KR20170069753A - 분광기 및 분광기를 포함하는 이미지 센서 - Google Patents

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Abstract

복수개의 분광 유닛을 포함하는 분광기가 개시된다. 복수개의 분광 유닛 중 적어도 일부는 서로 다른 영역 파장에서 입사광의 광 신호를 검출한다. 이를 위해, 분광 유닛들 각각은 공진기와 광 신호 처리부를 포함한다. 분광 유닛들에 포함된 광 신호 처리부의 개수가 공진기의 길이에 따라 달라짐으로써 단위 면적당 광 신호 처리 효율을 높인다.

Description

분광기 및 분광기를 포함하는 이미지 센서 {Spectral detector and image sensor including the spectral detector}
개시된 실시예들은 입사광의 스펙트럼을 분석할 수 있는 분광기 및 상기 분광기를 포함하는 이미지 센서에 관한 것이다.
비침습적 혈당 측정을 위한 방법으로 현재 논의되는 방법은, 피부에 빛을 조사하고, 피부로부터 산란된, 생체 신호를 포함하는 빛의 분광을 통한 분석 방법이다. 최근에는, 휴대전화와 같은 모바일 장치의 성능이 향상되면서, 모바일 장치 내에 비침습형 생체 센서를 융합하기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다. 이를 위해서는, 모바일 장치 내에 장착될 수 있는 초소형 분광기의 개발이 요구된다.
예를 들어, LVF(Linear Variable Filter) 방식의 분광기는 다수의 포토다이오드 화소들 위에 두께가 점진적으로 변화하는 스페이서를 배치한 구조를 갖는다. 스페이서의 두께에 따라 투과 파장이 달라지는 원리를 이용하여 각각의 화소에서 상이한 파장 대역의 빛을 감지할 수 있다. 또한, 필터 어레이(filter array) 방식의 분광기는 각각의 포토다이오드 화소마다 투과 대역이 상이한 대역 통과 필터를 배치한 구조를 갖는다.
최근에는 실리콘 포토닉스 기반의 초소형 분광기에 대한 연구가 진행되고 있다. 실리콘 포토닉스 기판의 분광기는 반도체칩의 형태로 매우 작게 제작될 수 있어서 소형화에 유리하다.
서로 다른 공진파장 특성을 가지는 공진기 들을 이용하는 분광 유닛을 포함하는 분광기를 제공한다.
상기 분광기의 집적화 밀도를 높인다.
상기 분광기의 신호 대 잡음비를 높인다.
상기 분광기를 포함하는 이미지 센서를 제공한다.
일 측면에 있어서,
복수개의 분광 유닛을 포함하고, 상기 분광 유닛들 각각은,
상기 분광 유닛들 각각에 입사된 광 신호를 상기 분광 유닛들 각각의 외부로 전달하는 광 신호 처리부; 및
상기 광 신호 처리부와 상호 작용함으로써 상기 광 신호 처리부에 입사된 광 신호의 스펙트럼을 변조하는 공진기;를 포함하며,
상기 분광 유닛들의 공진기들 중 적어도 일부는 서로 다른 길이를 가지며,
상기 광 신호 처리부의 개수는 상기 공진기의 길이에 따라 정해지는 분광기가 제공된다.
상기 공진기는 상기 광 신호 처리부와의 상호작용에 의해 상기 광 신호 처리부에 입사된 광 신호 중 적어도 일부를 흡수하여 공진시킬 수 있다.
상기 공진기는, 상기 공진기의 길이에 따라 상기 광 신호 처리부에 입사된 광 신호의 스펙트럼을 다르게 변조할 수 있다.
상기 광 신호 처리부는, 광이 입사되는 수광부와, 상기 수광부에 입사된 광이 진행하는 도파관과, 상기 도파관을 진행하면서 상기 공진기에 의해 변조된 광의 광 신호를 상기 분광 유닛들 각각의 외부로 전달하는 출력부를 포함할 수 있다.
상기 도파관은, 상기 도파관에서 진행하는 광 가운데 적어도 일부가 에바네센트 결합(Evanescent coupling)에 의해 상기 공진기로 전달되도록 구성될 수 있다.
상기 도파관은 상기 공진기와 인접하게 마련되는 구부러진 부분을 포함할 수 있다.
상기 분광 유닛에 포함된 상기 광 신호 처리부의 개수가 복수개인 경우, 상기 광 신호 처리부들은 상기 공진기의 길이 방향을 따라 배열될 수 있다.
상기 분광 유닛에 포함된 상기 광 신호 처리부의 개수가 복수개인 경우,
상기 광 신호 처리부들의 수광부들 및 출력부들은 서로 교대로 배치될 수 있다.
상기 분광 유닛에 포함된 상기 광 신호 처리부의 개수가 복수개인 경우,
인접하는 상기 광 신호 처리부들의 수광부들이 서로 마주보도록 배치되고, 인접하는 상기 광 신호 처리부들의 출력부들이 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
상기 수광부 및 상기 출력부 각각은 격자 구조로 배열된 복수의 미러를 포함할 수 있다.
다른 측면에 있어서,
복수개의 분광 유닛을 포함하는 분광기;
상기 분광 유닛들 각각에 대응하여 마련되며, 상기 분광 유닛들 각각이 출력하는 광 신호를 측정하는 복수의 광 센서를 포함하는 광 측정부;
상기 광 센서들에서 측정된 광의 세기 값들로부터 입사된 광의 이미지를 출력하는 이미지 출력부;를 포함하며,
상기 분광 유닛들 각각은,
상기 분광 유닛들 각각에 입사된 광 신호를 상기 분광 유닛들 각각의 외부로 전달하는 광 신호 처리부 및 상기 광 신호 처리부와 상호 작용함으로써 상기 광 신호 처리부에 입사된 광 신호의 스펙트럼을 변조하는 공진기를 포함하며,
상기 입사된 광의 세기를 전기적 신호로 출력하는 적어도 하나의 광 신호 처리부와, 상기 광 신호 처리부에 입사된 광 가운데 소정 파장의 광을 분리하여 공진시키는 공진기를 포함하며,
상기 분광 유닛들의 공진기들 중 적어도 일부는 서로 다른 길이를 가지며,
상기 광 신호 처리부의 개수는 상기 공진기의 길이에 따라 정해지는 이미지 센서가 제공된다.
