WO2016195192A1 - Optical filtering unit and spectrometer including same - Google Patents
Optical filtering unit and spectrometer including same Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016195192A1 WO2016195192A1 PCT/KR2015/013897 KR2015013897W WO2016195192A1 WO 2016195192 A1 WO2016195192 A1 WO 2016195192A1 KR 2015013897 W KR2015013897 W KR 2015013897W WO 2016195192 A1 WO2016195192 A1 WO 2016195192A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- light
- optical filtering
- filtering unit
- stretchable substrate
- substrate
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 63
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title claims abstract description 62
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 69
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 28
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- -1 Si 3 N 4 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 5
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 5
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 5
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 claims description 2
- 238000000025 interference lithography Methods 0.000 claims description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims 3
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 claims 2
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 claims 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000011982 device technology Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
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
-
- 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
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/20—Filters
Definitions
- the present invention relates to an optical filtering unit and a spectroscopic apparatus including the same, and more particularly, to an optical filtering unit for selectively transmitting light having a specific wavelength among incident incident light and a spectroscopic apparatus including the optical filtering unit. .
- Spectroscopy is used as a key instrument across a wide range of industries, including optics, chemicals and marine engineering.
- Spectroscopic devices measure the intensity of various wavelengths coming from an object and present the information in graphical or spectral form.
- the degree to which spectroscopic devices accurately and accurately represent information about an object is called resolution.
- the resolution is evaluated as an important factor in evaluating the performance of the spectrometer.
- the miniature spectroscopy device uses a filter device as a part for reducing manufacturing costs, and can be conveniently used.
- the filter device can be produced by arranging the filters in one place.
- the filter device technology using nano process can reduce the size of the spectrometer to a very small size and, accordingly, can greatly reduce the production cost.
- the compact spectrometer produced by this process is a great help in measuring the properties of materials on industrial sites outside the laboratory. In addition, it can be easily combined with a computer or other electronic device.
- the spectrometer based filter device has an advantage of measuring the spectrum information of the light source in a short time.
- the limit of resolution that the spectrometer can reach may be determined by the number of filters included in the optical filtering unit, it is possible to consider increasing the number of filters to increase the resolution.
- increasing the number of filters to be provided in the optical filtering unit due to physical constraints and distortion of the spectrum is a difficult problem in reality.
- An object of the present invention is to provide an optical filtering unit capable of selectively filtering light of a specific wavelength and changing the specific wavelength.
- An object of the present invention is to provide a spectroscopic device which can achieve miniaturization by applying the optical filtering unit to significantly reduce the number of filters included in the optical filtering unit.
- the optical filtering unit includes a stretchable substrate having a stretchable and transparent patterns disposed on the stretchable substrate and selectively transmitting light having a specific wavelength in accordance with the stretch of the stretchable substrate. .
- the stretchable substrate may be made of PDMS or polyurethane material.
- the light transmission patterns may be buried in the upper portion of the substrate.
- the light transmission patterns include a high refractive dielectric material such as Si, TiO 2 , Si 3 N 4 , ZrO 2 , Ge, AZO, ITO or the like or a metal material such as Au, Ag, Cu, Al, etc. can do.
- a high refractive dielectric material such as Si, TiO 2 , Si 3 N 4 , ZrO 2 , Ge, AZO, ITO or the like or a metal material such as Au, Ag, Cu, Al, etc. can do.
- a spectroscopic device filters incident incident light, is disposed on a stretchable stretchable substrate and the stretchable substrate, and selectively transmits light having a specific wavelength depending on the stretch of the stretchable substrate.
- An optical filtering unit having light transmission patterns, an optical sensing unit which is provided to face the optical filtering unit, converts filtered light into electric charges to generate an output signal, and receives the output signal from the light sensing unit and outputs the output signal
- a digital signal processing unit for signal processing the digital signal to recover the spectral information of the incident light.
- the optical filtering unit including the flexible substrate may replace the filter array including the plurality of filters.
- the resonant wavelength of the optical filtering unit is changed by adjusting the interval between the light transmission patterns according to the stretch of the stretchable substrate. Stretching of the flexible substrate may be used to implement optical filtering of various wavelengths using a single optical filtering unit.
- the number of filters included in the optical filtering unit is reduced and thus the number of light sensing units is reduced, thereby miniaturizing the spectrometer.
- FIG. 1 is a schematic diagram illustrating characteristics of an optical filtering unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method of forming an optical filtering unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
- FIG 3 is a cross-sectional view illustrating a method of forming an optical filtering unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a block diagram illustrating a spectroscopic device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a graph illustrating analysis of light using the spectrometer of FIG. 4.
- first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
- the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
- the optical filtering unit includes a stretchable substrate having a stretchable and transparent patterns disposed on the stretchable substrate and selectively transmitting light having a specific wavelength in accordance with the stretch of the stretchable substrate. .
- FIG. 1 is a schematic diagram illustrating characteristics of an optical filtering unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
- an optical filtering unit includes a stretchable substrate 110 and light transmitting patterns 120.
- the stretchable substrate 110 has a property of being easily stretchable by external pressure or stretching force.
- the stretchable substrate 110 may include, for example, a polydimethylsiloxane (PDMS) material or a polyurethane material.
- PDMS polydimethylsiloxane
- the light transmission patterns 120 are formed on the stretchable substrate 110.
- the light transmission patterns 120 may be provided to be buried in the concave portion of the stretchable substrate 110.
- the wavelength of the selective transmission of the incident light incident on the optical filtering unit may be changed. That is, when the distance between the light transmission patterns 120 is relatively narrow, the size of the transmitted wavelength is small, while when the distance between the light transmission patterns 120 is relatively large, the wavelength of the transmission wavelength Increases in size
- the light transmission patterns 120 may be made of a high refractive dielectric material such as Si, TiO 2 , Si 3 N 4 , ZrO 2 , Ge, AZO, ITO, or the like.
- the light transmission patterns 120 may be made of a metal material such as Au, Ag, Cu, Al, and the like.
- each of the light transmission patterns 120 may have a multilayer structure in which a dielectric layer pattern and a metal layer pattern are sequentially stacked.
- Each of the light transmission patterns 120 may have various shapes such as a circular plate shape, a square plate shape, and a polygonal plate shape.
