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DE102017208207A1 - A microspectrum module, method of making a microspectrum module, and method of adjusting a mirror pitch of an optical cavity of a microspectrum module - Google Patents

A microspectrum module, method of making a microspectrum module, and method of adjusting a mirror pitch of an optical cavity of a microspectrum module Download PDF

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DE102017208207A1
DE102017208207A1 DE102017208207.0A DE102017208207A DE102017208207A1 DE 102017208207 A1 DE102017208207 A1 DE 102017208207A1 DE 102017208207 A DE102017208207 A DE 102017208207A DE 102017208207 A1 DE102017208207 A1 DE 102017208207A1
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DE
Germany
Prior art keywords
mirror
mirror element
curvature
module
actuator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102017208207.0A
Other languages
German (de)
Inventor
Ralf Noltemeyer
Christian Huber
Reinhold Roedel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102017208207.0A priority Critical patent/DE102017208207A1/en
Publication of DE102017208207A1 publication Critical patent/DE102017208207A1/en
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    • GPHYSICS
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mikrospektrometermodul (200) bestehend aus einem optischen Resonator (202) mit zumindest einem ersten Spiegelelement (204) und einem gegenüber dem ersten Spiegelelement (204) beabstandet angeordneten zweiten Spiegelelement (206). Zumindest eines der Spiegelelemente (204, 206) ist in einem Lichteinfallsbereich (218) des optischen Resonators (202) gekrümmt und/oder krümmbar ausgestaltet. Das Mikrospektrometermodul (200) umfasst zudem ein optisches Element (226) zum Lenken von Licht auf den Lichteinfallsbereich (218).

Figure DE102017208207A1_0000
The invention relates to a microsphere telemetry module (200) comprising an optical resonator (202) with at least one first mirror element (204) and a second mirror element (206) arranged at a distance from the first mirror element (204). At least one of the mirror elements (204, 206) is curved and / or bent in a light incidence region (218) of the optical resonator (202). The microspectrum module (200) further includes an optical element (226) for directing light to the light incident region (218).
Figure DE102017208207A1_0000

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.The invention is based on a device or a method according to the preamble of the independent claims. The subject of the present invention is also a computer program.

Herkömmliche mikromechanische Fabry-Perot-Interferometer bestehen in der Regel aus zwei Spiegelelementen, die auf einem Substrat, gegebenenfalls über einem Durchgangsloch, angeordnet sind, wie dies beispielsweise in der US 5,561,523 beschrieben ist. Daneben sind Interferometer bekannt, die aus zwei Substraten mit Durchgangslöchern konstruiert sind, wie in der US 6,721,098 gezeigt. Der Lichtstrahl wird vertikal durch die Sandwichbauform mit zwei hochreflektierenden Spiegeln geleitet, wobei jeweils schmalbandige Bereiche um die Resonanzwellenlänge des Interferometers und deren Obertöne in Abhängigkeit vom Abstand der beiden Spiegel transmittiert werden. Durch Variation des Abstands kann die gewünschte Resonanzwellenlänge eingestellt werden. Mit einem nachfolgenden Detektor wird dann die Lichtleistung gemessen und so seriell ein Spektrum aufgenommen.Conventional micromechanical Fabry-Perot interferometers usually consist of two mirror elements, which are arranged on a substrate, optionally over a through hole, as for example in the US 5,561,523 is described. In addition, interferometers are known, which are constructed of two substrates with through holes, as in US 6,721,098 shown. The light beam is passed vertically through the sandwich design with two highly reflective mirrors, each narrow-band areas are transmitted to the resonance wavelength of the interferometer and their overtones depending on the distance between the two mirrors. By varying the distance, the desired resonance wavelength can be adjusted. With a subsequent detector, the light output is then measured and so serially recorded a spectrum.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Mikrospektrometermodul, ein Verfahren zum Herstellen eines Mikrospektrometermoduls, ein Verfahren zum Einstellen eines Spiegelabstands eines optischen Resonators eines Mikrospektrometermoduls, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.Against this background, with the approach presented here, a microspectrum module, a method for producing a microspectrum module, a method for adjusting a mirror spacing of an optical resonator of a microspectrum module, furthermore a device using this method, and finally a corresponding computer program according to the main claims are presented. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claim device are possible.

Es wird ein Mikrospektrometermodul mit folgenden Merkmalen vorgestellt:

  • einem optischen Resonator mit zumindest einem ersten Spiegelelement und
  • einem gegenüber dem ersten Spiegelelement beabstandet angeordneten zweiten Spiegelelement, wobei das erste Spiegelelement und/oder das zweite Spiegelelement in einem Lichteinfallsbereich des optischen Resonators gekrümmt und/oder krümmbar ausgestaltet ist; und
  • zumindest einem optischen Element zum Lenken von Licht auf den Lichteinfallsbereich.
A microspectrum module is presented with the following features:
  • an optical resonator having at least a first mirror element and
  • a second mirror element arranged at a distance from the first mirror element, the first mirror element and / or the second mirror element being curved and / or curved in a light incidence region of the optical resonator; and
  • at least one optical element for directing light to the light incidence area.

Unter einem Mikrospektrometermodul kann ein miniaturisiertes Modul zur Analyse der spektralen Zusammensetzung von Licht mittels eines optischen Resonators verstanden werden. Bei dem optischen Resonator kann es sich beispielsweise um einen Fabry-Perot-Resonator bestehend aus zwei einander gegenüberliegend und zueinander beabstandet angeordneten teildurchlässigen Spiegelelementen handeln. Unter einem optischen Element kann beispielsweise eine Linse oder ein Reflektor verstanden werden. Durch das optische Element kann die Lichtausbeute des Mikrospektrometermoduls erhöht werden. Ferner ist durch die Anordnung aus Spiegelelementen und optischen Element eine Begrenzung der spektralen Bandbreite des optischen Resonators möglich. Der Spiegelabstand, auch Kavitätslänge genannt, kann beispielsweise mittels des Aktors variierbar sein. Der optische Resonator kann somit eine mittels des Aktors durchstimmbare Kavitätslänge aufweisen.A micro-spectrometer module can be understood as a miniaturized module for analyzing the spectral composition of light by means of an optical resonator. The optical resonator may, for example, be a Fabry-Perot resonator consisting of two partially transparent mirror elements arranged opposite one another and spaced apart from one another. By an optical element, for example, a lens or a reflector can be understood. By the optical element, the light output of the Microspectrum module can be increased. Furthermore, a limitation of the spectral bandwidth of the optical resonator is possible by the arrangement of mirror elements and optical element. The mirror distance, also called cavity length, can be varied, for example, by means of the actuator. The optical resonator can thus have a cavity length tunable by means of the actuator.

Somit kann das Mikrospektrometermodul optional einen Aktor zum Ändern einer Krümmung des ersten Spiegelelements und/oder einer Krümmung des zweiten Spiegelelements, beispielsweise abhängig vom Spiegelabstand umfassen. Unter einem Aktor kann eine Aktoreinrichtung aus einem oder mehreren Aktorelementen, etwa elektrostatischen oder piezoelektrischen Aktorelementen, verstanden werden. Beispielsweise kann der Aktor ein Aktorelement zum Ändern des Spiegelabstands und zumindest ein weiteres Aktorelement zum Ändern der Krümmung zumindest eines der beiden Spiegelelemente oder einer Krümmungsdifferenz zwischen beiden Spiegelelementen aufweisen.Thus, the microspectrum module may optionally include an actuator for changing a curvature of the first mirror element and / or a curvature of the second mirror element, for example, depending on the mirror distance. An actuator may be understood to mean an actuator device comprising one or more actuator elements, such as electrostatic or piezoelectric actuator elements. For example, the actuator may have an actuator element for changing the mirror spacing and at least one further actuator element for changing the curvature of at least one of the two mirror elements or a curvature difference between the two mirror elements.

Ferner kann das Mikrospektrometermodul optional einen Abstandssensor zum Messen eines Spiegelabstands zwischen dem ersten Spiegelelement und dem zweiten Spiegelelement umfassen. Unter einem Abstandssensor kann eine Sensoreinrichtung aus zumindest einem Sensorelement, etwa einem kapazitiven Sensorelement, verstanden werden. Je nach Ausführungsform kann der Aktor oder, zusätzlich oder alternativ, der Abstandssensor in zumindest eines der beiden Spiegelelemente integriert sein.Further, the microspectrum module may optionally include a distance sensor for measuring a mirror spacing between the first mirror element and the second mirror element. A distance sensor can be understood to mean a sensor device comprising at least one sensor element, for example a capacitive sensor element. Depending on the embodiment, the actuator or, additionally or alternatively, the distance sensor may be integrated in at least one of the two mirror elements.

