KR20220045916A

KR20220045916A - 복합 광필터

Info

Publication number: KR20220045916A
Application number: KR1020210132014A
Authority: KR
Inventors: 윌리엄 디. 하우크
Original assignee: 비아비 솔루션즈 아이엔씨.
Priority date: 2020-10-06
Filing date: 2021-10-05
Publication date: 2022-04-13
Also published as: CN114384619A; US20220107449A1; EP3982173A1

Abstract

복합 광필터는 기판, 공용 광필터, 하나 이상의 제1 광필터 및 하나 이상의 제2 광필터를 포함할 수도 있다. 공용 광필터는 기판의 제1 표면 상에 형성될 수도 있다. 하나 이상의 제1 광필터는 기판의 제2 표면의 하나 이상의 제1 부분 상에 형성될 수도 있고 제1 파장과 연관된 광을 통과시키도록 구성될 수도 있다. 하나 이상의 제2 광필터는 기판의 제2 표면의 하나 이상의 제2 부분 상에 형성될 수도 있고 제2 파장과 연관된 광을 통과시키도록 구성될 수도 있다.

Description

복합 광필터{COMPOSITE OPTICAL FILTER}

광필터는 파장에 기초하여, 광필터에 입사하는 광을 선택적으로 투과시키고, 반사시키고/시키거나 흡수하는 디바이스이다. 광필터는 특정한 파장의 광을 디바이스, 예컨대, 광센서, 이미지 센서 등으로 통과시키거나 또는 투과시키도록 사용될 수도 있다.

일부 구현예에서, 복합 광필터는 기판; 기판의 제1 표면 상에 형성된 공용 광필터; 기판의 제2 표면의 하나 이상의 제1 부분에 형성된 하나 이상의 제1 광필터로서, 하나 이상의 제1 광필터는 제1 파장과 연관된 광을 통과시키도록 구성되는, 하나 이상의 제1 광필터; 및 기판의 제2 표면의 하나 이상의 제2 부분에 형성된 하나 이상의 제2 광필터로서, 하나 이상의 제2 광필터는 제2 파장과 연관된 광을 통과시키도록 구성되는, 하나 이상의 제2 광필터를 포함한다.

일부 구현예에서, 광디바이스는 이미지 센서 및 복합 광필터를 포함하고, 복합 광필터는 기판; 기판의 제1 표면 상에 형성된 공용 광필터; 및 기판의 제2 표면 상에 형성된 광필터의 어레이를 포함하고, 광필터의 어레이 중 광필터의 제1 세트는 제1 파장과 연관된 광을 통과시키도록 구성되고, 광필터의 어레이 중 광필터의 제2 세트는 제2 파장과 연관된 광을 통과시키도록 구성된다.

일부 구현예에서, 광시스템은 광원; 광필터; 이미지 센서; 및 복합 광필터를 포함하고, 복합 광필터는 기판; 기판의 제1 표면 상에 형성된 공용 광필터; 및 기판의 제2 표면 상에 형성된 광필터의 어레이를 포함하고, 광필터의 어레이는 제1 파장과 연관된 광필터의 제1 세트 및 제2 파장과 연관된 광필터의 제2 세트를 포함한다.

도 1은 본 명세서에서 설명된 예시적인 복합 광필터의 측면도.
도 2 및 도 3은 본 명세서에서 설명된 예시적인 복합 광필터의 평면도.
도 4는 본 명세서에서 설명된 복합 광필터를 포함하는 예시적인 광시스템의 도면.

예시적인 구현예의 다음의 상세한 설명은 첨부 도면을 참조한다. 상이한 도면에서 동일한 참조 부호는 동일하거나 또는 유사한 구성요소를 식별할 수도 있다.

이미지 센서는 다른 예 중에서, 특정한 파장 범위와 연관된 광, 예컨대, 가시광선(예를 들어, 대략 400㎚ 내지 750㎚), 적외선(infrared: IR)(예를 들어, 대략 750 내지 1000㎚) 및/또는 자외선(ultraviolet: UV)(예를 들어, 대략 100 내지 400㎚)을 수광하는 것에 기초하여 신호를 생성하도록 구성될 수도 있다. 일부 경우에, 문턱값 강도의 광은 이미지 센서에 유해할 수도 있고, 특정한 파장의 광은 센서에 도달하기 전에 필터링되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 이미지 센서의 규소가 특정한 범위 이외의 광을 흡수하지 않을 수도 있고, 원하지 않은 광의 입사력이 이미지 센서의 컴포넌트(예를 들어, 와이어 트레이스, 유전체 구조체, 회로망 등)에 흡수될 수도 있어서, 컴포넌트를 손상시키거나 또는 파괴한다.

