KR20170087321A - 광대역 필터를 이용한 분광 광도 측정 기술 및 장치 - Google Patents

광대역 필터를 이용한 분광 광도 측정 기술 및 장치 Download PDF

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Abstract

특정 파장을 가지는 복수의 광을 용이하게 선택하고 검출하기 위해서, 입사한 광을 확산시키는 수광부, 제 1 광대역 필터쌍, 상기 제 1 광대역 필터쌍을 통과한 광을 검출하는 검출기를 포함하고, 제 1 광대역 필터쌍은, 광의 입사 방향에 대해 제 1 각도를 갖도록 배치되어, 입사하는 광에 대하여 제 1 파장 대역을 통과시키는 제 1 광대역 필터, 광의 입사 방향에 대해 제 1 각도와는 상이한 제 2 각도를 갖도록 배치되어, 제 1 광대역 필터를 통과한 광에 대하여 제 2 파장 대역을 통과시키는 제 2 광대역 필터, 제 2 광대역 필터를 통과한 광의 경로를 상기 제 1 광대역 필터에 입사하는 광의 경로와 같아지도록 조정하는 제 1 경로 보상 수단을 포함하고, 제 1 광대역 필터, 제 2 광대역 필터 및 제 1 경로 보상 수단은 광의 입사 방향에 대해 직렬적으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 분광 광도 장치가 제공된다. 이에 따라, 입사 대비 출력 광의 효율을 증가시키면서, 필요로 하는 특정 파장을 가지는 복수의 광을 동시에 검출할 수 있다.

Description

광대역 필터를 이용한 분광 광도 측정 기술 및 장치{TECHNIQUE AND APPARATUS FOR SPECTROPHOTOMETRY USING OPTICAL FILTERS}
본 발명은 광대역 필터를 이용하는 분광 광도 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 파장 선별이 가능한 광대역 필터들을 특수하게 배치하여 빛을 분광하고, 이를 이용하여 분광 광도 스펙트럼을 도출해내는 장치에 관한 것이다.
넓은 파장 영역을 포함하는 빛을 분광하여 단색광으로 추출하기 위한 장치로는, 분광 소자로서 회절 격자 또는 프리즘을 이용하는 단색화 장치가 알려져 있다. 종래의 회절 격자를 이용한 단색화 장치는 선택된 파장을 갖는 광원을 제공하기 위한 용도 및 검출기로서 타겟으로부터 검출하고자 하는 빛을 선택적으로 검출하기 위한 용도로서 사용되어 왔다. 예를 들어, 광원을 제공하기 위한 용도로서의 단색화 장치는, 예를 들면, 분광 광도계 (spectrophotometer) 내에서, 여러 대역을 포함하는 광원으로부터 분석의 대상이 될 광원의 파장을 선택하는데 이용된다. 한국 공개 특허 제 2008-0015759 호에서는 특정 파장 범위 및 분해능을 갖도록 빛을 분리하기 위한 회절 격자를 갖는 모노크로메이터 시스템을 개시하고 있다.
회절 격자를 이용하는 통상적인 단색화 장치 (100) 에 대해서 도 1 에서 도시하고 있다. 도 1 의 단색화 장치 (100) 는 회절 격자 (110), 빛을 제한적으로 통과시키기 위한 슬릿 (120), 빛의 경로를 조정하기 위한 평면 또는 곡면의 미러 (130, 140, 150) 를 포함한다. 구체적으로, 넓은 파장 대역을 갖는 빛이 단색화 장치로 제공되면, 곡면 미러 (130) 에 의해 진행 경로가 변경되어 회절 격자 (110) 로 입사된다. 회절 격자 (110) 는 입사된 빛의 파장을 분리하고, 슬릿 (120) 은 슬릿의 위치 또는 너비 등을 조절하여 분리된 파장 대역들 중에서 원하는 파장 대역을 선택적으로 통과시킨다. 슬릿 (120) 을 통과한 빛은 곡면 또는 평면의 미러 (140, 150) 들을 거치고, 특정 파장을 갖는 빛이 단색화 장치로부터 출력된다.
