KR20150022046A - 테라헤르츠용 광학적 식별 소자, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치 및 식별 유니트용 라이팅 장치 - Google Patents

테라헤르츠용 광학적 식별 소자, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치 및 식별 유니트용 라이팅 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예와 관련된 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자는 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어진 테라헤르츠파 투과층 및 투과된 테라헤르츠파가 조사되면 고유 공진 주파수에서 공진이 일어나되, 고유 공진 주파수는 제 1 고유 공진 주파수부터 제 n 고유 공진 주파수 중 어느 하나인 도파로 회절격자로 구성된 m개의 식별 유니트를 포함한다.

Description

테라헤르츠용 광학적 식별 소자, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치 및 식별 유니트용 라이팅 장치{OPTICAL IDENTIFICATION ELEMENT FOR TERAHERTZ WAVE, APPARATUS FOR DETECTING OPTICAL IDENTIFICATION ELEMENT FOR TERAHERTZ WAVE AND, WRITING APPARTUS FOR IDENTIFICATION UNIT}
본 발명은 가시광, 자외선 및 근적외선 등에서는 정보를 확인하기 어렵고, 테라헤르츠파에서만 정보를 확인할 수 있으므로 육안으로 존재 여부를 알 수 없는 광학적 식별 소자에 관한 것이다.
현재 식별 소자로 바코드가 널리 사용되고 있다. 일반적으로, 바코드는 1932년 Wallace Flin의 '슈퍼마켓의 계산자동화' 논문에서 처음 고안되었으며, 현재에는 거의 모든 물품에 인쇄되어 판매시점 관리 시스템(Point Of Sales system; POS)에 의해 상품의 매입과 매출이 자동으로 관리된다. 또한, 우편자동화, 공장자동화, 재고관리, 도서관, 문서 관리, 의료 정보 등 IT 기술과 더불어 빠르게 활용도가 더욱 증가하고 있다. 최근 스마트폰의 출현과 더불어, 바코드 영상을 실시간으로 취득하여 상품의 가격 및 최저가를 검색할 수 있는 어플리케이션(application)이 개발되었다.
바코드 신호는 검은색 모듈(module)과 하얀색 모듈이 연속 조합된 형태로서 각 모듈의 폭과 비율에 따라 정보들이 인코딩(encoding) 되어 있다. 정확한 정보의 디코딩(decoding)을 위해서는 오차범위 내에서 모듈의 크기를 복원해야 한다.
그러나, 바코드는 검은색 모듈(module)과 하얀색 모듈이 연속 조합된 형태로서 각 모듈의 폭과 비율에 따라 정보들이 인코딩되기 때문에, 정해진 공간 내에 많은 정보를 인코딩할 수 없는 한계가 있으며, 육안으로 위치를 확인할 수 있기 때문에 보안 또는 위조 방지 등과 같은 분야에 적용하는데 한계가 있다.
n개 고유 공진 주파수 중 어느 하나의 고유 공진 주파수를 갖는 도파로 회절격자를 포함하는 식별 유니트를 m개 사용함으로써, 작은 면적 내에 많은 양의 식별 코드를 표현할 수 있을 뿐만 아니라 육안으로 광학적 식별 소자를 인식할 수 없어 보안성도 뛰어난 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 기술을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예와 관련된 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자는 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어진 테라헤르츠파 투과층 및 투과된 테라헤르츠파가 조사되면 고유 공진 주파수에서 공진이 일어나되, 고유 공진 주파수는 제 1 고유 공진 주파수로부터 제 n 고유 공진 주파수 중 어느 하나인 도파로 회절격자;로 구성된 m개의 식별 유니트를 포함한다.
테라헤르츠용 광학적 식별 소자는 고유 공진 주파수의 종류가 n개이고, 식별 유니트의 개수가 m개이므로, 표현할 수 있는 식별 코드가 nm개이다.
식별 유니트들의 배열이 식별 코드와 다른 식별 정보를 의미할 수 있다.
식별 유니트들은 선형, 원형, 사각형, 격자 모양 및 교차 모양 중 적어도 하나의 모양으로 배열될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치는 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어진 테라헤르츠파 투과층과, 투과된 테라헤르츠파가 조사되면 고유 공진 주파수에서 공진이 일어나되, 고유 공진 주파수는 제 1 고유 공진 주파수로부터 제 n 고유 공진 주파수 중 어느 하나인 도파로 회절격자로 구성된 m개의 식별 유니트를 포함하는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자와, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자로 테라헤르츠파를 조사하는 광원 및, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자로부터 생성된 테라헤르츠파의 고유 공진 주파수를 검출하는 검출부를 포함한다.