Gemäß einer Ausführungsform kann ein Mikrospektrometermodul mit gekrümmten oder krümmbaren Spiegeln ausgeführt sein, wobei eine jeweilige Krümmung der Spiegel mittels einer geeigneten Aktoreinrichtung abhängig von einem jeweiligen Abstand der Spiegel zueinander bzw. zu einem Detektor des Mikrospektrometermoduls variierbar sein kann. Zusätzlich kann das Mikrospektrometermodul beispielsweise ein dem Detektor vorgelagertes optisches Element wie etwa eine Linse umfassen. Durch Einstellen eines jeweiligen Krümmungsradius in Abhängigkeit vom Spiegelabstand kann eine geometrische Interferometer-Spiegelkontur erzeugt werden, die auf Gegebenheiten des optischen Pfades, d. h. auf örtliche Variationen eines Lichteinfallswinkels, abgestimmt ist und nur bestimmte Wellenlängen filtert. Vorteilhaftweise kann durch das vorgeschaltete optische Element die Apertur des optischen Pfades erhöht werden, ohne dass die nutzbare Filterfläche des Interferometers erhöht werden muss.According to one embodiment, a microspectrum module can be embodied with curved or bendable mirrors, wherein a respective curvature of the mirrors can be variable by means of a suitable actuator device as a function of a respective distance of the mirrors from each other or to a detector of the microspectrum module. In addition, the microspectrum module may, for example, comprise an optical element, such as a lens, upstream of the detector. By setting a respective radius of curvature as a function of the mirror spacing, it is possible to produce a geometrical interferometer mirror contour which is based on conditions of the optical path, ie. H. to local variations of a light incidence angle, tuned and only filters certain wavelengths. Advantageously, the aperture of the optical path can be increased by the upstream optical element, without having to increase the usable filter area of the interferometer.

Somit kann durch den hier vorgestellten Ansatz eine sehr kompakte Bauform des Mikrospektrometermoduls und dessen elektronischer Komponenten, wie etwa Fabry-Perot-Interferometer und Detektor, bei gleichzeitig hoher Lichtausbeute des Detektorpfades erreicht werden. Beispielsweise können der optische Resonator und der Detektor ohne zusätzliche Abstandshalter übereinander auf das gleiche Substrat gebaut werden. Durch die Verbesserung der Lichtausbeute kann wiederum der Energiebedarf des Mikrospektrometermoduls reduziert werden. Durch die Minimierung von Fabry-Perot-Interferometer und Detektor wird somit eine kostenoptimale Konfiguration des Mikrospektrometermoduls ermöglicht.Thus, through the approach presented here, a very compact design of the microspectrum module and its electronic components, such as Fabry-Perot interferometer and detector, can be achieved with simultaneously high light output of the detector path. For example, the optical resonator and the detector can be built on top of each other on the same substrate without additional spacers. By improving the light yield, in turn, the energy requirement of the microspectrum module can be reduced. By minimizing the Fabry-Perot interferometer and detector, a cost-optimal configuration of the microspectrum module is thus made possible.

Gemäß einer Ausführungsform kann der Aktor ausgebildet sein, um den Spiegelabstand zu ändern. Dadurch kann die Kavitätslänge des optischen Resonators durchgestimmt werden.According to one embodiment, the actuator may be configured to change the mirror spacing. As a result, the cavity length of the optical resonator can be tuned.

Es ist vorteilhaft, wenn das erste Spiegelelement im Lichteinfallsbereich eine kugelflächenförmige erste Auswölbung aufweist. Zusätzlich oder alternativ kann das zweite Spiegelelement im Lichteinfallsbereich eine kugelflächenförmige zweite Auswölbung aufweisen. Dementsprechend kann der Aktor ausgebildet sein, um eine Krümmung der ersten Auswölbung oder eine Krümmung der zweiten Auswölbung abhängig vom Spiegelabstand zu ändern. Dadurch kann das Mikrospektrometermodul mit verhältnismäßig geringem Kostenaufwand gefertigt werden.It is advantageous if the first mirror element in the light incidence region has a spherical surface-shaped first bulge. Additionally or alternatively, the second mirror element in the light incidence region may have a spherical surface-shaped second bulge. Accordingly, the actuator may be configured to change a curvature of the first protrusion or a curvature of the second protrusion depending on the mirror distance. As a result, the microspectrum module can be manufactured at relatively low cost.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die erste Auswölbung und die zweite Auswölbung einander gegenüberliegend angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ können die beiden Auswölbungen eine gemeinsame Krümmungsrichtung aufweisen. Beispielsweise kann zumindest eine der beiden Auswölbungen entgegen einer Lichteinfallsrichtung, in der das Licht auf den Lichteinfallsbereich fällt, ausgewölbt sein. Dadurch ist es möglich, das über den Lichteinfallsbereich einfallende Licht bei hoher Lichtausbeute und konstanter spektraler Bandbreite durch den optischen Resonator zu lenken, beispielsweise auch auf einen dem Resonator nachgeschalteten Detektor.According to a further embodiment, the first bulge and the second bulge may be arranged opposite one another. Additionally or alternatively, the two bulges may have a common direction of curvature. For example, at least one of the two bulges may be bulged against a light incidence direction in which the light falls on the light incidence area. This makes it possible to direct the light incident on the light incidence region at high light output and constant spectral bandwidth through the optical resonator, for example also to a resonator downstream of the detector.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das erste Spiegelelement im Lichteinfallsbereich eine Krümmungsstruktur aus einer Mehrzahl von relativ zueinander beweglichen Segmenten, oder anders ausgedrückt, eine durch eine Mehrzahl konzentrisch angeordneter bogenförmiger Öffnungen gebildete Krümmungsstruktur aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann das zweite Spiegelelement im Lichteinfallsbereich eine Krümmungsstruktur aus einer Mehrzahl von relativ zueinander beweglichen Segmenten, oder anders ausgedrückt, eine durch eine Mehrzahl konzentrisch angeordneter bogenförmiger Öffnungen gebildete Krümmungsstruktur aufweisen. Dabei kann der Aktor ausgebildet sein, um zum Ändern der Krümmung des ersten Spiegelelements die Krümmungsstruktur des ersten Spiegelelements zu verformen und zusätzlich oder alternativ zum Ändern der Krümmung des zweiten Spiegelelements die Krümmungsstruktur des zweiten Spiegelelements zu verformen. Dadurch kann die Krümmung oder Krümmbarkeit der Spiegelelemente mit geringem Herstellungsaufwand realisiert werden.According to a further embodiment, the first mirror element in the light incidence region may have a curvature structure made up of a plurality of relatively movable segments, or in other words, a curvature structure formed by a plurality of concentrically arranged arcuate openings. Additionally or alternatively, the second mirror element in the light incidence region may have a curvature structure made up of a plurality of relatively movable segments, or in other words, a curvature structure formed by a plurality of concentrically arranged arcuate openings. In this case, the actuator can be designed to deform the curvature structure of the first mirror element to change the curvature of the first mirror element and additionally or alternatively to change the curvature of the second mirror element to deform the curvature structure of the second mirror element. As a result, the curvature or curvature of the mirror elements can be realized with low production costs.

Der optische Resonator kann beispielsweise als Fabry-Perot-Resonator ausgeführt sein. Dadurch kann die spektrale Zusammensetzung des einfallenden Lichts effizient und genau gemessen werden.The optical resonator can be designed, for example, as a Fabry-Perot resonator. Thereby, the spectral composition of the incident light can be measured efficiently and accurately.

Das Mikrospektrometermodul kann gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Lichtquelle zum Anstrahlen eines mittels des Mikrospektrometermoduls zu analysierenden Objekts oder, zusätzlich oder alternativ, einen Detektor zum Detektieren von durch den optischen Resonator gefiltertem Licht aufweisen. Unter einem Detektor kann ein Lichtsensor, etwa in Form eines CCD- oder CMOS-Sensors, einer Fotodiode oder eines Fototransistors, verstanden werden. Unter einer Lichtquelle kann eine breitbandige Lichtquelle verstanden werden. Bei der Lichtquelle kann es sich beispielsweise auch um eine (Nah-)Infrarotlichtquelle handeln. Durch diese Ausführungsform kann der Funktionsumfang des Mikrospektrometermoduls ohne nennenswerte Vergrößerung der Bauform erweitert werden.The microspectrum module according to another embodiment may comprise a light source for illuminating an object to be analyzed by means of the microspectrum module or, additionally or alternatively, a detector for detecting light filtered by the optical resonator. A detector may be understood to mean a light sensor, for example in the form of a CCD or CMOS sensor, a photodiode or a phototransistor. A light source can be understood as a broadband light source. The light source may, for example, also be a (near) infrared light source. By this embodiment, the range of functions of the microspectrum module can be extended without significant increase in the design.

Des Weiteren kann das Mikrospektrometermodul einen Bandpassvorfilter zum Vorfiltern von Licht aufweisen. Der Bandpassvorfilter kann dem Detektor in Bezug auf eine Lichteinfallsrichtung vorgeschaltet sein. Dadurch können unerwünschte Interferenzordnungen herausgefiltert werden.Furthermore, the microspectrum module may include a bandpass pre-filter for pre-filtering light. The bandpass pre-filter may be connected upstream of the detector with respect to a light incident direction. As a result, unwanted interference orders can be filtered out.

