KR101884118B1 - Spectrometer based on transmission diffraction grating - Google Patents

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유홍기
형경초
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

Disclosed is a transmission diffraction grating-based spectrometer capable of providing high diffraction efficiency for each wavelength. The disclosed spectrometer includes: a first mirror for reflecting parallel light; a transmission diffraction grating which diffracts the reflected parallel light and is fixed; a second mirror for reflecting the light passing through the transmission diffraction grating; a first lens for condensing the light reflected by the second mirror on a detector; and a driving unit for rotating the first and second mirrors.

Description

투과 회절 격자 기반 분광기{SPECTROMETER BASED ON TRANSMISSION DIFFRACTION GRATING}[0001] SPECTROMETER BASED ON TRANSMISSION DIFFRACTION GRATING [0002]

본 발명은 투과 회절 격자 기반 분광기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파장별로 높은 회절 효율을 제공할 수 있는, 투과 회절 격자 기반 분광기에 관한 것이다.The present invention relates to a transmission diffraction grating based spectroscope, and more particularly, to a transmission diffraction grating based spectroscope capable of providing high diffraction efficiency by wavelength.

분광기(spectrometer)는 일반적으로 회절 격자(diffraction grating)를 이용하여 빛을 파장에 따라 분산시킴으로써, 빛의 파장에 대한 정보를 추출하여 물질의 물리적, 화학적 특성을 측정할 수 있는 분석 장치이다.A spectrometer is an analyzer capable of measuring the physical and chemical properties of a substance by extracting information about the wavelength of light by dispersing the light according to wavelength using a diffraction grating.

회절 격자를 이용하는 분광기로, Czerny-Turner, Fastie-Ebert 및 Offner 등의 방식이 있으며, 그중에 Czerny-Turner 방식은 구조가 간단하고 광학 성능이 우수한 편이어서 분광기에 많이 사용되고 있다. The Czerny-Turner system has a simple structure and excellent optical performance, and is widely used in spectroscopes. The Czerny-Turner system is used as a spectroscope using a diffraction grating, such as Czerny-Turner, Fastie-Ebert and Offner.

Czerny-Turner 방식은, 반사 회절 격자를 이용하는 방식이다. 광원에서 나오는 빛은 슬릿을 통과한 후, 곡면 거울에 반사되어 평행광으로 변환되며, 평행광이 반사 회절격자에 입사된다. 반사 회절 격자는 빛을 파장 별로 분산시키고, 분산된 빛은 곡면 거울에 반사되어 검출기(detector)에 초점을 형성하여 스펙트럼이 검출된다.The Czerny-Turner method uses a reflection diffraction grating. After passing through the slit, the light from the light source is reflected by the curved mirror to be converted into parallel light, and the parallel light is incident on the reflection diffraction grating. The diffraction grating disperses the light by wavelength, and the scattered light is reflected on the curved mirror to form a focus on the detector to detect the spectrum.

Fastie-Ebert와 Offner 등의 방식도 Czerny-Turner 방식과 비슷하게, 곡면 거울과 반사 회절격자로 구성된다. 이러한 분광기의 분해능은 회절격자에 입사된 격자 개수에 의해서 결정된다. 입사빔의 크기가 정해지는 경우, 격자 밀도가 높은 회절격자를 사용하면 분해능을 높일 수 있다. 하지만 격자 밀도가 높은 회절격자를 사용하면 한 번에 측정 가능한 파장 대역이 좁아지기 때문에, 반사 회절 격자를 회전시켜 높은 파장 분해능으로 넓은 파장 대역을 측정한다Similar to the Czerny-Turner method, the Fastie-Ebert and Offner methods consist of a curved mirror and a reflective diffraction grating. The resolution of such a spectroscope is determined by the number of gratings incident on the diffraction grating. When the size of the incident beam is determined, the resolution can be increased by using a diffraction grating having a high grating density. However, using a diffraction grating with a high grating density narrows the wavelength band that can be measured at one time, so the reflection diffraction grating is rotated to measure a broad wavelength band with high wavelength resolution

분해능과 별도로, 반사 회절 격자는, 특정한 파장 대역에만 높은 회절 효율을 나타내는 특성을 보이며, 특정 파장 대역을 벗어나면 회절 격자의 회절 효율이 많이 감소되는 단점이 있다.Separately from the resolution, the reflection diffraction grating exhibits a high diffraction efficiency only in a specific wavelength band, and has a disadvantage that the diffraction efficiency of the diffraction grating is greatly reduced when it deviates from a specific wavelength band.

따라서 최근에는 투과 회절 격자(transmission diffraction grating)에 기반한 분광기를 사용하려는 시도가 있다. 관련 선행문헌으로 대한민국 등록특허 제10-0885537호가 있다.Recently, there has been an attempt to use a spectrometer based on a transmission diffraction grating. A related prior art document is Korean Patent No. 10-0885537.

본 발명은 파장별로 높은 회절 효율을 제공할 수 있는, 투과 회절 격자 기반 분광기를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a transmission diffraction grating based spectroscope capable of providing a high diffraction efficiency for each wavelength.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 평행광을 반사하는 제1거울; 상기 반사된 평행광을 회절시키며, 고정된 투과 회절 격자; 상기 투과 회절 격자를 투과한 빛을 반사하는 제2거울; 상기 제2거울에 의해 반사된 빛을 검출기로 집광하는 제1렌즈; 및 상기 제1 및 제2거울을 회전시키는 구동부를 포함하는 투과 회절 격자 기반 분광기를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an illumination device including: a first mirror for reflecting parallel light; A diffraction grating for diffracting the reflected parallel light, and a fixed transmission diffraction grating; A second mirror for reflecting the light transmitted through the transmission diffraction grating; A first lens for condensing the light reflected by the second mirror to a detector; And a driving unit for rotating the first and second mirrors.

또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 슬릿을 통과한 입사광을 반사하는 제1오목 거울; 상기 제1오목 거울에 의해 변환된 평행광을 회절시키며, 고정된 투과 회절 격자; 상기 투과 회절 격자를 투과한 빛을 반사하여 검출기로 집광하는 제2오목 거울; 및 상기 제1 및 제2오목 거울을 회전시키는 구동부를 포함하는 투과 회절 격자 기반 분광기를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a light emitting device comprising: a first concave mirror for reflecting incident light passing through a slit; A diffraction grating for diffracting the parallel light converted by said first concave mirror; A second concave mirror for reflecting the light transmitted through the transmission diffraction grating and condensing the light through a detector; And a driving unit for rotating the first and second concave mirrors.

본 발명에 따르면, 투과 회절 격자에 대한 입사각 조절 및 검출기로 입사되는 빛의 방향 조절을, 서로 다른 거울을 이용하여 독립적으로 제어할 수 있으며, 따라서 투과 회절 격자에 대한 입사각 제어 및 검출기로 입사되는 빛의 방향 제어가 용이하게 수행될 수 있다.According to the present invention, it is possible to independently control the angle of incidence of the light incident on the transmission diffraction grating and the direction of the light incident on the detector by using different mirrors. Therefore, the incidence angle control for the transmission diffraction grating, The direction control of the light source can be easily performed.

또한 본 발명에 따르면, 투과 회절 격자가 최대의 회절 효율을 갖는 최적의 입사각을 유지할 수 있어, 넓은 파장 영역에서 분광기의 검출 효율을 높게 유지할 수 있다. Further, according to the present invention, the transmission diffraction grating can maintain an optimum incident angle having the maximum diffraction efficiency, and the detection efficiency of the spectroscope can be kept high in a wide wavelength range.

또한 본 발명에 따르면, 투과 회절 격자를 투과한 빛이 집광을 위한 렌즈의 광축 상에 평행하게 입사되지 못하는 상황을 방지하여, 렌즈로 인해 발생하는 광학적 수차를 최소화할 수 있으며, 검출기의 검출 효율 저하를 방지할 수 있다.Further, according to the present invention, it is possible to prevent a situation in which light transmitted through the transmission diffraction grating is not incident on the optical axis of the lens for condensing in parallel, thereby minimizing the optical aberration caused by the lens, Can be prevented.

또한 본 발명에 따르면, 렌즈를 이용하여 평행광을 생성하거나 검출기로 집광하지 않기 때문에, 색수차 현상이 발생하지 않으며, 빛이 렌즈를 투과하는 과정에서 발생할 수 있는 빛의 손실이 방지될 수 있다.In addition, according to the present invention, parallel light is not generated using a lens or condensed by a detector, so that a chromatic aberration phenomenon does not occur and loss of light, which may occur in the process of transmitting light through the lens, can be prevented.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투과 회절 격자 기반의 분광기를 도시하는 도면이다.
도 2는 VPH 회절 격자의 입사각 변화에 따른 회절 효율을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투과 회절 격자 기반의 분광기를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에서 설명된 투과 회절 격자, 제2거울 및 제1렌즈 사이의 관계를 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 투과 회절 격자 기반의 분광기를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram illustrating a transmission grating-based spectroscope according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing the diffraction efficiency according to the incident angle change of the VPH diffraction grating.
FIG. 3 is a view for explaining a transmission grating-based spectroscope according to another embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the relationship between the transmission diffraction grating, the second mirror and the first lens described in Fig. 3 in more detail.
5 is a view for explaining a transmission grating-based spectroscope according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투과 회절 격자 기반의 분광기를 도시하는 도면이며, 도 2는 VPH 회절 격자의 입사각 변화에 따른 회절 효율을 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a transmission diffraction grating-based spectroscope according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating diffraction efficiency according to a change in incident angle of a VPH diffraction grating.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 분광기는 슬릿(110), 제1렌즈(120), 제1거울(130), 투과 회절 격자(140), 제2렌즈(150) 및 검출기(160)를 포함한다.1, a spectroscope according to the present invention includes a slit 110, a first lens 120, a first mirror 130, a transmission diffraction grating 140, a second lens 150, and a detector 160 .

슬릿(110)으로 입사된 입사광은 슬릿(110)을 통과하여 제1렌즈(120)에 의해 평행광으로 변환된다. 평행광은 제1거울(130)에 의해 반사되어 투과 회절 격자(140)로 입사된다. 투과 회절 격자(140)를 투과한 빛은 제2렌즈(150)에 의해 집광되어 검출기(160)로 입사된다.The incident light incident on the slit 110 passes through the slit 110 and is converted into parallel light by the first lens 120. The parallel light is reflected by the first mirror 130 and is incident on the transmission diffraction grating 140. The light transmitted through the transmission diffraction grating 140 is condensed by the second lens 150 and is incident on the detector 160.

투과 회절 격자(140)는 일실시예로서, VPH(Volume-Phase Holographic) 회절 격자일 수 있으며, 검출기(160)는 CCD, CMOS 등의 이미지 센서일 수 있다.The transmission diffraction grating 140 may be, for example, a volume-phase holographic (VPH) diffraction grating, and the detector 160 may be an image sensor such as a CCD or a CMOS.

입사광은 투과 회절 격자(140)에 의해 여러 파장의 빛으로 분리되는데, 분광기는 제1거울(130)에 의해 반사된 평행광이, 파장 별로 최대 회절 효율을 나타내는 입사각으로, 투과 회절 격자(140)로 입사될 수 있도록 제1거울(130)을 회전시킨다. 또한 분광기는 투과 회절 격자(140)를 투과한 빛이 정확히 검출기(160)로 입사될 수 있도록 투과 회절 격자(140)를 회전시킨다. The incident light is separated into a plurality of wavelengths of light by the transmission diffraction grating 140. The spectroscopic light is transmitted through the transmission diffraction grating 140 at an angle of incidence at which the parallel light reflected by the first mirror 130 exhibits maximum diffraction efficiency per wavelength, The first mirror 130 is rotated. The spectroscope also rotates the transmission diffraction grating 140 so that light transmitted through the transmission diffraction grating 140 can be incident on the detector 160 precisely.

제1거울(130) 및 투과 회절 격자(140)는 구동부에 의해 회전될 수 있으며, 구동부는 액츄에이터일 수 있다. 그리고 제1거울(130) 및 투과 회절 격자(140)의 회전축에 구동부가 연결될 수 있다.The first mirror 130 and the transmission diffraction grating 140 may be rotated by a driving unit, and the driving unit may be an actuator. The driving unit may be connected to the rotation axis of the first mirror 130 and the transmission diffraction grating 140.

투과 회절 격자(140)의 회전에 의해 투과 회절 격자(140)로 입사되는 평행광의 입사각이 변할 수 있으므로, 분광기는 투과 회절 격자(140)의 회전을 고려하여 제1거울(130)의 회전 각도를 조절할 수 있다. 다시 말해, 분광기는 투과 회절 격자(140)로 입사되는 평행광의 입사각과, 투과 회절 격자(140)를 투과한 빛이 검출기(160)로 입사되는 방향을 종합적으로 고려하여 제1거울(130) 및 투과 회절 격자(140)의 회전 각도를 결정할 수 있다.Since the incident angle of the parallel light incident on the transmission diffraction grating 140 may be changed by the rotation of the transmission diffraction grating 140, the spectroscope may be arranged such that the rotation angle of the first mirror 130 is Can be adjusted. In other words, the spectroscope is configured to detect the incident angle of the parallel light incident on the transmission diffraction grating 140 and the direction in which the light transmitted through the transmission diffraction grating 140 enters the detector 160, The rotational angle of the transmission diffraction grating 140 can be determined.

예를 들어, 도 2를 참조하면, 제1파장(840 nm)의 빛이 최대 회절 효율을 나타내는 입사각이 제1각도(30도)라면, 평행광이 제1각도(30도)로 투과 회절 격자(140)로 입사될 수 있고, 투과 회절 격자(140)를 투과한 회절광이 검출기(160)로 입사될 수 있도록, 제1거울(130) 및 투과 회절 격자(140)가 회전될 수 있다. 또는 제2파장(760 nm)의 빛이 최대 회절 효율을 나타내는 입사각이 제2각도(26도)라면, 평행광이 제2각도(26도)로 투과 회절 격자로 입사될 수 있고, 회절광이 검출기(160)로 입사될 수 있도록, 제1거울(130) 및 투과 회절 격자(140)가 회전될 수 있다. For example, referring to FIG. 2, if the incident light having the first wavelength (840 nm) exhibits the maximum diffraction efficiency is the first angle (30 degrees), the parallel light is transmitted through the transmission diffraction grating The first mirror 130 and the transmission diffraction grating 140 may be rotated so that the diffracted light transmitted through the transmission diffraction grating 140 can be incident on the detector 160. [ Or the second wavelength (760 nm) is the second angle (26 degrees) at which the maximum diffraction efficiency is exhibited, the parallel light can be incident on the transmission diffraction grating at the second angle (26 degrees) The first mirror 130 and the transmission diffraction grating 140 may be rotated so as to be incident on the detector 160.

결국, 본 발명에 따르면, 파장 별로 최대 회절 효율을 나타내는 입사각으로 빛이 투과 회절 격자에 입사될 수 있으므로, 넓은 파장 대역에서 높은 회절 효율을 제공할 수 있다.As a result, according to the present invention, since light can be incident on the transmission diffraction grating at an incident angle indicating maximum diffraction efficiency for each wavelength, high diffraction efficiency can be provided in a wide wavelength band.

한편, 투과 회절 격자(140)가 회전할 경우, 제1거울(130)의 회전 각도 뿐만 아니라 투과 회절 격자(140)의 회전 각도까지 고려하여, 투과 회절 격자(140)로 입사되는 평행광의 입사각을 제어해야 하는 어려움이 있다. 또한 투과 회절 격자(140)가 회전할 경우, 투과 회절 격자(140)의 회전 각도에 따라서 투과 회절 격자(140)를 투과한 빛이 제2렌즈의 광축 상에 평행하도록 입사되지 못하는 상황이 발생할 수 있으며, 이러한 상황에서는 광학적 수차가 심해질 수 있고, 검출기의 검출 효율이 낮아질 수 있다. 이에, 도 3 및 도 4에서는 투과 회절 격자로 입사되는 평행광의 입사각을 용이하게 제어할 수 있고, 광학적 수차가 심해지거나 검출기의 검출 효율이 낮아지는 상황을 방지할 수 있는 분광기의 다른 실시예가 설명된다.When the transmissive diffraction grating 140 rotates, the incident angle of the parallel light incident on the transmissive diffraction grating 140 is calculated by taking into account not only the rotation angle of the first mirror 130 but also the rotation angle of the transmission diffraction grating 140 There is a difficulty to control. In addition, when the transmission diffraction grating 140 rotates, a situation may occur in which the light transmitted through the transmission diffraction grating 140 is not incident parallel to the optical axis of the second lens in accordance with the rotation angle of the transmission diffraction grating 140 In such a situation, the optical aberration may become worse and the detection efficiency of the detector may be lowered. 3 and 4 illustrate another embodiment of a spectroscope that can easily control the angle of incidence of the parallel light incident on the transmission diffraction grating and prevent a situation where the optical aberration becomes worse or the detection efficiency of the detector is lowered .

또한 렌즈를 이용하여 평행광을 생성하거나 검출기로 집광할 경우, 색수차(chromatic aberration) 현상이 발생할 수 있으며, 빛이 렌즈를 투과하는 과정에서 빛이 손실될 수 있다. 이에, 도 5에서는 색수차 현상이 발생하지 않고 빛의 손실을 줄일 수 있는 분광기의 다른 실시예가 설명된다.In addition, when parallel light is generated using a lens or light is condensed by a detector, chromatic aberration may occur, and light may be lost in the process of transmitting light through the lens. 5 shows another embodiment of the spectroscope in which chromatic aberration does not occur and light loss can be reduced.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투과 회절 격자 기반의 분광기를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 도 3에서 설명된 투과 회절 격자, 제2거울 및 제1렌즈 사이의 관계를 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a view for explaining a transmission grating-based spectroscope according to another embodiment of the present invention. FIG. 4 illustrates a relationship between the transmission grating, the second mirror and the first lens described in FIG. 3 in more detail Fig.

도 3을 참조하면 본 발명에 따른 분광기는 제1거울(310), 제2거울(320), 투과 회절 격자(330), 제1렌즈(340) 및 구동부(미도시)를 포함한다. 그리고 실시예에 따라서 슬릿(350) 및 제2렌즈(360)를 더 포함할 수 있다.3, a spectroscope according to the present invention includes a first mirror 310, a second mirror 320, a transmission diffraction grating 330, a first lens 340, and a driving unit (not shown). And may further include a slit 350 and a second lens 360 according to an embodiment.

도 1에서 설명된 분광기와 달리, 도 3의 분광기는 투과 회절 격자가 고정되고, 투과 회절 격자를 투과한 빛을 검출기로 제공하기 위해 거울을 이용한다.Unlike the spectroscope described in Fig. 1, the spectroscope of Fig. 3 uses a mirror to fix the transmission diffraction grating and provide the light transmitted through the transmission diffraction grating to the detector.

제1거울(310)은 평행광을 반사하여 투과 회절 격자(330)로 제공하며, 일실시예로서 평면 거울일 수 있다. 평행광은 슬릿(350)을 통과한 입사광을 평행광으로 변환하는 제2렌즈(360)를 통해 생성될 수 있다.The first mirror 310 reflects the parallel light and provides it to the transmission diffraction grating 330, and may be a planar mirror as an example. The parallel light can be generated through the second lens 360 that converts the incident light passing through the slit 350 into parallel light.

투과 회절 격자(330)는 고정된 형태로, 제1거울(310)에 의해 반사된 평행광을 회절시킨다. 제1거울(310)과 함께 후술되는 제2거울(320)은 구동부에 의해 회전되는데, 투과 회절 격자(330)가 고정된 상태이기 때문에, 제1거울(310)의 회전 각도에 따라 투과 회절 격자(330)로 입사되는 평행광의 입사각이 결정된다.The transmission diffraction grating 330 diffracts the parallel light reflected by the first mirror 310 in a fixed form. The second mirror 320, which will be described later together with the first mirror 310, is rotated by the driving unit. Since the transmission diffraction grating 330 is in a fixed state, according to the rotation angle of the first mirror 310, The incident angle of the parallel light incident on the light source 330 is determined.

제1렌즈(340)는 제2거울(320)에 의해 반사된 빛을 검출기(370)로 집광하며, 검출기(370)가 빛을 입력받는 입력부는 제1렌즈(340)의 광축상에 위치할 수 있다.The first lens 340 condenses the light reflected by the second mirror 320 to the detector 370 and the input unit through which the detector 370 receives light is positioned on the optical axis of the first lens 340 .

구동부는 제1거울(310)에 의해 반사된 평행광이 기 설정된 입사각으로 투과 회절 격자(330)로 입사되도록 제1거울(310)을 회전시키며, 기 설정된 입사각은, 빛의 파장별로 최대 회절 효율을 나타내는 각도이다. 제1거울(310)의 중심이 회전축이 될 수 있다.The driving unit rotates the first mirror 310 so that the parallel light reflected by the first mirror 310 is incident on the transmission diffraction grating 330 at a predetermined incident angle and the predetermined incident angle is a maximum diffraction efficiency . The center of the first mirror 310 may be a rotation axis.

또한 구동부는 제2거울(320)에 의해 반사된 빛이 제1렌즈(340)의 광축에 평행하게 입사되도록 제2거울(320)을 회전시킨다. 제2거울(320)에 의해 반사된 빛이 제1렌즈(340)의 광축에 평행하게 입사되도록 하기 위해, 일실시예로서 도 4에 도시된 바와 같이, 제2거울(320)은 투과 회절 격자(330)를 투과한 빛의 중심(410)이 제2거울(320)의 회전축(420)에 위치하도록 배치되며, 제2거울(320)의 회전축(420)은, 제1렌즈(340)의 광축(430) 상에 위치하도록 설계될 수 있다. 제2거울(320)의 회전축(420)은 제2거울(320)의 중심이 될 수 있다.The driving unit rotates the second mirror 320 such that light reflected by the second mirror 320 is incident on the optical axis of the first lens 340 in parallel. In order to allow the light reflected by the second mirror 320 to be incident parallel to the optical axis of the first lens 340, as shown in FIG. 4 as an embodiment, the second mirror 320 is a transmissive diffraction grating The center 410 of the light transmitted through the first lens 340 is positioned on the rotation axis 420 of the second mirror 320 and the rotation axis 420 of the second mirror 320 is disposed on the second lens 320, And may be designed to be positioned on the optical axis 430. The rotation axis 420 of the second mirror 320 may be the center of the second mirror 320.

일반적으로 파장별 최대 회절 효율을 나타내는 입사각은, 회절광과 투과 회절 격자(330) 사이의 각도인 회절각과 동일하므로, 본 발명에 따르면 투과 회절 격자(330)에 대한 평행광의 입사각과 무관하게, 투과 회절 격자(330)를 투과한 회절광의 중심(410)이 항상 제2거울(320)의 회전축(420)에 위치하도록, 회절광이 제2거울(320)에 입사될 수 있다. 그리고 제2거울(320)의 회전축(420)은, 제1렌즈(340)의 광축(430) 상에 위치하기 때문에, 제2거울(320)이 회전하더라도 제2거울(320)의 회전축(420)은, 항상 제1렌즈(340)의 광축(430) 상에 위치할 수 있다. 따라서 제2거울(320)에 대한 회절광의 입사각이 가변하여 제2거울(320)을 회전하더라도, 제2거울(320)에 의해 반사된 빛은 제1렌즈(340)의 광축(430)에 평행하게 입사되어 검출기(370)로 입사될 수 있다.Generally, the incident angle representing the maximum diffraction efficiency per wavelength is the same as the diffraction angle, which is the angle between the diffracted light and the transmission diffraction grating 330. Thus, according to the present invention, regardless of the incident angle of the parallel light to the transmission diffraction grating 330, The diffracted light can be incident on the second mirror 320 so that the center 410 of the diffracted light transmitted through the diffraction grating 330 is always positioned on the rotational axis 420 of the second mirror 320. [ Since the rotation axis 420 of the second mirror 320 is located on the optical axis 430 of the first lens 340, even if the second mirror 320 rotates, the rotation axis 420 of the second mirror 320 May always be located on the optical axis 430 of the first lens 340. [ The light reflected by the second mirror 320 is parallel to the optical axis 430 of the first lens 340 even when the incident angle of the diffracted light with respect to the second mirror 320 varies and the second mirror 320 rotates And may be incident on the detector 370.

결국, 본 발명에 따르면, 투과 회절 격자에 대한 입사각 조절은 제1거울의 회전을 이용하고, 검출기로 입사되는 빛의 방향 조절은 제2거울의 회전을 이용할 수 있다. 다시 말해, 투과 회절 격자에 대한 입사각 조절 및 검출기로 입사되는 빛의 방향 조절을, 서로 다른 거울을 이용하여 독립적으로 제어할 수 있으며, 따라서 본 발명에 따르면, 투과 회절 격자에 대한 입사각 제어 및 검출기로 입사되는 빛의 방향 제어가 용이하게 수행될 수 있다.As a result, according to the present invention, the angle of incidence for the transmission grating can be adjusted by rotating the first mirror, and the direction of the light incident on the detector can be adjusted by rotating the second mirror. In other words, the angle of incidence for the transmission grating and the direction of the light incident on the detector can be independently controlled using different mirrors. Therefore, according to the present invention, Direction control of the incident light can be easily performed.

또한 본 발명에 따르면, 투과 회절 격자를 투과한 빛이 제2렌즈의 광축 상에 평행하게 입사되지 못하는 상황을 방지하여, 렌즈로 인해 발생하는 광학적 수차를 최소화할 수 있으며, 검출기의 검출 효율 저하를 방지할 수 있다.According to the present invention, it is possible to prevent a situation in which light transmitted through the transmission diffraction grating is not incident on the optical axis of the second lens in parallel, thereby minimizing the optical aberration caused by the lens, .

한편, 제1 및 제2렌즈(340, 350)는 볼록 렌즈로서, 색수차 현상을 줄이기 위한 색수차 보정 렌즈일 수 있다.Meanwhile, the first and second lenses 340 and 350 may be convex lenses, and may be chromatic aberration correcting lenses for reducing the chromatic aberration phenomenon.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 투과 회절 격자 기반의 분광기를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a transmission grating-based spectroscope according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 분광기는 제1오목 거울(510), 제2오목 거울(520), 투과 회절 격자(530) 및 구동부(미도시)를 포함한다.Referring to FIG. 5, a spectroscope according to the present invention includes a first concave mirror 510, a second concave mirror 520, a transmission diffraction grating 530, and a driving unit (not shown).

도 3에서 설명된 분광기와 달리, 도 5의 분광기는 평행광을 생성하고, 검출기로 빛을 제공하기 위해 오목 거울을 이용한다.Unlike the spectrograph described in FIG. 3, the spectrograph of FIG. 5 generates a collimated light and uses a concave mirror to provide light to the detector.

오목 거울은 구면 거울이거나 비구면 거울일 수 있으며, 비구면 거울이 이용되는 경우, 곡면 형상이 파라볼릭(parabolic) 또는 하이퍼볼릭(hyperbolic) 형상인 파라볼릭 거울 또는 하이퍼볼릭 거울이 오목 거울로 이용될 수 있다.The concave mirror may be a spherical mirror or an aspherical mirror, and when an aspherical mirror is used, a parabolic mirror or a hyperbolic mirror with a curved surface shape of parabolic or hyperbolic shape may be used as the concave mirror .

제1오목 거울(510)은 슬릿(540)을 통과한 입사광을 반사하며, 입사광을 평행광으로 변환한다.The first concave mirror 510 reflects the incident light passing through the slit 540 and converts the incident light into parallel light.

투과 회절 격자(530)는 고정된 형태로 제1오목 거울(510)에 의해 변환된 평행광을 회절시킨다.The transmission diffraction grating 530 diffracts the parallel light converted by the first concave mirror 510 in a fixed form.

제2오목 거울(520)은 투과 회절 격자(530)를 투과한 빛을 반사하여 검출기(550)로 집광하며, 구동부는 제1 및 제2오목 거울(510, 520)을 회전시킨다.The second concave mirror 520 reflects the light transmitted through the transmission diffraction grating 530 and condenses it to the detector 550, and the driving unit rotates the first and second concave mirrors 510 and 520.

구동부는 평행광이 기 설정된 입사각으로 투과 회절 격자(530)로 입사되도록 제1오목 거울(510)을 회전시키며, 기 설정된 입사각은, 빛의 파장별로 최대 회절 효율을 나타내는 각도이다.The driving unit rotates the first concave mirror 510 so that the parallel light is incident on the transmission diffraction grating 530 at a predetermined incident angle, and the predetermined incident angle is an angle indicating maximum diffraction efficiency for each wavelength of light.

또한 구동부는 제2오목 거울(520)에 의해 반사된 빛이 검출기(550)로 입사되도록, 제2오목 거울(520)을 회전시킨다. The driving unit also rotates the second concave mirror 520 so that the light reflected by the second concave mirror 520 is incident on the detector 550.

본 발명에 따르면, 렌즈를 이용하여 평행광을 생성하거나 검출기로 집광하지 않기 때문에, 색수차 현상이 발생하지 않으며, 빛이 렌즈를 투과하는 과정에서 발생할 수 있는 빛의 손실이 방지될 수 있다.According to the present invention, since parallel light is not generated using a lens or is not condensed by a detector, chromatic aberration does not occur and loss of light, which may occur during the passage of light through the lens, can be prevented.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

Claims (11)

평행광을 반사하는 제1거울;
상기 반사된 평행광을 회절시키며, 고정된 투과 회절 격자;
상기 투과 회절 격자를 투과한 빛을 반사하는 제2거울;
상기 제2거울에 의해 반사된 빛을 검출기로 집광하는 제1렌즈; 및
상기 제1 및 제2거울을 회전시키는 구동부를 포함하며,
상기 제2거울은, 상기 투과 회절 격자를 투과한 빛의 중심이 상기 제2거울의 회전축에 위치하도록 배치되며,
상기 제2거울의 회전축은, 상기 제1렌즈의 광축 상에 위치하며,
상기 구동부는, 상기 제2거울에 의해 반사된 빛이 상기 제1렌즈의 광축에 평행하게 입사되도록 상기 제2거울을 회전시키는
투과 회절 격자 기반 분광기.
A first mirror for reflecting parallel light;
A diffraction grating for diffracting the reflected parallel light, and a fixed transmission diffraction grating;
A second mirror for reflecting the light transmitted through the transmission diffraction grating;
A first lens for condensing the light reflected by the second mirror to a detector; And
And a driving unit for rotating the first and second mirrors,
Wherein the second mirror is disposed so that the center of the light transmitted through the transmission diffraction grating is positioned on the rotation axis of the second mirror,
The rotation axis of the second mirror is located on the optical axis of the first lens,
Wherein the driving unit rotates the second mirror such that light reflected by the second mirror is incident on the optical axis of the first lens in parallel
Transmission diffraction grating based spectrograph.
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 구동부는
상기 평행광이 기 설정된 입사각으로 상기 투과 회절 격자로 입사되도록 상기 제1거울을 회전시키며,
상기 입사각은, 파장별로 최대 회절 효율을 나타내는 각도인
투과 회절 격자 기반 분광기.
The method according to claim 1,
The driving unit
The first mirror is rotated so that the parallel light is incident on the transmission diffraction grating at a predetermined incident angle,
The incident angle is an angle indicating maximum diffraction efficiency for each wavelength
Transmission diffraction grating based spectrograph.
제 1항에 있어서,
상기 투과 회절 격자는
VPH 회절 격자인
투과 회절 격자 기반 분광기.
The method according to claim 1,
The transmission diffraction grating
VPH diffraction grating
Transmission diffraction grating based spectrograph.
제 1항에 있어서,
슬릿을 통과한 입사광을 상기 평행광으로 변환하는 제2렌즈
를 더 포함하는 투과 회절 격자 기반 분광기.



The method according to claim 1,
And a second lens for converting the incident light passing through the slit into the parallel light
≪ / RTI > further comprising a diffraction grating.



삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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