테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치는 식별 유니트별로 검출된 고유 공진 주파수에 기초하여 식별 코드를 인식하는 인식부를 더 포함할 수 있다.
테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치는 광원에서 생성된 테라헤르츠파가 식별 유니트들에 순차적으로 조사되도록 광원을 이동시키고, 동시에 광원이 이동되는 만큼 검출부를 이동시키는 광원-검출부 이동부를 더 포함할 수 있다.
테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치는 광원에서 생성된 테라헤르츠파가 식별 유니트들에 순차적으로 조사되도록 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자를 이동시키는 광학적 식별 소자 이동부를 더 포함할 수 있다.
테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치는 광원을 일방향으로 이동시키고, 동시에 광원이 이동되는 만큼 검출부를 이동시키는 광원-검출부 이동부 및, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자를 타방향으로 이동시키는 광학적 식별 소자 이동부를 더 포함할 수 있다.
광원은 테라헤르츠파를 생성할 수 있는 광원을 여러개 포함하는 광원 어레이이고, 검출부는 광원 어레이에 매칭되는 검출부를 여러개 포함하는 검출부 어레이일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 식별 유니트용 라이팅 장치는 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어진 테라헤르츠파 투과층과, 투과된 테라헤르츠파에 대해 설정된 주파수 대역별로 서로 다른 고유 공진 주파수를 갖는 도파로 회절격자를 포함하는 식별 유니트 및, 도파로 회절 격자의 고유 공진 주파수를 설정된 주파수 대역 내에서 다른 고유 공진 주파수로 변경하는 변조부를 포함한다.
변조부는 광을 조사하거나, 열을 가하거나, 전기를 인가하여 도파로 회절 격자의 고유 공진 주파수를 설정된 주파수 대역 내에서 다른 고유 공진 주파수로 변경할 수 있다.
개시된 발명에 따르면, 1개의 식별 유니트가 n개를 표현할 수 있기 때문에, 적은 개수의 식별 유니트를 사용하여 작은 면적 내에 많은 양의 식별 코드를 표현할 수 있다.
또한, 가시광선, 적외선 영역에서는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자를 육안으로 인식할 수 없기 때문에, 보안성이 우수하여 다양한 분야에 활용할 수 있다.
또한, 식별 유니트를 각 공진 주파수별로 각각 생산하지 않아도 되므로, 식별 유니트 및 광학적 식별 소자의 생산 비용을 절감할 수 있습니다.
또한, 사용자 등이 식별 유니트용 라이팅 장치를 이용하여 현장에서 식별 유니트를 원하는 공진 주파수로 변경시켜 식별 코드를 생성함으로써, 사용자 편의성이 증대될 수 있습니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예와 관련된 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예와 관련된 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예와 관련된 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예와 관련된 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예와 관련된 식별 유니트용 라이팅 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도파로 회절격자를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 내지 도 8j는 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자를 물건에 적용한 예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(100)는 m개의 식별 유니트를 포함할 수 있다. 각각의 식별 유니트는 테라헤르츠파 투과층(110), 도파로 회절격자(120) 및 기판층(130)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 식별 유니트가 8개인 경우를 기준으로 설명하겠으나, 식별 유니트의 개수는 이에 한정되지 않는다. 식별 유니트의 면적은 조사 면적, 고유공진주파수, 격자 주기 등에 영향을 받을 수 있는데, 그 중 조사면적에 가장 큰 영향을 받게 된다. 예를 들어, 테라헤르츠파의 조사빔의 직경이 6mm인 경우, 식별 유니트의 면적은 8mm * 8mm 일 수 있다. 이와 같이, 테라헤르츠파의 조사빔의 직경이 작으므로, 식별 유니트의 면적도 매우 작다.
테라헤르츠파 투과층(110)은 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어져 있다.
도파로 회절격자(120)는 테라헤르츠파 투과층(110)을 투과된 테라헤르츠파가 조사되면, 고유 공진 주파수를 갖는 테라헤르츠파를 생성할 수 있다. 여기서, 고유 공진 주파수는 제 1 고유 공진 주파수부터 제 n 고유 공진 주파수 중 어느 하나일 수 있다. 예를 들면, 제 1 고유 공진 주파수는 f1일 수 있다. 만약 n이 10인 경우, 고유 공진 주파수는 10개의 고유 공진 주파수 중 어느 하나일 수 있다.(포장지 관련 특허에서 고유 공진 주파수라는 용어를 사용하였으므로, 본 출원 건에서도 용어를 공진 주파수로 통일시켜 사용하도록 하겠습니다.)
