KR20190012062A - 광 필터를 포함하는 광 분광기 - Google Patents

광 필터를 포함하는 광 분광기 Download PDF

Info

Publication number
KR20190012062A
KR20190012062A KR1020170094961A KR20170094961A KR20190012062A KR 20190012062 A KR20190012062 A KR 20190012062A KR 1020170094961 A KR1020170094961 A KR 1020170094961A KR 20170094961 A KR20170094961 A KR 20170094961A KR 20190012062 A KR20190012062 A KR 20190012062A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
photodetector
filter array
light
optical filters
optical
Prior art date
Application number
KR1020170094961A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102364854B1 (ko
Inventor
김효철
노영근
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020170094961A priority Critical patent/KR102364854B1/ko
Priority to US15/805,590 priority patent/US10393580B2/en
Publication of KR20190012062A publication Critical patent/KR20190012062A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102364854B1 publication Critical patent/KR102364854B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0229—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using masks, aperture plates, spatial light modulators or spatial filters, e.g. reflective filters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0256—Compact construction
    • G01J3/0259—Monolithic
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/18—Generating the spectrum; Monochromators using diffraction elements, e.g. grating
    • G01J3/1804—Plane gratings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/2803—Investigating the spectrum using photoelectric array detector
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/2823—Imaging spectrometer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/30—Measuring the intensity of spectral lines directly on the spectrum itself
    • G01J3/36—Investigating two or more bands of a spectrum by separate detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J2003/1204—Grating and filter
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J2003/1213—Filters in general, e.g. dichroic, band
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/2803—Investigating the spectrum using photoelectric array detector
    • G01J2003/282—Modified CCD or like

Abstract

대역 통과 필터를 이용하여, 입사되는 광을 파장별로 분광하는 소형 광 분광기가 개시된다. 개시된 광 분광기는 투광성 물질로 형성된 기판, 상기 기판의 일 면에 마련되는 것으로, 복수개의 광 필터를 포함하는 필터 어레이(filter array) 및 상기 필터 어레이에 의해 반사된 광이 입사되는 제1 광 디텍터를 포함한다.