상기 공진기는 상기 광 신호 처리부와의 상호작용에 의해 상기 광 신호 처리부에 입사된 광 신호 중 적어도 일부를 흡수하여 공진시킬 수 있다.
상기 공진기는, 상기 공진기의 길이에 따라 상기 광 신호 처리부에 입사된 광 신호의 스펙트럼을 다르게 변조할 수 있다.
상기 공진기의 길이에 따라 상기 분광기에 포함된 상기 분광 유닛의 개수가 다르게 결정될 수 있다.
상기 이미지 센서는, 상기 광 센서들에서 측정된 광의 세기 값을 조절하는 광 신호 조절부;를 더 포함할 수 있다.
상기 광 신호 처리부는, 광이 입사되는 수광부와, 상기 수광부에 입사된 광이 진행하는 도파관과, 상기 도파관을 진행하면서 상기 공진기에 의해 변조된 광의 광 신호를 상기 분광 유닛들 각각의 외부로 전달하는 출력부를 포함할 수 있다.
상기 도파관은, 상기 도파관에서 진행하는 광 가운데 적어도 일부가 에바네센트 결합(Evanescent coupling)에 의해 상기 공진기로 전달되도록 구성될 수 있다..
상기 도파관은 상기 공진기와 인접하게 마련되는 구부러진 부분을 포함할 수 있다.
상기 분광 유닛에 포함된 상기 광 신호 처리부의 개수가 복수개인 경우, 상기 광 신호 처리부들은 상기 공진기의 길이 방향을 따라 배열될 수 있다.
상기 분광 유닛에 포함된 상기 광 신호 처리부의 개수가 복수개인 경우,
상기 광 신호 처리부들의 수광부들 및 출력부들은 서로 교대로 배치될 수 있다.
상기 분광 유닛에 포함된 상기 광 신호 처리부의 개수가 복수개인 경우,
인접하는 상기 광 신호 처리부들의 수광부들이 서로 마주보도록 배치되고, 인접하는 상기 광 신호 처리부들의 출력부들이 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
상기 이미지 출력부는 상기 적어도 하나의 분광기로부터 출력된 광 신호로부터 상기 입사광의 스펙트럼을 분석함으로써 상기 이미지를 추출할 수 있다.
개시된 실시예에 따르면, 에바네센트 결합을 이용하여 분광기를 구현할 수 있다. 또한, 분광기의 공진기 길이에 따라 광 신호 출력부의 개수를 달리 함으로써 분광기의 공간 사용 효율을 높이고, 신호 대 잡음비를 높일 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 분광기(200)를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에서 나타낸 분광기(200)의 분광 유닛(100)의 일 예를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 같은 넓이에 서로 다른 사이즈의 분광 유닛(100)이 패터닝 된 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 분광기(200)에 포함되는 분광 유닛(100)의 예를 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7은 도 5에서 나타낸 광 신호 처리부들(120a, 120b, 120c, 120d)의 배열방법들을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 6 및 도 7에서 나타낸 실시예들에 따라 광 신호 처리부(120)의 개수를 변화 시키면서 광 신호 처리부(120) 하나당 측정되는 광 신호의 세기 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는 분광 유닛(100)에 포함된 광 신호 처리부(120)의 개수 변화에 따른 분광 유닛(100)의 광 신호 출력 파워 변화를 나타낸 도면이다.
도 10은 예시적인 실시예에 따른 분광기(200)를 포함하는 이미지 센서(1000)를 나타낸 블록도이다.
도 11은 예시적인 실시예에 따른 이미지 센서(1000)를 나타낸 블록도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 실시 예들을 상세히 설명한다.
본 실시예들에서 사용되는 용어는 본 실시예들에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 기술분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 임의로 선정된 용어도 있으며, 이 경우 해당 실시예의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서, 본 실시예들에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 실시예들의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
실시예들에 대한 설명들에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 실시예들에 기재된 “...부”, “...모듈”의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 실시예들에서 사용되는 “구성된다” 또는 “포함한다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 실시예들에서 사용되는 “제 1” 또는 “제 2” 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 대상들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 상기 대상들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 대상을 다른 대상과 구별하는 목적으로만 사용된다.
하기 실시예들에 대한 설명은 권리범위를 제한하는 것으로 해석되지 말아야 하며, 해당 기술분야의 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 것은 실시예들의 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다. 이하 첨부된 도면들을 참조하면서 오로지 예시를 위한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 분광기(200)를 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 분광기(200)는 복수개의 분광 유닛(100)을 포함할 수 있다. 분광기(200)의 분광 유닛들(100)은 실리콘 포토닉스(Si photonics)에 기반하여 이미지 센서 등의 기판 상에 후단공정으로 패터닝 되어 형성될 수 있다. 분광기(200)에 광이 입사되면, 분광 유닛들(100)은 입사되는 광에서 소정의 파장영역 광을 검출할 수 있다. 분광 유닛들(100)의 크기는 분광기(100) 각각이 검출하는 광의 파장영역에 따라 다를 수 있다. 분광기(200)에 포함된 분광 유닛들(100)의 크기는 모두 서로 다를 수 있다. 다른 예로, 분광기(200)에는 같은 크기의 분광 유닛들(100)이 복수 개 포함될 수도 있다.
도 2는 도 1에서 나타낸 분광기(200)의 분광 유닛(100)의 일 예를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 분광 유닛(100)은 분광 유닛들(100) 각각에 입사된 광 신호를 상기 분광 유닛들 각각의 외부로 전달하는 광 신호 처리부(120) 및 광 신호 처리부(120)와 상호 작용함으로써 상기 광 신호 처리부(120)에 입사된 광 신호의 스펙트럼을 변조하는 공진기(110)를 포함할 수 있다.