도파로 회절격자(120)는 광감응(photosensitive), 열감응, 전기감응 등의 물질로 이루어질 수 있다.
도파로 회절격자(120)는 유전체 슬랩의 표면 상에 형성된 그루브들(grooves) 또는 리지들(ridges)을 포함할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 회절 격자는 유전체 시트 내에서 주기적으로 교대하는 굴절률(예를 들면, 위상 격자)을 가지고 있는 평면형 유전체 시트이다. 예로 든 위상 격자는 유전체 시트 내 및 그를 통과하는 주기적인 홀들의 어레이를 형성함으로써 형성될 수 있다.
도파로 회절격자(120)는 1-차원(1D) 회절 격자 또는 2-차원 회절 격자 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 1D 회절 격자는 예를 들면 단지 제1의 방향으로만(예를 들면, x-축을 따라) 주기적이고 평행한 실질적으로 직선인 그루브들의 세트를 포함할 수 있다. 2D 회절 격자의 예는 유전체 슬랩 또는 시트에서 홀들 의 어레이를 포함할 수 있고, 여기에서 홀들은 2개의 직교 방향들에 따라(예를 들면, x-축 및 y-축 양쪽을 따라) 주기적으로 이격되어 있다. 이때 2D 회절 격자는 광결정(photonic crystal)로 불리기도 한다.
기판층(130)은 도파로 회절 격자(120)와 결합되어 도파로 회절 격자(120)를 고정시킬 수 있는 층일 수 있다.
테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(100)는 고유 공진 주파수의 종류가 n개이고, 식별 유니트의 개수가 m개인 경우, 표현할 수 있는 식별 코드는 nm개가 된다. 예를 들면, 고유 공진 주파수의 종류가 10개이고, 식별 유니트의 개수가 2개인 경우, 식별 코드는 102=100개가 된다. 이와 같이, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(100)는 식별 유니트를 2개만 사용하고도 100개의 식별코드를 표현할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 고유 공진 주파수의 종류가 10개이고, 식별 유니트의 개수가 8개인 경우, 식별 코드는 108=100.000,000개가 된다.
따라서, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자는 작은 면적 내에 많은 양의 식별 코드를 표현할 수 있다.
또한, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자는 육안으로 광학적 식별 소자를 인식할 수 없기 때문에, 보안성도 우수하다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예와 관련된 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2a는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자로부터 반사되는 테라헤르츠파를 검출하여 도시한 그래프이다.
도 2a를 참조하면, 각각의 식별 유니트들(1 ~ n)은 각각 고유 공진 주파수(f1, f2, f3 내지 fn)을 가질 수 있다. 예를 들면, 제 1 식별 유니트(1)은 제 1 고유 공진 주파수(f1)를 가지며, 제 2 식별 유니트(2)는 제 2 고유 공진 주파수(f2)를 가지며, 제 n 식별 유니트(n)은 제 n 고유 공진 주파수(fn)를 가질 수 있다.
도 2b는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자로부터 투과되는 테라헤르츠파를 검출하여 도시한 그래프이다.
도 2b를 참조하면, 각각의 식별 유니트들(1 ~ n)은 각각 고유 공진 주파수(f1, f2, f3 내지 fn)를 가질 수 있다. 예를 들면, 제 1 식별 유니트(1)은 제 1 고유 공진 주파수(f1)를 가지며, 제 2 식별 유니트(2)는 제 2 고유 공진 주파수(f2)를 가지며, 제 n 식별 유니트(n)은 제 n 고유 공진 주파수(fn)를 가질 수 있다.
도 2c는 16개의 식별 유니트들로 이루어진 테라헤르츠용 광학적 식별 소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 2c를 참조하면, 식별 유니트는 총 16개이고, 총 16개의 식별 유니트는 각각의 고유 공진 주파수(f1, f2, f3 내지 f10)를 갖는 10개의 식별 유니트들(1 ~ 10)의 조합으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 첫번째 식별 유니트는 제 1 고유 공진 주파수(f1)를 갖는 제 1 식별 유니트(1)이고, 두번째 식별 유니트는 제 4 고유 공진 주파수(f4)를 갖는 제 4 식별 유니트(4)이고, 세번째 식별 유니트는 제 2 고유 공진 주파수(f2)를 갖는 제 2 식별 유니트(2)이고, 나머지 위치에 존재하는 식별 유니트들도 도 2c에 도시된 바와 같이 식별 유니트들로 구성될 수 있다.
도 2d는 고유 공진 주파수의 종류가 n개이고, 식별 유니트의 개수가 m개인 경우에 표현될 수 있는 식별코드의 개수를 설명하기 위한 도면이다.