형광 검출 적용에서, 제1 특정한 파장 범위와 연관된 (예를 들어, 광원으로부터의) 여기 광빔(예를 들어, UV 광)은 (예를 들어, 샘플의 측정 및/또는 분석을 용이하게 하기 위해) 이미지 센서에 의해 캡처되는, 제2 특정한 파장 범위와 연관된 방출 광(예를 들어, 가시광선)을 방출하고 여기 광을 흡수하는 샘플(예를 들어, 생물체 샘플, 예컨대, 바이러스)을 조명한다. 종종, 필터 휠이 샘플과 이미지 센서 사이의 경로에 다수의 광필터를 배치하여 이미지 센서가 다수의 이미지를 캡처하게 하도록 사용되고, 각각의 이미지는 필터 휠의 개별적인 광필터와 연관된 특정한 파장과 관련된다. 그러나, 필터 휠을 회전시키는 것은 샘플을 물리적으로 방해하고/하거나 이미지 간의 오정렬을 유발할 수도 있는 물리적 진동을 도입하고, 이는 다수의 이미지의 합성 이미지의 생성에 영향을 줄 수도 있고 샘플을 측정하고/하거나 분석하기 위한 합성 이미지의 유용성을 감소시킬 수도 있다. 게다가, 필터 휠을 회전시키고 다수의 이미지를 캡처하는 것은 원하지 않고/않거나 유해한 광이 필터 휠의 각각의 광필터에 의해 통과되는 발탁된 광을 간섭하고/하거나 이미지 센서를 손상시킬 가능성을 증가시킨다.

본 명세서에서 설명된 일부 구현예는 기판의 제1 측면 상에 형성된 공용 광필터 및 기판의 제2 측면 상에 형성된 광필터의 어레이를 포함하는 복합 광필터를 제공한다. 공용 광필터는 특정한 파장 범위와 연관된 광(예를 들어, 원하지 않은 방출 광)을 차단할 수도 있고 광필터의 어레이는 각각 특정한 파장(예를 들어, 원하거나 또는 유용한 방출 광과 연관된 개별적인 파장)과 연관된 광을 통과시킬 수도 있다. 따라서, 복합 광필터는 이미지 센서가 필터 휠의 개별적인 광필터와 연관된 동일한 원하는 파장과 연관된 방출 광을 캡처하게 하기 위해, 하지만 다수의 이미지 대신에 단일 이미지로 이미지 센서와 함께 사용될 수도 있다. 이것은 필터 휠을 회전시키고 원하지 않고/않거나 유해한 광이 이미지 센서를 통과할 위험을 최소화하는 것과 연관된 물리적 진동 및 오정렬 문제를 제거한다. 따라서, 복합 광필터는 샘플과 연관된 더 정확한 이미지를 제공하고, 이는 샘플의 측정 및/또는 분석을 개선시킨다. 복합 광필터는 또한 다른 방식으로 다수의 이미지의 합성 이미지를 생성하기 위해 필요한 컴퓨터 자원(예를 들어, 처리 자원, 메모리 자원, 전력 자원 등)의 사용을 감소시킨다.

게다가, 복합 광필터의 기판의 제1 측면 상에 형성된 공용 광필터는 기판의 제2 측면 상에 형성된 광필터의 어레이 중 광필터가 공용 광필터의 사용 없이 다른 방식으로 있는 광필터보다 더 얇게 한다. 이것은 (예를 들어, 증착되어야 하는 층의 수, 선호되는 광밀도 등을 제공하기 위해 필요한 개별적인 광필터의 높이에 기인하여) 다른 방식으로 가능하지 않는 기판의 제2 측면 상의 (예를 들어, 증착되고, 성장되는 등인) 개별적인 광필터의 형성을 용이하게 한다. 이것은 또한 복합 광필터의 어레이 중 개별적인 필터의 높이를 감소시키고 광필터의 작동 수명 동안, 다른 예 중에서, 특정한 광필터가 벤딩되고, 갈라지고/지거나 비틀릴 가능성을 감소시킴으로써 복합 광필터의 강건성을 용이하게 한다.

도 1은 본 명세서에서 설명된 예시적인 복합 광필터(100)의 측면도이다. 도시된 바와 같이, 복합 광필터(100)는 기판(110)을 포함할 수도 있다. 기판(110)은 특정한 파장과 연관된 광(예를 들어, 다른 예 중에서, 가시광선, UV 광 및/또는 IR 광)이 기판(110)을 통과하게 하는 임의의 적합한 물질로 제조될 수도 있다. 기판(110)은 유리(예를 들어, 다른 예 중에서, 용융된 실리카 유리 및/또는 붕소유체 유리), 폴리머(예를 들어, 다른 예 중에서, 폴리머 기판, 폴리머 염료 및/또는 폴리머 매트릭스) 등을 포함할 수도 있거나 또는 이들을 사용하여 형성될 수도 있다.

도 1에 더 도시된 바와 같이, 복합 광필터(100)는 공용 광필터(120)를 포함할 수도 있다. 일부 구현예에서, 공용 광필터(120)는 기판(110)의 제1 표면(예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은, 기판(110)의 하단면) 상에 배치될 수도 있다. 공용 광필터(120)는 예를 들어, 제1 특정한 파장 범위와 연관된 광을 차단하고/하거나 제2 특정한 파장 범위와 연관된 광을 통과시키도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 공용 광필터(120)는 가시 범위 내 광을 차단하고/하거나 UV 범위 내 광을 통과시키도록 구성될 수도 있다.

일부 구현예에서, 공용 광필터(120)는 하나 이상의 층(예를 들어, 하나 이상의 에피택셜층)을 포함할 수도 있다. 공용 광필터(120)의 하나 이상의 층은 기판(110)의 제1 표면 상에 형성(예를 들어, 성장, 증착 등)될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 층은 스퍼터링 방법, 포토리소그래픽 방법, 에칭 방법, 리프트 오프 방법, 스크랩핑 방법, 어닐링 방법, 몰딩 방법, 주조 방법, 기계가공 방법, 스탬핑 방법 등을 사용하여 제조될 수도 있다.

도 1에 더 도시된 바와 같이, 복합 광필터(100)는 복수의 개별적인 광필터를 포함하는 광필터의 어레이(130)를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 광필터의 어레이(130)는 다른 예 중에서, 하나 이상의 광필터(140)(광필터(140-1 및 140-2)로서 도 1에 도시됨), 하나 이상의 광필터(150), 하나 이상의 광필터(160) 및/또는 하나 이상의 광필터(170)를 포함할 수도 있다. 각각의 개별적인 광필터는 각각의 파장과 연관된(예를 들어, 허용 오차 내) 광을 통과시키도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 다른 예 중에서, 광필터(140-1) 및 광필터(140-2)는 제1 파장과 연관된 광을 통과시키도록 각각 구성될 수도 있고, 광필터(150)는 제2 파장과 연관된 광을 통과시키도록 구성될 수도 있고, 광필터(160)는 제3 파장과 연관된 광을 통과시키도록 구성될 수도 있고/있거나 광필터(170)는 제4 파장과 연관된 광을 통과시키도록 구성될 수도 있다. 도 1이 4개의 상이한 파장에 대한 광을 통과시키는 것과 연관된 광필터를 도시하지만, 구현예는 광필터의 임의의 수의 개별적인 세트를 포함하는 임의의 수의 광필터를 포함하는 광필터의 어레이(130)를 포함하고, 광필터의 개별적인 세트 중 각각의 광필터는 특정한 파장과 연관된 광을 통과시키도록 구성된다.

도 1에 더 도시된 바와 같이, 광필터의 어레이(130) 중 각각의 광필터는 특정한 높이 및 특정한 폭을 갖는다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 광필터(140-1)는 광필터(150), 광필터(160) 및 광필터(170)의 각각의 높이 및 폭과 상이한 높이 및 폭을 갖는다. 특히, 이 실시예에서, 광필터(140-1)의 높이 및 폭은 광필터(140-2)의 높이 및 폭과 일치한다(예를 들어, 허용 오차 내에서 같다). 광필터(140-1)와 광필터(140-2)는 이들이 둘 다 제1 파장과 연관되기(예를 들어, 이들이 제1 파장과 연관된 광을 통과시키도록 각각 구성되고/되거나 본 명세서에서 더 설명되는 바와 같이, 층의 동일한 조성을 포함하기) 때문에 일치하는 높이 및 폭을 가질 수도 있다.

본 명세서에서 설명된 일부 구현예가 높이 및 폭의 면에서 가변하는 광필터의 어레이(130) 중 광필터의 적어도 일부를 갖지만, 광필터의 적어도 일부는 부가적으로 또는 대안적으로 다른 치수 및/또는 특성에 대해, 예컨대, 다른 예 중에서, 면적, 원주, 사선 길이, 중심점 위치 및/또는 측벽 각의 면에서 가변할 수도 있다. 게다가, 광필터의 어레이(130) 중 광필터가 직사각형 형상을 갖고 서로 접촉(예를 들어, 광필터 사이에 임의의 공간이 없음)하는 것으로 도 1에 도시되지만, 구현예는 광필터 사이에 공간이 있거나 또는 없는, 임의의 형상(예를 들어, 다각형 형상, 둥근 형상 등)의 광필터를 포함할 수도 있다. 실시예로서, 광필터(140-1)와 광필터(140-2)는 일치하는 높이를 가질 수도 있지만, 상이한 형상, 상이한 폭, 상이한 면적 등을 가질 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 이들은 제1 파장과 각각 연관될 수도 있다(예를 들어, 이들은 본 명세서에서 더 설명되는 바와 같이, 제1 파장과 연관된 광을 통과시키도록 각각 구성될 수도 있고/있거나 층의 동일한 조성을 각각 포함할 수도 있다).

일부 구현예에서, 광필터의 어레이(130)는 기판(110)의 제2 표면(예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은, 기판(110)의 상단면) 상에 배치될 수도 있다. 일부 구현예에서, 광필터의 어레이(130) 중 광필터(예를 들어, 광필터(140), 광필터(150), 광필터(160) 또는 광필터(170))는 하나 이상의 층(예를 들어, 하나 이상의 에피택셜층)을 포함할 수도 있다. 광필터의 하나 이상의 층은 기판(110)의 제2 표면 상에 형성(예를 들어, 성장, 증착 등)될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 층은 스퍼터링 방법, 포토리소그래픽 방법, 에칭 방법, 리프트 오프 방법, 스크랩핑 방법, 어닐링 방법, 몰딩 방법, 주조 방법, 기계가공 방법, 스탬핑 방법 등을 사용하여 제조될 수도 있다.