그러나, 종래의 회절 격자를 이용한 단색화 장치는 입사된 빛이 회절 격자에 의해 산란되거나 하나 이상의 미러들에 반사 또는 투과되는 과정에서 그 장치에 입사된 빛에 대한 장치로부터 출력되는 특정 파장의 빛의 효율이 상당하게 감소하는 문제가 있었다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 한국 등록 특허 제 1,524,556 호에서는 광대역 필터를 이용하여 빛의 파장을 임의로 선택할 수 있는 단색화 장치에 대하여 개시하고 있다. 상기 특허에서는, 회절 격자를 이용하지 않고 통과시키는 광의 파장 대역을 달리하는 하나 이상의 광대역 필터들을 직렬적으로 배치하여 단색화 장치를 구현하고 있으며, 이를 통해 종래의 회절 격자를 사용한 단색화 장치와 비교하여 입사한 광에 대한 단색화 장치에서 출력되는 효율을 상당하게 증가시킬 수 있음을 개시하고 있다.
그러나, 상기 단색화 장치에서는 광대역 필터들의 회전 각도를 변경하기 위한 별도의 전동기와 같은 회전 장치를 필요로 한다는 것과, 한 쌍의 광대역 필터들만을 포함하고 있으므로 동시에 여러 파장의 빛을 출력할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 회절 격자를 이용한 단색화 장치 및 광대역 필터들의 회전 각도를 변경하는 단색화 장치의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 목적은, 회절 격자 또는 회전 장치를 이용하지 않으며, 통과시키는 광의 파장 대역을 달리하는 광대역 필터들로 이루어지는 광대역 필터쌍을 하나 이상 배치하여, 복수의 원하는 중심 파장 및 파장폭의 빛을 동시에 검출하는 것을 가능하게 하는 기술을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 입사하는 광으로부터 특정 파장 대역의 광을 분석하기 위한 분광 광도 장치는, 입사한 광을 확산시키는 수광부, 제 1 광대역 필터쌍 및 상기 제 1 광대역 필터쌍을 통과한 광을 검출하는 검출기를 포함하고, 제 1 광대역 필터쌍은, 광의 입사 방향에 대해 제 1 각도를 갖도록 배치되어, 입사하는 광에 대하여 제 1 파장 대역을 통과시키는 제 1 광대역 필터, 광의 입사 방향에 대해 제 1 각도와는 상이한 제 2 각도를 갖도록 배치되어, 제 1 광대역 필터를 통과한 광에 대하여 제 2 파장 대역을 통과시키는 제 2 광대역 필터 및 제 2 광대역 필터를 통과한 광의 경로를 제 1 광대역 필터에 입사하는 광의 경로와 같아지도록 조정하는 제 1 경로 보상 수단을 포함하고, 제 1 광대역 필터, 제 2 광대역 필터 및 제 1 경로 보상 수단은 광의 입사 방향에 대해 직렬적으로 배치될 수도 있다.
일 실시형태에 따르면, 본 발명의 분광 광도 장치는, 제 2 광대역 필터쌍을 더 포함하고, 상기 제 2 광대역 필터쌍은, 광의 입사 방향에 대해 제 3 각도를 갖도록 배치되어, 입사하는 광에 대하여 제 3 파장 대역을 통과시키는 제 3 광대역 필터, 광의 입사 방향에 대해 제 3 각도와는 상이한 제 4 각도를 갖도록 배치되어, 제 3 광대역 필터를 통과한 광에 대하여 제 4 파장 대역을 통과시키는 제 4 광대역 필터 및 제 4 광대역 필터를 통과한 광의 경로를 제 3 광대역 필터에 입사하는 광의 경로와 같아지도록 조정하는 제 2 경로 보상 수단을 포함하고, 제 3 광대역 필터, 제 4 광대역 필터 및 제 2 경로 보상 수단은 광의 입사 방향에 대해 직렬적으로 배치되고, 제 1 광대역 필터쌍과 제 2 광대역 필터쌍은, 광의 입사 방향에 대해 측면에서 보았을 때 수직한 방향으로 일직선으로 배치될 수도 있다.
일 실시형태에 따르면, 본 발명의 분광 광도 장치는, 제 1 광대역 필터쌍 및 제 2 광대역 필터쌍과, 광의 입사 방향에 대해 측면에서 보았을 때 수직한 방향으로 일직선으로 배치되는 N 개의 광대역 필터쌍을 더 포함하고, 1 ≤ N ≤ 28 일 수도 있다.