도 2d를 참조하면, 각각의 식별 유니트에 형성될 수 있는 식별 유니트의 고유 공진 주파수의 종류는 n개이고, 테라헤르츠용 광학적 식별 소자는 총 16개의 식별 유니트로 이루어진 경우이므로, 표현할 수 있는 식별 코드는 n16개가 된다.
도 2e는 식별 유니트들의 다양한 형태의 배열을 설명하기 위한 도면이다.
도 2e를 참조하면, 식별 유니트들은 다양한 형태로 배열될 수 있으며, 배열의 형태는 식별 코드와 다른 식별 정보를 의미할 수 있다. 식별 유니트들은 선형, 원형, 사각형, 격자 모양 및 교차 모양 등과 같이 다양한 형태로 배열될 수 있다.
도 2e의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 식별 유니트들은 선 형태, 교차된 형태 및 원형의 띠 형태로 배열될 수 있다. 이때, 선 형태는 A 물건을 의미하고, 교차된 형태는 B 물건을 의미하고, 원형의 띠 형태는 C 물건을 의미할 수 있다. 이와 같이, 식별 유니트들의 배열 형태를 식별 정보로 이용할 수도 있다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예와 관련된 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(300a), 광원(310a) 및 검출부(320a)를 포함할 수 있다.
테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(300a)는 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어진 테라헤르츠파 투과층과, 투과된 테라헤르츠파가 조사되면 고유 공진 주파수에서 공진이 일어나되, 고유 공진 주파수는 제 1 고유 공진 주파수부터 제 n 고유 공진 주파수 중 어느 하나인 도파로 회절격자로 구성된 m개의 식별 유니트를 포함할 수 있다.
광원(310a)은 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(300a)로 테라헤르츠파를 조사할 수 있다. 예를 들면, 광원(310a)은 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있는 다양한 형태의 장치일 수 있다. 테라헤르츠파란 적외선과 마이크로파의 사이 영역에 위치한 전자기파로서, 일반적으로 0.1THz 내지 10THz의 진동수를 가질 수 있다. 다만, 이러한 범위를 다소 벗어난다 하더라도, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 용이하게 생각해낼 수 있는 범위라면, 본 발명에서의 테라헤르츠파로 인정될 수 있음은 물론이다.
검출부(320a)는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(300a)로부터 반사되는 테라헤르츠파의 고유 공진 주파수를 검출할 수 있다.
인식부(330a)는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(300a)로부터 반사된 테라헤르츠파의 고유 공진 주파수에 기초하여 식별 코드를 인식할 수 있다. 예를 들면, 식별 유니트가 4개인 경우, 인식부(미도시)는 각각의 식별 유니트로부터 반사된 테라헤르츠파의 고유 공진 주파수의 종류에 기초하여 식별 코드를 인식할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 반사된 테라헤르츠파의 고유 공진 주파수가 f1, f9, f2, f 3 인 경우, 식별코드가 1 / 9 / 2 / 3 일 수 있다. 이와 같이, 식별코드의 각 자리의 수가 0 / 1로 단순히 표시되는 것이 아니라 각 자리의 수가 고유 공진 주파수의 종류와 동일한 수치로 표현될 수 있다. 고유 공진 주파수의 종류가 15개라면, 식별 코드의 각 자라의 수는 0 ~ 15로 표현될 수 있으므로, 표현할 수 있는 식별 코드의 개수는 154이 되는 것이다.
광원-검출부 이동부(미도시)는 광원(310a)에서 생성된 테라헤르츠파가 식별 유니트들에 순차적으로 조사되도록 광원(310a)을 이동시키고, 동시에 광원(310a)이 이동되는 만큼 검출부(320a)를 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치는 테라헤르츠용 광학적 식별 소자(300a)는 고정된 상태에서, 광원(310a) 및 검출부(320a)를 이동시켜 식별 유니트들을 스캔할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(300b), 광원(310b) 및 검출부(320b)를 포함할 수 있다.
테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(300b)는 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어진 테라헤르츠파 투과층과, 투과된 테라헤르츠파가 조사되면 고유 공진 주파수에서 공진이 일어나되, 고유 공진 주파수는 제 1 고유 공진 주파수부터 제 n 고유 공진 주파수 중 어느 하나인 도파로 회절격자로 구성된 m개의 식별 유니트를 포함할 수 있다.
광원(310b)은 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(300b)로 테라헤르츠파를 조사할 수 있다.
검출부(320b)는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(300b)로부터 반사되는 테라헤르츠파의 고유 공진 주파수를 검출할 수 있다.
