(57)【要約】      （修正有）【課題】小型化を具現しながら分光分解能を高めうる分光装置、分光方法、及び生体信号測定装置を提供する。【解決手段】分光装置１００は、入射光を互いに異なる出力角度を有する複数の光に分光する分散要素１１０と、該複数の光を該分散要素１１０の分光分解能よりも高い分光分解能に分光し、該分光された複数の光をディテクター１３０に提供するフィルターアレイ１２０と、を含む。【選択図】図１Ａ
2019095449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を互いに異なる出力角度を有する複数の光に分光する分散要素と、
前記複数の光を前記分散要素の分光分解能よりも高い分光分解能に分光し、該分光された複数の光をディテクターに提供するフィルターアレイと、
を含む分光装置。
【請求項２】
入射光をコリメーティングさせて、前記分散要素に伝達するコリメーティングレンズをさらに含む請求項１に記載の分光装置。
【請求項３】
前記分散要素は、前記入射光を互いに異なる出力角度を有する複数の光に分光させる透過型回折格子を含む請求項１または２に記載の分光装置。
【請求項４】
前記分散要素は、前記入射光を互いに異なる出力角度を有する複数の光に分光させるプリズムを含む請求項１または２に記載の分光装置。
【請求項５】
前記分散要素は、前記入射光を互いに異なる出力角度を有する複数の光に反射及び分光させる反射型回折格子を含む請求項１または２に記載の分光装置。
【請求項６】
前記反射型回折格子は、前記フィルターアレイの光入射面に対して傾いた反射平面に形成された請求項５に記載の分光装置。
【請求項７】
前記入射光は、ラマン散乱光を含み、
前記分光装置は、
前記入射光からラマン散乱光以外の成分を除去して、前記フィルターアレイに伝達する除去フィルターをさらに含む請求項６に記載の分光装置。
【請求項８】
前記入射光は、ラマン散乱光を含み、
前記分光装置は、
前記入射光を前記反射型回折格子にコリメーティングさせる放物面集光器をさらに含む請求項６または７に記載の分光装置。
【請求項９】
前記反射型回折格子は、前記フィルターアレイの光入射面に向けて凹状に曲げた反射曲面に形成された請求項５に記載の分光装置。
【請求項１０】
前記分散要素から出力された複数の光を集束させて、前記フィルターアレイに集束された複数の光を伝達する焦点レンズをさらに含む請求項１〜９のいずれか一項に記載の分光装置。
【請求項１１】
前記分散要素は、干渉フィルターを含む請求項１〜１０のいずれか一項に記載の分光装置。
【請求項１２】
前記フィルターアレイは、フィルターの通過波長帯域によって同心円状に配列されたフィルターを含む請求項１１に記載の分光装置。
【請求項１３】
前記フィルターアレイは、透過型フィルターまたは反射型フィルターを含み、前記透過型フィルターまたは反射型フィルターの通過波長帯域によって、前記ディテクターに集積された請求項１〜１２のいずれか一項に記載の分光装置。
【請求項１４】
入射光を互いに異なる出力角度を有する複数の光に１次分光する段階と、
前記複数の光を１次分光の分光分解能よりも高い分光分解能に２次分光する段階と、
を含む分光方法。
【請求項１５】
前記１次分光する段階前に入射光をコリメーティングさせる段階をさらに含む請求項１４に記載の分光方法。
【請求項１６】
前記１次分光する段階は、
入射光を透過型回折格子またはプリズムによって１次分光する過程を含む請求項１４または１５に記載の分光方法。
【請求項１７】
前記１次分光する段階は、
入射光を反射型回折格子によって１次分光する過程を含む請求項１４または１５に記載の分光方法。
【請求項１８】
前記１次分光する段階は、
入射光を干渉フィルターによって１次分光する過程を含む請求項１４または１５に記載の分光方法。
【請求項１９】
前記２次分光する段階は、
１次分光された光をフィルターの通過波長帯域によって同心円状に配列されたフィルターによって２次分光する過程を含む請求項１８に記載の分光方法。
【請求項２０】
前記２次分光する段階前に１次分光された光を集束させる段階をさらに含む請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の分光方法。
【請求項２１】
被測定体に光を照射する光源と、
前記被測定体からラマン散乱されて分光装置に入射される光を１次分光し、１次分光の分光分解能よりも高い分光分解能に２次分光する分光装置と、
前記分光装置によって２次分光された光を検出するディテクターと、
を含む生体信号測定装置。
【請求項２２】
前記分光装置は、
被測定体からの入射光を１次分光する分散要素と、
前記分散要素の分光分解能よりも高い分光分解能に前記分散要素によって分光された光を２次分光するフィルターアレイと、
を含む請求項２１に記載の生体信号測定装置。
【請求項２３】
前記分散要素は、前記フィルターアレイの光入射面に対して傾いた反射平面に形成された反射型回折格子を含む請求項２２に記載の生体信号測定装置。
【請求項２４】
前記入射光は、ラマン散乱光を含み、
前記分光装置は、入射光からラマン散乱光以外の成分を除去して、前記フィルターアレイに伝達する除去フィルターをさらに含む請求項２３に記載の生体信号測定装置。
【請求項２５】
入射光を前記反射型回折格子にコリメーティングさせる放物面集光器をさらに含む請求項２３に記載の生体信号測定装置。
【請求項２６】
前記光源から照射される光は、単色光または赤外線光である請求項２１〜２５のいずれか一項に記載の生体信号測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質が放出または吸収するスペクトルを測定する分光技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
分光装置（ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）は、物質が放出または吸収するスペクトルを測定して、物質の定性分析、定量分析、状態分析に使われる。このような分光装置によれば、生体から非侵襲的に血糖、コレステロールなどと関連した生体信号を測定することができる。分光装置が、ウェアラブル機器、モバイル機器などに装着されるならば、非侵襲的に多様な生体信号を測定して、モバイルヘルスケア分野に活用されうる。このために、分光装置の小型化が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明が解決しようとする課題は、分光装置、分光方法、及び生体信号測定装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
小型化を具現しながら分光分解能を高めうる分光装置、分光方法、及び生体信号測定装置が提示される。
【０００５】
一態様による分光装置は、入射光を互いに異なる出力角度を有する複数の光に分光する分散要素（ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ）と、前記複数の光を前記分散要素の分光分解能よりも高い分光分解能に分光し、該分光された複数の光をディテクターに提供するフィルターアレイ（ｆｉｌｔｅｒ  ａｒｒａｙ）と、を含みうる。
【０００６】
分光装置は、入射光をコリメーティングさせて、前記分散要素に伝達するコリメーティングレンズ（ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ  ｌｅｎｓ）をさらに含みうる。
【０００７】
前記分散要素は、前記入射光を互いに異なる出力角度を有する複数の光に分光させる透過型回折格子（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  ｇｒａｔｉｎｇ）を含みうる。
【０００８】
前記分散要素は、前記入射光を互いに異なる出力角度を有する複数の光に分光させるプリズムを含みうる。
【０００９】
前記分散要素は、前記入射光を互いに異なる出力角度を有する複数の光に反射及び分光させる反射型回折格子を含みうる。
【００１０】
前記反射型回折格子は、前記フィルターアレイの光入射面に対して傾いた反射平面に形成されうる。
【００１１】
前記入射光は、ラマン散乱光を含み、前記分光装置は、前記入射光からラマン散乱光以外の成分を除去して、前記フィルターアレイに伝達する除去フィルター（ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ  ｆｉｌｔｅｒ）をさらに含みうる。
【００１２】
前記入射光は、ラマン散乱光を含み、前記分光装置は、前記入射光を前記反射型回折格子にコリメーティングさせる放物面集光器（Ｐａｒａｂｏｌｉｃ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）をさらに含みうる。
【００１３】
前記反射型回折格子は、前記フィルターアレイの光入射面に向けて凹状に曲げた反射曲面に形成されうる。
【００１４】
分光装置は、前記分散要素から出力された複数の光を集束させて、前記フィルターアレイに集束された複数の光を伝達する焦点レンズ（ｆｏｃａｌ  ｌｅｎｓ）をさらに含みうる。
【００１５】
前記分散要素は、干渉フィルター（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｆｉｌｔｅｒ）を含みうる。
【００１６】
前記フィルターアレイは、フィルターの通過波長帯域によって同心円状に配列されたフィルターを含みうる。
【００１７】
前記フィルターアレイは、透過型フィルターまたは反射型フィルターを含み、前記透過型フィルターまたは反射型フィルターの通過波長帯域によって、前記ディテクターに集積されうる。
【００１８】
他の態様による分光方法は、入射光を互いに異なる出力角度を有する複数の光に１次分光する段階と、前記複数の光を１次分光の分光分解能よりも高い分光分解能に２次分光する段階と、を含みうる。
【００１９】
分光方法は、前記１次分光する段階前に入射光をコリメーティングさせる段階をさらに含みうる。
【００２０】
前記１次分光する段階は、入射光を透過型回折格子またはプリズムによって１次分光する過程を含みうる。
【００２１】
前記１次分光する段階は、入射光を反射型回折格子（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  ｇｒａｔｉｎｇ）によって１次分光する過程を含みうる。
【００２２】
前記１次分光する段階は、入射光を干渉フィルターによって１次分光する過程を含みうる。
【００２３】
前記２次分光する段階は、１次分光された光をフィルターの通過波長帯域によって同心円状に配列されたフィルターによって２次分光する過程を含みうる。
【００２４】
分光方法は、前記２次分光する段階前に１次分光された光を集束させる段階をさらに含みうる。
【００２５】
さらに他の態様による生体信号測定装置は、被測定体に光を照射する光源と、前記被測定体からラマン散乱されて分光装置に入射される光を１次分光し、１次分光の分光分解能よりも高い分光分解能に２次分光する分光装置と、前記分光装置によって２次分光された光を検出するディテクターと、を含みうる。
【００２６】
前記分光装置は、被測定体からの入射光を１次分光する分散要素と、前記分散要素の分光分解能よりも高い分光分解能に前記分散要素によって分光された光を２次分光するフィルターアレイと、を含みうる。
【００２７】
前記分散要素は、前記フィルターアレイの光入射面に対して傾いた反射平面に形成された反射型回折格子を含みうる。
【００２８】
前記入射光は、ラマン散乱光を含み、前記分光装置は、入射光からラマン散乱光以外の成分を除去して、前記フィルターアレイに伝達する除去フィルターをさらに含みうる。
【００２９】
生体信号測定装置は、入射光を前記反射型回折格子にコリメーティングさせる放物面集光器をさらに含みうる。
【００３０】
前記光源から照射される光は、単色光または赤外線光であり得る。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１Ａ】一実施形態による分光装置の構成図である。
【図１Ｂ】一実施形態による透過型回折格子を示す図面である。
【図２】図１Ａに示されたフィルターによって１次分光された光を２次分光する例を説明する図面である。
【図３】一実施形態によるフィルターアレイの一部を分解して図示した斜視図である。
【図４】一実施形態によるフィルターの断面図である。
【図５】他の実施形態によるフィルターの断面図である。
【図６】一実施形態による分散要素を示す図面である。
【図７Ａ】他の実施形態による分光装置の構成図である。
【図７Ｂ】一実施形態による反射型回折格子を示す図面である。
【図８】他の実施形態による分光装置の構成図である。
【図９】他の実施形態による分光装置の構成図である。
【図１０】一実施形態による干渉フィルターの断面図である。
【図１１】図１０に示された干渉フィルターの作用を説明するグラフである。
【図１２】図９において、フィルターが波長帯別に配列された例を示す図面である。
【図１３】一実施形態による生体信号測定装置の構成図である。
【図１４】図１３に示された生体信号測定装置についての制御ブロック図である。
【図１５】図１３に示された生体信号測定装置についての他の制御ブロック図である。
【図１６】他の実施形態による生体信号測定装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
その他の実施形態の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。記載の技術の利点及び特徴、そして、それらを果たす方法は、図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すると、明確になる。明細書の全般に亘って同じ参照符号は、同じ構成要素を称する。
【００３３】
第１、第２などの用語は、多様な構成要素の説明に使われるが、構成要素は、用語によって限定されるものではない。用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみで使われる。単数の表現は、文脈上、取り立てて明示しない限り、複数の表現を含みうる。
【００３４】
また、ある部分がある構成要素を「含む」ことができるとする時、これは、特に取り立てて言及しない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含みうることを意味する。また、明細書に記載の「．．．部」、「モジュール」などの用語は、少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェアまたはソフトウェアとして具現されるか、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで具現可能である。
【００３５】
以下、分光装置、生体信号測定装置の実施形態について、図面を参照して詳しく説明する。
【００３６】
図１Ａは、一実施形態による分光装置の構成図である。図１Ｂは、一実施形態による透過型回折格子を示す図面である。図２は、図１Ａに示されたフィルターによって１次分光された光を２次分光する例を示す図面である。図３は、一実施形態によるフィルターアレイの一部を分解して図示した斜視図である。図４は、一実施形態によるフィルターの断面図である。図５は、他の実施形態によるフィルターの断面図である。
【００３７】
図１Ａから図５を参照すれば、分光装置１００は、分散要素１１０、フィルターアレイ１２０、ディテクター１３０、コリメーティングレンズ１４０及び焦点レンズ１５０を含みうる。
【００３８】
分散要素１１０は、入射光を１次分割または分光することができる。特に、分散要素１１０は、入射光を入射光の波長によって互いに異なる方向に進行する複数のビームに分割するか、入射光を互いに異なる出力角度を有するように分割／分光することができる。また、分散要素１１０は、入射光の波長によって分割された入射光を配列することができる。フィルターアレイ１２０は、分散要素１１０によって分光された光を２次分光するが、分散要素１１０よりも高い分光分解能（ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）に２次分光してディテクター（ｄｅｔｅｃｔｏｒ）１３０に提供することができる。すなわち、フィルターアレイ１２０は、分散要素１１０を経て分解された光を波長によって分散要素１１０よりも細分化してディテクター１３０に提供することができる。
【００３９】
ディテクター１３０は、分光装置１００の小型化のために、分散要素１１０から焦点距離（ｆｏｃａｌ  ｌｅｎｇｔｈ）で位置しうる。焦点距離は、分散要素１１０からディテクター１３０までの距離を意味する。例えば、距離は、３５ｍｍ以下の短い焦点距離を有するように設定しうる。したがって、分散要素１１０の分光分解能を低めても、フィルターアレイ１２０が分散要素１１０の分光分解能よりも高い分光分解能を提供し、比較的小さな空間を占めることができるために、分光装置１００は、小さなサイズに高解像度を保持することができる。したがって、分光装置１００は、サイズを小さく保持しながら、入射光を高解像度で測定することができる。また、入射光は、分散要素１１０によって入射光の波長によって、他の方向に分光されてフィルターアレイ１２０の各スペクトル領域に進められるので、フィルターアレイ１２０の分光分解能を高めても、分散要素１１０が備えられていない場合に比べて、光損失が減る。
【００４０】
一実施形態によれば、分散要素１１０は、波長によって光のスペクトルを分割し、回折させる回折格子を含みうる。回折格子は、光の成分を波長の順に配列することができる。回折格子は、図１Ｂに示したように、コリメーティング（ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ）を経た入射光を分光及び透過させる透過型回折格子１１０ａであり得る。
【００４１】
コリメーティングレンズ１４０は、光が分散要素１１０に到逹する前にコリメーティングレンズ１４０を通過するように分散要素１１０の前方に配置される。コリメーティングレンズ１４０は、入射光をコリメーティングさせて、透過型回折格子に伝達することができる。すなわち、コリメーティングレンズ１４０は、入射光を平行光に作って分散要素１１０に伝達することができる。コリメーティングレンズ１４０は、単純球面レンズまたは非球面レンズなどに形成されうる。
【００４２】
一例として、分散要素１１０は、等間隔に配列された複数のスリット（ｓｌｉｔ）を含む透過型回折格子として具現可能である。透過型回折格子が複数のスリットで構成される場合、次のように作用する。
【００４３】
透過型回折格子に入射された光は、ホイヘンスの原理によって回折されて円筒状に分散される。隣接したスリットを通過する光線の光路（ｏｐｔｉｃａｌ  ｐａｔｈ）差が、入射光の波長の整数倍になれば、補強干渉が起こって出力光がさらに明るくなる。しかし、光路差が波長の整数倍ではなければ、出力光は消滅する。補強干渉が起こる条件は、光の波長によって変わるために、多様な波長で混ざっている光は、透過型回折格子によって波長帯別に分離される。
【００４４】
入射光は、分散要素１１０によって分光された後、焦点レンズ１５０を経てフィルターアレイ１２０に伝達されうる。焦点レンズ１５０は、フィルターアレイ１２０のフィルタリング面に光を集束させることができる。焦点レンズ１５０は、３５ｍｍ以下の焦点距離を有する短焦点レンズ（ｓｈｏｒｔ  ｆｏｃａｌ  ｌｅｎｇｔｈ  ｌｅｎｓ）からなって、分光装置１００の小型化を可能にする。
【００４５】
フィルターアレイ１２０は、フィルター１２１を含んで波長帯別にディテクター１３０に集積されうる。透過型回折格子を通過した光の成分が波長の順に配列されてフィルターアレイ１２０に伝達される場合、フィルター１２１は、透過型回折格子による光成分の波長順序と同じ波長順序で配列されうる。フィルター１２１は、波長帯別に１列に配列されうる。フィルター１２１は、複数の列に配列されて、行ごとに同一波長帯に配列されてもよい。
【００４６】
フィルター１２１は、透過型回折格子によって分光された光を光の波長によってさらに狭いビームに細分化することができる。例えば、フィルター１２１は、１０ｎｍの分光解像度を有する光を受信して、２ｎｍの分光解像度を有するように光を分光することができる。一例として、図２に示したように、フィルターアレイ１２０は、８６０ｎｍ〜８７０ｎｍの範囲でλ１、λ２、λ３、λ４、λ５の波長を有する光を受信するフィルター１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄ、１２１ｅを含みうる。フィルター１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄ、１２１ｅは、受信された光を２ｎｍの分光解像度を有するスペクトルに分割することができる。この場合、フィルター１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄ、１２１ｅは、８６０ｎｍ〜８７０ｎｍの波長を有する光をそれぞれ８６０〜８６２ｎｍの波長（λ１）、８６２〜８６４ｎｍの波長（λ２）、８６４〜８６６ｎｍの波長（λ３）、８６６〜８６８ｎｍの波長（λ４）、８６８〜８７０ｎｍの波長（λ５）の光に分光することができる。
【００４７】
フィルター１２１は、１０ｎｍの分光解像度を有する透過型回折格子によって分光された光の他の波長を受信し、前述した例のように、受信された光を２ｎｍの分光分解能に分光することができる。これに限定されず、フィルター１２１は、２ｎｍの分光分解能よりも大きいか、小さな分光分解能に分光することができる。
【００４８】
一例として、フィルター１２１は、透過型フィルターであり得る。透過型フィルターは、それぞれ特定の波長帯の光を透過させるように構成される。透過型フィルターは、透過型干渉フィルター１２２であり得る。図４に示したように、透過型干渉フィルター１２２は、透明膜１２２ａの両側に半透明の反射膜１２２ｂを付けた構成でなされうる。
【００４９】
透過型干渉フィルター１２２は、特定の波長帯の光を選択的に透過させ、残りの波長の光を遮断することができる。透過型干渉フィルター１２２の透過波長範囲は、屈折率に透明膜１２２ａの厚さ（Ｄ）を乗算して獲得される透過型干渉フィルター１２２の光学的厚さ（ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）に依存することができる。透明膜１２２ａの光学的厚さは、透過させようとする波長の１／２に設定しうる。このような透過型干渉フィルター１２２は、波長帯別に透明膜１２２ａの光学的厚さが異なって設定されてディテクター１３０上に配列されうる。透過型干渉フィルター１２２は、高屈折率薄膜と低屈折率薄膜とを交互に重なった構成でなされてもよい。
【００５０】
他の例として、フィルターアレイ１２０は、反射型フィルターを含んで波長帯別にディテクターに集積されうる。反射型フィルターは、反射型干渉フィルター１２３からなりうる。図５に示したように、反射型干渉フィルター１２３は、金属ミラー１２３ａ上に透明膜１２３ｂと金属の反透明膜１２３ｃとを重ねた構成でなされうる。反射型干渉フィルター１２３は、透明膜１２３ｂの光学的厚さによって、特定の波長帯の光のみを反射させ、残りの波長の光を通過させることができる。
【００５１】
ディテクター１３０は、フィルターアレイ１２０によって波長帯別に分光された光を検出して、電気的信号に変換することができる。ディテクター１３０は、フォトダイオード（ｐｈｏｔｏ  ｄｉｏｄｅ）、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの何れか１つの素子がアレイ形態で具現されてディテクターピクセル１３１をなしうる。一例として、フィルター１２１は、ディテクターピクセル１３１と一対一対応して構成することができる。他の例として、１つのフィルター１２１は、互いに隣接している複数個のディテクターピクセル１３１と対応して構成することもできる。
【００５２】
ディテクターピクセル１３１は、当該フィルター１２１を通過した光を検出することができる。また、ディテクターピクセル１３１は、検出された光を電気的信号に変換して、信号処理部に提供することができる。信号処理部は、ディテクターピクセル１３１から提供される電気的信号を処理することができる。信号処理部は、フィルター１２１の波長帯別の位置データに基づいて、フィルター１２１と対応するディテクターピクセル１３１が位置したデータアドレスを探して識別番号を付与し、識別番号をフィルター１２１の位置番号とマッチングして、アドレスマップをそれぞれ作ることができる。アドレスマップは、メモリに保存することができる。
【００５３】
信号処理部は、メモリに保存されたアドレスマップによってフィルター１２１をそれぞれ通過した光量を獲得することができる。フィルター１２１が透過型フィルターからなる場合、信号処理部は、フィルター１２１をそれぞれ通過した光量を波長帯別の光量で獲得することができる。フィルター１２１が反射型フィルターからなる場合、信号処理部は、フィルター１２１をそれぞれ通過した光量に基づいて、各フィルター１２１から反射される光量を演算することにより、波長帯別の光量を獲得することができる。
【００５４】
例えば、波長をλ、光量をＱと示せば、信号処理部は、フィルター１２１をそれぞれ通過した光量に基づいて、λ２＋λ３＋λ４＋…λＮ＝Ｑ１、λ１＋λ３＋λ４＋…λＮ＝Ｑ２、…、λ１＋λ２＋λ３…λＮ−１＝ＱＮの連立方程式を用いて、各フィルター１２１から反射される光量を演算することにより、波長帯別の光量を算出することができる。
【００５５】
他の例として、図６に示したように、分散要素１１０’は、プリズムを含みうる。プリズムは、コリメーティングレンズ１４０によってコリメーティングされた入射光を入射光の波長によって、他の出力角度で有するように分解して配列することができる。プリズムは、光を屈折させることができる光学的平面を２個以上有した透明体であって、少なくとも一対の面が平行ではない形状からなる。プリズムは、デルタ形状からなりうる。光をプリズムに通過させれば、波長による屈折率が異なって分散がなされるので、スペクトルが得られうる。
【００５６】
プリズムによって分光された光は、焦点レンズ１５０を経てフィルターアレイ１２０に伝達されうる。プリズムを経て分光された光は、焦点レンズ１５０によってフィルターアレイ１２０のフィルタリング面に集まれる。焦点レンズ１５０は、短焦点レンズからなって、分光装置１００の小型化にさらに寄与することができるが、これに限定されるものではない。焦点レンズ１５０は、３５ｍｍ以下の焦点距離を有しうる。
【００５７】
前述した例のように、フィルターアレイ１２０は、フィルター１２１を含んで波長帯別にディテクター１３０に集積されうる。プリズムを通過する光の成分が波長の順に配列されてフィルターアレイ１２０に伝達される場合、フィルター１２１は、プリズムによる光成分の波長順序と同じ順序で配列されうる。フィルター１２１は、波長帯別に１列に配列されうる。フィルター１２１は、複数の列に配列されて、行ごとに同一波長帯に配列されてもよい。フィルター１２１は、プリズムによって分光された光を波長によってさらに狭いビームに細分化することができる。フィルター１２１は、透過型フィルターまたは反射型フィルターからなりうる。
【００５８】
このように、分光装置１００は、分散要素１１０、１１０’であって、透過型回折格子またはプリズムと、小型化のために、分散要素１１０、１１０’から比較的短い焦点距離で位置するディテクター１３０と、ディテクター１３０に分散要素１１０、１１０’よりも高い分光分解能に分光し、ディテクター１３０に集積されたフィルターアレイ１２０と、を含みうる。したがって、分光装置１００は、サイズを小さく保持しながら、入射光を高解像度で測定し、光損失を最小化することができる。
【００５９】
前述した実施形態の分光装置１００による分光方法を説明すれば、次の通りである。
【００６０】
分光装置１００は、入射光を１次分光することができる。この際、入射光を分散要素１１０の透過型回折格子または分散要素１１０’のプリズムによって１次分光することができる。したがって、入射光は、分散要素１１０、１１０’を経ながら波長によって分解されて配列されうる。１次分光する前に入射光をコリメーティングレンズ１４０によってコリメーティングさせることができる。
【００６１】
生体信号測定のために、赤外線分光法を使用する場合、入射光は、赤外線光が被測定体に照射されて被測定体から反射される光を含みうる。生体信号測定のために、ラマン分光法を使用する場合、入射光は、単色光が被測定体に照射されて被測定体からラマン散乱された光を含みうる。被測定体は、人体の皮膚や動物などの生体であり得る。
【００６２】
次いで、分光装置１００は、１次分光を経た光を１次分光よりも高い分光分解能に２次分光することができる。この際、１次分光を経た光をフィルターアレイ１２０によって２次分光することができる。フィルターアレイ１２０は、分散要素１１０、１１０’を経て１次分光された光をさらに狭いビームに細分化することができる。
【００６３】
２次分光する前に１次分光された光を焦点レンズ１５０によって集束させることができる。したがって、１次分光された光は、焦点レンズ１５０によってフィルターアレイ１２０のフィルタリング面に集まれ、フィルターアレイ１２０によって２次分光されてディテクター１３０に提供されうる。ディテクター１３０は、フィルターアレイ１２０によって波長帯別に分光された光を検出して、電気的信号に変換することができる。信号処理部は、ディテクター１３０から電気的信号を提供されて波長帯別の光量を獲得することができる。
【００６４】
図７Ａは、他の実施形態による分光装置の構成図である。図７Ｂは、反射型回折格子の例示図である。
【００６５】
図７Ａを参照すれば、分光装置２００は、分散要素２１０と、フィルターアレイ２２０と、を含みうる。
【００６６】
分散要素２１０は、図７Ｂに示したように、入射光を分光させながら反射させる反射型回折格子２１０ａを含みうる。反射型回折格子２１０ａは、フィルターアレイ２２０の光入射面に対して傾いた反射平面にグレーティングが形成される。すなわち、反射型回折格子２１０ａは、等間隔に互いに平行に形成された複数の溝を含み、各溝での回折光どうしの干渉でスペクトルが得られる。したがって、反射型回折格子２１０ａは、入射光を波長によって、他の角度で分解してフィルターアレイ２２０に反射させることができる。
【００６７】
入射光は、単色光が被測定体に照射されて被測定体からラマン散乱される光を含む場合、放物面集光器２４０は、ラマン散乱光を含んだ入射光を反射型回折格子２１０ａにコリメーティングさせることができる。放物面集光器２４０は、頂点部位が被測定体に向けて配され、頂点部位に入射光を進入させるホールを有する。放物面集光器２４０は、反射内面を有し、反射型回折格子２１０ａに向けた部位が開口されることにより、内部に進入されて反射内面によって反射される入射光を反射型回折格子２１０ａにコリメーティングさせて伝達することができる。
【００６８】
また、除去フィルター２５０は、ラマン散乱光を含んだ入射光からラマン散乱光以外の成分を除去して、フィルターアレイ２２０に伝達することができる。例えば、レーザ光線が被測定体に照射されて被測定体からラマン散乱されれば、レーザ光線は、ラマン散乱光に混入されて反射型回折格子２１０ａを経てフィルターアレイ２２０に進めることができる。この際、除去フィルター２５０は、反射型回折格子２１０ａとフィルターアレイ２２０との間でレーザ光線を遮断することにより、高強度のレーザ光線がフィルターアレイ２２０に流入されないようにする。除去フィルター２５０は、レーザ波長を除去するように構成される。
【００６９】
フィルターアレイ２２０は、前述した例のフィルター１２１を含んで波長帯別にディテクター２３０に集積されうる。ディテクター２３０も、前述した例のディテクター１３０と実質的に同じ方式で構成することができる。光の成分が反射型回折格子２１０ａを通じて波長の順に配列されてフィルターアレイ２２０に伝達される場合、フィルター１２１は、反射型回折格子２１０ａによる光成分の波長順序と同じ順序で配列されうる。フィルター１２１は、波長帯別に１列に配列されうる。フィルター１２１は、複数の列に配列されて、行ごとに同一波長帯に配列されてもよい。フィルター１２１は、反射型回折格子２１０ａによって分光された光を波長によって反射型回折格子２１０ａよりも細分化することができる。フィルター１２１は、透過型フィルターまたは反射型フィルターからなりうる。
【００７０】
このように、一実施形態による分光装置２００は、入射光の波長によって入射光を他の出力角度で分散させる分散要素２１０であって、反射型回折格子２１０ａと、小型化のために、分散要素２１０から比較的短い焦点距離で位置するディテクター２３０と、分散要素２１０よりも高い分光分解能に分光し、ディテクター２３０に集積されたフィルターアレイ２２０と、を含みうる。したがって、分光装置２００は、サイズを小さく保持しながら、入射光を高解像度で測定し、光損失も最小化することができる。
【００７１】
前述した一実施形態の分光装置２００による分光方法を説明すれば、次の通りである。
【００７２】
分光装置２００は、入射光を分散要素２１０の反射型回折格子によって１次分光することができる。この際、入射光は、分散要素２１０を経ながら波長によって分解されて配列されうる。１次分光する前に入射光を放物面集光器２４０によって分散要素２１０にコリメーティングさせることができる。
【００７３】
次いで、分光装置２００は、１次分光を経た光を１次分光よりも高い分光分解能に２次分光することができる。この際、１次分光を経た光をフィルターアレイ２２０によって２次分光することができる。フィルターアレイ２２０は、分散要素２１０を経て１次分光された光をさらに狭いビームに細分化することができる。
【００７４】
生体信号測定のために、ラマン分光法を使用する場合、分光装置２００は、２次分光する前に１次分光された光から除去フィルター２５０によってラマン散乱光以外のレーザ光線を除去することができる。レーザ光線が除去されたラマン散乱光は、フィルターアレイ２２０によって２次分光されてディテクター２３０に提供されうる。ディテクター２３０は、フィルターアレイ２２０によって波長帯別に分光された光を検出して、電気的信号に変換することができる。信号処理部は、ディテクター２３０から電気的信号を提供されて波長帯別の光量を獲得することができる。
【００７５】
図８は、さらに他の実施形態による分光装置の構成図である。
【００７６】
図８を参照すれば、分光装置３００は、分散要素３１０と、フィルターアレイ３２０と、を含みうる。
【００７７】
分散要素３１０は、フィルターアレイ３２０の光入射面に向けて凹状に曲げた反射曲面にグレーティングが形成された反射型回折格子を含みうる。反射型回折格子は、反射曲面に多数の溝が平行に等間隔に刻まれた形態でなされることにより、各溝での回折光どうしの干渉でスペクトルが得られるようにする。したがって、反射型回折格子は、入射光を入射光の波長によって互いに異なる方向に進行する複数のビームに分解してフィルターアレイ３２０に反射させることができる。
【００７８】
例えば、反射型回折格子は、レンズ３４０の外面に形成されうる。レンズ３４０は、半球型からなりうる。反射型回折格子は、レンズ３４０の頂点部位に配置される。レンズ３４０は、光透過性を有する材質で形成されうる。レンズ３４０は、スリット３５０を通じて入射される光を反射型回折格子に伝達し、光をフィルターアレイ３２０に集束させることができる。
【００７９】
反射型回折格子は、レンズ３４０の外面に形成される回折層（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）３１０ａと、回折層３１０ａの外面に形成される反射層（ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｌａｙｒｅｒ）３１１ｂと、を含みうる。回折層３１０ａは、ナノインプリント（ｎａｎｏ  ｉｍｐｒｉｎｔ）などの方式によって多数のグレーティング溝を有するように形成されうる。反射層３１０ｂは、アルミニウム、金などの材質で形成されうる。
【００８０】
フィルターアレイ３２０は、前述した例のフィルター１２１を含んで波長帯別にディテクター３３０に集積されうる。ディテクター３３０も、前述した例のディテクター１３０と実質的に同じ方式で構成することができる。反射型回折格子を通過した光の成分が波長の順に配列されてフィルターアレイ３２０に伝達される場合、フィルター１２１は、反射型回折格子による光成分の波長順序と同じ順序で配列されうる。フィルター１２１は、波長帯別に１列に配列されうる。フィルター１２１は、複数の列に配列されて、行ごとに同一波長帯に配列されてもよい。フィルター１２１は、反射型回折格子によって分光された光を波長によって反射型回折格子よりさらに狭いビームに細分化することができる。フィルター１２１は、透過型フィルターまたは反射型フィルターからなりうる。
【００８１】
このように、一実施形態による分光装置３００は、入射光を各波長によって、他の出力角度で分散させる分散要素３１０であって、反射型回折格子と、小型化のために、分散要素３１０から比較的短い焦点距離で位置するディテクター３３０と、分散要素３１０よりも高い分光分解能に分光し、ディテクター３３０に集積されるフィルターアレイ３２０と、を含みうる。したがって、分光装置３００のサイズを小さく保持しながら、入射光を高解像度で測定し、光損失も最小化させうる。
【００８２】
前述した一実施形態による分光装置３００による分光方法を説明すれば、次の通りである。
【００８３】
分光装置３００は、入射光を分散要素３１０の反射型回折格子によって１次分光することができる。この際、入射光は、スリット３５０を通じて分散要素３１０に入射され、分散要素３１０を経ながら波長によって分解されて配列されうる。この際、レンズ３４０は、スリット３５０を通じて入射される光を分散要素３１０に伝達し、分散要素３１０によって分光された光をフィルターアレイ３２０に集束させることができる。
【００８４】
次いで、分光装置３００は、１次分光を経た光を１次分光よりも高い分光分解能に２次分光することができる。この際、１次分光を経た光をフィルターアレイ３２０によって２次分光することができる。フィルターアレイ３２０は、分散要素３１０を経て１次分光された光をさらに狭いビームに細分化することができる。フィルターアレイ３２０によって２次分光された光は、ディテクター３３０に提供されうる。ディテクター３３０は、フィルターアレイ３２０によって波長帯別に分光された光を検出して、電気的信号に変換することができる。信号処理部は、ディテクター３３０から電気的信号を提供されて波長帯別の光量を獲得することができる。
【００８５】
図９は、さらに他の実施形態による分光装置の構成図である。図１０は、図９において、干渉フィルターの一例についての断面図である。図１１は、図１０に示された干渉フィルターの作用を説明するグラフである。図１２は、図９において、フィルターが波長帯別に配列された例を示す図面である。
【００８６】
図９から図１２を参照すれば、さらに他の実施形態による分光装置４００は、分散要素４１０、及びフィルターアレイ４２０を含みうる。
【００８７】
分散要素４１０は、干渉フィルターを含みうる。干渉フィルターは、入射光が散乱光（ｄｉｆｆｕｓｅ  ｌｉｇｈｔ）に入射されれば、波長によって同心で分解して配列することができる。一例として、干渉フィルターは、キャビティ４１０ａを挟んで一定間隔で配された半透明の反射膜４１０ｂを含みうる。
【００８８】
散乱光が干渉フィルターに入射される角度によって、キャビティ４１０ａを通過する光路長（ｏｐｔｉｃａｌ  ｐａｔｈ  ｌｅｎｇｔｈ）が変わりうる。光路長は、媒質を通じて光が進行する経路の長さと媒質の屈折率とを乗算して求めうる。散乱光がキャビティ４１０ａを通過する光路長は、散乱光がキャビティ４１０ａを通過する経路の長さとキャビティ４１０ａの屈折率とを乗算した値に該当する。
【００８９】
図１０及び図１１に示したように、干渉フィルターに入射される散乱光のうちから光路長が波長の１／２になる角度で入射される光は、干渉フィルターを透過する。したがって、干渉フィルターは、散乱光を波長によって同心で分解して配列させうる。干渉フィルターは、キャビティ４１０ａの代わりに透明膜を含むこともある。
【００９０】
干渉フィルターによって分光された光は、焦点レンズ４４０を経てフィルターアレイ４２０に伝達されうる。干渉フィルターを経て分光された光は、焦点レンズ４４０によってフィルターアレイ４２０のフィルタリング面に集まれる。焦点レンズ４４０は、３５ｍｍ以下の焦点距離を有する短焦点レンズからなって、分光装置４００の小型化にさらに寄与することができる。もちろん、焦点レンズ４４０は、前述した機能を行う範疇で多様な形態でなされうる。
【００９１】
フィルターアレイ４２０は、波長帯によって（例えば、波長の通過帯域によって）同心円上に配されたフィルター４２１を含みうる。ここで、フィルター４２１は、干渉フィルターによる光成分の波長順序と同じ順序で波長帯別に同心を成すように配列されうる。
【００９２】
フィルター４２１は、ディテクター４３０のディテクターピクセルと一対一対応して構成することができる。ディテクター４３０のディテクターピクセルは、前述した例のディテクター１３０のディテクターピクセル１３１と同様に構成することができる。他の例として、１つのフィルター４２１は、互いに隣接している複数個のディテクターピクセルと対応して構成することもできる。フィルター４２１は、干渉フィルターによって分光された光を波長によって干渉フィルターよりも細分化することができる。フィルター４２１は、透過型フィルターまたは反射型フィルターからなって、ディテクター４３０に集積されうる。
【００９３】
例えば、フィルター４２１は、干渉フィルターによって１０ｎｍの分光分解能に分光された光を伝達されて、２ｎｍの分光分解能に分光するように構成することができる。この場合、フィルターアレイ４２０のフィルター４２１のうち、フィルター４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ、４２１ｄ、４２１ｅは、干渉フィルターによって光が分光された後、８６０ｎｍ〜８７０ｎｍの範囲のλ１、λ２、λ３、λ４、λ５の波長の光を受信し、該受信された光を８６０ｎｍ〜８６２ｎｍの波長（λ１）、８６２ｎｍ〜８６４ｎｍの波長（λ２）、８６４ｎｍ〜８６６ｎｍの波長（λ３）、８６６ｎｍ〜８６８ｎｍの波長（λ４）、８６８ｎｍ〜８７０ｎｍの波長（λ５）に分光することができる。
【００９４】
干渉フィルターによって１０ｎｍの分光分解能に分光された他の波長帯の光を伝達されるフィルター４２１も、前述した例のように、２ｎｍの分光分解能に分光するように構成することができる。これに限定されず、フィルター４２１は、２ｎｍの分光分解能よりも大きいか、小さな分光分解能に分光できるということはいうまでもない。
【００９５】
このように、一実施形態による分光装置４００は、入射光を波長によって、他の角度で分散させる分散要素４１０の干渉フィルターと、小型化のために、分散要素４１０から比較的短い焦点距離（例、３５ｍｍ以下）で位置するディテクター４３０と、分散要素４１０よりも高い分光分解能に分光し、ディテクター４３０に集積されるフィルターアレイ４２０と、を含みうる。したがって、分光装置４００のサイズを小さく保持しながら、入射光を高解像度で測定し、光損失も最小化させうる。
【００９６】
前述した一実施形態による分光装置４００による分光方法を説明すれば、次の通りである。
【００９７】
分光装置４００は、入射光を分散要素４１０の干渉フィルターによって１次分光することができる。特に、入射光は、散乱光で分散要素４１０に入射され、分散要素４１０を経ながら波長によって分解されて同心円状に配列されうる。
【００９８】
次いで、分光装置４００は、１次分光を経た光をフィルターアレイ４２０によって１次分光よりも高い分光分解能に２次分光することができる。特に、分光装置４００は、１次分光を経た光を同心で波長帯別に配列されたフィルター４２１によって２次分光することができる。フィルター４２１は、分散要素４１０を経て１次分光された光を波長によって１次分光よりも細分化することができる。
【００９９】
２次分光する前に１次分光された光を焦点レンズ４４０によって集束させることができる。したがって、１次分光された光は、焦点レンズ４４０によってフィルターアレイ４２０のフィルタリング面に集まれ、フィルターアレイ４２０によって２次分光されてディテクター４３０に提供されうる。ディテクター４３０は、フィルターアレイ４２０によって波長帯別に分光された光を検出して、電気的信号に変換することができる。信号処理部は、ディテクター４３０から電気的信号を提供されて波長帯別の光量を獲得することができる。
【０１００】
図１３は、一実施形態による生体信号測定装置についての構成図である。図１４は、図１３に示された生体信号測定装置についての制御ブロック図である。
【０１０１】
図１３及び図１４を参照すれば、一実施形態による生体信号測定装置１０００は、被測定体（ＯＢＪ）に単色光を照射してラマン散乱を発生させる光源１１００を含みうる。
【０１０２】
光源１１００は、単色光レーザを出力するレーザ光源を含みうる。光源１１００から照射された光は、少なくとも１つの光学要素によって被測定体（ＯＢＪ）の必要な位置に向けられる。光源１１００は、信号処理部１２００の制御信号によって被測定体（ＯＢＪ）に光を照射することができる。
【０１０３】
光源１１００は、ラマン分光法によって生体信号を測定可能にする。ラマン分光法は、被測定体にレーザを照射した後、被測定体から放出された光の波長分析を通じるラマンシフト（Ｒａｍａｎ  ｓｈｉｆｔ）を得て、生体信号（例、血糖）を分析する方法である。
【０１０４】
具体的に、ラマン分光法は、被測定体内に入射された光が被測定体内の原子または分子と衝突して多様な方向に散布される散乱（ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）、特に、非弾性散乱（ｉｎｅｌａｓｔｉｃ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を利用できる。このような散乱は、原子または分子の表面で単純に反射されるものではない、原子または分子に吸収されてから放出される散乱であって、散乱光は、入射光の波長よりも長い波長を有する。散乱光と入射光との波長差は、ほぼ２００ｎｍ以下であり得る。このような散乱光のスペクトルを分析することにより、被測定体内の分子の振動、分子の構造など多様な物性が分かる。
【０１０５】
生体信号測定装置１０００は、前述した一実施形態による分光装置１００、２００、３００、４００のうち何れか１つを含みうる。分光装置１００、２００、３００、４００は、被測定体（ＯＢＪ）からラマン散乱されて入射される光を１次分光した後、１次分光よりも高い分光分解能に２次分光することができる。
【０１０６】
一例として、生体信号測定装置１０００が、一実施形態による分光装置２００を含む場合、分散要素２１０は、入射光を分光させながら反射させる反射型回折格子を含みうる。反射型回折格子は、フィルターアレイ２２０の光入射面に対して傾斜して配される。反射型回折格子は、入射光を波長によって、他の角度で分解してフィルターアレイ２２０に反射させることができる。放物面集光器２４０は、ラマン散乱光を含んだ入射光を反射型回折格子にコリメーティングさせることができる。また、除去フィルター２５０は、ラマン散乱光を含んだ入射光からラマン散乱光以外のレーザ光線を遮断してフィルターアレイ２２０に伝達することができる。
【０１０７】
フィルターアレイ２２０は、反射型回折格子によって分光された光を２次分光するが、反射型回折格子よりも高い分光分解能に２次分光してディテクター２３０に提供することができる。
【０１０８】
ディテクター２３０は、フィルターアレイ２２０によって２次分光された光を検出することができる。ディテクター２３０は、フィルターアレイ２２０によって波長帯別に分光された光を検出して、電気的信号に変換した後、信号処理部１２００に提供することができる。
【０１０９】
信号処理部１２００は、ディテクター２３０から受信されたラマン光信号を用いてラマンスペクトルを再建し、該再建されたラマンスペクトルを分析して、生体内の成分を区別し、各成分の濃度などに関する情報を獲得することができる。例えば、生体内の成分は、血糖、中性脂肪、コレステロール、カロリー、タンパク質及び尿酸などを含みうるが、これに制限されるものではない。
【０１１０】
図１５に示したように、生体信号測定装置１０００は、表示部１３００及び通信インターフェース１４００をさらに含みうる。表示部１３００及び通信インターフェース１４００は、生体信号測定装置１０００の本体に装着されうる。
【０１１１】
表示部１３００は、信号処理部１２００の制御によって、各種の情報を出力することができる。この際、表示部１３００は、信号処理部１２００から測定された生体信号情報やそれと関連した健康状態情報、警告やアラーム情報などを表示し、多様な視覚的表示方法でユーザに表示することができる。
【０１１２】
表示部１３００は、タッチ入力が可能なタッチモジュールを含んで構成され、この場合、ユーザインターフェース（ｕｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を出力し、ユーザインターフェースを通じてユーザから入力される命令を受信し、該受信された命令を信号処理部１２００に伝達することができる。もちろん、生体信号測定装置１０００は、ユーザの制御命令を受信して、信号処理部１２００に伝達するための別途の操作部を含みうる。操作部は、生体信号測定装置１０００の電源をオン／オフさせる命令を入力するための電源ボタンなどを含みうる。
【０１１３】
通信インターフェース１４００は、信号処理部１２００の制御信号によって通信技術を活用して通信網に接続し、同一通信網に接続されている外部装置と連結して、必要なデータを送受信することができる。信号処理部１２００は、通信インターフェース１４００を制御して外部装置と連結し、該連結された外部装置と協業を通じて多様な動作を処理することができる。この際、信号処理部１２００は、連携された外部装置が搭載している生体信号処理機能の程度によって、必要な生体信号情報などを外部装置に提供することができる。
【０１１４】
通信技術は、ブルートゥース（登録商標）（ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））通信、ＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ）通信、近距離無線通信（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｕｎｉｔ）、ＷＬＡＮ（Ｗｉ−Ｆｉ）通信、ジグビー（Ｚｉｇｂｅｅ）通信、赤外線（ＩｒＤＡ、ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｄａｔａ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）通信、ＷＦＤ（Ｗｉ−Ｆｉ  Ｄｉｒｅｃｔ）通信、ＵＷＢ（ｕｌｔｒａ  ｗｉｄｅｂａｎｄ）通信、Ａｎｔ＋通信、Ｗｉ−Ｆｉ通信、３Ｇ、４Ｇ及び５Ｇ通信技術になり、これに限定されるものではない。
【０１１５】
例えば、通信インターフェース１４００は、外部装置と通信連結して、測定生体信号などの情報を外部装置に伝送しうる。また、通信インターフェース１４００は、外部装置から生体信号測定装置のキャリブレーション（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）のための基準情報、例えば、基準血糖値などを受信して信号処理部１２００に伝達することができる。
【０１１６】
この際、外部装置は、スマートフォン、スマートパッド、デスクトップコンピュータ、ノート型パソコン及びその他の情報処理が可能な機器であって、生体信号測定装置１０００よりも相対的にコンピューティング性能に優れた装置であり得る。しかし、必ずしもこれに制限されるものではない。
【０１１７】
これを通じて、生体信号測定装置１０００は、小型で製造して生体信号を測定させ、生体信号を利用した多様な情報、例えば、ユーザの生体信号測定履歴、これによる健康状態分析及び変化履歴情報などの統計情報を管理し、グラフのような多様な方式で情報を提供する機能は、外部装置が行わせることが可能である。
【０１１８】
図１６は、他の実施形態による生体信号測定装置についての構成図である。
【０１１９】
図１６を参照すれば、他の実施形態による生体信号測定装置２０００は、被測定体（ＯＢＪ）に赤外線光を照射する光源２１００を含みうる。光源２１００は、赤外線光を出力するＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）またはハロゲンランプ（ｈａｌｏｇｅｎ  ｌａｍｐ）などからなりうる。光源２１００から照射された光は、少なくとも１つの光学要素によって被測定体（ＯＢＪ）の必要な位置に向けられる。光源２１００は、信号処理部２２００の制御信号によって被測定体（ＯＢＪ）に光を照射することができる。
【０１２０】
光源２１００は、赤外線分光法によって生体信号を測定可能にする。赤外線分光法は、被測定体に赤外線を照射した後、皮膚の外に拡散反射（ｄｉｆｆｕｓｅｄ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）を通じて再び放出される光を分析して、皮膚内の血糖分子が吸収した光量を計算して血糖を予測する方法である。赤外線分光法は、７５０〜２０００ｎｍの波長を有する近赤外線（ｎｅａｒ  ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）と、２５００〜１００００ｎｍの波長を有する中赤外線（ｍｉｄ  ｉｎｆｒａｒｅｄ）と、を利用できる。
【０１２１】
生体信号測定装置１０００は、前述した分光装置１００、３００、４００のうちの何れか１つを含みうる。分光装置１００、３００、４００は、被測定体から反射して入射される光を１次分光することができる。
【０１２２】
一例として、生体信号測定装置２０００が、分光装置１００を含む場合、分散要素１１０、１１０’は、コリメーティングレンズ１４０によってコリメーティングを経た入射光を分光させながら透過させる透過型回折格子またはプリズムであり得る。透過型回折格子またはプリズムによって分光された光は、焦点レンズ１５０を経てフィルターアレイ１２０に伝達されうる。
【０１２３】
フィルターアレイ１２０は、透過型回折格子またはプリズムによって分光された光を２次分光するが、透過型回折格子またはプリズムよりも高い分光分解能に２次分光してディテクター１３０に提供することができる。
【０１２４】
ディテクター１３０は、フィルターアレイ１２０によって２次分光された光を検出することができる。ディテクター１３０は、フィルターアレイ１２０によって波長帯別に分光された光を検出して、電気的信号に変換した後、信号処理部２２００に提供することができる。
【０１２５】
信号処理部２２００は、ディテクター１３０から受信された信号を用いて赤外線スペクトルを再建し、該再建された赤外線スペクトルを分析して、生体内の成分を区別し、各成分の濃度などに関する情報を獲得することができる。本実施形態による生体信号測定装置２０００も、前述した実施形態による生体信号測定装置２０００の表示部１３００及び通信インターフェース１４００をさらに含みうる。
【０１２６】
一方、前述した実施形態の生体信号測定装置１０００、２０００は、ウェアラブル機器や、スマートフォン、タブレットＰＣ、ノート型パソコンなどのモバイル機器、デスクトップＰＣなどの端末機、医療機器などに搭載されうる。または、生体信号測定装置１０００、２０００は、独立したハードウェア装置として具現されるなど多様な変形例で実施される。このような生体信号測定装置１０００、２０００は、非侵襲的に多様な生体信号を測定してヘルスケア分野に活用されうる。特に、生体信号測定装置１０００、２０００は、ウェアラブル機器、モバイル機器などに装着されるならば、モバイルヘルスケア分野に活用されうる。
【０１２７】
例えば、生体信号測定装置１０００、２０００は、本体及びストラップを備えて被測定体に着用可能なウェアラブル形態で製作することができる。ここで、ウェアラブル形態は、手首時計型、腕輪型、手首バンド型、指輪型、メガネ型、ヘアバンド型など多様であり、その形態やサイズなどにおいて、特に制限されるものではない。
【０１２８】
光源１１００、２１００、分光装置１００、２００、３００、４００、及び信号処理部１２００、２２００は、生体信号測定装置１０００、２０００の本体に搭載されうる。手首時計型で製作される場合、光源１１００、２１００及び分光装置１００、２００、３００、４００は、ユーザの手首に接触される本体の下部に装着され、信号処理部１２００、２２００は、本体の内部基板に装着されて、光源１１００、２１００及び分光装置１００、２００、３００、４００と電気的に連結されうる。ストラップは、被測定体を取り囲むようにフレキシブルに形成され、必要に応じてストラップの内部に本体に電源を供給するバッテリが内蔵されうる。
【０１２９】
本実施形態は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にコンピュータで読み取り可能なコードとして具現することが可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取れるデータが保存されるあらゆる種類の記録装置を含みうる。
【０１３０】
コンピュータで読み取り可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光データ記録装置などがあり、キャリアウェーブ、例えば、インターネットを介した伝送の形態で具現するものを含みうる。また、コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、ネットワークで連結されたコンピュータシステムに分散されて、分散方式でコンピュータによって読み取り可能なコードとして保存されて実行可能である。そして、本実施形態を具現するための機能的な（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ）プログラム、コード及びコードセグメントは、本発明が属する技術分野のプログラマーによって容易に推論されうる。
【０１３１】
当業者ならば、開示された技術的思想や必須的な特徴を変更せずとも、他の具体的な形態で実施可能であることを理解できるであろう。したがって、前述した実施形態は、あらゆる面で例示的なものであり、限定的ではないということを理解せねばならない。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明は、分光装置、分光方法、及び生体信号測定装置関連の技術分野に適用可能である。
【図１Ａ】
2019095449.tif 000003
【図１Ｂ】
2019095449.tif 000004
【図２】
2019095449.tif 000005
【図３】
2019095449.tif 000006
【図４】
2019095449.tif 000007
【図５】
2019095449.tif 000008
【図６】
2019095449.tif 000009
【図７Ａ】
2019095449.tif 000010
【図７Ｂ】
2019095449.tif 000011
【図８】
2019095449.tif 000012
【図９】
2019095449.tif 000013
【図１０】
2019095449.tif 000014
【図１１】
2019095449.tif 000015
【図１２】
2019095449.tif 000016
【図１３】
2019095449.tif 000017
【図１４】
2019095449.tif 000018
【図１５】
2019095449.tif 000019
【図１６】
2019095449.tif 000020