일 실시형태에 따르면, 수광부는 제 1 수광부 및 제 2 수광부를 포함하고, 제 1 필터쌍에는 제 1 수광부로부터 광이 입사되고, 제 2 필터쌍에는 제 2 수광부로부터 광이 입사되도록 할 수도 있다.
일 실시형태에 따르면, 제 1 광대역 필터쌍과 검출기 사이에 간섭을 방지하기 위한 적어도 하나 이상의 렌즈를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 렌즈는, 실린더리컬렌즈, 볼록렌즈 또는 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수도 있다.
일 실시형태에 따르면, 검출기는 이미지 센서일 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 입사하는 광으로부터 특정 파장 대역의 광을 분석하기 위한 분광 광도 장치는, 회절 격자를 이용한 단색화 장치를 포함하는 분광 광도 장치와 비교하여 입사한 광에 대한 단색화 장치에서 출력되는 광의 효율을 상당하게 증가시킬 수 있고, 스캔 방식의 이미징 이외에 다양한 이미징 방법에 유연하게 활용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 분광 광도 장치는, 서로 다른 파장을 출력하는 복수개의 광대역 필터쌍을 광의 입사 방향에 대해 측면에서 보았을 때 수직한 방향으로 일직선으로 배치하는 것을 통하여, 필요로 하는 특정 파장을 가지는 복수의 광을 동시에 검출할 수 있다.
아울러, 입사한 광을 확산시키는 수광부를 포함하는 것을 통하여 광대역 필터의 회전을 위한 별도의 회전 장치를 필요로 하지 않게 되므로, 비교적 고가인 광학 시스템의 설비 비용을 절감시킬 수 있음과 동시에 장치의 소형화가 가능하다는 이점이 있다.
다만, 본 발명의 효과는 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1 은 종래의 회절 격자를 갖는 단색화 장치를 나타낸다.
도 2 의 (a) 내지 (d) 는 광대역 필터의 회전 각도에 따라 투과된 파장 대역의 예시적인 결과를 나타낸다.
도 3a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 광도 장치를 나타낸다.
도 3b 는 도 3a 에 따른 분광 광도 장치에서의 광원의 크기 및 모양의 변화를 나타낸다.
도 4 는 본 발명의 분광 광도 장치에 포함되는 보상기의 원리를 나타낸다.
도 5a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 광도 장치를 나타낸다.
도 5b 는 도 5a 에 따른 분광 광도 장치에서의 광원의 크기 및 모양의 변화를 나타낸다.
도 6a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 특정 파장 선택의 과정을 도시한다.
도 6b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 2 개의 광대역 필터를 이용하여 특정 파장을 선택하는 원리를 도시한다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 2 의 (a) 내지 (d) 는 도 2 의 광대역 필터의 회전 각도에 따라 투과된 파장 대역의 예시적인 결과를 나타낸다. 구체적으로, 도 2(a) 에서는 광대역 필터의 광의 입사 방향에 대한 각도를 90°로 배치하고 빛을 투과시키는 경우를 도시하며, 그 결과 투과된 빛의 예시적인 결과에 대해서 도 2(b) 에 도시되어 있다. 도 2(b) 를 참조하면, 광대역 필터의 광의 입사 방향에 대한 각도를 90°로 배치하고 빛을 투과시킨 경우에 중심 파장을 628 nm 로 하면서 일정한 너비의 대역폭을 갖는 빛만이 투과되는 것을 알 수 있다. 또한, 도 2(c) 는 광대역 필터의 광의 입사 방향에 대한 각도를 30°로 배치하고 빛을 투과시킨 경우로, 도 2(d) 에 나타난 바와 같이 중심 파장을 562 nm 로 하면서 일정한 너비의 대역폭을 갖는 빛만이 투과되는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 이용되는 광대역 필터는 광의 입사 방향에 대한 각도에 따라 중심 파장이 달라지는 대역 통과 필터일 수 있다. 또한, 광의 입사 방향에 대한 각도에 따라 중심 파장 및 대역폭이 모두 달라지는 대역 통과 필터가 이용될 수도 있다.