일부 구현예에서, 증착 디바이스는 기판(110)의 제2 표면 상에 광필터의 어레이(130) 중 각각의 광필터의 각각의 하나 이상의 층을 증착하여 광필터의 어레이(130)를 형성할 수도 있다. 예를 들어, 증착 디바이스는 기판(110)의 제2 표면에 걸쳐 공용층의 세트(각각의 광필터의 각각의 하나 이상의 층에 포함됨)를 증착할 수도 있고, 별개의 층의 각각의 세트는 공용층의 세트 상의 각각의 개별적인 광필터와 연관된 각각의 위치에(예를 들어, 공용층의 세트 상에) 증착될 수도 있다. 일부 구현예에서, 광필터의 어레이(130)의 각각의 광필터의 각각의 하나 이상의 층을 형성하는 것은 다른 예 중에서, (예를 들어, 층을 형성하기 위한) 증착 방법, (예를 들어, 층을 제거하기 위한) 포토마스크 방법 및/또는 (예를 들어, 층을 제거하기 위한) 에칭 방법을 포함할 수도 있다.

이 방식으로, 광필터의 어레이(130) 중 제1 광필터는 광필터의 어레이(130) 중 제2 광필터의 층의 세트와 상이한(예를 들어, 다른 예 중에서, 상이한 조성, 층의 상이한 수, 상이한 높이 및/또는 개별적인 층의 상이한 두께를 갖는) 층의 세트를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 광필터(140-1)는 광필터(150), 광필터(160) 및/또는 광필터(170)의 각각의 세트와 상이한 층의 세트를 포함할 수도 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 광필터의 어레이(130)가 광필터의 복수의 세트(예를 들어, 제1 파장과 연관된 제1 광필터의 세트, 제2 파장과 연관된 광필터의 제2 세트 등)를 포함할 때, 광필터의 특정한 세트 중 각각의 광필터는 광필터의 특정한 세트 중 또 다른 광필터의 층의 세트와 일치하는(예를 들어, 다른 예 중에서, 허용 오차 내에서 동일한 조성; 동일한 수의 층; 동일한 높이; 허용 오차 내에서 대응하는 층의 동일한 두께를 각각 갖는) 층의 세트를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 광필터(140-1)는 광필터(140-2)가 포함하는 층의 세트와 일치하는 층의 세트를 포함할 수도 있다.

일부 구현예에서, 광필터의 어레이(130)는 공용 광필터(120)가 형성되는 형성 단계와 별개인 형성 단계에서 형성될 수도 있다. 예를 들어, 공용 광필터(120)는 제1 형성 단계에서 기판의 제1 표면 상에 형성될 수도 있고, 광필터의 어레이(130)는 제2 단계에서 기판의 제2 표면 상에 형성될 수도 있다.

일부 구현예에서, 공용 광필터(120)는 광필터의 어레이(130)에 의해 덮이는 기판의 제2 표면의 면적에 대응하는 기판(110)의 제1 표면의 면적을 덮는다. 예를 들어, 광필터(140-1)는 공용 광필터(120)의 제1 부분이 배치되는 기판(110)의 제1 표면 상의 위치에 대응하는(예를 들어, 그와 동일한 공간에 걸치는) 기판(110)의 제2 표면 상의 위치에 배치될 수도 있고, 광필터(150)는 공용 광필터(120)의 제2 부분이 배치되는 기판(110)의 제1 표면 상의 위치에 대응하는(예를 들어, 그와 동일한 공간에 걸치는) 기판(110)의 제2 표면 상의 위치에 배치될 수도 있고, 광필터(160)는 공용 광필터(120)의 제3 부분이 배치되는 기판(110)의 제1 표면 상의 위치에 대응하는(예를 들어, 그와 동일한 공간에 걸치는) 기판(110)의 제2 표면 상의 위치에 배치될 수도 있는 등이다.

일부 구현예에서, 공용 광필터(120)의 높이(예를 들어, 공용 광필터(120)를 포함하는 하나 이상의 층의 두께)는 광필터의 어레이(130)의 높이 초과(예를 들어, 광필터의 어레이(130))의 최대 높이 초과)이다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 공용 광필터(120)의 높이는 광필터(140), 광필터(150), 광필터(160) 및 광필터(170)의 각각의 높이 초과이다.

위에서 나타낸 바와 같이, 도 1이 실시예로서 제공된다. 다른 실시예는 도 1에 대해 설명된 것과는 상이할 수도 있다.

