KR102491141B1 - Apertureless sprctrometer - Google Patents

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KR102491141B1
KR102491141B1 KR1020200160960A KR20200160960A KR102491141B1 KR 102491141 B1 KR102491141 B1 KR 102491141B1 KR 1020200160960 A KR1020200160960 A KR 1020200160960A KR 20200160960 A KR20200160960 A KR 20200160960A KR 102491141 B1 KR102491141 B1 KR 102491141B1
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light
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조성호
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주식회사 앤서레이
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Abstract

본 실시예에 의한 하드 어퍼처리스 분광기는, 하우징과, 타겟의 소프트 어퍼처로부터 제공된 광을 시준하는 시준기(collimator)와, 시준된 광을 분광하는 회절 격자와, 분광된 광을 집광하는 집광기 및 집광기가 출력한 광을 제공받고, 목적하는 특징을 검출하는 광 검출기를 포함한다.The hard aperture-less spectrometer according to the present embodiment includes a housing, a collimator for collimating light provided from the soft aperture of the target, a diffraction grating for splitting the collimated light, a concentrator for condensing the split light, and An optical detector receiving the light output from the concentrator and detecting a desired feature is included.

Figure R1020200160960
Figure R1020200160960

Description

어퍼처리스 분광기{APERTURELESS SPRCTROMETER}APERTURELESS SPRCTROMETER}

본 기술은 어퍼처리스 분광기와 관련된다. The present technology relates to an upper process spectrometer.

분광기는 타겟 물질이 흡수 또는 방출하는 빛 즉 전자기파를 파장의 차이에 따라 분해하고 그 파장별 강도 분포를 측정하는 기구를 가리킨다. A spectrometer refers to an instrument that decomposes light, that is, electromagnetic waves absorbed or emitted by a target material according to a difference in wavelength and measures an intensity distribution for each wavelength.

분광기를 이용하여 분광을 수행하기 위하여는 대상이 되는 광이 유입되도록 어퍼처를 형성한다. 그러나, 어퍼처는 광의 특성을 제한하여 분광되는 광의 품질을 열화시키며, 어퍼처에 의하여 분광기의 사이즈를 감소시킬 수 없다는 난점이 존재한다. In order to perform spectroscopy using a spectrometer, an aperture is formed so that target light is introduced. However, the aperture degrades the quality of the spectral light by limiting the characteristics of light, and there is a difficulty in that the size of the spectrometer cannot be reduced by the aperture.

본 실시예로 해결하고자 하는 과제 중 하나는 상기한 종래 기술의 난점을 해소하기 위한 것이다. 즉, 어퍼처를 포함하지 않아 분광되는 품질을 열화시키지 않고, 작은 분광기를 제공하는 것이 본 실시예로 해결하고자 하는 과제 중 하나이다.One of the problems to be solved by this embodiment is to solve the above-mentioned difficulties of the prior art. That is, one of the problems to be solved by the present embodiment is to provide a small spectrometer without deteriorating the spectral quality due to not including an aperture.

본 실시예에 의한 하드 어퍼처리스 분광기는, 하우징과, 타겟의 소프트 어퍼처로부터 제공된 광을 시준하는 시준기(collimator)와, 시준된 광을 분광하는 회절 격자와, 분광된 광을 집광하는 집광기 및 집광기가 출력한 광을 제공받고, 목적하는 특징을 검출하는 광 검출기를 포함한다.The hard aperture-less spectrometer according to the present embodiment includes a housing, a collimator for collimating light provided from the soft aperture of the target, a diffraction grating for splitting the collimated light, a concentrator for condensing the split light, and An optical detector receiving the light output from the concentrator and detecting a desired feature is included.

본 실시예의 일 태양에 의하면, 소프트 어퍼처는, 타겟에 여기광이 제공되어 형성된 것이다. According to one aspect of this embodiment, the soft aperture is formed by providing excitation light to the target.

본 실시예의 일 태양에 의하면, 분광기는, 소프트 어퍼처를 형성하도록 타겟에 여기 광을 제공하는 여기 광원을 더 포함한다.According to one aspect of this embodiment, the spectrometer further includes an excitation light source providing excitation light to a target to form a soft aperture.

본 실시예의 일 태양에 의하면, 여기 광원은 분광기 외부에 위치한다.According to one aspect of this embodiment, the excitation light source is located outside the collimator.

본 실시예의 일 태양에 의하면, 분광기는, 하우징 내에 시준기, 회절 격자, 집광기 및 광 검출기가 하우징되는 분광기.According to one aspect of this embodiment, a spectrometer wherein a collimator, a diffraction grating, a concentrator and a light detector are housed within the housing.

본 실시예의 일 태양에 의하면, 분광기는, 시준기가 하우징 외부에 위치한다.According to one aspect of this embodiment, the collimator is located outside the housing.