- transmissive patterns 120 formed on the stretchable substrate 110 are provided. Therefore, as the stretchable substrate 110 is stretched, the distance between the light transmission patterns 120 may be variably changed. As a result, the light of the wavelength band selectively transmitted by the optical filtering unit may be changed.
- the stretchable substrate 110 when the stretchable substrate 110 is compressed, the light transmission patterns 120 are spaced apart from each other at relatively narrow intervals. Therefore, light of a relatively small wavelength band, for example, a blue wavelength band, is transmitted. Meanwhile, when the stretchable substrate 110 is extended, the light transmission patterns 120 are spaced apart at relatively wide intervals. Therefore, light of a relatively large wavelength band, for example, a red wavelength band, is transmitted.
- a relatively small wavelength band for example, a blue wavelength band
- the optical filtering unit may implement multi-sensing that can correspond to a plurality of wavelengths.
- the conventional optical filtering unit is provided with a filter array consisting of a plurality of filters
- the optical filtering unit according to the present invention can replace the existing filter array with one filter.
- FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method of forming an optical filtering unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
- a material layer 125 for forming a light transmissive pattern is formed on the stretchable substrate 110.
- mask patterns 10 are formed on the material layer 125.
- Transmissive patterns 120 are formed on the stretchable substrate 110 through an etching process of partially etching the material layer 125 using the mask patterns 10.
- the optical filtering unit is formed by removing the mask patterns 10 from the stretchable substrate 110.
- examples of the etching process may include an electron beam lithography process, a photolithography process, a laser interference lithography process, and the like.
- mask patterns 10 are first formed on the stretchable substrate 110.
- Transmissive patterns 120 are formed in an exposed area where the upper surface of the stretchable substrate 110 is exposed between the mask patterns 10.
- the optical filter unit is formed by removing the mask patterns 10 from the stretchable substrate 110 through a lift-off process.
- the light transmitting patterns 120 may be formed on the stretchable substrate through a nano transfer process, a nano imprinting process, and an inkjet printing process.
- FIG 3 is a cross-sectional view illustrating a method of forming an optical filtering unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
- the sacrificial layer 40 is formed on the substrate 30.
- the sacrificial layer 40 may be removed together with the substrate 30 in a subsequent process.
- the light-transmitting pattern forming material layer 225 is formed on the sacrificial layer 40.
- mask patterns 20 are formed on the material layer 225.
- Transmitting patterns 220 are formed on the sacrificial layer 40 by partially etching the material layer 225 using the mask patterns 20.
- the stretchable substrate 210 is formed on the sacrificial layer 40 to cover the light transmission patterns 220.
- the stretchable substrate 210 may be formed through a coating process.
- the optical filtering unit is formed by removing the sacrificial layer 40 from the stretchable substrate 210.
- mask patterns 20 are first formed on the sacrificial layer 40.
- Transmissive patterns 220 are formed in an exposed area where the top surface of the sacrificial layer 40 is exposed between the mask patterns 20.
- the mask patterns 20 are removed from the sacrificial layer 40 through a lift-off process, whereby light transmission patterns 220 are formed on the sacrificial layer 40.
- the stretchable substrate 210 is formed on the sacrificial layer 40 to cover the light transmitting patterns 220.
- the stretchable substrate 210 may be formed through a coating process.
- the sacrificial layer 40 is removed from the stretchable substrate 210 to form an optical filtering unit.
- FIG. 4 is a block diagram illustrating a spectroscopic device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a graph illustrating analysis of light using the spectrometer of FIG. 4.
- a spectrometer includes an optical filtering unit 310, a light sensing unit 320, and a digital signal processing unit 340.
- the optical filtering unit 310 filters incident incident light.
- the optical filtering unit 310 includes a stretchable stretchable substrate and light transmitting patterns (see FIG. 1).
- the light transmission patterns are disposed on the substrate.
- the light transmission patterns may selectively transmit light having a specific wavelength in accordance with the stretching of the substrate.
- a total wavelength band of spectral is 400 nm to 800 nm, and if one filter selectively transmits light in the 4 nm wavelength range, a total of 200 color filters are required. Therefore, a color filter array having the plurality of color filters is required.
- the distance between the light transmission patterns may vary variably according to the stretch of the stretchable substrate.
- the optical filtering unit can selectively vary the wavelength of the transmitted light. Therefore, after the formation of one optical filtering unit, by stretching the stretchable substrate included in the optical filtering unit, the interval between the light transmission patterns formed on the stretchable substrate is varied so that the wavelength of the light selectively transmitted through the optical filtering unit Can be changed.
- the optical filtering unit may implement multi-sensing that can correspond to a plurality of wavelengths.
- the conventional optical filtering unit is provided with a filter array consisting of a plurality of filters
- the optical filtering unit according to the present invention can replace the existing filter array with one filter.
- the stretchable substrate may be connected to the piezoelectric XY stage and precisely controlled.
- the light sensing unit 320 is provided to face the optical filtering unit.
- the light sensing unit 320 converts the filtered light into a charge to generate an output signal.
- the light sensing unit 320 may include, for example, a CMOS image sensor (CIS).
- the digital signal processing unit 340 receives the output signal from the light sensing unit 310 and processes the output signal into a digital signal to recover spectral information of the incident light.
- the recovered waveform can be analyzed and used to analyze various diseases, environments, colors, and health.
- the optical filtering unit including the flexible substrate may replace the filter array including the plurality of filters.
- the resonant wavelength of the optical filtering unit is changed by adjusting the interval between the light transmission patterns according to the stretch of the stretchable substrate. Stretching of the flexible substrate may be used to implement optical filtering of various wavelengths using a single optical filtering unit.
- the number of filters included in the optical filtering unit is reduced and thus the number of light sensing units is reduced, thereby miniaturizing the spectrometer.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Optical Filters (AREA)
Abstract
An optical filtering unit comprises: a flexible substrate having flexibility; and transparent patterns arranged on the flexible substrate, and variably and selectively transmitting light of a specific wavelength according to the flexing of the flexible substrate. Therefore, light of a specific wavelength can be variably and selectively transmitted according to the flexing of the flexible substrate.
