KR102711005B1 - Apparatus and method for aligning hyperspectral reflection grating elements using optical elements - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시 예에 따른 장치는, 주경으로 레이저를 발산하는 레이저 장치; 상기 레이저를 분광소자로 반사하고, 상기 분광소자에서 발산된 다수의 레이저들을 광학소자로 반사하는 상기 주경; 상기 반사된 레이저를 분광하여 상기 주경으로 발산하는 상기 분광소자; 상기 반사된 레이저들에 대응하는 투과 위치들을 표시하는 상기 광학소자; 및 상기 투과 위치들을 기반으로 상기 분광소자의 각도를 조절하는 분광소자 정렬기를 포함한다.A device according to an embodiment of the present invention comprises: a laser device emitting a laser with a primary mirror; the primary mirror reflecting the laser with a spectroscopic element and reflecting a plurality of lasers emitted from the spectroscopic element with an optical element; the spectroscopic element spectroscopically emitting the reflected laser and emitting the same to the primary mirror; the optical element indicating transmission positions corresponding to the reflected lasers; and a spectroscopic element aligner adjusting an angle of the spectroscopic element based on the transmission positions.
Description
본 발명은 광학소자를 이용하여 분광소자를 정렬하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a device and method for aligning a spectroscopic element using an optical element.
일반적인 초분광 광학계 조립·정렬의 경우 중심축(0차)을 확인한 뒤 분광소자와 검출기를 이동시켜 분광 성능이 좋아지는 방향으로 정렬을 수행한다.In the case of general hyperspectral optical system assembly and alignment, the central axis (0th order) is confirmed, and then the spectral elements and detectors are moved to align in the direction that improves spectral performance.
일반적으로 광학계는 분광소자 위치의 불확실성으로 인해, 상을 보기 위한 전단광학계와 분광하기 위한 분광광학계를 각각 정렬하여 통합하는 형태로 정렬을 수행했었다.In general, optical systems were aligned by aligning and integrating the front optical system for viewing the image and the spectroscopic optical system for spectroscopic analysis, respectively, due to uncertainty in the position of the spectroscopic elements.
이와 같이, 분광소자와 검출기 두 개의 보상자를 이용하여 정렬하므로, 변수가 많아져 조립 및 정렬에 대한 불확실성이 높아지는 문제점이 발생한다.In this way, since the alignment is performed using two compensators for the spectrophotometer and the detector, there is a problem that the number of variables increases and the uncertainty in assembly and alignment increases.
본 발명은 분광소자의 조립·정렬 절차 간소화하는 장치 및 방법을 제공한다.The present invention provides a device and method for simplifying the assembly and alignment procedure of a spectroscopic element.
본 발명은 분광소자의 위치를 최적화하는 장치 및 방법을 제공한다.The present invention provides a device and method for optimizing the position of a spectroscopic element.
본 발명의 실시 예에 따른 장치는, 주경으로 레이저를 발산하는 레이저 장치; 상기 레이저를 분광소자로 반사하고, 상기 분광소자에서 발산된 다수의 레이저들을 광학소자로 반사하는 상기 주경; 상기 반사된 레이저를 분광하여 상기 주경으로 발산하는 상기 분광소자; 상기 반사된 레이저들에 대응하는 투과 위치들을 표시하는 상기 광학소자; 및 상기 투과 위치들을 기반으로 상기 분광소자의 각도를 조절하는 분광소자 정렬기를 포함한다.A device according to an embodiment of the present invention comprises: a laser device emitting a laser with a primary mirror; the primary mirror reflecting the laser with a spectroscopic element and reflecting a plurality of lasers emitted from the spectroscopic element with an optical element; the spectroscopic element spectroscopically emitting the reflected laser and emitting the same to the primary mirror; the optical element indicating transmission positions corresponding to the reflected lasers; and a spectroscopic element aligner adjusting an angle of the spectroscopic element based on the transmission positions.
본 발명의 실시 예에 따른 방법은, 레이저 장치에서, 주경으로 레이저를 발산하는 과정; 상기 주경에서, 상기 레이저를 분광소자로 반사하는 과정; 상기 분광소자에서, 상기 반사된 레이저를 분광하여 상기 주경으로 발산하는 과정; 상기 주경에서, 상기 분광소자에서 발산된 다수의 레이저들을 광학소자로 반사하는 과정; 상기 광학소자에서, 상기 반사된 레이저들에 대응하는 투과 위치들을 표시하는 과정; 및 분광소자정렬기에서, 상기 투과 위치들을 기반으로 상기 분광소자의 각도를 조절하는 과정을 포함한다.A method according to an embodiment of the present invention comprises: a process of emitting a laser from a primary mirror in a laser device; a process of reflecting the laser from the primary mirror to a spectroscopic element; a process of spectroscopically emitting the reflected laser and emitting the spectroscopic element to the primary mirror; a process of reflecting a plurality of lasers emitted from the spectroscopic element from the primary mirror to an optical element; a process of displaying, in the optical element, transmission positions corresponding to the reflected lasers; and a process of adjusting, in a spectroscopic element aligner, an angle of the spectroscopic element based on the transmission positions.
본 발명은 광학소자를 이용하여 분광소자의 각도를 최적화하여 광학계의 조립·정렬 변수를 줄일 수 있다.The present invention can reduce assembly and alignment variables of an optical system by optimizing the angle of a spectroscopic element using an optical element.
본 발명은 분광소자의 조립·정렬 절차를 간소화할 수 있다.The present invention can simplify the assembly and alignment procedures of a spectroscopic element.
본 발명은 분광소자의 정확한 장착 위치 확인이 가능하다.The present invention enables accurate confirmation of the mounting position of a spectroscopic element.
본 발명은 조립·정렬에 대한 변수를 줄일 수 있다.The present invention can reduce variables for assembly and alignment.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 정렬용 광학소자의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 반사형 초분광 광학계의 검출면에 정렬형 광학소자가 장착되었을 경우를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 반사형 초분광 광학계의 검출면에 장착된 정렬형 광학소자의 검출기 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 정렬용 광학소자의 적용 사진을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 광학소자를 이용하여 분광소자를 정렬하는 방법을 나타낸 흐름도이다.FIG. 1 is an exemplary diagram of an alignment optical element according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exemplary diagram showing a case where an aligned optical element is mounted on the detection surface of a reflective hyperspectral optical system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a detector of an aligned optical element mounted on a detection surface of a reflective hyperspectral optical system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a drawing showing an application photograph of an optical element for alignment according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for aligning a spectroscopic element using an optical element according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, it should be understood that the technology described in the present invention is not limited to specific embodiments, but includes various modifications, equivalents, and/or alternatives of the embodiments of the present invention. In connection with the description of the drawings, similar reference numerals may be used for similar components.
본 발명에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다", 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.In the present invention, expressions such as “have,” “can have,” “include,” or “may include” indicate the presence of a corresponding feature (e.g., a component such as a number, function, operation, or part), and do not exclude the presence of additional features.
본 발명에서, "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.In the present invention, the expressions "A or B", "at least one of A and/or B", or "one or more of A or/and B" can include all possible combinations of the listed items. For example, "A or B", "at least one of A and B", or "at least one of A or B" can all refer to cases where (1) at least one A is included, (2) at least one B is included, or (3) both at least one A and at least one B are included.
본 발명에서 사용된 "제 1", "제 2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.The expressions "first", "second", "first", or "second" used in the present invention can describe various components, regardless of order and/or importance, and are only used to distinguish one component from another component, but do not limit the components. For example, a first user device and a second user device can represent different user devices, regardless of order or importance. For example, without departing from the scope of the rights described in the present invention, a first component can be named a second component, and similarly, a second component can also be renamed as a first component.
어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상술한 어떤 구성요소가 상술한 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소와 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.When it is stated that a component (e.g., a first component) is "(operatively or communicatively) coupled with/to" or "connected to" another component (e.g., a second component), it should be understood that said component can be directly coupled to the other component, or can be connected via another component (e.g., a third component). On the other hand, when it is stated that a component (e.g., a first component) is "directly coupled to" or "directly connected" to another component (e.g., a second component), it should be understood that no other component (e.g., a third component) exists between said component and the other component.
본 발명에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)", "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)", "~하도록 설계된(designed to)", "~하도록 변경된(adapted to)", "~하도록 만들어진(made to)", 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 AP(application processor))를 의미할 수 있다.The expression "configured to" as used herein can be used interchangeably with, for example, "suitable for", "having the capacity to", "designed to", "adapted to", "made to", or "capable of", depending on the context. The term "configured to" does not necessarily mean only that which is "specifically designed to" in terms of hardware. Instead, in some contexts, the expression "a device configured to" may mean that the device is "capable of" doing something together with other devices or components. For example, the phrase "a processor configured (or set) to perform A, B, and C" can mean a dedicated processor (e.g., an embedded processor) for performing those operations, or a generic-purpose processor (e.g., a CPU or an application processor (AP)) that can perform those operations by executing one or more software programs stored in a memory device.
본 발명에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 발명에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 발명에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 발명에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 발명에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.The terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments and may not be intended to limit the scope of other embodiments. The singular expression may include the plural expression unless the context clearly indicates otherwise. The terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meaning as commonly understood by a person having ordinary skill in the art described in the present invention. Among the terms used in the present invention, terms defined in general dictionaries may be interpreted as having the same or similar meaning as the meaning they have in the context of the related art, and shall not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present invention. In some cases, even if a term is defined in the present invention, it cannot be interpreted to exclude embodiments of the present invention.
초분광 광학계(hyperspectral optics)는 분광 된 연속적인 파장을 획득할 수 있으며, 획득 데이터를 통해 분광특성을 측정할 수 있다. 초분광 광학계의 경우 구조가 간단하고 광학성능이 우수한 Dyson 방식, 쩌니 튜너(Czerny-turner) 방식, 오프너(Offner) 방식이 주로 사용되고 있다.Hyperspectral optics can acquire continuous wavelengths that are dispersed, and can measure spectral characteristics through the acquired data. In the case of hyperspectral optics, Dyson method, Czerny-turner method, and Offner method, which have simple structures and excellent optical performance, are mainly used.
본 발명의 실시 예는 분광소자를 사용한 반사형 초분광 광학계(Czerny-turner 방식, Offner 방식) 조립·정렬을 위해서 사용되는 광학소자에 관한 것이다. Czerny-Turner 방식은, 반사 회절 격자를 이용하는 방식이다. 광원에서 나오는 빛은 슬릿을 통과한 후, 곡면 거울에 반사되어 평행광으로 변환되며, 평행광이 반사 회절격자에 입사된다. 반사 회절 격자는 빛을 파장 별로 분산시키고, 분산된 빛은 곡면 거울에 반사되어 검출기(detector)에 초점을 형성하여 스펙트럼이 검출된다. 오프너 방식도 Czerny-Turner 방식과 비슷하게, 곡면 거울과 반사 회절격자로 구성된다.An embodiment of the present invention relates to an optical element used for assembling and aligning a reflective hyperspectral optical system (Czerny-Turner method, Offner method) using a spectroscopic element. The Czerny-Turner method is a method that uses a reflective diffraction grating. Light from a light source passes through a slit, is reflected by a curved mirror, and is converted into parallel light, and the parallel light is incident on a reflective diffraction grating. The reflective diffraction grating disperses light by wavelength, and the dispersed light is reflected by the curved mirror to form a focus on a detector, and a spectrum is detected. The Offner method, similar to the Czerny-Turner method, is composed of a curved mirror and a reflective diffraction grating.
본 발명의 실시 예에 따른 광학소자를 사용하면 분광소자의 정확한 장착 위치 확인이 가능하다. 이를 통해 조립·정렬에 대한 변수를 줄일 수 있으며, 초분광 광학계의 미세 조립·정렬을 위한 목적으로 사용이 가능하다.By using an optical element according to an embodiment of the present invention, it is possible to confirm the exact mounting position of a spectroscopic element. This allows for reducing variables related to assembly and alignment, and can be used for the purpose of fine assembly and alignment of a hyperspectral optical system.
본 발명의 실시 예에 따른 초분광 광학계는 광학적인 특성에 의해 분광성능을 향상시키기 위한 방법으로 분광소자의 기구적인 축을 회전 시켜야 한다.A hyperspectral optical system according to an embodiment of the present invention must rotate the mechanical axis of a spectroscopic element as a method for improving spectroscopic performance by optical characteristics.
이는 분광소자 장착 위치가 3차원의 임의 공간에 위치하게 됨을 의미한다. 이를 정렬시키기 위해서는 여러 차수의 분광 된 광원의 위치와 각 시야별 위치를 확인해야하며, 본 발명의 광학소자를 사용할 경우 정밀하게 분광소자를 위치 시킬 수 있다.This means that the position where the spectroscopic element is mounted is located in a three-dimensional arbitrary space. In order to align this, the positions of the light sources of multiple orders of dispersion and the positions of each field of view must be confirmed, and when the optical element of the present invention is used, the spectroscopic element can be precisely positioned.
또한 종래의 기술의 경우 광학계를 각각 정렬을 수행하여 통합하기 때문에 크기에 제약을 받는다. 정렬용 광학소자를 활용할 경우 이를 통합하여 한번에 정렬을 수행할 수 있기 때문에 초분광 광학계 장비의 크기를 소형화하기 위한 목적으로 사용 가능하다.In addition, in the case of conventional technology, since the optical system is aligned individually and then integrated, there are limitations in size. If an optical element for alignment is utilized, it can be integrated and aligned at once, so it can be used for the purpose of miniaturizing the size of the hyperspectral optical system equipment.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 정렬용 광학소자의 예시도이다.FIG. 1 is an exemplary diagram of an alignment optical element according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시 예에 따른 정렬용 광학소자는 투명한 유리 기판 위에 코팅이 되는 형태로 제작된다. 상기 정렬용 광학소자의 크기는 검출기 위치 및 크기, 광학계의 시계에 따라 결정된다. 투과율 80% 이상 영역의 경우는 회절 차수의 위치와 광학계의 시계에 따라 결정되며, 이 부분을 제외한 나머지 영역의 경우는 10~30%의 투과율이 나오도록 코팅을 진행한다. 각 차수의 위치를 확인하기 위해서 투과율 80% 이상 영역으로 설정한다.The alignment optical element according to an embodiment of the present invention is manufactured in a form in which it is coated on a transparent glass substrate. The size of the alignment optical element is determined according to the detector position and size, and the field of view of the optical system. In the case of an area with a transmittance of 80% or more, it is determined according to the position of the diffraction order and the field of view of the optical system, and in the case of the remaining area excluding this part, the coating is performed so that the transmittance is 10 to 30%. In order to confirm the position of each order, the area with a transmittance of 80% or more is set.
분광소자의 경사는 사용자에 의해 정렬된다. 분광 소자의 경사 정렬은 사용자가 헥사파드(Hexapod, 정밀하게 움직이는 장비)를 통해 정렬을 수행한다. 기구 장착 공차를 고려한 3차원 기준 좌표를 설정 한 후 높은 정밀도(0.001mm, 0.001도)로 제어하여 정렬을 수행한다 정렬 시 정렬용 광학소자로 분광 되는 광원의 위치를 확인하며 정렬을 수행한다.The tilt of the spectral element is aligned by the user. The tilt alignment of the spectral element is performed by the user using a hexapod (a precision-moving device). After setting a three-dimensional reference coordinate that takes into account the device mounting tolerance, the alignment is performed by controlling with high precision (0.001 mm, 0.001 degree). During the alignment, the position of the light source dispersed by the alignment optical element is checked and the alignment is performed.
도 1의 참조번호 110과 같이, 0차 위치에 분광된 광원(붉은색 원)이 존재하는 경우 경사가 정렬되지 않은 상태 혹은 기준면 대비 기울지 않은 상태로 정의할 수 있다.As shown in reference number 110 of Fig. 1, when there is a light source (red circle) dispersed at the 0th position, it can be defined as a state in which the slope is not aligned or is not tilted compared to the reference plane.
그러나 분광소자의 경사가 정렬되었을 경우는 도 1의 참조번호 120과 같이, 분광된 광원(붉은색 원)이 위쪽으로 치우쳐진 상태가 되는 경우, 분광소자의 경사가 정렬된 상태로 정의할 수 있다.However, when the slope of the spectral element is aligned, as in reference number 120 of Fig. 1, when the light source (red circle) is tilted upward, the slope of the spectral element can be defined as aligned.
검출면의 분광 위치의 영역은 도 1과 같이, 80% 이상의 투과율을 가진다.The area of the spectral position of the detection surface has a transmittance of 80% or more, as shown in Fig. 1.
검출면의 분광 위치를 제외한 영역은 도 1과 같이, 10 ~ 30%의 투과율을 가진다.The area excluding the spectral position of the detection surface has a transmittance of 10 to 30%, as shown in Fig. 1.
본 발명의 실시 예는 분광소자를 사용한 반사형 초분광 광학계(Czerny-turner 방식, Offner 방식) 조립·정렬을 위해서 사용된다. 분광소자는 광학계 성능을 향상시키기 위해 경사를 가지게 된다. 이와 같은 이유로, 정확한 위치에 정렬을 하지 않을 경우 광학 성능 저하가 발생하게 된다.An embodiment of the present invention is used for assembling and aligning a reflective hyperspectral optical system (Czerny-turner method, Offner method) using a spectroscopic element. The spectroscopic element has an incline to improve the performance of the optical system. For this reason, if it is not aligned at an accurate position, the optical performance deteriorates.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 반사형 초분광 광학계의 검출면에 정렬형 광학소자가 장착되었을 경우를 나타낸 예시도이다.FIG. 2 is an exemplary diagram showing a case where an aligned optical element is mounted on the detection surface of a reflective hyperspectral optical system according to an embodiment of the present invention.
도 2의 본 발명의 실시 예에 따른 광학소자를 이용하여 분광소자를 정렬하는 장치는 레이저(210), 주경(220), 분광소자(230), 광학소자(240), 분광소자 정렬기 등을 포함하여 구성될 수 있다.A device for aligning a spectroscopic element using an optical element according to an embodiment of the present invention of FIG. 2 may be configured to include a laser (210), a primary mirror (220), a spectroscopic element (230), an optical element (240), a spectroscopic element aligner, etc.
레이저(210)는 주경으로 레이저를 발산한다. The laser (210) emits laser light to the primary mirror.
주경(220)은 상기 레이저(210)를 분광소자(230)로 반사하고, 분광소자(230)에서 발산된 다수의 레이저들을 광학소자로 반사한다.The primary mirror (220) reflects the laser (210) to a spectroscopic element (230) and reflects a plurality of lasers emitted from the spectroscopic element (230) to an optical element.
분광소자(230)는 상기 반사된 레이저를 분광하여 주경(220)으로 발산한다.The spectrophotometer (230) spectra the reflected laser and emits it to the primary mirror (220).
광학소자(240)는 상기 반사된 레이저들에 대응하는 투과 위치들을 도 1과 같이, 표시한다.The optical element (240) displays the transmission positions corresponding to the reflected lasers, as shown in Fig. 1.
분광소자 정렬기는 상기 투과 위치들을 기반으로 상기 분광소자의 각도를 조절한다.The spectral element aligner adjusts the angle of the spectral element based on the above-described transmission positions.
도 2와 같이, 정렬용 광학소자는 반사형 초분광 광학계의 검출면(240)에 장착한다. 상기 정렬용 광학소자는 유리 기판 위에 코팅된다. As shown in Fig. 2, the alignment optical element is mounted on the detection surface (240) of the reflective hyperspectral optical system. The alignment optical element is coated on a glass substrate.
광학계의 광축과 일치하도록 기준이 되는 레이저를 주경(220)으로 입사시킨 뒤, 분광소자(230)에 반사되어 분광되는 광원의 위치를 정렬용 광학소자의 투과율 90% 영역을 통해 위치를 확인한다. 투과율 30%의 경우는 분광소자(230)의 위치가 맞지 않을 때 확인하는 용도이다.After a reference laser is incident on the primary mirror (220) so that it is aligned with the optical axis of the optical system, the position of the light source reflected by the spectroscopic element (230) and dispersed is checked through the 90% transmittance area of the alignment optical element. The 30% transmittance area is used to check when the position of the spectroscopic element (230) is not correct.
검출면의 분광 위치의 영역은 80% 이상의 투과율을 가진다.The area of the spectral position of the detection surface has a transmittance of 80% or more.
검출면의 분광 위치를 제외한 영역은 10 ~ 30%의 투과율을 가진다.The area excluding the spectral position of the detection surface has a transmittance of 10 to 30%.
정렬용 광학소자는 광학계 조립·정렬 허용 공차 범위의 위치 공차를 가지는 코팅으로 구성된다.The alignment optical element is composed of a coating having a positional tolerance within the optical system assembly/alignment allowable tolerance range.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 반사형 초분광 광학계의 검출면에 장착된 정렬형 광학소자의 검출기 단면도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view of a detector of an aligned optical element mounted on a detection surface of a reflective hyperspectral optical system according to an embodiment of the present invention.
도 3의 단면도를 통해서, 광학소자(310)의 검출기의 위치, 크기, 간격 등을 알 수 있다. 도 3에 기재된 수치는 일 예이며, 이에 한정하지 않는다.Through the cross-sectional view of Fig. 3, the position, size, spacing, etc. of the detector of the optical element (310) can be known. The numbers described in Fig. 3 are an example and are not limited thereto.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 정렬용 광학소자의 적용 사진을 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a drawing showing an application photograph of an optical element for alignment according to an embodiment of the present invention.
도 4의 참조번호 410은 도 1의 정렬용 광학 소자와 동일한 것이다. 도 4의 정렬용 광학 소자는 투명한 유리 기판 위에 코팅이 된 형태이다.Reference numeral 410 in Fig. 4 is the same as the alignment optical element in Fig. 1. The alignment optical element in Fig. 4 is in the form of a coating on a transparent glass substrate.
도 3의 310과 도 4의 410은 동일한 것이다.310 in Fig. 3 and 410 in Fig. 4 are the same.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 광학소자를 이용하여 분광소자를 정렬하는 방법을 나타낸 흐름도이다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for aligning a spectroscopic element using an optical element according to an embodiment of the present invention.
레이저 장치에서 501 단계에서 주경으로 레이저를 발산한다. The laser device emits a laser beam from the primary mirror at
상기 주경에서 503 단계에서 상기 레이저를 분광소자로 반사한다.At
상기 분광소자에서 505 단계에서 상기 반사된 레이저를 분광하여 상기 주경으로 발산한다.In
상기 주경에서 507 단계에서 상기 분광소자에서 발산된 다수의 레이저들을 광학소자로 반사한다.In the above main mirror, at
상기 광학소자에서 509 단계에서 상기 반사된 레이저들에 대응하는 투과 위치들을 표시한다.In the above optical element, the transmission positions corresponding to the reflected lasers are indicated at
분광소자정렬기에서 511 단계에서 상기 투과 위치들을 기반으로 상기 분광소자의 각도를 조절한다.In step 511 of the spectroscopic element alignment device, the angle of the spectroscopic element is adjusted based on the above-mentioned transmission positions.
상기 반사된 레이저들에 대응하는 투과 위치들을 표시하는 경우, 상기 광학소자의 분광 위치의 영역은 80% 이상의 투과율을 가지도록 코팅한다.When indicating the transmission positions corresponding to the reflected lasers, the area of the spectral position of the optical element is coated to have a transmittance of 80% or more.
또한 상기 반사된 레이저들에 대응하는 투과 위치들을 표시하는 경우, 상기 광학소자의 분광 위치를 제외한 영역은 10~30%의 투과율을 가지도록 코팅한다.In addition, when indicating the transmission positions corresponding to the reflected lasers, the area excluding the spectral position of the optical element is coated to have a transmittance of 10 to 30%.
본 발명의 실시 예에 따른 정렬용 광학소자는 반사형 초분광 광학계 조립·정렬 용도로 사용되며, 이를 통해 분광소자의 위치를 최적화 할 수 있고 조립·정렬 변수를 줄일 수 있어, 수월한 조립·정렬 수행이 가능하다.An alignment optical element according to an embodiment of the present invention is used for the purpose of assembling and aligning a reflective hyperspectral optical system, and through this, the position of the spectral element can be optimized and assembly and alignment variables can be reduced, thereby enabling easy assembly and alignment.
또한 본 발명의 실시 예는 정렬용 광학소자를 활용하여, 통합 정렬 수행을 할 수 있어 조립·정렬 절차 간소화 및 통합형 광학계 설계가 가능하다.In addition, an embodiment of the present invention can perform integrated alignment by utilizing an alignment optical element, thereby simplifying the assembly/alignment procedure and enabling the design of an integrated optical system.
전술된 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above-described contents can be modified and changed by those skilled in the art in which the present invention belongs, without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments of the present invention are not intended to limit the technical idea but to explain it, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the rights of the present invention.
Claims (6)
상기 레이저를 분광소자로 반사하고, 상기 분광소자에서 발산된 다수의 레이저들을 광학소자로 반사하는 상기 주경;
상기 반사된 레이저를 분광하여 상기 주경으로 발산하는 상기 분광소자;
상기 분광소자를 거쳐 반사된 레이저들에 대응하는 투과 위치들을 표시하는 상기 광학소자; 및
상기 투과 위치들을 기반으로 상기 분광소자의 각도를 조절하는 분광소자 정렬기를 포함하고,
상기 광학소자의 분광 위치의 영역은 80% 이상의 투과율을 가지도록 코팅되며,
상기 광학소자의 분광 위치를 제외한 영역은 10~30%의 투과율을 가지도록 코팅되고,
상기 광학소자의 분광 위치의 영역에는 상기 투과 위치들을 표시하는 5개의 차수들이 포함되며, 상기 5개의 차수들 중에서 +2차수, +1차수, -1차수 및 +2차수 각각은 3개의 원들로 구성되고, 상기 5개의 차수들 중에서 0차수는 3개의 타원들로 구성되며, 상기 0차수는 상기 분광소자의 경사를 정렬하는 것을 특징으로 하는 광학소자를 이용하여 분광소자를 정렬하는 장치.
A laser device that emits a laser beam as a primary beam;
The primary mirror reflects the laser to a spectroscopic element and reflects a plurality of lasers emitted from the spectroscopic element to an optical element;
The above-mentioned spectroscopic element which spectroscopically divides the reflected laser and radiates it to the primary mirror;
The optical element indicating the transmission positions corresponding to the lasers reflected through the above spectroscopic element; and
A spectral element aligner for adjusting the angle of the spectral element based on the above-mentioned transmission positions is included.
The area of the spectral position of the above optical element is coated to have a transmittance of 80% or more,
The area excluding the spectral position of the above optical element is coated to have a transmittance of 10 to 30%,
A device for aligning a spectral element using an optical element, wherein the region of the spectral position of the optical element includes five orders indicating the transmission positions, and among the five orders, the +2nd order, the +1st order, the -1st order, and the +2nd order each consist of three circles, and among the five orders, the 0th order consists of three ellipses, and the 0th order aligns the inclination of the spectral element.
상기 분광소자의 경사 정렬은 헥사파드(Hexapod)를 통해 이루어지고,
상기 분광소자의 경사 정렬은 기구 장착 공차를 고려한 3차원 기준 좌표를 설정 한 후, 높은 정밀도(0.001mm, 0.001도)로 제어하여 이루어지는 광학소자를 이용하여 분광소자를 정렬하는 장치.
In the first paragraph,
The tilt alignment of the above spectral elements is achieved through a hexapod.
A device for aligning a spectroscopic element using an optical element, wherein the tilt alignment of the above spectroscopic element is performed by controlling with high precision (0.001 mm, 0.001 degree) after setting a three-dimensional reference coordinate that takes into account the mounting tolerance of the apparatus.
상기 주경에서, 상기 레이저를 분광소자로 반사하는 과정;
상기 분광소자에서, 상기 반사된 레이저를 분광하여 상기 주경으로 발산하는 과정;
상기 주경에서, 상기 분광소자에서 발산된 다수의 레이저들을 광학소자로 반사하는 과정;
상기 광학소자에서, 상기 분광소자를 거쳐 반사된 레이저들에 대응하는 투과 위치들을 표시하는 과정; 및
분광소자정렬기에서, 상기 투과 위치들을 기반으로 상기 분광소자의 각도를 조절하는 과정을 포함하고,
상기 광학소자의 분광 위치의 영역은 80% 이상의 투과율을 가지도록 코팅되며,
상기 광학소자의 분광 위치를 제외한 영역은 10~30%의 투과율을 가지도록 코팅되고,
상기 광학소자의 분광 위치의 영역에는 상기 투과 위치들을 표시하는 5개의 차수들이 포함되며, 상기 5개의 차수들 중에서 +2차수, +1차수, -1차수 및 +2차수 각각은 3개의 원들로 구성되고, 상기 5개의 차수들 중에서 0차수는 3개의 타원들로 구성되며, 상기 0차수는 상기 분광소자의 경사를 정렬하는 것을 특징으로 하는 광학소자를 이용하여 분광소자를 정렬하는 방법.
In a laser device, the process of emitting a laser toward a primary mirror;
In the above main mirror, the process of reflecting the laser onto a spectroscopic element;
In the above spectroscopic element, the process of spectroscopically emitting the reflected laser and emitting it to the primary mirror;
In the above main mirror, a process of reflecting a plurality of lasers emitted from the spectroscopic element onto an optical element;
In the above optical element, a process of displaying transmission positions corresponding to lasers reflected through the spectroscopic element; and
In a spectral element alignment device, a process of adjusting the angle of the spectral element based on the transmission positions is included.
The area of the spectral position of the above optical element is coated to have a transmittance of 80% or more,
The area excluding the spectral position of the above optical element is coated to have a transmittance of 10 to 30%,
A method for aligning a spectral element using an optical element, wherein the region of the spectral position of the optical element includes five orders indicating the transmission positions, and among the five orders, the +2nd order, the +1st order, the -1st order, and the +2nd order each consist of three circles, and among the five orders, the 0th order consists of three ellipses, and the 0th order aligns the inclination of the spectral element.
상기 분광소자의 경사 정렬은 헥사파드(Hexapod)를 통해 이루어지고,
상기 분광소자의 경사 정렬은 기구 장착 공차를 고려한 3차원 기준 좌표를 설정 한 후, 높은 정밀도(0.001mm, 0.001도)로 제어하여 이루어지는 광학소자를 이용하여 분광소자를 정렬하는 방법.In paragraph 4,
The tilt alignment of the above spectral elements is achieved through a hexapod.
A method of aligning a spectroscopic element using an optical element, wherein the tilt alignment of the above spectroscopic element is performed by setting a three-dimensional reference coordinate that takes into account the mechanical mounting tolerance, and then controlling it with high precision (0.001 mm, 0.001 degree).
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