学的透過特性を持つよう に前記コーティングが構成されていることを特徴とする請求の範囲第1項記載の 光学システム。 ７．前記フィルタの第1の半回転と第2の半回転の間で、前記透過特性が実質的 に対称であることを特徴とする請求の範囲第6項記載の光学システム。 ８．前記第1の半回転にわたって複数の透過通過帯域を特定の波長が持つように 、該複数のコーティングが選択されることを特徴とする請求の範囲第7項記載の 光学システム。 ９．前記フィルタのおのおのの回転位置で複数の波長に対して透過通過帯域が存 在することを特徴とする請求の範囲第7項記載の光学フィルタ。 １０．前記フィルタのおのおのの回転位置で前記コーティングを、該入射光線の 約半分が透過することを特徴とする請求の範囲第9項記載の光学フィルタ。 １１．任意の特定の波長に対する全体の透過信号強度の透過信号強度に対する比 が、前記フィルタ上のおのおのの回転位置で10から100の範囲にあることを特徴 とする請求の範囲第9項記載の光学フィルタ。 １２．波長および前記回転位置の関数である透過特性を持つように、前記表面上 に堆積された前記光学コーティングが構成されることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の光学システム。 １３．前記透過特徴が、特定の波長に対して複数の通過帯域を含むことを特徴と する請求の範囲第12項記載の光学システム。 １４．前記透過特性が、複数の波長のおのおのに対して複数の通過帯域を含むこ とを特徴とする請求の範囲第13項記載の光学システム。 １５．前記波長が700ナノメートルから1,400ナノメートルの範囲にあることを特 徴とする請求の範囲第14項記載の光学システム。 １６．前記波長が910ナノメートルから1,250ナノメートルの範囲以上の範囲内に あることを特徴とする請求の範囲第15項記載の光学フィルタ。 １７．前記透過特性が前記回転位置のおのおのに対して複数の通過帯域を含むこ とを特徴とする請求の範囲第12項記載の光学フィルタ。 １８．前記回転位置のおのおのにおける前記コーティングを該入射光線の約半分 が透過することを特徴とする請求の範囲第17項記載の光学フィルタ。 １９．任意の特定の波長に対する全体の透過信号強度の透過信号強度に対する比 が、前記回転位置のおのおのにおいて10から100の範囲内にあることを特徴とす る請求の範囲第17項記載の光学フィルタ。 ２０．上部表面と底部表面を持つ基板と； 前記基板に沿った第1の方向で厚さが変化する光学コーティングを成す複数の 層であり、前記層が、前記複数の層を通過する位置において２つ以上の波長通過 帯域で光学的透過を与えるようになっている複数の層と； を有することを特徴とする光学フィルタ。 ２１．任意の特定の波長に対する全体の透過信号強度の透過信号強度に対する比 が、前記フィルタの表面上のおのおのの位置で10から100の範囲内にあることを 特徴とする請求の範囲第20項記載の光学フィルタ。 ２２．前記フィルタの表面上のおのおのの位置で前記層を該入射光線の約半分が 透過することを特徴とする請求の範囲第21記載の光学フィルタ。 ２３．回転式光学フィルタを製造する方法であって、前記製造方法が： 上部表面と底部表面を持つ光学基板を提供するステップと； 前記上部表面に光学コーティングの層を堆積するステップであり、前記層の厚 さが第1の方向で前記基板の前記上部にわたって変化し、前記第1の方向に実質的 に直行する第2の方向では実質的に一定であるステップと； を有することを特徴とする方法。 ２４．該基板の中心に取付穴を作成するステップをさらに有することを特徴とす る請求の範囲第23項記載の方法。 ２５．前記基板の少なくとも1部分に沿って不透明な細片を堆積するステップを さらに有することを特徴とする請求の範囲第24項記載の方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．回転式光学フィルタを製造する方法であって、前記製造方法が： 上部表面および底部表面を持つ光学基板を提供するステップと； 光学コーティングを成す複数の層を、第1の方向において前記基板の前記上部 にわたって前記層の厚さが変化し、前記第1の方向に実質的に垂直な第2の方向で は該層の該厚さが実質的に一定であるように堆積するステップと； を有することを特徴とする方法。 ２．該基板の中心に取付穴を作成するステップをさらに有することを特徴とする 請求の範囲第1項記載の方法。 ３．前記基板の少なくとも1つの部分に沿って不透明な細片（ストリップ）を堆 積するステップをさらに有することを特徴とする請求の範囲第2項記載の方法。 ４．上部表面および底部表面を持つ基板と； 前記基板の前記上部表面上に堆積された複数の光学コーティングであり、前記 上部表面にわたって第1の方向で前記コーティングの厚さが変化し、さらに、前 記第1の方向に実質的に垂直である第2の方向では前記上部表面にわたって前記コ ーティングの厚さが実質的に一定である光学コーティングと； を有することを特徴とする光学フィルタ。 ５．概して円形の基板と； 前記基板上に堆積された光学コーティングの層であり、前記コーティングが、 前記コーティングに入射する光線の約半分が該基板の表面全体にわたって前記コ ーティングを通過する非画像干渉計となる層と； を有することを特徴とする光学フィルタ。 ６．上部表面および底部表面を持つ基板と； 前記基板に沿って第1の方向で厚さが変化する光学コーティングを成す複数の 層であり、前記層が前記光学フィルタの光学的透過特性を成して、前記フィルタ の表面にわたってすべての位置で前記フィルタを通って2つ以上の波長を透過さ せる光学フィルタとなる層と； を有することを特徴とする光学フィルタ。 ７．光学フィルタであり、出力信号が、該フィルタにわたるほとんどの位置で2 つ以上の波長の和を有するように入力信号を乗算する光学フィルタと； 検出器であり、前記検出器に入射し、前記光学フィルタによって濾過される光 線を受領し、前記検出器が、該検出器の反応の範囲内にあるすべての入射光線の 和である該受領された光線に反応して出力信号を与える検出器と； 前記検出器に連結している信号プロセッサであり、前記信号プロセッサが前記 出力信号に反応して、全体の信号を複数の構成部分にデコーディングし、その1 部分が、除去された該フィルタの特性を持つ該検出器に入射する光線の光学的特 性を表す信号プロセッサと； を有することを特徴とする光学システム。