Description
본 발명은 광학 필터링 유닛 및 이를 포함하는 분광 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 입사되는 입사광 중 특정 파장의 빛을 선택적으로 투과시키는 광학 필터링 유닛 및 상기 광학 필터링 유닛을 포함하는 분광 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical filtering unit and a spectroscopic apparatus including the same, and more particularly, to an optical filtering unit for selectively transmitting light having a specific wavelength among incident incident light and a spectroscopic apparatus including the optical filtering unit. .
분광 장치는 광학, 화학, 해양공학 등 다양한 산업 분야 전반에 걸쳐서 핵심 기구로 사용되고 있다. 분광 장치는 물체로부터 나오는 갖가지 파장의 세기를 측정하여 그 정보를 그래프 혹은 스펙트럼 형태로 나타낸다. 분광 장치가 물체의 정보를 정확하고 세밀하게 나타내는 정도를 해상도(resolution)라고 한다. 상기 해상도는 분광기의 성능을 평가하는 중요한 요소로서 평가된다.Spectroscopy is used as a key instrument across a wide range of industries, including optics, chemicals and marine engineering. Spectroscopic devices measure the intensity of various wavelengths coming from an object and present the information in graphical or spectral form. The degree to which spectroscopic devices accurately and accurately represent information about an object is called resolution. The resolution is evaluated as an important factor in evaluating the performance of the spectrometer.
분광장치 중에서 소형(miniature) 분광장치는, 제조비용을 감소시키기 위한 일환으로 필터 장치를 사용하는 것으로서, 휴대용으로 편리하게 사용할 수 있다. 상기 필터 장치는 필터를 배열해서 한 곳에 집약하여 생산할 수 있다.Among the spectrometers, the miniature spectroscopy device uses a filter device as a part for reducing manufacturing costs, and can be conveniently used. The filter device can be produced by arranging the filters in one place.
나노공정을 이용한 필터 장치 기술은 분광장치의 크기를 초소형화하고, 이에 따른 대량 생산으로 생산가격을 크게 절감시킬 수 있다. 이러한 공정으로 생산된 소형 분광장치는 실험실 밖 산업 현장에서 물질의 특성을 측정하는데 큰 도움이 된다. 또한, 컴퓨터 또는 다른 전자 기기와도 쉽게 접목하여 함께 사용할 수 있다. 이 밖에도 필터 장치 기반의 분광장치는 광원의 스펙트럼 정보를 단시간에 측정할 수 있는 장점이 있다.The filter device technology using nano process can reduce the size of the spectrometer to a very small size and, accordingly, can greatly reduce the production cost. The compact spectrometer produced by this process is a great help in measuring the properties of materials on industrial sites outside the laboratory. In addition, it can be easily combined with a computer or other electronic device. In addition, the spectrometer based filter device has an advantage of measuring the spectrum information of the light source in a short time.
그러나, 분광장치가 도달할 수 있는 해상도의 한계는 광학 필터링 유닛에 포함된 필터의 개수에 의해 결정될 수 있기 때문에, 해상도를 증가시키기 위해서는 필터들의 개수를 늘리는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 물리적인 제약 및 스펙트럼의 왜곡 등의 문제로 인하여 광학 필터링 유닛에 구비될 필터들의 수를 늘리는 것은 현실적으로 어려운 문제가 있다.However, since the limit of resolution that the spectrometer can reach may be determined by the number of filters included in the optical filtering unit, it is possible to consider increasing the number of filters to increase the resolution. However, increasing the number of filters to be provided in the optical filtering unit due to physical constraints and distortion of the spectrum is a difficult problem in reality.
본 발명의 일 목적은, 특정 파장의 빛을 선택적으로 필터링 할 수 있으며 상기 특정 파장을 변경시킬 수 있는 광학 필터링 유닛을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an optical filtering unit capable of selectively filtering light of a specific wavelength and changing the specific wavelength.
본 발명의 일 목적은, 상기 광학 필터링 유닛을 적용하여 광학 필터링 유닛에 포함된 필터들의 개수를 현저히 감소시킴으로써 소형화를 달성할 수 있는 분광 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a spectroscopic device which can achieve miniaturization by applying the optical filtering unit to significantly reduce the number of filters included in the optical filtering unit.
본 발명의 실시예들에 따른 광학 필터링 유닛은 신축성을 갖는 신축성 기판, 및 상기 신축성 기판 상에 배치되며, 상기 신축성 기판의 신축에 따라 가변적으로 특정 파장의 빛을 선택적으로 투과시키는 투광 패턴들을 포함한다.The optical filtering unit according to the embodiments of the present invention includes a stretchable substrate having a stretchable and transparent patterns disposed on the stretchable substrate and selectively transmitting light having a specific wavelength in accordance with the stretch of the stretchable substrate. .
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 신축성 기판은 PDMS 또는 폴리우레탄 물질로 이루어질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the stretchable substrate may be made of PDMS or polyurethane material.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 투광 패턴들은 상기 기판의 상부에 매립될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the light transmission patterns may be buried in the upper portion of the substrate.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 투광 패턴들은 Si, TiO2, Si3N4, ZrO2, Ge, AZO, ITO 등과 같은 고굴절 유전물질 또는 Au, Ag, Cu, Al 등과 같은 금속 물질을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the light transmission patterns include a high refractive dielectric material such as Si, TiO 2 , Si 3 N 4 , ZrO 2 , Ge, AZO, ITO or the like or a metal material such as Au, Ag, Cu, Al, etc. can do.
본 발명의 실시예들에 따른 분광 장치는 입사되는 입사광을 필터링하고, 신축성을 갖는 신축성 기판과 상기 신축성 기판 상에 배치되며, 상기 신축성 기판의 신축에 따라 가변적으로 특정 파장의 빛을 선택적으로 투과시키는 투광 패턴들을 구비하는 광학 필터링 유닛, 상기 광학 필터링 유닛에 마주보도록 구비되며, 필터링된 광을 전하로 변환하여 출력 신호를 발생하는 광센싱 유닛 및 상기 광센싱 유닛으로부터 상기 출력 신호를 전달받아 상기 출력 신호를 디지털 신호로 신호 처리하여 상기 입사광의 스펙트럼 정보를 복구하는 디지털 신호 처리 유닛을 포함한다.A spectroscopic device according to embodiments of the present invention filters incident incident light, is disposed on a stretchable stretchable substrate and the stretchable substrate, and selectively transmits light having a specific wavelength depending on the stretch of the stretchable substrate. An optical filtering unit having light transmission patterns, an optical sensing unit which is provided to face the optical filtering unit, converts filtered light into electric charges to generate an output signal, and receives the output signal from the light sensing unit and outputs the output signal And a digital signal processing unit for signal processing the digital signal to recover the spectral information of the incident light.
