KR20240071738A - 듀얼 포토 다이오드 복사계 - Google Patents

듀얼 포토 다이오드 복사계 Download PDF

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KR20240071738A
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이동훈
신동주
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한국표준과학연구원
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Abstract

본 발명은 듀얼 포토 다이오드 복사계에 관한 것으로서, 광원으로부터 출사되는 측정대상 광의 광 경로 상에 세팅되는 베이스 기판과, 상기 측정대상 광을 수광할 수 있도록 상기 측정대상 광이 입사되는 상기 베이스 기판의 입사영역에 설치되는 제1광센서부와, 상기 제1광센서부에 인접되게 상기 베이스 기판의 입사영역에 설치되어 해당 측정대상 광을 수광하는 것으로서, 상기 제1광센서부와 상이한 분광감응도를 갖는 제2광센서부를 구비한다.
본 발명에 따른 듀얼 포토 다이오드 복사계는 복수의 포토 다이오드를 이용하여 획득한 광신호의 비율로부터 측정대상 광에 대한 정보를 산출하므로 광원의 종류나 분광분포 변화에 무관하게 보다 정확한 측정값을 획득할 수 있는 장점이 있다.

Description

듀얼 포토 다이오드 복사계{Dual photodiode radiometer}
본 발명은 듀얼 포토 다이오드 복사계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분광감응도가 상이한 복수의 광 센서를 이용한 듀얼 포토 다이오드 복사계에 관한 것이다.
복사계(radiometer)는 가장 일반적인 의미에서 광학 복사(optical radiation)를 측정하는 장치를 말한다. 복사계의 주요 용도는 복사원에서 방출되는 광학 복사를 측정하거나 모니터링하여 복사원을 특성화하는 것이다.
포토 다이오드 기반의 복사계는 고감도(high sensitivity), 빠른 응답(fastresponse) 및 간단한 구조라는 장점 때문에 응용 분야에서 널리 사용된다. 그러나, 포토 다이오드 기반 복사계는 측정대상 광원의 종류에 따라 분광분포 혹은 파장 특성을 측정하는 별도의 추가 장비가 요구되며, 필터를 교환하여 사용 가능 영역을 확장할 경우, 개별 필터와 검출부 조합 별로 교정(calibration) 작업을 수행해야 한다.
공개특허공보 제10-2016-0120269호: 램덤 파장계
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 복수의 포토 다이오드를 사용하고, 해당 포토 다이오드들에서 획득한 광신호의 비율로부터 측정대상 광에 대한 정보를 획득할 수 있는 듀얼 포토 다이오드 복사계를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 듀얼 포토 다이오드 복사계는 광원으로부터 출사되는 측정대상 광의 광 경로 상에 세팅되는 베이스 기판과, 상기 측정대상 광을 수광할 수 있도록 상기 측정대상 광이 입사되는 상기 베이스 기판의 입사영역에 설치되는 제1광센서부와, 상기 제1광센서부에 인접되게 상기 베이스 기판의 입사영역에 설치되어 해당 측정대상 광을 수광하는 것으로서, 상기 제1광센서부와 상이한 분광감응도를 갖는 제2광센서부를 구비한다.
상기 제1 및 제2광센서부는 기설정된 설정 광파장 영역 내에서, 입사되는 광의 파장 값이 증가할수록 분광감응도가 선형적으로 증가한다.
상기 제2광센서부는 상기 베이스 기판의 입사영역에 설치되는 포토 다이오드와, 상기 측정대상 광을 수광하는 해당 포토 다이오드의 수광면에 코팅되어 상기 수광면으로 입사되는 광의 파장을 파장별 투과율을 변형하는 투과필터층을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 제1 및 제2광센서부의 분광감응도 비는 상기 설정 광파장 영역내에서, 상기 측정대상 광의 파장이 증가할수록 단조증가하거나 단조감소한다.
한편, 본 발명에 따른 듀얼 포토 다이오드 복사계는 상기 광원과 베이스 기판 사이의 측정대상 광의 광 경로 상에 설치되어 상기 베이스 기판으로 입사되는 광을 필터링하는 광 필터부를 더 구비할 수 있다.
상기 광 필터부는 상기 설정 광파장 영역에서 소정의 투과율을 갖는 광대역 필터를 구비할 수 있다.
상기 광 필터부는 분석하고자 하는 소정의 중심파장 및 분광밴드를 가지는 밴드패스 필터를 구비할 수도 있다.