광학적 식별 소자 이동부(미도시)는 광원(310b)에서 생성된 테라헤르츠파가 식별 유니트들에 순차적으로 조사되도록 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(300b)를 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치는 광원(310a) 및 검출부(320a)는 고정된 상태에서, 테라헤르츠용 광학적 식별 소자(300a)를 이동시켜 식별 유니트들을 스캔할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(300c), 광원(310c) 및 검출부(320c)를 포함할 수 있다.
테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(300c)는 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어진 테라헤르츠파 투과층과, 투과된 테라헤르츠파가 조사되면 고유 공진 주파수에서 공진이 일어나되, 고유 공진 주파수는 제 1 고유 공진 주파수부터 제 n 고유 공진 주파수 중 어느 하나인 도파로 회절격자로 구성된 m개의 식별 유니트를 포함할 수 있다.
광원(310c)은 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(300c)로 테라헤르츠파를 조사할 수 있다.
검출부(320c)는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(300c)로부터 투과되는 테라헤르츠파의 고유 공진 주파수를 검출할 수 있다.
광원-검출부 이동부(미도시)는 광원(310c)에서 생성된 테라헤르츠파가 식별 유니트들에 순차적으로 조사되도록 광원(310c)을 이동시키고, 동시에 광원(310c)이 이동되는 만큼 검출부(320c)를 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치는 테라헤르츠용 광학적 식별 소자(300c)는 고정된 상태에서, 광원(310c) 및 검출부(320c)를 이동시켜 식별 유니트들을 스캔할 수 있다.
도 3d를 참조하면, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(300d), 광원(310d) 및 검출부(320d)를 포함할 수 있다.
테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(300d)는 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어진 테라헤르츠파 투과층과, 투과된 테라헤르츠파가 조사되면 고유 공진 주파수에서 공진이 일어나되, 고유 공진 주파수는 제 1 고유 공진 주파수부터 제 n 고유 공진 주파수 중 어느 하나인 도파로 회절격자로 구성된 m개의 식별 유니트를 포함할 수 있다.
광원(310d)은 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(300d)로 테라헤르츠파를 조사할 수 있다.
검출부(320d)는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(300d)로부터 투과되는 테라헤르츠파의 고유 공진 주파수를 검출할 수 있다.
광학적 식별 소자 이동부(미도시)는 광원(310d)에서 생성된 테라헤르츠파가 식별 유니트들에 순차적으로 조사되도록 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(300d)를 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치는 광원(310d) 및 검출부(320d)는 고정된 상태에서, 테라헤르츠용 광학적 식별 소자(300d)를 이동시켜 식별 유니트들을 스캔할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예와 관련된 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(400), 광원(410) 및 검출부(420)를 포함할 수 있다.
광원(410)은 테라헤르츠파를 생성할 수 있는 광원을 여러개 포함하는 어레이 형태일 수 있다.
검출부(420)는 광원 어레이에 매칭되는 검출부를 여러개 포함하는 검출부 어레이형태 일 수 있다.
본 실시예에서는 광원(410)은 4개의 광원이 일직선상에 배열된 어레이이고, 검출부(420)는 4개의 검출부가 일직선상에 배열된 어레이일 수 있다. 검출부(420) 어레이는 광원 어레이에 1 : 1로 매칭될 수 있다.
광학적 식별 소자 이동부(미도시)는 광원 어레이에서 생성된 테라헤르츠파가 식별 유니트들에 순차적으로 조사되도록 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(400)를 이동(430)시킬 수 있다. 이에 따라, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치는 광원어레이 및 검출부 어레이는 고정된 상태에서, 테라헤르츠용 광학적 식별 소자(400)를 이동시켜 식별 유니트들을 스캔할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예와 관련된 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(500), 광원(510) 및 검출부(520)를 포함할 수 있다.
광원(510)은 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(500)로 테라헤르츠파를 조사할 수 있다.
검출부(520)는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(500)로부터 투과되는 테라헤르츠파의 고유 공진 주파수를 검출할 수 있다.
광원-검출부 이동부(미도시)는 광원(510)을 일방향(530)으로 이동시키고, 동시에 광원(510)이 이동되는 만큼 검출부(520)를 이동시킬 수 있다.
광학적 식별 소자 이동부(미도시)는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(500)를 타방향(540)으로 이동시킬 수 있다.