Description

광 필터를 포함하는 광 분광기{Spectrometer comprising light filter}
본 개시는 광학 장치에 관한 것으로, 상세하게는 광 필터를 포함하는 광 분광기에 관한 것이다.
분광기는 비침습 의료 센서 및 사물 인터넷 등 다양한 분야에 적용되는 센서의 구성에 중요한 장치이다. 분광기의 다양한 활용 가능성을 위해 소형화에 대한 수요가 증가하고 있다.
분광기를 형성하기 위하여 일반적으로 프리즘(prism) 또는 격자(grating) 구조의 필터 구조체를 이용하고 있다. 분광기의 소형화 및 광의 각도 민감성이나 광 감도의 한계를 극복하기 위하여 다양한 연구가 이루어지고 있다.
예시적인 실시예는 대역 통과 필터를 이용하여, 입사되는 광을 파장별로 분광하는 소형 광 분광기를 제공한다.
일 측면에 따른 광 분광기는,
투광성 물질로 형성된 기판; 상기 기판의 일 면에 마련되는 것으로, 복수개의 광 필터를 포함하는 필터 어레이(filter array); 및 상기 필터 어레이에 의해 반사된 광이 입사되는 제1 광 디텍터;를 포함한다.
상기 복수개의 광 필터는 각각 서로 다른 파장 대역의 광을 통과시킬 수 있다.
상기 복수개의 광 필터는 각각 통과시키는 파장 대역 이외의 파장 대역의 광은 반사시킬 수 있다.
상기 필터 어레이의 하부에 마련되는 것으로, 상기 필터 어레이를 통과한 광이 입사되는 제2 광 디텍터;를 포함할 수 있다.
상기 복수개의 광 필터는 1차원적 그레이팅(grating) 패턴 또는 2차원적인 모자이크 패턴으로 배열될 수 있다.
상기 제1 광 디텍터 및 상기 제2 광 디텍터는 상기 복수개의 광 필터에 각각 대응되는 복수개의 광 디텍터 유닛을 포함할 수 있다.
상기 제1 광 디텍터 및 상기 제2 광 디텍터는 이미지 센서, CCD(charge coupled device) 및 포토다이오드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 복수개의 광 필터 중 적어도 하나는 두 개 이상의 통과 파장 대역을 가질 수 있다.
다른 측면에 따른 광 분광기는,
투과성 물질로 형성된 기판; 상기 기판의 일 면에 마련되는 것으로, 복수개의 광 필터를 포함하는 필터 어레이(filter array); 상기 필터 어레이에 의해 반사된 광이 입사되는 제1 광 디텍터; 상기 필터 어레이의 하부에 마련되는 것으로, 상기 필터 어레이를 통과한 광이 입사되는 제2 광 디텍터; 및 상기 기판의 타 면에 마련되는 것으로, 상기 기판으로 입사되는 광을 상기 필터 어레이로 전달하는 회절 격자;를 포함한다.
상기 복수개의 광 필터는 각각 서로 다른 파장 대역의 광을 통과시킬 수 있다.
상기 복수개의 광 필터는 각각 통과시키는 파장 대역 이외의 파장 대역의 광은 반사시킬 수 있다.
상기 복수개의 광 필터는 1차원적 그레이팅(grating) 패턴 또는 2차원적인 모자이크 패턴으로 배열될 수 있다.
상기 제1 광 디텍터 및 상기 제2 광 디텍터는 상기 복수개의 광 필터에 각각 대응되는 복수개의 광 디텍터 유닛을 포함할 수 있다.
상기 제1 광 디텍터 및 상기 제2 광 디텍터는 이미지 센서, CCD(charge coupled device) 및 포토다이오드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 복수개의 광 필터 중 적어도 하나는 두 개 이상의 통과 파장 대역을 가질 수 있다.
전술한 실시예에 따른 광 분광기는 필터 어레이(filter array)를 통과하는 광 및 필터 어레이에서 반사되는 광을 모두 센싱할 수 있다. 따라서, 광 분광기로 입사되는 광 신호 중 버려지는 부분 없이 모두 광 디텍터로 전달할 수 있다.
또한, 전술한 실시예에 따른 광 분광기는 소형 구조로 우수한 분광 성능을 나타낼 수 있으며, 다양한 광학 장치에 적용되기에 유리하다.
도 1은 일 실시예에 따른 광 분광기를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 광 분광기에서, 필터 어레이 및 제2 광 디텍터를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 필터 어레이의 복수개의 광 필터의 파장에 따른 투과도 및 반사도를 나타낸 그래프이다.