광 신호 처리부(120)는 광이 입사되는 수광부(124)와,수광부(124)에 입사된 광이 진행하는 도파관(122)과, 상기 도파관(122)을 진행하면서 공진기(110)에 의해 변조된 광의 광 신호를분광 유닛(100) 외부로 전달하는 출력부(126)를 포함할 수 있다. 수광부(124)는 분광 유닛(100)에서 소정의 영역에 입사한 광을 광 신호로써 도파관(122)으로 전송할 수 있다. 수광부(124)가 전달한 광 신호는 도파관(122)을 통해 출력부(126)에 전달될 수 있다. 출력부(126)는 도파관(122)을 통해 전달된 광 신호를 분광 유닛(100) 외부로 내보낼 수 있다. 출력부(126)는 도파관(122) 및 수광부(124)와 같은 평면상에 있을 수도 있고, 다른 평면 상에 배치될 수도 있다.
도 3은 도 2에서 나타낸 수광부(124)의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 수광부(124)는 굴절률차이를 가지는 물질이 반복적으로 배열된 격자구조를 통해 입사광(L1)을 도파관(122)으로 전달할 수 있다. 격자구조 하부에 위치한 미러(20)에 의해 수광부에 입사되는 광 전달 효율을 증가시킬 수 있다. 미러(20)는 금속을 포함하는 고 반사율 미러일 있다. 입사광(L1)은 수광부(124)가 위치하는 면에 대해 소정의 입사각(θ-1)으로 입사될 수 있다. 예시적으로 상기 입사각(θ-1)은 대략 15˚ 정도일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니며 입사각(θ-1)은 미러들(20)의 배열 방향과 배열 각도에 따라 달라질 수 있다.
도 4는 도 2에서 나타낸 출력부(126)의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 출력부(126)는 굴절률 차이를 가지는 물질이 반복적으로 배열된 격자구조를 통해 도파관(122)을 통해 전달된 광을 외부로 보낼 수 있다. 출력부(L2)가 내보내는 광(L2)은 출력부(126)가 위치하는 면에 대해 소정의 방출각(θ-2)로 방출될 수 있다. 예시적으로 방출각(θ-2)은 대략 15˚ 정도일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니며 방출각(θ-2)은 격자구조의 배열과 물성에 따라 달라질 수 있다.
공진기(110)는 광 신호 처리부(120)의 도파관(122)을 통과하는 광 신호 중 적어도 일부를 흡수할 수 있다. 공진기(110)는 도파관(112)과 도파관(112) 양 단에 마련된 반사부(114, 116)를 포함할 수 있다. 반사부(114, 116)는 고 반사율 미러로 구현될 수 있다. 이를 위해, 반사부(114, 116)는 복수의 반사판을 포함할 수 있다.
광 신호 처리부(120)는 공진기(110)로 광 신호를 전달할 수 있다. 이를 위해, 광 신호 처리부(120)의 도파관(122)은 공진기(110)와 인접하게 마련되는 구부러진 부분(S1)을 포함할 수 있다. 즉, 도파관(122)은 일부분(S1)이 공진기(110)와 인접하도록 구부러진 형상을 가질 수 있다. 도파관(122)을 통해 광 신호가 전송되면, 상기 공진기(110)와 인접한 부분(S1)에서는 도파관(122)과 공진기(110) 사이에 에바네센트 결합(Evanescent coupling)이 일어날 수 있다. 에바네센트 결합을 통해, 광 신호 처리부(120)의 도파관(122)을 통과하는 광 신호가 공진기(110)의 도파관(112)으로 전달될 수 있다.
전술한 바와 같이, 광 신호 처리부(120)에서 에바네센트 결합을 이용해 소정 파장 성분을 제거하면, 기존 페브리 페롯(Fabry-Perot) 공진기를 이용하는 것에 비해 광 신호 처리 효율이 우수할 수 있다. 또한, 신호 대 잡음비가 높아질 수 있다.
도 5는 광 신호 처리부(120)와 공진기(110) 사이의 상호작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 에바네센트 결합에 의해, 광 신호 처리부(120)의 도파관(122)에서 진행하는 광 신호 중 일부가 공진기(110)로 전달될 수 있다. 커플링 상수(coupling coefficient) k는 입사광(L1) 중에서 공진기(110)로 전달되는 광 에너지의 비율을 나타낸다. 또한, 투과 상수(transmission coefficient) r은 입사광(L1) 가운데서 공진기(110)로 전달되지 않고 도파관(122)으로 계속 진행하여 출력부(126)로 방출되는 광(L2)의 에너지 비율을 나타낸다. 따라서, r2+k2 =1 을 만족할 수 있다.
공진기(110)에 광 신호가 전달되면, 공진기(110)는 전달 받은 광 신호를 공진기(110) 내부에서 진행시킬 수 있다. 공진기(110)는, 도파관(122)으로부터 전달받은 광 신호 가운데 소정의 공진 파장 근처의 파장 성분들을 강하게 공진시킬 수 있다. 상기 공진 파장은 공진기(110)의 길이(Lc)에 따라 정해질 수 있다. 그러면, 광 신호 처리부(120)의 도파관(122)을 진행하는 광 신호는 공진기(110) 내부를 진행하는 광 신호와 간섭을 일으킬 수 있다. 상기 간섭에 의해 출력부(126)를 통해 방출되는 광(L2)의 광 신호는 입사광(L1)의 광 신호와 달라질 수 있다. 즉, 공진기(110)와 광 신호 처리부(120) 사이의 상호 작용에 의해, 입사광(L1)의 스펙트럼과 출력부(126)에서 방출되는 광(L2)의 스펙트럼이 달라질 수 있다. 공진기(110)와 광 신호 처리부(120) 사이의 상호 작용에 의해, 입사광(L1)의 파장에 따라 입사광(L1)이 광 신호 처리부(120)를 투과하는 투과율이 달라지기 때문이다.