상기 광 필터부는 기설정된 가중함수(weighting function)에 대응되는 분광투과율을 갖는 투과 필터를 구비할 수도 있다.
상기 밴드패스 필터는 중심파장이 기설정된 가변패턴에 따라 가변될 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 듀얼 포토 다이오드 복사계는 내부에 상기 베이스 기판이 수용되는 수용공간이 마련되며, 상기 베이스 기판으로 상기 측정대상 광이 입사되도록 상기 베이스 기판의 입사영역에 대향되는 측면에 입사구가 형성된 케이스와, 상기 베이스 기판으로 입사되는 측정대상 광을 확산시킬 수 있도록 상기 입사구 측에 설치되는 확산판을 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 듀얼 포토 다이오드 복사계는 복수의 포토 다이오드를 이용하여 획득한 광신호의 비율로부터 측정대상 광에 대한 정보를 산출하므로 광원의 종류나 분광분포 변화에 무관하게 보다 정확한 측정값을 획득할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 포토 다이오드 복사계에 대한 개념도이고,
도 2는 도 1의 듀얼 포토 다이오드 복사계에 대한 단면도이고,
도 3은 도 1의 듀얼 포토 다이오드 복사계의 제1 및 제2광센서부의 분광감응도에 대한 그래프이고,
도 4는 도 1의 듀얼 포토 다이오드 복사계의 제1 및 제2광센서부의 분광감응도 비에 대한 그래프이고,
도 5 내지 도 8은 도 1의 듀얼 포토 다이오드 복사계의 광 필터부의 기능을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 포토 다이오드 복사계에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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 명세서 상에 기재된 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 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 및 도 2에는 본 발명에 따른 듀얼 포토 다이오드 복사계(100)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 듀얼 포토 다이오드 복사계(100)는 케이스(110)와, 상기 케이스(110) 내부에 설치되는 베이스 기판(120)과, 베이스 기판(120)에 설치되어 광원으로부터 출사되는 측정대상 광을 수광하는 제1 및 제2광센서부(130,140)와, 상기 광원과 베이스 기판(120) 사이의 측정대상 광의 광 경로 상에 설치되어 상기 베이스 기판(120)으로 입사되는 광을 필터링하는 광 필터부(150)와, 상기 제1 및 제2광센서부(130,140)에서 제공되는 광전류 신호를 분석하는 분석모듈(미도시)을 구비한다.
상기 케이스(110)는 광원으로부터 출사되는 측정대상 광의 광 경로 상에 설치되며, 내부에 상기 베이스 기판(120)이 수용되는 수용공간(111)이 형성된다. 또한, 케이스(110)는 전면에, 해당 측정대상 광이 수용공간(111) 내부로 입사되도록 입사구(112)가 형성되어 있다. 한편, 도시된 예에서는 해당 케이스(110)가 원통형으로 형성된 구조가 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것이 아니라 사각기둥형, 타원형 등 다양한 형상으로 케이스(110)가 형성될 수도 있다.
또한, 케이스(110)는 수용공간(111)으로 입사되는 측정대상 광을 확산시킬 수 있도록 입사구(112) 측에 확산판(113)이 설치되어 있다. 해당 확산판(113)은 입사되는 광을 확산시키기 위해 종래에 일반적으로 사용되는 확산기가 적용되므로 상세한 설명은 생략한다.
베이스 기판(120)은 광원으로부터 출사되는 측정대상 광의 광 경로 상에 세팅되는 것으로서, 케이스(110)의 후방 내측면에 설치된다. 베이스 기판(120)은 입사구(112)에 대향되는 전면에, 측정대상 광이 입사되는 입사영역(121)이 마련된다.
제1광센서부(130)는 상기 측정대상 광을 수광할 수 있도록 상기 측정대상 광이 입사되는 상기 베이스 기판(120)의 입사영역(121)에 설치되는 제1포토 다이오드(131)를 구비한다. 상기 제1포토 다이오드(131)는 측정대상 광을 수광하여 해당 측정대상 광에 대응되는 광전류 신호를 생성하는 광센서가 적용된다. 제1포토 다이오드(131)의 광전류 신호는 분석모듈로 전송된다.
제2광센서부(140)는 상기 제1광센서부(130)에 인접되게 상기 베이스 기판(120)의 입사영역(121)에 설치되어 해당 측정대상 광을 수광하는 것으로서, 상기 제1광센서부(130)와 상이한 분광감응도를 갖는다. 상기 제2광센서부(140)는 제2포토 다이오드(141) 및 투과필터층(142)을 구비한다.