이에 따라, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(500), 광원(510) 및 검출부(520)를 유기적으로 이동시켜 식별 유니트들을 스캔할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예와 관련된 식별 유니트용 라이팅 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a를 참조하면, 고유 공진 주파수를 주파수 대역별(G1, G2, … , Gm)로 설정할 수 있다. 주파수 대역은 변조부(도 6b의 610b)가 변경시킬 수 있는 주파수 대역에 기초하여 설정될 수 있다. 예를 들면, 변조부(도 6b의 610b)가 f2를 기준으로 변경시킬 수 있는 주파수 대역이 f1 에서 f3인 경우, 제 1 주파수 대역(G1)은 f1 에서 f3가 된다. 변조부(도 6b의 610b)가 f5를 기준으로 변경시킬 수 있는 주파수 대역이 f4 에서 f6인 경우, 제 1 주파수 대역(G1)은 f4 에서 f6가 된다.
도 6b를 참조하면, 식별 유니트용 라이팅 장치는 식별 유니트(600b) 및 변조부(610b)를 포함할 수 있다. 식별 유니트(600b)는 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어진 테라헤르츠파 투과층과, 투과된 테라헤르츠파에 대해 설정된 주파수 대역(G1)에 대응되는 고유 공진 주파수(f2)을 갖는 도파로 회절격자를 포함할 수 있다.
변조부(610b)는 도파로 회절 격자의 고유 공진 주파수를 설정된 주파수 대역 내에서 다른 고유 공진 주파수로 변경할 수 있다. 예를 들면, 변조부(610b)는 도파로 회절 격자의 고유 공진 주파수(f2)를 설정된 주파수 대역(G1) 내에서 다른 고유 공진 주파수(f1 또는 f3)로 변경할 수 있다.
공진 주파수를 변경하는 방법에 대한 구체적인 예를 들면, 변조부(610b)는 하여 도파로 회절 격자의 고유 공진 주파수를 설정된 주파수 대역 내에서 다른 고유 공진 주파수로 변경할 수 있다. 이에 대한 구체적은 설명은 이하의 도 7을 참조하여 후술하겠다.
도 6c를 참조하면, 식별 유니트용 라이팅 장치는 식별 유니트(600c) 및 변조부(610c)를 포함할 수 있다. 식별 유니트(600c)는 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어진 테라헤르츠파 투과층과, 투과된 테라헤르츠파에 대해 설정된 주파수 대역(G2)에 대응되는 고유 공진 주파수(f5)를 갖는 도파로 회절격자를 포함할 수 있다.
변조부(610c)는 도파로 회절 격자의 고유 공진 주파수를 설정된 주파수 대역 내에서 다른 고유 공진 주파수로 변경할 수 있다. 변조부(610c)는 도파로 회절 격자의 고유 공진 주파수(f5)를 설정된 주파수 대역(G2) 내에서 다른 고유 공진 주파수(f4 또는 f6)로 변경할 수 있다.
이와 같이, 식별 유니트용 라이팅 장치를 이용하면, 사용자 등은 식별 유니트의 공진 주파수를 설정된 공진 주파수 범위 내에서 자유롭게 변경할 수 있다. 따라서, 식별 유니트를 각 공진 주파수별로 각각 생산하지 않아도 되므로, 식별 유니트 및 광학적 식별 소자의 생산 비용을 절감할 수 있습니다. 또한, 사용자 등이 식별 유니트용 라이팅 장치를 이용하여 현장에서 식별 유니트를 원하는 공진 주파수로 변경함으로써, 사용자 편의성이 증대될 수 있습니다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도파로 회절격자를 설명하기 위한 도면이다.
도 7의 (a)를 참조하면, 식별 유니트는 특정 주파수에 대해 Guided Mode Resonance (GMR)를 일으키는 도파로 회절 격자(waveguide grating)를 포함할 수 있다.
도파로 회절격자층(702)은 주어진 조건(입사광의 주파수, 입사각, 도파로 두께 및 유효 굴절률 등)에서 입사되는 광을 회절 시킬 수 있다. 0차를 제외한 나머지 고차 회절파들은 도파로 회절격자층(702)에 도파 모드(guided mode)를 형성할 수 있다. 이때, 0차 반사파-투과파는 도파 모드(guided mode)와 위상 정합(phase matching)이 발생하며, 도파 모드의 에너지는 다시 0차 반사파-투과파로 전달되는 공진(resonance)이 일어나게 된다. 공진이 일어나면서, 0차 반사 회절파는 보강 간섭에 의해 100% 반사가 일어나고, 0차 투과 회절파는 상쇄간섭에 의해 0% 투과가 일어나 결과적으로 특정한 주파수 대역에서 매우 날카로운 공진 곡선이 그려진다.
도 7의 (b)는 테라헤르츠대역에서 투명한 polymethylpentene기판(n=1.46) 위에 SU-8 photoresist로 회절격자(nH=1.80, nL=1.72, 두께=80um, 주기=200um)를 형성하고 유한차분요소법으로 계산한 GMR 계산결과이다(0.89 THz에서 공진이 발생).