본 실시예의 일 태양에 의하면, 분광기는, 타겟의 소프트 어퍼처로부터 제공된 광을 시준기로 제공하되, 복수의 렌즈들을 포함하는 빔 전달 장치를 더 포함한다.According to one aspect of this embodiment, the spectrometer provides light provided from the soft aperture of the target to a collimator, and further includes a beam delivery device including a plurality of lenses.

본 실시예의 일 태양에 의하면, 여기 광원은 분광기 내부에 위치하고, 분광기는 다이크로익 미러 및 빔 스플리터 중 어느 하나를 더 포함하며, 여기 광원이 제공하는 여기광은 다이크로익 미러 및 빔 스플리터 중 어느 하나를 통하여 타겟에 제공되어 소프트 어퍼처를 형성한다.According to one aspect of this embodiment, the excitation light source is located inside the spectrometer, the spectrometer further includes any one of a dichroic mirror and a beam splitter, and the excitation light provided by the excitation light source is any one of the dichroic mirror and the beam splitter. It is provided to the target through one to form a soft aperture.

본 실시예에 의한 하드 어퍼처리스 라만 분광기는 여기 광을 제공하는 여기 광원과, 하우징과, 여기 광이 타겟의 소프트 어퍼처에 제공되어 형성된 라만 광(Raman light)을 시준하는 시준기(collimator)와, 시준된 라만 광을 분광하는 회절 격자와, 분광된 라만 광을 집광하는 집광기 및 집광기가 출력한 광을 제공받고, 목적하는 특징을 검출하는 광 검출기를 포함한다. The hard aperture-less Raman spectrometer according to the present embodiment includes an excitation light source for providing excitation light, a housing, and a collimator for collimating Raman light formed by providing the excitation light to the soft aperture of the target. , a diffraction grating that splits the collimated Raman light, a concentrator that collects the split Raman light, and an optical detector that receives the light output from the concentrator and detects a target feature.

본 실시예의 일 태양에 의하면, 소프트 어퍼처는, 타겟에 여기광이 제공되어 형성된 것이다.According to one aspect of this embodiment, the soft aperture is formed by providing excitation light to the target.

본 실시예의 일 태양에 의하면, 라만 분광기는, 소프트 어퍼처를 형성하도록 타겟에 여기 광을 제공하는 여기 광원을 더 포함한다.According to one aspect of this embodiment, the Raman spectrometer further includes an excitation light source providing excitation light to a target to form a soft aperture.

본 실시예의 일 태양에 의하면, 여기 광원은 라만 분광기 외부에 위치한다.According to one aspect of this embodiment, the excitation light source is located outside the Raman spectrometer.

본 실시예의 일 태양에 의하면, 라만 분광기는, 하우징 내에 시준기, 회절 격자, 집광기 및 광 검출기 하우징도니다.According to one aspect of this embodiment, the Raman spectrometer also has a collimator, diffraction grating, concentrator and photodetector housing within the housing.

본 실시예의 일 태양에 의하면, 라만 분광기는, 시준기가 하우징 외부에 위치한다.According to one aspect of this embodiment, in the Raman spectrometer, the collimator is located outside the housing.

본 실시예의 일 태양에 의하면, 라만 분광기는, 타겟의 소프트 어퍼처로부터 제공된 광을 시준기로 제공하되, 복수의 렌즈들을 포함하는 빔 전달 장치를 더 포함한다.According to one aspect of this embodiment, the Raman spectrometer provides light provided from the soft aperture of the target to a collimator, and further includes a beam delivery device including a plurality of lenses.

본 실시예의 일 태양에 의하면, 여기 광원은 라만 분광기 내부에 위치하고, 라만 분광기는 다이크로익 미러 및 빔 스플리터 중 어느 하나를 더 포함하며, 여기 광원이 제공하는 여기광은 다이크로익 미러 및 빔 스플리터 중 어느 하나를 통하여 타겟에 제공되어 소프트 어퍼처를 형성한다.According to one aspect of this embodiment, the excitation light source is located inside the Raman spectrometer, the Raman spectrometer further includes any one of a dichroic mirror and a beam splitter, and the excitation light provided by the excitation light source is transmitted through the dichroic mirror and the beam splitter. is provided to the target through any one of them to form a soft aperture.

본 실시예의 일 태양에 의하면, 라만 분광기는, 라만 광만 선택적으로 필터링하는 밴드 패스 필터, 롱 패스 필터 및 숏 패스 필터 중 어느 하나 이상을 포함한다.According to one aspect of this embodiment, the Raman spectrometer includes at least one of a band pass filter, a long pass filter, and a short pass filter for selectively filtering only Raman light.

본 실시예에 의하면 광의 특성을 제한하는 하드 어퍼처를 포함하지 않아 광의 특성이 제한되지 않으며, 분광기의 크기를 소형화할 수 있다는 장점이 제공된다.According to the present embodiment, since a hard aperture that limits the characteristics of light is not included, the characteristics of light are not limited, and the size of the spectrometer can be miniaturized.