도 4a 및 도 4b는 일 실시예에 따른 복수개의 광 필터 중 하나의 광 필터의 파장에 따른 투과도 및 반사도를 나타낸 그래프이다.
도 4c 및 도 4d는 다른 실시예에 따른 복수개의 광 필터 중 하나의 광 필터의 파장에 따른 투과도 및 반사도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 광 분광기를 개략적으로 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 일 실시예에 따른 광 분광기(1)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 광 분광기(1)는 기판(10), 필터 어레이(20), 제1 광 디텍터(30) 및 제2 광 디텍터(40)를 포함한다.
기판(10)은 광이 입사되는 것으로, 필터 어레이(20), 제1 광 디텍터(30) 및 제2 광 디텍터(40)는 기판의 일 면에 마련될 수 있다.
기판(10)은 투광성 특성을 지닌 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 글래스(glass), 사파이어, 석영(quartz), 투광성 폴리머 등으로 형성될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
기판(10)의 일 면에는 필터 어레이(20)가 마련될 수 있으며, 필터 어레이(20)는 복수개의 광 필터(25)를 포함할 수 있다. 복수개의 광 필터(25)는 각각 서로 다른 파장 대역의 광을 통과시킬 수 있으며, 복수개의 광 필터(25)는 각각 통과 시키는 파장 대역 이외의 파장 대역의 광은 반사시킬 수 있다. 즉 필터 어레이(20)의 복수개의 광 필터(25)는 대역 통과 필터(band pass filter)일 수 있다.
또한, 복수개의 광 필터(25) 중 적어도 하나는 두 개 이상의 통과 파장 대역을 가질 수도 있다. 필터 어레이(20)의 복수개의 광 필터(25)는 1차원적 그레이팅(grating) 패턴 또는 2차원적인 모자이크 패턴으로 배열되어 있을 수 있다.
제1 광 디텍터(30)는 입사되는 광을 센싱할 수 있는 장치로서, 이미지 센서, CCD(charge coupled device), 포토다이오드(photodiode) 또는 포토트랜지스터(phototransistor)를 포함할 수 있다. 제1 광 디텍터(30)는 필터 어레이(20)가 포함하는 복수개의 광 필터(25) 각각에 대응되는 복수개의 광 디텍터 유닛(35)을 포함할 수 있다. 즉, 제1 광 디텍터(30)는 필터 어레이(20)가 포함하고 있는 광 필터(25)와 동일한 개수 또는 그 이상의 광 디텍터 유닛(35)을 포함할 수 있다.
제1 광 디텍터(30)는 필터 어레이(20)에서 통과되지 못하고 반사되는 광(L2)이 입사될 수 있으며, 제1 광 디텍터(30)는 입사되는 광(L2)을 센싱할 수 있다.
제2 광 디텍터(40)는 필터 어레이(20)의 하부에 마련될 수 있다. 제2 광 디텍터(40)는 입사되는 광을 센싱할 수 있는 장치로서, 이미지 센서, CCD(charge coupled device), 포토다이오드(photodiode) 또는 포토트랜지스터(phototransistor)를 포함할 수 있다. 제2 광 디텍터(40)는 필터 어레이(20)가 포함하는 복수개의 광 필터(25) 각각에 대응되는 복수개의 광 디텍터 유닛(45)을 포함할 수 있다. 즉, 제2 광 디텍터(40)는 필터 어레이(20)가 포함하고 있는 광 필터(25)와 동일한 개수 또는 그 이상의 광 디텍터 유닛(45)을 포함할 수 있다.
기판(10)을 통해 필터 어레이(20)로 입사되는 광(L1) 중 필터 어레이(20)를 통과한 광은 제2 광 디텍터(40)로 입사될 수 있으며, 제2 광 디텍터(40)는 필터 어레이(20)를 통과한 광을 센싱할 수 있다. 제2 광 디텍터(40)의 각각의 광 디텍터 유닛(45)은 필터 어레이(20)의 복수의 광 필터(25)에 각각 대응되므로, 필터 어레이(20)에 입사되는 광(L1)이 포함하고 있는 파장 대역을 알 수 있다.