도 2 및 도 3은 본 명세서에서 설명된 예시적인 복합 광필터(200 및 300)의 평면도이다. 도 2를 참조하면, 복합 광필터(200)의 광필터의 어레이(130)는 광필터(예를 들어, 음영 처리되지 않은 패턴 없는 정사각형으로 도시된, 제1 파장과 연관된 광필터(140))의 제1 세트, 광필터(예를 들어, 음영 처리된 정사각형으로 도시된, 제2 파장과 연관된 광필터(150))의 제2 세트, 광필터(예를 들어, 좌측 사선 패턴을 가진 정사각형으로 도시된, 제3 파장과 연관된 광필터(160))의 제3 세트 및 광필터(예를 들어, 우측 사선 패턴을 가진 정사각형으로 도시된, 제4 파장과 연관된 광필터(170))의 제4 세트를 포함할 수도 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 광필터의 제1 세트, 제2 광필터, 광필터의 제3 세트 및 제4 광필터는 광필터의 어레이(130) 내에서 균일한 패턴(예를 들어, 광필터의 특정한 세트 중 광필터가 광필터의 어레이(130)의 행 및 열을 따른 모든 제4 위치에 배치되는 경우에 체크무늬의 패턴)으로 배열될 수도 있다. 광필터의 어레이(130)가 균일한 체크무늬의 패턴으로 도 2에서 도시되지만, 광필터의 특정한 세트 중 광필터가 광필터의 어레이(130) 내에서 규칙적인 위치에 배치되는 경우에 균일한 나선 패턴과 같은 다른 균일한 패턴이 또한 고려된다.

도 3을 참조하면, 복합 광필터(300)의 광필터의 어레이(130)는 광필터(예를 들어, 음영 처리되지 않은 패턴 없는 직사각형으로 도시된, 제1 파장과 연관된 광필터(140))의 제1 세트, 광필터(예를 들어, 음영 처리된 직사각형으로 도시된, 제2 파장과 연관된 광필터(150))의 제2 세트 및 광필터(예를 들어, 좌측 사선 패턴을 가진 직사각형으로 도시된, 제3 파장과 연관된 광필터(160))의 제3 세트를 포함할 수도 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 광필터의 제1 세트, 제2 광필터 및 광필터의 제3 세트는 광필터의 어레이(130) 내에서 비균일한 패턴(예를 들어, "무작위" 패턴 및/또는 의사 난수 패턴)으로 배열될 수도 있다. 광필터의 어레이(130)가 비균일한 체크무늬의 패턴으로 도 2에서 도시되지만, 광필터의 특정한 세트 중 광필터가 광필터의 어레이(130) 내에서 불규칙적인 위치에 배치되는 경우에 다른 비균일한 패턴이 또한 고려된다.

위에서 나타낸 바와 같이, 도 2 및 도 3이 하나 이상의 실시예로서 제공된다. 다른 실시예는 도 2 및 도 3에 대해 설명된 것과는 상이할 수도 있다.

도 4는 복합 광필터(410)(예를 들어, 본 명세서에서 설명된 복합 광필터(100, 200, 및/또는 300)에 대응함)를 포함하는 예시적인 광시스템(400)의 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 광시스템(400)은 광원(420), 광필터(430) 및/또는 이미지 센서(440)를 더 포함할 수도 있다. 광원(420)(예를 들어, 다른 예 중에서, 백열 램프, 예컨대, 텅스텐 램프 및/또는 하나 이상의 발광 다이오드)은 샘플(450)을 측정하고/하거나 분석하기 위해 사용되는 광을 방출하도록 구성될 수도 있다. 광필터(430)는 광을 필터링하여 특정한 파장과 연관되는 광의 부분이 샘플(450)을 통과하게 하도록 구성될 수도 있다. 이미지 센서(440)는 복합 광필터(410)를 통과하는 광을 사용하여 이미지를 캡처하기 위해(예를 들어, 샘플(450)의 측정 및/또는 분석을 용이하게 하기 위해) 구성될 수도 있다.

하나의 실시예에서, 광측정 맥락에서, 광원(420)은 광, 예컨대, 다중-스펙트럼 광(예를 들어, 가시광선, UV 광, IR 광 등을 포함하는 광)을 방출하도록 구성될 수도 있다. 광필터(430)는 광을 수광하고 광(예를 들어, IR 광)의 부분이 샘플(450)을 통과하게(예를 들어, 샘플(450)을 조명하게) 하도록 구성될 수도 있다. 일부 구현예에서, 제1 광소자(미도시), 예컨대, 렌즈는 광필터(430)와 샘플(450) 사이의 광의 경로에 배치될 수도 있고 다른 예 중에서, 광의 부분을 (예를 들어, 샘플(450)이 광의 부분을 수광하기 전에) 시준하고/하거나 광의 부분에(예를 들어, 샘플(450)의 특정한 부분에) 초점을 맞추도록 구성될 수도 있다.

샘플(450)은 특정한 양의 광(이후에 "반사된 광"으로서 지칭됨)의 부분을 복합 광필터(410)로 반사시키고/시키거나 투과시킬 수도 있다. 일부 구현예에서, 제2 광소자(미도시), 예컨대, 렌즈는 샘플(450)과 복합 광필터(410) 사이의 반사된 광의 경로에 배치될 수도 있고 다른 예 중에서, 반사된 광을 (예를 들어, 복합 광필터(410)가 반사된 광을 수광하기 전에) 시준하고/하거나 반사된 광에(예를 들어, 복합 광필터(410)의 특정한 부분에) 초점을 맞추도록 구성될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 광확산기(미도시)는 샘플(450)과 복합 광필터(410) 사이의 반사된 광의 경로에 배치(예를 들어, 복합 광필터(410) 위에 배치)될 수도 있고 반사된 광을 (예를 들어, 복합 광필터(410)가 반사된 광을 수광하기 전에) 확산시키도록 구성될 수도 있다.

복합 광필터(410)는 반사된 광을 수광하고 복합 광필터(410)의 광필터의 어레이(130)가 통과시키도록 구성되는 파장과 연관되는 반사된 광의 하나 이상의 부분을 이미지 센서(440)로 통과시키도록 구성될 수도 있다. 일부 구현예에서, 제3 광소자(미도시), 예컨대, 렌즈는 복합 광필터(410)와 이미지 센서(440) 사이의 반사된 광의 하나 이상의 부분의 경로에 배치될 수도 있고 다른 예 중에서, 반사된 광의 하나 이상의 부분을 (예를 들어, 이미지 센서(440)가 반사된 광을 수광하기 전에) 시준하고/하거나 반사된 광의 하나 이상의 부분에(예를 들어, 이미지 센서(440)의 특정한 부분에) 초점을 맞추도록 구성될 수도 있다. 이미지 센서(440)는 반사된 광의 하나 이상의 부분을 사용하여 이미지(예를 들어, 샘플(450)과 연관됨)를 캡처하도록 구성될 수도 있다. 일부 구현예에서, 복합 광필터(410)의 공용 광필터(120)는 이미지 센서(440)가 반사된 광의 하나 이상의 부분을 수광하기 전에 원하지 않은 광이 반사된 광의 하나 이상의 부분을 간섭하는 것을 방지하기 위해 적어도 하나의 파장 범위(예를 들어, 복합 광필터(410)의 광필터의 어레이(130)가 통과시키도록 구성되는 파장을 포함하지 않음)와 연관된 광을 차단하도록 구성될 수도 있다.

또 다른 실시예에서, 형광 검출 맥락에서, 광원(420)은 여기 광, 예컨대, 다중-스펙트럼 광(예를 들어, 가시광선, UV 광, IR 광 등을 포함하는 광)을 방출하도록 구성될 수도 있다. 광필터(430)는 여기 광을 수광하고 여기 광(예를 들어, UV 광)의 부분이 샘플(450)을 통과하게(예를 들어, 샘플(450)을 조명하게) 하도록 구성될 수도 있다. 일부 구현예에서, 제1 광소자(미도시), 예컨대, 렌즈는 광필터(430)와 샘플(450) 사이의 여기 광의 경로에 배치될 수도 있고 다른 예 중에서, 여기 광의 부분을 (예를 들어, 샘플(450)이 여기 광의 부분을 수광하기 전에) 시준하고/하거나 여기 광의 부분에(예를 들어, 샘플(450)의 특정한 부분에) 초점을 맞추도록 구성될 수도 있다.

샘플(450)은 여기 광의 부분을 흡수할 수도 있고 방출 광을 복합 광필터(410)로 방출할 수도 있다. 일부 구현예에서, 제2 광소자(미도시), 예컨대, 렌즈는 샘플(450)과 복합 광필터(410) 사이의 방출 광의 경로에 배치될 수도 있고 다른 예 중에서, 방출 광을 (예를 들어, 복합 광필터(410)가 방출 광을 수광하기 전에) 시준하고/하거나 방출 광에(예를 들어, 복합 광필터(410)의 특정한 부분에) 초점을 맞추도록 구성될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 광확산기(미도시)는 샘플(450)과 복합 광필터(410) 사이의 방출 광의 경로에 배치(예를 들어, 복합 광필터(410) 위에 배치)될 수도 있고 방출 광을 (예를 들어, 복합 광필터(410)가 방출 광을 수광하기 전에) 확산시키도록 구성될 수도 있다.

복합 광필터(410)는 방출 광을 수광하고 복합 광필터(410)의 광필터의 어레이(130)가 통과시키도록 구성되는 파장과 연관되는 방출 광의 하나 이상의 부분을 이미지 센서(440)로 통과시키도록 구성될 수도 있다. 일부 구현예에서, 제3 광소자(미도시), 예컨대, 렌즈는 복합 광필터(410)와 이미지 센서(440) 사이의 방출 광의 하나 이상의 부분의 경로에 배치될 수도 있고 다른 예 중에서, 방출 광의 하나 이상의 부분을 (예를 들어, 이미지 센서(440)가 방출 광을 수광하기 전에) 시준하고/하거나 방출 광의 하나 이상의 부분에(예를 들어, 이미지 센서(440)의 특정한 부분에) 초점을 맞추도록 구성될 수도 있다. 이미지 센서(440)는 방출 광의 하나 이상의 부분을 사용하여 이미지(예를 들어, 샘플(450)과 연관됨)를 캡처하도록 구성될 수도 있다. 일부 구현예에서, 복합 광필터(410)의 공용 광필터(120)는 이미지 센서(440)가 방출 광의 하나 이상의 부분을 수광하기 전에 원하지 않은 광이 방출 광의 하나 이상의 부분을 간섭하는 것을 방지하기 위해 적어도 하나의 파장 범위(예를 들어, 복합 광필터(410)의 광필터의 어레이(130)가 통과시키도록 구성되는 파장을 포함하지 않음)와 연관된 광을 차단하도록 구성될 수도 있다.

위에서 나타낸 바와 같이, 도 4가 실시예로서 제공된다. 다른 실시예는 도 4에 대해 설명된 것과는 상이할 수도 있다.

전술한 개시내용은 예시 및 설명을 제공하지만, 구현예를 개시된 정확한 형태로 제한하거나 또는 총망라하는 것으로 의도되지 않는다. 수정 및 변형이 상기 개시내용을 고려하여 이루어질 수도 있거나 또는 구현예의 실행으로부터 획득될 수도 있다.

본 명세서에서 사용될 때, 문턱값을 충족시키는 것은 문맥에 따라, 값이 문턱값 초과이고, 문턱값 이상이고, 문턱값 미만이고, 문턱값 이하이고, 문턱값과 같는 등임을 나타낼 수도 있다.

특징부의 특정한 조합이 청구항에 나열되고/되거나 명세서에 개시될지라도, 이 조합은 다양한 구현예의 개시내용을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 사실상, 이 특징부 중 대다수가 특히 청구항에 나열되고/되거나 명세서에 개시되지 않는 방식으로 조합될 수도 있다. 아래에 나열된 각각의 종속항이 단 하나의 청구항에 전적으로 의존할 수도 있지만, 다양한 구현예의 개시내용은 청구항 세트의 모든 다른 청구항과 조합하여 각각의 종속항을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 구성요소, 행위 또는 명령어는 이와 같이 명확히 설명되지 않는 한, 중요하거나 본질적인 것으로서 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용될 때, 단수 표현은 하나 이상의 항목을 포함하는 것으로 의도되고 그리고 "하나 이상"과 교환 가능하게 사용될 수도 있다. 또한, 본 명세서에서 사용될 때, 정관사는 정관사와 연관되어 언급된 하나 이상의 항목을 포함하는 것으로 의도되고 "하나 이상"과 교환 가능하게 사용될 수도 있다. 또한, 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "세트"는 하나 이상의 항목(예를 들어, 관련된 항목, 관련 없는 항목, 관련된 항목과 관련 없는 항목의 조합 등)을 포함하는 것으로 의도되고 그리고 "하나 이상"과 교환 가능하게 사용될 수도 있다. 단 하나의 항목을 의미하는 경우에, 어구 "오직 하나" 또는 유사한 언어가 사용된다. 또한, 본 명세서에서 사용될 때, 용어 갖는, 구비하는 등은 개방형 용어인 것으로 의도된다. 또한, 어구 "에 기초한"은 달리 명확히 언급되지 않는 한, "적어도 부분적으로 기초한"을 의미하는 것으로 의도된다. 또한, 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "또는"은 연속하여 사용될 때 포괄적인 것으로 의도되고 달리 분명히 언급되지 않는 한(예를 들어, "~중 하나" 또는 "~ 중 오직 하나"와 결합하여 사용되는 경우에) "및/또는"과 교환 가능하게 사용될 수도 있다.

Claims

복합 광필터로서,
기판;
상기 기판의 제1 표면 상에 형성된 공용 광필터;
상기 기판의 제2 표면의 하나 이상의 제1 부분에 형성된 하나 이상의 제1 광필터로서,
상기 하나 이상의 제1 광필터는 제1 파장과 연관된 광을 통과시키도록 구성되는, 상기 하나 이상의 제1 광필터; 및
상기 기판의 상기 제2 표면의 하나 이상의 제2 부분에 형성된 하나 이상의 제2 광필터로서,
상기 하나 이상의 제2 광필터는 제2 파장과 연관된 광을 통과시키도록 구성되는, 상기 하나 이상의 제2 광필터
를 포함하는, 복합 광필터.
제1항에 있어서, 상기 공용 광필터는 하나 이상의 공용층을 포함하고,
상기 하나 이상의 공용층은 특정한 파장 범위와 연관된 광을 차단하도록 구성되는, 복합 광필터.
제1항에 있어서, 상기 공용 광필터는 상기 하나 이상의 제1 광필터 및 상기 하나 이상의 제2 광필터에 의해 덮이는 상기 기판의 상기 제2 표면의 면적에 대응하는 상기 기판의 상기 제1 표면의 면적을 덮는, 복합 광필터.
제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 광필터 및 상기 하나 이상의 제2 광필터는 상기 기판의 상기 제2 표면 상에 균일한 패턴으로 구성되는, 복합 광필터.
제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 광필터 및 상기 하나 이상의 제2 광필터는 상기 기판의 상기 제2 표면 상에 비균일한 패턴으로 구성되는, 복합 광필터.
제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 광필터는 제1 특정한 광필터 및 제2 특정한 광필터를 포함하되,
상기 제1 특정한 광필터가 상기 제2 표면에서 차지하는 면적은 상기 제2 특정한 광필터가 상기 제2 표면에서 차지하는 면적과는 상이한, 복합 광필터.
제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 광필터 중 제1 광필터는 층의 제1 세트를 포함하고 상기 하나 이상의 제2 광필터 중 제2 광필터는 층의 제2 세트를 포함하고,
상기 층의 제1 세트의 조성은 상기 층의 제2 세트의 조성과는 상이한, 복합 광필터.
제1항에 있어서,
광확산기를 더 포함하되,
상기 광확산기는 상기 하나 이상의 제1 광필터 및 상기 하나 이상의 제2 광필터 위에 배치되는, 복합 광필터.
광디바이스로서,
이미지 센서; 및
복합 광필터를 포함하되,
상기 복합 광필터는,
기판;
상기 기판의 제1 표면 상에 형성된 공용 광필터; 및
상기 기판의 제2 표면 상에 형성된 광필터의 어레이
를 포함하고,
상기 광필터의 어레이 중 광필터의 제1 세트는 제1 파장과 연관된 광을 통과시키도록 구성되고,
상기 광필터의 어레이 중 광필터의 제2 세트는 제2 파장과 연관된 광을 통과시키도록 구성되는, 광디바이스.
제9항에 있어서, 상기 이미지 센서는 상기 복합 광필터를 통과하는 광을 사용하여 이미지를 캡처하도록 구성되는, 광디바이스.
제9항에 있어서,
광이 상기 복합 광필터에 의해 필터링되기 전에 광을 확산시키도록 구성된 광확산기를 더 포함하는, 광디바이스.
제9항에 있어서, 상기 광필터의 제1 세트 중 광필터는 상기 공용 광필터의 제1 부분이 배치되는 상기 기판의 상기 제1 표면 상의 위치에 대응하는 상기 기판의 상기 제2 표면 상의 위치에 배치되고,
상기 광필터의 제2 세트 중 광필터는 상기 공용 광필터의 제2 부분이 배치되는 상기 기판의 상기 제1 표면 상의 위치에 대응하는 상기 기판의 상기 제2 표면 상의 위치에 배치되는, 광디바이스.
제9항에 있어서, 상기 광필터의 제1 세트 및 상기 광필터의 제2 세트는 상기 광필터의 어레이 내에서 비균일한 패턴으로 배열되는, 광디바이스.
제9항에 있어서,
광이 상기 복합 광필터에 의해 수광되기 전에 광을 시준하도록 구성된 제1 광소자; 및
상기 복합 광필터를 통과하는 광을 상기 이미지 센서에 초점을 맞추도록 구성된 제2 광소자를 더 포함하는, 광디바이스.
제9항에 있어서, 상기 광필터의 제1 세트 중 광필터는 층의 제1 세트를 포함하고, 상기 광필터의 제2 세트 중 광필터는 층의 제2 세트를 포함하고,
상기 층의 제1 세트의 층 수는 상기 층의 제2 세트의 층 수와는 상이한, 광디바이스.
광시스템으로서,
광원;
광필터;
이미지 센서; 및
복합 광필터를 포함하되,
상기 복합 광필터는,
기판;
상기 기판의 제1 표면 상에 형성된 공용 광필터; 및
상기 기판의 제2 표면 상에 형성된 광필터의 어레이
를 포함하고,
상기 광필터의 어레이는 제1 파장과 연관된 광필터의 제1 세트 및 제2 파장과 연관된 광필터의 제2 세트를 포함하는, 광시스템.
제16항에 있어서,
상기 광원은 여기 광을 방출하도록 구성되고;
상기 광필터는,
상기 광원에 의해 방출되는 상기 여기 광을 수광하고,
특정한 파장 범위와 연관되는 상기 여기 광의 부분을 샘플로 통과시켜서 상기 샘플을 조명하도록 구성되고;
상기 복합 광필터는,
상기 샘플이 상기 여기 광의 부분에 의해 조명될 때 상기 샘플에 의해 방출되는 방출 광을 수광하고,
상기 제1 파장 및 상기 제2 파장과 연관되는 상기 방출 광의 부분을 상기 이미지 센서로 통과시키도록 구성되는, 광시스템.
제16항에 있어서, 상기 공용 광필터는 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장을 포함하지 않는 적어도 하나의 특정한 파장 범위와 연관된 광을 차단하도록 구성되는, 광시스템.
제16항에 있어서, 상기 광필터의 제1 세트 및 상기 광필터의 제2 세트는 상기 광필터의 어레이 내에서 균일한 패턴으로 배열되는, 광시스템.
제16항에 있어서,
상기 공용 광필터는 층의 제1 세트를 포함하고;
상기 광필터의 제1 세트 중 제1 광필터는 층의 제2 세트를 포함하고;
상기 광필터의 제2 세트 중 제2 광필터는 층의 제3 세트를 포함하고;
상기 층의 제1 세트의 두께는 상기 층의 제2 세트의 두께 초과이고 상기 층의 제3 세트의 두께 초과인, 광시스템.