도 3a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 광도 장치를 나타낸다. 본 실시예의 분광 광도 장치는 입사한 광을 분배하는 수광부 (300) 를 포함한다. 광원으로부터 입사한 광은 수광부 (300) 를 통과하며 확산되고, 확산된 광은 후술하는 제 1 광대역 필터쌍으로 입사한다. 본원 발명의 분광 광도 장치에서의 수광부 (300) 로서, 예를 들면, 광 섬유, 로드 (rod), 오목 렌즈 등이 사용될 수도 있으며, 이 외에도 입사한 빛을 확산시킬 수 있는 물질이 수광부로서 사용될 수도 있다. 수광부를 통과한 빛은 확산되어 광대역 필터쌍으로 입사되므로, 본원 발명의 분광 광도 장치에서는 광대역 필터의 회전 각도를 변경시키기 위한 별도의 회전 장치 등을 필요로 하지 않는다.
본 실시예의 분광 광도 장치는 광의 입사 방향에 대하여 제 1 각도 (θ1) 를 갖는 제 1 광대역 필터 (310) 와, 광의 입사 방향에 대하여 제 2 각도 (θ2) 를 갖는 제 2 광대역 필터 (320) 및 보상기 (330) 로 이루어지는 제 1 광대역 필터쌍을 포함한다. 또한, 본 실시예의 분광 광도 장치는 제 1 광대역 필터쌍을 통과한 광을 검출하는 검출기 (350) 를 포함한다. 입사광 L 은 제 1 광대역 필터 (310) 을 통과하면서 제 1 각도 (θ1) 에 따른 소정의 대역폭의 파장만을 갖는 광 L1 이 된다. 이 광 L1 은 광의 입사 방향에 대하여 제 2 각도 (θ2) 를 갖는 제 2 광대역 필터 (320) 를 통과함으로써, 제 1 광대역 필터 및 제 2 광대역 필터의 통과 대역들 중 공통된 파장 대역만을 파장으로 갖는 L2 가 된다.
한편, 도 4 는 본 발명의 분광 광도 장치에 포함되는 보상기의 원리를 나타낸다. 빛이 광대역 필터들을 통과할 때, 필터의 두께, 개수, 입사 각도 등에 따라 빛의 경로가 달라지게 된다. 예를 들면, 제 1 광대역 필터 및 제 2 광대역 필터를 통과한 L1 및 L2 는 도 4 에 도시된 것과 같이 입사광 L 에 비해 경로차가 발생한다. 이와 같이, 광대역 필터의 두께, 개수, 각도 등을 다르게 할 때마다 빛의 경로가 상이하게 된다면, 다양한 파장 범위를 선택하기 위해서 광대역 필터들의 여러 가지 조합들을 활용하는데 큰 제약이 될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 분광 광도 장치는 보상기 (330) 를 포함하여, 제 1 광대역 필터 및 제 2 광대역 필터를 통과함으로써 발생한 광의 경로 변화를 광대역 필터들을 통과하기 전의 광이 갖는 경로와 동일하게 되도록 광의 경로를 보정해준다. 이로 인해, 보상기 (330) 를 통과한 광 L3 는 제 1 광대역 필터 및 제 2 광대역 필터에서 공통으로 통과된 파장 대역만을 갖는 동시에, 입사광 L 이 광대역 필터들을 통과하지 않은 것과 같은 광 경로를 가질 수 있다.
일 실시형태로, 보상기 (330) 와 검출기 (350) 사이에 간섭을 방지하기 위한 적어도 하나 이상의 렌즈가 배치될 수도 있다. 1 개의 광대역 필터쌍을 포함하고 있는 도 3a 의 분광 광도 장치에서는 볼록렌즈 (340) 가 사용될 수도 있다. 도 3b 는 광원의 진행 단계별 크기 및 모양 변화를 나타낸다. 보상기 (330) 를 통과한 후 발산하는 빛 (L3) 은 볼록렌즈 (340) 를 통과하며 굴절되어 수렴하고, 굴절된 빛 (L4) 이 수렴하는 위치에 검출기 (350) 를 배치하여 보다 용이하게 빛을 검출할 수 있다.