도 7의 (a)에 도시된 것처럼, 커버층(701)의 유전율을 ε1이라 하고 도파로 회절격자층(702)의 유전율을 ε2 라고 하고, 맨 아래 기판층(703)의 유전율을 ε3라 하면, 도파로 회절격자층의 유전율 ε2 는 다음 수학식 1 처럼 표현이 가능하다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기에서 εg는 회절격자를 구성하며 반복되는 두 종류의 유전율(εH, εL) 의 평균값이고, △ε은 유전율의 최대변화량, K는 격자의 파수로 2π/Λ, Λ는 격자의 주기이고, x는 원점으로부터 X축 방향으로의 거리이다.
이때, 입사광의 특정한 주파수과 입사각에서 도파로 회절격자가 공진, 즉, 도파로 모드가 발생되기 위해서는 도파로의 유효굴절률 N이 다음 조건을 만족하기만 하면 된다.
max(
Figure pat00002
)|N|<
Figure pat00003
특히, 도파로 회절격자 내에 광감응변색(photochromic) 물질, 열감응변색(thermochromic) 물질, 전기감응변색(electrochromic) 물질을 주입하여 외부에서 적절한 광이나, 열, 전기를 회절격자에 인가함으로써 굴절률의 변화(△ε)를 유도할 수 있다. 예를 들면, 변조부(610b)를 통해 광을 조사하거나, 열을 가하거나, 전기를 인가하여 △ε를 변화시킴으로써, 도파로 회절격자의 공진 주파수를 변화시킬 수 있다.
도 7의 (c)는 도파로 회절격자의 구조와 모양을 설명하기 위한 사시도이다.
회절 격자는 유전체 슬랩의 표면 상에 형성된 그루브들(grooves) 또는 리지들(ridges)을 포함할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 회절 격자는 유전체 시트 내에서 주기적으로 교대하는 굴절률(예를 들면, 위상 격자)을 가지고 있는 평면형 유전체 시트이다. 예로 든 위상 격자는 유전체 시트 내 및 그를 통과하는 주기적인 홀들의 어레이를 형성함으로써 형성될 수 있다.
또 다른 예를 들면, 회절 격자는 1-차원(1D) 회절 격자 또는 2-차원 회절 격자 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 1D 회절 격자는 예를 들면 단지 제1의 방향으로만(예를 들면, x-축을 따라) 주기적이고 평행한 실질적으로 직선인 그루브들의 세트를 포함할 수 있다. 2D 회절 격자의 예는 유전체 슬랩 또는 시트에서 홀들 의 어레이를 포함할 수 있고, 여기에서 홀들은 2개의 직교 방향들에 따라(예를 들면, x-축 및 y-축 양쪽을 따라) 주기적으로 이격되어 있다. 이때 2D 회절 격자는 광결정(photonic crystal)로 불리기도 한다.
도 8a 내지 도 8j는 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자를 물건에 적용한 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 내지 도 8j의 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(800)는 설명하기 위해 육안으로 보이는 것으로 도시하였으나, 실제로는 사람이 육안으로 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(800)의 존재 여부를 확인할 수 없다.
도 8a를 참조하면, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(800)는 군인의 모자, 군복 등에 부착 또는 삽입될 수 있다. 이 경우, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(800)는 적군과 아군을 식별하는 표지로 사용될 수 있다.
도 8b를 참조하면, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(801)는 고가의 가방의 고리, 내피 등에 부착 또는 삽입될 수 있다. 이 경우, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(801)는 진품과 가품을 식별하는 표지로 사용될 수 있다.
도 8c를 참조하면, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(802)는 고가의 술이 담긴 병 등에 부착 또는 삽입될 수 있다. 이 경우, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(802)는 진품과 가품을 식별하는 표지로 사용될 수 있다.
도 8d를 참조하면, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(803)는 IC 칩 등에 부착 또는 삽입될 수 있다. 이 경우, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(803)는 여러 개의 IC 칩들을 식별하는 표지로 사용될 수 있다.
도 8e를 참조하면, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(804)는 화폐 등에 부착 또는 삽입될 수 있다. 이 경우, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(804)는 진짜 화폐와 위조 화폐를 식별하는 표지로 사용될 수 있다.
도 8f를 참조하면, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(805)는 총기류 등에 부착 또는 삽입될 수 있다. 이 경우, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(805)는 여러 개의 총기들을 식별하는 표지로 사용될 수 있다.
도 8g를 참조하면, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(806)는 고가 악세사리 등에 부착 또는 삽입될 수 있다. 이 경우, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(806)는 진품과 가품을 식별하는 표지로 사용될 수 있다.