본 발명의 실시예들에 따른 광학 필터링 유닛 및 분광 장치는 신축성 기판을 포함하는 광학 필터링 유닛이 복수의 필터들로 구성된 필터 어레이를 대체할 수 있다. 이로써, 상기 신축성 기판의 신축에 따라 투광 패턴들 사이의 간격이 조절됨으로써 광학 필터링 유닛의 공진파장이 변화된다. 신축성 기판의 신축을 이용하여 하나의 광학 필터링 유닛으로 여러 파장대의 광 필터링을 구현할 수 있다. In the optical filtering unit and the spectroscopic apparatus according to the embodiments of the present invention, the optical filtering unit including the flexible substrate may replace the filter array including the plurality of filters. As a result, the resonant wavelength of the optical filtering unit is changed by adjusting the interval between the light transmission patterns according to the stretch of the stretchable substrate. Stretching of the flexible substrate may be used to implement optical filtering of various wavelengths using a single optical filtering unit.
한편, 광학 필터링 유닛에 포함된 필터의 개수가 감소 및 이에 따라 광센싱 유닛의 수가 감소됨으로써 상기 분광 장치의 소형화를 구현할 수 있다.On the other hand, the number of filters included in the optical filtering unit is reduced and thus the number of light sensing units is reduced, thereby miniaturizing the spectrometer.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필터링 유닛의 특성을 설명하기 위한 개략도이다. 1 is a schematic diagram illustrating characteristics of an optical filtering unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필터링 유닛의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2 is a cross-sectional view illustrating a method of forming an optical filtering unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필터링 유닛의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.3 is a cross-sectional view illustrating a method of forming an optical filtering unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 장치를 설명하기 위한 구성도이다.4 is a block diagram illustrating a spectroscopic device according to an embodiment of the present invention.
도 5는 도 4의 분광 장치를 이용하여 광을 분석하는 그래프들이다.FIG. 5 is a graph illustrating analysis of light using the spectrometer of FIG. 4.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 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. 첨부된 도면에 있어서, 대상물들의 크기와 양은 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대 또는 축소하여 도시한 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the accompanying drawings, the size and amount of the objects are shown to be enlarged or reduced than actual for clarity of the invention.
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.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
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 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "include" are intended to indicate that there is a feature, step, function, component, or combination thereof described on the specification, and other features, steps, functions, components Or it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of them in combination.
한편, 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.On the other hand, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.
본 발명의 실시예들에 따른 광학 필터링 유닛은 신축성을 갖는 신축성 기판, 및 상기 신축성 기판 상에 배치되며, 상기 신축성 기판의 신축에 따라 가변적으로 특정 파장의 빛을 선택적으로 투과시키는 투광 패턴들을 포함한다.The optical filtering unit according to the embodiments of the present invention includes a stretchable substrate having a stretchable and transparent patterns disposed on the stretchable substrate and selectively transmitting light having a specific wavelength in accordance with the stretch of the stretchable substrate. .
광학 optics
필터링Filter
유닛 unit
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필터링 유닛의 특성을 설명하기 위한 개략도이다. 1 is a schematic diagram illustrating characteristics of an optical filtering unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필터링 유닛은 신축성 기판(110) 및 투광 패턴들(120)을 포함한다. Referring to FIG. 1, an optical filtering unit according to an exemplary embodiment includes a stretchable substrate 110 and light transmitting patterns 120.
상기 신축성 기판(110)은 외부 압력이나 신장력에 의하여 용이하게 신축될 수 있는 특성을 가진다. 상기 신축성 기판(110)은 예를 들면, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane; PDMS) 물질 또는 폴리우레탄(polyurethane) 물질을 포함할 수 있다. The stretchable substrate 110 has a property of being easily stretchable by external pressure or stretching force. The stretchable substrate 110 may include, for example, a polydimethylsiloxane (PDMS) material or a polyurethane material.
상기 투광 패턴들(120)은 상기 신축성 기판(110) 상에 형성된다. 상기 투광 패턴들(120)은 상기 신축성 기판(110)의 오목부에 매립되도록 구비될 수도 있다. The light transmission patterns 120 are formed on the stretchable substrate 110. The light transmission patterns 120 may be provided to be buried in the concave portion of the stretchable substrate 110.
상기 투광 패턴들(120) 사이의 간격에 따라 상기 광학 필터링 유닛으로 입사되는 입사광 중 선택적으로 투과하는 파장이 변할 수 있다. 즉, 상기 투광 패턴들(120) 사이의 간격이 상대적으로 좁을 경우, 상기 투과하는 파장의 크기가 작은 반면에, 상기 투광 패턴들(120) 사이의 간격이 상대적으로 넓을 경우, 상기 투과하는 파장의 크기가 커진다. Depending on the interval between the light transmission patterns 120, the wavelength of the selective transmission of the incident light incident on the optical filtering unit may be changed. That is, when the distance between the light transmission patterns 120 is relatively narrow, the size of the transmitted wavelength is small, while when the distance between the light transmission patterns 120 is relatively large, the wavelength of the transmission wavelength Increases in size
상기 투광 패턴들(120)은 Si, TiO2, Si3N4, ZrO2, Ge, AZO, ITO 등과 같은 고굴절 유전물질로 이루어질 수 있다. 이와 다르게, 상기 투광 패턴들(120)은 Au, Ag, Cu, Al 등과 같은 금속 물질로 이루어질 수도 있다. The light transmission patterns 120 may be made of a high refractive dielectric material such as Si, TiO 2 , Si 3 N 4 , ZrO 2 , Ge, AZO, ITO, or the like. Alternatively, the light transmission patterns 120 may be made of a metal material such as Au, Ag, Cu, Al, and the like.
한편, 상기 투광 패턴들(120) 각각은 유전층 패턴 및 금속층 패턴이 순차적으로 적층된 다층 구조를 가질 수도 있다.Meanwhile, each of the light transmission patterns 120 may have a multilayer structure in which a dielectric layer pattern and a metal layer pattern are sequentially stacked.
상기 투광 패턴들(120) 각각은 원형 플레이트 형상, 사각 플레이트 형상과 다각 플레이트 형상 등과 같이 다양한 형상을 가질 수 있다. Each of the light transmission patterns 120 may have various shapes such as a circular plate shape, a square plate shape, and a polygonal plate shape.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 신축성 기판(110) 상에 형성된 투광 패턴들(120)이 구비된다. 따라서, 상기 신축성 기판(110)이 신축함에 따라 상기 투광 패턴들(120) 사이의 간격이 가변적으로 변경될 수 있다. 이로써 상기 광학 필터링 유닛이 선택적으로 투과시키는 파장대의 광이 변경될 수 있다. According to the exemplary embodiments of the present invention, transmissive patterns 120 formed on the stretchable substrate 110 are provided. Therefore, as the stretchable substrate 110 is stretched, the distance between the light transmission patterns 120 may be variably changed. As a result, the light of the wavelength band selectively transmitted by the optical filtering unit may be changed.
즉, 상기 신축성 기판(110)이 압착될 경우, 상대적으로 좁은 간격으로 상기 투광 패턴들(120)이 상호 이격된다. 따라서, 상대적으로 작은 파장대, 예를 들면 블루색의 파장대의 광이 투과한다. 한편, 상기 신축성 기판(110)이 신장될 경우, 상대적으로 넓은 간격으로 상기 투광 패턴들(120)이 이격된다. 따라서, 상대적으로 큰 파장대, 예를 들면 레드색의 파장대의 광이 투과한다.That is, when the stretchable substrate 110 is compressed, the light transmission patterns 120 are spaced apart from each other at relatively narrow intervals. Therefore, light of a relatively small wavelength band, for example, a blue wavelength band, is transmitted. Meanwhile, when the stretchable substrate 110 is extended, the light transmission patterns 120 are spaced apart at relatively wide intervals. Therefore, light of a relatively large wavelength band, for example, a red wavelength band, is transmitted.
이로써, 상기 광학 필터링 유닛이 복수의 파장에 대응할 수 있는 멀티 센싱을 구현할 수 있다. 결과적으로 기존의 광학 필터링 유닛은 복수의 필터들로 이루어진 필터 어레이로 구비되었으나, 본 발명에 따른 광학 필터링 유닛은 기존의 필터 어레이를 하나의 필터로 대체할 수 있다.As a result, the optical filtering unit may implement multi-sensing that can correspond to a plurality of wavelengths. As a result, although the conventional optical filtering unit is provided with a filter array consisting of a plurality of filters, the optical filtering unit according to the present invention can replace the existing filter array with one filter.
광학 필터링 유닛의 형성 방법Method of Forming Optical Filtering Unit
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필터링 유닛의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2 is a cross-sectional view illustrating a method of forming an optical filtering unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 신축성 기판(110) 상에 투광 패턴 형성용 물질층(125)을 형성한다. 이후, 상기 물질층(125) 상에 마스크 패턴들(10)을 형성한다. 상기 마스크 패턴들(10)을 이용하여 상기 물질층(125)을 부분적으로 식각하는 식각 공정을 통하여 상기 신축성 기판(110) 상에 투광 패턴들(120)을 형성한다. 이후, 상기 마스크 패턴들(10)을 상기 신축성 기판(110)으로부터 제거함으로써, 광학 필터링 유닛이 형성된다.Referring to FIG. 2, a material layer 125 for forming a light transmissive pattern is formed on the stretchable substrate 110. Subsequently, mask patterns 10 are formed on the material layer 125. Transmissive patterns 120 are formed on the stretchable substrate 110 through an etching process of partially etching the material layer 125 using the mask patterns 10. Subsequently, the optical filtering unit is formed by removing the mask patterns 10 from the stretchable substrate 110.
한편, 상기 식각 공정의 예로는 전자빔 리소그래피 공정, 포토 리소그래피 공정, 레이저 간섭 리소그래피 공정 등을 들 수 있다.Meanwhile, examples of the etching process may include an electron beam lithography process, a photolithography process, a laser interference lithography process, and the like.
이와 다르게, 상기 신축성 기판(110) 상에 마스크 패턴들(10)을 먼저 형성한다. 상기 마스크 패턴들(10) 사이에 상기 신축성 기판(110)의 상면이 노출된 노출 영역에 투광 패턴들(120)을 형성한다. 이후, 상기 마스크 패턴들(10)을 상기 신축성 기판(110)으로부터 리프트 오프 공정을 통하여 제거함으로써, 광학 필터링 유닛이 형성된다.Alternatively, mask patterns 10 are first formed on the stretchable substrate 110. Transmissive patterns 120 are formed in an exposed area where the upper surface of the stretchable substrate 110 is exposed between the mask patterns 10. Subsequently, the optical filter unit is formed by removing the mask patterns 10 from the stretchable substrate 110 through a lift-off process.
한편, 상기 투광 패턴들(120)은 나노 전사 공정, 나노 임프린팅 공정, 잉크젯 프리팅 공정을 통하여 상기 신축성 기판 상에 형성될 수 있다.Meanwhile, the light transmitting patterns 120 may be formed on the stretchable substrate through a nano transfer process, a nano imprinting process, and an inkjet printing process.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필터링 유닛의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.3 is a cross-sectional view illustrating a method of forming an optical filtering unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 기판(30) 상에 희생층(40)을 형성한다. 상기 희생층(40)은 후속하는 공정에서 상기 기판(30)과 함께 제거될 수 있다.Referring to FIG. 3, the sacrificial layer 40 is formed on the substrate 30. The sacrificial layer 40 may be removed together with the substrate 30 in a subsequent process.
이후, 상기 희생층(40) 상에 투광 패턴 형성용 물질층(225)을 형성한다. 이어서, 상기 물질층(225) 상에 마스크 패턴들(20)을 형성한다. 상기 마스크 패턴들(20)을 이용하여 상기 물질층(225)을 부분적으로 식각하여 상기 희생층(40) 상에 투광 패턴들(220)을 형성한다. Thereafter, the light-transmitting pattern forming material layer 225 is formed on the sacrificial layer 40. Subsequently, mask patterns 20 are formed on the material layer 225. Transmitting patterns 220 are formed on the sacrificial layer 40 by partially etching the material layer 225 using the mask patterns 20.
상기 마스크 패턴들(20)을 상기 물질층(225)으로부터 제거한 후, 상기 투광 패턴들(220)을 덮도록 상기 희생층(40) 상에 신축성 기판(210)을 형성한다. 상기 신축성 기판(210)은 코팅 공정을 통하여 형성될 수 있다. After removing the mask patterns 20 from the material layer 225, the stretchable substrate 210 is formed on the sacrificial layer 40 to cover the light transmission patterns 220. The stretchable substrate 210 may be formed through a coating process.
이어서, 상기 희생층(40)을 상기 신축성 기판(210)으로부터 제거함으로써, 광학 필터링 유닛이 형성된다.Next, the optical filtering unit is formed by removing the sacrificial layer 40 from the stretchable substrate 210.
이와 다르게, 상기 희생층(40) 상에 마스크 패턴들(20)을 먼저 형성한다. 상기 마스크 패턴들(20) 사이에 상기 희생층(40)의 상면이 노출된 노출 영역에 투광 패턴들(220)을 형성한다. 이후, 상기 마스크 패턴들(20)을 상기 희생층(40)으로부터 리프트 오프 공정을 통하여 제거함으로써, 상기 희생층(40) 상에 투광 패턴들(220)이 형성된다. 이어서, 상기 투광 패턴들(220)을 덮도록 상기 희생층(40) 상에 신축성 기판(210)을 형성한다. 상기 신축성 기판(210)은 코팅 공정을 통하여 형성될 수 있다. Alternatively, mask patterns 20 are first formed on the sacrificial layer 40. Transmissive patterns 220 are formed in an exposed area where the top surface of the sacrificial layer 40 is exposed between the mask patterns 20. Subsequently, the mask patterns 20 are removed from the sacrificial layer 40 through a lift-off process, whereby light transmission patterns 220 are formed on the sacrificial layer 40. Subsequently, the stretchable substrate 210 is formed on the sacrificial layer 40 to cover the light transmitting patterns 220. The stretchable substrate 210 may be formed through a coating process.
이후, 상기 희생층(40)을 상기 신축성 기판(210)으로부터 제거함으로써, 광학 필터링 유닛이 형성된다.Thereafter, the sacrificial layer 40 is removed from the stretchable substrate 210 to form an optical filtering unit.
분광 장치Spectroscopy device
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 장치를 설명하기 위한 구성도이다. 도 5는 도 4의 분광 장치를 이용하여 광을 분석하는 그래프들이다. 4 is a block diagram illustrating a spectroscopic device according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a graph illustrating analysis of light using the spectrometer of FIG. 4.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 장치는 광학 필터링 유닛(310), 광센싱 유닛(320) 및 디지털 신호 처리 유닛(340)을 포함한다.4 and 5, a spectrometer according to an embodiment of the present invention includes an optical filtering unit 310, a light sensing unit 320, and a digital signal processing unit 340.
상기 광학 필터링 유닛(310)은 입사되는 입사광을 필터링한다. 상기 광학 필터링 유닛(310)은 신축성을 갖는 신축성 기판 및 투광 패턴들을 포함한다.(도 1 참조)The optical filtering unit 310 filters incident incident light. The optical filtering unit 310 includes a stretchable stretchable substrate and light transmitting patterns (see FIG. 1).
상기 투광 패턴들은 상기 기판 상에 배치된다. 상기 투광 패턴들은 상기 기판의 신축에 따라 가변적으로 특정 파장의 빛을 선택적으로 투과시킬 수 있다. The light transmission patterns are disposed on the substrate. The light transmission patterns may selectively transmit light having a specific wavelength in accordance with the stretching of the substrate.
기존의 경우, 분광의 대상이 되는 전체 파장 대역이 400nm에서 800nm이며, 하나의 필터가 4nm 파장대 범위를 광을 선택적으로 투과시킬 경우 총 200개의 컬러 필터들이 요구된다. 따라서, 상기 복수의 컬러 필터들을 구비한 컬러 필터 어레이가 요구된다.In the conventional case, a total wavelength band of spectral is 400 nm to 800 nm, and if one filter selectively transmits light in the 4 nm wavelength range, a total of 200 color filters are required. Therefore, a color filter array having the plurality of color filters is required.
하지만, 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 신축성 기판의 신축에 따라 투광 패턴들 사이의 간격이 가변적으로 변화할 수 있다. 상기 광학 필터링 유닛이 선택적으로 투과되는 광의 파장을 가변시킬 수 있다. 따라서, 하나의 광학 필터링 유닛을 형성한 후, 상기 광학 필터링 유닛에 포함된 신축성 기판을 신축함으로써 상기 신축성 기판 상에 형성된 투광 패턴들 사이의 간격이 가변되어 상기 광학 필터링 유닛이 선택적으로 투과되는 광의 파장을 가변시킬 수 있다. 이로써, 상기 광학 필터링 유닛이 복수의 파장에 대응할 수 있는 멀티 센싱을 구현할 수 있다. 결과적으로 기존의 광학 필터링 유닛은 복수의 필터들로 이루어진 필터 어레이로 구비되었으나, 본 발명에 따른 광학 필터링 유닛은 기존의 필터 어레이를 하나의 필터로 대체할 수 있다.However, according to embodiments of the present invention, the distance between the light transmission patterns may vary variably according to the stretch of the stretchable substrate. The optical filtering unit can selectively vary the wavelength of the transmitted light. Therefore, after the formation of one optical filtering unit, by stretching the stretchable substrate included in the optical filtering unit, the interval between the light transmission patterns formed on the stretchable substrate is varied so that the wavelength of the light selectively transmitted through the optical filtering unit Can be changed. As a result, the optical filtering unit may implement multi-sensing that can correspond to a plurality of wavelengths. As a result, although the conventional optical filtering unit is provided with a filter array consisting of a plurality of filters, the optical filtering unit according to the present invention can replace the existing filter array with one filter.
상기 신축성 기판을 신축하기 위하여, 상기 신축성 기판은 압전 XY 스테이지에 연결되어 정밀하게 제어될 수 있다.In order to stretch the stretchable substrate, the stretchable substrate may be connected to the piezoelectric XY stage and precisely controlled.
상기 광센싱 유닛(320)은 상기 광학 필터링 유닛에 마주보도록 구비된다. 상기 광센싱 유닛(320)은 필터링된 광을 전하로 변환하여 출력 신호를 발생시킨다. 상기 광센싱 유닛(320)은 예들 들면 CMOS Image Sensor(CIS)를 포함할 수 있다. The light sensing unit 320 is provided to face the optical filtering unit. The light sensing unit 320 converts the filtered light into a charge to generate an output signal. The light sensing unit 320 may include, for example, a CMOS image sensor (CIS).
상기 디지털 신호 처리 유닛(340)은 상기 광센싱 유닛(310)으로부터 상기 출력 신호를 전달받아 상기 출력 신호를 디지털 신호로 신호 처리하여 상기 입사광의 스펙트럼 정보를 복구한다. 이렇게 복구된 파형을 분석하여 다양한 질병, 환경, 색, 건강 등을 분석하는데 사용 가능하다.The digital signal processing unit 340 receives the output signal from the light sensing unit 310 and processes the output signal into a digital signal to recover spectral information of the incident light. The recovered waveform can be analyzed and used to analyze various diseases, environments, colors, and health.
본 발명의 실시예들에 따른 광학 필터링 유닛 및 분광 장치는 신축성 기판을 포함하는 광학 필터링 유닛이 복수의 필터들로 구성된 필터 어레이를 대체할 수 있다. 이로써, 상기 신축성 기판의 신축에 따라 투광 패턴들 사이의 간격이 조절됨으로써 광학 필터링 유닛의 공진파장이 변화된다. 신축성 기판의 신축을 이용하여 하나의 광학 필터링 유닛으로 여러 파장대의 광 필터링을 구현할 수 있다. In the optical filtering unit and the spectroscopic apparatus according to the embodiments of the present invention, the optical filtering unit including the flexible substrate may replace the filter array including the plurality of filters. As a result, the resonant wavelength of the optical filtering unit is changed by adjusting the interval between the light transmission patterns according to the stretch of the stretchable substrate. Stretching of the flexible substrate may be used to implement optical filtering of various wavelengths using a single optical filtering unit.
한편, 광학 필터링 유닛에 포함된 필터의 개수가 감소 및 이에 따라 광센싱 유닛의 수가 감소됨으로써 상기 분광 장치의 소형화를 구현할 수 있다.On the other hand, the number of filters included in the optical filtering unit is reduced and thus the number of light sensing units is reduced, thereby miniaturizing the spectrometer.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those of ordinary skill in the art various modifications and variations of the present invention within the scope and spirit of the present invention described in the claims below It will be appreciated that it can be changed.
Claims (11)
- 신축성을 갖는 신축성 기판; 및An elastic substrate having elasticity; And상기 신축성 기판 상에 배치되며, 상기 신축성 기판의 신축에 따라 가변적으로 특정 파장의 빛을 선택적으로 투과시키는 투광 패턴들을 포함하는 광학 필터링 유닛.An optical filtering unit disposed on the stretchable substrate, the transmissive patterns selectively transmitting light having a specific wavelength in accordance with the stretch of the stretchable substrate.
- 제1항에 있어서, 상기 신축성 기판은 PDMS 또는 폴리우레탄 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학 필터링 유닛.The optical filtering unit of claim 1, wherein the stretchable substrate is made of PDMS or polyurethane material.
- 제1항에 있어서, 상기 투광 패턴들은 상기 기판에 매립된 것을 특징으로 하는 광학 필터링 유닛.The optical filtering unit of claim 1, wherein the light transmission patterns are embedded in the substrate.
- 제1항에 있어서, 상기 투광 패턴들은 Si, TiO2, Si3N4, ZrO2, Ge, AZO 및 ITO로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 고굴절 유전물질 또는 Au, Ag, Cu 및 Al으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필터링 유닛.The method of claim 1, wherein the light transmitting patterns are at least one high refractive dielectric material selected from the group consisting of Si, TiO 2 , Si 3 N 4 , ZrO 2 , Ge, AZO and ITO or a group consisting of Au, Ag, Cu and Al. Optical filtering unit, characterized in that it comprises at least one metal selected from.
- 제1항에 있어서, 상기 투광 패턴들은 상기 신축성 기판의 신축에 따라 변화되는 간격으로 상호 이격될 수 있는 것을 특징으로 하는 광학 필터링 유닛.The optical filtering unit of claim 1, wherein the light transmitting patterns may be spaced apart from each other at intervals that vary according to the stretching of the stretchable substrate.
- 신축성을 갖는 신축성 기판을 준비하는 단계; 및Preparing a stretchable substrate having a stretchability; And상기 신축성 기판 상에, 상기 신축성 기판의 신축에 따라 가변적으로 특정 파장의 빛을 선택적으로 투과시키는 투광 패턴들을 형성하는 단계를 포함하는 광학 필터링 유닛의 형성 방법.Forming transmission patterns on the flexible substrate, the transmission patterns selectively transmitting light having a specific wavelength in accordance with the stretching of the flexible substrate.
- 제6항에 있어서, 상기 투광 패턴을 형성하는 단계는,The method of claim 6, wherein the forming of the light transmission pattern,상기 신축성 기판 상에 투광 패턴 형성용 물질층을 형성하는 단계; 및Forming a material layer for forming a transparent pattern on the stretchable substrate; And상기 물질층을 패터닝 공정을 통하여 패터닝하여 상기 신축성 기판 상에 투광 패턴들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필터링 유닛의 형성 방법.Patterning the material layer through a patterning process to form light transmission patterns on the stretchable substrate.
- 제7항에 있어서, 상기 패터닝 공정은 전자빔 리소그래피 공정, 포토 리소그래피 공정 및 레이저 간섭 리소그래피 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필터일 유닛의 형성 방법. 8. The method of claim 7, wherein the patterning process comprises an electron beam lithography process, a photolithography process, and a laser interference lithography process.