도 1은 본 실시예에 의한 하드 어퍼처리스 분광기(hard apertureless spectrometer, 100a)의 개요를 도시한 도면이다.
도 2는 다른 실시예에 의한 분광기(100b)의 개요를 도시한 도면이다.
도 3은 또 다른 실시예에 의한 분광기(100c)의 개요를 도시한 도면이다.
도 4는 또 다른 실시예에 의한 분광기(100d)의 개요를 도시한 도면이다.
도 5는 또 다른 실시예에 의한 분광기(100e)의 개요를 도시한 도면이다.
1 is a diagram showing the outline of a hard apertureless spectrometer (100a) according to this embodiment.
2 is a diagram showing the outline of a spectrometer 100b according to another embodiment.
3 is a diagram showing the outline of a spectrometer 100c according to another embodiment.
4 is a diagram showing the outline of a spectrometer 100d according to another embodiment.
5 is a diagram showing the outline of a spectrometer 100e according to another embodiment.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the description of the present invention is only an embodiment for structural or functional description, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, since the embodiment can be changed in various ways and can have various forms, it should be understood that the scope of the present invention includes equivalents capable of realizing the technical idea.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of terms described in this application should be understood as follows.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions should be understood to include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise, and terms such as “comprise” or “having” refer to a described feature, number, step, operation, component, part, or It is intended to specify that a combination exists, but it should be understood that it does not preclude the possibility of existence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.Each step may occur in a different order than the specified order unless the specific order is clearly stated in the context. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.

본 개시의 실시예들을 설명하기 위하여 참조되는 도면은 설명의 편의 및 이해의 용이를 위하여 의도적으로 크기, 높이, 두께 등이 과장되어 표현되어 있으며, 비율에 따라 확대 또는 축소된 것이 아니다. 또한, 도면에 도시된 어느 구성요소는 의도적으로 축소되어 표현하고, 다른 구성요소는 의도적으로 확대되어 표현될 수 있다.The drawings referred to to describe the embodiments of the present disclosure are intentionally exaggerated in size, height, thickness, etc. for convenience of description and ease of understanding, and are not enlarged or reduced in proportion. Also, certain elements shown in the drawings may be intentionally reduced and expressed, and other elements may be intentionally enlarged and expressed.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless defined otherwise. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as consistent with the meanings in the context of the related art, and cannot be interpreted as having ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in this application. .

이하 도시된 실시예에서, 렌즈(lens)는 모두 거울(mirror)로 대체 가능하고 가령 곡면에 따라 볼록렌즈는 오목거울로, 오목렌즈는 볼록거울로 대체 가능하다. 회절 격자(diffraction grating)는 투과형, 반사형 모두 사용 가능하다. In the embodiment shown below, all lenses can be replaced with mirrors, and a convex lens can be replaced with a concave mirror and a concave lens can be replaced with a convex mirror according to a curved surface, for example. Diffraction gratings can be used for both transmission and reflection types.

도 1은 본 실시예에 의한 하드 어퍼처리스 분광기(hard apertureless spectrometer, 100a)의 개요를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 분광기(100a)는 파장 분해능을 결정하는 하드 어퍼처가 없고 빛을 분광기 내부로 인도하기 위한 홀(hole)만 존재한다. 본 실시예에 의한 분광기(100a)는 입사하는 광을 평행광(Collimated light)으로 형성하는 시준기(collimator, 120)와 시준된 광을 분산하여 제공하는 회절 격자(130), 분산 이후 공간적으로 퍼진 빛을 모으기 위한 집광기(condenser, 140) 및 집광기(140)가 집광한 광에서 목적하는 특성을 검출하는 광검출기(photodetector, 150)을 포함한다. 1 is a diagram showing the outline of a hard apertureless spectrometer (100a) according to this embodiment. Referring to FIG. 1 , the spectrometer 100a according to the present embodiment does not have a hard aperture for determining wavelength resolution and only has a hole for guiding light into the spectrometer. The spectrometer 100a according to this embodiment includes a collimator 120 that forms collimated light from incident light, a diffraction grating 130 that disperses and provides collimated light, and spatially spread light after dispersion. It includes a condenser 140 for collecting and a photodetector 150 for detecting a desired characteristic in the light condensed by the condenser 140.

종래 기술에 의한 분광기의 입구에는 통상적으로 평행광 이격 마진 확보와 분산 분해능을 얻기 위해 슬릿(slit) 또는 어퍼처(aperture)를 형성하였다. 종래 기술에 의한 분광기에 형성된 어퍼처(aperture)는 물리적으로 존재하는 것이므로, 이하에서는 하드 어퍼처(Hard-aperture)라고 지칭한다. 하드 어퍼처의 크기는 분산되어 나타나는 각 파장 영역의 공간 크기의 최소값을 정의하므로 분광기의 분해능(dispersion resolution) 및/또는 파장 분해능(wavelength resolution)을 결정한다. 이 때, 하드 어퍼처(hard aperture)는 입사광이 통과하는 공간 필터(spatial filter)에 상응한다.Conventionally, a slit or aperture is formed at the entrance of a spectrometer in order to secure a parallel light separation margin and obtain dispersion resolution. Since the aperture formed in the spectrometer according to the prior art physically exists, it is hereinafter referred to as a hard-aperture. The size of the hard aperture determines the dispersion resolution and/or wavelength resolution of the spectrometer because it defines the minimum value of the spatial size of each wavelength region that appears dispersed. At this time, the hard aperture corresponds to a spatial filter through which incident light passes.

이러한 하드 어퍼처는 분광기로 제공되는 광의 성질을 제한하며, 하드 어퍼처에 의하여 분광기를 작게 형성할 수 없다는 문제점이 있었다. 그러나, 본 실시예에 의한 분광기는 하드 어퍼처를 도입하지 않고, 소프트 어퍼처를 사용하여 상기한 종래 문제의 난점을 해소한다.Such a hard aperture restricts the properties of light provided to the spectrometer, and there is a problem in that the spectrometer cannot be made small by the hard aperture. However, the spectroscope according to this embodiment uses a soft aperture without introducing a hard aperture to solve the above-mentioned difficulties of the prior art.

본 실시예는 소프트 어퍼처(soft aperture,110)를 사용하는 분광기에 관한 것으로, 본 실시예에 의하면 소프트 어퍼처(110)를 채택함으로써 간단한 분광장치를 형성할 수 있다. 소프트 어퍼처(soft aperture, 110)는 분광을 요하는 타겟(target)의 피분광 영역에서 가상적으로 형성되는 어퍼처이다. 이하에서는 실제 물리적으로 존재하는 하드 어퍼처(hard aperture)와 대비되는 개념으로 소프트 어퍼처(soft aperture, 110)란 용어를 사용한다.This embodiment relates to a spectrometer using a soft aperture 110. According to this embodiment, a simple spectrometer can be formed by adopting the soft aperture 110. A soft aperture 110 is an aperture virtually formed in a spectroscopic area of a target requiring spectroscopy. Hereinafter, the term soft aperture 110 is used as a concept contrasting with a physically existing hard aperture.

소프트 어퍼처(soft aperture, 110)는 타겟(target)에 형성되어서 분광기(100)의 시준기(120, collimator)로 전달되는 초점 영역 또는 이미징 영역을 의미한다. 소프트 어퍼처(110)는 분광기 외부에 위치한 빔 전달 장치(beam delivery)에 의하여 타겟에 이미징 되는 영역을 포함할 수 있다. A soft aperture 110 refers to a focal region or imaging region formed on a target and transmitted to a collimator 120 of the spectrometer 100 . The soft aperture 110 may include an area imaged on a target by a beam delivery device located outside the collimator.

분광을 위해서는 소프트 어퍼처(110) 영역에서 발생하는 빛을 분광기(100a) 내부로 전달한다. 전달된 광은 분광기(100a) 내부에서 시준기(120)에 의하여 평행광으로 변환되고 이를 회절 격자(130)를 통과하거나 또는 반사하는 방식으로 각기 다른 파장의 빛으로 분광되고 공간적으로 퍼지는 빛을 집광기(140)로 집광하여 검출기(150)에서 목적하는 특성을 검출한다.For spectroscopy, light generated in the soft aperture 110 area is transmitted to the inside of the spectrometer 100a. The transmitted light is converted into parallel light by the collimator 120 inside the spectrometer 100a and is split into light of different wavelengths by passing through or reflecting it through the diffraction grating 130, and spatially spreading light into a condenser ( 140), and the detector 150 detects a desired characteristic.

타겟(T)은 분광하고자 하는 물체이다. 타겟(T) dp 형성되는 소프트 어퍼처(110)는 삼각형, 사각형 등의 각형과, 원형, 타원형, 직선 등 다양할 수 있다. 일 실시예에서, 여기 광원(Light source, 200)이 제공하는 여기광(excitation light)이 타겟(T)에 조사되어 소프트 어퍼처(110) 영역이 형성된다. 여기 광원(200)은 렌즈(미도시)나 미러(210, 도 5 참조)를 사용하여 타겟(T)에 초점을 형성할 수 있다. 초점은 분광에 필요한 피분광영역을 형성하고, 타겟(T)에서 발생한 광을 분광기로 인도하는 소프트 어퍼처(110) 역할을 한다. 일 예로, 여기 광원(200)은 도 1 내지 도 4로 예시된 것과 같이 분광기 외부에 위치할 수 있다. 다른 예로, 여기 광원(200)은 도 5로 예시된 것과 같이 분광기 내부에 위치할 수 있다. The target T is an object to be spectralized. The soft aperture 110 formed by dp of the target T may have various shapes such as a prismatic shape such as a triangle or a square, a circular shape, an elliptical shape, or a straight line. In one embodiment, excitation light provided by a light source 200 is irradiated onto the target T to form a soft aperture 110 region. The excitation light source 200 may form a focus on the target T using a lens (not shown) or a mirror 210 (see FIG. 5). The focal point serves as a soft aperture 110 that forms a target area required for spectroscopy and guides the light generated from the target T to the spectrometer. For example, the excitation light source 200 may be located outside the spectrometer as illustrated in FIGS. 1 to 4 . As another example, the excitation light source 200 may be located inside the spectrometer as illustrated in FIG. 5 .

여기 광원(200)은 제공하는 여기광(excitation light)의 파장, 세기, 소프트 어퍼처(110) 영역의 크기, 모양을 조절할 수 있다. 일 실시예로, 소프트 어퍼처(110)의 크기는 여기광(excitation light)의 초점크기로 결정할 수 있다. 소프트 어퍼처(110)의 모양은 여기광(excitation light)이 타겟에 도달하기까지의 광경로상에 Spatial filter를 설치하여 원형, 타원형, 직사각형 등 임의로 형성할 수 있다. The excitation light source 200 may adjust the wavelength and intensity of the excitation light provided, and the size and shape of the soft aperture 110 region. In one embodiment, the size of the soft aperture 110 may be determined by the focal size of the excitation light. The shape of the soft aperture 110 can be arbitrarily formed, such as circular, elliptical, or rectangular, by installing a spatial filter on an optical path until excitation light reaches the target.

도 2는 다른 실시예에 의한 분광기(100b)의 개요를 도시한 도면이다. 이하에서는 간결하고 명확한 설명을 위하여 상술한 실시예와 동일하거나 유사한 요소에 대하여는 설명을 생략할 수 있다. 도 2를 참조하면, 시준기(120)가 분광기(100b) 외부에 위치하므로, 필요에 따라 자유롭게 초점거리, 직경 등의 값을 변경할 수 있다. 2 is a diagram showing the outline of a spectrometer 100b according to another embodiment. Hereinafter, for concise and clear description, descriptions of the same or similar elements as those in the above-described embodiment may be omitted. Referring to FIG. 2 , since the collimator 120 is located outside the spectrometer 100b, values such as a focal length and a diameter can be freely changed as needed.

종래 기술의 분광기에서 시준기 등의 광학 요소들은 고정 광학계를 사용하였다. 그러나 본 실시예는 이러한 종래 기술과 달리 적절한 시준기(120)를 선택 및 사용하여 타겟(T)의 소프트 어퍼처(110)에 형성된 피분광 영역을 분광기(100b)로 더욱 효과적으로 전달할 수 있다는 장점이 제공된다.Optical elements such as a collimator in the prior art spectrometer use a fixed optical system. However, unlike the prior art, the present embodiment has the advantage of being able to more effectively transfer the area to be spectroscopic formed in the soft aperture 110 of the target T to the spectrometer 100b by selecting and using an appropriate collimator 120. do.

일 실시예로, 분광기(100b)의 입구에는 타겟의 피분광 영역에서 발생되어 시준된 빛을 통과시키기 위한 홀(hole) 있어서 분광하고자 하는 빛을 분광기 내부로 인도한다.In one embodiment, there is a hole at the entrance of the spectrometer 100b for passing collimated light generated in the spectroscopic region of the target, leading the light to be spectroscopic into the spectrometer.

시준기(120)에 의하여 평행광으로 시준된 빛이 분광기로 인도되므로, 빛의 크기는 시준기(120) 크기에 의하여 결정된다. 따라서 도 1로 예시된 홀(hole)의 크기보다 본 실시예의 홀(hole) 크기가 더 커질 수 있어 외부의 광이 분광기 내부로 침투할 수 있다.Since the light collimated as collimated light by the collimator 120 is guided to the spectrometer, the size of the light is determined by the size of the collimator 120. Therefore, since the size of the hole in this embodiment may be larger than the size of the hole illustrated in FIG. 1 , external light may penetrate into the spectrometer.

이러한 잡광의 영향을 최소화하기 위하여 홀(hole) 주변의 광경로에 주름 상자 형태의 경통을 배치하여 잡광을 산란시켜 제거하거나, 밴드 패스 필터(Band pass filter), 롱 패스 필터(Long pass filter) 및 숏 패스 필터(Short pass filter) 중 어느 하나 이상의 각종 필터를 배치하여 잡광이 분광기 내부로 침투하는 영향을 최소화할 수 있다.In order to minimize the effect of such stray light, a bellows box-shaped lens barrel is placed in the optical path around the hole to scatter and remove the stray light, or a band pass filter, long pass filter and By arranging one or more types of short pass filters, the effect of miscellaneous light penetrating into the spectrometer can be minimized.

도 3은 또 다른 실시예에 의한 분광기(100c)의 개요를 도시한 도면이다. 이하에서는 간결하고 명확한 설명을 위하여 상술한 실시예와 동일하거나 유사한 요소에 대하여는 설명을 생략할 수 있다. 도 3를 참조하면, 시준기(120)가 분광기 입구인 홀에 위치한다. 본 실시예에 의하면 여러 시준기 들 중에서 필요에 따라 어느 한 시준기를 선택하여 분광기(100c)에 조합할 수 있어 자유로이 초점거리, 직경 등을 변경할 수 있다.3 is a diagram showing the outline of a spectrometer 100c according to another embodiment. Hereinafter, for concise and clear description, descriptions of the same or similar elements as those in the above-described embodiment may be omitted. Referring to FIG. 3 , a collimator 120 is located in a hall that is an entrance of a spectrometer. According to the present embodiment, one of several collimators can be selected and combined with the spectrometer 100c as needed, so that the focal length, diameter, and the like can be freely changed.

도 3으로 예시된 실시예도 도 2로 예시된 실시예와 같이 빛의 크기는 시준기(120) 크기에 의하여 결정된다. 마찬가지로, 분광기 내부로 침투하는 잡광의 영향을 최소화하기 위하여 hole 주변의 광경로에 주름 상자형태의 경통을 배치하여 잡광을 산란시켜 제거하거나, 밴드 패스 필터(Band pass filter), 롱 패스 필터(Long pass filter) 및 숏 패스 필터(Short pass filter) 중 어느 하나 이상의 각종 필터를 배치하여 잡광이 분광기 내부로 침투하는 영향을 최소화할 수 있다. 다른 예로, 시준기(120)가 이러한 필터기능을 겸할 수 있도록 시준기(120)에 필터 물질을 코팅하여 사용할 수 있다. As in the embodiment illustrated in FIG. 3 and the embodiment illustrated in FIG. 2 , the size of the light is determined by the size of the collimator 120 . Similarly, in order to minimize the effect of stray light penetrating into the collimator, a bellows box-shaped lens barrel is placed in the optical path around the hole to scatter and remove the stray light, or a band pass filter or long pass filter is used. It is possible to minimize the effect of miscellaneous light penetrating into the spectrometer by arranging at least one of various types of filters, such as a filter and a short pass filter. As another example, the collimator 120 may be coated with a filter material so that the collimator 120 can function as such a filter.

도 4는 또 다른 실시예에 의한 분광기(100d)의 개요를 도시한 도면이다. 이하에서는 간결하고 명확한 설명을 위하여 상술한 실시예와 동일하거나 유사한 요소에 대하여는 설명을 생략할 수 있다. 도 4를 참조하면, 분광기(100d)는 빔 전달 장치(160)를 더 포함할 수 있다. 빔 전달 장치(160)는 소프트 어퍼처(110)에서 형성된 광을 분광기 내부의 시준기(120)로 전달하는 광학계로, 복수의 렌즈들을 포함할 수 있다. 일 예로, 빔 전달 장치는 이미징 장치일 수 있다. 본 실시예에 의하면 빔 전달 장치(160)에 의하여 분광기(100d)로 빛 전달 효율이 향상된다. 4 is a diagram showing the outline of a spectrometer 100d according to another embodiment. Hereinafter, for concise and clear description, descriptions of the same or similar elements as those in the above-described embodiment may be omitted. Referring to FIG. 4 , the spectrometer 100d may further include a beam delivery device 160 . The beam delivery device 160 is an optical system that transmits the light formed in the soft aperture 110 to the collimator 120 inside the spectrometer, and may include a plurality of lenses. For example, the beam delivery device may be an imaging device. According to this embodiment, light transmission efficiency to the spectrometer 100d is improved by the beam delivery device 160 .

도 5는 또 다른 실시예에 의한 분광기(100e)의 개요를 도시한 도면이다. 이하에서는 간결하고 명확한 설명을 위하여 상술한 실시예와 동일하거나 유사한 요소에 대하여는 설명을 생략할 수 있다. 도 5를 참조하면, 여기 광원(200)이 분광기(100e) 내부에 위치한다. 여기광이 제공한 여기광(excitation light)은 다이크로익 미러(dichroic mirror, 210)에 의하여 반사되어 타겟(T)에 제공되어 소프트 어퍼처(110)을 형성한다. 도시되지 않은 실시예에 의하면, 여기광이 제공한 여기광(excitation light)은 빔 스플리터(미도시)에 의하여 타겟(T)에 제공되어 소프트 어퍼처(110)을 형성한다. 5 is a diagram showing the outline of a spectrometer 100e according to another embodiment. Hereinafter, for concise and clear description, descriptions of the same or similar elements as those in the above-described embodiment may be omitted. Referring to FIG. 5 , the excitation light source 200 is positioned inside the spectrometer 100e. The excitation light provided by the excitation light is reflected by a dichroic mirror 210 and provided to the target T to form the soft aperture 110 . According to an embodiment not shown, the excitation light provided by the excitation light is provided to the target T by a beam splitter (not shown) to form the soft aperture 110 .

여기광(excitation light)을 사용하는 분광기의 다른 예로는 라만 분광기(Raman spectrometer)가 있을 수 있다. 라만 분광기는 1차광인 여기광에 의하여 타겟에서 형성된 영역이나, 1차광에 의하여 형성된 다른 파장의 2차광의 라만광을 소프트 어퍼처(110)로 사용하는 경우로, 본 실시예에 의한 분광기는 라만 분광기로 기능할 수 있다. 이 때, 분광기 내부 또는 외부에 라만 광(Raman light)만 필터링할 수 있는 밴드 패스 필터(bandpass filter), 롱패스 필터(long pass filter) 및/또는 숏 패스 필터(short pass filter)등 광학 필터가 위치할 수 있다. Another example of a spectrometer using an excitation light may be a Raman spectrometer. The Raman spectrometer uses a region formed in the target by the excitation light as the first order light or Raman light of the second order light of a different wavelength formed by the first order light as the soft aperture 110, and the spectrometer according to this embodiment uses the Raman light It can function as a collimator. At this time, an optical filter such as a bandpass filter, a long pass filter, and/or a short pass filter capable of filtering only Raman light is installed inside or outside the spectrometer. can be located

본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 실시를 위한 실시예로, 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.Although it has been described with reference to the embodiments shown in the drawings to aid understanding of the present invention, this is an embodiment for implementation and is only exemplary, and those having ordinary knowledge in the field can make various modifications and equivalents therefrom. It will be appreciated that other embodiments are possible. Therefore, the true technical scope of protection of the present invention will be defined by the appended claims.

100a, 100b, 100c, 100d, 100e: 하드 어퍼처리스 분광기
110: 소프트 어퍼처 120: 시준기
130: 회절 격자 140: 집광기
150: 검출기(photo detector) 160: 빔 전달 장치
200: 여기 광원 210: 다이크로익 미러(dichroic mirror)
100a, 100b, 100c, 100d, 100e: hard apertureless spectrometers
110: soft aperture 120: collimator
130: diffraction grating 140: concentrator
150: photo detector 160: beam delivery device
200 excitation light source 210 dichroic mirror

Claims (19)

하우징;
타겟의 소프트 어퍼처로부터 제공된 광을 시준하는 시준기(collimator);
시준된 광을 분광하는 회절 격자;
상기 분광된 광을 집광하는 집광기 및
상기 집광기가 출력한 광을 제공받고,
상기 소프트 어퍼처는, 상기 타겟에 여기광이 제공되어 형성되어,
목적하는 특징을 검출하는 광 검출기를 포함하는 하드 어퍼처리스(hard apertureless) 분광기.
housing;
a collimator for collimating light provided from the soft aperture of the target;
a diffraction grating that splits the collimated light;
a concentrator condensing the split light; and
Receiving the light output by the concentrator,
The soft aperture is formed by providing excitation light to the target,
A hard apertureless spectrometer that includes a photodetector to detect the desired feature.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 분광기는,
상기 소프트 어퍼처를 형성하도록 상기 타겟에 여기 광을 제공하는 여기 광원을 더 포함하는 분광기.
According to claim 1,
The spectrometer,
and an excitation light source providing excitation light to the target to form the soft aperture.
제3항에 있어서,
상기 여기 광원은 상기 분광기 외부에 위치하는 분광기.
According to claim 3,
The excitation light source is located outside the spectrometer.
제1항에 있어서,
상기 분광기는,
상기 하우징에
상기 시준기, 상기 회절 격자, 상기 집광기 및 상기 광 검출기 하우징되는 분광기.
According to claim 1,
The spectrometer,
in the housing
A spectrometer housing the collimator, the diffraction grating, the concentrator and the photodetector.
제1항에 있어서,
상기 분광기는,
상기 시준기가 상기 하우징 외부에 위치하는 분광기.
According to claim 1,
The spectrometer,
A collimator in which the collimator is located outside the housing.
제1항에 있어서,
상기 분광기는,
상기 타겟의 소프트 어퍼처로부터 제공된 광을 상기 시준기로 제공하되, 복수의 렌즈들을 포함하는 빔 전달 장치를 더 포함하는 분광기.
According to claim 1,
The spectrometer,
The spectrometer further comprising a beam delivery device including a plurality of lenses to provide the light provided from the soft aperture of the target to the collimator.
제1항에 있어서,
상기 여기 광원은 상기 분광기 내부에 위치하고,
상기 분광기는
다이크로익 미러를 더 포함하며,
상기 여기 광원이 제공하는 여기광은 상기 다이크로익 미러 및 빔 스플리터 중 어느 하나를 통하여 상기 타겟에 제공되어 소프트 어퍼처를 형성하는 분광기.
According to claim 1,
the excitation light source is located inside the collimator;
the spectrometer
Further comprising a dichroic mirror,
The excitation light provided by the excitation light source is provided to the target through one of the dichroic mirror and the beam splitter to form a soft aperture.
제1항에 있어서,
상기 하우징은,
상기 소프트 어퍼처로부터 제공된 광이 유입되는 홀을 포함하고,
상기 홀에는,
주름 상자형태 경통, 밴드 패스 필터(Band pass filter), 롱 패스 필터(Long pass filter) 및 숏 패스 필터(Short pass filter) 중 어느 하나 이상의 필터가 더 배치되거나,
상기 시준기에는 필터 물질로 코팅된 분광기.
According to claim 1,
the housing,
A hole through which the light provided from the soft aperture is introduced;
In the hall,
At least one filter of a pleated box-shaped lens barrel, a band pass filter, a long pass filter, and a short pass filter is further disposed,
A collimator coated with a filter material on the collimator.
여기 광을 제공하는 여기 광원;
하우징;
상기 여기 광이 타겟의 소프트 어퍼처에 제공되어 형성된 라만 광(Raman light)을 시준하는 시준기(collimator);
시준된 상기 라만 광을 분광하는 회절 격자;
분광된 상기 라만 광을 집광하는 집광기 및
상기 집광기가 출력한 광을 제공받고,
상기 소프트 어퍼처는, 상기 타겟에 여기광이 제공되어 형성되어,
목적하는 특징을 검출하는 광 검출기를 포함하는 하드 어퍼처리스(hard apertureless) 라만 분광기.
an excitation light source providing excitation light;
housing;
a collimator for collimating Raman light formed by providing the excitation light to a soft aperture of a target;
a diffraction grating that splits the collimated Raman light;
a concentrator for condensing the split Raman light; and
Receiving the light output by the concentrator,
The soft aperture is formed by providing excitation light to the target,
A hard apertureless Raman spectrometer that includes a photodetector to detect the desired feature.
삭제delete 제10항에 있어서,
상기 라만 분광기는,
상기 소프트 어퍼처를 형성하도록 상기 타겟에 여기 광을 제공하는 여기 광원을 더 포함하는 라만 분광기.
According to claim 10,
The Raman spectrometer,
The Raman spectrometer further includes an excitation light source providing excitation light to the target to form the soft aperture.
제12항에 있어서,
상기 여기 광원은 상기 라만 분광기 외부에 위치하는 라만 분광기.
According to claim 12,
The excitation light source is a Raman spectrometer located outside the Raman spectrometer.
제10항에 있어서,
상기 라만 분광기는,
상기 하우징에
상기 시준기, 상기 회절 격자, 상기 집광기 및 상기 광 검출기 하우징되는 라만 분광기.
According to claim 10,
The Raman spectrometer,
in the housing
A Raman spectrometer housing the collimator, the diffraction grating, the concentrator, and the photodetector.
제10항에 있어서,
상기 라만 분광기는,
상기 시준기가 상기 하우징 외부에 위치하는 라만 분광기.
According to claim 10,
The Raman spectrometer,
A Raman spectrometer in which the collimator is located outside the housing.
제10항에 있어서,
상기 라만 분광기는,
상기 타겟의 소프트 어퍼처로부터 제공된 광을 상기 시준기로 제공하되, 복수의 렌즈들을 포함하는 빔 전달 장치를 더 포함하는 라만 분광기.
According to claim 10,
The Raman spectrometer,
The Raman spectrometer further comprises a beam delivery device including a plurality of lenses to provide the light provided from the soft aperture of the target to the collimator.
제10항에 있어서,
상기 여기 광원은 상기 라만 분광기 내부에 위치하고,
상기 라만 분광기는
다이크로익 미러 및 빔 스플리터 중 어느 하나를 더 포함하며,
상기 여기 광원이 제공하는 여기광은 상기 다이크로익 미러 및 빔 스플리터 중 어느 하나를 통하여 상기 타겟에 제공되어 소프트 어퍼처를 형성하는 라만 분광기.
According to claim 10,
The excitation light source is located inside the Raman spectrometer,
The Raman spectrometer
Further comprising any one of a dichroic mirror and a beam splitter,
Excitation light provided by the excitation light source is provided to the target through one of the dichroic mirror and the beam splitter to form a soft aperture.
제10항에 있어서,
상기 라만 분광기는,
상기 라만 광만 선택적으로 필터링하는 밴드 패스 필터, 롱 패스 필터 및 숏 패스 필터중 어느 하나 이상을 포함하는 라만 분광기.
According to claim 10,
The Raman spectrometer,
A Raman spectrometer comprising at least one of a band pass filter, a long pass filter, and a short pass filter for selectively filtering only the Raman light.
제10항에 있어서,
상기 하우징은,
상기 소프트 어퍼처로부터 제공된 광이 유입되는 홀을 포함하고,
상기 홀에는 주름 상자형태 경통, 밴드 패스 필터(Band pass filter), 롱 패스 필터(Long pass filter) 및 숏 패스 필터(Short pass filter) 중 어느 하나 이상의 필터가 더 배치되거나,
상기 시준기에는 필터 물질로 코팅된 라만 분광기.
According to claim 10,
the housing,
A hole through which the light provided from the soft aperture is introduced;
In the hole, one or more filters of a bellows box type barrel, a band pass filter, a long pass filter, and a short pass filter are further disposed,
A Raman spectrometer coated with a filter material on the collimator.
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