Das optische Element kann ferner ausgeformt sein, um das Licht auf den Detektor lenken. Unter einem optischen Element kann beispielsweise eine Linse oder ein Reflektor verstanden werden. Dadurch kann die Lichtausbeute des Mikrospektrometermoduls erhöht werden.The optical element may be further shaped to direct the light to the detector. By an optical element, for example, a lens or a reflector can be understood. As a result, the luminous efficacy of the microspectrum module can be increased.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der optische Resonator zwischen dem optischen Element und dem Detektor angeordnet sein. Dadurch kann das Mikrospektrometermodul besonders kompakt ausgeführt werden.According to a further embodiment, the optical resonator may be arranged between the optical element and the detector. As a result, the microspectrum module can be made particularly compact.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Mikrospektrometermoduls, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

  • Anordnen eines ersten Spiegelelements und eines zweiten Spiegelelements an einem Substrat, um einen optischen Resonator zu bilden, wobei das erste Spiegelelement und das zweite Spiegelelement beabstandet einander gegenüberliegend angeordnet werden und das erste Spiegelelement und/oder das zweite Spiegelelement in einem Lichteinfallsbereich des optischen Resonators gekrümmt und/oder krümmbar ausgestaltet wird; und
  • Integrieren eines Abstandssensors und eines Aktors in den optischen Resonator, wobei der Abstandssensor ausgebildet ist, um einen Spiegelabstand zwischen dem ersten Spiegelelement und dem zweiten Spiegelelement zu messen, und der Aktor ausgebildet ist, um eine Krümmung des ersten Spiegelelements und/oder eine Krümmung des zweiten Spiegelelements abhängig vom Spiegelabstand zu ändern.
  • Zudem schafft der hier vorgestellte Ansatz ein Verfahren zum Einstellen eines Spiegelabstands eines optischen Resonators eines Mikrospektrometermoduls gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    • Empfangen eines von dem Abstandssensor bereitgestellten Messwerts, der den Spiegelabstand repräsentiert; und
    • Ausgeben eines Ansteuersignals zum Ansteuern des Aktors unter Verwendung des Messwerts, um die Krümmung des ersten Spiegelelements und/oder die Krümmung des zweiten Spiegelelements abhängig vom Spiegelabstand zu ändern.
The approach presented here also provides a method of manufacturing a microspectrum module, the method comprising the steps of:
  • Arranging a first mirror element and a second mirror element on a substrate to form an optical resonator, wherein the first mirror element and the second mirror element are spaced from each other and the first mirror element and / or the second mirror element is curved in a light incident region of the optical resonator and / or is designed bendable; and
  • Integrating a distance sensor and an actuator in the optical resonator, wherein the distance sensor is adapted to measure a mirror distance between the first mirror element and the second mirror element, and the actuator is formed to a curvature of the first mirror element and / or a curvature of the second Mirror element to change depending on the mirror distance.
  • In addition, the approach presented here provides a method for adjusting a mirror spacing of an optical resonator of a microspectrum module according to one of the preceding embodiments, the method comprising the following steps:
    • Receiving a measurement provided by the distance sensor representing the mirror distance; and
    • Outputting a drive signal for driving the actuator using the measured value to change the curvature of the first mirror element and / or the curvature of the second mirror element depending on the mirror spacing.

Diese Verfahren können beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware, beispielsweise in einem Steuergerät, implementiert sein.These methods can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.The approach presented here also creates a device that is designed to perform the steps of a variant of a method presented here in appropriate facilities to drive or implement. Also by this embodiment of the invention in the form of a device, the object underlying the invention can be solved quickly and efficiently.

Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.For this purpose, the device may comprise at least one computing unit for processing signals or data, at least one memory unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading sensor signals from the sensor or for outputting data or control signals to the sensor Actuator and / or at least one communication interface for reading or outputting data embedded in a communication protocol. The arithmetic unit may be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, wherein the memory unit may be a flash memory, an EPROM or a magnetic memory unit. The communication interface can be designed to read or output data wirelessly and / or by line, wherein a communication interface that can read or output line-bound data, for example, electrically or optically read this data from a corresponding data transmission line or output in a corresponding data transmission line.

Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon. The device may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based embodiment, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the device. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.Also of advantage is a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above is used, especially when the program product or program is executed on a computer or a device.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Spektrometers mit Fabry-Perot-Interferometer;
  • 2 eine schematische Darstellung eines Mikrospektrometermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Mikrospektrometermoduls aus 2;
  • 4 eine schematische Darstellung von Herstellungsschritten zur Herstellung eines Mikrospektrometermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 5 eine schematische Darstellung von Herstellungsschritten zur Herstellung eines Mikrospektrometermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 6 eine schematische Darstellung von Herstellungsschritten zur Herstellung eines Mikrospektrometermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 7 eine schematische Darstellung von Herstellungsschritten zur Herstellung eines Mikrospektrometermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 8 eine schematische Darstellung von Herstellungsschritten zur Herstellung eines Mikrospektrometermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 9 eine schematische Darstellung eines Spiegelelements mit einer Krümmungsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 10 eine schematische Darstellung eines Mikrospektrometermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 11 eine schematische Darstellung eines Mikrospektrometermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 12 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 13 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Mikrospektrometermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
  • 14 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen eines Spiegelabstands eines optischen Resonators eines Mikrospektrometermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. It shows:
  • 1 a schematic representation of a spectrometer with Fabry-Perot interferometer;
  • 2 a schematic representation of a Mikrospektrometermoduls according to an embodiment;
  • 3 a schematic representation of a Microspectrum from 2 ;
  • 4 a schematic representation of manufacturing steps for producing a Mikrospektrometermoduls according to an embodiment;
  • 5 a schematic representation of manufacturing steps for producing a Mikrospektrometermoduls according to an embodiment;
  • 6 a schematic representation of manufacturing steps for producing a Mikrospektrometermoduls according to an embodiment;
  • 7 a schematic representation of manufacturing steps for producing a Mikrospektrometermoduls according to an embodiment;
  • 8th a schematic representation of manufacturing steps for producing a Mikrospektrometermoduls according to an embodiment;
  • 9 a schematic representation of a mirror element with a curvature structure according to an embodiment;
  • 10 a schematic representation of a Mikrospektrometermoduls according to an embodiment;
  • 11 a schematic representation of a Mikrospektrometermoduls according to an embodiment;
  • 12 a schematic representation of a device according to an embodiment;
  • 13 a flowchart of a method for manufacturing a Mikrospektrometermoduls according to an embodiment; and
  • 14 a flowchart of a method for adjusting a mirror spacing of an optical resonator of a Mikrospektrometermoduls according to an embodiment.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, with a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Spektrometers 100 mit Fabry-Perot-Interferometer 102. Zusätzlich umfasst das Spektrometer 100 einen Detektor 104 zum Detektieren von durch das Fabry-Perot-Interferometer 102 gefiltertem Licht 106 sowie eine zwischen dem Fabry-Perot-Interferometer 102 und dem Detektor 104 angeordnete Linse 108 zum Lenken des Lichts 106 auf den Detektor 104. 1 shows a schematic representation of a spectrometer 100 with Fabry-Perot interferometer 102 , In addition, the spectrometer includes 100 a detector 104 for detecting by the Fabry-Perot interferometer 102 filtered light 106 and one between the Fabry-Perot interferometer 102 and the detector 104 arranged lens 108 to direct the light 106 on the detector 104 ,

Bei Fabry-Perot-Interferometern 102, etwa linear variablen oder mechanisch durchstimmbaren Filtern, bewirkt eine Variation des Einfallswinkels des Lichtstrahls 106 eine Verschiebung der zu messenden Wellenlänge zu kleineren Wellenlängen. Treffen gleichzeitig Lichtstrahlen 106 mit unterschiedlichen Einfallswinkeln, also ein unkollimierter Strahl, auf den Filter, so wird die mögliche Wellenlängenauflösung verringert. Spektren mit starken Transmissions- oder Absorptionsvariationen in einem kleinen Wellenlängenbereich sind dadurch weniger gut auflösbar. Zudem verschiebt sich das Maximum des gesamten Transmissionspeaks zu kürzeren Wellenlängen, sodass ein Wellenlängen-Offset entsteht.For Fabry-Perot interferometers 102 , such as linear variable or mechanically tunable filters, causes a variation of the angle of incidence of the light beam 106 a shift of the wavelength to be measured to smaller wavelengths. Meet light rays at the same time 106 with different angles of incidence, ie an uncollimated beam, on the filter, the possible wavelength resolution is reduced. Spectra with strong transmission or absorption variations in a small wavelength range are therefore less easily resolvable. In addition, the maximum of the entire transmission peak shifts to shorter wavelengths, resulting in a wavelength offset.

Die Größe des Fabry-Perot-Interferometers 102 wird in den meisten Fällen durch die nutzbare Apertur des optischen Detektionspfades bestimmt. Durch eine Vergrößerung der nutzbaren Fläche des Fabry-Pérot-Interferometers 102 kann die Apertur vergrößert werden, sodass eine größere Photonenanzahl am Detektor ankommt. Da gleichzeitig eine sehr hohe lokale Spiegelabstandsanforderung besteht, wird die Einhaltung dieser Anforderung bei größeren Flächen umso schwieriger.The size of the Fabry-Perot interferometer 102 is determined in most cases by the usable aperture of the optical detection path. By increasing the usable area of the Fabry-Pérot interferometer 102 the aperture can be increased so that a larger number of photons arrives at the detector. Since there is a very high local mirror spacing requirement at the same time, compliance with this requirement becomes even more difficult with larger areas.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Mikrospektrometermoduls 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Mikrospektrometermodul 200 umfasst einen optischen Resonator 202, hier beispielhaft in Form eines Fabry-Perot-Interferometers. Der optische Resonator 202 weist ein erstes Spiegelelement 204 und ein zweites Spiegelelement 206 auf. Die beiden Spiegelelemente 204, 206 sind an einem Substrat 208 einander gegenüberliegend angebracht und weisen zueinander einen Spiegelabstand 210 auf. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind beide Spiegelelemente 204, 206 gekrümmt ausgestaltet. Dabei weist das erste Spiegelelement 204 eine erste Auswölbung 212 auf, während das zweite Spiegelelement 206 eine zweite Auswölbung 214 aufweist. Die beiden Auswölbungen 214, 216 sind jeweils kugelflächenförmig ausgestaltet und befinden sich in einem Lichteinfallsbereich 218 des optischen Resonators 202. Die beiden Spiegelelemente 204, 206 sind beispielsweise zumindest im Bereich ihrer jeweiligen Auswölbung aus einem elastisch verformbaren Material gefertigt. In 2 sind die beiden Auswölbungen 214, 216 beispielhaft je in die gleiche Richtung ausgewölbt, nämlich in eine einer Lichteinfallsrichtung entgegengesetzte Richtung. Die Lichteinfallsrichtung ist mit einem vertikalen Pfeil angedeutet. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist lediglich eines der beiden Spiegelelemente 204, 206 im Lichteinfallsbereich 218 gekrümmt oder krümmbar ausgeformt. 2 shows a schematic representation of a Microspectrum module 200 according to an embodiment. The microspectrum module 200 includes an optical resonator 202 , here by way of example in the form of a Fabry-Perot interferometer. The optical resonator 202 has a first mirror element 204 and a second mirror element 206 on. The two mirror elements 204 . 206 are on a substrate 208 mounted opposite each other and have a mirror spacing to each other 210 on. According to this embodiment, both mirror elements 204 . 206 curved designed. In this case, the first mirror element 204 a first bulge 212 on while the second mirror element 206 a second bulge 214 having. The two bulges 214 . 216 are each designed spherical surface and are located in a light incidence area 218 of the optical resonator 202 , The two mirror elements 204 . 206 For example, at least in the region of their respective bulge are made of an elastically deformable material. In 2 are the two bulges 214 . 216 example bulged in the same direction, namely in a direction opposite to a direction of light incidence. The light incident direction is indicated by a vertical arrow. According to an alternative embodiment, only one of the two mirror elements 204 . 206 in the light incidence area 218 curved or curved formed.

Des Weiteren umfasst das Mikrospektrometermodul 200 einen Abstandssensor 220 zum Erfassen des Spiegelabstands 210. Ein Aktor 222 ist ausgebildet, um eine Krümmung zumindest einer der beiden Auswölbungen 214, 216 in Abhängigkeit von dem durch den Abstandssensor 220 gemessenen Spiegelabstand 210 in geeigneter Weise zu ändern, beispielsweise durch elektrostatische oder piezoelektrische Aktuierung.Furthermore, the microspectrum module includes 200 a distance sensor 220 for detecting the mirror distance 210 , An actor 222 is formed to a curvature of at least one of the two bulges 214 . 216 depending on the distance sensor 220 measured mirror distance 210 in a suitable manner, for example by electrostatic or piezoelectric actuation.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Aktor 222 ausgebildet, um zum Durchstimmen einer Kavitätslänge des optischen Resonators 202 den Spiegelabstand 210 zu ändern. Je nach Ausführungsbeispiel ist der Aktor 222 hierzu mit einem oder mehreren Aktorelementen realisiert, die beispielsweise auf oder in zumindest einem der beiden Spiegelelemente 204, 206 angeordnet sind.According to one embodiment, the actuator 222 configured to tune a cavity length of the optical resonator 202 the mirror distance 210 to change. Depending on the embodiment, the actuator 222 For this purpose, realized with one or more actuator elements, for example, on or in at least one of the two mirror elements 204 . 206 are arranged.

Optional umfasst das Mikrospektrometermodul 200 einen Detektor 224 zum Detektieren von durch den optischen Resonator 202 gefiltertem Licht und ein optisches Element 226. Das optische Element 226, das gemäß 2 als Linse realisiert ist und dem optischen Resonator 202 vorgeschaltet ist, sodass dieser zwischen dem optischen Element 226 und dem Detektor 224 angeordnet ist, ist ausgebildet, um das im Lichteinfallsbereich 218 einfallende Licht auf die beiden Auswölbungen 214, 216 und von dort weiter auf den Detektor 224 zu lenken. Das optische Element 226 kann alternativ auch als Reflektor realisiert sein.Optionally, the microspectrum module includes 200 a detector 224 for detecting by the optical resonator 202 filtered light and an optical element 226 , The optical element 226 , according to 2 is realized as a lens and the optical resonator 202 upstream, so that this between the optical element 226 and the detector 224 is arranged to be in the light incidence area 218 incident light on the two bulges 214 . 216 and from there on to the detector 224 to steer. The optical element 226 Alternatively, it can also be realized as a reflector.

In 2 ist eine Position des kugelflächenförmigen Fabry-Perot-Interferometers gezeigt, in der die beiden Auswölbungen 214, 216 einen minimalen Spiegelabstand 210 zueinander aufweisen.In 2 a position of the spherical surface Fabry-Perot interferometer is shown, in which the two bulges 214 . 216 a minimum mirror distance 210 to each other.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Mikrospektrometermodul 200 eine Linse als optisches Element 226, ein Fabry-Perot-Interferometer als optischen Resonator 202 und den Detektor 224. Der Detektor 224 ist beispielsweise im Fokuspunkt der Linse platziert. Somit treffen nur Eingangsstrahlen mit einem Linseneinfallswinkel von 0 Grad auf den Mittelpunkt des Detektors 224. Die Ausdehnung des Detektors 224 bestimmt den entsprechenden Akzeptanzwinkel um den zentralen Linseneinfallswinkel, der zu einem Detektorsignal führt. Wird der Einfallswinkel noch weiter erhöht, so werden die Lichtstrahlen nicht mehr auf den Detektor 224 geleitet. Durch diese Konfiguration werden nur bestimmte Einfallswinkel bewertet und der Detektor 224 kann kleiner gewählt werden als ohne Linse. Dieses Verhalten ist notwendig, damit eine spektrale Auswertung mit geringer spektraler Bandbreite durch das Fabry-Perot-Interferometer möglich ist, da der spektrale Filter des Fabry-Perot-Interferometers vom Einfallswinkel abhängig ist. Die Größe der nutzbaren Fläche des Fabry-Perot-Interferometers bestimmt den Lichtstrom, der auf den Detektor 224 fällt.According to one embodiment, the microspectrum module comprises 200 a lens as an optical element 226 , a Fabry-Perot interferometer as an optical resonator 202 and the detector 224 , The detector 224 is placed, for example, in the focal point of the lens. Thus, only input beams with a lens incidence angle of 0 degrees hit the center of the detector 224 , The extension of the detector 224 determines the corresponding acceptance angle around the central lens angle of incidence leading to a detector signal. If the angle of incidence is further increased, the light rays will no longer be incident on the detector 224 directed. This configuration only evaluates certain angles of incidence and the detector 224 can be chosen smaller than without lens. This behavior is necessary for a spectral evaluation with a low spectral bandwidth by the Fabry-Perot interferometer is possible because the spectral filter of the Fabry-Perot interferometer is dependent on the angle of incidence. The size of the usable area of the Fabry-Perot interferometer determines the luminous flux applied to the detector 224 falls.

Um das Fabry-Perot-Interferometer weiter zu verkleinern, wird das Fabry-Perot-Interferometer beispielsweise zwischen Linse und Detektor 224 gebaut. Der Detektor 224 ist hier ebenfalls im Fokus der Linse positioniert, um die Varianz der Eingangswinkel zu begrenzen. Durch die optische Konfiguration werden jetzt Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Einfallswinkeln durch das Fabry-Perot-Interferometer geleitet. Die Fokussierung erfolgt dabei durch die Linse. Das bedeutet, dass für ein normales planares Fabry-Perot-Interferometer die spektrale Bandbreite erhöht wird. Um diese Bandbreitenerhöhung zu reduzieren, sollte der Spiegelabstand des Fabry-Perot-Interferometers in Abhängigkeit vom Einfallswinkel eingestellt werden, sodass nur ein kleiner spektraler Wellenlängenbereich den Filter passieren kann. Beispielsweise sind die Spiegelflächen des Fabry-Pérot-Interferometers dazu als zwei Kugelflächenabschnitte realisiert, die je nach Abstandsposition vom Detektor 224 unterschiedliche Krümmungen aufweisen.To further reduce the size of the Fabry-Perot interferometer, the Fabry-Perot interferometer becomes, for example, between the lens and the detector 224 built. The detector 224 is also positioned in the lens' focus here to limit the variance of the input angles. The optical configuration now directs beams of light at different angles of incidence through the Fabry-Perot interferometer. Focusing takes place through the lens. This means that the spectral bandwidth is increased for a normal planar Fabry-Perot interferometer. In order to reduce this bandwidth increase, the mirror spacing of the Fabry-Perot interferometer should be adjusted as a function of the angle of incidence so that only a small spectral wavelength range can pass through the filter. For example, the mirror surfaces of the Fabry-Pérot interferometer are realized as two spherical surface sections, which depend on the distance position from the detector 224 have different curvatures.

In den 2 und 3 sind die unterschiedlichen Eckpositionen des Fabry-Perot-Interferometers dargestellt, wobei in diesem Ausführungsbeispiel nur die untere Spiegelfläche, d. h. das zweite Spiegelelement 206, bewegbar ist. Dabei wird der Krümmungsradius des zweiten Spiegelelements 206 mittels des Aktors 222 entsprechend angepasst, um einen gleichbleibenden Spiegelabstand entsprechend den einfallenden Lichtstrahlen zu gewährleisten. Durch die Anpassung des Krümmungsradius kann die spektrale Bandbreite auf dem gleichen Niveau gehalten werden.In the 2 and 3 the different corner positions of the Fabry-Perot interferometer are shown, in this embodiment only the lower mirror surface, ie the second mirror element 206 , is movable. In this case, the radius of curvature of the second mirror element 206 by means of the actuator 222 adjusted accordingly to ensure a constant mirror spacing corresponding to the incident light rays. By adjusting the radius of curvature, the spectral bandwidth can be kept at the same level.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Mikrospektrometermodul 200 als ein Miniaturspektrometersystem bestehend aus zumindest einer breitbandigen Lichtquelle, einem optischen Element, etwa einer Linse, einem breitbandigen Bandpassfilter, einem spektralen Element und einem Fotodetektor realisiert. In one embodiment, the microspectrum module is 200 realized as a miniature spectrometer system consisting of at least one broadband light source, an optical element, such as a lens, a broad band bandpass filter, a spectral element and a photodetector.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Lichtführung des Miniaturspektrometersystems Reflektoren oder Linsengeometrien, etwa in Form von kontinuierlichen Flächen oder Fresnel-Linsen.According to a further embodiment, the light guide of the miniature spectrometer system comprises reflectors or lens geometries, for example in the form of continuous surfaces or Fresnel lenses.

Das spektrale Element ist beispielsweise als ein mikromechanisches Fabry-Perot-Interferometer-Bauelement realisiert und umfasst mindestens ein Substrat sowie mindestens zwei durch einen Spalt voneinander beabstandete, übereinander angeordnete Spiegelelemente, deren örtliche Abstandsgeometrie beispielsweise entsprechend den jeweiligen Einfallwinkeln statisch oder variabel anpassbar ist.The spectral element is realized, for example, as a micromechanical Fabry-Perot interferometer component and comprises at least one substrate and at least two mirror elements spaced apart from one another by a gap whose local distance geometry can be statically or variably adapted, for example, according to the respective angles of incidence.

Je nach Ausführungsbeispiel ist das Mikrospektrometermodul mit einer exzentrischen oder konzentrischen Beleuchtungsanordnung realisiert, wobei die am Ort des Targets reflektierten Lichtstrahlen über das optische Element zum Fabry-Perot-Interferometer und von dort weiter zum Detektor geführt werden.Depending on the exemplary embodiment, the microspectrum module is realized with an eccentric or concentric illumination arrangement, wherein the light rays reflected at the location of the target are passed via the optical element to the Fabry-Perot interferometer and from there to the detector.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Mikrospektrometermoduls 200 aus 2. In 3 sind die beiden Auswölbungen 214, 216 in einer Position gezeigt, in der sie einen maximalen Spiegelabstand 210 zueinander aufweisen. 3 shows a schematic representation of a Microspectrum module 200 out 2 , In 3 are the two bulges 214 . 216 shown in a position where they have a maximum mirror spacing 210 to each other.

4 zeigt eine schematische Darstellung von Herstellungsschritten 400, 402, 404 zur Herstellung eines Mikrospektrometermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel, beispielsweise eines vorangehend anhand der 2 und 3 beschriebenen Mikrospektrometermoduls. Gezeigt ist ein beispielhafter Ablauf einer Fertigung eines statischen sphärischen Spiegels mit Krümmungsradiuskorrektur durch einen entsprechenden Aktor, der auch als spherical difference actuator bezeichnet werden kann. Dabei werden in einem Schritt 400 die beiden Spiegelelemente 204, 206 schichtartig übereinander auf dem Substrat 208 angeordnet. Das Substrat 208 weist im Lichtdurchlassbereich 218 eine Lichtdurchlassöffnung 406 auf, wobei die beiden Spiegelelemente 204, 206 der Lichtdurchlassöffnung 406 gegenüberliegend angeordnet werden. In einem weiteren Schritt 402 wird der Verbund aus den beiden Spiegelelementen 204, 206 mit einer Druckdifferenz p2 > p1 beaufschlagt, um die Spiegelelemente 204, 206 zum Erzeugen der beiden Auswölbungen 214, 216 je in die gleiche Richtung kugelflächenförmig auszuwölben. 4 shows a schematic representation of manufacturing steps 400 . 402 . 404 for producing a microspectrum module according to an exemplary embodiment, for example one previously described with reference to FIG 2 and 3 described microspectrum module. Shown is an exemplary sequence of a production of a static spherical mirror with radius of curvature correction by a corresponding actuator, which can also be referred to as a spherical difference actuator. It will be in one step 400 the two mirror elements 204 . 206 layered on top of each other on the substrate 208 arranged. The substrate 208 points in the light transmission area 218 a light passage opening 406 on, with the two mirror elements 204 . 206 the light passage opening 406 be arranged opposite. In a further step 402 becomes the composite of the two mirror elements 204 . 206 with a pressure difference p2> p1 applied to the mirror elements 204 . 206 for generating the two bulges 214 . 216 each bulge in the same direction spherical surface.

In einem Schritt 404 erfolgt das Ätzen von Opferstrukturen und weiterer Schichten. Dabei werden der Abstandssensor 220 sowie der Aktor 222 erzeugt oder freigelegt. Der Aktor 222 umfasst beispielsweise ein Aktorelement 408 zum Ändern des Spiegelabstands 210 sowie ein weiteres Aktorelement 410, das mittig zwischen den beiden Auswölbungen 214, 216 angeordnet ist, um beispielsweise eine Krümmungsdifferenz zwischen den beiden Auswölbungen 214, 216 in Abhängigkeit vom Spiegelabstand 210 zu erzeugen.In one step 404 the etching of sacrificial structures and further layers takes place. In the process, the distance sensor 220 as well as the actor 222 created or exposed. The actor 222 includes, for example, an actuator element 408 to change the mirror distance 210 and another actuator element 410 that is centered between the two bulges 214 . 216 is arranged, for example, a curvature difference between the two bulges 214 . 216 depending on the mirror distance 210 to create.

Somit zeigt 4 einen möglichen Ablauf bei der Fertigung einer gewölbten Struktur. Dabei wird der Spiegelschichtaufbau in dem Schritt 400 vorab abgeschieden. Die Materialwahl ist gemäß einem Ausführungsbeispiel so, dass eine plastische Verformung der Strukturen möglich ist und keine Risse während und nach der Umformung entstehen. Die internen Schichtspannungen sollten geometrisch so aufgefangen werden, dass die mechanische Verformung nach dem Opferschichtätzen zu keinen Verformungen führt. Beispielsweise werden durch elektrostatische Positionsaktuatoren und kapazitive Sensoren eine Veränderung und Messung des Abstands der beiden Kugelschalen ermöglicht. Durch einen „spherical difference actuator“ wird beispielsweise der Krümmungsradius der beiden Spiegelelemente 204, 206 beeinflusst, wenn entsprechende elastische Flächenbereiche ausgenutzt werden können.Thus shows 4 a possible sequence in the production of a curved structure. In this case, the mirror layer structure in the step 400 deposited in advance. The choice of material according to one embodiment is such that a plastic deformation of the structures is possible and no cracks occur during and after the forming. The internal layer stresses should be geometrically absorbed so that the mechanical deformation after the sacrificial layer etching leads to no deformation. For example, a change and measurement of the distance of the two spherical shells are made possible by electrostatic position actuators and capacitive sensors. By a "spherical difference actuator", for example, the radius of curvature of the two mirror elements 204 . 206 influenced if appropriate elastic surface areas can be exploited.

Die 5 bis 8 zeigen weitere Ausführungsbeispiele zur Fertigung eines statischen sphärischen Spiegels mit Krümmungsradiuskorrektur. Gemäß 5 werden im Schritt 404 optional Federstrukturen 500 erzeugt. Optional werden Versteifungsstrukturen zur zusätzlichen Versteifung, insbesondere etwa ober- und unterhalb des Aktorelements 408, erzeugt. Gemäß 6 werden die beiden Spiegelelemente 204, 206 mithilfe eines als Negativform ausgestalteten Substrats 208 ausgewölbt. Gemäß 7 werden die beiden Spiegelelemente 204, 206 mithilfe eines als Positivform ausgestalteten Substrats 208 ausgewölbt. Gemäß 8 werden die beiden Spiegelelemente 204, 206 mithilfe eines als eine Kombination aus Positiv- und Negativform ausgestalteten Substrats 208 ausgewölbt. Es können zusätzliche Schichten oder Wafer aufgebondet werden, um die Stabilität des Gesamtdesigns weiter zu erhöhen. Die in 8 dargestellte Variante kann sowohl mit einer Negativform als auch mit einer Positivform realisiert werden.The 5 to 8th show further embodiments for producing a static spherical mirror with radius of curvature correction. According to 5 be in step 404 optional spring structures 500 generated. Optional stiffening structures for additional stiffening, in particular approximately above and below the actuator element 408 , generated. According to 6 become the two mirror elements 204 . 206 using a designed as a negative form substrate 208 bulged. According to 7 become the two mirror elements 204 . 206 using a designed as a positive form substrate 208 bulged. According to 8th become the two mirror elements 204 . 206 using a substrate designed as a combination of positive and negative form 208 bulged. Additional layers or wafers may be bonded in order to further increase the stability of the overall design. In the 8th illustrated variant can be realized both with a negative mold and with a positive mold.

In 5 ist somit ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, dessen Ablauf der anhand von 4 beschriebenen Fertigungsreihenfolge entspricht. Dabei werden durch die Versteifungsstrukturen zusätzliche Verstärkungsrahmen integriert, sodass die Verformung der Spiegelschichten 204, 206 reduziert wird.In 5 Thus, another embodiment is shown, the course of which is based on 4 corresponds to the described production order. The stiffening structures integrate additional reinforcement frames, so that the deformation of the mirror layers 204 . 206 is reduced.

In 6 ist ein mögliches Design zur Erzeugung der sphärischen Konturen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt. Dabei wird in dem Schritt 400 zuerst eine Negativform in das Substrat 208 geprägt. Danach werden in dem Schritt 402 die erforderlichen Schichten auf die Negativform abgeschieden und gegebenenfalls strukturiert. In einer nachträglichen Opferschichtätzung oder anderen Verfahren wird anschließend in dem Schritt 404 die Opferschicht zwischen den Spiegelelementen 204, 206 entfernt. Die Negativform wird optional ebenfalls im Bereich des angrenzenden Spiegelelements 204 entfernt, sodass anschließend beide Spiegelelemente 204, 206 beweglich sind.In 6 a possible design for producing the spherical contours according to a further embodiment is shown. It is in the step 400 first a negative mold in the substrate 208 embossed. After that, in the step 402 deposited the required layers on the negative mold and optionally structured. In a subsequent sacrificial layer etch or other process is subsequently in the step 404 the sacrificial layer between the mirror elements 204 . 206 away. The negative mold is optionally also in the area of the adjacent mirror element 204 removed, so that subsequently both mirror elements 204 . 206 are mobile.

Eine Variante des in 6 gezeigten Fertigungsflusses ist in 7 gezeigt. Dabei wird statt einer Negativform eine Positivform genutzt, sodass die Spiegelschichten 204, 206 auf den nach außen hin gekrümmten Oberflächen abgeschieden werden. Auch hier kann die Positivform am Ende optional entfernt werden, um die Beweglichkeit beider Spiegelelemente 204, 206 herzustellen.A variant of in 6 shown production flow is in 7 shown. Instead of a negative mold, a positive shape is used so that the mirror layers 204 . 206 be deposited on the outwardly curved surfaces. Again, the positive shape can be optionally removed at the end to the mobility of both mirror elements 204 . 206 manufacture.

9 zeigt eine schematische Darstellung eines Spiegelelements 204 mit einer Krümmungsstruktur 900 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Krümmungsstruktur 900 ist durch eine Mehrzahl relativ zueinander verschiebbarer oder relativ zueinander elastisch verformbarer Segmente gebildet. Benachbarte Segmente sind durch Schlitze, hier beispielsweise Durchgangsöffnungen 902, voneinander getrennt. Benachbarte Segmente sind zudem über flexible Stege miteinander verbunden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein zentrales Segment von mehreren Ringen aus weiteren Segmenten umringt. Die Ringe können je die gleiche Anzahl von Segmenten oder eine unterschiedliche Anzahl von Segmenten aufweisen. Beispielsweise kann ein Ring zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr Segmente umfassen. Lediglich beispielhaft umfasst jeder Ring in dem gezeigten Ausführungsbeispiel vier Segmente. Ebenfalls lediglich beispielhaft sind gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel vier Ringe vorgesehen. Alternativ können beispielsweise zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr Ringe vorgesehen sein. 9 shows a schematic representation of a mirror element 204 with a curvature structure 900 according to an embodiment. The curvature structure 900 is formed by a plurality of relatively movable or relative to each other elastically deformable segments. Adjacent segments are through slots, here for example through holes 902 , separated from each other. Adjacent segments are also connected to one another via flexible webs. According to this embodiment, a central segment of several rings is surrounded by further segments. The rings may each have the same number of segments or a different number of segments. For example, a ring may comprise two, three, four, five, six or more segments. By way of example only, each ring in the embodiment shown includes four segments. Also only by way of example four rings are provided according to the embodiment shown. Alternatively, for example, two, three, four, five, six or more rings may be provided.

Die Durchgangsöffnungen 902 sind gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel als konzentrisch zueinander angeordnete bogenförmige Öffnungen 902 im Spiegelelement 204 realisiert. Die Öffnungen 902 unterteilen das Spiegelelement 204 in die Mehrzahl von relativ zueinander elastisch verformbaren Segmenten. Durch entsprechendes Verformen der Segmente mittels des Aktors kann das Spiegelelement 204 gekrümmt werden. Beispielsweise ist der Aktor ausgebildet, um die Segmente in unterschiedliche Richtungen zu verschieben, sodass das Spiegelelement 204 je nach Verschieberichtung eine positive oder negative Krümmung relativ zu einer Ausgangslage, in der die Krümmung im Wesentlichen null ist, aufweist.The passage openings 902 are according to the embodiment shown as concentrically arranged arcuate openings 902 in the mirror element 204 realized. The openings 902 divide the mirror element 204 in the plurality of elastically deformable relative to each other segments. By appropriate deformation of the segments by means of the actuator, the mirror element 204 to be curved. For example, the actuator is designed to move the segments in different directions, so that the mirror element 204 depending on the direction of displacement, a positive or negative curvature relative to a starting position in which the curvature is substantially zero has.

10 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Mikrospektrometermoduls 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel, beispielsweise eines vorangehend anhand der 2 bis 9 beschriebenen Mikrospektrometermoduls. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind beide Spiegelelemente 204, 206 je mit einer Krümmungsstruktur 900, wie sie vorangehend anhand von 9 beschrieben ist, realisiert. 10 shows a schematic cross-sectional view of a Microspectrum module 200 according to an exemplary embodiment, for example, a previously with reference to FIG 2 to 9 described microspectrum module. According to this embodiment, both mirror elements 204 . 206 each with a curvature structure 900 , as described above by means of 9 is described realized.

Zum Ändern der Krümmung der beiden Spiegelelemente 204, 206 weist der Aktor gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein erstes Aktorelement 1000 zum Ändern des Spiegelabstands zwischen den beiden Spiegelelementen 204, 206, ein zweites Aktorelement 1002 zum Einstellen einer Krümmungsdifferenz zwischen den beiden Spiegelelementen 204, 206 sowie ein drittes Aktorelement 1004 zum Ändern der Krümmung des ersten Spiegelelements 204, das hier zwischen dem zweiten Spiegelelement 206 und dem dritten Aktorelement 1004 angeordnet ist.To change the curvature of the two mirror elements 204 . 206 the actuator according to this embodiment, a first actuator element 1000 to change the mirror spacing between the two mirror elements 204 . 206 , a second actuator element 1002 for adjusting a curvature difference between the two mirror elements 204 . 206 and a third actuator element 1004 for changing the curvature of the first mirror element 204 that is here between the second mirror element 206 and the third actuator element 1004 is arranged.

Wie anhand von 9 beschrieben, weisen die in 10 gezeigten Spiegelelemente 204, 206 jeweils ein zentrales Segment 1010 und das zentrale Segment 1010 ringförmig umgebende weitere Segmente 1012 auf, die durch die Öffnungen 902 voneinander getrennt sind.As based on 9 describe the in 10 shown mirror elements 204 . 206 one central segment each 1010 and the central segment 1010 annularly surrounding further segments 1012 on through the openings 902 are separated from each other.

11 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Mikrospektrometermoduls 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu 10 weist hier lediglich das erste Spiegelelement 204 die Krümmungsstruktur 900 auf. Der Aktor umfasst lediglich die beiden Aktorelemente 1000, 1004 zur Änderung des Spiegelabstands und der Krümmungsstruktur 900 des ersten Spiegelelements 204. 11 shows a schematic cross-sectional view of a Microspectrum module 200 according to an embodiment. In contrast to 10 here only has the first mirror element 204 the curvature structure 900 on. The actuator comprises only the two actuator elements 1000 . 1004 for changing the mirror spacing and the curvature structure 900 of the first mirror element 204 ,

Beispielsweise werden die unterschiedlichen Abstandstrukturen der Krümmungsstrukturen 900 aus den 10 und 11 mithilfe elektrostatischer Aktuatoren und darauf abgestimmter Federkennlinien erzeugt. Dabei werden relevante Lichtstrahlen auf den Detektor 224 geführt und durch die eingestellte Form des Fabry-Perot-Interferometers spektral gefiltert.For example, the different spacing structures of the curvature structures 900 from the 10 and 11 generated by electrostatic actuators and matched spring characteristics. In doing so, relevant light rays are applied to the detector 224 and spectrally filtered by the set shape of the Fabry-Perot interferometer.

Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes anhand der 9 bis 11 nochmals mit anderen Worten zusammengefasst.Hereinafter, various embodiments of the approach presented here on the basis of 9 to 11 summarized again in other words.

Anhand der 9 bis 11 ist somit ein Ausführungsbeispiel eines Mikrospektrometermoduls 200 beschrieben, bei dem die Spiegelflächen 204, 206 in Segmente 1010, 1012, auch Teilflächen genannt, strukturiert sind, wobei die Segmente 1010, 1012durch Aktuatoren 1000, 1002, 1004 so einstellbar sind, dass eine sphärische Fläche in Stufen nachgebildet wird. Dabei wird beispielsweise durch das erste Aktorelement 1000 der Spiegelabstand eingestellt und gemessen. Das zweite Aktorelement 1002 ist ausgebildet, um die Krümmungsdifferenz zwischen den Spiegelelementen 204, 206 einzustellen. Mittels des dritten Aktorelements 1004 ist der Krümmungsradius eines einzelnen Spiegels, hier des rechtsseitigen Spiegelelements 204, beeinflussbar. Die Aktuatorspannungen sind je nach Auslegung der Federgeometrien bei der Strukturierung aufeinander abgestimmt, sodass die gewünschte Position mit dem entsprechenden Krümmungsradius angefahren wird. Durch eine geeignete Federauslegung in den strukturierten Spiegelflächen kann beispielsweise ein Aktorelement entfallen, sodass Abstand und Krümmungsradius nur durch zwei Aktorelemente, in 11 durch die beiden Aktorelemente 1000, 1004, einstellbar sind.Based on 9 to 11 is thus an exemplary embodiment of a microspectrum module 200 described in which the mirror surfaces 204 . 206 in segments 1010 . 1012 , also called sub-areas, are structured, with the segments 1010 . 1012 through actuators 1000 . 1002 . 1004 are adjustable so that a spherical surface is simulated in stages. In this case, for example, by the first actuator element 1000 the mirror distance is set and measured. The second actuator element 1002 is formed to the curvature difference between the mirror elements 204 . 206 adjust. By means of the third actuator element 1004 is the radius of curvature of a single mirror, here the right-side mirror element 204 , can be influenced. Depending on the design of the spring geometries, the actuator voltages are matched during structuring so that the desired position is approached with the corresponding radius of curvature. By a suitable spring design in the structured mirror surfaces, for example, an actuator element omitted, so that distance and radius of curvature only by two actuator elements, in 11 through the two actuator elements 1000 . 1004 , are adjustable.

Ein entsprechend ausgeführtes Fabry-Perot-Interferometer ist beispielsweise zum Schutz vor Partikeln gekapselt. Damit kann auch die Dämpfung des Systems eingestellt werden. Optional umfasst das Mikrospektrometermodul ein vorgelagertes optisches Element, beispielsweise eine Linse, das in den 10 und 11 der Übersicht halber nicht dargestellt ist.A correspondingly designed Fabry-Perot interferometer is encapsulated, for example, for protection against particles. So can the damping of the system. Optionally, the microspectrum module comprises an upstream optical element, for example a lens, which is placed in the 10 and 11 for the sake of clarity is not shown.

11 zeigt ein im Vergleich zu 10 leicht abgewandeltes Design, das nur zwei Aktorelemente 1000, 1004 aufweist. Dabei werden durch Kombination der beiden Aktorelemente 1000, 1004 gleichzeitig der Spiegelabstand und der Krümmungsradius eingestellt und kapazitiv gemessen. Auch in diesem Fall ist durch eine geeignete Federauslegung in den strukturierten Spiegelflächen, oder wie in 11 gezeigt, der einen strukturierten Spiegelfläche, eine Optimierung der Aktuatoransteuerung möglich. Ein entsprechend ausgeführtes Fabry-Perot-Interferometer kann ebenso wie das in 10 gezeigte Fabry-Perot-Interferometer gekapselt ausgeführt sein. 11 shows one in comparison to 10 slightly modified design, the only two actuator elements 1000 . 1004 having. In this case, by combining the two actuator elements 1000 . 1004 adjusted simultaneously the mirror distance and the radius of curvature and measured capacitively. Also in this case is by a suitable spring design in the structured mirror surfaces, or as in 11 shown, a structured mirror surface, an optimization of the actuator control possible. A correspondingly designed Fabry-Perot interferometer can just as well as in 10 be executed Fabry-Perot interferometer encapsulated.

12 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1200 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 1200 umfasst eine Empfangseinheit 1210 zum Empfangen eines von dem Abstandssensor des Mikrospektrometermoduls bereitgestellten Messwerts 1212, der die gemessene Kavitätslänge des optischen Resonators repräsentiert. Eine Ausgabeeinheit 1220 ist ausgebildet, um den Messwert 1212 von der Empfangseinheit 1210 zu empfangen und diesen zur Generierung eines Ansteuersignals 1222 zur Ansteuerung des Aktors zu verarbeiten. Die Vorrichtung 1200 ist ausgebildet, um das Ansteuersignals 1222 an eine Schnittstelle zu einem oder mehreren Aktorelementen bereitzustellen. 12 shows a schematic representation of a device 1200 according to an embodiment. The device 1200 includes a receiving unit 1210 for receiving a measurement provided by the distance sensor of the microspectrum module 1212 which represents the measured cavity length of the optical resonator. An output unit 1220 is designed to take the reading 1212 from the receiving unit 1210 to receive and this for generating a drive signal 1222 to process to control the actuator. The device 1200 is formed to the drive signal 1222 to provide an interface to one or more actuator elements.

13 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1300 zum Herstellen eines Mikrospektrometermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel, etwa eines vorangehend anhand der 2 bis 12 beschriebenen Mikrospektrometermoduls. Das Verfahren 1300 umfasst einen Schritt 1310, in dem die beiden Spiegelelemente einander gegenüberliegend sowie beabstandet zueinander an dem Substrat angeordnet werden, um den optischen Resonator zu bilden. Dabei werden die beiden Spiegelelemente oder nur eines der beiden Spiegelelemente im Lichteinfallsbereich des optischen Resonators gekrümmt oder krümmbar ausgestaltet, etwa in einer Weise, wie sie vorangehend anhand der 4 bis 8 beschrieben ist. In einem Schritt 1320 erfolgt die Integrierung des Abstandssensors und des Aktors in den optischen Resonator, etwa durch Ätzen entsprechender elektrisch leitfähiger Strukturen in den beiden Spiegelelementen, wie dies beispielhaft im Schritt 404 der 4 bis 8 gezeigt ist. 13 shows a flowchart of a method 1300 for producing a microspectrum module according to an exemplary embodiment, for example as described above with reference to FIG 2 to 12 described microspectrum module. The procedure 1300 includes a step 1310 in that the two mirror elements are arranged opposite to one another and at a distance from one another on the substrate in order to form the optical resonator. In this case, the two mirror elements or only one of the two mirror elements in the light incidence region of the optical resonator are designed to be curved or bendable, for example in a manner as described above with reference to FIG 4 to 8th is described. In one step 1320 the integration of the distance sensor and the actuator takes place in the optical resonator, for example by etching corresponding electrically conductive structures in the two mirror elements, as exemplified in the step 404 of the 4 to 8th is shown.

14 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1400 zum Einstellen eines Spiegelabstands eines optischen Resonator eines Mikrospektrometermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 1400 kann beispielsweise unter Verwendung einer Vorrichtung, wie sie vorangehend anhand von 12 beschrieben ist, durchgeführt werden. Dabei wird in einem Schritt 1410 der vom Abstandssensor bereitgestellte Messwert empfangen. In einem weiteren Schritt 1420 erfolgt die Generierung des Ansteuersignals zum Ansteuern des Aktors unter Verwendung des Messwerts. 14 shows a flowchart of a method 1400 for adjusting a mirror spacing of an optical resonator of a microspectrum module according to an embodiment. The procedure 1400 For example, using a device as previously described with reference to 12 is described. It is in one step 1410 receive the reading provided by the distance sensor. In a further step 1420 the generation of the drive signal for driving the actuator is performed using the measured value.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 5561523 [0002]US 5561523 [0002]
  • US 6721098 [0002]US 6721098 [0002]

Claims (15)