예시적으로, 입사광(L1)의 파장에 따라 입사광(L1)이 광 신호 처리부(120)를 투과하는 투과율(Tec)는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에서 L은 공진기의 길이(LC)의 두 배를 의미한다. 즉, L=2LC를 만족한다. 또한, neff는 광 신호 처리부(120)의 도파관(122)의 유효 굴절률을 나타낸다. 그리고, r은 전술한 바와 같이, r은 입사광(L1) 가운데서 공진기(110)로 전달되지 않고 도파관(122)으로 계속 진행하여 출력부(126)로 방출되는 광(L2)의 에너지 비율을 나타낸다. 또한, a는 예시적으로 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00002
수학식 2에서, R은 광 신호 처리부(120)의 수광부(124)와 출력부(126)의 반사율을 나타낸다. 또한, α는 도파관(122)의 감쇄율을 나타낸다. 예시적으로, 도파관(122)이 Silicon nitride를 포함하는 경우, 도파관(122)의 감쇄율은 0.4dB/cm일 수 있다. 하지만, 상기 물질 및 수치는 예시적인 것에 불과하며, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
수학식 1 및 수학식 2를 참조하면, 광 신호 출력부(120)를 통과하는 입사광(L1)의 투과율(TEC)은 입사광(L1)의 파장에 따라 달라질 수 있다. 수학식 1에서 r2은 광 신호 측정부(120)의 출력부(126)로부터 나오는 광(L2)의 세기를 측정함으로써 얻어질 수 있다. 또한, L은 공진기(110)의 길이(LC= L/2)로부터 알 수 있다. 공진기(110)의 길이(LC= L/2)를 다양하게 변화시키면서 r2 값을 측정하면, 수학식 1로부터 입사광(L1)의 파장 별 성분의 세기를 계산할 수 있다. 수학식 1이 공진기(110)의 길이(LC= L/2)에 의존하여 변하기 때문에, 분광 유닛(100)들의 공진기(110)의 길이(LC= L/2)가 다양하게 분포할수록 더욱 많은 관계식을 얻을 수 있다. 그리고, 공진기(110)의 길이(LC= L/2)가 변화시키면서 출력부(126)로부터 나오는 광(L2)의 세기를 측정하는 횟수가 늘어날수록 입사광(L1)에서 더 많은 파장 성분들의 세기를 계산할 수 있다.
공진기(110)의 길이를 다양하게 변화시킬수록 수학식 1로부터 입사광(L1)의 스펙트럼 분석이 더 정확해기 때문에, 분광기(200)는 다양한 길이의 공진기(110)를 가지는 분광 유닛들(100)을 포함할 수 있다. 분광기(200)에 포함된 분광 유닛들(100)의 공진기들(110) 중 적어도 일부는 서로 다른 길이를 가질 수도 있다. 예를 들어, 분광 유닛들(100)의 공진기들(110)은 모두 서로 다른 길이를 가질 수도 있다. 하지만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 공진기들(110) 중 적어도 일부가 서로 다른 길이를 가지면 족하며, 일부 공진기들(110)은 같은 길이를 가질 수도 있다.
실시예에 따른 분광기(200)에 포함된 분광 유닛들(100)의 공진기들(110)의 길이가 다양할수록, 분광기(200)는 다양한 파장 영역의 광 신호를 검출할 수 있다. 따라서, 분광기(200)에 포함된 분광 유닛들(100)의 크기가 다양해질 수록 분광기(200)가 검출하는 광 신호의 해상도가 높아질 수 있다.
고해상도 분광기를 구현하기 위해서는 입사광의 다양한 파장 성분에 대한 정보를 얻어야 한다. 그런데 수학식 1에서 보는 바와 같이, 입사광의 다양한 파장 성분에 대한 정보를 얻기 위해서는 길이가 큰 공진기(110)가 분광 유닛들(100)에 포함되어야 하며, 이는 분광 유닛(100)의 크기를 크게 하는 요인이 될 수 있다.
분광 유닛(100)의 크기가 커지게 되면 제한된 공간에 내장될 수 있는 분광 유닛(100)의 개수가 제한될 수 있다.
도 6 및 도 7는 같은 넓이에 서로 다른 사이즈의 분광 유닛(100)이 패터닝 된 모습을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 네 개의 분광 유닛들(100)이 일렬로 마련될 수 있다. 반면, 도 7을 참조하면, 도 3에서 나타낸 것과 같은 면적에 한 개의 분광 유닛(100)이 마련될 수 있다. 도 4에서 나타낸 분광 유닛(100)에 포함된 공진기(110)의 길이가 도 6에서 나타낸 분광 유닛(100)의 공진기들(110a, 110b, 110c, 110d)의 길이보다 크기 때문에, 도 7에서 나타낸 분광 유닛(100)은 도 3에서 나타낸 분광 유닛(100)보다 넓은 면적을 차지할 수 있다.
도 6을 참조하면, 제1 내지 제4 공진기(110a, 110b, 110c, 110d)에 대응하여 제1 내지 제4 광 신호 처리부(120a, 120b, 120c, 120d)가 마련되어 있을 수 있다. 제1 광 신호 처리부(120a)는 제1 영역(S11)에 입사되는 광 신호를 처리할 수 있다. 마찬가지로 제2 내지 제4 광 신호 처리부(120a, 120b, 120c)는 각각 제2 내지 제4 영역(S12, S13, S14)에 입사되는 광 신호를 처리할 수 있다.
반면, 도 7을 참조하면, 도 6에서 나타낸 것과 같은 면적에 하나의 공진기(110)만 마련될 수 있다. 도 7에서 나타낸 공진기(110)는 도 6에서 나타낸 제1 내지 제 4 공진기(110a, 110b, 110c, 110d)보다 높은 파장의 광을 공진시킬 수 있다. 따라서, 도 7에서 나타낸 분광 유닛(100)은 도 6에서 나타낸 분광 유닛들(100)보다 입사광에서 높은 파장 성분이 제거된 광의 광 신호를 검출할 수 있다.
