光谱仪和使用光谱仪测量生物成分的设备制造技术

技术编号:18655892 阅读:1 留言:0更新日期:2018-08-11 13:37
提供了一种光谱仪。该光谱仪可以包括:图像传感器,包括像素阵列;和光子层,设置在像素阵列上,并且包括多个谐振器和消逝地耦合到该多个谐振器的多个耦合器。

Spectrometer and equipment for measuring biological components using spectrometers

A spectrometer is provided. The spectrometer may include: an image sensor, including a pixel array; and a photon layer, disposed on a pixel array, and comprising a plurality of resonators and a plurality of couplers evanescently coupled to the plurality of resonators.

【技术实现步骤摘要】
光谱仪和使用光谱仪测量生物成分的设备相关申请的交叉引用本申请要求于2017年2月2日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请10-2017-0015117的优先权,其全部公开的内容通过引用合并于此。
根据示例实施例的设备和方法涉及光谱仪和使用光谱仪测量对象中成分的成分测量设备。
技术介绍
近来,已经研究了使用拉曼光谱或近红外(NIR)光谱对体内成分如血糖进行无创测量的方法。采用光谱技术的设备可以包括用于收集从对象的皮肤返回的光信号的准直器、用于分析光信号的波长的光谱仪以及准直器和光谱仪之间的接口如光束整形器。光谱仪可以包括由多个像素形成的图像传感器和设置在图像传感器上的光子层。
技术实现思路
根据示例实施例的方案,提供了一种光谱仪,包括:图像传感器,包括像素阵列;以及光子层,设置在像素阵列上,并且包括多个谐振器和消逝地耦合到所述多个谐振器的多个耦合器。所述多个耦合器可以包括:输入耦合器,光可以输入到所述输入耦合器;以及输出耦合器,所述输出耦合器可以连接到输入耦合器,并可以将从输入耦合器传输的光输出到像素阵列的像素。输入耦合器和输出耦合器可以对应于光栅耦合器、金属反射镜或者光栅耦合器和金属反射镜。所述多个耦合器中的至少两个耦合器可以连续地设置在像素阵列的每一行中,并且像素阵列的每一行中的所述至少两个耦合器的输出耦合器可以位于同一列位置。所述多个耦合器中的每一个耦合器可以与所述多个谐振器分离地设置,以在所述多个耦合器和所述多个谐振器之间产生消逝耦合。所述多个谐振器可以是法布里-珀罗谐振器。光子层可以包括多个检测区域,设置在所述多个检测区域之一中的所述多个谐振器包括具有至少两种不同波长特性的至少两种谐振器。所述至少两种谐振器可以交替地设置在像素阵列的每一行中。所述至少两种谐振器可以串行地设置在像素阵列的每一行的边界线上。所述多个谐振器可以包括具有至少两种波长特性的至少两种谐振器。根据另一示例实施例的方案,提供了一种测量体内物质的设备,所述设备包括:光源,配置为向对象发射光;以及光谱仪,配置为感测从对象返回的光,其中所述光谱仪可以包括像素阵列和设置在像素阵列上的光子层,光子层包括多个谐振器和消逝地耦合到所述多个谐振器的多个耦合器。所述设备还可以包括主体,光源和光谱仪安装在所述主体中。所述设备还可以包括带子,所述带子连接到主体并且形成为柔性的以缠绕对象。所述设备还可以包括信号处理器,所述信号处理器配置为使用光谱仪感测的信号来分析对象的物质。所述设备还可以包括显示器,所述显示器配置为显示由信号处理器获得的分析结果。所述设备还可以包括通信接口,所述通信接口配置为将信号处理器的分析结果传输到外部装置。光源可以发射近红外激光或可见光激光。所述多个耦合器可以包括:输入耦合器,光输入到所述输入耦合器;以及输出耦合器,所述输出耦合器连接到输入耦合器,并将从输入耦合器传输的光输出到像素阵列的像素。所述多个耦合器中的至少两个耦合器可以设置在所述像素阵列的每一行中以便与像素间距对齐。所述多个谐振器包括具有至少两种波长特性的至少两种谐振器。根据另一示例实施例的方案,提供给了一种光谱仪,包括:像素阵列;以及光子层,所述光子层设置在像素阵列上,并且包括:输入耦合器,所述输入耦合器接收光;输出耦合器,所述输出耦合器输出从输入耦合器传输的光;消逝耦合器,所述消逝耦合器设置在输入耦合器和输出耦合器之间,以将从输入耦合器接收的光引导到输出耦合器;以及谐振器,所述谐振器沿从输入耦合器到输出耦合器的方向延伸,并且设置为与输入耦合器和输出耦合器间隔开,以在谐振器和消逝耦合器之间产生消逝耦合。消逝耦合器可以从输入耦合器延伸到输出耦合器并且可以弯曲,使得谐振器和消逝耦合器之间的距离改变。光子层可以包括光谱仪的照明间距内的第一耦合器组和第二耦合器组,第一耦合器组可以包括分别与所述输入耦合器、所述输出耦合器和所述消逝耦合器相对应的第一输入耦合器、第一输出耦合器和第一消逝耦合器,第二耦合器组可以包括第二输入耦合器、第二输出耦合器和第二消逝耦合器,以及第一耦合器组和第二耦合器组可以串行地设置。谐振器可以与第一谐振器相对应。光子层可以包括:第一谐振器,与第一耦合器组对齐;以及第二谐振器,与第二耦合器组对齐,并且与第一谐振器串行地设置。第二谐振器的波长特性可以与第一谐振器的波长特性不同。附图说明通过参照附图描述一些示例实施例,上述和/或其他方面将更加清楚,在附图中:图1A和图1B是示出了普通光谱仪的结构的图。图2是示出了根据示例实施例的光谱仪的结构的图。图3A和图3B是用于描述根据示例实施例的光谱仪的结构的图。图4A、图4B和图4C是用于描述根据示例实施例的光谱重构性能的曲线图。图5是示出了根据另一示例实施例的光谱仪的示意结构的图。图6A和图6B是用于描述根据示例实施例的光谱重构性能的曲线图。图7是示出根据示例实施例的用于测量生物成分的设备的框图。图8是示出根据另一示例实施例的用于测量生物成分的设备的框图。具体实施方式下文参照附图更详细地描述示例实施例。在以下描述中,即使在不同附图中,相同的附图标记用于相同的元素。以下描述中限定的内容(例如,具体构造和元件)用来帮助全面理解示例实施例。然而,应当清楚,即便在缺少这些具体限定的内容的情况下,也能够实践示例实施例。此外,由于公知的功能或构造会以不必要的细节而使描述变得晦涩,因此没有对其进行详细地描述。应当理解,虽然术语“第一”、“第二”等可以在本文中用于描述各种元素,但是这些元素不应该受这些术语的限制。这些术语仅用来将元素彼此区分。另外,除非上下文另行明确指示,否则单数形式也意在包括复数形式。在本说明书中,除非另有明确说明,否则词语“包括”及其变体如“包含”或“具有”等应被理解为意味着包含所阐述的元素,但不排除任何其他元素。诸如“…单元”和“模块”等术语表示处理至少一个功能或操作的单元,并且它们可以通过使用硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。诸如“…中至少之一”之类的表述在元素列表之前时修饰整个元素列表,而不是修饰列表中的单独元素。图1A和图1B是示出了普通光谱仪的结构的图。参照图1A和图1B,光谱仪100包括由像素阵列111构成的图像传感器110和设置在图像传感器110上的光子层120。具体地,光子层可以包括多个检测通道,在每一个检测通道中,输入耦合器121、传输系统122和输出耦合器123串联耦合。输入耦合器121耦合外部光。例如,当用于测量生物成分的装置的光源向对象发射光时,光被对象的皮肤反射或散射并返回到该装置。输入耦合器121接收返回的光并将光传输到输出耦合器123。具体地,输入到输入耦合器121的光通过传输系统122在光谱上分离,并且分离的光传输到输出耦合器123。输出耦合器123将传输的光输出到图像传感器110的相应像素以进行检测。传输系统122可以由具有各种波长特性的法布里-珀罗谐振器形成。普通干涉仪光谱仪的光谱波长特性取决于谐振器的长度。参考图1B,在普通光谱仪100的结构中,两个检测通道设置在光子层120上。第一检测通道包括输入耦合器IC1、传输系统RE1和输出耦合器OC1,并且传输系统RE1的两端连接到输入耦合器IC1和输出耦合器OC1。第一检测通道的输出耦合器OC1与像素阵列111的像素P1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光谱仪,包括:图像传感器,包括像素阵列;以及光子层,设置在所述像素阵列上,并且包括多个谐振器和消逝地耦合到所述多个谐振器的多个耦合器。

【技术特征摘要】
2017.02.02 KR 10-2017-00151171.一种光谱仪,包括:图像传感器,包括像素阵列;以及光子层,设置在所述像素阵列上,并且包括多个谐振器和消逝地耦合到所述多个谐振器的多个耦合器。2.根据权利要求1所述的光谱仪,其中所述多个耦合器包括:输入耦合器,光输入到所述输入耦合器;以及输出耦合器,所述输出耦合器连接到所述输入耦合器,并将从所述输入耦合器传输的光输出到所述像素阵列的像素。3.根据权利要求2所述的光谱仪,其中所述输入耦合器和所述输出耦合器对应于光栅耦合器、金属反射镜或者光栅耦合器和金属反射镜。4.根据权利要求1所述的光谱仪,其中所述多个耦合器中的至少两个耦合器连续地设置在所述像素阵列的每一行中,并且所述像素阵列的每一行中的所述至少两个耦合器的输出耦合器位于同一列位置。5.根据权利要求4所述的光谱仪,其中所述多个耦合器中的每一个耦合器与所述多个谐振器分离地设置,以在所述多个耦合器和所述多个谐振器之间产生消逝耦合。6.根据权利要求1所述的光谱仪,其中所述多个谐振器是法布里-珀罗谐振器。7.根据权利要求1所述的光谱仪,其中所述光子层包括多个检测区域,设置在所述多个检测区域之一中的所述多个谐振器包括具有至少两种不同波长特性的至少两种谐振器。8.根据权利要求7所述的光谱仪,其中所述至少两种谐振器交替地设置在所述像素阵列的每一行中。9.根据权利要求8所述的光谱仪,其中所述至少两种谐振器串行地设置在所述像素阵列的每一行的边界线上。10.根据权利要求1所述的光谱仪,其中所述多个谐振器包括具有至少两种波长特性的至少两种谐振器。11.一种用于测量体内物质的设备,所述设备包括:光源,配置为向对象发射光;以及光谱仪,配置为感测从所述对象返回的光,其中所述光谱仪包括:像素阵列;以及光子层,设置在所述像素阵列上,并且包括多个谐振器和消逝地耦合到所述多个谐振器的多个耦合器。12.根据权利要求11所述的设备,还包括信号处理器,所述信号处理器配置为使用所述光谱仪感测的信号来分析...

【专利技术属性】
技术研发人员:汤姆·克莱斯安城模李右昶
申请(专利权)人:三星电子株式会社
类型:发明
国别省市:韩国,KR

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