위 실시예에 따르면, 광 분광기(1)는 필터 어레이(20)를 통과하는 광은 제2 광 디텍터(40)에서 센싱하고, 필터 어레이(20)에서 반사되는 광은 제1 광 디텍터(30)에서 센싱함으로써, 광 분광기(1)로 입사되는 광 신호를 버려지는 부분 없이 모두 제1 광 디텍터(30) 또는 제2 광 디텍터(40)로 전달할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 광 분광기(1)에서, 필터 어레이(20) 및 제2 광 디텍터(40)를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 제2 광 디텍터(40)는 필터 어레이(20)가 포함하는 복수개의 광 필터(25) 각각에 대응되는 복수개의 광 디텍터 유닛(45)을 포함할 수 있다. 각각의 광 필터(25)를 통과한 광은 각각의 광 필터(25)에 대응되는 광 디텍터 유닛(45)으로 입사될 수 있다. 따라서, 각각의 광 필터(25)가 통과시키는 광의 파장 대역을 미리 알고 있으면, 광 디텍터 유닛(45)의 센싱을 통해 필터 어레이(20)에 입사되는 광이 포함하고 있는 광의 파장 대역을 알 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 필터 어레이(20)의 복수개의 광 필터(25)의 파장에 따른 투과도 및 반사도를 나타낸 그래프이다.
도 3a를 참조하면, 그래프에서 각각의 피크는 광 필터(25)가 통과시킬 수 있는 광의 파장 대역을 의미한다. 즉, 도 3a의 그래프와 같은 통과 대역을 갖는 복수개의 광 필터(25)로 필터 어레이(20)를 구성하는 경우, 광 분광기(1)는 약 820nm ~ 약 920nm까지의 파장을 갖는 광을 센싱할 수 있다. 필터 어레이(20)를 통과한 광은 제2 광 디텍터(40)의 복수개의 광 디텍터 유닛(45)에 의해 센싱될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 그래프에서 각각의 피크는 광 필터(25)가 반사시키지 못하는 광의 파장 대역을 의미한다. 즉, 각각의 광 필터(25)는 통과시키는 파장 대역 이외의 파장 대역의 광은 반사시킬 수 있다. 복수개의 광 필터(25)에 의해 반사된 광은 제1 광 디텍터(30)으로 입사될 수 있으며, 제1 광 디텍터(30)의 복수개의 광 디텍터 유닛(35)은 상기 광을 센싱하여 광 신호를 분석할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 일 실시예에 따른 복수개의 광 필터 중 하나의 광 필터(25)의 파장에 따른 투과도 및 반사도를 나타낸 그래프이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 도 4a에서의 피크는 하나의 광 필터(25)가 통과시킬 수 있는 광의 파장 대역을 의미하고, 도 4b에서의 피크는 하나의 광 필터(25)가 반사시키지 못하는 광의 파장 대역을 의미한다. 광 필터(25)가 통과시키는 광의 파장 대역과 반사시키지 못하는 광의 파장 대역은 동일하다. 하나의 광 필터(25)가 통과시킬 수 있는 광의 파장 대역은 한 개일 수 있다.
도 4c 및 도 4d는 다른 실시예에 따른 복수개의 광 필터 중 하나의 광 필터(25)의 파장에 따른 투과도 및 반사도를 나타낸 그래프이다.
도 4c 및 도 4d를 참조하면, 도 4c에서의 피크는 하나의 광 필터(25)가 통과시킬 수 있는 광의 파장 대역을 의미하고, 도 4d에서의 피크는 하나의 광 필터(25)가 반사시키지 못하는 광의 파장 대역을 의미한다. 도 4c 및 도 4d에서는 하나의 광 필터(25)가 통과시킬 수 있는 광의 파장 대역은 두 개 이상이 될 수 있다. 즉, 도 1의 광 분광기(1)에서 복수개의 광 필터(25) 중 적어도 하나는 두 개 이상의 동과 파장 대역을 가질 수 있다.
도 5는 다른 실시예에 따른 광 분광기(100)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 광 분광기(100)는 기판(110), 필터 어레이(120), 제1 광 디텍터(30), 제2 광 디텍터(140) 및 회절 격자(150)를 포함한다.
기판(110)은 투광성 특성을 지닌 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 글래스(glass), 사파이어, 석영(quartz), 투광성 폴리머 등으로 형성될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
기판(110)의 일 면에는 필터 어레이(120)가 마련될 수 있으며, 필터 어레이(120)는 복수개의 광 필터(125)를 포함할 수 있다. 복수개의 광 필터(125)는 각각 서로 다른 파장 대역의 광을 통과시킬 수 있으며, 복수개의 광 필터(125)는 각각 통과 시키는 파장 대역 이외의 파장 대역의 광은 반사시킬 수 있다. 즉 필터 어레이(120)의 복수개의 광 필터(125)는 대역 통과 필터(band pass filter)일 수 있다.
또한, 복수개의 광 필터(125) 중 적어도 하나는 두 개 이상의 통과 파장 대역을 가질 수도 있다. 필터 어레이(120)의 복수개의 광 필터(125)는 1차원적 그레이팅(grating) 패턴 또는 2차원적인 모자이크 패턴으로 배열되어 있을 수 있다.
제2 광 디텍터(140)는 필터 어레이(120)의 하부에 마련될 수 있다. 제2 광 디텍터(140)는 입사되는 광을 센싱할 수 있는 장치로서, 이미지 센서, CCD(charge coupled device), 포토다이오드(photodiode) 또는 포토트랜지스터(phototransistor)를 포함할 수 있다. 제2 광 디텍터(140)는 필터 어레이(120)가 포함하는 복수개의 광 필터(125) 각각에 대응되는 복수개의 광 디텍터 유닛(145)을 포함할 수 있다. 즉, 제2 광 디텍터(140)는 필터 어레이(120)가 포함하고 있는 광 필터(125)와 동일한 개수 또는 그 이상의 광 디텍터 유닛(145)을 포함할 수 있다.
제1 광 디텍터(130) 는 입사되는 광을 센싱할 수 있는 장치로서, 이미지 센서, CCD(charge coupled device), 포토다이오드(photodiode) 또는 포토트랜지스터(phototransistor)를 포함할 수 있다. 제1 광 디텍터(130)는 필터 어레이(120)가 포함하는 복수개의 광 필터(125) 각각에 대응되는 복수개의 광 디텍터 유닛(135)을 포함할 수 있다. 즉, 제1 광 디텍터(130)는 필터 어레이(120)가 포함하고 있는 광 필터(125)와 동일한 개수 또는 그 이상의 광 디텍터 유닛(135)을 포함할 수 있다.
회절 격자(150)는 기판(110)에서 필터 어레이(120)가 마련되어 있는 면의 반대쪽 면에 마련되어 있을 수 있다. 회절 격자(150)는 회절 격자(150)로 입사되는 광(L)을 회절시킴으로써, 필터 어레이(120)로 광(L1)을 전달할 수 있다. 회절 격자(150)를 구성하는 각각의 단위 회절 격자들은 입사광(L)을 필터 어레이(120)로 전달하도록 주기, 폭 등이 조절될 수 있다.
기판(110)에 마련된 회절 격자(150)로 입사된 광(L)은 회절 격자(150)에 의해 회절되어 필터 어레이(120)로 입사될 수 있다. 필터 어레이(120)로 입사되는 광(L1)중 필터 어레이(120)를 통과한 광은 제2 광 디텍터(140)로 입사될 수 있으며, 제2 광 디텍터(140)는 필터 어레이(120)를 통과한 광을 센싱할 수 있다. 제2 광 디텍터(140)의 각각의 광 디텍터 유닛(145)은 필터 어레이(120)의 복수의 광 필터(125)에 각각 대응되므로, 필터 어레이(120)에 입사되는 광(L1)이 포함하고 있는 파장 대역을 알 수 있다.
필터 어레이(120)를 통과하지 못하고, 필터 어레이(120)에서 반사된 광(L2)은 제1 광 디텍터(130)로 입사될 수 있다. 제1 광 디텍터(130)의 복수개의 광 디텍터 유닛(135)은 반사된 광(L2)의 신호를 센싱할 수 있다.
위 실시예에 따르면, 광 분광기(100)는 필터 어레이(120)를 통과하는 광은 제2 광 디텍터(140)에서 센싱하고, 필터 어레이(120)에서 반사되는 광은 제1 광 디텍터(130)에서 센싱함으로써, 광 분광기(100)로 입사되는 광 신호를 버려지는 부분 없이 모두 제1 광 디텍터(130) 또는 제2 광 디텍터(140)로 전달할 수 있다.
또한, 기판(110)의 일 면에 회절 격자(150)를 마련함으로써, 광 분광기(100)를 소형화 할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1, 100 … 광 분광기
10, 110 … 기판
20, 120 … 필터 어레이
25, 125 … 광 필터
30, 130 … 제1 광 디텍터
35, 135 … 광 디텍터 유닛
40, 140 … 제2 광 디텍터
45, 145 … 광 디텍터 유닛
150 … 회절 격자

