本申請是基于中國專利申請號為201380078348.6的申請提出的分案申請。
本發明涉及太赫茲用包裝紙、感應傳感器、利用太赫茲波的檢測裝置,其為利用太赫茲波的非破壞性的方法的同時提高敏感度的構造體,利用這一構造體可檢測包裝容器的內部變化。
本發明涉及光學識別元件,在可視光、紫外線及近紅外線等中很難確認信息,而是只能在太赫茲波中確認到信息,因此無法用肉眼確認是否存在。
背景技術:
商品在從生產商到達消費者的流通期間為了防止腐敗或變質、損壞,根據產品的特性可利用各種包裝技術。但是,因為流通及保管上的不注意,頻繁發生產品的內容物腐敗或變質的事故。因此,切實需要能夠在流通的過程中時常監控產品內的保存狀態的檢測方法,然而以非破壞性的方法檢查包裝內部狀態的方法并未被為人所知。有提出利用紅外線攝像機測量產品的表面溫度來間接檢查內部的狀態或利用微波檢查的方法,但是以現有的非破壞性的方法,敏感度非常低,因此存在無法測量包括于物體或物質的微量的異物質或微量的物理、化學、生物性狀態的局限性。例如,被包裝并流通的食品的食物中毒菌檢測是無法在現場直接測量微量的細菌變化,因此正在通過紅外線測量溫度模擬微生物繁殖的間接性指標來進行檢測。據此,不僅在細菌的種類與量在正確性也存在局限性,并且這種間接指標檢測方法敏感度低并且是在微生物已經繁殖的狀態下進行檢測的,因此存在很難事先進行對應的局限性。
現在作為識別元件正在廣泛地使用條形碼。一般地說,條形碼是在1932年華萊士弗林(wallaceflin)的“超市的計算自動化”論文中首次提出的,現在幾乎被印刷在所有物品中并由零售點管理系統(pointofsalessystem;pos)自動管理商品的購買與銷售。并且,郵政自動化、工廠自動化、庫存管理、圖書館、文書管理、醫療信息等與it技術一起增加了其使用度。最近,隨著智能手機的面市的同時開發了實施獲取條形碼圖像來搜索商品的價格及最低價的應用程序(application)。
條形碼信號是黑色模塊(module)與白色模塊連續組合的形態,根據各個模塊的寬度與比例來編碼(encoding)信息。為了編碼(encoding)正確的信息,應該在誤差范圍內復原模塊的大小。
但是,條形碼為黑色模塊(module)與白色模塊連續組合的形態,根據各個模塊的寬度與比例來編碼信息,因此在已設定的空間內無法編碼大量信息,并且能夠用肉眼確認位置,因此在適用于保安或防止偽造等方面存在局限性。
技術實現要素:
(要解決的問題)
本發明的目的在于提供一種技術,其為提供利用太赫茲波以非破壞性的方法能夠提高檢測敏感度的構造體,利用其構造體測量包裝容器內部的物理、化學、生物性變化。
本發明的其他目及優點為能夠根據以下的說明來理解,并且根據本發明的實施例能夠更加明確地了解。并且,能夠很容易地知道根據在權利要求范圍體現的手段及其組合能夠實現本發明的目的及優點。
本發明的目的在于提供太赫茲波用光學識別元件技術,其使用包括導波衍射光柵的m個識別單元,進而不僅能夠在小面積內表示大量的識別碼,而且無法用肉眼識別光學元件,因此其保安性也非常優秀,其中導波衍射光柵具有在n個固有諧振頻率中的某一個固有諧振頻率。
本發明的其他目及優點為能夠根據以下的說明來理解,并且根據本發明的實施例能夠更加明確地了解。并且,能夠很容易地知道根據在權利要求范圍體現的手段及其組合能夠實現本發明的目的及優點。
(解決問題的手段)
與本發明的一實施例相關的太赫茲用包裝紙,包括:太赫茲波透過層,由使太赫茲波透過的物質構成;及電場強化構造體,在透過所述太赫茲波透過層的太赫茲波中反應于已設定的頻帶來強化電場。
太赫茲波用包裝紙還可包括濾波層,所述濾波層與電場強化構造體結合,并且只使特定物質通過電場強化構造體。
太赫茲波用包裝紙還可包括:與電場強化構造體結合并且只與特定物質結合的選擇性感應層;及只使特定物質通過選擇性感應層的濾波層。
太赫茲波用包裝紙還可包括太赫茲屏蔽層,所述太赫茲波屏蔽層形成在太赫茲透過層及電場強化構造體的兩側面并且屏蔽太赫茲波。
電場強化構造體至少可以是包括衍射光柵、金屬網、超材料、具有光源波長以下寬度的開口部(opening)的金屬層、誘導表面等離子體諧振的構造物及光結晶構造物中的一個。
根據本發明另一實施例的太赫茲波用感應傳感器,其為插入于包括使太赫茲波透過的區域的包裝容器內的太赫茲波用感應傳感器,包括:基板層,由使太赫茲波透過的物質構成;及電場強化構造體,形成在基板層上,并且在透過基板層的太赫茲波中反應于提前設定的頻帶來強化電場。
太赫茲波用感應傳感器還可包括濾波層,所述濾波層與電場強化構造體結合并且只使特定物質通過電場強化構造體。
太赫茲波用感應傳感器還可包括選擇性感應層,所述選擇性感應層與電場強化構造體結合并且只與特定物質結合;及濾波層,只使特定物質通過選擇性感應層。
電場強化構造體至少是衍射光柵、金屬網、超材料、包括具有光源波長以下寬度的開口部(opening)的金屬層、誘導表面等離子體諧振的構造物及光結晶構造物中的一個。
根據本發明另一實施例的利用太赫茲波的檢測裝置包括:太赫茲波用包裝紙,包括太赫茲波透過層與電場強化構造體,其中太赫茲透過層由使太赫茲波透過的物質構成,電場強化構造體在透過太赫茲波透過層的太赫茲波中反應于提前設定的頻帶來強化電場;太赫茲光源,向包裝紙照射太赫茲波;及檢測部,檢測從包裝紙生成的太赫茲波的特性。
利用太赫茲波的檢測裝置可包括判斷部,所述判斷部比較檢測到的太赫茲波與基準太赫茲波,來判斷電場強化構造體周邊是否有變化。
判斷部為,在檢測到的太赫茲波的諧振頻率與基準太赫茲波的諧振頻率差異大于已設定范圍的情況下,可判斷為電場強化構造體周邊有變化。
包裝紙還可包括濾波層,所述濾波層與電場強化構造體結合并且只使特定物質通過電場強化構造體。
包裝紙還可包括:選擇性感應層,與電場強化構造體結合并且只與特定物質結合;及濾波層,只使特定物質通過選擇性感應層。
包裝紙還可包括太赫茲波屏蔽層,所述太赫茲波屏蔽層形成在太赫茲波透過層及電場強化構造體的兩側面并且屏蔽太赫茲波。
根據本發明另一實施例的利用太赫茲波的檢測裝置包括:太赫茲波用感應傳感器,插入于包括使太赫茲波透過的區域的包裝容器內,并且包括基板層與電場強化構造體,其中所述基板層由使太赫茲波透過的物質構成,電場強化構造體形成在基板層上并且在透過基板層的太赫茲波中反應于提前設定的頻帶來強化電場;太赫茲光源,向感應傳感器照射太赫茲波;及檢測部,檢測從感應傳感器生成的太赫茲波的特性。
利用太赫茲波的檢測裝置還可包括判斷部,所述判斷部比較檢測到的太赫茲波與基準太赫茲波,判斷在電場強化構造體周邊是否有變化。
太赫茲波用感應傳感器還可包括濾波層,所述濾波層與電場強化構造體結合并且只使特定物質通過電場強化構造體。
太赫茲波用感應傳感器還可包括:選擇性感應層,與電場強化構造體結合并且只與特定物質結合的;及濾波層,只使特定物質通過選擇性感應層。
與本發明一實施例相關的太赫茲波用光學識別元件,包括m個識別單元,所述識別單元包括:太赫茲波透過層,由使太赫茲波透過的物質構成;及導波衍射光柵,若照射已透過的太赫茲波,則在固有諧振頻率中產生諧振,且固有諧振頻率為從第一固有諧振頻率至第n固有諧振頻率中的一個。
太赫茲用光學識別元件為,固有諧振頻率的種類為n個,識別單元的個數為m個,因此能夠體現的識別碼為nm個。
識別單元的排列可意味著識別碼與另一識別信息。
識別單元可排列成線形、圓形、四角形、格子模樣及交叉模樣中的至少一個模樣。
根據本發明其他另一實施例的太赫茲波用光學識別元件識別裝置包括:太赫茲波用光學識別元件,包括m個識別單元,其中所述識別單元包括太赫茲波透過層及導波衍射光柵,其中所述太赫茲波透過層由只使太赫茲波透過的物質構成,所述導波衍射光柵為若照射已透過的太赫茲波則在固有諧振頻率中產生諧振,且所述固有諧振頻率為從第一固有諧振頻率至第n固有諧振頻率中的一個;光源,向太赫茲波用光學識別元件照射太赫茲波;及檢測部,檢測從太赫茲波用光學識別元件生成的太赫茲波的固有諧振頻率。
太赫茲用光學識別元件識別裝置還可包括識別部,所述識別部基于按照識別單元分別檢測到的固有諧振頻率來識別識別碼。
太赫茲波用光學識別元件識別裝置還可包括光源-檢測部移動部,所述光源-檢測部移動部使光源移動以使在光源生成的太赫茲波按順序照射于識別單元,同時按照光源的移動距離來移動檢測部。
太赫茲波用光學識別元件識別裝置還可包括光學識別元件移動部,所述光學識別元件移動部使太赫茲波用光學識別元件移動,以使在光源生成的太赫茲波按順序照射于識別單元。
太赫茲波用光學識別元件識別裝置還可包括:光源-檢測部移動部,使光源向一個方向移動,同時按照光源的移動距離來移動檢測部;及光學識別元件移動部,使太赫茲波用光學識別元件向其他方向移動。
光源可以是包括多個能夠生成太赫茲波的光源的光源陣列,檢測部可以是包括多個匹配于光源陣列的檢測部的檢測部陣列。
根據本發明其他另一實施例的識別單元用照明裝置包括:識別單元,包括太赫茲波透過層與導波衍射光柵,其中所述太赫茲波透過層由使太赫茲透過的物質構成,所述導波衍射光柵對于已透過的太赫茲波按照已設定的頻帶分別具有相互不同的固有諧振頻率;及調制部,將導波衍射光柵的固有諧振頻率在已設定的頻帶內變更為其他固有諧振頻率。
調制部可以是照射光、加熱或施加電力,進而將導波衍射光柵的固有諧振頻率在已設定的頻帶內變更為另一固有諧振頻率。
(發明的效果)
根據已公開的發明,利用太赫茲波頻帶的電磁波,進而能夠以非破壞性的方法在現場實時檢測包裝容器內部變化。
并且,提供利用太赫茲波能夠以非破壞性的方法提高檢測敏感度的構造體,利用這種構造體能夠更加正確地檢測包裝容器內部的變化。
根據已公開發明,1個識別單元能夠表示n個,因此使用少數的識別單元能夠在小面積內表示大量的識別碼。
并且,在可視光線、紅外線區域中無法用肉眼識別太赫茲波用光學識別元件,因此其保安性優秀,進而能夠被利用于多種領域。
并且,無需按照各個諧振頻率數分別生產識別單元,因此能夠節省識別單元及光學識別元件的生產費用。
并且,使用者等利用識別單元用照明裝置能在現場將識別單元變更為所需諧振頻率來生成識別碼,進而能夠增大使用者便利性。
附圖說明
圖1是利用與本發明一實施例相關的太赫茲波的檢測裝置的構成框圖(blockdiagram)。
圖2是用于說明根據本發明一實施例的太赫茲波用包裝紙的圖面。
圖3是用于說明根據本發明另一實施例的太赫茲波用包裝紙的圖面。
圖4是用于說明根據本發明其他實施例的太赫茲波用包裝紙的圖面。
圖5是用于說明根據本發明其他實施例的太赫茲波用包裝紙的圖面。
圖6是用于說明根據本發明一實施例的太赫茲波用感應傳感器的圖面。
圖7是用于說明根據本發明一實施例在選擇性感應層結合特定物質而變化的諧振頻率的圖面。
圖8是用于說明根據本發明一實施例的電場強化構造體的圖面。
圖9是用于說明根據本發明一實施例的包括電場強化構造體的包裝紙的變形示例的圖面。
圖10是用于說明根據本發明一實施例的電場強化構造體的圖面。
圖11是用于說明根據本發明另一實施例的電場強化構造體的圖面。
圖12是用于說明根據本發明其他實施例的電場強化構造體的圖面。
圖13是用于說明與本發明一實施例相關的太赫茲波用光學識別元件的圖面。
圖14a至圖14e為用于詳細說明與本發明一實施例相關的太赫茲用光學識別元件的圖面。
圖15a至15d是用于說明與本發明一實施例相關的太赫茲波用光學識別元件識別裝置的圖面。
圖16是用于說明與本發明另一實施例相關的太赫茲波用光學識別元件識別裝置的圖面。
圖17是用于說明與本發明其他實施例相關的太赫茲波用光學識別元件識別裝置的圖面。
圖18a至18c是用于說明與本發明一實施例相關的識別單元用照明裝置的圖面。
圖19是用于說明根據本發明一實施例的導波衍射光柵的圖面。
圖20a至圖20j是用于說明在根據本發明一實施例的太赫茲波用光學識別元件適用于物體的示例的圖面。
具體實施方法
以下,參照附圖詳細說明用于實施本發明的具體內容。
圖1是利用與本發明一實施例相關的太赫茲波的檢測裝置的構成框圖(blockdiagram)。
參照圖1,利用太赫茲波的檢測裝置100,包括光源110、太赫茲波用包裝紙120、檢測器130及判斷部140。
光源110可向包裝紙120照射太赫茲波。例如,光源100可以是能夠生成太赫茲波的各種形態的裝置。太赫茲波是指位于紅外線與微波之間的區域的電磁波,一般具有0.1thz至10thz的頻率。只是,就算多少超出這范圍,只要是能夠被在本發明所屬技術領域技術人員容易想出的范圍,當然能夠被認可為太赫茲波。
太赫茲波用包裝紙120包括:由使太赫茲波透過的物質構成的太赫茲波透過層;在透過太赫茲波透過層的太赫茲波中反應于提前設定的頻帶來強化(enhancement)電場(field)的電場強化構造體;只與特定物質結合的選擇性感應層;及向選擇性感應層只透過特定物質的濾波層。對此的具體說明將在以下進行后述。
檢測部130能夠檢測從太赫茲用包裝紙120生成的太赫茲波的特性。例如,檢測部130能夠檢測從太赫茲包裝紙120反射、透射、衍射或散射的太赫茲波的特性。具體地說,例如檢測部130能夠檢測從太赫茲用包裝紙120生成的太赫茲波的強度或太赫茲波的諧振頻率等。
判斷部140為,比較由檢測部130檢測到的太赫茲波與基準太赫茲波,可判斷包括于太赫茲波用包裝紙120的電場強化構造體周邊是否有變化。周邊變化可包括物理、化學及生物性變化。物理變化意味著溫度、體積、形態等的變化,化學性變化意味著對物質、氣體及水份等構成成分的定量性的變化,生物性變化可意味著微生物、病毒、霉等的個體數變化等。變化的程度可根據檢測到的太赫茲波的諧振頻率與基準太赫茲波的諧振頻率的差異程度來進行判斷。
例如,由檢測部130檢測到的太赫茲波的諧振頻率與基準太赫茲波的諧振頻率差異在已設定范圍以上的情況下,判斷部140可判斷包括于太赫茲波用包裝紙120的電場強化構造體周邊有變化。
舉另一示例,基于在檢測到的太赫茲波的諧振頻率與基準太赫茲波的諧振頻率的差異值,判斷部140可判斷包括于太赫茲波用包裝紙120的電場強化構造體周邊有變化。具體地說,例如判斷部140也可基于差異值判斷電場強化構造體周邊物理、化學及生物性變化的程度。
舉其他示例,判斷部140在特定波長中由檢測部130檢測到的太赫茲波的強度與基準太赫茲波的強度,若在特定波長中由檢測部130檢測到的太赫茲波的強度與基準太赫茲波的強度的差異超出已設定范圍的情況下,則可判斷在包括于太赫茲波用包裝紙120的電場強化構造體周邊有變化。
利用太赫茲波的檢測裝置為,利用太赫茲波頻帶的電磁波,進而能夠以非破壞性的方法在現場實時檢測包裝容器內部的變化。
并且,利用太赫茲波的檢測裝置為,利用太赫茲波以非破壞性方法提高檢測敏感度的構造體能夠更加正確地檢測包裝容器內部的物理、化學及生物性變化。
圖2是用于說明根據本發明一實施例的太赫茲波用包裝紙的圖面。
參照圖2,包括使太赫茲波透過的區域的包裝容器200可包括由太赫茲波用包裝紙201圍繞的空間。在空間的內部可裝有諸如食物等物質。
太赫茲波用包裝紙201可包括太赫茲波透過層202、電場強化構造體203、選擇性感應層204及濾波層205。
太赫茲波的透過層202由使太赫茲波透過的物質構成。
電場強化構造體203為,透過太赫茲波透過層202的太赫茲波中反應于提前設定的頻帶進而能夠強化(enhancement)電場(field)。例如,電場強化構造體203可以是諸如衍射光柵、金屬網、超材料、包括具有光源波長以下的寬度的開口部(opening)的金屬層、誘導表面等離子體諧振的構造物及光結晶構造物等,可以是能夠強化電場的多種構造。開口部(opening)可以是間隙(slit)或孔(hole)形狀。
選擇性感應層204可以是只與特定物質結合的層。例如,選擇性感應層204可以是將與特定物質結合的感應物質固定于支撐體的層。在這里,感應物質可以是只與待檢測的特定物質結合的物質。
例如,在特定物質為特定離子、特定氣體、水份、危害物質等的情況下,選擇性感應層204只與特定離子、特定氣體、水份、危害物質結合,而其他物質則可以不結合。在這里,特定物質意味著想要檢測的目標物質。
并且,選擇性感應層204可以是感應包裝內溫度與體積等物理性環境變化的層。例如,若包裝被溫度或體積等產生變化,則對于溫度或體積選擇地產生變化,在包裝內溫度、體積等不產生物理性變化時,感應層可以選擇性地不產生變化。
濾波層205可只使特定物質通過選擇性感應層204。例如,濾波層205可形成在包裝容器200的最里側,并且在包裝容器200的內部空間存在各種種類物質中可只使特定物質(例如,特定離子、特定氣體、水份、危害物質)通過選擇性感應層204。
如果,想檢測包裝容器200內部的特定氣體變化的情況下,選擇性感應層204使用能夠只結合特定物質的層,濾波層205可使用只能使氣體通過的層。例如,若光源210向包裝紙201照射太赫茲波,則檢測部220可檢測從太赫茲用包裝紙201生成的太赫茲波的諧振頻率。判斷部(未圖示)為,比較從太赫茲用包裝紙201生成的太赫茲波的諧振頻率與基準太赫茲波的諧振頻率(沒有水份的諧振頻率),若兩個諧振頻率的差異大于已設定的范圍,則可判斷在電場強化構造體周邊被吸附特定氣體。即,判斷部(未圖示)可判斷在包裝容器200的內部生成特定氣體。已設定的范圍可被使用者等進行多種設定。
判斷部(未圖示)為,比較由檢測部220檢測到的太赫茲波的諧振頻率與基準太赫茲波的諧振頻率(未吸附特定氣體的情況下的諧振頻率),若兩個諧振頻率的差異大于已設定的范圍,則可判斷在電場強化構造體周邊吸附特定氣體。即,判斷部(未圖示)可判斷在包裝容器200的內部生成特定氣體。已設定的范圍可被使用者進行多種設定。
另一實施例為,在想要檢測包裝容器200內部的水份變化的情況下,選擇性感應層204使用只能與水份結合的層,濾波層205可使用只能使水份通過的層。例如,若光源210向包裝紙201照射太赫茲波,則檢測部220可檢測從太赫茲用包裝紙201生成太赫茲波的諧振頻率。判斷部(未圖示)為,比較從太赫茲用包裝紙201生成的太赫茲波的諧振頻率與基準太赫茲波的諧振頻率(沒有水份的情況下的諧振頻率),若兩個諧振頻率的差異大于已設定的范圍,則可判斷在電場強化構造體周邊生成水份。即,判斷部(未圖示)可判斷在包裝容器200的內部產生水份。已設定的范圍可被使用者進行多種設定。
判斷部(未圖示)為,比較由檢測部220檢測到的太赫茲波的諧振頻率與基準太赫茲波的諧振頻率(未吸附特定氣體的情況下的諧振頻率),若兩個諧振頻率的差異大于已設定的范圍,則可判斷在電場強化構造體周邊生成水份。即,判斷部(未圖示)可判斷在包裝容器200的內部生成水份。已設定的范圍可被使用者進行多種設定。
其他示例,想要檢測包裝容器200內部的溫度變化的情況下,選擇性感應層204使用對熱敏感的熱感應性染料(thermochromicdye)的層,濾波層205可使用只使空氣通過并且導熱率低的材質的層。例如,若光源210向包裝紙201照射太赫茲波,則檢測部220可將此從太赫茲波用包裝紙201生成的太赫茲波的諧振頻率。判斷部(未圖示)為,比較從太赫茲用包裝紙201生成的太赫茲波的諧振頻率基準太赫茲波的諧振頻率(基準溫度中的諧振頻率),若兩個諧振頻率的差異大于已設定的范圍,則可判斷電場強化構造體周邊有溫度變化,并且確認事前設定諧振頻率差異的溫度變化,進而能夠知道包裝容器內部溫度。即,判斷部(未圖示)可判斷包裝容器200內部是否有溫度變化。已設定的范圍可被使用者等進行多種設定。
判斷部(未圖示)為,比較在檢測部220中檢測到的太赫茲波的諧振頻率與基準太赫茲波的諧振頻率(基準溫度中的諧振頻率),若兩個諧振頻率的差異大于已設定的范圍,則可判斷在電場強化構造體周圍有溫度變化。即,判斷部(未圖示)可判斷包裝容器200的內部是否產生溫度變化。已設定的范圍可被使用者等進展多種設置。
圖3是用于說明根據本發明另一實施例的太赫茲波用包裝紙的圖面。
參照圖3,包括使太赫茲波透過的區域的包裝容器300可包括由太赫茲用包裝紙301圍繞的空間。在空間的內部可放入諸如食物等物質。
太赫茲波用包裝紙301可包括太赫茲波透過層302、電場強化構造體303、選擇性感應層304、濾波層305及太赫茲波屏蔽層306。如圖3所示,太赫茲波用包裝紙301可包括:能夠使太赫茲波透過的太赫茲波透過層302;屏蔽太赫茲波的太赫茲波屏蔽層306。對太赫茲波透過層302及太赫茲屏蔽層306的模樣、區域的大小可進行各種變形。與此相同,只能在包裝容器300一部分而非全部形成使太赫茲波透過的區域。
太赫茲波透過層302由使太赫茲波透過的物質構成。
電場強化構造體303在透過太赫茲波透過層302的太赫茲波中反應于提前設定的頻帶進而能夠強化(enhancement)電場(field)。例如,電場強化構造體303可以是諸如光柵、金屬網、超材料、包括具有光源波長以下的寬度的開口部(opening)的金屬層、誘導表面等離子體諧振的構造物及光結晶構造物等,可以是能夠強化電場的多種構造。
選擇性感應層304可以是將只與特定物質結合的感應物質固定于支撐體的層。例如,在特定物質為特定離子、特定氣體、水份、危害物質等的情況下,選擇性感應層304只與特定離子、特定氣體、水份、危害物質結合,而其他物質則可以不結合。
濾波層305為只使特定物質通過選擇性感應層304。例如,濾波層305可形成在包裝容器300的最里側,并且在包裝容器300的內部空間存在各種種類的物質中只能使特定物質(例如,特定離子、特定氣體、水份、危害物質)通過選擇性感應層304。
太赫茲波屏蔽層306形成在太赫茲波透過層302、電場強化構造體303、選擇性感應層304及濾波層305的兩側面,并且能夠反射太赫茲波。
太赫茲波屏蔽層306,為了在包裝紙外部流入到內部的紫外線、可視光、紅外線、水份、危害物質中保護產品,將諸如鋁膜的金屬材質的層涂布于高分子包裝材料(polyethylene;pe,polypropylene;pp),其含有金屬成分因此具有反射太赫茲波的性質。
為使能夠以非破壞性方法容易地檢測包裝紙的內部,只能整體包裝紙中的特定部分形成感應窗(sensingwindow),其感應窗由太赫茲波透過層302、電場強化構造體303、選擇性感應層304及濾波層305構成。
圖4是用于說明根據本發明其他實施例的太赫茲波用包裝紙的圖面。
參照圖4,包括使太赫茲波透過的區域的包裝容器400可以是裝飲料的容器。包裝容器400的側面中的一部分或蓋部分可由太赫茲波用包裝紙401形成。與此相同,只能在包裝容器400的一部分而非整體形成使太赫茲波透過的區域。
太赫茲用包裝紙401可包括太赫茲波透過層402、電場強化構造體403、選擇性感應層404及濾波層405。
太赫茲波透過層402由使太赫茲波透過的物質構成。
電場強化構造體403為透過太赫茲波透過層202的太赫茲波中反應于提前設定的頻帶進而能夠強化(enhancement)電場(field)。例如,電場強化構造體403可以是諸如光柵、金屬網、超材料、包括具有光源波長以下的寬度的開口部(opening)的金屬層、誘導表面等離子體諧振的構造物及光結晶構造物等,可以是能夠強化電場的多種構造。
選擇性感應層404可以是將只與特定物質結合的感應物質固定于支撐體的層。例如,在特定物質為特定離子、特定氣體、水份、危害物質等的情況下,選擇性感應層404只與特定離子、特定氣體、水份、危害物質結合,而其他物質則可以不結合。
濾波層405只能使特定物質通過選擇性感應層304。例如,濾波層405可形成在包裝容器400的最里側,并且在包裝容器400的內部空間存在各種種類的物質中只能使特定物質(例如,特定離子、特定氣體、水份、危害物質)通過選擇性感應層304。
圖5是用于說明根據本發明其他實施例的太赫茲波用包裝紙的圖面。
參照圖5,太赫茲波用包裝紙500可包括能夠獲取基準太赫茲波特性的第一區域510;與能夠獲取已變化太赫茲波特性的第二區域520。
第一區域510可包括太赫茲波透過層511、電場強化構造體512,,不包括感應物質的選擇性感應層513及濾波層514。
第二區域520可包括太赫茲波透過層521、電場強化構造體522,包括感應物質的選擇性感應層523及濾波層524。
在各個區域包括的層的功能已在上述中進行了說明,因此將省略說明。
若光源(未圖示)向第一區域510照射太赫茲波,則檢測部(未圖示)可檢測在第一區域510檢測到的太赫茲波的第一諧振頻率(f1)。在這里,第一諧振頻率(f1)為基準太赫茲波的諧振頻率。若光源(未圖示)向第二區域520照射太赫茲波,則檢測部(未圖示)可檢測在第二區域520中檢測到的太赫茲波的第二諧振頻率(f2)。在這里,第二諧振頻率(f2)為根據與包括于選擇性感應層523的感應物質結合特定物質而變化的太赫茲波的諧振頻率。也就是說,若在選擇性感應層523結合特定物質,則第二諧振頻率(f2)產生變化。
判斷部(未圖示)為,比較在第一區域510檢測到的太赫茲波的第一諧振頻率(f1)(基準太赫茲波的諧振頻率)與在第二區域520中檢測到的太赫茲波的第二諧振頻率(f2),若兩個諧振頻率的差異大于已設定的范圍,則可判斷在包裝容器(未圖示)等內部產生物理、化學或生物變化。
圖6是用于說明根據本發明一實施例的太赫茲波用感應傳感器的圖面。
參照圖6,包括使太赫茲波透過的區域的包裝容器600可以是裝有飲料的容器。包裝容器600可包括使太赫茲波透過其側面中一部分的區域610。
太赫茲波感應傳感器620可包括基板層621、電場強化構造體622、選擇性感應層623及濾波層624。
基板層621由使太赫茲波透過的物質構成。
電場強化構造體622在透過基板層621的太赫茲波中反應于提前設定的頻帶進而能夠強化(enhancement)電場(field)。例如,電場強化構造體622可以是諸如光柵、金屬網、超材料、包括具有光源波長以下的寬度的開口部(opening)的金屬層、誘導表面等離子體諧振的構造物及光結晶構造物等,可以是能夠強化電場的多種構造。
選擇性感應層623可以是將只與特定物質結合的感應物質固定于支撐體的層。例如,在特定物質為特定離子、特定氣體、水份、危害物質等的情況下,選擇性感應層623只與特定離子、特定氣體、水份、危害物質結合,而其他物質則可以不結合。
濾波層624為只能使特定物質通過選擇性感應層623。例如,濾波層624可形成在包裝容器600的最里側,并且在包裝容器600的內部空間存在各種種類的物質中只使特定物質(例如,特定離子、特定氣體、水份、危害物質)通過選擇性感應層623。
如果,在想要檢測包裝容器600內部水份變化的情況下,選擇性感應層623使用只能與水份結合的層,并且濾波層624可使用只能使水份通過的層。例如,若光源630向感應傳感器620照射太赫茲波,則檢測部640可檢測從感應傳感器620感應到的太赫茲波的諧振頻率。判斷部(未圖示)為,比較從感應傳感器620感應到的太赫茲波的諧振頻率與基準太赫茲波的諧振頻率(沒有水份的情況下的諧振頻率),若兩個諧振頻率的差異大于已設定的范圍,則可判斷在電場強化構造體周邊生成水份。即,判斷部(未圖示)可判斷在包裝容器600的內部生成水份。
圖7是根據本發明一實施例的選擇性感應層結合特定物質而變化的諧振頻率的圖面。
參照圖7的(a)及(b),太赫茲用包裝紙700可包括太赫茲波透過層701、電場強化構造體702、選擇性感應層703及濾波層704。
太赫茲波透過層701由使太赫茲波透過的物質構成。
電場強化構造體702透過太赫茲波透過層701的太赫茲波中反應于提前設定的頻帶進而能夠強化(enhancement)電場(field)。例如,電場強化構造體702可以是諸如光柵、金屬網、超材料、包括具有光源波長以下的寬度的開口部(opening)的金屬層、誘導表面等離子體諧振的構造物及光結晶構造物等,可以是能夠強化電場的多種構造。
選擇性感應層703可以是將只與特定物質705結合的感應物質固定于支撐體的層。例如,在特定物質為特定離子、特定氣體、水份、危害物質等的情況下,選擇性感應層703只與特定離子、特定氣體、水份、危害物質結合,而其他物質則可以不結合。
濾波層704只能使特定物質705通過選擇性感應層704。例如,濾波層704可形成在包裝容器的最里側,并且在包裝容器內部空間存在各種種類的物質中只能使特定物質(例如,特定離子、特定氣體、水份)通過選擇性感應層703。
圖7的(a)為不在選擇性感應層703結合水份的情況,而圖7的(b)為在選擇性感應層703結合水份的情況。在以下,假設想要檢測包裝容器內部的水份變化。在這一情況下,選擇性感應層703只與水份705結合,而濾波層704只使水份通過并屏蔽其他物質706。
在圖7的(a)中,若光源710向包裝紙700照射太赫茲波,則檢測部720可能夠檢測從太赫茲用包裝紙700感應到的太赫茲波的第一諧振頻率(f1)。在這里,第一諧振頻率(f1)為基準太赫茲波的諧振頻率。
在圖7(b)中,若光源710向包裝紙700照射太赫茲波,則檢測部720可檢測從太赫茲波包裝紙700檢測到的太赫茲波的第二諧振頻率(f2)。根據在選擇性感應層703結合水份705在電場強化構造體702特性產生變化,因此與基準太赫茲波的第一諧振頻率不同第二諧振頻率(f2)將產生變化。
判斷部(未圖示)比較在圖7的(a)中得到的太赫茲波的第一諧振頻率(f1)(基準太赫茲波的諧振頻率)與在圖7(b)中得到的太赫茲波的第二諧振頻率(f2),若兩個諧振頻率的差異大于已設定的范圍,則可判斷在包裝容器(未圖示)的內部產生水份。
圖8是用于說明根據本發明一實施例的電場強度構造體的圖面。
參照圖8(a)電場強化構造可以是對于特定波長產生guidedmoderesonance(gmr,導模共振)的導波衍射光柵(waveguidegrating)。
導波衍射光柵層802在可衍射在已設定的條件(入射光的波長、入射角、導波厚度及有效曲折率等)中入射的光。除了0以外的剩余高階衍射波可在導波光衍射光柵層802形成導波模式(guidedmode)。這時,0階反射波-透過波產生導波模式(guidedmode)與相位整合(phasematching),并且導波模式的能量產生重新傳達到0階反射波-透過波的諧振(resonance)。諧振生成的同時0階反射波-衍射波因相干干涉產生100%反射,而0階透過衍射波因相消干涉產生0%透過,結果在特定的波長頻帶中畫出非常尖銳的諧振曲線。
圖8的(b)為,在太赫茲頻帶中在透明的polymethylpentene(聚甲基戊烯)基板(n=1.46)上以su-8photoresist(光感抗蝕劑)形成衍射光柵
(nh=1.80、nl=1.72、厚度=80um、周期=200um)并以有限差分元法計算的gmr計算結果(0.89thz中產生諧振)。
如圖8(a)所示,若覆蓋層801的介電常數為ε1,且導波衍射光柵層802的介電常數為ε2,且最下邊的基板層803的介電常數為ε3,則能夠以如下的數學式表示導波衍射光柵層的介電常數ε2。
(數學式)
ε2(x)=εg+δε*cos(kx)
在這里,εg為構成衍射光柵并且是反復的兩個種類的介電常數(εh、εl)的平均值,δε為介電常數的最大變化量、k為光柵的波數,2π/λ、λ為光柵的周期、x為從原點至x軸方向的距離。
這時,在入射光的特定波長與入射角中導波衍射光柵為了產生諧振,即為了生成導波模式,只要導波的有效曲折率n滿足如下條件即可。
若在導波衍射光柵中產生gmr則在衍射光柵附近集中電場,這一現象是眾所周知的,因為這種接近電場強化(nearfieldenhancement)現象,導波衍射光柵附近的微小的曲折率變化會體現為整體諧振頻率的變化。若利用這種原理,則在導波衍射光柵附近形成感應膜,在感應膜內產生的微小的感應物質的化學性-物理性結合被體現為諧振頻率的變化,因此可靈活應用高敏感度的感應原理。
在這里,將這種原理適用于太赫茲波領域,形成在包裝紙內太赫茲波領域中反應的gmr感應元件,進而能夠制作高敏感度的太赫茲波感應元件。尤其是,與具有太赫茲波的非破壞性特性,進而能夠以高敏感度進行檢測。
圖8的(c)為用于說明導波衍射光柵的構造與模樣的立體圖。
衍射光柵可包括形成在絕緣板表面上的凹槽(grooves)或者凸條(ridges)。舉另一示例,衍射光柵為具有電介質片內周期性交替的曲折率(例如,相位光柵)的平面型電介質片。舉例的相位光柵為,形成電介質片內及通過此的周期性孔陣列進而可形成相位光柵。
舉另一示例,衍射光柵可包括1次元(1d)衍射光柵或2次元衍射光柵中的一個。1d衍射光柵為,例如可包括只以第一方向(例如,沿著x軸)周期性的且平行的實質上是直線的凹槽組。2d衍射光柵的示例為,在絕板或片中包括孔的陣列。在這里,多個孔沿著2個直交方向(例如,按照x軸及y軸兩側)周期性的間隔。這時,2d衍射光柵也稱為光結晶(photoniccrystal)。
圖9是用于說明根據本發明一實施例的包括電場強化構造體的包裝紙的變性示例的圖面。
參照圖9的(a),太赫茲波用包裝紙可包括太赫茲波基板層901、第一電介質層902、導波衍射光柵層903、第二電介質層904、選擇性感應層905及濾波層906。
參照圖9的(a),導波衍射光柵層903為上側與下側被電介質層902、904覆蓋。這一情況是減少主要諧振曲線的峰值周邊的邊帶(sideband)的構造,而anti-reflection(無反射處理)條件由電介質的厚度來決定。即,導波衍射光柵層903具有相當于諧振波長一半的厚度,上下的電介質層902、904設計為相當于諧振波長的四分之一的厚度即可。這時,電介質層902、904的曲折率應當都小于導波衍射光柵層903的有效曲折率。
參照圖9的(b)太赫茲用包裝紙可包括太赫茲波基板層911、導波層912、導波衍射光柵層913、選擇性感應層914及濾波層915。
圖9的(b)的構造為,入射的光被衍射之后,除了0階以外的剩余的高階衍射波可在形成在基板層911與導波衍射光柵層913之間的導波層912形成導波模式(guidedmode)。這時,導波層912的曲折率應當大于導波衍射光柵層913的有效曲折率與基板層911的曲折率。
舉其他示例,導波層912也可形成在衍射光柵層913與選擇性感應層914之間,而不是基板層911與衍射光柵層913之間。
參照圖9的(c),太赫茲波用包裝紙可包括太赫茲波透過層921、第一衍射光柵層922、第二衍射光柵層923、選擇性感應層924及濾波層925。第一衍射光柵層922及第二衍射光柵層923不重疊而是交叉配置。
圖9的(c)的構造為,第一衍射光柵層922及第二衍射光柵層923可衍射入射的光,并且可在第一衍射光柵層922形成導波模式(guidedmode)的構造。這時,第一衍射光柵層922的平均曲折率應當大于第二衍射光柵層923的平均折射率及太赫茲波透過層921的曲折率。
除了在本實施例中說明的構造以外也可變形成各種形狀,如上所述的構造在導波層附件誘發電場強化效果最終能夠提高敏感度。
圖10是用于說明根據本發明一實施例的電場強化構造體的圖面。
參照圖10,電場強化構造體可以是超材料物質(metamaterial)。超材料物質為,基本以將具有波長以下的大小的金屬諧振構造物為柵格(lattice)構造的核心要素,是為使物質具有負介電常數(permittivity)或負磁導率(permeability)而設計的人工物質。
參照圖10(a)至圖10(j),超材料物質可具有各種圖案形態。金屬諧振構造物代表性的有可舉例薄金屬線或諸如圖10的各種金屬圖案的aplitringresonator(srr)(開口環諧振器),若將這種金屬諧振構造物固定地配置光柵,則可任意調節物質的介電常數、磁導率。
尤其是,在太赫茲頻帶中將這種超材料物質形成在固定的電介質基板上,并且若將太赫茲波入射于超材料,則在特定的波長頻帶中產生諧振產生諧振來產生急劇減少透過度的區域。這時,諧振頻率與在之前示例的gmr相同反應于配置在超材料物質附近的選擇性感應層的細微的變化,進而諧振頻率產生變化,以與此相同的諧振頻率的變化可檢測物質的變化(參照圖7)。
超材料物質也與gmr相同在超材料物質附近產生電場強化效果,進而相比于單純入射太赫茲波能夠以更加高的敏感度進行檢測,這是眾所周知的并且在本發明中適用這種原理在包裝紙利用超材料物質為電場強化構造體。
圖11是用于說明根據本發明另一實施例的電場強化構造體的圖面。參照圖11,包裝紙1100可包括基板層1110、金屬網(網格)構造體1120、選擇性感應層1130及濾波層1140。金屬網構造體1120與gmr構造物類似在特定的波長頻帶中產生強烈的諧振,因此能夠在金屬網附近產生電場強化效果。相比于單純地入射太赫茲波將能夠產生電場強化效果的金屬網構造體1120結合于包裝紙,進而能夠以高敏感度檢測包裝紙內部的變化。
圖12是用于說明根據本發明其他實施例的電場強化構造體的圖面。
參照圖12,包裝紙1200可包括基板層1210、金屬層1220、選擇性感應層1230及濾波層1240。金屬層1220包括在金屬膜形成孔或間隙模樣的構造物的層,其中其孔會間隙具有光源的波長以下的寬度。金屬層1220為,若入射太赫茲波,則入射的太赫茲波在特定波長頻帶中通過孔或間隙。在太赫茲波通過的同時在諧振波長以下的孔或間隙的周邊形成強烈的電場。據此,相比于單純地入射太赫茲波,將能夠產生電場強化效果的金屬層結合于包裝紙,進而能夠以高敏感度檢測包裝紙內部變化。
雖未圖示,但是電場強化構造體在構造物的附近中能夠強化電場的太赫茲區域中也可使用誘導表面等離子體構造現象的構造物(例如,半導體基板的構造物或超材料基板的構造物)或光結晶構造物。與此相同,可在構造物附近中使用強化電場的構造體。
圖13是用于說明與本發明一實施例相關的太赫茲波用光學識別元件的圖面。
參照圖13,太赫茲波用光學識別元件2100可包括m個識別單元。各個識別單元可包括太赫茲波透過層2110、導波衍射光柵2120及基板層2130。在本實施例中,以8個識別單元的情況為基準進行說明,但是識別單元的個數并不限定與此。識別單元的面積受照射面積、固有諧振頻率、光柵周期等影響,其中受照射面積的影響最大。例如,在太赫茲波的照射束的直徑為6mm的情況下,識別單元的面積可以是8mm*8mm。與此相同,太赫茲波的照射束直徑小,因此識別單元的面積也非常小。
太赫茲用透過層2119由使太赫茲波透過的物質構成。
導波衍射光柵2120,若照射透過太赫茲波透過層2110的太赫茲波,則能夠生成具有固有諧振頻率的太赫茲波。在這里,固有諧振頻率可以是第一固有諧振頻率至第n固有諧振頻率中的一個。例如,第一固有諧振頻率可以是f1。如果,n為10情況下,固有諧振頻率可以是10個固有諧振頻率中的一個(在包裝紙相關專利中使用了固有諧振頻率的用語,因此在本申請中也將用語統一成諧振頻率來使用)。
導波衍射光柵2120可由光感(photosensitive)、熱感、電感等物質構成。
導波衍射光柵2120可包括形成在電介質板的表面上的凹槽(grooves)或凸條(ridges)。舉例的相位光柵為,形成電介質片內及通過此的周期性孔陣列進而可形成相位光柵。
舉另一示例,衍射光柵可包括1次元(1d)衍射光柵或2次元衍射光柵中的一個。1d衍射光柵為,例如可包括只以第一方向(例如,沿著x軸)周期性的且平行的實質上是直線的凹槽組。2d衍射光柵的示例為,在絕板或片中包括孔的陣列。在這里,多個孔沿著2個直交方向(例如,x軸及y軸兩側)周期性的間隔。這時,2d衍射光柵也稱為光結晶(photoniccrystal)。
基板層2130可以是與導波衍射光柵2120結合能夠固定導播衍射光柵2120的層。
太赫茲波用光學識別元件2100為,在固有諧振頻率的種類為n個,并且識別單元個數為m個的情況下,能夠表示的識別碼為nm個。例如,固有諧振頻率的種類為10個而識別單元的個數為2個的情況下,識別碼為102=100。與此相同,太赫茲波用光學識別元件2100只使用2個識別單元也可表示100個識別碼。舉另一示例,在固有諧振頻率的種類為10個并且識別單元的個數為8個的情況下,識別碼為108=100,000,000。
因此,太赫茲波用光學識別元件可在小面積內表示大量的識別碼。
并且,太赫茲用光學識別元件為,無法用肉眼識別光學識別元件,因此其保安性也很優秀。
圖14a至圖14e是用于詳細說明與本發明一實施例相關的太赫茲波用光學識別元件的圖面。
圖14a為檢測從太赫茲波用光學識別元件反射的太赫茲波而圖示的示意圖。
參照圖14a,各個識別單元(1~n)分別可具有固有諧振頻率(f1、f2、f3至fn)。例如,第一識別單元1具有第一固有諧振頻率f1。例如,第一識別單元1具有第一固有諧振頻率f1,第二識別單元2具有第二固有諧振頻率f2,第n識別單元n具有第n固有諧振頻率fn。
圖14b是檢測從太赫茲用光學識別元件透過的太赫茲波而圖示的示意圖。
參照圖14b,各個識別單元(1~n)分別可具有固有諧振頻率(f1、f2、f3至fn)。例如,第一識別單元1具有第一固有諧振頻率f1。例如,第一識別單元1具有第一固有諧振頻率f1,第二識別單元2具有第二固有諧振頻率f2,第n識別單元n具有第n固有諧振頻率fn。
圖14c是用于說明由16個識別單元構成的太赫茲用光學識別元件的圖面。
參照圖14c,識別單元共16個,共16個識別單元為,由具有各個固有諧振頻率(f1、f2、f3至f10)的10識別單元(1~10)的組合構成。具體地說,第一識別單元為具有第一固有諧振頻率f1的第一識別單元1,第二個識別單元為具有第四固有諧振頻率f4的第四識別單元,第三個識別單元為具有第二固有諧振頻率f2的第二識別單元2,存在于剩余位置識別單元如圖2所述也可由識別單元構成。
圖14d是用于說明固有諧振頻率的種類為n且識別單元的個數為m個的情況下能夠表示的識別碼的個數的圖面。
參照圖14d,能夠在各個識別單元形成的識別單元的固有諧振頻率的種類為n個,而太赫茲用光學識別元件為由共16個識別單元構成的情況,因此能夠表示的識別碼為n16個。
圖14e是用于說明識別單元的多種形態的排列的圖面。
參照圖14e,識別單元可排列成多種形態,排列的形態可意味著與識別碼不同的識別信息。識別單元可由線形、圓形、四角形、格子模樣及交叉模樣等多種形態來進行排列。
參照圖14e的(a)乃至(c),識別單元可被排列成線形狀、交叉的形狀及圓形的帶狀。這時線形狀意味著a物品、交叉的形狀意味著b物品、圓形帶狀意味著c物品。與此相同也可將識別單元的排列形狀利用為識別信息。
圖15a至圖15d是用于說明與本發明一實施例相關的太赫茲波用光學識別元件識別裝置的圖面。
參照圖15a,太赫茲波用光學識別元件識別裝置可包括太赫茲波用光學識別元件2300a、光源2310a及檢測部2320a。
太赫茲用光學識別你2300a可包括:由使太赫茲波透過的物質構成的太赫茲波透過層;與m個識別單元,其識別單元由導波衍射光柵構成,若照射已透過的太赫茲波,則在固有諧振頻率中產生諧振,固有諧振頻率為從第一固有諧振頻率頻率至第n固有諧振頻率中的一個。
光源2310a可向太赫茲用光學識別元件2300a照射太赫茲波。例如,光源2310a可以是能夠生成太赫茲波的多種形態的裝置。太赫茲波作為位于紅外線與微波之間區域的電磁波,一般可具有0.1thz至10thz的頻率。只是,就算多少超出這一范圍,只要是能夠被本發明所屬技術領域的技術人員容易的想出的范圍,也當然能夠被認可為本發明中的太赫茲波。
檢測部2320a可檢測從太赫茲波用光學識別元件2300a反射的太赫茲波的固有諧振頻率。
識別部2330a,可基于從太赫茲波用光學識別元件2300a反射的太赫茲波的固有諧振頻率識別識別碼。例如。在識別單元為4個的情況下,識別部(未圖示)可基于從各個識別單元反射的太赫茲波的固有諧振頻率的種類來識別識別碼。具體地說,例如在已被反射的太赫茲波的固有諧振頻率為f1、f9、f2、f3的情況下,識別碼可以是1、9、2、3。與此相同,識別碼的各位數的數可表示為與固有諧振頻率的種類相同的數值,而不是單純地表示為0、1。若固有諧振頻率的種類15個,則識別代碼的個位數的數可表示為0~15。因此能夠表示的識別代碼的個數為154。
光源-檢測部移動部(未圖示)為,使光源移動以使在光源2310a生成的太赫茲波按順序照射于識別單元,同時可按照光源2310a的移動來移動檢測部2320a。據此,太赫茲波用光學識別元件識別裝置,在太赫茲用光學識別元件2300a被固定的狀態下,使光源2310a及檢測部2320a移動進而可掃描多個識別單元。
參照圖15b,太赫茲波用光學識別元件識別裝置可包括太赫茲波用光學識別元件2300b、光源2310b及檢測部2320b。
太赫茲波用光學識別元件2300b可包括:由使太赫茲波透過的物質構成的太赫茲波透過層;m個的識別單元,其識別單元由導波衍射光柵構成,若照射已透過的太赫茲波,則在固有諧振頻率中產生諧振,且固有諧振頻率為從第一固有諧振頻率至第n固有諧振頻率中的一個。
光源2310b可向太赫茲用光學識別元件2300b照射太赫茲波。
檢測部2320b可檢測從太赫茲波用光學識別元件2300b反射的太赫茲波的固有諧振頻率。
光學識別元件移動部(未圖示)可使太赫茲波用光學識別元件2300b移動以使在光源2310b生成的太赫茲波按順序照射于識別單元,據此,太赫茲波用光學識別元件識別裝置在光源2310a及檢測部2320a被固定的狀態下使太赫茲用光學識別元件2300a移動來掃描識別單元。
參照圖15c,太赫茲用光學識別元件識別裝置可包括太赫茲波用光學識別元件2300c、光源2310c及檢測部2320c。
太赫茲波用光學識別元件2300c可包括:由使太赫茲波透過的物質構成的太赫茲波透過層;m個識別單元,其識別單元由導波衍射光柵構成,若照射已透過的太赫茲波,則在固有諧振頻率中產生諧振,固有諧振頻率為從第一固有諧振頻率至第n固有諧振頻率中的一個。
光源2310c可向太赫茲用光學識別元件2300c照射太赫茲波。
檢測部2320c可檢測從太赫茲波用光學識別元件2300c透過的太赫茲波的固有諧振頻率。
光源-檢測部移動部(未圖示)可使光源2310c移動以使在光源2310c生成的太赫茲波按順序照射于識別單元,同時按照光源2310c的移動距離來移動光源。據此,太赫茲波用光學識別元件識別裝置在光學識別元件2300c被固定的狀態下,使光源2310c及檢測部2320c移動來掃描識別單元。
參照圖15d,太赫茲波用光學識別元件是被裝置可包括太赫茲波用光學識別元件2300d、光源2310d及檢測部2320d。
太赫茲波用光學識別元件2300d可包括:由使太赫茲波透過的物質構成的太赫茲波透過層;與m個的識別單元,其識別單元由導波衍射光柵構成,若照射已透過的太赫茲波,則固有諧振頻率中產生諧振,固有諧振頻率為從第一固有諧振頻率至第n固有諧振頻率中某一個。
光源2310d可向太赫茲波用光學識別元件2300d照射太赫茲波。
檢測部2320d可檢測從太赫茲波用光學識別元件2300d透過的太赫茲波的固有諧振頻率。
光源-檢測部移動部(未圖示)為,可移動太赫茲波用光學識別元件2300d以使在光源2310d生成的太赫茲波按順序照射于識別單元,據此,在太赫茲用光學識別元件識別裝置在光源2310d及檢測部2320d被固定的狀態下可使太赫茲用光學識別元件2300d移動來掃描識別單元。
圖16是用于說明與本發明另一實施例相關的太赫茲用光學識別元件識別裝置的圖面。
參照圖16,太赫茲波用光學識別元件識別裝置可包括太赫茲用光學識別元件2400、光源2410及檢測部2420。
光源2410可以是包括多個能夠生成太赫茲波的光源的陣列形態。
檢測部2420可以是包括多個匹配于光源陣列的檢測部的檢測部陣列形態。
在本實施例中,光源2410為4個光源排列在一條直線上的陣列,檢測部2420為4個檢測部排列在一條直線上的陣列。檢測部2420陣列可1:1比例于光源陣列。
光學識別元件移動部(未圖示),可使太赫茲波用光學識別元件2400移動2430以使在光源陣列中生成的太赫茲波按順序照射于識別單元。據此,太赫茲波用光學識別元件識別裝置在光源陣列及檢測部陣列被固定的狀態下使太赫茲用光學識別元件2400移動來掃描識別單元。
圖17是用于說明與本發明另一實施例相關的太赫茲波用光學識別元件識別裝置的圖面。
參照圖17,太赫茲波用光學識別元件識別裝置可包括太赫茲波用光學識別元件2500、光源2510及檢測部2520。
光源2510可向太赫茲波用光學識別元件2500照射太赫茲波。
檢測部2520可檢測從太赫茲波用光學識別元件2500透過的太赫茲波的固有諧振頻率。
光源-檢測部移動部(未圖示),使光源2510向一個方向2530移動,同時可按照光源510的移動來移動檢測部2520。
光學性識別元件移動部(未圖示)可使太赫茲波用光學識別元件2500向其他方向2540移動。
據此,太赫茲波用光學識別元件識別裝置使太赫茲波用光學識別元件2500、光源2510及檢測部2520周期性地移動,進而可掃描識別單元。
圖18a至18c是用于說明與本發明一實施例相關的識別單元用照明裝置的圖面。
參照圖18a,可按照頻帶(g1、g2…、gm)分別設定固有諧振頻率。頻帶為,可基于能夠由調制部(圖18b的2610b)變更的頻帶來進行設定。例如,調制部(圖18b的2610b)以f2為基準能夠進行變更的頻帶為f1至f3的情況下,第一頻帶g1為f1至f3。調制部(圖18b的2610b)以f5為基準能夠變更的頻帶為f4至f6的情況下,第一頻帶g1為f4至f6。
參照他18b,識別單元用照明裝置可包括識別單元2600b及調制部2610b。識別單元2600b可包括:由使太赫茲波透過的物質構成的太赫茲波透過層;與對于已投過的太赫茲波具有對應于已設定的頻帶g1的固有諧振頻率f2的導波衍射光柵。
調制部2610b可將導波衍射光柵的固有諧振頻率在已設定的頻道內變更為其他固有諧振頻率。例如,調制部2610b可將導波衍射光柵的固有諧振頻率f2在已設定的頻帶g1內變更為其他固有諧振頻率(f1或f3)。
對變更諧振頻率的方法具體距離說明,調制部2610b可將導波衍射光柵的固有諧振頻帶在已設定的頻帶內變更為其他固有諧振頻率。對此具體的說明將在以下參照圖19進行后述。
參照圖18c,識別單元用照明裝置可包括識別單元2600c及調制部2610c。識別單元2600c可包括:由使太赫茲波透過的物質構成的太赫茲波透過層;與對已透過的太赫茲波具有對應于已設定的頻帶g2的固有諧振頻率f5的導波衍射光柵。
調制部2610c可將導波衍射光柵的固有諧振頻率在已設定的頻帶內變更為其他固有諧振頻率。調制部2610c可將導波衍射光柵的固有諧振頻率f5在已設定的頻帶g2內變更為其他固有諧振頻率f4或f6。
如上所述,若利用識別單元用照明裝置,則使用者等能夠在諧振頻率范圍內自由變更識別單元的諧振頻率。因此無需按照各個諧振頻率范圍分別生成識別單元,因此能夠節省識別單元及光學識別元件的生產費用。并且,使用者等利用識別單元用照明裝置在現場將識別單元變更為所需諧振頻率,進而能夠增大使用者的便利性。
圖19是用于說明根據本發明一實施例的導波衍射光柵的圖面。
參照圖19(a),識別單元可包括對于特定頻率產生guidedmoderesonance(grm,導模共振)的導波衍射光柵(waveguidegrating)。
導波衍射光柵層2702在可衍射在已設定的條件(入射光的波長、入射角、導波厚度及有效曲折率等)中入射的光。除了0階以外的剩余高階衍射波可在導波光衍射光柵層802形成導波模式(guidedmode)。這時,0階反射波-透過波產生導波模式(guidedmode)與相位整合(phasematching),并且導波模式的能量將產生重新傳達到0階反射波-透過波的諧振
(resonance)。在諧振生成的同時0階反射波-衍射波因相干干涉產生100%反射,而0階透過衍射波因相消干涉產生0%透過,結果在特定的波長頻帶中畫出非常尖銳的諧振曲線。
圖8的(b)為,在太赫茲頻帶中在透明的polymethylpentene(聚甲基戊烯)基板(n=1.46)上以su-8photoresist形成衍射光柵(nh=1.80、nl=1.72、厚度=80um、周期=200um)并以有限差分元法計算的gmr計算結果(0.89thz中產生諧振)。
如圖19(a)所示,若覆蓋層801的介電常數為ε1,導波衍射光柵層802的介電常數為ε2,最下邊的基板層803的介電常數為ε3,則能夠以如下的數學式1表示導波衍射光柵層的介電常數ε2。
(數學式)
ε2(x)=εg+δε*cos(kx)
在這里,εg為構成衍射光柵并且是反復的兩個種類的介電常數(εh、εl)的平均值,δε為介電常數的最大變化量、k為光柵的波數,2π/λ、λ為光柵的周期、x為從原點至x軸方向的距離。
這時,在入射光的特定波長與入射角中導波衍射光柵為了產生諧振,即為了生成導波模式,只要導波的有效曲折率n滿足如下條件即可。
尤其是,在導波衍射光柵內注入光感變色(photochromic)物質、熱感變色(thermochromic)物質、電感變色(electrochromic)物質,在外部將適當的光、熱、電施加于衍射光柵,進而可誘導曲折率的變化δε。例如,通過調制部2610b照射光或加熱、施加電來變化δε,進而可改變導波衍射光柵的諧振頻率。
圖19(c)是用于說明導波彈射光柵的構造與模樣的立體圖。
衍射光柵可包括形成在絕緣板表面上的凹槽(grooves)或者凸條(ridges)。舉另一示例,衍射光柵為具有在電介質片內周期性交替的曲折率(例如,相位光柵)的平面型電介質片。舉例的相位光柵為,形成電介質片內及通過此的周期性孔陣列進而可形成相位光柵。
舉另一示例,衍射光柵可包括1次元(1d)衍射光柵或2次元衍射光柵中的一個。1d衍射光柵為,例如可包括只以第一方向(例如,沿著x軸)周期性的且平行的實質上是直線的凹槽組。2d衍射光柵的示例為,在絕板或片中可包括孔的陣列。在這里,多個孔沿著2個直交方向(例如,按照x軸及y軸兩側)周期性的間隔。這時,2d衍射光柵也稱為光結晶(photoniccrystal)。
圖20a至圖20j是用于說明在根據本發明一實施例的太赫茲波用光學識別元件適用于物體的示例的圖面。
為了說明圖20a至圖20j的太赫茲波用光學識別元件2800,圖示了能夠用肉眼看得到的太赫茲波用光學識別元件2800,但是實際上人是無法用肉眼識別太赫茲波用光學識別元件2800是否存在
參照圖20a,太赫茲波用光學識別元件2800可附著于軍人的帽子、軍服等。在這一情況下,太赫茲用光學識別元件2800可被使用為識別敵軍與我軍的標志。
參照圖20b,太赫茲用光學識別元件2801可附著于高價的箱包的掛環、內皮等。在這一情況下,太赫茲用光學識別元件2801可被使用為識別真品與贗品的標志。
參照圖20c,太赫茲用光學識別元件2802可附著于裝有高價酒的瓶子等。在這一情況下,太赫茲用光學識別元件2802可被使用為識別真品與贗品的標志。
參照圖20d,太赫茲用光學識別元件2803可附著于ic芯片等。在這一情況下,太赫茲用光學識別元件2803可被使用為識別各種ic芯片的標志。
參照圖20e,太赫茲用光學識別元件2804可附著于貨幣等。在這一情況下,太赫茲用光學識別元件2804可被使用為識別真鈔與假鈔的標志。
參照圖20f,太赫茲用光學識別元件2805可附著于槍支類等。在這一情況下,太赫茲用光學識別元件2805可被使用為識別各種槍支的標志。
參照圖20g,太赫茲波用光學識別元件2806可附著于高額的首飾等。在這一情況下,太赫茲用光學識別元件2806可被使用為識別真品與贗品的標志。
參照圖20h,太赫茲波用光學識別元件2807可附著于食品容器等。在這一情況下,太赫茲用光學識別元件2807可被使用為識別各種食品容器的標志。
參照圖20i,太赫茲波光學識別元件2808可附著于書籍等。在這一情況下,太赫茲用光學識別元件2808可被使用為識別各種書籍的標志。
參照圖20j,太赫茲波光學識別元件2809可附著于人體或動物內等。在這一情況下,太赫茲用光學識別元件2809可被使用為識別人或動物的標志。
根據本實施例的太赫茲波用光學識別元件除了在上述說明的示例以外也可附著于各種物體等。
上述已說明的實施例為,為了進行多種變形,也可構成為選擇性地組合各個實施例的一部分或組合全部。
并且,應該注意實施例是為了說明而并非為了限制。并且,只要是本發明所屬技術領域的通常的技術人員應當理解能夠在本發明的技術思想的范圍實施多種實施例。