도 5a 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분광 광도 장치를 나타낸다. 본 실시예의 분광 광도 장치는, 도 3a 의 분광 광도 장치에, 광의 입사 방향에 대하여 제 3 각도 (θ3) 를 갖는 제 3 광대역 필터 (412) 와, 광의 입사 방향에 대하여 제 4 각도 (θ4) 를 갖는 제 4 광대역 필터 (422) 및 제 2 보상기 (432) 로 이루어지는 제 2 광대역 필터쌍을 더 포함하며, 제 1 광대역 필터쌍과 상기 제 2 광대역 필터쌍은, 광의 입사 방향에 대해 측면에서 보았을 때 수직한 방향으로 일직선으로 배치된다. 입사광 L 은 각각 제 1 광대역 필터쌍과 제 2 광대역 필터쌍으로 입사하며, 제 1 광대역 필터 (411) 및 제 2 광대역 필터 (421) 에 따른 파장을 갖는 빛과, 제 3 광대역 필터 (412) 및 제 4 광대역 필터 (422) 에 따른 파장을 갖는 빛으로 분리되어 검출기 (460) 에 의해 검출된다.
일 실시형태로, 보상기 (431, 432) 와 검출기 (460) 사이에 간섭을 방지하기 위한 적어도 하나 이상의 렌즈가 배치될 수도 있다. 2 개의 광대역 필터쌍을 포함하고 있는 도 5a 의 분광 광도 장치에서는 실린더리컬 렌즈 (440) 및 볼록렌즈 (450) 가 사용될 수도 있다. 도 5b 는 광원의 진행 단계별 크기 및 모양 변화를 나타낸다. 보상기 (431, 432) 를 통과한 후 발산하는 각각의 빛 (L3) 은 실린더리컬 렌즈 (440) 를 통과하며 타원 형상을 띄게 되고, 볼록렌즈 (450) 를 통과하여 수렴한다. 볼록렌즈 (450) 를 통과한빛 (L4) 이 수렴하는 위치에 검출기 (460) 를 배치하여 보다 용이하게 빛을 검출할 수 있다.
또한, 본원 발명의 분광 광도 장치는 제 1 광대역 필터쌍 및 제 2 광대역 필터쌍 외에, 광의 입사 방향에 대해 측면에서 보았을 때 수직한 방향으로 일직선으로 배치되는 N (1 ≤ N ≤ 28) 개의 광대역 필터쌍을 더 포함할 수도 있다. 광의 입사 방향에 대하여 상이한 각도를 갖는 복수개의 광대역 필터쌍을 배치하는 것을 통하여, 각각 상이한 파장을 가지는 광대역 필터쌍의 개수만큼의 분리된 빛을 동시에 검출할 수도 있다.
일 실시형태로, 본원 발명의 분광 광도 장치는 광원을 분배하는 복수개의 광섬유를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도 5a 에 도시된 분광 광도 장치에서, 제 1 광대역 필터쌍으로 광이 입사되도록 하는 제 1 광섬유와, 제 2 광대역 필터쌍으로 광이 입사되도록 하는 제 2 광섬유를 포함할 수도 있다. 광섬유의 개수는 이에 한정되지 않으며, 광대역 필터쌍의 개수만큼 광원을 분배하도록 포함될 수도 있다.
본원 발명의 분광 광도 장치에서는 상이한 타입의 검출기가 사용될 수도 있다. 예를 들면, 이미지 센서, PMT(photomultiplier tube), CCD (Charge Coupled Device) 어레이 검출기, CMOS 검출기, 및 포토다이어드 어레이 검출기와 같은 검출기가 사용될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
도 6a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 특정 파장 선택의 과정을 도시한다. 단색화 장치에 넓은 대역의 파장을 갖는 광 L 이 제공된다. 제 1 광대역 필터는 광의 입사 방향에 대해 각도 θ1 를 갖도록 배치되었을 때 중심 파장 λc1 및 대역폭 d1 을 갖는 제 1 대역 통과 필터로 동작한다. 광 L1 은 광 L 이 각도 θ1 를 갖는 제 1 광대역 필터를 통과한 결과로, 중심 파장 λc1 및 대역폭 d1 을 갖는다. 제 2 광대역 필터는 광의 입사 방향에 대해 각도 θ2 를 갖도록 배치되었을 때 중심 파장 λc2 및 대역폭 d2 을 갖는 제 2 대역 통과 필터로 동작한다. 광 L1 의 파장 중에서 제 2 대역 통과 필터에 해당하는 부분만이 통과되어 광 L2 가 된다. 이와 관련하여, 도 6b 에서는 중심 파장 λc1 및 대역폭 d1 을 갖는 광대역 필터와 중심 파장 λc2 및 대역폭 d2 을 갖는 광대역 필터를 통과시켜 특정 파장을 선택하는 원리를 도시한다. 이러한 원리에 의해, 광 L2 는 결과적으로 중심 파장 λc 및 대역폭 d 를 가지며, 여기서, λc 및 d 는 각각 다음의 수학식 1 및 수학식 2 에 의하여 도출된다.
Figure pat00001
Figure pat00002
본 발명의 분광 광도 장치는, 상기와 같은 원리에 따라 광대역 필터들의 광의 입사 방향에 대한 각도를 조정함으로써 통과되는 파장 대역의 중심 파장 및 대역폭을 변화시켜 원하는 파장을 자유롭게 선택할 수 있으며, 복수개의 광대역 필터쌍을 사용하여 동시에 복수개의 파장의 빛을 검출할 수 있다.
상기에서는 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (6)

  1. 입사하는 광으로부터 특정 파장 대역의 광을 분석하기 위한 분광 광도 장치로서,
    상기 분광 광도 장치는,
    입사한 광을 확산시키는 수광부;
    제 1 광대역 필터쌍; 및
    상기 제 1 광대역 필터쌍을 통과한 광을 검출하는 검출기를 포함하고,
    상기 제 1 광대역 필터쌍은,
    광의 입사 방향에 대해 제 1 각도를 갖도록 배치되어, 상기 입사하는 광에 대하여 제 1 파장 대역을 통과시키는 제 1 광대역 필터;
    광의 입사 방향에 대해 상기 제 1 각도와는 상이한 제 2 각도를 갖도록 배치되어, 상기 제 1 광대역 필터를 통과한 광에 대하여 제 2 파장 대역을 통과시키는 제 2 광대역 필터; 및
    상기 제 2 광대역 필터를 통과한 광의 경로를 상기 제 1 광대역 필터에 입사하는 광의 경로와 같아지도록 조정하는 제 1 경로 보상 수단을 포함하고,
    상기 제 1 광대역 필터, 상기 제 2 광대역 필터 및 상기 제 1 경로 보상 수단은 광의 입사 방향에 대해 직렬적으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 분광 광도 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 2 광대역 필터쌍을 더 포함하는 분광 광도 장치로서,
    상기 제 2 광대역 필터쌍은,
    광의 입사 방향에 대해 제 3 각도를 갖도록 배치되어, 상기 입사하는 광에 대하여 제 3 파장 대역을 통과시키는 제 3 광대역 필터;
    광의 입사 방향에 대해 상기 제 3 각도와는 상이한 제 4 각도를 갖도록 배치되어, 상기 제 3 광대역 필터를 통과한 광에 대하여 제 4 파장 대역을 통과시키는 제 4 광대역 필터; 및
    상기 제 4 광대역 필터를 통과한 광의 경로를 상기 제 3 광대역 필터에 입사하는 광의 경로와 같아지도록 조정하는 제 2 경로 보상 수단을 포함하고,
    상기 제 3 광대역 필터, 상기 제 4 광대역 필터 및 상기 제 2 경로 보상 수단은 광의 입사 방향에 대해 직렬적으로 배치되고,
    상기 제 1 광대역 필터쌍과 상기 제 2 광대역 필터쌍은, 광의 입사 방향에 대해 측면에서 보았을 때 수직한 방향으로 일직선으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 분광 광도 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 광대역 필터쌍 및 상기 제 2 광대역 필터쌍과, 광의 입사 방향에 대해 측면에서 보았을 때 수직한 방향으로 일직선으로 배치되는 N 개의 광대역 필터쌍을 더 포함하고,
    1 ≤ N ≤ 28 인, 분광 광도 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 수광부는 제 1 수광부 및 제 2 수광부를 포함하고,
    상기 제 1 광대역 필터쌍에는 상기 제 1 수광부로부터 광이 입사되고,
    상기 제 2 광대역 필터쌍에는 상기 제 2 수광부로부터 광이 입사되는 것을 특징으로 하는, 분광 광도 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 광대역 필터쌍과 상기 검출기 사이에 간섭을 방지하기 위한 적어도 하나 이상의 렌즈를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 렌즈는,
    실린더리컬렌즈;
    볼록렌즈; 또는
    이들의 임의의 조합
    중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분광 광도 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출기는 이미지 센서인 것을 특징으로 하는, 분광 광도 장치.
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