Claims (15)

  1. 투광성 물질로 형성된 기판;
    상기 기판의 일 면에 마련되는 것으로, 복수개의 광 필터를 포함하는 필터 어레이(filter array); 및
    상기 필터 어레이에 의해 반사된 광이 입사되는 제1 광 디텍터;를 포함하는 광 분광기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 광 필터는 각각 서로 다른 파장 대역의 광을 통과시키는 광 분광기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수개의 광 필터는 각각 통과시키는 파장 대역 이외의 파장 대역의 광은 반사시키는 광 분광기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 필터 어레이의 하부에 마련되는 것으로, 상기 필터 어레이를 통과한 광이 입사되는 제2 광 디텍터;를 포함하는 광 분광기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수개의 광 필터는 1차원적 그레이팅(grating) 패턴 또는 2차원적인 모자이크 패턴으로 배열되는 광 분광기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 광 디텍터 및 상기 제2 광 디텍터는 상기 복수개의 광 필터에 각각 대응되는 복수개의 광 디텍터 유닛을 포함하는 광 분광기.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 광 디텍터 및 상기 제2 광 디텍터는 이미지 센서, CCD(charge coupled device) 및 포토다이오드 중 적어도 하나를 포함하는 광 분광기.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수개의 광 필터 중 적어도 하나는 두 개 이상의 통과 파장 대역을 갖는 광 분광기.
  9. 투과성 물질로 형성된 기판;
    상기 기판의 일 면에 마련되는 것으로, 복수개의 광 필터를 포함하는 필터 어레이(filter array);
    상기 필터 어레이에 의해 반사된 광이 입사되는 제1 광 디텍터;
    상기 필터 어레이의 하부에 마련되는 것으로, 상기 필터 어레이를 통과한 광이 입사되는 제2 광 디텍터; 및
    상기 기판의 타 면에 마련되는 것으로, 상기 기판으로 입사되는 광을 상기 필터 어레이로 전달하는 회절 격자;를 포함하는 광 분광기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수개의 광 필터는 각각 서로 다른 파장 대역의 광을 통과시키는 광 분광기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수개의 광 필터는 각각 통과시키는 파장 대역 이외의 파장 대역의 광은 반사시키는 광 분광기.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수개의 광 필터는 1차원적 그레이팅(grating) 패턴 또는 2차원적인 모자이크 패턴으로 배열되는 광 분광기.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 광 디텍터 및 상기 제2 광 디텍터는 상기 복수개의 광 필터에 각각 대응되는 복수개의 광 디텍터 유닛을 포함하는 광 분광기.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 광 디텍터 및 상기 제2 광 디텍터는 이미지 센서, CCD(charge coupled device) 및 포토다이오드 중 적어도 하나를 포함하는 광 분광기.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수개의 광 필터 중 적어도 하나는 두 개 이상의 통과 파장 대역을 갖는 광 분광기.
KR1020170094961A 2017-07-26 2017-07-26 광 필터를 포함하는 광 분광기 KR102364854B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170094961A KR102364854B1 (ko) 2017-07-26 2017-07-26 광 필터를 포함하는 광 분광기
US15/805,590 US10393580B2 (en) 2017-07-26 2017-11-07 Spectrometer including light filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170094961A KR102364854B1 (ko) 2017-07-26 2017-07-26 광 필터를 포함하는 광 분광기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190012062A true KR20190012062A (ko) 2019-02-08
KR102364854B1 KR102364854B1 (ko) 2022-02-18

Family

ID=65038273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170094961A KR102364854B1 (ko) 2017-07-26 2017-07-26 광 필터를 포함하는 광 분광기

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10393580B2 (ko)
KR (1) KR102364854B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11719951B2 (en) 2019-12-20 2023-08-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Polarization spectral filter, polarization spectral filter array, and polarization spectral sensor

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11092486B2 (en) 2017-12-08 2021-08-17 California Institute Of Technology Compact folded metasurface spectrometer
US11187582B2 (en) 2019-04-30 2021-11-30 California Institute Of Technology Folded metasurface hyperspectral imager

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003016842A1 (fr) * 2001-08-13 2003-02-27 Hamamatsu Photonics K.K. Spectrometre et procede de separation spectrale
US20040208452A1 (en) * 2003-03-14 2004-10-21 Infineon Technologies Ag Arrangement for multiplexing and/or demultiplexing optical signals having a plurality of wavelengths
KR20130108051A (ko) * 2012-03-23 2013-10-02 삼성전자주식회사 광 바이오 센서, 상기 광 바이오 센서를 포함하는 바이오 센싱 시스템 및 상기 광 바이오 센서의 제조 방법

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54103055A (en) * 1978-01-31 1979-08-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Spectrometer
US5995235A (en) * 1997-02-13 1999-11-30 Applied Materials, Inc. Bandpass photon detector
US5850292A (en) * 1997-11-13 1998-12-15 Hewlett-Packard Company Wavelength monitor for optical signals
US6362888B1 (en) * 1999-12-23 2002-03-26 Lj Laboratories, L.L.C. Spectrometer assembly
US6631222B1 (en) * 2000-05-16 2003-10-07 Photuris, Inc. Reconfigurable optical switch
US6870976B2 (en) * 2001-03-13 2005-03-22 Opnext, Inc. Filter based multiplexer/demultiplexer component
US6603897B1 (en) * 2001-10-22 2003-08-05 Raytheon Company Optical multiplexing device with separated optical transmitting plates
MXPA04008713A (es) 2002-03-08 2006-02-24 Sensys Medical Inc Aparato compacto para la medicion no invasiva de glucosa a traves de espectroscopia del infrarrojo cercano.
US7433552B2 (en) 2005-12-22 2008-10-07 Palo Alto Research Center Incorporated Obtaining analyte information
US9046470B2 (en) * 2012-03-23 2015-06-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical biosensor, bio-sensing system including the same, and method of fabricating the optical biosensor
US9645075B2 (en) 2013-11-26 2017-05-09 nanoLambda Korea Multispectral imager with hybrid double layer filter array
CN109520618B (zh) 2014-01-31 2021-02-26 唯亚威通讯技术有限公司 光学滤波器和分光计
KR102227979B1 (ko) 2014-08-26 2021-03-15 삼성전자주식회사 초소형 분광기 및 이를 적용한 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003016842A1 (fr) * 2001-08-13 2003-02-27 Hamamatsu Photonics K.K. Spectrometre et procede de separation spectrale
US20040208452A1 (en) * 2003-03-14 2004-10-21 Infineon Technologies Ag Arrangement for multiplexing and/or demultiplexing optical signals having a plurality of wavelengths
KR20130108051A (ko) * 2012-03-23 2013-10-02 삼성전자주식회사 광 바이오 센서, 상기 광 바이오 센서를 포함하는 바이오 센싱 시스템 및 상기 광 바이오 센서의 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11719951B2 (en) 2019-12-20 2023-08-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Polarization spectral filter, polarization spectral filter array, and polarization spectral sensor

Also Published As

Publication number Publication date
KR102364854B1 (ko) 2022-02-18
US20190033129A1 (en) 2019-01-31
US10393580B2 (en) 2019-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10642056B2 (en) Multispectral or hyperspectral imaging and imaging system based on birefringent subwavelength resonating structure
EP3191815B1 (en) Light sensor modules and spectrometers including an optical grating structure
US8130380B2 (en) Spectrometer and interferometric method
US10191022B2 (en) Gas imager employing an array imager pixels with order filters
KR101635649B1 (ko) 분광기
CN106441564B (zh) 光学滤波器和分光仪
KR102356454B1 (ko) 이중 커플러 소자, 상기 이중 커플러를 포함하는 분광기, 및 상기 분광기를 포함하는 비침습형 생체 센서
KR102640203B1 (ko) 슬롯을 포함하는 광학 소자 및 이를 채용한 장치
US20170241838A1 (en) Optical filter element for devices for converting spectral information into location information
KR102364854B1 (ko) 광 필터를 포함하는 광 분광기
KR101774186B1 (ko) 분광모듈
KR102612412B1 (ko) 이미징 센서 및 이의 제조 방법
CN201464039U (zh) 小型柱面镜多光栅光谱分析仪
WO2013102661A1 (en) Spectroscopic sensor for bio-sensing
US20090073451A1 (en) Spectrally diverse, spatially sensitive apparatus and associated methods
JP5538194B2 (ja) 光学装置及び電子機器
JP2021099485A (ja) 偏光分光フィルタ、偏光分光フィルタアレイ及び偏光分光センサ
EP0520463B1 (en) A high-resolution spectroscopy system
KR102454950B1 (ko) 분광기 및 분광기를 포함하는 이미지 센서
WO2004104947A3 (de) Vorrichtung zur prüfung von banknoten
EP3450938A1 (en) An image sensor and an imaging apparatus
US20200217718A1 (en) Chip-scale optical spectrometer
Zhan et al. Multiplexed reflective-matched optical fiber grating interrogation technique
CN114599946A (zh) 光谱仪和成像装置
US20220133185A1 (en) System for measuring the presence and/or the concentration of an analysis substance dissolved in a bodily fluid

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant