芬蘭VTT國家技術研究中心(VTT Technical Research Centre of Finland)的研究人員在iPhone的相機光學堆棧中整合了電性可調的微光學機電系統(MOEMS)結構,打造出據稱是首款全整合型的超光譜智能手機。
電容可調的MEMS Fabry-Perot干涉儀,采用鉆出TiO2-Al2O3 λ/4薄膜Bragg反射鏡制成H7oesmc
這種MOEMS結構是一種可調諧的MEMS法布立-培若干涉儀(Fabry-Perot Interferometer;FPI),由原子層沉積的TiO2-Al2O3 λ/4薄膜布拉格反射鏡(Bragg reflector)組成。將金屬電極整合至反射鏡薄膜,使其達到可由電容致動器調諧氣隙的高度,從而改變帶通(passband)波長。H7oesmc
研究人員采用單層MEMS FPI可調諧濾波器制造出iPhone 5s超光譜成像系統(HSI)展示器(如圖2),實現大約500nm的可見光范圍(操作范圍約450nm-550nm),但在SPIE論文集中,“基于MEMS SPI的智能手機超光譜成像系統”(MEMS FPI-based smartphone hyperspectral imager)一文中,研究人員還展示采用串聯的FPI建置可用于掃描更大的波長范圍。H7oesmc
他們發(fā)表了集中于500-650nm范圍的兩個迭層FPI配置,以擴展調諧400-700nm范圍的波長。雖然他們并未在iPhone中整合迭層配置,但這種MOEMS濾波器的機械厚度將易于讓智能手機進行整合,提供OEM可授權的VTT技術。H7oesmc
這項展示是在可見光的范圍內進行,但VTT研究人員的目標是在大約700-1,000nm的可見光近紅外線(NIR)區(qū)域內開發(fā)類似的MEMS超光譜成像系統。在此波長范圍下有助于辨識更多的光譜指紋,從而實現認證、防偽偵測以及潛在的健康/健身以及食物偵測應用。H7oesmc
由于MOEM可以在150°C以下制造,并以單芯片方式整合于光探測器等其他IC中,從而為消費應用實現極其精巧以及具成本效益的超光譜成像系統解決方案。
利用改良型iPhone 5s搭配其“超光譜滑桿應用程序(App)”,可檢測20歐元鈔票的真?zhèn)?/em>
可調諧FPI波長的濾波器,極其精巧而堅固H7oesmc
相較于一般由分離式組件精密組裝的昂貴壓電致動器FPI,這款單芯片整合的MEMS FPI能以低成本實現十量生產,以利于與相機光學組件進行整合。此外,輕量的表面微加工MOEMS極其堅固,可承受高達18,000G的沖擊力度,而且不受振動效應影響,使其足以用于汽車或無人機應用。H7oesmc
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