도 7에서 나타낸 것과 같이, 공진기(110)와 광 신호 처리부(120)가 1 대 1로 대응되는 경우, 길이가 긴 공진기(110)에 대해서는 광 신호 처리 효율이 떨어질 수 있다. 예시적으로 도 7에 나타낸 것과 같이, 광 신호 처리부(120)가 공진기(110)에 대응하여 배치되는 경우, 광 신호 처리부(120)는 제2 영역(S12)에 입사되는 광의 신호만을 처리할 수 있다. 이 경우, 제1, 제3, 제4 영역(S11, S13, S14)에 입사되는 광의 신호는 처리되지 않을 수 있다. 따라서, 도 3에서 나타낸 것에 비해 단위 면적당 광 신호 처리량(Optical thoughput)이 감소할 수 있다. 즉, 길이가 긴 공진기(110)를 포함하는 분광 유닛(100)에서는 공간 사용 효율이 떨어질 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 분광 유닛(100)에 포함된 공진기(110)의 길이에 관계 없이 단위 면적당 광 신호 처리량을 일정 수준 이상 유지하기 위해서, 분광 유닛(100) 각각이 포함하는 광 신호 처리부(120)의 개수가 달라질 수 있다. 예시적으로, 분광 유닛(100) 각각에 포함된 광 신호 처리부(120)의 개수는 분광 유닛(100) 각각에 포함된 공진기(110)의 길이에 따라 달라질 수 있다.
도 8은 예시적인 실시예에 따른 분광기(200)에 포함되는 분광 유닛(100)의 예를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 하나의 분광 유닛(100)에 복수개의 광 신호 처리부(120a, 120b, 120c, 120d)가 포함될 수 있다. 예시적으로, 광 신호 처리부들(120a, 120b, 120c, 120d)은 공진기(110)의 길이방향으로 나열될 수 있다. 도 5에서는 공진기(110)의 아래쪽에 광 신호 처리부들(120a, 120b, 120c, 120d)이 일렬로 나열된 예를 나타냈다. 하지만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 예로 공진기(110)의 위쪽과 아래쪽 모두에 광 신호 처리부들(120a, 120b, 120c, 120d)이 배열될 수도 있다. 또한, 분광 유닛(100)에 포함된 광 신호 처리부(120)의 개수도 다양하게 바뀔 수 있다. 예를 들어, 분광 유닛(100)의 공진기(110)가 길어질수록 분광 유닛(100)에 포함된 광 신호 처리부(120)의 개수도 늘어날 수 있다.
복수개의 광 신호 처리부(120a, 120b, 120c, 120d)는 각각 서로 다른 영역에 입사되는 광의 신호를 처리할 수 있다. 또한, 복수개의 광 신호 처리부(120a, 120b, 120c, 120d)의 도파관들은 각각 공진기(110)와 인접하는 부분을 포함할 수 있다. 광 신호 처리부들(120a, 120b, 120c, 120d) 각각은 에바네센트 결합을 통해 광 신호의 적어도 일부를 공진기(110)로 전달할 수 있다. 공진기(110)는 공진기(110)의 길이에 대응하는 공진 파장 성분을 공진시킬 수 있다. 공진기(110)를 통해, 광 신호 처리부들(120a, 120b, 120c, 120d) 각각은 공진 파장 성분이 제외된 광 신호를 검출할 수 있다.
도 8에서 나타낸 바와 같이 하나의 공진기(110)에 대해 복수의 광 신호 처리부(120a, 120b, 120c, 120d)가 마련되면, 분광 유닛(100)에서 단위 면적당 광 신호 처리량이 늘어날 수 있다. 분광 유닛(100)의 단위 면적당 광 신호 처리량이 늘어나면서, 분광 유닛(100)에서 출력되는 광 신호의 세기가 강해질 수 있다. 이를 통해, 분광 유닛(100)에서 측정되는 광 신호의 신호 대 잡음비가 높아질 수 있다.
도 8에서 나타낸 광 신호 처리부들(120a, 120b, 120c, 120d)은 공진기(110)의 길이방향으로 배열될 수 있다. 이때, 광 신호 처리부들(120a, 120b, 120c, 120d)이 배열되는 방법은 다양하게 변할 수 있다.
도 9 및 도 10은 도 8에서 나타낸 광 신호 처리부들(120a, 120b, 120c, 120d)의 배열방법들을 나타낸 도면이다. 도 9 및 도 10에서 화살표는 광 신호가 전송되는 방향을 나타낸다.
도 9을 참조하면, 상기 광 신호 처리부들(120a, 120b, 120c, 120d)의 수광부들(124a, 124b, 124c, 124d) 및 출력부들(126a, 126b, 126c, 126d)은 서로 교대로 배치될 수 있다. 즉, 광 신호 처리부들(120a, 120b, 120c, 120d) 각각에서 수광부들(124a, 124b, 124c, 124d)과 출력부들(126a, 126b, 126c, 126d)의 배열방향이 동일할 수 있다. 이 경우, 광 신호 처리부들(120a, 120b, 120c, 120d)에서 광 신호가 전송되는 방향이 모두 동일할 수 있다.
도 10을 참조하면, 광 신호 처리부들(120a, 120b, 120c, 120d) 가운데 인접한 것들의 수광부들(124a, 124b, 124c, 124d)이 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 광 신호 처리부(120b)의 제2 수광부(124b)와 제3 광 신호 처리부(120c)의 제3 수광부(124c)가 서로 마주볼 수 있다. 또한, 광 신호 처리부들(120a, 120b, 120c, 120d) 가운데 인접한 것들의 출력부들(126a, 126b, 126c, 126d)이 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 광 신호 처리부(120a)의 제1 출력부(126a)와 제2 광 신호 처리부(120b)의 제2 출력부(126b)가 서로 마주볼 수 있다. 또한, 제3 광 신호 처리부(120c)의 제3 출력부(126c)와 제4 광 신호 처리부(120d)의 제4 출력부(126d)가 서로 마주볼 수 있다.
도 10을 참조하여 설명한 것과 같이 광 신호 처리부들(120a, 120b, 120c, 120d)을 배열하면, 광 신호 처리부들(120a, 120b, 120c, 120d) 가운데 인접한 것들 것 수광부(124a, 124b, 124c, 124d)와 출력부(126a, 126b, 126c, 126d)의 배열방향이 서로 반대 방향이 될 수 있다. 따라서, 공진기(110)의 길이방향을 따라 나열된 광 신호 처리부들(120a, 120b, 120c, 120d)의 광 신호 처리 방향이 교대로 바뀔 수 있다.
도 9 및 도 10에서 나타낸 실시예들은 예시적인 것에 불과하며 광 신호 처리부들(120a, 120b, 120c, 120d)의 배열방식은 다르게 변경될 수도 있다. 예를 들어, 광 신호 처리부들(120a, 120b, 120c, 120d)의 수광부들(124a, 124b, 124c, 124d)과 출력부들(126a, 126b, 126c, 126d)의 배열방향은 불규칙하게 바뀔 수도 있다.
도 11은 도 9 및 도 10에서 나타낸 실시예들에 따라 광 신호 처리부(120)의 개수를 변화 시키면서 광 신호 처리부(120) 하나당 측정되는 광 신호의 세기 변화를 나타낸 그래프이다. 여기서, 광 신호 처리부(120) 측정되는 광 신호의 세기는 광 신호 처리부(120)의 출력부(126)가 광 신호를 전기적 신호로 변환한 것의 세기를 의미한다.
도 11에서 가로축은 분광 유닛(200)에 포함된 광 신호 처리부(120)의 개수를 나타낸다. 또한, 세로축은 광 신호 처리부(120) 하나당 측정되는 광 신호의 세기를 나타낸다. 세로축은 광 신호 처리부(120) 하나당 입력되는 광의 세기를 1로 두었을 때, 광 신호 처리부(120) 하나당 출력되는 광 신호의 세기의 크기를 비교하여 무차원 수로 나타낸 것이다.
G1 그래프는 도 6에서 나타낸 배열방식에 따라 광 신호 처리부들(120)을 배열한 경우의 실험결과를 나타낸다. 또한, G2 그래프는 도 7에서 나타낸 배열방식에 따라 광 신호 처리부들(120)을 배열한 경우의 실험결과를 나타낸다.
도 11을 참조하면, 광 신호 처리부들(120)의 배열방식에 관계없이 광 신호 처리부(120)의 개수가 증가함에 따라 광 신호 처리부(120) 하나당 측정되는 광 신호의 세기가 증가함을 알 수 있다. 이때, 광 신호 처리부(120) 하나당 측정되는 광 신호의 세기는 광 신호 처리부(120)의 개수의 제곱근에 비례하는 경향을 나타냈다. 즉, 광 신호 처리부(120)의 개수가 N개인 경우, 광 신호 처리부(120)의 개수가 1개인 경우에 비해 광 신호 처리부(120) 당 측정되는 광 신호의 세기가
Figure pat00003
배 정도 커지는 경향을 나타낼 수 있다. 이는 광 신호 처리부들(120) 상호 간에 광 신호의 보강효과가 있을 수 있기 때문이다.
따라서, 예시적인 실시예들에 따라 분광 유닛(100)에 광 신호 처리부(120)를 복수개 마련하면, 광 신호 처리부(120) 하나당 광 신호 처리량 또한 증가할 수 있다.
도 12는 분광 유닛(100)에 포함된 광 신호 처리부(120)의 개수 변화에 따른 분광 유닛(100)의 광 신호 출력 파워 변화를 나타낸 도면이다. 여기서, 광 신호 출력 파워란 분광 유닛(100)의 광 신호 처리부들(120)의 출력부들(126)이 출력한 전기적 신호의 합이 나타내는 파워를 의미한다.
도 12에서 가로 축은 출력되는 광 신호의 파장을 나타낸다. 또한, 세로축은 광 신호 처리부(120) 하나당 입력되는 광의 세기를 1로 두었을 때, 광 신호 처리부(120) 하나당 출력되는 광 신호의 세기의 크기를 비교하여 무차원 수로 나타낸 것이다..
G4 그래프는 분광 유닛(100)에 광 신호 출력부(120)가 하나만 포함된 경우를 나타내며, G3 그래프는 분광 유닛(100)에 두 개의 광 신호 출력부(120)가 포함된 경우를 나타낸다.
도 12를 참조하면, G3 그래프가 G4 그래프와 같은 모양을 유지하면서 전체적으로 신호의 세기 레벨이 높아졌음을 알 수 있다. 즉, 광 신호 출력부(120)의 개수에 관계 없이 광 신호 스펙트럼 모양이 유지될 수 있다. 또한, 광 신호 출력부(120)의 개수가 증가하면, 분광 유닛(100)에서 측정되는 광 신호의 출력파워 레벨이 높아질 수 있다. 이를 통해, 신호 대 노이즈 비율을 높일 수 있으며, 분광 유닛(100)에 입사되는 광의 세기가 적을 때도 높은 레벨의 광 신호를 얻을 수 있다.
도 13은 예시적인 실시예에 따른 분광기(200)를 포함하는 이미지 센서(1000)를 나타낸 블록도이다.
도 13을 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 이미지 센서(1000)는 복수의 분광 유닛(100)을 포함하는 분광기(200)와 상기 분광 유닛들(100) 각각에 대응하여 마련되며, 분광 유닛들(100) 각각이 출력하는 광 신호를 측정하는 복수의 광 센서(310)를 포함하는 광 측정부(300) 및 광 센서들(310)에서 측정된 광의 세기 값들로부터 입사된 광의 이미지를 출력하는 이미지 출력부(400)를 포함할 수 있다.
상기 분광기(200)와 광 측정부(300) 및 이미지 출력부(400)는 이미지 센서(1000)의 픽셀마다 마련될 수 있다. 혹은, 분광기(200)와 광 측정부(300) 및 이미지 출력부(400)는 이미지 센서(1000)의 복수의 픽셀에 대응하여 마련될 수도 있다. 따라서, 이미지 센서(1000)에는 분광기(200)와 광 측정부(300) 및 이미지 출력부(400)가 복수 개 마련되어 있을 수도 있다. 도 13에서 나타낸 분광기(200)는 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명한 실시예들이 모두 적용될 수 있다.
분광기(200)를 구성하는 분광 유닛(100)내 공진기(110)의 종류가 다양할수록 고해상도 분광이 가능하다.분광기 분광 유닛(100)은 서로 다른 길이의 공진기(110)를 포함할 수 있다.
분광기(200)에 포함되는 분광 유닛(100)의 개수는 공진기(110)의 길이에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 길이가 큰 공진기(110)를 포함하는 분광 유닛(100)에는 상대적으로 많은 수의 광 신호 출력부(120)가 포함될 수 있어, 높은 레벨의 광 신호 검출할 수 있다. 반면, 길이가 작은 공진기(110)를 포함하는 분광 유닛(100)은 상대적으로 수광 면적이 작아 낮은 레벨의 광 신호를 검출할 수 있다. 따라서, 길이가 작은 공진기(110)를 포함하는 분광 유닛(100)의 숫자가 길이가 큰 분광 유닛(100)의 숫자에 비해 많을 수 있다.
광 측정부(300)의 광 센서들(310)은 분광 유닛(100)들로부터 나오는 광 신호를 측정할 수 있다. 분광 유닛(100)에서 광 신호 처리부(120)의 출력부(126)를 통해 나오는 광이 광 센서들(310)에 입사될 수 있다.
이미지 출력부(400)는 광 센서들(310)로부터 측정된 광 신호로부터 분광기(200)에 입사된 광의 스펙트럼을 분석할 수 있다. 분광 유닛들(100)은 각각에 포함된 공진기(110)의 길이가 다르므로, 분광 유닛들(100)은 입사광(L1)의 스펙트럼을 서로 다르게 변조하여 광 측정부(300)의 광 센서들(310)에 전달할 수 있다. 그리고, 이미지 출력부(400)는 광 센서들(310)에서 측정되니 광의 세기 값으로부터 수학식 1을 이용하여 분광 유닛(100)들에 입사된 광의 스펙트럼을 계산할 수 있다.
상기 입사광의 스펙트럼을 이용하여 이미지 출력부(400)는 분광기(200)에 입사된 광의 이미지를 생성할 수 있다.
그런데, 전술한 바와 같이, 분광 유닛(100)마다 공진기(110)의 길이에 따라 광 신호 처리부(120)의 개수가 달라질 수 있기 때문에, 분광 유닛(100) 별로 광 신호 출력 레벨이 달라질 수 있다. 분광 유닛(100) 별로 광 신호 출력 레벨이 달라지면, 이미지 출력부(400)가 입사광의 스펙트럼을 분석할 때 오류가 생길 수 있다. 예를 들어, 공진기(110) 길이 별로 분광 유닛(100)의 광 신호 출력 레벨이 달라지면, 그에 따라 파장 영역 별로 광 신호 출력 레벨이 달라지면서 입사광의 스펙트럼 분석 시 입사광의 파장 별 상대적 강도가 제대로 분석되지 못할 수 있다.
도 14는 예시적인 실시예에 따른 이미지 센서(1000)를 나타낸 블록도이다.
도 14를 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 이미지 센서(1000)는 분광 유닛(100)의 광 신호 처리부(120)에서 출력되는 전기적 신호의 세기를 조절하는 광 신호 조절부(500)를 더 포함할 수 있다. 분광 유닛(100)에 포함된 광 신호 처리부(120)의 개수가 늘어나면 분광 유닛(100) 하나당 출력되는 신호의 레벨이 커질 수 있다. 이를 고려하여, 광 신호 조절부(500)는 광 센서들(310)에서 측정되는 광 신호의 세기 값을 수신하여 상기 광 신호의 세기 값을 보정할 수 있다. 이때, 광 신호 조절부(500)는 분광 유닛(100)에 포함된 광 신호 처리부(120)의 개수와, 같은 길이의 공진기(110)를 포함하는 분광 유닛(100)의 개수를 고려하여 광 센서들(310)에서 측정된 광 신호의 측정 값들을 조절할 수 있다. 광 신호 조절부(300)가 보정된 측정결과를 이미지 출력부(400)에 전달하면, 이미지 출력부(400)는 전달받은 보정된 측정 결과에 기초하여 입사광의 스펙트럼을 분석할 수 있다.
이상 도 1 내지 도 14을 참조하여, 예시적인 실시예들에 따른 분광기(200) 및 분광기(200)를 포함하는 이미지 센서(1000)에 대하여 설명하였다. 이상의 설명에 따르면, 에바네센트 결합을 이용하여 분광기(200)를 구현할 수 있다. 또한, 분광기(200)의 공진기(110) 길이에 따라 광 신호 출력부(120)의 개수를 달리 함으로써 분광기(200)의 공간 사용 효율을 높이고, 신호 대 잡음비를 높일 수 있다.
이상의 설명에서 많은 사항들이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
100 : 분광 유닛
110 : 공진기
120 : 광 신호 처리부
200 : 분광기
500 : 광 신호 조절부
400 : 이미지 출력부
300 : 광 측정부

Claims (22)

  1. 복수개의 분광 유닛을 포함하고, 상기 분광 유닛들 각각은,
    상기 분광 유닛들 각각에 입사된 광 신호를 상기 분광 유닛들 각각의 외부로 전달하는 광 신호 처리부; 및
    상기 광 신호 처리부와 상호 작용함으로써 상기 광 신호 처리부에 입사된 광 신호의 스펙트럼을 변조하는 공진기;를 포함하며,
    상기 분광 유닛들의 공진기들 중 적어도 일부는 서로 다른 길이를 가지며,
    상기 광 신호 처리부의 개수는 상기 공진기의 길이에 따라 정해지는 분광기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공진기는 상기 광 신호 처리부와의 상호작용에 의해 상기 광 신호 처리부에 입사된 광 신호 중 적어도 일부를 흡수하여 공진시키는 분광기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공진기는, 상기 공진기의 길이에 따라 상기 광 신호 처리부에 입사된 광 신호의 스펙트럼을 다르게 변조하는 분광기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 신호 처리부는, 광이 입사되는 수광부와, 상기 수광부에 입사된 광이 진행하는 도파관과, 상기 도파관을 진행하면서 상기 공진기에 의해 변조된 광의 광 신호를 상기 분광 유닛들 각각의 외부로 전달하는 출력부를 포함하는 분광기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 도파관은, 상기 도파관에서 진행하는 광 가운데 적어도 일부가 에바네센트 결합(Evanescent coupling)에 의해 상기 공진기로 전달되도록 구성되는 분광기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 도파관은 상기 공진기와 인접하게 마련되는 구부러진 부분을 포함하는 분광기.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 분광 유닛에 포함된 상기 광 신호 처리부의 개수가 복수개인 경우, 상기 광 신호 처리부들은 상기 공진기의 길이 방향을 따라 배열되는 분광기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 분광 유닛에 포함된 상기 광 신호 처리부의 개수가 복수개인 경우,
    상기 광 신호 처리부들의 수광부들 및 출력부들은 서로 교대로 배치되는 분광기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 분광 유닛에 포함된 상기 광 신호 처리부의 개수가 복수개인 경우,
    인접하는 상기 광 신호 처리부들의 수광부들이 서로 마주보도록 배치되고, 인접하는 상기 광 신호 처리부들의 출력부들이 서로 마주보도록 배치되는 분광기.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 수광부 및 상기 출력부 각각은 격자 구조로 배열된 복수의 미러를 포함하는 분광기.
  11. 복수개의 분광 유닛을 포함하는 분광기;
    상기 분광 유닛들 각각에 대응하여 마련되며, 상기 분광 유닛들 각각이 출력하는 광 신호를 측정하는 복수의 광 센서를 포함하는 광 측정부;
    상기 광 센서들에서 측정된 광의 세기 값들로부터 입사된 광의 이미지를 출력하는 이미지 출력부;를 포함하며,
    상기 분광 유닛들 각각은,
    상기 분광 유닛들 각각에 입사된 광 신호를 상기 분광 유닛들 각각의 외부로 전달하는 광 신호 처리부 및 상기 광 신호 처리부와 상호 작용함으로써 상기 광 신호 처리부에 입사된 광 신호의 스펙트럼을 변조하는 공진기를 포함하며,
    상기 입사된 광의 세기를 전기적 신호로 출력하는 적어도 하나의 광 신호 처리부와, 상기 광 신호 처리부에 입사된 광 가운데 소정 파장의 광을 분리하여 공진시키는 공진기를 포함하며,
    상기 분광 유닛들의 공진기들 중 적어도 일부는 서로 다른 길이를 가지며,
    상기 광 신호 처리부의 개수는 상기 공진기의 길이에 따라 정해지는 이미지 센서.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 공진기는 상기 광 신호 처리부와의 상호작용에 의해 상기 광 신호 처리부에 입사된 광 신호 중 적어도 일부를 흡수하여 공진시키는 이미지 센서.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 공진기는, 상기 공진기의 길이에 따라 상기 광 신호 처리부에 입사된 광 신호의 스펙트럼을 다르게 변조하는 이미지 센서.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 공진기의 길이에 따라 상기 분광기에 포함된 상기 분광 유닛의 개수가 다르게 결정되는 이미지 센서.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 광 센서들에서 측정된 광의 세기 값을 조절하는 광 신호 조절부;를 더 포함하는 이미지 센서.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 광 신호 처리부는, 광이 입사되는 수광부와, 상기 수광부에 입사된 광이 진행하는 도파관과, 상기 도파관을 진행하면서 상기 공진기에 의해 변조된 광의 광 신호를 상기 분광 유닛들 각각의 외부로 전달하는 출력부를 포함하는 이미지 센서.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 도파관은, 상기 도파관에서 진행하는 광 가운데 적어도 일부가 에바네센트 결합(Evanescent coupling)에 의해 상기 공진기로 전달되도록 구성되는 이미지 센서.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 도파관은 상기 공진기와 인접하게 마련되는 구부러진 부분을 포함하는 이미지 센서.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 분광 유닛에 포함된 상기 광 신호 처리부의 개수가 복수개인 경우, 상기 광 신호 처리부들은 상기 공진기의 길이 방향을 따라 배열되는 이미지 센서.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 분광 유닛에 포함된 상기 광 신호 처리부의 개수가 복수개인 경우,
    상기 광 신호 처리부들의 수광부들 및 출력부들은 서로 교대로 배치되는 이미지 센서.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 분광 유닛에 포함된 상기 광 신호 처리부의 개수가 복수개인 경우,
    인접하는 상기 광 신호 처리부들의 수광부들이 서로 마주보도록 배치되고, 인접하는 상기 광 신호 처리부들의 출력부들이 서로 마주보도록 배치되는 이미지 센서.
  22. 제 11 항에 있어서,
    상기 이미지 출력부는 상기 적어도 하나의 분광기로부터 출력된 광 신호로부터 상기 입사광의 스펙트럼을 분석함으로써 상기 이미지를 추출하는 이미지 센서.
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