- 입사되는 입사광을 필터링하고, 신축성을 갖는 신축성 기판과 상기 신축성 기판 상에 배치되며, 상기 신축성 기판의 신축에 따라 가변적으로 특정 파장의 빛을 선택적으로 투과시키는 투광 패턴들을 구비하는 광학 필터링 유닛;An optical filtering unit for filtering incident incident light and having a stretchable stretchable substrate and transmissive patterns disposed on the stretchable substrate and selectively transmitting light having a specific wavelength in accordance with the stretch of the stretchable substrate;상기 광학 필터링 유닛에 마주보도록 구비되며, 필터링된 광을 전하로 변환하여 출력 신호를 발생하는 광센싱 유닛; 및An optical sensing unit provided to face the optical filtering unit and converting the filtered light into electric charges to generate an output signal; And상기 광센싱 유닛으로부터 상기 출력 신호를 전달받아 상기 출력 신호를 디지털 신호로 신호 처리하여 상기 입사광의 스펙트럼 정보를 복구하는 디지털 신호 처리 유닛을 포함하는 분광 장치.And a digital signal processing unit receiving the output signal from the light sensing unit and processing the output signal into a digital signal to recover spectral information of the incident light.
- 제9항에 있어서, 상기 신축성 기판은 PDMS 또는 폴리우레탄 물질로 이루어지고, 상기 투광 패턴들은 Si, TiO2, Si3N4, ZrO2, Ge, AZO 및 ITO로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 고굴절 유전물질 또는 Au, Ag, Cu 및 Al으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 분광 장치.10. The method of claim 9, wherein the stretchable substrate is made of PDMS or polyurethane material, and the light transmission patterns are at least one high refractive index selected from the group consisting of Si, TiO 2 , Si 3 N 4 , ZrO 2 , Ge, AZO and ITO. A dielectric device or spectrometer comprising at least one metal selected from the group consisting of Au, Ag, Cu and Al.
- 제9항에 있어서, 상기 투광 패턴들은 상기 기판에 매립된 것을 특징으로 하는 분광 장치.The spectrometer of claim 9, wherein the light transmission patterns are embedded in the substrate.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150077690A KR20160142426A (en) | 2015-06-02 | 2015-06-02 | Optical filtering unit and light splitter including the same |
KR10-2015-0077690 | 2015-06-02 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2016195192A1 true WO2016195192A1 (en) | 2016-12-08 |
Family
ID=57440654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/KR2015/013897 WO2016195192A1 (en) | 2015-06-02 | 2015-12-18 | Optical filtering unit and spectrometer including same |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20160142426A (en) |
WO (1) | WO2016195192A1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008256750A (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-23 | Dainippon Printing Co Ltd | Optical element, manufacturing method thereof and transflective liquid crystal display device |
KR20110043038A (en) * | 2009-10-20 | 2011-04-27 | 연세대학교 산학협력단 | Reflection light control unit and control mehtod by pattern control or incident light control, and optical display device and reflection light control system using the same |
KR20120081656A (en) * | 2010-12-15 | 2012-07-20 | 주식회사 피케이엘 | Photo mask using optical filter selectively transmitting light wavelength |
KR20120081668A (en) * | 2011-01-07 | 2012-07-20 | 주식회사 에스앤에스텍 | Mask blank, method for manufacturing mask blank and photomask |
KR20120088654A (en) * | 2009-08-25 | 2012-08-08 | 엔이씨 시스템 테크놀로지 가부시키가이샤 | Optical unit |
-
2015
- 2015-06-02 KR KR1020150077690A patent/KR20160142426A/en active Search and Examination
- 2015-12-18 WO PCT/KR2015/013897 patent/WO2016195192A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008256750A (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-23 | Dainippon Printing Co Ltd | Optical element, manufacturing method thereof and transflective liquid crystal display device |
KR20120088654A (en) * | 2009-08-25 | 2012-08-08 | 엔이씨 시스템 테크놀로지 가부시키가이샤 | Optical unit |
KR20110043038A (en) * | 2009-10-20 | 2011-04-27 | 연세대학교 산학협력단 | Reflection light control unit and control mehtod by pattern control or incident light control, and optical display device and reflection light control system using the same |
KR20120081656A (en) * | 2010-12-15 | 2012-07-20 | 주식회사 피케이엘 | Photo mask using optical filter selectively transmitting light wavelength |
KR20120081668A (en) * | 2011-01-07 | 2012-07-20 | 주식회사 에스앤에스텍 | Mask blank, method for manufacturing mask blank and photomask |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20160142426A (en) | 2016-12-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2713838B2 (en) | Spectral imaging sensor | |
US8581964B2 (en) | Three-dimensional image sensors and methods of manufacturing the same | |
US11156752B2 (en) | Optical filter including metal nanostructures, optical device including metal nanostructures, and method for producing optical filter including metal nanostructures | |
US20200363323A1 (en) | Spectrometer | |
CN104007528A (en) | Spectroscopic camera | |
WO2005060637A3 (en) | Color image sensor having imaging element array forming images on respective regions of sensor elements | |
NO20021671L (en) | Multicolor missile sensor system | |
WO2018043925A1 (en) | Optical filter and optical device using same | |
CN106482831A (en) | Light splitter and spectrometer thereof | |
JP2024119939A (en) | Spectroscopic element array, imaging element, and imaging device | |
WO2016195192A1 (en) | Optical filtering unit and spectrometer including same | |
Bryan et al. | Inexpensive photonic crystal spectrometer for colorimetric sensing applications | |
Yu et al. | Batch fabrication and compact integration of customized multispectral filter arrays towards snapshot imaging | |
WO2021234924A1 (en) | Image capturing element and image capturing device | |
WO2022004277A1 (en) | Optical calculation system | |
Yu et al. | Modular snapshot multispectral-panchromatic imager (MSPI) with customized filter arrays | |
WO2015076513A1 (en) | Apparatus for inspecting transmittance of printed pattern for ir sensor | |
JP4110250B2 (en) | Optical image information converter | |
WO2020024850A1 (en) | Optical apparatus and spectrum measurement device | |
CN117911555A (en) | Construction method of broad-spectrum integrated snapshot spectrometer based on super-structured surface | |
CN110672207A (en) | Micro spectrometer based on multi-pixel sensor integrated on optical filter | |
WO2019245105A1 (en) | Wavelength multiplexing/demultiplexing device | |
WO2018026156A1 (en) | Optical filter, optical device, and method for producing optical filter | |
WO2023027523A1 (en) | Method for controlling wavelength band characteristic of micro-optic mach-zehnder interferometer to have desired form | |
CN116929555A (en) | Spectrum module |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15894364 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15894364 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |