KR20040055723A

KR20040055723A - 광학적으로 통제되는 검출 장치

Info

Publication number: KR20040055723A
Application number: KR10-2003-7007297A
Authority: KR
Inventors: 요한센이브-룬; 로브하우젠오드
Original assignee: 옵토센스 엔바이론멘탈 테크놀러지 에이에스
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2004-06-26
Also published as: DK1337818T3; AU2002218576B2; EP1337818A1; AU1857602A; CA2430505A1; US20040032585A1; CN1488071A; NO20006084D0; JP2007292777A; CA2430505C; BR0115793A; US7701574B2; US20100079755A9; EP1337818B1; WO2002044673A1; NO321629B1; CN100430701C; JP4077316B2; US20070171416A1; US7196791B2

Abstract

분광기에 사용되는 회절 광학 요소 장치에서의 광 대역의 빛은 상기 광학 요소(24)를 향하여 광원(31)으로 부터 방사되고 거기서 적어도 하나의 검출기(29,29')에 투과된다. 상기 광학 요소는 다수의 분산 회절 초점 패턴을 가지며, 바람직하게는 부분적으로 서로 통합되고, 그것의 각각의 중심은 스펙트럼(25-28)의 다수를 생성하기 위해서 서로 관련되어 2차원적으로 오프셋된다. 여기서 적어도 둘은 분리되나 서로 관련되어 오프셋되고 그리고/또는 부분적으로 중첩된다. 대체 실시예에서 상기 광학 요소는 각각의 파장과 스펙트럼 생성에 관련되는 하나의 회절 광학 요소(60)와 각각의 파장들과 적어도 상호간에 부분적으로 복합 스펙트럼을 주는 중첩 스펙트럼 생성과 관련되는 적어도 두개의 회절 광학 요소(60,61)로 구성된다. 수단들은 적어도 하나의 고 그리고/또는 저 파장값이 표시되는 상기 스펙트럼을 생성하기 위해서 광학 요소에 연관되어 위 또는 안에서 제공한다.

Description

광학 검출 장치 {Optical detection device}

선행 기술의 설명으로서 WO9961941, US4729658, WO0062267, WO9634256,

EP0075171, GB2219853, US5369276 및 US4391523을 참조한다.

WO9961941은 색수차(chromatic aberration)를 교정하기 위해서 파장범위를

늘리기 위한 두 층의 회절 광학 요소에 관련된다. 따라서, 청색과 적색에 대해 같은 초점이 있고, 반면에 본 발명은 효과면에서 색상을 분산시키는 것을 추구하고, 이것이 달성되는 하나의 방법은 패턴들을 같은 평면에 위치시키는 것이다.

US4729658는 회절 광학 요소로서 격자를 사용하나, 이 경우에서 상기 요소

는 초점을 맞추는 해결책을 제공하지 않는다. 초점은 렌즈의 도움에 의해 맞추어진다. 이 알려진 해결책은 각 점의 빛에 대하여 단지 하나의 스펙트럼을 생성하고, 반면에 본 발명은 각점의 빛에 대하여 여러 스펙트럼들을 제공한다.

WO0062267는 분광해상도을 제공하지않고 분산된 초점도 제공하지않

는 해결책에 관련된다. 결과적으로 다수의 스펙트럼들은 생성되지 않는다.

EP0075171는 조화 검출기를 구비한 표준 격자 분광계를 설명한다. 이것은

분산적이고, 초점이 맞추어지지 않는 해결책이며, 여기서 상기 검출기에 도달하는 상기 스펙트럼 반응은 액정 차단 수단에 의하여 변조(modulated)된다. 상기 해결책은 초점이 맞추어지지 않고 다수의 스펙트럼들을 생성하지 않는다.

본 발명은 분광기에 사용되는 회절 광학 요소 장치에 관련되고, 여기서 광

대역 광은 상기 광학 요소를 향하여 광원으로 부터 방사되고, 첨부된 특허 청구범위 1, 2, 14, 15, 18, 19, 29 및 30의 머리말(preamble)에서 기재된 바와 같이, 거기서 부터 적어도 하나의 검출기로 투과된다.

도 1은 회절 광학 요소의 원리를 보여준다.

도 2는 회절 광학 요소와 연관된 반사를 도시한다.

도 3은 제1실시예에 관계된 광원과 검출기 위치를 보여준다.

도 4는 두번째 실시예에 따라서 광학 요소에 관련하여 광원과 검출기 위치를 보여준다.

도 5a는 상기 회절 광학 요소의 형상을 얻기 위해 절단되기 전의 반사 함수의 위상을 보여준다.

도 5b는 형상을 따른 거리를 보여준다.

도 6a는 상기 회절 광학 요소의 형상을 보여주고, 도 6b는 상기 형상을 따른 거리를 보여준다.

도 7은 프레넬 존 판(fresnel zone plate)의 외부를 보여준다.

도 8은 두개의 파장 경우에 대한 회절 광학 요소 형상을 보여준다.

도 9는 회절 광학 요소의 상기 형상과 연관되고 도 3에서 보여준 상기 실시예와 관련하여 일반적인 두개의 파장 경우를 보여준다.

도 10은 프레넬 존 판을 통해 투과하는 빛에 기초한 스펙트럼의 생성을 도시한다.

도 11은 도 10에서 도시된 상기 실시예의 변형을 보여준다.

도 12는 도 11에서 그려진 실시예의 변형을 보여준다.

도 13은 또한 도 12에서 도시된 상기 실시예의 개발된 형태를 보여준다.

도 14는 도 12와 도 13에서 그려진 실시예의 또다른 변형을 보여준다.

도 15는 반사의 상기 이용에 연관되어 회절 광학 요소의 사용을 보여준다.

도 16은 상기 요소를 통해 빛 투과의 이용에 연관된 회절 광학 요소의 이용을 보여준다.

도 17은 상기 요소나 협력 검출기가 움직일 수 있는 회절 광학 요소의 이용을 보여준다.

도 18은 렌즈의 광축으로 부터 오프셋된 상기 렌즈의 부분에 연관된 프레넬 존 판의 파장 초점 의존을 보여준다.

도 19는 다른 파장에 대한 프레넬 존 판에 대한 강도 분산을 보여준다.

도 20은 반사면에 대한 확장된 스케일의 규격을 보여준다.

도 21은 회절 광학 요소로서 이용하기 위한 격자 윤곽을 보여준다.

도 22는 오목 격자의 형상에서 광학 요소를 보여준다.

도 23은 소위 블레이즈 격자(blazed grating)를 이용함으로써 얻어진 스펙트럼을 보여준다.

도 24는 몰디드(moulded) 반사 요소(도 21 참조)를 가진 회절 광학 요소를 보여준다.

도 25는 프레넬 존 판의 이상 광축으로 부터 오프셋되는 회절 광학 요소를 보여주고 하나 또는 두개의 기준 요소들은 광축주위에 제공된다.

도 26은 λ의 다른 파장에 대한 기준 요소로 부터 회절 패턴을 보여준다.

도 27은 기준(도 19 참조)들을 가진 스펙트럼을 보여준다.

도 28a는 나란한 비가시 스펙트럼들(Ⅳ)을 보여준다.

도 28b는 또다른 하나에 인접하는 가시 및 비가시 스펙트럼을 보여준다.

도 28c는 이격된 가시 및 비가시 스펙트럼을 보여준다.

도 28d는 이격된 가시 스펙트럼들을 보여준다.

도 28e는 부분적으로 서로 중첩된 비가시 스펙트럼들을 보여준다.

도 28f는 부분적으로 서로 중첩된 가시 스펙트럼들을 보여준다.

도 29는 서로에 대해 오프셋되고, 검출기들에 연관된 가시 및 비가시 스펙트럼을 보여준다.

도 30은 투명 또는 불투명한 매질 예를 들면 물체에 연관된 본 발명에 따른 장치를 보여준다.

도 31은 도 30에서 보여진 장치의 한부분의 적은 변형을 보여준다.

도 32는 빛 흡수, 빛 반사, 발광 또는 재방출의 특성을 가진 매질의 검출에 대한 실시예에서 상기 장치를 보여준다.

도 33은 투명 또는 불투명한 매질의 검출에 대한 본 발명에 따른 상기 장치의 변형을 보여주고, 여기서 검출은 빛 흡수, 빛 반사, 발광 또는 재방출의 특성을 가진 상기 매질에 기초한다.

도 34는 상기 회절 광학 요소, 광원, 광 검출기가 모두 고정된 장치의 실시예를 보여준다.

도 35는 상기 회절 광학 요소가 하나 또는 두개의 축에 대하여 움직일 수 있고 또는 광원이 움직일 수 있는, 장치의 실시예를 보여준다.

도 36은 광 검출기에 관련하여 스펙트럼들의 세트의 가능한 두방향 이동을 도시한다.

도 37은 회절 광학 요소를 기울이기 위한 수단의 예를 보여준다.

도 38은 광원을 움직이는 수단을 보여준다.

도 39a는 대안적인 광원을 움직이는 수단을 보여주고, 도 39b는 스펙트럼들의 다수와 관련하여 검출기를 움직이는 수단을 보여준다.

도 40은 프레넬 존 판 부분들을 향하여 투과되는 빛에 기초한 스펙트럼의 생성을 보여주는 도 12의 변형예이다.

도 41은 도 40의 변형을 보여준다.

도 42와 도 43은 프레넬 존 판 부분들이 어떻게 기계적으로 조작되고 또는 광학적으로 봉쇄(blanked off)되는지를 개략적으로 보여준다.

도 44는 프레넬 존 판 부분들이 어떻게 광학적으로 봉쇄되는지를 개략적으로 보여준다.

도 45는 회절 광학 요소를 기울이기 위한 수단을 두번째 예로 보여준다.

도 46은 도 45에서 상기 수단의 변형을 보여준다.

도 47은 회절 광학 요소를 동작정지시키는 대체 방법을 보여준다.

도 48은 이 대체 방법에 관련한 거리/강도 다이어그램을 보여준다.

본 발명의 한 목적은 예를들어 가스 또는 유체와 같은 매질에 연관된 분광

기에 사용될 뿐만 아니라 유리 또는 플라스틱제품과 같은 매질을 분석하기 위해 사

용되는 장치를 제공하는 것이고, 또한 일반적으로 생물학적 재료, 폐기물, 의학적

샘플, 유체 및 준비물, 금속 그리고/또는 그 합금, 플라스틱 재료 또는 유리의 분석에 사용되기에 적합하다. 선택적으로 상기 매질은 예를 들어 셀룰러 액체로 구성될 수 있다.

본 발명의 한 목적은 분광의 목적을 위한 회절 광학 요소들을 만드는데 있

어왔다. 그 목적은 상기 회절광학요소가 초점 맞추는 효과와 같은 특별한 특징을

가지도록 만들어질 수 있다는 것을 제외하고는 표준격자가 목적하는 바와 마찬가지로 그러한 회절 광학 요소로 부터 스펙트럼을 얻는 것이다.

본 발명에 따르면 상기 장치는 첨부된 특허 청구범위 1, 2, 14, 15, 18,

19, 29 및 30의 특징을 나타내는 절에서 설명되어진 특성에 의해서 특징지어진다.

각각의 대체 장치의 추가적인 실시예는 각각의 첨부된 종속항과 이하의 설명으로 부터 의해서 명백하게 되어질 것이다.

본 발명은 첨부한 도면에 참조하여 더 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 회절 광학 요소와 연관된 두개의 파장의 이용에 대한 상기 원리을 보여주며, 이하 DOE로 나타낸다. 상기 DOE는 상기 점 S₁를 D₁(파장 λ₁)에 상기 점S₂를 D₂(파장 λ₂)에 화상한다. 광원 S와 검출기 D가 있을때, 상기 DOE를 주사하는 것은 λ₁, λ₂각각을 각 θ₁과 θ₂에서 각각 주사하여 검출기 상에 화상의 효과를 갖는다. 문제는 이러한 특성을 가진 상기 DOE의 형상(profile)을 결정하는데 있다. 주사 축(예를 들어 상기 DOE의 경사 각도)은 SA에 의해 표시된다. 그것은 본 발명의 어떤 일반적인 태양을 고려하는데 유용할 것이다. 웨이브프런트(wavefront)의 정의에 연관되어, 벡터 γ_{Sn source}(x_Sn,y_Sn,z_Sn) 에 의해서 정의된 위치에 있는 광원 S_n와, 상기 벡터γ_{Sn source}(x_dn,y_dn,z_dn)에 의해 정의된 위치에 있는 그것의 화상 d_n은 고려될 수 있다.

S_n(r)은 광원으로 부터 오는 구형 웨이브프론트이다 :

(1)

여기서,그리고,그리고,

그리고 여기서 A_Sn은 상기 DOE에서의 웨이브프론트 진폭이다.

D_n(r)은 검출기위에서 초점이되고 아래 수식에 의해서 정의되어지는 구형 웨이브프론트이다.

(2)

여기서,, 그리고 여기서 A_Sn은 상기 DOE에서의 웨이브프론트 진폭이다.

S_n(r)의 상기 웨이브프론트 강도는 아래 수식으로 표시된다.

그리고 유사하게(3)

상기 DOE 광학 반사 함수는 등식에 의하여 주어진다.

여기서 f(r)은 상기 DOE 형상 함수를 나타내고,, λ_n은 입사파 S_n의 파장이다.

여기서, 상기 DOE상에 반사됨으로써 야기되는 위상 지연은 순전히 광 경로 길이에 기하학적인 추가라고 간주된다.

주어진 푸리에 광학식(Fourior optics)은 다음과 같이 기재될 수 있다 :

반사파 = S_n(r)ㆍt(r) (5)

회절 광학 요소에 관련하여 더 가깝게 상기 이론을 고려하는 것 역시 유용할 것이다. 상기 단일 파장의 경우는 시작점으로 주어질 수 있다.

상기 광원 S₁은 파장λ₁에서 빛을 방사하고 d₁에서 화상된다. 주어진 등식 4와 5에서 다음이 얻어진다.

반사파 = D₁= S₁ㆍ t(r) ⇔

이 등식을 푼 결과는 다음과 같다.

이것은 정수 함수(modulo function)의 나머지를 특징지우고, 여기서 일반적으로 mod[a,b]는 다음과 같이 주어진다.

도 3에서 보여지고 , SA는 전과같이 주사 축을 표시하는 아래와 같은 시스템 구조가, 이제 고려될 것이다. 도3은 역시 도5, 6, 및 7에 묘사되고 보여지는 것과 관련된다. 5a와 5b는 상기 DOE형상을 얻기위해서 절단하기 전의 상기 반사 함수 t(r)에 대한 상을 보여주며, 도 5a는 상기 함수를 표시하고, 여기서 도 5b는 상기 DOE형상을 따른 거리를 표시한다.

도 6a는 이 경우에서 상기 프레넬 존 판의 중심부분인 상기 DOE형상을 보여준다. 도 6b는 상기 형상을 따른 거리를 보여준다. 상기 결과는 그 자체로 예상에 따른다. 그럼에도 불구하고, 상기 프레넬 존 판의 중심부분은 파장에 독립된 방향의 분산을 주는 것으로 알려져서 상기 광원으로 부터 오는 어떤 파장을 상기 검출기에 같은 위치에서 초점이 맞추어질 것이다, 도 4와 같이 왼쪽으로 상기 광원 S와 상기 검출기 D를 이동함으로써 상기 DOE형상은 도 7에서 보여 주듯이 프레넬 렌즈의 축외의 부분(the off-axis part)이 될 것이며, 그래서 상기 프레넬 존 판의 바깥부분이 보인다. 이 형상은 이제 파장에 의존하고 상기 광원으로 부터 오는 파장λ₁을 가진웨이브프론트는 상기 검출기상에서 화상되며, 나머지 파장은 다른 위치에 초점이 맞추어 질 것이다. 이것은 역시 일반적으로 다수의 파장경우에 적용되고 그 선택된 구조는 도 3에서 보여지는 바와 같다.

이하에서는 이제 d₁위에 s₁(파장 λ₁)과 d₂위에 s₂( 파장 λ₂)을 동시적으로 화상하기 위해 바람직한 상기 두개의 파장의 경우에 대해 간략하게 설명하기로 한다. 상기 DOE 광학 반사는 다음과 같다 :

(6)

여기서, 도 8에서 보여주듯이 특별한 경우도 고려될 수 있을 것이다. 이때이다. 상기 광원 S로 부터 오는 두개의 파장 서₁와 λ₂는 상기 검출기 D에 화상 된다. 이 경우에서 도 8은 상기 DOE 형상을 보여준다. 두개의 프레넬 존 판들 사이에서 혼합된 패턴과 유사한 타입으로 보일 수 있다.

다른 예는 도 9로 부터 볼 수 있고 계산은 도 3에서의 형상으로 부터 얻어진 명백한 결과에 기초한다. 여기서 주어진 상기 결과는 두개의 혼합된 프레넬 존 판들과 두개의 프레넬 존 판들을 분리하는 상기 곡선들이 다른 반경을 갖기 때문에 보다 쉽게 이해될 수 있다. 그러나 이 모든 곡선들은 주사 축( 상기 X방향에서 상기 축)의 방향에 접한다.

이하에서 본 발명의 또다른 태양이 도 10을 시작을 하여 더욱 상세하게 설명될 것이고, 여기서 빛은 광원 S로 부터 그림에서 참조번호 1로 표시된 회절 광학요소 DOE를 통해 방출되어 생성된 스펙트럼 2를 검출할 수 있는 검출기 D를 향하게 된다.

예를 들어 y 축에 대하여 상기 요소 1 이 회전하면, 상기 스펙트럼 2는 상기 검출기 D에 관련하여 이동할 것이다.

도 11은 변형된 회절 광학 요소 3을 보여준다. 빛이 상기 요소 3을 향하여, 바람직하게는 광원 점으로 부터 보내지고, 상기 요소 3을 투과하거나 거기서 반사되어질때, 상기 요소 3에 평행한 평면내에서 스펙트럼 4가 생성될 것이고, 그것은 우세한 형상 때문에 전체적으로 직사각형으로 보이지 않을 것이다. 대안적으로, z축에 평행한 스펙트럼 5가 생성될 수 있다. 여기서, 만일 검출기 6 또는 검출기 7 이 제공된다면, 상기 스펙트럼 4 또는 5 는 상기 요소 3이 기울어지는 동작을 할때 이동할 것임을 알 수 있을 것이다. 이 방법으로 상기 검출기 6 또는 7은 상기 스펙트럼의 실제 위치를 검출할 수 있다.

만일 이 원리가 도 12에서 보여주는 것같이 회절 광학 요소 8, 9, 10 및 11의 다수가 제공되는 곳에 고려된다면, 이들의 각각이 스펙트럼 12 내지 15를 생성하는 것을 알 수 있을 것이다. 상기 검출기 16의 검출 영역은 참조 번호 17에 의해서 표시된다. 단지 하나의 상기 검출기 16이 보이더라도, 검출 영역 17내에서 두개 또는 더 이상 검출기가 있을 수 있다는 점이 이해될 것이다.

상기 요소 8 내지 11은 전형적인 축 오프셋된(axis-offset) 프레넬 존 판 부분을 단지 예로써 도시하고 있으며, 비록 이들이 도면상에서 동일하게 보이더라도 그들이 본 발명에 따라 주장된 기대 효과를 얻기 위해서 서로 다른 것이어야함을이해할 수 있을 것이다.

만일, 상기 요소 8 내지 11이 상기 x 축에 대하여 집합적으로 기울어 진다면, 상기 스펙트럼들 12 내지 15는 상기 검출기 필드 17에 대해 횡방향으로 움직일 것이다. 그러나 만일 상기 요소 8 내지 11이 상기 y 축에 대하여 기울어진다면, 상기 스펙트럼들 12 내지 15는 상기 검출기 필드 17에 따라 함께 움직일 것이고 검출기 16을 연속적으로 지날 것이다. 따라서 상기 스펙트럼들 12 내지 15의 효과적인 검출은 검출기 16 이 상기 필드 17을 따라 움직이거나, 상기 요소 8내지 11들이 y축에 대하여 기울어져서 상기 스펙트럼들의 각각의 영역과 함께 연속적으로 상기 검출기 16을 지나가도록 하여야 한다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들어 하나 이상의 검출기를 사용한다면, 검출기 16'과 같은 검출기는 제공 될 수 있다.

더욱이 도 13을 참조하면, 상기 회절 광학 요소 18은 더 작은 다수의 회절 광학 요소 19로 나뉘어져 있고, 명백함을 위하여 그 중 단지 적은 수만이 도시되어 있음을 알 수 있을 것이다. 상기 회절 광학 요소 19의 일부가 스펙트럼의 어떤 부분을 형성하며, 그동안 빛이 상기 요소 18에 방사될 때 다른 나머지는 스펙트럼의 나머지 부분을 형성하는 것을 알 수 있다. 도 13은 도 12에서 보여진 요소 8 내지 11의 상기 타입과 같이 요소들의 다수로 구성되어지는 것이 고려 될 수 있다. 이 방법에서 회절 광학 요소 18 전체는 바람직하게는 부분적으로 서로 통합된 다수의 회절 광학 요소 패턴 19를 갖고, 그 각각의 중심들이 도 13으로 부터 명백하게 되시되어 있듯이 서로에 대해 2차원적으로 오프셋되어 다수의 스펙트럼들을 생성하며, 여기서 적어도 2개는 분리되지만, 서로에 대해 오프셋되고 그리고/또는 부분적으로 중첩되어진 것으로 얻어진다. 도 13으로 부터 도시된 상기 스펙트럼들 20내지 23은 서로에 관련하여 분리되고 오프셋되나 중첩될 필요는 없는 것을 볼 것이다.

도 14는 참조번호 24로 표시된 상기 회절 광학 요소와 같이, 상기 다른 회절 광학 요소들을 하나의 복합 요소로 통합되도록 하는 단계를 보여준다. 상기 도시된 예에서 이 요소는, 빛에 노출될 때 네개의 스펙트럼 25 내지 28을 생성한다. 그래서 상기 광학 요소 24는 바람직하게 부분적으로 또다른 하나로 통합되고, 도 12와 도 14로부터 명백하게 보여지듯이 각각의 중심이 적어도 둘로 분리되지만 서로에 대하여 오프셋되며, 서로에 대하여 2차원적으로 오프셋되어서 다수의 스펙트럼 25내지 28이 생성되는 다수의 회절 분산 초점 패턴을 가진다. 하나 또는 그 이상의 검출기 29, 29', 29" 는 연관된 검출 필드 30에 제공될 수 있다. 상기 적어도 하나의 검출기 29, 29'는, 상기 광학 요소 24가 적어도 최초의 y축에 대하여 회전하고 상기 요소 24가 기울어졌을 때, 각각의 상기 분리된 스펙트럼들 25내지 28에서 각각의 참조 번호 25', 26', 27', 28'로 표시된 최초의 방향의 다른 스펙트럼들의 세트를 검출할 것이다. 상기 요소 24는 최초의 y축에 직각인 두번째 x축에 대하여 회전할 수 있고, 그래서 상기 적어도 하나의 검출기 29, 29'가 기울어질때, 상기 스펙트럼 25내지 28의 각각의 내의 다른 스펙트럼 범위들이 적어도 두번째 세트를 검지하게 되며, 상기 검출 필드 30은 z축에서 변화되지 않고 유지되며, 동시에 상기 x축에 대한 상기 광학 요소 24의 기울어짐은 상기 스펙트럼 25내지 28을 검출기 필드 22에 대해 횡방향으로 즉, z축의 방향으로 다소 움직이게 하는 것이다. 최초 y축에 대하여 상기 요소 24를 움직이도록 하는 대안은 상기 광학 요소 24를 정지상태로 유지하고, 대신 상기 검출기 또는 검출기 29, 29'를 상기 x축에서 즉, 상기 분리된 스펙트럼들의 상기 스펙트럼의 밴드 25내지 28에 대해 횡방향으로 움직이도록 한다. 추가적으로 상기 검출기 29, 29' 과 함께 상기 검출 필드를 이동시키고 상기 스펙트럼 밴드 25내지 28에 따른 방향으로 더 많거나 적은 검출기를 또한 움직일 수 있을 것이다.

또다른 대안으로는, 상기 검출기의 위치 또는 상기 스펙트럼 25내지 28에 관련된 상기 검출 필드의 위치를 바꾸기 위해서 상기 스펙트럼 밴드 방향에서 조절가능한 광원 31의 위치를 만들 수 있을 것이다. 그러나, 상기 검출기 29, 29'과 상기 광원 31은 그들의 위치를 기계적으로 이동시키는 것이 불편할 수 있는 전기적 연결로 이어지며, 반면에 상기 요소 24는 어떤 구동부를 가지지 않아서 더 쉽게 움직인다.

상기 광원 31은 고정된, 바람직하게는 작은 틈 32(도 38 참조)를 통해 빛이 방사될 것이고 회전 디스크 33은 적어도 하나의 슬릿 34 또는 다수의 작은 구멍들이 제공되며, 따라서 상기 슬릿 또는 상기 구멍들은 디스크 위에서의 호형 배열때문에 디스크가 회전하여 상기 틈 32의 길이를 건너 이동하는 동안, 그래서 빛은 상기 슬릿 또는 상기 구멍을 통해 지나갈 수 있다.

대안적으로써 도 39에서 참조번호 35로 표시되는 상기 광원은 기계적으로 움직일 수 있는 광학 섬유 36을 경유하여, 예를 들면 상기 광학 섬유 끝부분 36'에 부착되어 있는 압전기 요소 37를 여기시킴에 의해서 빛을 방사할 수 있다. 도 29에 표시된 듯이 적어도 두개의 검출기, 상기 스펙트럼의 상기 스펙트럼 밴드의 방향으로 도 29에서 보여진 검출기 38 또는 39들이 광학적으로 제공될 수 있다. 상기 적어도 두개의 검출기로 부터 출력은 시간-멀티프렉싱(time-multiplexing)에 의해서 모아질 것이다,

광학 섬유 또는 광 가이드의 이용에 관련되는 이 원리는 도 39b에서 표시된바와 같이, 검출기 측에 사용될 수 있으며, 여기서 광 가이드 123을 경유하여 검출기 122는 상기 광 가이드의 단부 123'의 초점평면내에 있는 적어도 두개의 스펙트럼 125를 스캔하고, 수단 124, 예를 들면 압전기 요소가 여기될 때 상기 스펙트럼을 건너거나 또는 상기 스펙트럼을 따라 선택적으로 상기 광 가이드의 끝단부 123'를 움직이도록 할 수 있음을 알 수 있을 것이다.

앞서 표시된 것처럼, 상기 분리된 스펙트럼의 필요 부분을 통한 스캐닝을 실행하기 위해서 상기 회절 광학 요소가 기울어지도록 허용하는 것은 이로울 것이다. 이를 더 상세히 도17에서 도시하며, 참조번호 40은 회절 광학 요소를 나타내고, 앞서 설명한 바와 같이 슬릿을 경유하여 그것의 빛을 선택적으로 방사하는 광원은 참조번호 41로 표시된다. 상기 검출기는 참조번호 42로 표시된다. 상기 회절 광학 요소 40은 끝부분에서 경사 중심 43으로 표시되는 것을 갖는다. 이 해결방안에서 상기 요구되고 측정되는 파장들은 곡선 44에 초점이 맞추어지며, 그것은 각 θ를 통해서 스캐닝이 이루어질때, 중심에 위치한 상기 검출기에 도달한다. 그러나 상기 평면내의 스펙트럼은 격자 분광측정기에서 볼 수 있듯이 연속적으로 필요는 없지만 이미 정의된 파장들로 구성될 것이고, 이 파장들은 올라가거나 떨어지는 순서가 필요 없을 알아야 한다. 이것은 역시 예를 들어 도 14에서 명백하게 보여준 방법이다. 스캔닝 각 θ의 함수로써 상기 측정된 스펙트럼의 강도는 도 17의 오른쪽 위에서 명백하게 볼 수 있다.

앞서 표시된 것 처럼, 상기 회절 광학 요소는 빛의 반사 또는 빛의 투과에 기초한다. 격자들은 진폭 또는 빛의 투사 광선(incident ray)의 위상을 변조시킬 것이다. 위상격자는 가장 높은 회절 효율을 줄 것이다. 더구나 회절 요소의 이 타입은 프레싱 또는 복사의 또다른 형태로써 즉, 저가의 낮은 비용으로서 큰 용량의 컴팩트 디스크 기판에 쉽게 복사될 수 있다.

도 15의 경우에 대해 설명하기로 한다. Pr(x)는 상기 격자 요소 형상을 나타내며, n은 그것의 굴절율이고, 상수는, 이러한 종류의 격자에 의해서 생성된 상기 상 형상은일 것이다.

투사 필드의 상기 기울기는 (격자별) 다음 결과를 가질 것이다 :

결국:

유사하게, 도 16에서 보여주는 것에 대해 다음이 얻어 진다 :

투사 필드의 상기 기울기는 (격자별) 상기 다음의 결과를 가질 것이다 :

결국, 다음이 얻어진다 :

상기 전파(propagation)는 음(negative)의 z값을 향하기 때문에 상기 반사의 경우에 대한 부호(signs)는 상기 투과 경우의 반대일 것이다.

구조가 부분 형태로 설정된다면, 여기서 n은 1.5이며, 아래 수식이 얻어진다:

이것으로 부터 상기 똑같은 격자 형상 Pr(x)는 상기 투과 격자 경우 보다 상기 반사 격자에서 네배나 더 큰 상 함수 φ(x)를 생성하는 것이 계산될 것이다. 상기 투과 격자의 상기 기울기 각 θ은 상기 스펙트럼을 θ보다 더 작은 각만큼 이동시킬 것이며, 반면에 반사 격자의 경우에 대한 기울기 각 θ에서의 각도 기울기는 상기 스펙트럼을 각 2θ를 통해 이동시킬 것이다. 따라서, 파장에서 상기 스캐닝은 반사 격자에서 요구되는 것에 두배 이상인 투과 격자의 기울기를 요구한다. 따라서 본발명의 경우에 투과에 기초한 회절 광학 요소에 대한 격자 해결책이 물론 가능하더라도, 상기 반사 격자의 원리를 적용하는 것도 이로울 것이다.

도 15와 16에서 상기 투사 빛 필드는 글자 IF에 의해서 표시되며, 상기 광학 요소 또는 상기 격자는 상기 참조 부호 DOE에 의해서 표시된다.

상기 회절 광학 요소의 기울어짐은 예를 들어 도 37에서 보여지는 구성을 사용함으로써 이루어질 수 있다. 코일 45는 펄스 인가(pusing) 또는 전압 U를 주기적으로 변화시킴으로써 여기되고, 여기서 참조 번호 48로 표시된 상기 회절 광학 요소에 부착되어져 있는 기울어진 판 47에 고정된 앵커(anchor) 46을 동작시킬 것이다. 이와 같은 방식으로, 상기 회절 광학 요소 48은 기울기 중심 49, 49'에 대해 기울어 질 것이다.

도 37에서 보여진 것에 대한 대체적인 해결은 물론 예를 들어 기울기 동작을 할 수 있는 압전기 요소를 사용함으로써 또는 상기 회절 광학 요소 48을 진동에 대상이 되는 콘덴서 판에 부착함으로써 가능할 것이다.

앞서 표시되었듯이, 회절을 얻기 위해서 상기 프레넬 존 판의 광축으로 부터 오프셋되는 프레넬 존 판의 일부분을 사용하는 것이 유용할 것이다.

도 18은 프레넬 존 판에 대한 파장 초점 의존을 보여준다. 상기 광선은 단지 상기 광학 축으로 부터 오프셋되는 상기 프레넬 존 판의 상기 부분에 대해 그려져 있다. 여기서 파장 1.7㎛를 가진 초점 면은(도 18에서 면 1) 시작점으로 주어질 수 있다. 이 면에서, 상기 1.6㎛과 1.8㎛의 파장이 다소 탈초점되고 축외(off-axis)되지만, 상기 1.7㎛의 파장은 상기 광축상에 초점이 맞추어진다. 여기서 상기 프레넬 존 판의 상기 축외의 부분이 촛점 효과를 갖는 분산 요소로 작용하는 것으로 결론지어질 수 있다.

도 19는 상기 프레넬 존 판의 축외의 부분 3 ㎜을 사용할때, 다른 파장들에 대한 상기 면 1에서의 분산 강도를 보여준다. 상기 파장 범위 1.64㎛ -1.76㎛의 검출기에서 통합 에너지는 도 19에서 상수(constant)이다. 만약에 예를 들어 1.7㎛에 대해 최적화된 3 ㎜ × 10 ㎜ 요소가 사용된다면, 그 강도는 필연적으로 다른파장들에서 감소될 것이다. 도 19에서 점선으로 표시된 네모는 약 300×300㎛²사이즈인 검출기를 상징한다. 여기서 나탄난 상기 검출기 사이즈는 해상도(resolution)를 25나노미터로 제한한다. 더 작은 검출기는 필연적으로 상기 표시된 1.7㎛ 파장의 더 높은 해상도를 준다. 주어진 상기 값은 본 발명의 태양을 나타내는 예로써 단순히 이해되어야 한다.

이 종류의 회절 광학 요소는 전형적이고, 본 발명에 대한 제한되지 않는 차원이 주어진 도 20과 21에서 더 자세하게 보여진다. 상기 회절 광학 요소 52와 관련된 두개의 반사면 50, 51이 있다. 선택된 예에서 각각의 기준표시 1.6㎛ 과 1.8㎛에 대한 두개의 반사면 50, 51은 효과면에서 거울과 같은 기능을 한다. 그 경사는 계산되고 이 면에서 반사된 빛이 상기 1.6㎛ 과 1.8㎛ 광선에 대한 위치에서 초점으로 모아질 것이다. 상기 회절 광학 요소 또는 상기 격자는 격자 56 또는 광학 요소를 형성하기 위해서 오목 회로 기판 53위에 새김(engraving)으로서 제공될 것이고, 상기 회로 기판은 도 22에서 상기 검출기(미도시)에 슬릿 57을 결합시킨다. 상기 슬릿과 상기 격자 사이 상기 거리는 선택된 예에서 d = 50㎜ 임을 보여주며 상기 오목 회로 기판의 반경은 50㎜ 일 것이다. 이 구성에서, 매개 렌즈는 불필요하게 되고 그래서 도 20과 21에서 보여진 상기 반사 면 50, 51은 기울어진 오목 거울이 된다. 도 24는 도 20과 21에 연관되어 묘사된 설계를 보여 주고, 여기서 기준 1.6㎛ 과 1.8㎛에 대한 상기 반사면에 의해서 화상된 스펙트럼은 상기 스펙트럼의 임의의 부분들에서 기준을 제공하며, 따라서 검출기는 아주 명백하게 상기 스펙트럼에서 예를 들어 신호 피크가 어디에 있음을 결정할 수 있다. 여기서 렌즈 58이 사용되었고, 도 22에서 보여준 해결책에서 회피되어 졌음을 알 수 있을 것이다.피해진다. 상기 범위 1.6㎛ 내지 1.8㎛ 안의 반사 회절 광학 요소와 임의의 격자 또는 요소에 대하여 일반적으로 얻어진 상기 스펙트럼이 도 22에 표시된 것처럼 생성될 것이다. 비록 회절 광학 요소에 연관된 반사면 50,51을 사용하는 것이 가능하더라도, 구형 거울 또는 프레넬 존 판 중심 영역을 사용하여 상기 선택된 예에서 1.6㎛ 과 1.8㎛에 대한 상기 기준을 제공하는 것 또한 가능할 것이다. 필요 스펙트럼을 생성하기 위한 상기 회절 광학 요소는 이상적인 프레넬 존 판의 상기 광축에 관련된 축외부가 될 것이다. 이것은 도 25에 의해서 더 명백해진다. 도 25에서 상기 기준 요소들은 상기 참조 번호 59에 의해서 표시되며, 축외되어진 상기 광학 요소는 참조 번호 60에 의해서 표시된다. 만일 구형 거울이 기준 요소 59에 사용된다면, 그러한 거울이 무색(achromatic)이라는 유리함을 갖는다. 도 26은 상기 범위 1.2-2.0㎛ 에서 약 30 나노 미터의 해상도을 가지고 기준λ로서 행동하는 중심 프레넬 존 판에 대한 상기 회절 패턴과 연관을 보여준다.

상기 전체 기준 강도는 이 모든 기여(contributions)의 합계일 것이고 그것의 피크 강도는 λ=1.7㎛ 에서 상기 중심 광선의 강도와 일치할 것이다(도 19 참조). 도 19에서 구획은 이제 도 17에서 보여진 것과 똑같이, 즉 상기 파장 1.6㎛ 과 1.8㎛에 대한 명백한 표시를 갖게 된다. 다른 요소의 모자이크(mosaic)를 만듦으로써 더 균일한 분산강도를 만들 수 있다. 그러나 상기 그러한 해결책의 결점은 각각의 파장의 불균형적인 분산이다. 이것은 예를 들어 λ=1.8㎛은 λ=1.77㎛과1.83㎛으로 부터 작은 기여(contributions)를 가질 것을 의미한다. 회절 광학 요소에 대한 상기 x축 방향에서 분산적인 효과, 예를 들어 1 ㎜ × 10 ㎜, 또한 y축 방향으로 프레넬 존 판의 10 ㎜ 부분을 사용하는 기하학적인 효과를 나타냄으로써 강도를 줄이는 것은 가능하며 그래서 강도의 감소가 계산될 수 있다. 만일 그러한 요소가 최적화한 예를 들어 1.7㎛이라면, 상기 1.6㎛ 과 1.8㎛에서의 강도는 50%로 감소할 것이다. 이것은 y축 방향에서 기하학적으로 검출기에 도달되는 에너지의 콘의 양을 계산함으로써 증명될 수 있고, 다른 파장들은 y축 방향에서 다른 초점 길이를 갖는다. 편차를 줄이기위해서, 세개의 다른 요소를, 각각 1 ㎜와 다른 설계 파장들을 갖는 것들이, 함께 모자이크(mosaic) 상태로 종합된다. 1.6㎛ 과 1.8㎛에서 상기 감소는 오직 15%일 것이며 특히 관심있는 파장 영역에 걸쳐 다소 단조로운 응답이 주어질 것이다. 위에서 설명한 상기 해결책과 같이, 상기 광학 요소는 적어도 최초의 면에서 기울어질 수 있고, 그래서 관련된 적어도 하나의 검출기는 상기 요소가 기울때 상기 스펙트럼들 또는 복합 스펙트럼에서 다른 스펙트럼들의 영역을 연속적으로 검출할 것이다. 복합 스펙트럼은 수개의 회절 광학 요소들 60, 61을 사용함으로써 얻을 수 있다. 이것은 의문시되는 파장범위에 걸쳐서 최대 균일의 스펙트럼을 얻기 위해서 유리할 것이다. 대체적으로 상기 적어도 하나의 검출기는, 이를테면 도 24에서 보여진 상기 검출기 62와 같이, 상기 스펙트럼들 또는 복합스펙트럼의 상기 스펙트럼 밴드를 따라 움직일 수 있다. 그러나 이에 제안한 바와 같이 상기 검출기를 움직이는 대신에 기울어지는 광학 요소를 사용하는 것이 더 바람직할 것이다.

도 28과 29에서, Ⅳ는 비가시 검출기를 표시하고, 반면에 Ⅴ는 가시 스펙트럼을 표시한다. 본 발명의 상기 두가지 주요한 대체 실시예에서, 상기 스펙트럼들은 가시 그리고/또는 비가시 스펙트럼들의 범위에 놓일 수 있다. 그래서 상기 스펙트럼들은 비가시 이격된 스펙트럼들; 가시 이격된 스펙트럼들; 비가시 인접하거나 또는 부분적으로 중첩된 스펙트럼들; 가시 인접하거나 또는 부분적으로 중첩된 스펙트럼들; 가시 또는 비가시 이격된 스펙트럼들과 가시 또는 비가시 인접하거나 또는 부분적으로 중첩된 스펙트럼들로 이루어진 그룹으로 부터 선택되어질 수 있다.

예를 들어, 컬러 검출기와 연관되어, 상기 가시 스펙트럼Ⅴ에서 복합 컬러들을 검출할 수 있기위해서는 도 28f에서 표시된 것처럼 적어도 두개의 중첩된 가시 스펙트럼을 사용하는것이 유리할 것이다. 이것은 예를 들어 두개의 상호 조정할 수 있는 회절 광학 요소들을 사용함으로써 제공될 수 있다.

이를테면 가시 스펙트럼, 예를 들어 컬러 검출에 연관되어, 수개의 검출기 38을 사용하는 것이 유리하고 반면에 도 29에 표시된것 처럼 비가시 스펙트럼에서는 더 작은 수의 검출기 39가 사용될 수 있다.

본 발명과 연관된 실질적인 해결책은 이제 도 30내지 34를 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 30은 기구 하우징 66에서 슬릿 65를 향하여 빛을 초점으로 모으기 위해 반사 요소 64를 향해 빛을 방사하는 광원 63을 보여주며, 여기서 선택되고 제한하지 않는 예에서 상기 빛은 렌즈 67에 도달하고 상기 회절 광학 요소68을 향해 이동하며, 여기서 부터 빛이 검출기 69로 안내된다. 상기 렌즈 67과 상기 요소 68은 광학적으로 분산, 초점, 회절 요소(DOE)로 교환될 수 있다. 상기 슬릿 65는 예를 들어 제한하지 않은 0.3×3 ㎜규격으로 사이즈가 작아질 것이다. 그것은 직사각형의, 다각형의, 둥글거나 또는 타원형의 틈으로 상기 슬릿이 대체되는 것을 허용할 수 있다. 이 해결책의 특수한 이용은 도 12내지 15에서 보여준 실시예에 연관되어 상응될 것이다. 상기 검출기 69는 예를 들어 0.3 ㎜사이즈로 할 수 있다. 상기 실제 하우징 66은 예를 들어 60㎜×10㎜이 될 수 있으며, 이는 어쨌든지 본 발명을 제한하는 것으로 이해되어서는 안되는 것이다. 빛의 산란을 제한하기 위해서, 배플들 70은 도 31에서 보여진 바와 같이 상기 하우징 66안에 위치된다.

상기 회절 광학 요소를 기울어진 축 71에 대하여 기울이기 위해서, 도 31에서 보여진 바와 같이 압전기 요소 72는 상기 요소 68의 두번째 끝부분에 제공되고, 그래서 상기 요소 72가 여기될때 상기 요소 68은 상기 점 71에 대하여 기울것이다. 투명 또는 불투명한 매질, 예를 들어 유체 또는 물품 73은 상기 광원 63, 64 와 상기 검출기 69사이 상기 빛 경로에서 도입될 수 있다. 여기서 상기 검출기 69에 의해서 표시되거나 검출되는 상기 스펙트럼 또는 스펙트럼들은 상기 매질 73의 빛의 흡수 특성 함수일 것이다.

변형구조가 도 33에서 개략적으로 보여지며, 여기서 상기 광학 요소는 참조번호 74, 상기 광원은 참조번호 75, 상기 기구 하우징은 참조번호 76, 그리고 상기 검출기는 참조번호 77로서 표시된다. 광원 75에 대안적으로서 외부의 광원 75'가 점선으로 도시한 바와 같이 제공될 수 있으며, 하우징 76에서 틈 75"를 경유하여 광원 75와 똑같은 효과를 달성할 것이다. 빛은 상기 광원 75로 부터 상기 기구 하우징 76내에서 상기 회절 광학 요소 74를 지나 슬릿 78을 경유하여 반사 요소 79를 향하여 방사됨으로써, 상기 스펙트럼을 형성하는 빛의 광선은 상기 검출기 77에 도달한다. 이 경우에 상기 광학 요소 74와 상기 검출기 77 사이의 빛 경로에서 투명 또는 불투명한 매질 80을 도입할 수 있을 것이고, 그래서 검출기 77에 의해서 표현되고 검출된 상기 스펙트럼 또는 스펙트럼들은 상기 매질 80의 빛의 흡수 특성 함수 일 것이다. 상기의 경우에서 상기 매질은, 투명 또는 불투명한 것 대신에, 도 32에서 표시된 바와 같이 본질적으로 빛을 반사하고, 빛을 반사하는 매질 83 예를 들어 유체 또는 물품이 반사기 82에 의해서 반사되는 그 빛을 갖는 광원 81과 상기 광학 요소 68사이의 빛 경로안으로 도입될 수 있다. 그래서 상기 매질 83은 렌즈 84와 슬릿 65를 경유하여 상기 광학 요소 68을 향하여 빛을 반사할 것이다. 상기 검출기 69에 의해서 표현되고 검출된 상기 스펙트럼 또는 스펙트럼들은 상기 매질 83의 빛의 흡수 그리고/또는 빛의 반사 특성, 그리고/또는 상기 매질의 발광 또는 재방출 특성의 함수 일 것이다.

도 30과 33에 보여진 상기 실시예에 연관되어, 빛 흡수 특성들이 검출되는 것 뿐만 아니라 빛 반사특성도 검출될 것임을 이해할 것이다. 도 30내지 33에서 보여진 바와 같이 표현되는 상기 스펙트럼 또는 스펙트럼들이 상기 매질의 상기 발광 또는 재방출 특성 함수 일 것임을 알 수 있다. 이와 연관되어, 특히 상기 매질이 셀룰라 액체(a cellular liquid)가 될 수 있음이 예견된다.

그러나 상기 매질이 다음의 요소중 적어도 하나로 구성되는 것 또한 가능하다 :

가스, 생물학적 재료, 복합 폐기물, 유체들, 의학적 샘플과 준비물, 음식물, 종이 제품, 나무 제품, 금속 그리고/또는 그 합금, 프라스틱 재료, 유리 또는 플라스틱이나 유리 물품, 즉 음료 포장 등이다.

도 33에서 보여진 경우에서, 상기 매질이 예를 들어 가스로 될 수 있음을 생각하는 것이 가능하며, 상기 하우징 76은 예를 들어 이 가스로 가득찰 것이다. 이 경우에서 특히 흥미로운 것은 상기 가스의 상기 흡수 특성이 될 것이다.

움직이는 상기 회절 광학 요소를 움직이는 대신에, 이를테면 상기 요소 85는 도 34에서 도시된 바와 같이, 광원 86과 검출기 87사이의 상기 빛 경로에서 기울어진 거울 88이 제공될 수 있다. 첫번째 끝부분에서 상기 거울 88은 피봇점 89에 장착되어지고, 두번째 끝부분에서, 예를 들어 압전기 요소 90이 연결되며, 여기될 때 점 89에 대하여 거울 88이 기울어 질 것이다. 물론 약간의 변형을 가함으로써, 광원 86과 상기 검출기 87등은 얻어진 측정 데이타에 크게 영향받지 않고 자리를 바꿀 수 있다. 그래서 기울어진 거울은 상기 광원 86과 상기 회절 광학 요소 85사이 그리고/또는 상기 회절 광학 요소 85와 상기 검출기 87사이의 빛 경로에서 위치될 수 있다.

도 35와 도 36은 광학 요소 91의 상기 기울어짐과 선택적인 상기 회전의 원리를 도시한다. 화살표 92방향으로 상기 요소 91의 기울어짐은 92'방향으로 움직이는 스펙트럼 95내지 98로 결과 될 것이고, 화살표 93 방향으로의 상기 요소의 회전은 93'방향으로 움직이는 상기 스펙트럼들 95내지 98로 결과될 것이다. 그래서 방향 92로의 기울어짐에 의해서 각각의 스펙트럼 95내지 98의 예정된 영역이 검출기94위를 연속적으로 통과되도록 하고, 한편으로는 화살표 방향 93으로 회전은 방향 92으로의 기울어짐이 기울어진 축 99에 대하여 이루어질때, 각각의 스펙트럼 95내지 98의 각각 다른 영역이 검출기 위로 통과되도록 하는 것이 가능함을 알 수 있을 것이다.

도 40은 프레넬 존 판 부분의 형태에서 다수의 회절 광학 요소 101, 102, 103 및 104을 향해서 빛을 투과하는 광원 100을 보여준다. 스펙트럼은 각각의 요소로부터 생성되나, 간단하고 분명하게 설명하기 위하여, 상기 요소 104와 101로 부터의 단지 두개의 스펙트럼 105와 106들이 도시되어 있다. 상기 스펙트럼 106은 상기 스펙트럼 105의 측면에 놓여있고, 또한 더 희미하게 표시되어 있으며, 상기 스펙트럼이 빛 검출기를 나타내는 상기 어두운 필드 109에 관련하여 초점밖에 있는것으로 표시된다. 상기 요소 101, 102 및 103들은 상기 요소 104보다 더 희미하게 표시되는바, 이는 상기 세 요소들이 상기 광원 100으로 부터의 빛이 초점밖의 스펙트럼 또는 가상적인 비가시 스펙트럼을 생성하는 방법으로 기계적으로 조작되거나 광학적으로 블랭크 오프(blanked off)기 때문이다. 이것은 사실 각각의 스펙트럼이 예를 들어 y축에 대하여 모든 요소들을 기울어지게 함으로써가 아니라, 대신 상기 요소 101내지 104를 어느 한 위치,즉 그들 각각이 연속적으로 초점이 맞는 스펙트럼을 만들어 내고, 나머지 것들은 초점이 맞지 않는 위치에 가져감으로써 연속적으로 조사될 수 있음을 의미하며, 이로써 다른 스펙트럼들은 검출기 109에 의해 수행되는 검출에 주된 영향을 주지 못하는 상태로 남아 있는 반면에, 초점이 맞는 그러한 스펙트럼은 검출기 109에 명확하게 보이게 된다.

도 41은 프레넬 존 판 부분의 상기 형태에서 다수의 회절 광학 요소 101, 102, 103 및 104을 향해서 빛을 투과하는 광원 100을 보여준다. 스펙트럼은 각각의 요소로 부터 생성되나, 간단하고 명백하게 나타내기 위하여, 상기 요소 104와 101로 부터 단지 두개의 스펙트럼 107와 108만이 각각 도시되어 있다. 상기 스펙트럼 108은 상기 스펙트럼 107뒤에 놓여있고, 또한 더 희미하게 표시되며, 상기 스펙트럼은 빛 검출기를 나타내는 상기 어두운 필드 109에 관련하여 초점밖에 있는 것으로 표시된다. 상기 요소 102, 103 및 104는 상기 요소 101보다 더 희미하게 표시되고, 이는 세 요소들이 상기 광원 100으로 부터의 빛은 초점밖의 스펙트럼 또는 가상적인 비가시 스펙트럼을 생성하는 방법으로 기계적으로 조작되거나 광학적으로 블랭크 오프되기 때문이다. 이것은 사실 각각의 스펙트럼이 예를 들어 y축에 대하여 모든 요소들을 기울어지게 함으로써가 아니라, 대신 상기 요소 101내지 104를 어느 한 위치, 즉 이들 각각이 연속적으로 초점이 맞는 스펙트럼들을 만들어 내지만, 그 밖의 것들은 초점에서 벗어나는 위치에 가져감으로써 연속적으로 조사 됨을 의미하며, 이로써 다른 스펙트럼들은 검출기 109에 의해 수행되는 검출에 주된 영향을 주지 못하는 상태로 남아 있는 반면에, 초점이 맞는 그러한 스펙트럼은 검출기 109에 명확하게 보이게 된다.

도 42는 회절 광학 요소들 110, 111 (각각의 DOE1 와 DOE2)는 각각의 압력 챔버 112, 113에 대하여 봉인되어 있고, 여기서 예를 들어 각각의 음 압력 -ΔP1와 -ΔP2는 시간 간격을 두고 공급될 수 있고, 예를 들어 상기 요소 110에 의해 생성된 스펙트럼은 음 압력이 챔버 112에 적용될 때 초점밖으로 벗어나며, 반면에 상기압력 챔버 113이 통상(nominal) 압력을 가지게 되면, 상기 요소 111에 의해서 생성된 스펙트럼은 조사되어야 할 스펙트럼의 부분에 대하여 상기 검출기 109에 대한 초점위치에 놓이게 될 것이다.

유사한 이유가 도 43의 상기 실시예에 적용되고, 여기서 상기 회절 광학 요소 (각각의 DOE1 와 DOE2)는 참조번호 114와 115에 의해서 표시되어 있다. 이 경우에서 압력 챔버 대신에 전기적으로 작동할 수 있는 수단 116과 117이 사용되며, 이는 다른 시간에 구동전압 V1과 V2의 공급시 예를 들어 상기 각각의 요소의 하향 밴딩됨을 야기시킨다. 상기 수단 116과 117은 예를 들어 압전기의 요소 또는 정전기적(electrostatic) 요소로 구성될 수 있고, 이로써 상기 광학 요소의 위로 혹은 아래로의 밴딩은 공급된 구동 전압에 의존해서 일어날 것이다. 상기 정전기적 원리가 적용될 때, 그러한 수단의 한 부분은 상기 광학 요소에 고정될 것이며, 반면 두번째 부분이 베이스 126에 고정될 것이다.

압전기적 요소가 사용될 때, 그것은 상기 광학 요소 114, 115와 상기 베이스 126 사이에 놓일 것이다. 만일, 상기 광학 요소가 예를 들면 오직 하나의 에지에서 지지되고, 또다른 에지는 상기 수단에 의해서 지지될 수 있다면, 상기 광학 요소는 실제로 사실 상기 x 또는 y축에 관련되어 기울어질 수 있고, 이는 생성된 스펙트럼을 축방향으로 또는 상기 스펙트럼의 세로의 방향으로 이동시킬 수 있음을 의미한다. 이것은 세로 방향으로 부분적으로 중첩된 스펙트럼에서 다른 컬러 조합체들을 테스트하거나, 검출 필드 밖으로 스펙트럼을 가져가는데 효과적일 수 있다.

도 44는 참조번호 118과 119로 표시된 회절 광학 요소들 (각각의 DOE1 와DOE2)을 보여준다. 이 경우에서 상기 요소들은 상기 참조번호 120과 121로 표시된 빛 밸브(light valve) LV1와 LV2에 의해서 덮인다. 상기 빛 밸브는 다른 시간에 활성화(adressed)되어, 광원으로 부터 발광될 때 상기 요소의 오직 하나가 단번에 스펙트럼을 생성할 수 있다.

IR 스펙트럼과 컬러들은 둘다 동시에 고려하는 것이 좋은 경우에는, 수개의 검출기를 사용하는 것이 유리할 것이다. 이것의 예는 도 12와 14에서 주어지고, 여기서 적어도 하나의 추가적인 검출기 16', 각각 29"가 추가되고, 상기 검출기 필드 17 , 30 밖에 각각 놓여진다. IR 관련된 스펙트럼과 전형적인 컬러 스펙트럼의 다른 초점 차이에 기인하여 검출기들이 다른 y위치들에 놓이는 것을 예견할 수 있다.

도 41에서 보여지는 상기 해결책은, 여기서 만일 상기 요소들 101내지 104가 동시에 유사하게 초점 맞춰진 스펙트럼들 주어진다면, 상기 다르게 생성되는 스펙트럼들은 거의 겹쳐지는 것이고, 이는 사실상 가능한 많은 컬러 조합체를 예를 들어 물품과 같은 매질이 두개 또는 더 이상의 스펙트럼들을 조합함으로써 검사될 수 있고, 즉 적어도 두개의 요소들은 서로 겹쳐지나 서로간에 관련되어 오프셋되는 각각의 스펙트럼들을 생성하는 것을 허용한다.

도 45는 DOE 129를 움직이기 위한 수단 127을 예를 통해 보여주며, 여기서 상기 장치 127은 빔 구조 127' 또는 유사하게 예를 들어 실리콘 빔을 가지며, 이것은 상기 전력 회로 128에 단자 128'을 통하여 제공되는 전력 공급에 대응하여 휘어지도록 되어, 상기 빔이 열생성의 결과로 휘어지도록 하는 것이다. 상기 전력 회로 128은 선택적으로 압전기 또는 전자기적인 요소에 의해서 대체될 수 있다.

도 46은 단자 131", 131"'를 통하여 전압 공급받는 전기 용량의 요소 131, 131'를 사용함으로써 DOE 132를 움직이기 위한 예제 수단 130을 보여주며, 전기 용량의 견인 또는 반발이 존재하여, 상기 빔 130' 예를 들어 실리콘 빔의 이동이 있다.

수개의 대체적인 해결책들이 상기 요소를 기계적으로 다룸으로써 활성화된 또는 비활성화된 어떤 회절 광학 요소들(부분 또는 부품들)에 대하여 상세한 설명과 도면에 제시되어 있다. 도 47은 대체 해결책을 보여주고, 여기서 목표는 특히 본 발명에 따른 개념안에서 상부,첫번째 그리고 하부,두번째 반사표면 사이의 이격을 변화시킴으로써, 바이너리 할로그램(a binary hologram)의 다양한 부분을 켜고 끌 수 있도록 하는 것이다. 이 원리는 본질적으로 광학 변조기로부터 알려져있고, 참고적으로 예를 들어 US특허 NO. 5,311,360와 같으며, 여기서 반사빔의 윗면과 아래 반사면 사이의 이격은 회절광학요소의 회절 효과를 비활성화 그리고 활성화하기 위해서 변화된다.

두개의 회절 광학 요소의 상부측 반사부분 133은 유리면 135위에 금속 패턴 134의 형태로 만들 수 있고, 여기서 상기 둘로 형성된 회절광학요소의 아래부분은 오직 반사 표면인 것이다. 상기 용어 "둘로(binary)"는 릴리프높이가 단지 두 레벨을 가질 수 있는 요소를 의미하는 것이다. 상기 아래 반사표면은 예를 들어 얇고 금속화된 막 136이며, 상기 막은 λ/4 스페이서들과 탑재될 것이다. 예를 들어 전기장을 인가함으로써 상기 금속 패턴 134를 향하여 상기 막을 당길 수 있고, 그것에 의하여 nλ/2 + λ/4 ⇒ ON 으로 부터 nλ/2 ⇒OFF 로 간격을 변화시키며, 여기서 n=0,1,2,3..이다.

이 방법으로 상기 회절 광학 요소 (선택적으로 그 부분들 또는 부품들)는 변형될 것이고 예를들어 0λ/16에서 상기 요소는 사실 단지 반사 표면만을 가진다. 상기 회절 효율은 상기 막 136과 판 135사이의 전기장의 도입에 의해서 영향받고, 예를 들어 상기 전기장의 순차적인 조절은 제공될 수 있고, 따라서 상기 회절 효율의 상응한 변화가 일어난다. 상기 요소의 상기 회절 효율은 nλ/2 + λ/4 에서 가장 크고, nλ/2 , n = 0,1,2,3..에서 가장 작다. 일정주기에서 상기 요소의 상기 회절 효율은, mλ/2로부터 (m+1)λ2까지, λ/2로 동일하고, 여기서 m = 0,1,2,3,4..이며, 대략적인 가우스 곡선에 따르며, 여기서 최대는 중간 지점이다.

유리하게, 상기 공칭(nominal) 간격은 0λ과 4λ/16사이 단계로, 예를 들어 λ16

로 변할 수 있다.

도 48로부터 상기 회절 효율이 약 0.5λ주기로 주기적이 될 것임이 명백하

다.

Claims

광 대역의 빛이 광원으로 부터 광학 요소를 향하여 방사되고 거기서 적어도 하나의 검출기로 투과되는 분광기에 사용되며,

상기 회절 광학 요소는 하나의 패턴 면을 형성하거나, 또는 수개의 상호적이지만 겹치지않는 패턴면들을 형성하고, 그 각각의 중심들이 서로에 대하여 2차원적으로 오프셋되는 다수의 회절 분산 초점 패턴들을 구비하여 적어도 두개가 분리되지만 서로에 대하여 오프셋되거나 또는 부분적으로 중첩되는 다수의 스펙트럼들을 생성하는 것을 특징으로 하는 회절 광학 요소 장치.
광 대역의 빛이 광원으로 부터 광학 요소를 향하여 방사되고 거기서 적어도 하나의 검출기로 투과되는 분광기에 사용되며,

상기 회절 광학 요소는 하나의 패턴 면을 형성하거나, 또는 수개의 상호적이지만 겹치지않는 패턴면들을 형성하고, 그 각각의 중심들이 서로에 대하여 2차원적으로 오프셋되는 다수의 회절 분산 초점 패턴들을 구비하여 적어도 두개가 분리되지만 서로에 대하여 오프셋되고 부분적으로 중첩되는 다수의 스펙트럼들을 생성하는 것을 특징으로 하는 회절 광학 요소 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 패턴들의 다수가 부분적으로 서로간에 통합되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항, 제 2항 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광학 요소는 적어도 첫번째 축에 대하여 기울어지고, 상기 요소가 기울어졌을때 상기 적어도 하나의 검출기는 상기 분리된 스펙트럼중의 각각에서 다른 스펙트럼영역의 첫번째 세트를 검출하게 되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 4항에 있어서,

상기 광학 요소는 상기 첫번째 축에 직각인 두번째 축에 대하여 기울어지고, 상기 요소가 기울어졌을때 상기 적어도 하나의 검출기는 상기 분리된 스펙트럼중의 각각에서 다른 스펙트럼의 영역의 적어도 두번째 세트를 검출하게 되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항, 제 2항 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 검출기는 상기 분리된 스펙트럼의 스펙트럼 밴드들에 횡으로 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제 6항에 있어서,

상기 적어도 하나의 검출기의 위치는 상기 스펙트럼 밴드들을 따라 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항, 제 2항 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광원의 위치는 상기 스펙트럼 밴드들을 따라 조절할 수 있는것을 특징으로 하는 장치.
제 8항에 있어서,

상기 광원은 고정된 구멍을 통해 빛을 방사하고 ; 그리고

회전하는 디스크는 상기 구멍앞에 배치되며,

상기 디스크는 적어도 하나의 슬릿 또는 미세 구멍들의 다수를 장치하고 있어서, 상기 슬릿 또는 상기 구멍들은 상기 디스크 위에 그들의 원호 형상의 배치때문에 상기 디스크가 회전함으로써 상기 구멍의 길이를 건너 움직이는 동안, 빛이 상기 슬릿 또는 상기 구멍을 통해 지나가게 되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 8항에 있어서,

상기 광원은 기계식으로 움직일 수 있는 광학 섬유에 의하여 빛을 방사하고, 예를 들면, 여기한 압전기 요소에 의해 상기 광 섬유의 끝부분에 부착되는 것을 특징으로 하는 장치.
상기 선행 청구항 중 적어도 어느 한 항에 있어서.

적어도 두개의 검출기들이 상기 스펙트럼의 상기 스펙트럼 밴드의 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 11항에 있어서,

상기 적어도 두개의 검출기들로 부터 상기 출력은 시간-다중전송(time-multiplexing)에 의해서 수집되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항, 제 2항 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

빛을 편향시키는 요소, 예를 들면 경사진 거울은, 상기 광원과 상기 광학 요소 사이에서 상기 빛 경로에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항, 제 2항 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

빛을 편향시키는 요소, 예를 들면 경사진 거울은, 상기 광학 요소와 상기 검출기 사이에서 상기 빛 경로에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
광 대역의 빛이 광원으로 부터, 선택적으로 슬릿을 경유하여, 광학 요소를 향하여 방사되고 거기서 적어도 하나의 검출기로 투과되는 분광기에 사용되며,

상기 광학 요소는 하나의 파장과 관련되고, 하나의 스펙트럼을 생성하는 하나의 회절 광학 요소로 구성되고, 광학 편향 수단들이 상기 광학 요소에 배치되거나 또는 연결되어 상기 스펙트럼내에서 고 및 저 파장값 둘 중의 하나 또는 모두를 나타내는 파장 값의 지시를 생성하는 것을 특징으로 하는 회절 광학 요소 장치.
광 대역의 빛이 광원으로 부터, 선택적으로 슬릿을 경유하여, 광학 요소를 향하여 방사되고 거기서 적어도 하나의 검출기로 투과되는 분광기에 사용되며,

상기 광학 요소는 각각의 파장들에 관련되고 적어도 두개의 분리된 스펙트럼들 또는 적어도 두개의 상호간에 부분적으로 중첩되는 스펙트럼을 생성하여 하나의 복합 스펙트럼을 생성하는 적어도 두개의 회절 광학 요소 부분들로 구성되고, 광학 편향 수단들이 상기 광학 요소상에 배치되거나 또는 연결되어 상기 스펙트럼에서고 및 저 파장값 둘 중의 하나 또는 모두를 나타내는 파장 값의 지시를 생성하는 것을 특징으로 하는 회절 광학 요소 장치.
제 15항 또는 제 16항에 있어서,

상기 광학 요소는 적어도 첫번째 축에 대하여 기울어질 수 있고, 상기 요소가 기울어져 있을때 상기 적어도 하나의 검출기는 상기 스펙트럼들 또는 복합 스펙트럼에서 다른 스펙트럼들 영역을 연속적으로 검출하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 15항 또는 제 16항에 있어서,

상기 적어도 하나의 검출기는 상기 스펙트럼들 또는 복합 스펙트럼의 상기 스펙트럼들 밴드를 따라 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
광 대역의 빛이 광원으로 부터 광학 요소를 향하여 방사되고 거기서 적어도 하나의 검출기로 투과되는 분광기에 사용되며,

상기 회절 광학 요소는 상기 요소의 부분들을 형성하고, 그 각각의 중심들이 적어도 두개로 분리되지만 서로에 대해 오프셋되고 그리고/또는 부분적으로 중첩되는 다수의 스펙트럼들을 생성하기 위하여 서로에 대하여 2차원적으로 오프셋된 다수의 회절 분산 초점 패턴들을 가지고; 그리고

적어도 상기 부분들 중 하나는 상기 부분이 선택적으로 기계적으로 다루어질 수 있도록 하는 수단에 부착되어 상기한 부분을 변형시킴으로써, 생성된 스펙트럼은 a) 검출기에 관련되어 초점으로 부터 벗어나거나, b) 그러한 검출기의 검출 범위 밖에 놓이거나, c) 두번째 검출기에 대한 초점안에 놓이는 것 중에 하나인 것을 특징으로 하는 회절 광학 요소 장치.
광 대역의 빛이 광원으로 부터 광학 요소를 향하여 방사되고 거기서 적어도 하나의 검출기로 투과되는 분광기에 사용되며,

상기 회절 광학 요소는 상기 요소의 부분들을 형성하고, 그 각각의 중심들이 적어도 두개로 분리되지만 서로에 대해 오프셋되고 그리고/또는 부분적으로 중첩되는 다수의 스펙트럼들을 생성하기 위하여 서로에 대하여 2차원적으로 오프셋된 다수의 회절 분산 초점 패턴을 가지고; 그리고

적어도 상기 부분들 중의 하나는 상기 부분이 빛을 통해 선택적으로 다루어지도록 하기 위한 수단들에 연결되어 상기 부분으로 부터 빛 반사를 통제가능하게 차단하는 것을 특징으로 하는 회절 광학 요소 장치.
제 19항 또는 제 20항에 있어서,

상기 광원의 위치는 상기 스펙트럼들 밴드들을 따라 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제 21항에 있어서,

상기 광원은 고정된 구멍을 통해 빛을 방사하고 ; 그리고

회전하는 디스크는 상기 구멍앞에 배치되며,

상기 디스크는 적어도 하나의 슬릿 또는 미세 구멍들의 다수를 장치하고 있어서, 상기 슬릿 또는 상기 구멍들은 상기 디스크 위에 그들의 원호 형상의 배치때문에 상기 디스크가 회전함으로써 상기 구멍의 길이를 건너 움직이는 동안, 빛이 상기 슬릿 또는 상기 구멍들을 통해 지나가게 되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 19항 또는 제 20항에 있어서,

상기 광원은 기계식으로 움직일 수 있는 광학 섬유, 예를 들면, 상기 광 섬유의 끝부분이 부착되는 압전기 요소를 여기시킴으로써 빛을 방사하는 것을 특징으로 하는 장치.
상기 선행 청구항 중 적어도 어느 한 항에 있어서.

적어도 두개의 검출기들은 상기 스펙트럼들의 상기 스펙트럼 밴드의 방향(z 방향)으로 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
상기 선행 청구항 중 적어도 어느 한 항에 있어서.

적어도 두개의 검출기들은 상기 스펙트럼들의 상기 스펙트럼 밴드의 횡방향(x 방향)으로 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
상기 선행 청구항 중 적어도 어느 한 항에 있어서.

적어도 두개의 검출기들이 y방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 24항, 제 25항 또는 제 26항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 적어도 두개의 검출기들로 부터 출력은 시간-다중전송에 의해서 수집되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 20항 또는 제 21항에 있어서,

빛 편향 요소, 예를 들면 경사진 거울은, 상기 광원과 상기 광학 요소 사이의 빛 경로에서 배치되는 것을 특징으로하는 장치.
제 20항 또는 제 21항에 있어서,

빛 편향 요소, 예를 들면 경사진 거울은, 상기 광학 요소와 상기 검출기 사이의 빛 경로에서 배치되는 것을 특징으로하는 장치.
광 대역의 빛이 광원으로 부터, 선택적으로 슬릿을 경유하여, 광학 요소를 향하여 방사되고 거기서 적어도 하나의 검출기로 투과되는 분광기에 사용되며,

상기 광학 요소는 각각의 파장들과 관련되고, 적어도 두개의 분리된 스펙트럼들 또는 적어도 두개의 상호간에 부분적으로 중첩되는 스펙트럼들을 생성하여 하나의 복합 스펙트럼을 생성하는 적어도 두개의 회절 광학 요소 부분들로 구성되고 , 여기서 적어도 상기 요소 부분들 중 하나는 상기 요소 부분이 선택적으로 기계적으로 다루어질 수 있도록 하는 수단에 부착되어 상기 요소 부분을 변형시킴으로써, 생성된 스펙트럼은 a) 검출기에 관련되어 초점으로 부터 벗어나거나, b) 그러한 검출기의 검출 범위 밖에 놓이거나, c) 두번째 검출기에 대한 초점안에 놓이는 것 중에 하나인 것을 특징으로 하는 회절 광학 요소 장치.
광 대역의 빛이 광원으로 부터, 선택적으로 슬릿을 경유하여, 광학 요소를 향하여 방사되고 거기서 적어도 하나의 검출기로 투과되는 분광기에 사용되며,

상기 광학 요소는 각각의 파장들과 관련되고, 적어도 두개의 분리된 스펙트럼들 또는 적어도 두개의 상호간에 부분적으로 중첩되는 스펙트럼들을 생성하여 하나의 복합 스펙트럼을 생성하는 적어도 두개의 회절 광학 요소 부분들로 구성되고, 여기서 적어도 상기 요소 부분들 중의 하나는 상기 요소 부분이 빛을 통해 선택적으로 다루어지기 위한 수단들에 부착되어 상기 요소 부분으로 부터 빛 반사를 통제가능하게 차단하는 것을 특징으로 하는 회절 광학 요소 장치.
상기 선행 청구항 중 적어도 어느 한 항에 있어서.

상기 스펙트럼들은 비가시 그리고/또는 가시 스펙트럼들 영역에 놓여있는 것을 특징으로 하는 장치.
상기 선행 청구항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,

비가시적으로 이격된 스펙트럼들;

가시적으로 이격된 스펙트럼들;

비가시적으로 상호간에 인접 또는 부분적으로 중첩된 스펙트럼들;

가시적으로 상호간에 인접 또는 부분적으로 중첩된 스펙트럼들;

비가시적으로 그리고 가시적으로 분리된 스펙트럼들;

비가시적으로 그리고 가시적으로 상호간에 인접 또는 부분적으로 중첩된 스펙트럼들;

로 구성되는 그룹으로 부터 상기 스펙트럼들이 선택되어 짐을 특징으로 하는 장치.
상기 선행 청구항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,

상기 광원과 상기 광학 요소 사이 그리고/또는 상기 광학 요소와 상기 검출기 사이의 상기 빛 경로는 투명의 또는 반투명의 매질이 그 내부로 도입될 수 있도록 배치되고 ; 그리고

표현되고 검출되는 상기 스펙트럼들 또는 스펙트럼은 그룹 : 빛 흡수, 빛 반사, 발광과 재방출로 부터 선택된 매질 특성의 함수인 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항 내지 제33항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,

상기 광원과 상기 광학 요소 사이의 상기 빛 경로는 빛 반사 매질이 그 내부로 도입될 수 있고, 따라서 상기 매질이 상기 광학 요소를 향하여 빛이 반사되도록 구성되고 ; 그리고

표현되고 검출되는 상기 스펙트럼 또는 스펙트럼들은 그룹 : 빛 흡수, 빛 반사, 발광과 재방출로 부터 선택된 매질 특성의 함수인 것을 특징으로 하는 장치.
제 34항 또는 제 35항에 있어서,

상기 투명한 또는 불투명한 매질은 유체 또는 물품인 것을 특징으로 하는 장치.
제 34항에 있어서,

상기 매질은 셀룰라 액체인 것을 특징으로 하는 장치.
제 34항 또는 제 35항에 있어서,

상기 매질은 다음요소들

가스;

생물학적 물질;

복합 폐기물;

유체;

의료적 샘플들 및 준비물;

음식물;

종이 제품;

나무 제품;

금속 그리고/또는 그 합금 ;

플라스틱 물질;

유리;

나무;

플라스틱 또는 유리 제품, 예를 들어 음료 용기 중의 적어도 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 6항, 제 7항, 제 11항 내지 제 19항, 및 제 23항 내지 제 35항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 검출기는 기계적으로 움직일 수 있는 광학섬유 예를 들어 상기 광학 섬유의 끝부분이 부착되는 압전기 요소를 여기시킴으로써 상기 적어도 두개의 스펙트럼들이 보이도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항, 제 4항, 제 15항, 제 16항, 제 17항, 제 19항, 제 20항, 제 30항, 제 31항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광학 요소는 빔 구조에 배치되고 ; 그리고

상기 광학 요소를 다루기 위하여 상기 빔 구조는 전기열 ,압전기, 전자기 또는 전기 용량의 수단들을 사용함으로써 변형할 수 있거나 구부려 질 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제 19항, 제 20항, 제 30항 또는 제 31항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 회절 광학 요소는 다룰 때 그것의 회절 효율을 바꾸도록 설계되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 41항에 있어서,

상기 회절 광학 요소는 바이너리 구조(a binary structure)를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
제 19항, 제 20항, 제 30항,제 31항, 제 41항 또는 제 42항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 회절 광학 요소는 첫번째 패턴을 가진 베이스부와 반사적인 또는 다르게 패턴된 면을 가진 이동부로 구성되고 ;

상기 베이스부와 상기 이동부는 공칭(nominal) 간격을 가지며 ;

상기 요소는 조작할때 상기 공칭(nominal) 간격을 변화시키도록 배치되어, 상기 요소의 회절 효율이 변경되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 43항에 있어서,

상기 공칭(nominal) 간격은 nλ/2 + λ4 이고, 여기서 n = 1,2,3..임을 특징으로 하는 장치.
제 43항에 있어서,

상기 요소의 상기 회절 효율은 nλ/2 + λ4 에서 가장 크고, mλ/2에서 가장 작고,여기서 n =1,2,3..임을 특징으로 하는 장치.
제 41항, 제 42항, 제 43항,제 44항, 또는 제 45항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 회절 광학 요소는 전기장(an electric field)이 인가되는 경우, 그것의 회절 효율을 변경하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 장치.