상기 제2포토 다이오드(141)는 상기 베이스 기판(120)의 입사영역(121)에 설치되어 측정대상 광을 수광하여 광전류 신호를 생성한다. 여기서, 제2포토 다이오드(141)는 제1포토 다이오드(131)에 인접된 위치의 입사영역(121)에 설치되며, 전면에, 측정대상 광을 수광하는 수광면이 마련되어 있다. 이때, 제2포토 다이오드(141)는 해당 제1포토 다이오드(131)와 동일한 광센서가 적용되는 것이 바람직하다.
투과필터층(142)은 상기 제2포토 다이오드(141)의 수광면에 코팅되어 상기 수광면으로 입사되는 광의 파장에 따른 투과율을 변화시킨다. 상기 상기 투과필터층(142)은 제2포토 다이오드(141)의 수광면에 비금속 적층 코팅(dielectric layer coating)으로 형성되어 원하는 분광 투과율을 실현할 수 있다.
해당 투과필터층(142)의 분광 투과율과 분광 반사율은 상호 상이하게 설계될 수 있다. 한편, 상기 투과필터층(142)은 이에 한정하는 것이 아니라 제2포토 다이오드(141)로 입사되는 광의 파장에 따른 투과율을 가변시킬 수 있는 가변수단이면 무엇이든 적용가능하다. 상술된 투과필터층(142)에 의해 제1광센서부(130)와 제2광센서부(140)의 분광 감응도가 상호 상이하게 설정된다.
한편, 제1광센서부(130)와 제2광센서부(140)의 분광감응도는 기설정된 설정 광파장 영역 내에서, 입사되는 광의 파장 값이 증가할수록 선형적으로 증가하는 것이 바람직하다. 여기서, 설정 광파장 영역은 400nm~950nm가 적용되나, 이에 한정하는 것이 아니라 측정대상 광에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
도 3에는, 실리콘 광다이오드로 구성한 제1 및 제2광센서부(130,140)의 분광 감응도에 대한 그래프가 도시되어 있다. 여기서, "A"는 실리콘 광다이오드의 분광감응도에 대한 그래프이고, "B"는 투과필터층(142)을 코팅한 실리콘 광다이오드의 분광감응도이다. 도면을 참조하면, 제1광센서부(130)와 같이 단일한 실리콘 광다이오드의 분광 감응도는 설정 광파장 영역에서, 입사되는 광의 파장이 증가할수록 선형적으로 증가함을 할 수 있다. 또한, 제2광센서부(140)와 같이 투과필터층(142)이 코팅된 실리콘 광다이오드도 해당 설정 광파장 영역 내에서, 분광 감응도가 선형적으로 증가하되, 단일한 실리콘 광다이오드와 상이한 분광 감응도를 나타낸다. 따라서, 제1광센서부(130)와 동일한 포토 다이오드에 투과필터층(142)을 코팅하여 해당 제1광센서부(130)와 상이한 분광감응도를 갖는 제2광센서부(140)를 용이하게 제조할 수 있다.
한편, 도 4에는 제1 및 제2광센서부(130,140)의 분광감응도 비에 대한 그래프가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 제1 및 제2광센서부(130,140)의 분광감응도 비는 역함수가 존재하도록 상기 설정 광파장 영역 내에서 측정대상 광의 파장이 증가할수록 단조증가한다. 한편, 이에 한정하는 것이 아니라 제1 및 제2광센서부(130,140)는 분광감응도 비가 상기 설정 광파장 영역 내에서 측정대상 광의 파장이 증가할수록 단조감소하도록 설계될 수도 있다.
분석모듈은 제1 및 제2광센서부(130,140)에서 제공되는 광전류 신호를 디지털 신호로 변환하고, 디지털 신호를 분석하여 측정대상 광의 복사량을 산출할 수 있다. 상기 분석모듈은 하기의 수학식 1를 통해 측정대상 광의 복사량(Φ)을 산출한다.
Figure pat00001
여기서, T(λ)는 광 필터부(150)의 분광투과율이고, λmin, λmax는 광 필터부(150)를 투과하는 광의 최소 파장 값 및 최대 파장 값이다. 측정대상 광의 복사량은 λmin 내지 λmax 내에서, 파장 λ에 대한 분광 복사조도(
Figure pat00002
)의 적분으로 산출될 수 있다.
여기서, 제1광센서부(130)와 제2광센서부(140)에서의 광전류 신호(iA, iB)는 분광 복사조도(
Figure pat00003
)에 제1광센서부(130) 및 제2광센서부(140)의 각 분광 감응도(SA(λ),SB(λ) )를 도입하여 산출할 수 있는데, 산출식은 하기의 수학식 2와 같다.
Figure pat00004
Figure pat00005
여기서, 분광 감응도 (SA(λ),SB(λ) )는 입사되는 광 파장에 대해 선형적으로 증가하므로 각 분광 감응도는 하기의 수학식 3과 같다.
Figure pat00006
Figure pat00007
여기서, a0, a1, b0, b1은 복사계의 교정 측정으로부터 결정되는 상수이다.
한편, 제1 및 제2광센서부(130,140)는 분광감응도의 비가 단조증가하므로 해당 분광감응도의 비는 하기의 수학식 4와 같다.
Figure pat00008
그리고, 수학식 3을 수학식 2에 대입하면, 제1 및 제2광센서부(130,140)의 광전류 신호는 하기의 수학식 5와 같다.
Figure pat00009
Figure pat00010
한편, 광원의 중심 파장(λc)는 하기의 수학식 6과 같다.
Figure pat00011
여기서, Xλ(λ)는 어떤 분광측정량도 대입이 가능하다.
한편, 수학식1과 수학식 5를 이용하여 제1광센서부(130)와 제2광센서부(140)의 광전류 신호(iA, iB)와,
Figure pat00012
에 대한 중심파장(λc)에 관한 식으로 정리하면 제1 및 제2광센서부(130,140)의 광전류 신호는 하기의 수학식 7과 같다.
Figure pat00013
Figure pat00014
상기 수학식 7을 토대로 측정대상 광의 복사량(Φ)을 산출하면 하기의 수학식 8과 같다.
Figure pat00015
상술된 바와 같이,
Figure pat00016
에 대한 중심파장(λc) 값만 알면, 제1 및 제2광센서부(130,140)의 광전류 신호 값으로부터 측정대상 광의 복사량(Φ)을 도출할 수 있다.
한편, 상기 중심파장(λc) 값은 제1 및 제2광센서부(130,140)의 분광감응도 비(r(λ))로부터 하기의 수학식 9와 같이 산출할 수 있다.
Figure pat00017
상술된 바와 같이 측정된 제1 및 제2광센서부(130,140)의 광전류 신호의 비율과, 미리 알고 있는 분광감응도 비(r(λ))의 역함수를 이용하여 상기 중심파장(λc) 값을 산출할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 듀얼 포토 다이오드 복사계(100)는 제1 및 제2광센서부(130,140)의 광전류 신호와, 해당 광전류 신호들의 비율을 측정하고, 상기 광전류 신호들의 비율로부터 측정대상 광의 중심파장을 산출할 수 있고, 이를 이용하여 측정대상 광의 복사량 값을 획득할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2광센서부(130,140)의 분광감응도 및 광 필터부(150)의 분광투과율에 대한 정보는 분석모듈에 기입되는 것이 바람직하다.
광 필터부(150)는 제1 및 제2광센서부(130,140) 전방의 케이스(110) 내부에 설치되어 측정하고자 하는 광원의 종류에 따라 상기 제1 및 제2광센서부(130,140)로 입사되는 측정대상 광을 필터링한다.
상기 광 필터부(150)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 설정 광파장 영역에서 소정의 투과율을 갖는 광대역 필터를 구비한다. 도 5에서, 검은색 그래프는 광대역 필터에 투과 가능한 광의 파장 영역 및 투과율을 나타낸 것이고, 주황색 그래프는 측정대상 광의 파장대 별 복사량을 나타낸 그래프이며, λmin 및 λmax는 설정 광파장 영역의 최소 파장 값 및 최대 파장 값이고, λc는 측정대상 광의 중심 파장이다.
LED, 레이저 등과 같이 선폭이 좁은 분광 광원이나 단색광의 복사량을 측정하는 경우, 설정 광파장 영역에서 일정한 투과율을 가지는 광대역 필터를 케이스(110) 내부에 세팅하여 측정할 수 있다. 파장 λmin 및 λmax 사이의 광 필터부(150)의 투과율이 일정하므로 해당 투과율이 상수값으로 대치되어 교정을 통해 1로 치환이 가능하다. 이때, 제1 및 제2광센서부(130,140)를 통해 측정대상 광의 중심파장과 복사량 특성을 동시에 측정이 가능하다. 해당 광대역 필터를 세팅하여 본 발명의 듀얼 포토 다이오드 복사계(100)를 레이저 출력계 또는 단색광 복사계로 이용할 수 있다.
한편, 광 필터부(150)는 도 6에 도시된 바와 같이 분석하고자 하는 소정의 중심파장 및 분광밴드를 가지는 밴드패스 필터를 구비할 수도 있다. 도 6에서 검은색 그래프는 밴드패스 필터에서 투과 가능한 광의 파장 영역 및 투과율을 나타낸 것이고, 주황색 그래프는 측정대상 광의 파장대 별 복사량을 나타낸 그래프이며, λmin 및 λmax는 투과 가능한 광의 파장 영역을 나타내는 것으로서, 설정된 중심파장을 기준으로 상기 분광밴드 영역 내의 최소 파장 값 및 최대 파장 값이다.
광대역 백색 광원의 일정 파장 영역의 복사량을 선별하여 측정하는 경우, 해당 밴드패스 필터를 케이스(110) 내부에 세팅하여 측정할 수 있다. 해당 밴드패스 필터의 광 투과(T(λ)) 영역의 선택에 따라 측정대상 광의 특정 파장영역에서 적분된 복사량을 제1 및 제2광센서부(130,140)를 통해 측정할 수 있다. 이때, 일정한 밴드패스 필터의 광투과율 값은 교정을 통해 1로 치환이 가능하다. 측정대상 광의 측정하고자 하는 광 파장 영역에 따라 다양한 중심파장 및 분광밴드를 갖는 다수의 밴드패스 필터를 교체하여 사용할 수 있다. 상술된 밴드패스 필터를 사용하여 본 발명의 듀얼 포토 다이오드 복사계(100)를 UV 미터, 자외선/가시광/적외선 선별 복사계, PPFD 광합성 광량 측정계로 이용할 수 있다.
한편, 광 필터부(150)는 기설정된 가중함수(weighting function)에 대응되는 분광투과율을 갖는 투과 필터를 구비할 수도 있다. 특정한 가중함수를 적용하여 정의된 복사량을 측정하는 경우, 해당 투과 필터를 케이스(110) 내부에 세팅하여 측정할 수 있다. 도 7에는 해당 투과 필터를 이용하여 측정대상 광에 대한 CIE XYZ 삼자극치를 측정한 것이다. 도면에서, 상측의 주황색 그래프는 측정대상 광의 파장대 별 복사량을 나타낸 그래프이고, 하측의 그래프는 CIE 등색함수 3종과 동일하게 세팅한 필터의 분광투과율을 나타낸 것이다. 각 등색함수를 가중함수로 측정대상 광의 복사량을 측정하면, CIE XYZ 삼자극치와 이로부터 대상 광원의 색특성(색좌표)을 계산할 수 있다.
상기 투과 필터가 세팅된 본 발명의 듀얼 포토 다이오드 복사계(100)는 검출기의 특성을 고려하지 않고, 가중함수에만 맞춘 필터를 설계하여 적용할 수 있다는 장점이 있다. 스펙이 상이하게 설계된 다수의 투과 필터를 교체하여 사용할 경우, 본 발명은 측정대상 광의 중심파장 값으로부터 필터의 종류를 식별할 수 있는 기능을 추가할 수도 있다. 상술된 투과밴드를 사용하여 본 발명의 듀얼 포토 다이오드 복사계(100)를 광조도계, 광휘도계, 색채계로 이용할 수 있다.
한편, 광 필터부(150)는 도 8에 도시된 바와 같이 중심파장이 기설정된 가변패턴에 따라 가변되는 밴드패스 필터를 구비할 수도 있다. 여기서, 상기 밴드패스 필터는 분광밴드가 10nm 이하로 비교적 좁게 설계될 수 있다. 일예로, 상기 밴드패스 필터는 시간이 경과할수록 일정한 속도 또는 기설정된 간격으로 증가하거나 감소되는 가변패턴으로 중심파장이 변경되게 설정될 수 있다. 도 8에서 검은색 그래프는 밴드패스 필터에서 투과 가능한 광의 파장 영역 및 투과율을 나타낸 것이고, 검은색 기둥 부분은 투과 가능한 광의 파장 영역을 나타내는 것으로서, 설정된 분광밴드 영역에 대응되는 폭을 갖도록 설정된다. 또한, 주황색 그래프는 측정대상 광의 파장대 별 복사량을 나타낸 그래프이다.
이때, 상기 밴드패스 필터는 전기광학적으로 스캔이 가능한 것으로서, 종래에 일반적으로 사용되는 파장가변형 밴드필터가 적용되므로 상세한 설명은 생략한다. 상술된 밴드패스 필터를 케이스(110) 내부에 세팅하면, 본 발명은 분광복사계의 기능을 실현할 수 있다. 더욱, 본 발명의 제1 및 제2광센서부(130,140)를 이용하여 밴드패스 필터의 중심파장을 실시간으로 모니터링할 수 있고, 파장별 감응도 보정이 요구되지 않아 단일한 포토 다이오드를 사용하는 경우에 비해 신속하고 정확한 측정대상 광의 파장별 복사량을 측정할 수 있다.
상술된 바와 같이 본 발명에 따른 듀얼 포토 다이오드 복사계(100)는 광 필터부(150)를 통해 측정대상 광을 필터링하므로 다양한 종류의 복사계 기능을 구현할 수 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
100: 듀얼 포토 다이오드 복사계
110: 케이스
111: 수용공간
112: 입사구
113: 확산판
120: 베이스 기판
121: 입사영역
130: 제1광센서부
131: 제1포토 다이오드
140: 제2광센서부
141: 제2포토 다이오드
142: 투과필터층
150: 광 필터부

Claims (10)

  1. 광원으로부터 출사되는 측정대상 광의 광 경로 상에 세팅되는 베이스 기판;
    상기 측정대상 광을 수광할 수 있도록 상기 측정대상 광이 입사되는 상기 베이스 기판의 입사영역에 설치되는 제1광센서부; 및
    상기 제1광센서부에 인접되게 상기 베이스 기판의 입사영역에 설치되어 해당 측정대상 광을 수광하는 것으로서, 상기 제1광센서부와 상이한 분광감응도를 갖는 제2광센서부;를 구비하는,
    듀얼 포토 다이오드 복사계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2광센서부는 기설정된 설정 광파장 영역 내에서, 입사되는 광의 파장 값이 증가할수록 분광감응도가 선형적으로 증가하는,
    듀얼 포토 다이오드 복사계.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2광센서부는
    상기 베이스 기판의 입사영역에 설치되는 포토 다이오드; 및
    상기 측정대상 광을 수광하는 해당 포토 다이오드의 수광면에 코팅되어 상기 수광면으로 입사되는 상기 측정대상 광의 파장에 따른 투과율을 변화시키는 투과필터층;을 구비하는,
    듀얼 포토 다이오드 복사계.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2광센서부의 분광감응도 비는 상기 설정 광파장 영역내에서, 상기 측정대상 광의 파장이 증가할수록 단조증가하거나 단조감소하는,
    듀얼 포토 다이오드 복사계.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 광원과 베이스 기판 사이의 측정대상 광의 광 경로 상에 설치되어 상기 베이스 기판으로 입사되는 광을 필터링하는 광 필터부;를 더 구비하는,
    듀얼 포토 다이오드 복사계.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광 필터부는 상기 설정 광파장 영역에서 소정의 투과율을 갖는 광대역 필터;를 구비하는,
    듀얼 포토 다이오드 복사계.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 광 필터부는 분석하고자 하는 소정의 중심파장 및 분광밴드를 가지는 밴드패스 필터;를 구비하는,
    듀얼 포토 다이오드 복사계.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 광 필터부는 기설정된 가중함수(weighting function)에 대응되는 분광투과율을 갖는 투과 필터;를 구비하는,
    듀얼 포토 다이오드 복사계.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 밴드패스 필터는 중심파장이 기설정된 가변패턴에 따라 가변되는,
    듀얼 포토 다이오드 복사계.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    내부에 상기 베이스 기판이 수용되는 수용공간이 마련되며, 상기 베이스 기판으로 상기 측정대상 광이 입사되도록 상기 베이스 기판의 입사영역에 대향되는 측면에 입사구가 형성된 케이스; 및
    상기 베이스 기판으로 입사되는 측정대상 광을 확산시킬 수 있도록 상기 입사구 측에 설치되는 확산판;을 구비하는,
    듀얼 포토 다이오드 복사계.
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