도 8h를 참조하면, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(807)는 식품 용기 등에 부착 또는 삽입될 수 있다. 이 경우, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(807)는 여러 개의 식품 용기들을 식별하는 표지로 사용될 수 있다.
도 8i를 참조하면, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(808)는 책 등에 부착 또는 삽입될 수 있다. 이 경우, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(808)는 여러 개의 책들을 식별하는 표지로 사용될 수 있다.
도 8j를 참조하면, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(809)는 인체 또는 동물 내에 부착 또는 삽입될 수 있다. 이 경우, 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자(809)는 사람 또는 동물을 식별하는 표지로 사용될 수 있다.
본 실시예에서 따른 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자는 위에서 설명한 예들 이외에도 다양한 물건 등에 부착 또는 삽입될 수 있다.
설명된 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 테라헤르츠파를 광학적 식별 소자
110 : 투과층
120 : 도파로 회절 격자
130 : 기판층

Claims (12)

  1. 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어진 테라헤르츠파 투과층; 및
    상기 투과된 테라헤르츠파가 조사되면 고유 공진 주파수에서 공진이 일어나되, 상기 고유 공진 주파수는 제 1 고유 공진 주파수부터 제 n 고유 공진 주파수 중 어느 하나인 도파로 회절격자;로 구성된 m개의 식별 유니트를 포함하는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 테라헤르츠용 광학적 식별 소자는,
    상기 고유 공진 주파수의 종류가 n개이고, 상기 식별 유니트의 개수가 m개이므로, 표현할 수 있는 식별 코드가 nm개인 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 식별 유니트들의 배열이 식별 코드와 다른 식별 정보를 의미하는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 식별 유니트들은
    선형, 원형, 사각형, 격자 모양 및 교차 모양 중 적어도 하나의 모양으로 배열되는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자.
  5. 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어진 테라헤르츠파 투과층과, 상기 투과된 테라헤르츠파가 조사되면 고유 공진 주파수에서 공진이 일어나되, 상기 고유 공진 주파수는 제 1 고유 공진 주파수부터 제 n 고유 공진 주파수 중 어느 하나인 도파로 회절격자로 구성된 m개의 식별 유니트를 포함하는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자;
    상기 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자로 테라헤르츠파를 조사하는 광원; 및
    상기 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자로부터 생성된 테라헤르츠파의 고유 공진 주파수를 검출하는 검출부를 포함하는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 식별 유니트별로 검출된 고유 공진 주파수에 기초하여 식별 코드를 인식하는 인식부를 더 포함하는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 광원에서 생성된 테라헤르츠파가 상기 식별 유니트들에 순차적으로 조사되도록 상기 광원을 이동시키고, 동시에 상기 광원이 이동되는 만큼 상기 검출부를 이동시키는 광원-검출부 이동부를 더 포함하는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 광원에서 생성된 테라헤르츠파가 상기 식별 유니트들에 순차적으로 조사되도록 상기 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자를 이동시키는 광학적 식별 소자 이동부를 더 포함하는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 광원을 일방향으로 이동시키고, 동시에 상기 광원이 이동되는 만큼 상기 검출부를 이동시키는 광원-검출부 이동부; 및
    상기 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자를 타방향으로 이동시키는 광학적 식별 소자 이동부를 더 포함하는 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 광원은
    테라헤르츠파를 생성할 수 있는 광원을 여러개 포함하는 광원 어레이이고,
    상기 검출부는,
    상기 광원 어레이에 매칭되는 검출부를 여러개 포함하는 검출부 어레이인 테라헤르츠파용 광학적 식별 소자 인식 장치.
  11. 테라헤르츠파를 투과시키는 물질로 이루어진 테라헤르츠파 투과층과, 상기 투과된 테라헤르츠파에 대해 설정된 주파수 대역별로 서로 다른 고유 공진 주파수를 갖는 도파로 회절격자를 포함하는 식별 유니트; 및
    상기 도파로 회절 격자의 고유 공진 주파수를 상기 설정된 주파수 대역 내에서 다른 고유 공진 주파수로 변경하는 변조부를 포함하는 식별 유니트용 라이팅 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 도파로 회절 격자는,
    광감응변색 물질, 열감응변색 물질 또는 전기감응변색 물질을 포함하고,
    상기 변조부는,
    광을 조사하거나, 열을 가하거나, 전기를 인가하여 상기 도파로 회절 격자의 고유 공진 주파수를 상기 설정된 주파수 대역 내에서 다른 고유 공진 주파수로 변경 식별 유니트용 라이팅 장치.
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