Mikrospektrometermodul (200) mit folgenden Merkmalen: einem optischen Resonator (202) mit zumindest einem ersten Spiegelelement (204) und einem gegenüber dem ersten Spiegelelement (204) beabstandet angeordneten zweiten Spiegelelement (206), wobei das erste Spiegelelement (204) und/oder das zweite Spiegelelement (206) in einem Lichteinfallsbereich (218) des optischen Resonators (202) gekrümmt und/oder krümmbar ausgestaltet ist; und einem optischen Element (226) zum Lenken von Licht auf den Lichteinfallsbereich (218).Microspectrum module (200) with the following features: an optical resonator (202) having at least one first mirror element (204) and a second mirror element (206) arranged at a distance from the first mirror element (204), the first mirror element (204) and / or the second mirror element (206) being in a light incidence area (218) of the optical resonator (202) is curved and / or designed to be bendable; and an optical element (226) for directing light to the light incident region (218). Mikrospektrometermodul (200) gemäß Anspruch 1, mit einem Abstandssensor (220) zum Messen eines Spiegelabstands (210) zwischen dem ersten Spiegelelement (204) und dem zweiten Spiegelelement (206).Microspectrum module (200) according to Claim 1 comprising a distance sensor (220) for measuring a mirror spacing (210) between the first mirror element (204) and the second mirror element (206). Mikrospektrometermodul (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Aktor (222; 408, 410; 1000, 1002, 1004) zum Ändern einer Krümmung des ersten Spiegelelements (204) und/oder einer Krümmung des zweiten Spiegelelements (206).A microspectrum module (200) according to any one of the preceding claims, comprising an actuator (222; 408, 410; 1000, 1002, 1004) for changing a curvature of the first mirror element (204) and / or a curvature of the second mirror element (206). Mikrospektrometermodul (200) gemäß Anspruch 3, bei dem der Aktor (222; 408, 410; 1000, 1002, 1004) ausgebildet ist, um den Spiegelabstand (210) zu ändern.Microspectrum module (200) according to Claim 3 in which the actuator (222; 408, 410; 1000, 1002, 1004) is designed to change the mirror spacing (210). Mikrospektrometermodul (200) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, bei dem das erste Spiegelelement (204) im Lichteinfallsbereich (218) eine kugelflächenförmige erste Auswölbung (214) aufweist und/oder das zweite Spiegelelement (206) im Lichteinfallsbereich (218) eine kugelflächenförmige zweite Auswölbung (216) aufweist, wobei der Aktor (222; 408, 410; 1000, 1002, 1004) ausgebildet ist, um eine Krümmung der ersten Auswölbung (214) und/oder eine Krümmung der zweiten Auswölbung (216) abhängig vom Spiegelabstand (210) zu ändern.Microspectrum module (200) according to one of Claims 3 to 4 in which the first mirror element (204) has a spherical surface-shaped first bulge (214) in the light incidence region (218) and / or the second mirror element (206) has a spherical surface-shaped second bulge (216) in the light incidence region (218), wherein the actuator (222 408, 410, 1000, 1002, 1004) is arranged to change a curvature of the first bulge (214) and / or a curvature of the second bulge (216) in dependence on the mirror distance (210). Mikrospektrometermodul (200) gemäß Anspruch 5, bei dem die erste Auswölbung (214) und die zweite Auswölbung (216) einander gegenüberliegend angeordnet sind und/oder eine gemeinsame Krümmungsrichtung aufweisen.Microspectrum module (200) according to Claim 5 in which the first bulge (214) and the second bulge (216) are arranged opposite one another and / or have a common direction of curvature. Mikrospektrometermodul (200) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, bei dem das erste Spiegelelement (204) und/oder das zweite Spiegelelement (206) im Lichteinfallsbereich (218) eine Krümmungsstruktur (900) aus einer Mehrzahl von relativ zueinander beweglichen Segmenten (1010, 1012) aufweist, wobei der Aktor (222; 408, 410; 1000, 1002, 1004) ausgebildet ist, um zum Ändern der Krümmung des ersten Spiegelelements (204) und/oder der Krümmung des zweiten Spiegelelements (206) die Krümmungsstruktur (900) zu verformen.Microspectrum module (200) according to one of Claims 3 to 6 in which the first mirror element (204) and / or the second mirror element (206) has a curvature structure (900) of a plurality of relatively movable segments (1010, 1012) in the light incidence region (218), wherein the actuator (222; , 410, 1000, 1002, 1004) is formed to deform the curvature structure (900) to change the curvature of the first mirror element (204) and / or the curvature of the second mirror element (206). Mikrospektrometermodul (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem der optische Resonator (202) als Fabry-Perot-Resonator (202) ausgeführt ist.A microspectrum module (200) according to any one of the preceding claims, wherein the optical resonator (202) is implemented as a Fabry-Perot resonator (202). Mikrospektrometermodul (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Lichtquelle zum Anstrahlen eines mittels des Mikrospektrometermoduls (200) zu analysierenden Objekts und/oder einem Detektor (224) zum Detektieren von durch den optischen Resonator (202) gefiltertem Licht.A microspectrum module (200) as claimed in any one of the preceding claims including a light source for illuminating an object to be analyzed by the microspectron module (200) and / or a detector (224) for detecting light filtered by the optical cavity (202). Mikrospektrometermodul (200) gemäß Anspruch 9, mit einem Bandpassvorfilter zum Vorfiltern von Licht, wobei der Bandpassvorfilter dem Detektor (224) vorgeschaltet ist.Microspectrum module (200) according to Claim 9 comprising a bandpass prefilter for pre-filtering light, the bandpass prefilter being connected upstream of the detector (224). Mikrospektrometermodul (200) gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, bei dem das zumindest eine optische Element (226) zum Lenken von Licht auf den Detektor (224) ausgeformt ist.Microspectrum module (200) according to one of Claims 9 or 10 in which the at least one optical element (226) for directing light is formed on the detector (224). Mikrospektrometermodul (200) gemäß Anspruch 9 oder 11, bei dem der optische Resonator (202) zwischen dem optischen Element (226) und dem Detektor (224) angeordnet ist.Microspectrum module (200) according to Claim 9 or 11 in which the optical resonator (202) is arranged between the optical element (226) and the detector (224). Verfahren (1300) zum Herstellen eines Mikrospektrometermoduls (200), wobei das Verfahren (1300) folgende Schritte umfasst: Anordnen (1310) eines ersten Spiegelelements (204) und eines zweiten Spiegelelements (206) an einem Substrat (208), um einen optischen Resonator (202) zu bilden, wobei das erste Spiegelelement (204) und das zweite Spiegelelement (206) beabstandet einander gegenüberliegend angeordnet werden und das erste Spiegelelement (204) und/oder das zweite Spiegelelement (206) in einem Lichteinfallsbereich (218) des optischen Resonators (202) gekrümmt und/oder krümmbar ausgestaltet wird; und Integrieren (1320) eines Abstandssensor (220) und eines Aktors (222; 408, 410; 1000, 1002, 1004) in den optischen Resonator (202), wobei der Abstandssensor (220) ausgebildet ist, um einen Spiegelabstand (210) zwischen dem ersten Spiegelelement (204) und dem zweiten Spiegelelement (206) zu messen, und der Aktor (222; 408, 410; 1000, 1002, 1004) ausgebildet ist, um eine Krümmung des ersten Spiegelelements (204) und/oder eine Krümmung des zweiten Spiegelelements (206) abhängig vom Spiegelabstand (210) zu ändern.A method (1300) for making a microspectron module (200), the method (1300) comprising the steps of: Arranging (1310) a first mirror element (204) and a second mirror element (206) on a substrate (208) to form an optical resonator (202), wherein the first mirror element (204) and the second mirror element (206) are spaced apart are arranged opposite one another and the first mirror element (204) and / or the second mirror element (206) in a light incident region (218) of the optical resonator (202) is curved and / or made curvable; and Integrating (1320) a distance sensor (220) and an actuator (222; 408, 410; 1000, 1002, 1004) into the optical resonator (202), the distance sensor (220) being configured to provide a mirror spacing (210) between the The first mirror element (204) and the second mirror element (206) are to be measured, and the actuator (222; 408, 410; 1000, 1002, 1004) is formed to have a curvature of the first mirror element (204) and / or a curvature of the second mirror element Mirror element (206) depending on the mirror spacing (210) to change. Verfahren (1400) zum Einstellen eines Spiegelabstands (210) eines optischen Resonators (202) eines Mikrospektrometermoduls (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Verfahren (1400) folgende Schritte umfasst: Empfangen (1410) eines von dem Abstandssensor (220) bereitgestellten Messwerts (1212), der den Spiegelabstand (210) repräsentiert; und Ausgeben (1420) eines Ansteuersignals (1222) zum Ansteuern des Aktors (222; 408, 410; 1000, 1002, 1004) unter Verwendung des Messwerts (1212), um die Krümmung des ersten Spiegelelements (204) und/oder die Krümmung des zweiten Spiegelelements (206) abhängig vom Spiegelabstand (210) zu ändern.A method (1400) for adjusting a mirror spacing (210) of an optical resonator (202) of a microspectron module (200) according to a of the Claims 1 to 11 wherein the method (1400) comprises the steps of: receiving (1410) a measurement value (1212) provided by the distance sensor (220) representing the mirror distance (210); and outputting (1420) a drive signal (1222) for driving the actuator (222; 408, 410; 1000, 1002, 1004) using the measurement value (1212) to determine the curvature of the first mirror element (204) and / or the curvature of the first mirror element (204) second mirror element (206) depending on the mirror spacing (210) to change. Vorrichtung (1200) mit Einheiten (1210, 1220), die ausgebildet sind, um das Verfahren (1300) gemäß Anspruch 12 oder das Verfahren (1400) gemäß Anspruch 13 auszuführen und/oder anzusteuern und/oder umzusetzen.Apparatus (1200) comprising units (1210, 1220) configured to perform the method (1300) according to Claim 12 or the method (1400) according to Claim 13 execute and / or control and / or implement.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5022745A (en) * 1989-09-07 1991-06-11 Massachusetts Institute Of Technology Electrostatically deformable single crystal dielectrically coated mirror
US5142414A (en) * 1991-04-22 1992-08-25 Koehler Dale R Electrically actuatable temporal tristimulus-color device
US5561523A (en) 1994-02-17 1996-10-01 Vaisala Oy Electrically tunable fabry-perot interferometer produced by surface micromechanical techniques for use in optical material analysis
US20020031155A1 (en) * 1998-06-26 2002-03-14 Parviz Tayebati Microelectromechanically tunable, confocal, vertical cavity surface emitting laser and fabry-perot filter
US6424466B1 (en) * 2001-05-02 2002-07-23 Axsun Technologies, Inc Dual cavity MEMS tunable Fabry-Perot filter
US6538748B1 (en) * 2000-04-14 2003-03-25 Agilent Technologies, Inc Tunable Fabry-Perot filters and lasers utilizing feedback to reduce frequency noise
US6721098B2 (en) 2000-12-22 2004-04-13 Axsun Technologies, Inc. Triple electrode MOEMS tunable filter and fabrication process therefor

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5022745A (en) * 1989-09-07 1991-06-11 Massachusetts Institute Of Technology Electrostatically deformable single crystal dielectrically coated mirror
US5142414A (en) * 1991-04-22 1992-08-25 Koehler Dale R Electrically actuatable temporal tristimulus-color device
US5561523A (en) 1994-02-17 1996-10-01 Vaisala Oy Electrically tunable fabry-perot interferometer produced by surface micromechanical techniques for use in optical material analysis
US20020031155A1 (en) * 1998-06-26 2002-03-14 Parviz Tayebati Microelectromechanically tunable, confocal, vertical cavity surface emitting laser and fabry-perot filter
US6538748B1 (en) * 2000-04-14 2003-03-25 Agilent Technologies, Inc Tunable Fabry-Perot filters and lasers utilizing feedback to reduce frequency noise
US6721098B2 (en) 2000-12-22 2004-04-13 Axsun Technologies, Inc. Triple electrode MOEMS tunable filter and fabrication process therefor
US6424466B1 (en) * 2001-05-02 2002-07-23 Axsun Technologies, Inc Dual cavity MEMS tunable Fabry-Perot filter

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