KR20220086470A - 접힌 광로를 갖는 광학 디바이스 - Google Patents

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윌리엄 디. 하우크
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비아비 솔루션즈 아이엔씨.
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Abstract

일부 구현예에서, 광학 디바이스는 개구, 하나 이상의 광학 요소, 광학 필터, 및 광학 센서를 포함할 수 있다. 개구는 광을 수신하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 광학 요소는 개구에 의해 수신된 광을 확산시키고, 접힌 광로를 통해 광학 필터로 확산 광을 지향시키는데, 접힌 광로의 길이가 개구와 광학 필터의 입력 표면 사이의 거리보다 크고, 확산 광이 광학 필터의 입력 표면에 걸쳐서 분산되게 하도록 구성될 수 있다. 광학 필터는 하나 이상의 파장과 관련된 확산 광의 부분을 광학 센서로 통과시키기 위해 광학 필터의 입력 표면 전체에 걸쳐 분산된 확산 광을 필터링하도록 구성될 수 있다.

Description

접힌 광로를 갖는 광학 디바이스{OPTICAL DEVICE WITH A FOLDED OPTICAL PATH}
본 발명은, 광학 요소 및 광학 필터를 포함하는, 광학 디바이스 및 광학 시스템에 관한 것이다.
광학 디바이스는 정보를 캡처하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 광학 디바이스는 전자기 주파수의 세트에 관한 정보를 캡처할 수 있다. 광학 디바이스는 정보를 캡처하는 센서 요소(예를 들어, 광학 센서, 스펙트럼 센서 및/또는 이미지 센서)의 세트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서 요소의 어레이는 다중 주파수에 관한 정보를 캡처하는데 이용될 수 있다. 센서 요소 어레이는 광학 필터와 관련될 수 있다. 광학 필터는 특정 주파수를 센서 요소 어레이의 센서 요소로 각각 통과시키는 하나 이상의 채널을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 광학 디바이스는 개구(aperture); 하나 이상의 광학 요소; 광학 필터; 및 광학 센서를 포함하되, 개구는 광을 수신하도록 구성되고; 하나 이상의 광학 요소는, 개구에 의해 수신된 광을 확산시키고, 접힌 광로를 통해 광학 필터로 확산 광을 지향시키는데, 접힌 광로의 길이가 개구와 광학 필터의 입력 표면 사이의 거리보다 크며, 확산 광이 광학 필터의 입력 표면 전체에 걸쳐 분산되게 하도록 구성되고; 광학 필터는 하나 이상의 파장과 관련된 확산 광의 부분을 광학 센서로 통과시키기 위해 광학 필터의 입력 표면 전체에 걸쳐 분산된 확산 광을 필터링하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 광학 시스템은 개구; 하나 이상의 광학 요소; 광학 필터; 및 광학 센서를 포함하되, 개구는 광을 수신하도록 구성되고; 하나 이상의 광학 요소는, 개구에 의해 수신된 광을 확산시키고, 확산 광이 접힌 광로를 통해 광학 필터로 전도되고 광학 필터의 입력 표면 전체에 걸쳐 분산되게 하도록 구성되고, 접힌 광로의 길이는 개구와 광학 필터의 입력 표면 사이의 거리보다 크다.
일부 구현예에서, 사용자 디바이스는 광학 패키지를 포함하되, 광학 패키지는, 개구; 하나 이상의 광학 요소; 광학 필터; 및 광학 센서를 포함하고, 하나 이상의 광학 요소는 개구에 의해 수신된 광을 확산시키고, 확산 광이 접힌 광로를 통해 광학 필터로 전도되고 광학 필터의 입력 표면 전체에 걸쳐 분산되게 하도록 구성되고, 접힌 광로의 길이는 개구와 광학 필터의 입력 표면 사이의 거리보다 더 크다.
도 1은 본 명세서에서 기술된 예시적인 광학 디바이스의 측면도를 예시하는 도면이다.
도 2는 본 명세서에서 기술된 예시적인 광학 디바이스의 측면도를 예시하는 도면이다.
도 3은 본 명세서에서 기술된 예시적인 광학 디바이스의 측면도를 예시하는 도면이다.
도 4는 본 명세서에서 기술된 예시적인 광학 디바이스의 측면도를 예시하는 도면이다.
도 5는 본 명세서에서 기술된 예시적인 광학 디바이스의 측면도를 예시하는 도면이다.
도 6은 본 명세서에서 기술된 예시적인 광학 디바이스를 포함하는 사용자 디바이스의 예를 도시하는 도면이다.
예시적인 구현예의 다음의 상세한 설명은 첨부 도면을 참조한다. 상이한 도면에서 동일한 도면 부호는 동일하거나 유사한 요소를 식별할 수 있다. 다음의 상세한 설명은 분광계를 예로서 사용한다. 그러나, 본 명세서에서 기술된 기술, 원리, 절차 및 방법은 다른 광학 센서 및 스펙트럼 센서를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는 임의의 센서와 함께 사용될 수 있다.
분광계와 같은 종래의 광학 디바이스는 광학 디바이스에 의해 캡처된 광(예를 들어, 주변광)과 관련된 스펙트럼 정보를 결정하도록 구성될 수 있다. 광은 광학 디바이스에 진입할 수 있고, 광학 필터 및 광학 디바이스의 광학 센서(예를 들어, 여기서 광학 필터는 광학 센서에 배치됨)에 의해 수신될 수 있다. 광학 필터는 상이한 파장 범위의 광을 광학 센서의 센서 요소의 세트로 각각 통과시키도록 설계된 광학 채널의 세트를 포함할 수 있다. 이것은 광학 센서가 상이한 파장 범위에 관계된 광과 관련된 스펙트럼 정보를 결정하는 것을 가능하게 한다.
때때로, 광은 광학 디바이스에 진입하여, 광학 필터의 입력 표면의 일부에만 입사된다. 결과적으로, 광학 필터의 입력 표면의 일부와 관련된 광학 채널만이 광학 센서의 대응하는 광학 센서로 광(있는 경우)을 통과시킨다. 이것은 광과 관련된 정확한 스펙트럼 정보를 결정하는 광학 센서의 능력을 방해한다.
일부 경우에, 광학 디바이스는 종래의 선형 광로 구성을 이용할 수 있으며, 여기에서, 광학 디바이스는 광학 디바이스에 진입하는 광을 확산시키기 위한 광 확산기를 포함한다. 이것은 광이 선형 광로(예를 들어, 광학 디바이스의 개구로부터 광학 필터까지의 선형 경로)를 따라서 전도됨에 따라서 광이 분산되게 하고, 이는 광이 광학 필터의 입력 표면 전체에 걸쳐 분산되게 한다(이에 의해, 광학 센서 전체에 걸쳐 광의 점상 강도 분포 함수(point spread function)의 분산을 허용한다). 그러나, 광로는 광이 분산되고 광학 필터의 입력 표면 전체에 걸쳐 완전히 분산되는 것을 허용하도록 충분히 긴 길이(예를 들어, 센티미터 단위)를 가질 필요가 있다. 결과적으로, 종래의 선형 광로 구성은 소형 폼 팩터(예를 들어, 밀리미터 단위의 두께)를 요구하는 이동 전화 디바이스와 같은 사용자 디바이스에 광학 디바이스가 통합되는 것을 방해하는 광학 디바이스 두께(예를 들어, 예를 들어, 센티미터 단위)를 요구한다.
또한, 광 확산기는 광의 일부 광빔이 극단적인 각도로 광학 필터의 입력 표면 상에 입사되게 한다. 이것은 광빔이 광학 필터에 진입하게 하여서, (예를 들어, 채널이 통과시키도록 구성된 파장과 관련된) 개별 광빔을 수신하는 광학 필터의 채널은 광학 센서의 대응하는 센서로 광빔을 통과시키지 못하고, 오히려 광학 센서의 다른 센서 요소로 광빔을 통과시킨다. 이것은 광과 관련된 정확한 스펙트럼 정보를 결정하는 광학 센서의 능력을 더욱 방해한다.
본 명세서에서 기술된 일부 구현예는 개구, 하나 이상의 광학 요소, 광학 필터, 및 광학 센서를 포함하는 광학 디바이스를 제공한다. 개구는 광(예를 들어, 주변광)을 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 광학 요소는 개구에 의해 수신된 광을 확산시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 확산형 광학 요소는 광을 확산시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 광학 요소는 접힌 광로(광빔이 광학 필터에 도달하기 전에 확산 광의 광빔의 방향을 1회 이상 변경하는 광로)을 통해 광학 필터로 확산 광을 지향시킬 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 광학 요소는 접힌 광로를 통해 광학 필터로 확산 광을 지향시키기 위하여 적어도 하나의 광학 도관, 반사형 광학 요소, 전도형 광학 요소, 회절형 광학 요소 및/또는 굴절형 광학 요소를 포함할 수 있다. 따라서, 일부 구현예에서, 하나 이상의 요소는 확산 광이 광학 필터의 입력 표면 전체에 걸쳐 분산되게 하도록(예를 들어, 확산 광이 적어도 광학 필터의 50%, 70%, 95%, 98% 또는 99.5%와 같은 광학 필터의 입력 표면의 특정 백분율을 커버하게 하도록) 충분히 긴 길이를 갖는 접힌 광로를 제공한다.
이러한 방식으로, 광학 디바이스는 광을 확산시키지 않는 광학 디바이스와 달리, 광학 디바이스에 진입하는 광과 관련된 정확한 스펙트럼 정보를 결정하는 광학 센서의 능력을 증가시킨다. 또한, 일부 구현예에서, 하나 이상의 광학 요소에 의해 제공되는 접힌 광로의 길이는 개구와 광학 필터의 입력 표면 사이의 거리보다 더 크고, 이는 광학 디바이스가 종래의 선형 광로 구성을 사용하는 광학 디바이스와 비교하여 감소된 두께를 갖는 것을 허용한다. 이것은 소형 폼 팩터(예를 들어, 밀리미터 단위의 두께)를 요구하는 이동 전화 디바이스와 같은 사용자 디바이스에 광학 디바이스가 통합되는 것을 가능하게 하고, 이는 종래의 선형 광로 구성을 사용하는 광학 디바이스에서는 가능하지 않다.
일부 구현예에서, 광학 디바이스의 하나 이상의 광학 요소는 입사각 임계값을 충족시키는(예를 들어, 그 이하인) 각도로 확산 광의 광빔이 광학 필터의 입력 표면 상에 입사되게 하도록 구성될 수 있다. 이것은, (예를 들어, 채널이 통과시키도록 구성된 파장과 관련된) 개별 광빔을 수신하는 광학 필터의 채널이 광학 센서의 대응하는 센서 요소로 광빔을 통과시키도록 광빔이 광학 필터에 진입하게 한다. 이것은 광학 센서가 종래의 선형 광로 구성을 이용하는 광학 디바이스에 포함된 광학 센서와 비교하여, 확산 광과 관련된 정확한 스펙트럼 정보를 결정하는 가능성을 증가시킨다.
도 1은 예시적인 광학 디바이스(100)(광학 시스템으로서 또한 지칭됨)의 측면도를 도시하는 도면이다. 예시적인 광학 디바이스(100)는 광의 분석을 용이하게 하기 위해(예를 들어, 광과 관련된 스펙트럼 정보를 결정하기 위해) 광을 수집하도록 구성될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 예시적인 광학 디바이스(100)는 개구(110), 확산형 광학 요소(120), 광학 도관(130)의 제1 단부(140-1) 및 광학 도관(130)의 제2 단부(140-2)를 갖는 광학 도관(130), 광학 필터(150) 및/또는 광학 센서(160)를 포함할 수 있다. 개구(110)는 렌즈, 윈도우, 또는 예시적인 광학 디바이스(100) 내로 광을 수신하는 임의의 다른 유형의 전도형 광학 요소를 포함할 수 있다. 개구(110)는 예시적인 광학 디바이스(100)에 진입하는 광의 양을 제어하기 위해 및/또는 개구(110)를 통해 예시적인 광학 디바이스(100)로 진입하는 광의 입사각 범위를 제어하기 위해 개구 스토퍼, 또는 하나 이상의 다른 광학 요소를 포함할 수 있다.
확산형 광학 요소(120)는 광 확산기 및/또는 광을 확산시키기 위한 임의의 다른 유형의 광학 구조를 포함할 수 있다. 확산형 광학 요소(120)는 개구(110) 위에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 확산형 광학 요소(120)는 광이 개구(110)를 통해 예시적인 광학 디바이스(100)에 진입하기 전에 확산형 광학 요소(120)를 통해 전도되게 하기 위하여 예시적인 광학 디바이스(100)의 외부 표면에 위치될 수 있다. 다른 구성이 고려된다. 예를 들어, 확산형 광학 요소(120)는 광이 개구(110)를 통해 예시적인 광학 디바이스(100)에 진입하고, 그런 다음 확산형 광학 요소(120)를 통해 전도되게 하도록 예시적인 광학 디바이스(100)의 내부 표면에 위치될 수 있다. 따라서, 확산형 광학 요소(120)는 확산 광을 생성하기 위해 개구(110)에 의해 수신된 광을 확산시킬 수 있다.
광학 도관(130)은 광 가이드, 광 파이프 및/또는 광을 전도하는 임의의 다른 유형의 광학 구조를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 광학 도관(130)은 확산형 광학 요소(120)에 의해 생성된 확산 광을 수신하고 광학 필터(150)로 전도하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 광학 도관(130)은 개구(110)와 광학 필터(150) 사이에 배치될 수 있다. 광학 도관(130)의 제1 단부(140-1)는 확산형 광학 요소(120)에 배치될 수 있다(예를 들어, 확산형 광학 요소(120)에 부착 및/또는 장착되고, 광학 도관(130)의 제1 단부(140-1)가 확산 광 등을 수신하는 것을 가능하게 하기 위해 확산형 광학 요소(120)에 근접한다). 광학 도관(130)의 제2 단부(140-2)는 광학 필터(150)에 배치될 수 있다(예를 들어, 광학 필터(150)에 부착 및/또는 장착되고, 광학 도관(130)의 제2 단부(140-2)가 확산 광을 광학 필터(150)로 지향시키는 것을 가능하게 하기 위해 광학 필터(150)에 근접한다). 일부 구현예에서, 예시적인 광학 디바이스(100)가 확산형 광학 요소(120)를 포함하지 않을 때, 광학 도관(130)은 개구(110)에 의해 수신된 광을 확산시키고 확산 광을 광학 필터(150)로 전도하도록 구성될 수 있다.
광학 도관(130)은 확산 광을 광학 필터(150)로 지향시키도록 구성된 하나 이상의 부분(예를 들어, 하나 이상의 내부 표면, 하나 이상의 광학 구조 등)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 부분은 확산 광이 광학 필터(150)로 전도되게 하도록 다른 예들 중에서, 확산 광을 반사, 굴절, 회절 및/또는 전도시키도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 예시적인 광학 디바이스(100)가 확산형 광학 요소(120)를 포함할 때, 광학 도관(130)은 확산형 광학 요소(120)로부터 수신된 확산 광을 더욱 확산시키도록 구성된 하나 이상의 추가 부분을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 예시적인 광학 디바이스(100)가 확산형 광학 요소(120)를 포함하지 않을 때, 하나 이상의 추가 부분은 개구(110)에 의해 수신된 광을 확산시키도록 구성될 수 있다.
광학 필터(150)는 스펙트럼 필터, 다중 스펙트럼 필터, 광간섭 필터, 대역통과 필터, 차단 필터, 장파 통과 필터, 단파 통과 필터, 다이크로익 필터(dichroic filter), 선형 가변 필터(LVF), 원형 가변 필터(CVF), 페브리-페로 필터(Fabry-Perot filter)(예를 들어, 페브리-페로 공동 필터), 베이어 필터(Bayer filter), 플라스몬 필터(plasmonic filter), 광자 결정 필터(photonic crystal filter), 나노구조 및/또는 메타물질(metamaterial) 필터, 흡수성 필터(예를 들어, 다른 예 중에서 유기 염료 중합체 및/또는 유리 포함) 등을 포함할 수 있다. 광학 필터(150)는 광학 센서(160)에 의한 감지를 위해 확산 광의 하나 이상의 파장을 통과시킬 수 있다. 예를 들어, 광학 필터(150)는 하나 이상의 채널(또한 필터 어레이로서 지칭됨)을 포함할 수 있으며, 여기에서, 각각의 채널은 파장과 관련된 광을 통과시키도록 구성된다. 일부 구현예에서, 광학 필터(150)는 각각의 스펙트럼 범위를 광학 센서(160)에 통과시키도록 구성된 다수의 상이한 필터를 포함할 수 있다.
광학 센서(160)는 스펙트럼 센서 또는 멀티-스펙트럼 센서와 같은 광학 센서(160)를 향해 지향된 광(예를 들어, 광학 필터(150)에 의해 통과된 확산 광의 하나 이상의 파장)의 측정을 수행할 수 있는 디바이스를 포함할 수 있다. 광학 센서(160)는, 예를 들어 실리콘(Si)계 센서, 인듐-갈륨-비소(InGaAs)계 센서, 황화납(PbS)계 또는 게르마늄(Ge)계 센서일 수 있으며, 다른 예들 중에서 상보형 금속 산화 반도체(CMOS) 기술 또는 전하 결합 요소(CCD) 기술을 이용할 수 있다. 일부 구현예에서, 광학 센서(160)는 각각 정보를 획득하도록 구성된 다수의 센서 요소(예를 들어, 센서 요소의 어레이, 본 명세서에서 센서 어레이로서 또한 지칭됨)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서 요소는 센서 요소 상에 입사되는 광의 강도의 표시(예를 들어, 활성/비활성 또는 강도의 더 세분화된 표시)를 제공할 수 있다. 이러한 방식으로, 광학 센서(160)는 광학 도관(130)에 의해 광학 필터(150)로 지향되는 확산 광과 관련된 스펙트럼 정보를 캡처하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 일부 구현이 스펙트럼 정보를 캡처하도록 구성되는 광학 센서(160)에 관한 것이지만, 다른 구현이 또한 고려된다. 예를 들어, 광학 센서(160)는 초분광 이미징 정보, 다중 스펙트럼 이미징 정보 등과 같은 이미징 정보를 캡처하도록 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 광(예를 들어, 주변 광)은 개구(110)를 통해 예시적인 광학 디바이스(100)에 진입할 수 있는 확산 광을 생성하기 위해 확산형 광학 요소(120)에 의해 확산될 수 있다. 확산 광은 그런 다음 광학 도관(130)의 제1 단부(140-1)에 진입할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 광학 도관(130)은 접힌 광로(170)(예를 들어, 광빔이 광학 필터(150)에 도달하기 전에 광빔의 방향을 1회 이상 변경하는 광로)를 통해 확산 광의 광빔을 광학 필터(150)로 지향시킬 수 있다. 접힌 광로는 광학 도관(130)의 내부 영역을 횡단할 수 있다. 예를 들어, 접힌 광로(170)는 확산형 광학 요소(120)의 출력 표면 및/또는 광학 도관(130)의 제1 단부(140-1)와 관련된 시작점으로부터 광학 도관(130)의 제2 단부(140-2) 및/또는 광학 필터(150)의 입력 표면과 관련된 종단점으로 광학 도관(130)의 내부 영역을 횡단하는 것으로 도 1에 도시되어 있다.
이러한 방식으로, 접힌 광로(170)는 광학 도관(130)을 통해 전도되는 동안 확산 광이 분산되는 것을 허용할 만큼 충분히 길다. 이것은 확산 광이 광학 필터(150)의 입력 표면 전체에 걸쳐 분산되게 하고(예를 들어, 확산 광이 광학 필터(150)의 입력 표면의 95%, 98%, 또는 99.5%와 같은 광학 필터(150)의 입력 표면의 적어도 특정 백분율을 커버하게 하고), 이는 광학 필터(150)가, 접힌 광로를 이용하지 않는 종래의 구성을 사용하는 것보다 더 많은 확산 광을 광학 센서(160)로 통과시키는 것을 가능하게 한다. 또한, 일부 구현예에서, 접힌 광로(170)의 길이는 개구(110)와 광학 필터(150)의 입력 표면 사이의 거리(180)보다 더 크며, 이는 접힌 광로를 이용하지 않는 종래의 구성을 사용하는 것과 비교하여 광학 디바이스(100)가 감소된 두께를 갖는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 접힌 광로(170)의 길이는 대략 10 ㎜일 수 있고, 거리(180)는 대략 3 내지 5 ㎜일 수 있다. 이것은 그렇지 않으면 불가능한 소형 폼 팩터(예를 들어, 밀리미터 단위의 두께)를 요구하는 이동 전화 디바이스와 같은 사용자 디바이스에 광학 디바이스(100)가 통합되는 것을 가능하게 한다.
더욱이, 광학 도관(130)은 확산 광의 광빔이, 입사각 임계값을 충족시키는(예를 들어, 그 이하인) 각도로 광학 필터(150)의 입력 표면 상에 입사되게 하도록 구성될 수 있다. 이것은 (예를 들어, 채널이 통과시키도록 구성된 파장과 관련된) 개별 광빔을 수신하는 광학 필터(150)의 채널이 (채널에 대응하지 않는 센서 요소보다는) 광학 센서(160)의 대응하는 센서 요소로 광빔을 통과시키도록 광빔이 광학 필터(150)에 진입하게 한다. 이것은 광학 센서(160)가 종래의 구성을 이용하는 광학 디바이스에 포함된 광학 센서와 비교하여, 확산 광과 관련된 정확한 스펙트럼 정보를 결정할 가능성을 증가시킨다.
전술한 바와 같이, 도 1은 예시적으로 제공된다. 다른 예는 도 1과 관련하여 설명된 것과는 상이할 수도 있다.
도 2는 예시적인 광학 디바이스(200)(또한 광학 시스템으로서 지칭됨)의 측면도를 도시하는 도면이다. 예시적인 광학 디바이스(200)는 광의 분석을 용이하게 하기 위해(예를 들어, 광과 관련된 스펙트럼 정보를 결정하기 위해) 광을 수집하도록 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 예시적인 광학 디바이스(200)는 개구(210), 확산형 광학 요소(220), 반사형 광학 요소(230), 프리즘(240), 광학 필터(250) 및/또는 광학 센서(260)를 포함할 수 있다. 개구(210), 확산형 광학 요소(220), 광학 필터(250), 및 광학 센서(260)는 각각 도 1과 관련하여 본 명세서에서 설명된 개구(110), 확산형 광학 요소(120), 광학 필터(150) 및 광학 센서(160)와 동일하거나 유사할 수 있다. 따라서, 확산형 광학 요소(220)는 개구(210)에 의해 수신된 광을 확산시켜 확산 광을 생성할 수 있고, 광학 센서(260)는 반사형 광학 요소(230) 및/또는 프리즘(240)에 의해 광학 필터(250)로 지향되는 확산 광과 관련된 스펙트럼 정보를 캡처하도록 구성될 수 있다.
반사형 광학 요소(230)는 광학 반사기 및/또는 광을 반사하기 위한 다른 형태의 광학 구조를 포함할 수 있다. 반사형 광학 요소(230)는 확산형 광학 요소(220)로부터 확산 광을 수신하고 확산 광을 프리즘(240)으로 반사하기 위해 예시적인 광학 디바이스(200)의 내부 영역 내에 위치될 수 있다. 일부 구현예에서, 반사형 광학 요소(230)는 확산 광의 파장의 하나 이상의 특정 범위를 프리즘(240)으로 반사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 반사형 광학 요소(230)는 반사형 광학 요소(230)가 하나 이상의 특정 범위와 관련되지 않은 확산 광을 프리즘(240)으로 반사하는 것을 방지하기 위해, 하나 이상의 특정 범위 내에 있지 않은 확산 광의 파장을 부분적으로 전도 및/또는 부분적으로 흡수할 수 있다. 프리즘(240)은 펜타프리즘(pentaprism)과 같은 이미징 프리즘, 및/또는 예를 들어 광을 반사, 굴절, 편광 및/또는 편향시키는 임의의 다른 유형의 광학 구조를 포함할 수 있다. 프리즘(240)은 반사형 광학 요소(230)로부터 확산 광을 수신하고(예를 들어, 반사형 광학 요소(230)가 확산 광을 반사한 후에) 확산 광을 광학 필터(250)로 지향시키기 위해 예시적인 광학 디바이스(200)의 내부 영역 내에 위치될 수 있다.
일부 구현예에서, 광(예를 들어, 주변 광)은 개구(210)를 통해 예시적인 광학 디바이스(200)에 진입할 수 있는 확산 광을 생성하기 위해 확산형 광학 요소(220)에 의해 확산될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 광학 요소(230) 및 프리즘(240)은. 확산형 광학 요소(220)의 출력 표면에서 시작하여 광학 필터(250)의 입력 표면에서 종료하고 예시적인 광학 디바이스(200)의 내부 영역을 횡단하는 접힌 광로(270)를 통해 광학 필터(250)의 입력 표면으로 확산 광의 광빔을 지향시킬 수 있다. 예를 들어, 광빔은 확산형 광학 요소(220)의 출력 표면으로부터, 광빔을 프리즘(240)으로 반사할 수 있는 반사형 광학 요소(230)로 전도될 수 있다. 프리즘(240)은 광빔을 1회 이상(예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 2회) 내부적으로 반사하여, 광빔이 광학 필터(250)의 입력 표면으로 전도되게 할 수 있다.
이러한 방식으로, 접힌 광로(270)는 예시적인 광학 디바이스(200)의 내부 영역을 통해 전도되는 동안 확산 광이 분산되는 것을 가능하게 하도록 충분히 길다. 이것은 확산 광이 광학 필터(250)의 입력 표면 전체에 걸쳐 분산되게 하고(예를 들어, 확산 광이 광학 필터(250)의 입력 표면의 95%, 98%, 또는 99.5%와 같은 광학 필터(250)의 입력 표면의 적어도 특정 백분율을 커버하게 하고), 이는 접힌 광로를 이용하지 않는 종래의 구성을 사용하는 것보다 광학 필터(250)가 광학 센서(260)로 더욱 많은 확산 광을 통과시키는 것을 가능하게 한다. 또한, 일부 구현예에서, 접힌 광로(270)의 길이는 개구(210)와 광학 필터(250)의 입력 표면 사이의 거리(280)보다 더 크며, 이는 접힌 광로를 이용하지 않는 종래의 구성과 비교하여 광학 디바이스(200)가 감소된 두께를 갖는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 접힌 광로(270)의 길이는 대략 10 ㎜일 수 있고, 거리(280)는 대략 3 내지 5 ㎜일 수 있다. 이것은 그렇지 않으면 불가능한 소형 폼 팩터(예를 들어, 밀리미터 단위의 두께)를 요구하는 이동 전화 디바이스와 같은 사용자 디바이스에 광학 디바이스(200)가 통합되는 것을 가능하게 한다.
더욱이, 반사형 광학 요소(230)와 프리즘(240)은 입사각 임계값을 충족시키는(예를 들어, 그 이하인) 각도로 광학 필터(250)의 입력 표면에서 확산 광의 광빔이 입사되게 하도록 구성될 수 있다. 이것은 (예를 들어, 채널이 통과시키도록 구성되는 파장과 관련된) 개별 광빔을 수신하는 광학 필터(250)의 채널이, (채널에 대응하지 않는 센서 요소보다는) 광학 센서(260)의 대응하는 센서 요소로 광빔을 통과시키도록 광빔이 광학 필터(250)에 진입하게 한다. 이것은 광학 센서(260)가 종래의 구성을 이용하는 광학 디바이스에 포함된 광학 센서와 비교하여, 확산 광과 관련된 정확한 스펙트럼 정보를 결정할 가능성을 증가시킨다.
전술한 바와 같이, 도 2는 예시적으로 제공된다. 다른 예는 도 2와 관련하여 설명된 것과는 상이할 수도 있다.
도 3은 예시적인 광학 디바이스(300)(또한 광학 시스템으로서 지칭됨)의 측면도를 도시하는 도면이다. 예시적인 광학 디바이스(300)는 광의 분석을 용이하게 하기 위해(예를 들어, 광과 관련된 스펙트럼 정보를 결정하기 위해) 광을 수집하도록 구성될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 예시적인 광학 디바이스(300)는 개구(310), 확산형 광학 요소(320), 반사형 광학 요소(330), 반사형 광학 요소(340), 광학 필터(350) 및/또는 광학 센서(360)를 포함할 수 있다. 개구(310), 확산형 광학 요소(320), 광학 필터(350) 및 광학 센서(360)는 각각 도 1과 관련하여 설명된 개구(110), 확산형 광학 요소(120), 광학 필터(150) 및 광학 센서(160)와 동일하거나 유사할 수 있다. 따라서, 확산형 광학 요소(320)는 개구(310)에 의해 수신된 광을 확산시켜 확산 광을 생성할 수 있고, 광학 센서(360)는 반사형 광학 요소(330) 및/또는 반사형 광학 요소(340)에 의해 광학 필터(350)의 입력 표면으로 지향되는 확산 광과 관련된 스펙트럼 정보를 캡처하도록 구성될 수 있다.
반사형 광학 요소(330)는 광학 반사기 및/또는 광을 반사하는 임의의 다른 유형의 광학 구조를 포함할 수 있다. 반사형 광학 요소(330)는 확산형 광학 요소(320)로부터 확산 광을 수신하고 확산 광을 반사형 광학 요소(340)로 반사하기 위해 예시적인 광학 디바이스(300)의 내부 영역 내에 위치될 수 있다. 일부 구현예에서, 반사형 광학 요소(330)는 확산 광의 파장의 하나 이상의 제1 범위를 반사형 광학 요소(340)로 반사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 반사형 광학 요소(330)는 반사형 광학 요소(330)가 하나 이상의 제1 범위와 관련되지 않은 확산 광을 반사형 광학 요소(340)로 반사하는 것을 방지하기 위해, 하나 이상의 제1 범위 내에 있지 않은 확산 광의 파장을 부분적으로 전도 및/또는 부분적으로 흡수할 수 있다.
반사형 광학 요소(340)는 광학 반사기 및/또는 광을 반사하기 위한 다른 유형의 광학 구조를 포함할 수 있다. 반사형 광학 요소(340)는 반사형 광학 요소(330)로부터 확산 광을 수신하고(예를 들어, 반사형 광학 요소(330)가 확산 광을 반사한 후에) 확산 광을 광학 필터(350)로 반사하기 위해 예시적인 광학 디바이스(300)의 내부 영역 내에 위치될 수 있다. 일부 구현예에서, 반사형 광학 요소(340)는 확산 광의 파장의 하나 이상의 제2 범위를 광학 필터(350)로 반사하도록 구성될 수 있다(예를 들어, 여기서, 확산 광의 파장의 하나 이상의 제2 범위는 확산 광의 파장의 하나 이상의 제1 범위와 동일하거나 상이할 수 있다). 예를 들어, 반사형 광학 요소(340)는 반사형 광학 요소(340)가 하나 이상의 특정 범위와 관련되지 않은 확산 광을 광학 필터(350)로 반사하는 것을 방지하기 위해 하나 이상의 제2 범위 내에 있지 않은 확산 광의 파장을 부분적으로 전도 및/또는 흡수할 수 있다.
일부 구현예에서, 광(예를 들어, 주변 광)은 개구(310)를 통해 예시적인 광학 디바이스(300)에 진입할 수 있는 확산 광을 생성하기 위해 확산형 광학 요소(320)에 의해 확산될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 반사형 광학 요소(330) 및 반사형 광학 요소(340)는, 확산형 광학 요소(320)의 출력 표면에서 시작하여 광학 필터(350)의 입력 표면에서 종료하고 예시적인 광학 디바이스(300)의 내부 영역을 횡단하는 접힌 광로(370)를 통해 광학 필터(350)의 입력 표면으로 확산 광의 광빔을 지향시킬 수 있다. 예를 들어, 광빔은 확산형 광학 요소(320)로부터 반사형 광학 요소(330)로 전도될 수 있고, 해당 반사형 광학 요소는 광빔을 반사형 광학 요소(340)로 반사할 수 있으며, 해당 반사형 광학 요소는 광학 필터(350)의 입력 표면으로 광빔을 반사할 수 있다.
이러한 방식으로, 접힌 광로(370)는 예시적인 광학 디바이스(300)의 내부 영역을 통해 전도되는 동안 확산 광이 분산되는 것을 가능하게 하도록 충분히 길다. 이것은 광학 필터(350)의 입력 표면 전체에 걸쳐 분산되고(예를 들어, 확산 광이 광학 필터(350)의 입력 표면의 95%, 98%, 또는 99.5%와 같은 광학 필터(350)의 입력 표면의 적어도 특정 백분율을 커버하게 하고), 이는 접힌 광로를 이용하지 않는 종래의 구성을 사용하는 것보다 광학 필터(350)가 광학 센서(360)로 더 많은 확산 광을 통과시키는 것을 허용한다. 또한, 일부 구현예에서, 접힌 광로(370)의 길이는 개구(310)와 광학 필터(350)의 입력 표면 사이의 거리(380)보다 더 크며, 이는 광학 디바이스(300)가 접힌 광로를 이용하지 않는 종래의 구성을 사용하는 것과 비교하여 감소된 두께를 갖는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 접힌 광로(370)의 길이는 대략 10 ㎜일 수 있고 거리(380)는 대략 3 내지 5 ㎜일 수 있다. 이것은 그렇지 않으면 불가능한 소형 폼 팩터(예를 들어, 밀리미터 단위의 두께)를 요구하는 이동 전화 디바이스와 같은 사용자 디바이스에 광학 디바이스(300)가 통합되는 것을 가능하게 한다.
더욱이, 반사형 광학 요소(330) 및 반사형 광학 요소(340)는 입사각 임계값을 충족시키는(예를 들어, 그 이하인) 각도로 광학 필터(350)의 입력 표면에, 확산 광의 광빔이 입사되게 하도록 구성될 수 있다. 이것은, (예를 들어, 채널이 통과시키도록 구성된 파장과 관련됨) 개별 광빔을 수신하는 광학 필터(350)의 채널이 (채널에 대응하지 않는 센서 요소보다는) 광학 센서(360)의 대응하는 센서 요소로 광빔을 통과시키도록 광빔이 광학 필터(350)에 진입하게 한다. 이것은 광학 센서(360)가 종래의 선형 광로 구성을 이용하는 광학 디바이스에 포함된 광학 센서와 비교하여, 확산 광과 관련된 정확한 스펙트럼 정보를 결정하는 가능성을 증가시킨다.
전술한 바와 같이, 도 3은 예시로서 제공된다. 다른 예는 도 3과 관련하여 설명된 것과는 상이할 수도 있다.
도 4는 예시적인 광학 디바이스(400)(또한 광학 시스템으로서 지칭됨)의 측면도를 도시한 도면이다. 예시적인 광학 디바이스(400)는 광의 분석을 용이하게 하기 위해(예를 들어, 광과 관련된 스펙트럼 정보를 결정하기 위해) 광을 수집하도록 구성될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 예시적인 광학 디바이스(400)는 개구(410), 확산형 광학 요소(420), 반사형 광학 요소(430), 광학 도관(440), 반사형 광학 요소(450), 광학 필터(460) 및/또는 광학 센서(470)를 포함할 수 있다. 개구(410), 확산형 광학 요소(420), 광학 필터(460) 및 광학 센서(470)는 각각 도 1과 관련하여 본 명세서에서 설명된 개구(110), 확산형 광학 요소(120), 광학 필터(150) 및 광학 센서(160)와 동일하거나 유사할 수 있다. 따라서, 확산형 광학 요소(420)는 개구(410)에 의해 수신된 광을 확산시켜 확산 광을 생성할 수 있고, 광학 센서(470)는 반사형 광학 요소(430), 광학 도관(440) 및/또는 반사형 광학 요소(450)에 의해 광학 필터(460)의 입력 표면으로 지향되는 확산 광과 관련된 스펙트럼 정보를 캡처하도록 구성될 수 있다.
반사형 광학 요소(430)는 광학 반사기 및/또는 광을 반사하는 임의의 다른 유형의 광학 구조를 포함할 수 있다. 반사형 광학 요소(430)는 확산형 광학 요소(420)로부터 확산 광을 수신하고 확산 광을 광학 도관(440)으로 반사하기 위해 예시적인 광학 디바이스(400)의 내부 영역 내에 위치될 수 있다. 일부 구현예에서, 반사형 광학 요소(430)는 확산 광의 파장의 하나 이상의 제1 범위를 광학 도관(440)으로 반사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 반사형 광학 요소(430)는 반사형 광학 요소(430)가 하나 이상의 제1 범위와 관련되지 않은 확산 광을 광학 도관(440)으로 반사하는 것을 방지하기 위해 하나 이상의 제1 범위 내에 있지 않은 확산 광의 파장을 부분적으로 전도 및/또는 부분적으로 흡수할 수 있다.
광학 도관(440)은 광 가이드, 광 파이프 및/또는 광을 전도하는 임의의 다른 유형의 광학 구조를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 광학 도관(440)은 반사형 광학 요소(430)에 의해 반사된 확산 광을 수신하고 확산 광을 반사형 광학 요소(450)에 전도하기 위해 예시적인 광학 디바이스(400)의 내부 영역 내에 위치될 수 있다. 광학 도관(440)은 반사형 광학 요소(450)로 확산 광을 지향시키도록 구성된 하나 이상의 부분(예를 들어, 하나 이상의 내부 표면, 하나 이상의 광학 구조 등)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 부분은 확산 광이 반사형 광학 요소(450)로 전도되게 하기 위해 다른 예들 중에서, 확산 광을 반사, 굴절, 회절 및/또는 전도시키도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 광학 도관(440)은 반사형 광학 요소(430)로부터 수신된 확산 광을 더욱 확산시키도록 구성된 하나 이상의 추가 부분을 포함할 수 있다.
반사형 광학 요소(450)는 광학 반사기 및/또는 광을 반사하는 임의의 다른 유형의 광학 구조를 포함할 수 있다. 반사형 광학 요소(450)는 광학 도관(440)으로부터 확산 광을 수신하고 확산 광을 광학 필터(460)로 반사하기 위해 예시적인 광학 디바이스(400)의 내부 영역 내에 위치될 수 있다. 일부 구현예에서, 반사형 광학 요소(450)는 확산 광의 파장의 하나 이상의 제2 범위를 광학 필터(460)로 반사하도록 구성될 수 있다(예를 들어, 여기서, 확산 광의 파장의 하나 이상의 제2 범위는 확산 광의 파장의 하나 이상의 제1 범위와 동일하거나 상이하다). 예를 들어, 반사형 광학 요소(450)는 반사형 광학 요소(450)가 하나 이상의 특정 범위와 관련되지 않은 확산 광을 광학 필터(460)로 반사하는 것을 방지하기 위해 하나 이상의 제2 범위 내에 있지 않은 확산 광의 파장을 부분적으로 전도 및/또는 부분적으로 흡수할 수 있다.
일부 구현예에서, 광(예를 들어, 주변광)은 개구(410)를 통해 예시적인 광학 디바이스(400)에 진입할 수 있는 확산 광을 생성하기 위해 확산형 광학 요소(420)에 의해 확산될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 반사형 광학 요소(430), 광학 도관(440), 및 반사형 광학 요소(450)는, 확산형 광학 요소(420)의 출력 표면에서 시작하여 광학 필터(460)의 입력 표면에서 종료되고 예시적인 광학 디바이스(400)의 내부 영역과 광학 도관(440)의 내부 영역을 횡단하는 접힌 광로(480)를 통해 광학 필터(460)의 입력 표면으로 확사된 광의 광빔을 지향시킬 수 있다. 예를 들어, 광빔은 확산형 광학 요소(420)로부터 반사형 광학 요소(430)로 전도될 수 있으며, 해당 반사형 광학 요소는 광학 도관(440)으로 광빔을 반사할 수 있고, 광학 도관은 광빔을 반사형 광학 요소(450)에 전도할 수 있고, 해당 반사형 광학 요소는 광학 필터(460)의 입력 표면으로 광빔을 반사할 수 있다.
이러한 방식으로, 접힌 광로(480)는 예시적인 광학 디바이스(400)의 내부 영역을 통해 전도되는 동안 확산 광이 분산되는 것을 가능하게 하도록 충분히 길다. 이것은 확산 광이 광학 필터(460)의 입력 표면 전체에 걸쳐 분산되게 하고(예를 들어, 확산 광이 광학 필터(460)의 입력 표면의 95%, 98%, 또는 99.5%와 같이 광학 필터(460)의 입력 표면의 적어도 특정 백분율을 커버하게 하고), 이는 접힌 광로를 이용하지 않는 종래의 구성을 사용하는 것보다 광학 필터(460)가 더 많은 확산 광을 광학 센서(470)로 통과시키는 것을 허용할 수 있다. 또한, 일부 구현예에서, 접힌 광로(480)의 길이는 개구(410)와 광학 필터(460)의 입력 표면 사이의 거리(490)보다 더 크며, 이는 접힌 광로를 이용하지 않는 종래의 구성을 사용하는 것과 비교하여 광학 디바이스(400)가 감소된 두께를 갖는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 접힌 광로(480)의 길이는 대략 10 ㎜일 수 있고, 거리(490)는 대략 3 내지 5 ㎜일 수 있다. 이것은 그렇지 않으면 불가능한 소형 폼 팩터(예를 들어, 밀리미터 단위의 두께)를 요구하는 이동 전화 디바이스와 같은 사용자 디바이스에 광학 디바이스(400)가 통합되는 것을 가능하게 한다.
더욱이, 반사형 광학 요소(430), 광학 도관(440), 및 반사형 광학 요소(450)는 확산 광의 광빔이, 입사각 임계값을 충족시키는(예를 들어, 그 이하인) 각도로 광학 필터(460)의 입력 표면 상에 입사되게 하도록 구성될 수 있다. 이것은 개별 광빔(예를 들어, 채널이 통과시키도록 구성된 파장과 관련된)을 수신하는 광학 필터(460)의 채널이 광학 센서(470)의 대응하는 센서 요소(채널에 대응하지 않는 센서 요소보다는)로 광빔을 통과시키도록 광빔이 광학 필터(460)에 진입하게 한다. 이것은 종래의 구성을 이용하는 광학 디바이스에 포함된 광학 센서와 비교하여, 확산 광과 관련된 정확한 스펙트럼 정보를 광학 센서(470)가 결정하는 가능성을 증가시킨다.
전술한 바와 같이, 도 4는 예시로서 제공된다. 다른 예는 도 4와 관련하여 설명된 것과는 상이할 수도 있다.
도 5는 예시적인 광학 디바이스(500)(또한 광학 시스템으로서 지칭됨)의 측면도를 도시한 도면이다. 예시적인 광학 디바이스(500)는 광의 분석을 용이하게 하기 위해(예를 들어, 광과 관련된 스펙트럼 정보를 결정하기 위해) 광을 수집하도록 구성될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 예시적인 광학 디바이스(500)는 개구(510), 확산형 광학 요소(520), 복수의 광학 도관(530)(광학 도관(530-1 내지 530-3)으로서 도시됨), 반사형 광학 요소(540), 반사형 광학 요소(550), 광학 필터(560) 및/또는 광학 센서(570)를 포함할 수 있다. 개구(510), 확산형 광학 요소(520), 광학 필터(560), 및 광학 센서(570)는 각각 도 1과 관련하여 본 명세서에 설명된 개구(110), 확산형 광학 요소(120), 광학 필터(150), 및 광학 센서(160)와 동일하거나 유사할 수 있다. 따라서, 확산형 광학 요소(520)는 확산 광을 생성하기 위해 개구(510)에 의해 수신된 광을 확산시킬 수 있고, 광학 센서(570)는 복수의 광학 도관(530), 반사형 광학 요소(540) 및/또는 반사형 광학 요소(550)에 의해 광학 필터(560)의 입력 표면으로 지향되는 확산 광과 관련된 스펙트럼 정보를 캡처하도록 구성될 수 있다.
복수의 광학 도관(530)은 각각 광 가이드, 광 파이프 및/또는 광을 전도하는 임의의 다른 유형의 광학 구조를 포함할 수 있고, 본 명세서에서 설명된 광학 도관(130) 및/또는 광학 도관(440)과 유사한 방식으로 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 광학 도관(530-1)은 확산형 광학 요소(520)에 의해 생성된 확산 광을 수신하고 확산 광을 반사형 광학 요소(540)로 전도하도록 예시적인 광학 디바이스(500)의 내부 영역 내에 위치(예를 들어, 개구(510)와 반사형 광학 요소(540) 사이에 배치)될 수 있다. 광학 도관(530-2)은 반사형 광학 요소(540)에 의해 반사된 확산 광을 수신하고 확산 광을 반사형 광학 요소(550)로 전도하기 위해 예시적인 광학 디바이스(500)의 내부 영역 내에 위치(예를 들어, 반사형 광학 요소(540)와 반사형 광학 요소(550) 사이에 배치)될 수 있다. 광학 도관(530-3)은 반사형 광학 요소(550)에 의해 반사된 확산 광을 수신하고 확산 광을 광학 필터(560)에 전도하기 위해 예시적인 광학 디바이스(500)의 내부 영역 내에 위치(예를 들어, 반사형 광학 요소(550)와 광학 필터(560) 사이에 배치)될 수 있다.
반사형 광학 요소(540)는 광학 반사기 및/또는 광을 반사하는 임의의 다른 유형의 광학 구조를 포함할 수 있다. 반사형 광학 요소(540)는 광학 도관(530-1)으로부터 확산 광을 수신하고 확산 광을 광학 도관(530-2)으로 반사하기 위해 예시적인 광학 디바이스(500)의 내부 영역 내에 위치될 수 있다. 일부 구현예에서, 반사형 광학 요소(540)는 확산 광의 파장의 하나 이상의 제1 범위를 광학 도관(530-2)으로 반사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 반사형 광학 요소(540)는 반사형 광학 요소(540)가 하나 이상의 제1 범위와 관련되지 않은 확산 광을 광학 도관(530-2)으로 반사하는 것을 방지하기 위해 하나 이상의 제1 범위 내에 있지 않은 확산 광의 파장을 부분적으로 전도 및/또는 부분적으로 흡수할 수 있다.
반사형 광학 요소(550)는 광학 반사기 및/또는 광을 반사하는 임의의 다른 유형의 광학 구조를 포함할 수 있다. 반사형 광학 요소(550)는 광학 도관(530-2)으로부터 확산 광을 수신하고 확산 광을 광학 도관(530-3)으로 반사하기 위해 예시적인 광학 디바이스(500)의 내부 영역 내에 위치될 수 있다. 일부 구현예에서, 반사형 광학 요소(550)는 확산 광의 파장의 하나 이상의 제2 범위를 광학 도관(530-3)으로 반사하도록 구성될 수 있다(예를 들어, 여기서, 확산 광의 파장의 하나 이상의 제2 범위는 확산 광의 파장의 하나 이상의 제1 범위와 동일하거나 상이할 수 있다). 예를 들어, 반사형 광학 요소(550)는 반사형 광학 요소(550)가 하나 이상의 특정 범위와 관련되지 않은 확산 광을 광학 도관(530-3)으로 반사하는 것을 방지하기 위해 하나 이상의 제2 범위 내에 있지 않은 확산 광의 파장을 부분적으로 전도 및/또는 부분적으로 흡수할 수 있다.
일부 구현예에서, 광(예를 들어, 주변 광)은 개구(510)를 통해 예시적인 광학 디바이스(500)에 진입할 수 있는 확산 광을 생성하기 위해 확산형 광학 요소(520)에 의해 확산될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 광학 도관(530), 반사형 광학 요소(540) 및 반사형 광학 요소(550)는, 확산형 광학 요소(520)의 출력 표면에서 시작하여 광학 필터(560)의 입력 표면에서 종료되고 예시적인 광학 디바이스(500)의 내부 영역 및 복수의 광학 도관(530)의 각각의 내부 영역을 횡단하는 접힌 광로(580)를 통해 광학 필터(560)의 입력 표면으로 확산 광의 광빔을 지향시킬 수 있다. 예를 들어, 광빔은 확산형 광학 요소(520)로부터 광학 도관(530-1)으로 전도될 수 있고, 해당 광학 도관은 광빔을 반사형 광학 요소(540)로 전도할 수 있고, 이러한 반사형 광학 요소는 광빔을 광학 도관(530-2)으로 반사할 수 있고, 상기 광학 도관은 광빔을 반사형 광학 요소(550)로 전도할 수 있고, 이러한 반사형 광학 요소는 광빔을 광학 도관(530-3)으로 반사할 수 있고, 해당 광학 도관은 광빔을 광학 필터(560)의 입력 표면으로 전도할 수 있다.
이러한 방식으로, 접힌 광로(580)는 예시적인 광학 디바이스(500)의 내부 영역 및 복수의 광학 도관(530)의 각각의 내부 영역을 통해 전도되는 동안 확산 광이 분산되는 것을 허용하도록 충분히 길다. 이것은 확산 광이 광학 필터(560)의 입력 표면 전체에 걸쳐 분산되게 하고(예를 들어, 확산 광이 광학 필터(560)의 입력 표면의 95%, 98% 또는 99.5%와 같은 광학 필터(560)의 입력 표면의 특정 백분율을 커버하게 하고), 이는 광학 필터(560)가 접힌 광로를 이용하지 않는 종래의 구성을 사용하는 것보다 더 많은 확산 광을 광학 센서(570)로 통과시키는 것을 가능하게 할 수 있다. 또한, 일부 구현예에서, 접힌 광로(580)의 길이는 개구(510)와 광학 필터(560)의 입력 표면 사이의 거리(590)보다 더 크며, 이는 접힌 광로를 이용하지 않는 종래의 구성을 사용하는 것과 비교하여 광학 디바이스(500)가 감소된 두께를 갖는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 접힌 광로(580)의 길이는 대략 10 ㎜일 수 있고, 거리(590)는 대략 3 내지 5 ㎜일 수 있다. 이것은 그렇지 않으면 불가능한 작은 폼 팩터(예를 들어, 밀리미터 단위의 두께)를 요구하는 이동 전화 디바이스와 같은 사용자 디바이스에 광학 디바이스(500)가 통합되는 것을 가능하게 한다.
더욱이, 복수의 광학 도관(530), 반사형 광학 요소(540), 및 반사형 광학 요소(550)는 확산 광의 광빔이 입사각 임계값을 충족시키는(예를 들어, 그 이하인) 각도로 광학 필터(560)의 입력 표면 상에 입사되게 하도록 구성될 수 있다. 이것은, (예를 들어, 채널이 통과시키도록 구성된 파장과 관련된) 개별 광빔을 수신하는 광학 필터(560)의 채널이 (채널에 대응하지 않는 센서 요소보다는) 광학 센서(570)의 대응하는 센서 요소로 광빔을 통과시키도록 광빔이 광학 필터(560)에 진입하게 한다. 이것은 광학 센서(570)가 종래의 구성을 이용하는 광학 디바이스에 포함된 광학 센서와 비교하여, 확산 광과 관련된 정확한 스펙트럼 정보를 결정하는 가능성을 증가시킨다.
전술한 바와 같이, 도 5는 예시로서 제공된다. 다른 예는 도 5와 관련하여 설명된 것과는 상이할 수도 있다.
도 6은 광학 디바이스(620)를 포함할 수 있는 사용자 디바이스(610)의 예(600)를 도시하는 도면이다. 사용자 디바이스(610)는, 예를 들어, 이동 전화(예를 들어, 스마트 폰, 무선 전화 등), 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 핸드헬드 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 게임 디바이스, 웨어러블 통신 디바이스(예를 들어, 스마트 시계, 스마트 안경 등), 분광계, 또는 유사한 유형의 디바이스와 같은 통신 및/또는 컴퓨팅 디바이스를 포함할 수 있다. 광학 디바이스(620)는 예시적인 광학 디바이스(100), 예시적인 광학 디바이스(200), 예시적인 광학 디바이스(300), 예시적인 광학 디바이스(400), 예시적인 광학 디바이스(500), 또는 접힌 광로를 이용하는 유사한 광학 디바이스를 포함할 수 있다. 광학 디바이스(620)는 사용자 디바이스(610)의 광학 패키지에 포함될 수 있다. 광학 디바이스(620)의 크기를 감소시키는 것에 의해, 광학 디바이스(620)는 사용자 디바이스(610)에서 구현될 수 있거나, 또는 광학 디바이스(620)는 선형 광로와 관련된 광학 디바이스보다 사용자 디바이스(610)에서 더 작은 풋프린트를 가질 수 있다.
위에서 나타낸 바와 같이, 도 6은 예시로서 제공된다. 다른 예는 도 6과 관련하여 설명된 것과는 상이할 수도 있다.
전술한 개시내용은 예시 및 설명을 제공하지만, 정밀한 형태로 구현되거나 개시된 정확한 형태로 구현을 제한하려는 것은 아니다. 변경 및 변형은 개시내용을 고려하여 만들어질 수 있거나 구현예의 실행으로부터 획득될 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "구성요소"라는 용어는 하드웨어, 펌웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 광범위하게 해석되도록 의도된다. 본 명세서에서 기술된 시스템 및/또는 방법은 하드웨어, 펌웨어, 및/또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 상이한 형태로 구현될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 이러한 시스템 및/또는 방법을 구현하는데 사용되는 실제 특수 제어 하드웨어 또는 소프트웨어 코드는 구현을 제한하지 않는다. 그러므로, 시스템 및/또는 방법의 동작 및 거동은 특정 소프트웨어 코드를 참조하지 않고 본 명세서에서 설명되고, 소프트웨어 및 하드웨어는 본 명세서의 설명에 기초하여 시스템 및/또는 방법을 구현하는데 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 임계값을 충족시킨다는 것은 상황에 따라, 임계값보다 크거나, 임계값 이상이거나, 임계값보다 작거나, 임계값 이하이거나, 임계값과 동일하거나, 또는 임계값과 같지 않은 값을 의미할 수 있다.
특징의 특정 조합이 청구범위에 인용되고/되거나 명세서에 개시되더라도, 이러한 조합은 다양한 구현예의 개시를 제한하도록 의도되지 않는다. 사실, 이들 특징 중 다수는 청구범위에 구체적으로 인용 및/또는 명세서에 개시되지 않은 방식으로 조합될 수 있다. 다음에 나열된 각각의 종속항이 하나의 청구항에만 직접적으로 종속될 수 있을지라도, 다양한 구현예의 개시내용은 청구항 세트에서의 다른 모든 청구항과 조합된 각각의 종속항을 포함한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 물품물품의 목록 "중 적어도 하나"를 지칭하는 구문은 단일 부재를 포함하는 이러한 물품의 임의의 조합을 지칭한다. 예를 들어, "a, b 또는 c 중 적어도 하나"는, a, b, c, a-b, a-c, b-c 및 a-b-c뿐만 아니라 동일한 물품의 다수의 임의의 조합을 포함하도록 의도된다.
본 명세서에서 사용된 어떠한 요소, 행위 또는 지시도 이와 같이 명시적으로 설명되지 않는 한 중요하거나 필수적인 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수 표현은 하나 이상의 지시대상을 포함하도록 의도되고, "하나 이상"과 호환 가능하게 사용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 바와 같이, 상기와 관련된 단수 표현은 상기와 관련하여 언급되는 하나 이상의 지시대상을 포함하도록 의도되고, "하나 이상"과 호환 가능하게 사용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 바와 같이, "세트"라는 용어는 하나 이상의 물품(예를 들어, 관련 물품, 관련되지 않은 물품 또는 관련 및 관련되지 않은 물품의 조합)을 포함하도록 의도되고, "하나 이상"과 호환 가능하게 사용될 수 있다. 단지 하나의 물품만을 의도하는 경우에, "단지 하나"라는 문구 또는 유사한 언어가 사용된다. 또한, 본 명세서에 사용된 바와 같이, "갖는다", "갖는" 등의 용어는 개방형 용어이도록 의도된다. 또한, "~에 기초한"이라는 문구는 달리 명시적으로 언급되지 않는 한 "적어도 부분적으로 ~에 기초한"을 의미하도록 의도된다. 또한, 본 명세서에 사용된 바와 같이, "또는"이라는 용어는 연속적으로 사용될 때 포괄적인 것으로 의도되고, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한(예를 들어, "둘 중 하나" 또는 "~중 하나만"과 조합하여 사용되면) "및/또는"과 호환 가능하게 사용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 광학 디바이스로서,
    개구(aperture);
    하나 이상의 광학 요소;
    광학 필터; 및
    광학 센서
    를 포함하되,
    상기 개구는 광을 수신하도록 구성되고;
    상기 하나 이상의 광학 요소는,
    상기 개구에 의해 수신된 광을 확산시키도록,
    접힌 광로를 통해 상기 광학 필터로 확산 광을 지향시키도록, 그리고
    상기 확산 광이 상기 광학 필터의 입력 표면 전체에 걸쳐 분산되게 하도록
    구성되되, 상기 접힌 광로의 길이가 상기 개구와 상기 광학 필터의 입력 표면 사이의 거리보다 크고;
    상기 광학 필터는 하나 이상의 파장과 관련된 확산 광의 부분을 상기 광학 센서로 통과시키기 위해 상기 광학 필터의 입력 표면 전체에 걸쳐 분산된 확산 광을 필터링하도록 구성되는, 광학 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 광학 요소는,
    확산형 광학 요소;
    반사형 광학 요소;
    전도형 광학 요소;
    회절형 광학 요소; 또는
    굴절형 광학 요소
    중 적어도 하나를 포함하는, 광학 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 광학 요소는 확산형 광학 요소를 포함하되,
    상기 확산형 광학 요소는 상기 개구에 배치되고,
    상기 확산형 광학 요소는 상기 개구에 의해 수신되는 광을 확산시키도록 구성되는, 광학 디바이스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 광학 요소는 광학 도관을 포함하되,
    상기 광학 도관은 상기 개구와 상기 광학 필터 사이에 배치되고,
    상기 광학 도관은 상기 접힌 광로를 통해 상기 광학 필터로 확산 광을 전도하도록 구성되는, 광학 디바이스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광학 도관은,
    광 파이프; 또는
    광 가이드
    중 적어도 하나를 포함하는, 광학 디바이스.
  6. 제4항에 있어서, 상기 광학 도관은,
    상기 개구에 의해 수신된 광을 확산시키는 것; 또는
    상기 개구에 의해 수신된 광을 반사하는 것
    중 적어도 하나를 수행하도록 구성된 하나 이상의 표면을 포함하는, 광학 디바이스.
  7. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 광학 요소는 상기 광학 필터의 입력 표면 전체에 걸쳐 분산될 때 확산 광과 관련된 하나 이상의 입사각이 임계값을 충족시키게 하여, 상기 광학 필터의 채널이, 상기 채널에 진입한 확산 광의 빔을 상기 광학 센서의 대응하는 센서 요소로 통과시키는 것을 가능하게 하도록 구성되는, 광학 디바이스.
  8. 광학 시스템으로서,
    개구;
    하나 이상의 광학 요소;
    광학 필터; 및
    광학 센서
    를 포함하되,
    상기 개구는 광을 수신하도록 구성되고;
    상기 하나 이상의 광학 요소는,
    상기 개구에 의해 수신된 광을 확산시키도록,
    확산 광이 접힌 광로를 통해 상기 광학 필터로 전도되고 상기 광학 필터의 입력 표면 전체에 걸쳐 분산되게 하도록
    구성되고, 상기 접힌 광로의 길이는 상기 개구와 상기 광학 필터의 입력 표면 사이의 거리보다 큰, 광학 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 광학 센서는 확산 광과 관련된 스펙트럼 정보를 캡처하도록 구성되는, 광학 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 광학 필터는,
    스펙트럼 필터;
    다중 스펙트럼 필터;
    광학 간섭 필터;
    대역 통과 필터;
    차단 필터;
    장파 통과 필터;
    단파 통과 필터;
    다이크로익 필터(dichroic filter);
    선형 가변 필터;
    원형 가변 필터;
    페브리-페로 필터(Fabry-Perot filter);
    베이어 필터(Bayer filter);
    플라스몬 필터(plasmonic filter);
    광자 결정 필터(photonic crystal filter);
    나노구조 및/또는 메타물질(metamaterial) 필터; 또는
    흡수성 필터
    중 적어도 하나를 포함하는, 광학 시스템.
  11. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 광학 요소는 확산형 광학 요소 및 광학 도관을 포함하되,
    상기 확산형 광학 요소는 상기 개구에 배치되고;
    상기 광학 도관의 제1 단부는 상기 확산형 광학 요소에 배치되고;
    상기 광학 도관의 제2 단부는 상기 광학 필터에 배치되고,
    상기 접힌 광로는 상기 광학 도관의 내부 영역을 횡단하는, 광학 시스템.
  12. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 광학 요소는 확산형 광학 요소, 반사기, 및 프리즘을 포함하되,
    상기 확산형 광학 요소는 상기 개구에 의해 수신된 광을 확산시키도록 구성되고;
    상기 반사기는 확산 광을 상기 프리즘으로 반사하도록 구성되고;
    상기 프리즘은 상기 프리즘 내의 확산 광을 상기 광학 필터의 입력 표면으로 반사하도록 구성되고,
    상기 접힌 광로는 상기 확산형 광학 요소의 출력 표면으로부터 시작하여 상기 광학 필터의 입력 표면에서 종료되는, 광학 시스템.
  13. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 광학 요소는 확산형 광학 요소 및 하나 이상의 반사형 광학 요소를 포함하되,
    상기 접힌 광로는 상기 확산형 광학 요소의 출력 표면으로부터 상기 하나 이상의 반사형 광학 요소를 통해 상기 광학 필터의 입력 표면으로 상기 광학 시스템의 내부 영역을 횡단하는, 광학 시스템.
  14. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 광학 요소는 확산형 광학 요소, 제1 반사형 광학 요소, 제2 반사형 광학 요소 및 광학 도관을 포함하되,
    상기 확산형 광학 요소는 상기 개구에 의해 수신된 광을 확산시키도록 구성되고;
    상기 제1 반사형 광학 요소는 상기 광학 도관으로 확산 광을 반사하도록 구성되고;
    상기 광학 도관은 확산 광이 상기 제1 반사형 광학 요소에 의해 반사된 후에, 상기 제2 반사형 광학 요소로 확산 광을 지향시키도록 구성되고;
    상기 제2 반사형 광학 요소는 확산 광이 상기 광학 도관에 의해 상기 제2 반사형 광학 요소로 지향된 후에 상기 광학 필터의 입력 표면으로 확산 광을 반사하도록 구성되는, 광학 시스템.
  15. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 광학 요소는 확산형 광학 요소, 복수의 광학 도관, 및 복수의 반사형 광학 요소를 포함하되,
    상기 확산형 광학 요소는 상기 개구에 의해 수신된 광을 확산시키도록 구성되고;
    상기 복수의 광학 도관 및 상기 복수의 반사형 광학 요소는 상기 확산형 광학 요소로부터 상기 광학 필터의 입력 표면으로 확산 광을 반사하도록 구성되는, 광학 시스템.
  16. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 광학 요소는 광학 도관을 포함하되,
    상기 광학 도관의 하나 이상의 제1 부분은 상기 개구에 의해 수신된 광을 확산시키도록 구성되고;
    상기 광학 도관의 하나 이상의 제2 부분은 상기 광학 필터의 입력 표면으로 확산 광을 지향시키도록 구성되는, 광학 시스템.
  17. 사용자 디바이스로서,
    광학 패키지를 포함하되, 상기 광학 패키지는,
    개구;
    하나 이상의 광학 요소;
    광학 필터; 및
    광학 센서
    를 포함하고, 상기 하나 이상의 광학 요소는 상기 개구에 의해 수신된 광을 확산시키고, 확산 광이 접힌 광로를 통해 상기 광학 필터로 전도되고 상기 광학 필터의 입력 표면 전체에 걸쳐 분산되게 하도록 구성되고,
    상기 접힌 광로의 길이는 상기 개구와 상기 광학 필터의 입력 표면 사이의 거리보다 더 큰, 사용자 디바이스.
  18. 제17항에 있어서, 상기 개구, 상기 하나 이상의 광학 요소, 상기 광학 필터, 및 상기 광학 센서는 상기 광학 패키지 내에 동봉되는, 사용자 디바이스.
  19. 제17항에 있어서, 상기 광학 필터는 다중 스펙트럼 필터이고, 상기 광학 센서는 다중 스펙트럼 센서인, 사용자 디바이스.
  20. 제17항에 있어서, 상기 하나 이상의 광학 요소는 상기 광학 필터의 입력 표면 전체에 걸쳐 분산될 때 확산 광과 관련된 하나 이상의 입사각이 임계값을 충족시키게 하여, 상기 광학 필터의 채널이, 상기 채널에 진입하는 확산 광의 빔을 상기 광학 센서의 대응하는 센서 요소로 통과시키는 것을 가능하게 하도록 구성되는, 사용자 디바이스.
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