KR102070295B1

KR102070295B1 - 농축산물 성분 검사용 모듈 및 휴대형 검사장치

Info

Publication number: KR102070295B1
Application number: KR1020190044288A
Authority: KR
Inventors: 옥경식; 구경형; 김동만; 박기재; 정문철
Original assignee: 한국식품연구원
Priority date: 2018-08-22
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2020-01-28

Abstract

발명의 일실시예에 따른 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치는 빛을 생성하는 광원부와, 상기 광원부로부터 생성된 광을 이용하여 링(ring) 빔을 형성하는 링빔 형성부와, 형성된 링빔을 측정 적분구로 입사시키는 링빔 집광부와, 상기 링빔 집광부로부터 입사되는 링빔이 검사 대상 물체로 집광되어 발생하는 확산 반사광을 내부에서 확산 반사시키는 측정 적분구와, 상기 측정 적분구 내부에서 확산 반사된 확산 반사광을 검출하는 검출부;를 포함할 수 있다.

Description

농축산물 성분 검사용 모듈 및 휴대형 검사장치{A PORTABLE DETECTING APPARATUS AND A MODULE FOR DETECTING COMPONENT IN AGRICULTURAL PRODUCTS AND LIVESTOCK PRODECTS}

본 발명은 검사용 모듈의 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 침투 깊이를 조절함으로써, 휴대가 가능한 크기로 검사 장치를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 농산물 및 축산물의 표면의 형태 및 표피 두께에 관계없이 일정한 분광 측정이 이뤄질 수 있는 농축산물 성분 검사용 모듈 및 휴대형 검사장치에 관한 것이다.

농산물 및 축산물의 성분분석은 NIR조명의 확산반사(diffused reflection)에 의한 분광분석 혹은 영상분석, 이를 혼합한 초분광영상을 통해 이루어지며, 대부분 농산물 및 축산물 내부로 침투한 조명의 확산 반사 빔을 관측함으로 농산물 및 축산물의 내부 성분 분석이 가능하다.

검출하는 측에서 살펴보면, specular 빔을 줄이고 확산(diffused) 빔(beam)을 크게 해야 농산물 및 축산물 내부의 정보를 정확하게 파악할 수 있으며, 이를 위해서 반사 조명을 많이 활용하고 있다.

하지만, 반사법에 의한 분광분석기법을 적용한 휴대형 검사장치를 사용할 경우, 측정하고자 하는 농산물 및 축산물 표면과 검사장치가 정확하게 정렬 혹은 접촉되지 않을 경우 반복측정이나 측정자에 따라 측정결과가 달라지는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 시료마다 측정표면의 곡률이나 표면형상이 달라 조명입사각과 과채류 곡면 사이의 각도가 생김에 따라 화면에 왜곡이 발생하여 정확도가 떨어지는 문제가 발생하기 때문에, 시료의 형상에 따른 오차도 발생할 수 있다. 이를 개선하기 위한 여러 가지 알고리즘 개발이 이루어지고 있으나 문제점은 여전히 존재한다.

또한, 실제 관심 있는 측정량은 농산물 및 축산물 표면에서 표피 내부로 침투한 빔의 확산에 의해 주어지므로, 측정의 계측정밀도를 높이려면 농산물 및 축산물의 형상에 따른 오차를 극복하도록 입사빔의 초점심도를 길게할 수 있으면서도 침투 깊이를 조절할 수 있는 기술이 필요하다.

본 발명은 위에서 언급한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 소형 적분측정구를 도입하여 농축산물의 표면형상이나 조명입사각에 의한 영향을 최소화하면서 확산 반사된 빔을 최대로 집광하여 고감도로 측정할 수 있는 농축산물 성분 검사용 모듈 및 휴대형 검사장치를 제공하고자 한다.

또한, 검사용 모듈의 크기를 줄임으로써 휴대 가능한 농축산물 성분 검사용 모듈 및 휴대형 검사장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 농산물 및 축산물 표면에서 내부로 침투하는 빔의 침투깊이를 조절 가능함으로써, 측정의 계측정밀도를 높일 수 있는 농축산물 성분 검사용 모듈 및 휴대형 검사장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

발명의 일실시예에 따른 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치는 빛을 생성하는 광원부와, 상기 광원부로부터 생성된 광을 이용하여 링(ring) 빔을 형성하는 링빔 형성부와, 형성된 링빔을 측정 적분구로 입사시키는 링빔 집광부와, 상기 링빔 집광부로부터 입사되는 링빔이 검사 대상 물체로 집광되어 발생하는 확산 반사광을 내부에서 확산 반사시키는 측정 적분구와, 상기 측정 적분구 내부에서 확산 반사된 확산 반사광을 검출하는 검출부를 포함할 수 있다.

측정 적분구는 내부가 비어있는 구 형상을 가질 수 있다.

측정 적분구는 상기 링빔 집광부로부터 입사되는 링빔이 입사되는 입사홀 및 상기 측정 적분구 내부에서 확산 반사된 확산 반사광이 상기 검출부로 입사되는 출사홀을 포함할 수 있다.

검출부는 상기 출사홀과 기계적으로 연결될 수 있다.

링빔 형성부는 상기 광원부 및 상기 링빔 집광부 사이에 배치되고, 상기 광원부로부터 입사되는 광을 반사시켜 링(ring) 빔을 형성하는 제 1 엑시콘 미러 및, 상기 제 1 엑시콘 미러로부터 반사된 링빔을 상기 링빔 집광부로 반사시키는 제 2 엑시콘 미러로 구성될 수 있다.

제 1 엑시콘 미러는 상기 광원부로부터 입사되는 광의 경로상에 배치될 수 있다.

제 2 엑시콘 미러는 상기 광원부 및 상기 제 1 엑시콘 미러 사이에 배치되고, 상기 광원부로부터 입사되는 광이 통과하여 상기 제 1 엑시콘 미러에 입사되도록 내부에 제 1 홀이 구비될 수 있다.

제 2 엑시콘 미러는 상기 제 1 엑시콘 미러의 외면에 대응되는 경사진 반사면을 포함할 수 있다.

제 2 엑시콘 미러는 상기 제 1 엑시콘 미러의 외면과 평행하게 형성된 반사면을 포함할 수 있다.

링빔 집광부는 내부에 제 2 홀을 포함하는 렌즈일 수 있다.

농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치는 상기 제 2 홀 및 상기 제 1 엑시콘 미러 사이에 기계적으로 연결되고, 상기 제 1 엑시콘 미러를 이동시켜 포커싱 위치를 가변시키는 이동부를 더 포함할 수 있다.

링빔 집광부는 상기 제 1 엑시콘 미러 및 검사대상물체의 사이에 배치될 수 있다.

농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치는 상기 광원부로부터 입사되는 광을 작게 변경시켜 상기 제 1 엑시콘 미러로 입사시키는 각도 변경부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 농축산물 성분 검사용 휴대형 모듈은 광원부로부터 생성된 광을 이용하여 링(ring) 빔을 형성하는 링빔 형성부와, 형성된 링빔을 측정 적분구로 입사시키는 링빔 집광부와, 상기 링빔 집광부로부터 입사되는 링빔이 검사 대상 물체로 집광되어 발생하는 확산 반사광을 내부에서 확산 반사시키는 측정 적분구;를 포함할 수 있다.

측정 적분구는 내부가 비어있는 구 형상을 가질 수 있다.

측정 적분구는 상기 링빔 집광부로부터 입사되는 링빔이 입사되는 입사홀; 및 상기 측정 적분구 내부에서 확산 반사된 확산 반사광이 상기 검출부로 입사되는 출사홀을 포함할 수 있다.

제 2 엑시콘 미러는 상기 제 1 엑시콘 미러의 외면에 대응되는 경사진 반사면 또는, 외면과 평행하게 형성된 반사면을 포함할 수 있다.

개시된 발명에 따르면, 본 발명은 시료표면에 링빔 포커싱으로 조명하고, 시료표면에서 확산 반사된 반사광을 적분측정구를 사용하여 집광하므로, 시료 표면으로 입사하는 입사광의 각도나 표면 형상에 크게 영향을 받지 않고 계측할 수 있다.

또한, 본 발명은 링빔 형성부의 구조를 변경하여 검사용 모듈의 크기를 줄임으로써 휴대 가능한 검사 장치를 구현할 수 있다.

또한, 본 발명은 2개의 엑시콘 미러를 이용하여 링빔을 형성함으로써, 링빔 형성부의 크기 및 광헤드의 크기를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 농산물 및 축산물 표면에서 내부로 침투하는 빔의 침투깊이를 조절 가능함으로써, 측정의 계측정밀도를 높일 수 있다.

또한, 본 발명은 링빔 형성부의 내부에 포함된 엑시콘 미러를 링빔 집광부의 내부에 배치된 이동부를 이용하여 포커싱 위치를 변경함으로써, 이동부의 추가에 따른 별도의 공간이 필요없으므로 소형화가 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 농축산물 성분 검사용 모듈 및 휴대형 검사장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동부에 의해 제 1 엑시콘 미러가 이동되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 7 및 도 8에 따른 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치에 적용되는 측정 적분구를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 농축산물 성분 검사용 모듈 및 휴대형 검사장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치(100)는 광원부(110), 각도 변경부(120), 링빔 형성부(130), 링빔 집광부(140), 측정 적분구(150), 검사 대상 물체(160) 및 검출부(170)를 포함한다. 본 발명에서 농축산물 성분 검사용 모듈은 링빔 형성부(130), 링빔 집광부(140), 측정 적분구(150)를 포함하는 구성을 의미한다.

광원부(110)는 광을 생성할 수 있다.

각도 변경부(120)는 광원부(110)로부터 입사되는 광의 각도를 작게 변경시켜 링빔 형성부(130)로 입사시킬 수 있다. 예를 들면, 각도 변경부(120)는 입사된 광을 광축에 대해 일정한 각도 이하로 작게 변경하거나 평행하게 형성할 수 있다. 각도 변경부(120)는 입사된 광을 평행하게 굴절시키는 볼록 렌즈 또는 입사된 광을 평행하게 반사시키는 포물면경 등일 수 있다.

링빔 형성부(130)는 입사되는 광을 이용하여 링(ring) 빔을 형성할 수 있다. 여기서, 링 빔은 내부 공간이 비어 있으며, 단면이 링 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 링빔 형성부(130)는 제 1 엑시콘 미러 및 제 2 엑시콘 미러를 이용하여 링빔을 형성할 수 있다.

링빔 집광부(140)는 링빔 형성부(130)에서 형성된 링빔을 측정 적분구(150)로 입사시킬 수 있다.

측정 적분구(150)는 링빔 집광부(140)로부터 입사되는 링빔이 검사 대상 물체(160)로 집광되어 발생하는 확산 반사광을 내부에서 확산 반사시킬 수 있다.

빔 형성부(130), 링빔 집광부(140) 및 측정 적분구(150)에 대한 설명은 이하의 도 2 내지 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하겠다.

검사 대상 물체(160)는 검사하고자 하는 대상 물체를 의미하고, 측정 적분구(150)의 하부에 배치될 수 있다.

검출부(170)는 측정 적분구(150) 내부에서 확산 반사된 확산 반사광을 검출할 수 있다. 검출부(170)는 확산 반사광에 기초하여 농축산물의 성분을 측정할 수 있다.

영상 생성부(미도시)는 검출부(160)를 통해 검출된 빔을 이용하여 영상 이미지를 생성할 수 있다. 생성된 이미지는 디스플레이부(미도시)에 표시될 수 있다.

도 2, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치는 광원부(110), 각도 변경부(120), 링빔 형성부(130), 링빔 집광부(140), 측정 적분구(150), 검사 대상 물체(160) 및 검출부(170)를 포함한다.

광원부(110)는 광을 생성할 수 있다.

링빔 형성부(130)는 입사되는 광을 이용하여 링(ring) 빔을 형성할 수 있다. 여기서, 링 빔은 내부 공간이 비어 있으며, 단면이 링 형상을 가질 수 있다.

링빔 형성부(130)는 제 1 엑시콘 미러(131) 및 제 2 엑시콘 미러(132)를 포함할 수 있다.

제 1 엑시콘 미러(131)는 광원부(110)로부터 입사되는 광의 경로상에 배치되며, 제 2 엑시콘 미러(132) 및 링빔 집광부(140) 사이에 배치될 수 있다.

제 1 엑시콘 미러(131)는 광원부(110)로부터 입사되는 광을 외면에서 반사시켜 링(ring) 빔을 형성할 수 있다.

제 2 엑시콘 미러(132)는 광원부(110) 및 제 1 엑시콘 미러(131) 사이에 배치될 수 있다.

제 2 엑시콘 미러(132)는 제 1 엑시콘 미러(131)로부터 반사된 링빔을 링빔 집광부(140)로 반사시킬 수 있다. 제 1 엑시콘 미러(132)에서 반사된 링빔은 광원부(110)로부터 입사되는 광과 평행할 수 있다.

제 2 엑시콘 미러(132)는 제 1 엑시콘 미러(131)의 외면(135)에 대응되는 경사진 반사면(136)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제 2 엑시콘 미러(132)는 제 1 엑시콘 미러(131)의 외면(135)과 평행하게 형성된 반사면(136)을 포함할 수 있다.

제 2 엑시콘 미러(132)는 광원부(110)로부터 입사되는 광이 통과하여 제 1 엑시콘 미러(132)에 입사되도록 내부에 제 1 홀이 구비될 수 있다. 즉, 광은 제 1 홀을 통과하여 제 1 엑시콘 미러(132)로 입사된다.

제 2 엑시콘 미러(132)의 크기는 제 1 엑시콘 미러(131)의 크기보다 크고, 제 2 엑시콘 미러(132)의 제 2 홀의 크기는 제 1 엑시콘 미러(131)의 단면적 크기보다 작을 수 있다

제 2 엑시콘 미러(132)는 광원부(110)로부터 입사되는 광이 통과하여 제 1 엑시콘 미러(132)에 입사되도록 내부에 제 1 홀(300)이 구비될 수 있다.

링빔 집광부(140)는 링빔 형성부(130)에서 형성된 링빔을 측정 적분구(150)로 입사시킬 수 있다. 링빔 집광부(140)는 제 1 엑시콘 미러(131) 및 측정 적분구(150)의 사이에 배치되며, 내부에 제 2 홀(310)을 포함하는 렌즈일 수 있다.

제 1 엑시콘 미러(131), 제 2 엑시콘 미러(132) 및 링빔 집광부(140)는 평행하게 배치될 수 있다.

도 4를 참조하면, 측정 적분구(150)는 입사홀(151, 152), 출사홀(153, 154), 검출홀(155), 및 지지부(156)를 포함할 수 있다.

입사홀(151, 152)은 링빔 집광부(140)로부터 입사되는 링빔이 입사될 수 있다.

검출홀(155)는 검사 대상 물체(160)의 일부가 인입될 수 있다.

출사홀(153, 154)은 검출홀(155)에 인입된 검사 대상 물체(160)의 일부에서 확산 반사된 확산 반사광이 투과되어 검출부(170)로 입사되도록 할 수 있다.

지지부(156)는 입사홀(151, 152)의 내부에 존재하는 측정 적분구(150)가 나머지 측정 적분구(150) 부분과 기계적으로 결합되도록 하여, 입사홀(151, 152)의 내부에 존재하는 측정 적분구(150)가 나머지 측정 적분구(150) 부분에 고정되도록 할 수 있다. 본 실시예에서는 지지부(156)가 2개인 경우를 기준으로 설명하였으나, 지지부(156)의 개수는 1개, 4개, 6개 등과 같이 다양한 개수로 구현할 수 있다.

위와 같이, 측정 적분구(150)는 입사되는 링빔의 각도 또는 검사 대상 물체(160)로부터 반사되는 확산 반사광의 각도에 상관없이, 검사 대상 물체(160)로부터 반사되는 확산 반사광을 검출부(170)로 입사되도록 함으로써, 입사 또는 반사의 각도에 따른 검출 성능의 차이가 없어 고감도로 일정하게 측정할 수 있도록 한다.

검출부(170)는 측정 적분구(150) 내부에서 확산 반사된 확산 반사광을 검출할 수 있다.

이동부(180)는 링빔 집광부(140)의 제 2 홀 및 제 1 엑시콘 미러(131) 사이에 기계적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 이동부(180)는 링빔 집광부(140)에 고정되면서, 제 1 엑시콘 미러(131)을 좌우로 이동시킬 수 있다. 예를 들면, 이동부(180)는 보이스 코일 모터 등으로 구현될 수 있다.

이동부(180)는 제 1 엑시콘 미러(131)를 이동시켜 링빔이 포커싱되는 위치를 가변시킬 수 있다. 이에 따라, 검사 상황에 따라 최상의 결과가 나올 수 있는 포커싱 위치를 조절할 수 있다.

본 발명에 따르면, 시료표면에 링빔 포커싱으로 조명하고, 시료표면에서 확산 반사된 반사광을 적분측정구를 사용하여 집광하므로, 시료 표면으로 입사하는 입사광의 각도나 표면 형상에 크게 영향을 받지 않고 계측할 수 있다.

또한, 링빔 형성부의 구조를 변경하여 검사용 모듈의 크기를 줄임으로써 휴대 가능한 검사 장치를 구현할 수 있다.

또한, 2개의 엑시콘 미러를 이용하여 링빔을 형성함으로써, 링빔 형성부의 크기 및 광헤드의 크기를 줄일 수 있다.

또한, 농산물 및 축산물 표면에서 내부로 침투하는 빔의 침투깊이를 조절 가능함으로써, 측정의 계측정밀도를 높일 수 있다.

또한, 링빔 형성부의 내부에 포함된 엑시콘 미러를 링빔 집광부의 내부에 배치된 이동부를 이용하여 포커싱 위치를 변경함으로써, 이동부의 추가에 따른 별도의 공간이 필요없으므로 소형화가 가능하다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동부에 의해 제 1 엑시콘 미러가 이동되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 도 5는 제 1 엑시콘 미러(131)를 제 1 위치에 놓은 상태이고, 도 6은 제 1 엑시콘 미러(131)를 제 1 위치에서 아래쪽으로 이동시켜 제 2 위치에 놓은 상태이다.

도 5와 같이 제 1 엑시콘 미러(131)를 제 1 위치에 놓은 상태에서 이동부(180)가 제 1 엑시콘 미러(132)를 아래쪽으로 이동시키면, 도 6과 같이 링빔이 포커싱되는 위치가 아래쪽으로 이동하게 된다. 이와 같이, 제 1 엑시콘 미러(132)를 아래쪽으로 이동시키면, 링빔이 검사대상물체(160)의 내부에 더욱 깊숙히 침투하게 된다.

이와 같이, 검사대상물체(160)의 성질(예를 들면, 표면의 형태, 표면의 두께 등)에 따라 링빔이 포커싱되는 위치를 변경함으로써, 검사대상물체(160)의 성질에 상관없이 일정하게 분광을 측정할 수 있다.

또한, 포커싱 위치를 변경하기 위해, 별도의 공간에 이동부를 배치하는 것이 아니라, 링빔 형성부(130) 및 링빔 집광부(140)의 내부에 배치함으로써, 이동부의 추가에 따른 별도의 공간이 필요 없으므로 소형화가 가능하다.

도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치(700)는 광원부(710), 각도 변경부(720), 베셀빔 형성부(730), 측정 적분구(740), 검사 대상 물체(750) 및 검출부(760)를 포함한다.

광원부(710)는 광을 생성할 수 있다.

각도 변경부(720)는 광원부(710)로부터 입사되는 광의 각도를 작게 변경시켜 링빔 형성부(730)로 입사시킬 수 있다. 예를 들면, 각도 변경부(720)는 입사된 광을 광축에 대해 일정한 각도 이하로 작게 변경하거나 평행하게 형성할 수 있다. 각도 변경부(720)는 입사된 광을 평행하게 굴절시키는 볼록 렌즈 또는 입사된 광을 평행하게 반사시키는 포물면경 등일 수 있다.

베셀빔 형성부(730)는 각도변경부(720)로부터 생성된 광을 이용하여 베셀빔을 생성할 수 있다. 각도변경부(720)가 없는 경우에는, 베셀빔 형성부(730)는 광원부(710)로부터 생성된 광을 이용하여 베셀빔을 생성할 수 있다.

측정 적분구(740)는 베셀빔 형성부(730)로부터 입사되는 베셀빔이 검사 대상 물체(750)로 집광되어 발생하는 확산 반사광을 내부에서 확산 반사시킬 수 있다. 예를 들면, 측정 적분구(740)는 내부가 비어있는 구 형상을 가질 수 있다.

검사 대상 물체(750)는 검사하고자 하는 대상 물체를 의미하고, 측정 적분구(740)의 하부에 배치될 수 있다.

검출부(760)는 측정 적분구(740) 내부에서 확산 반사된 확산 반사광을 검출할 수 있다. 검출부(760)는 확산 반사광에 기초하여 농축산물의 성분을 측정할 수 있다.

영상 생성부(미도시)는 검출부(760)를 통해 검출된 빔을 이용하여 영상 이미지를 생성할 수 있다. 생성된 이미지는 디스플레이부(미도시)에 표시될 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치(800)는 광원부(810), 각도 변경부(820), 베셀빔 형성부(830), 반사부(835), 측정 적분구(840), 검사 대상 물체(850) 및 검출부(860)를 포함한다.

광원부(810)는 광을 생성할 수 있다.

각도 변경부(820)는 광원부(810)로부터 입사되는 광의 각도를 작게 변경시켜 링빔 형성부(830)로 입사시킬 수 있다. 예를 들면, 각도 변경부(820)는 입사된 광을 광축에 대해 일정한 각도 이하로 작게 변경하거나 평행하게 형성할 수 있다. 각도 변경부(820)는 입사된 광을 평행하게 굴절시키는 볼록 렌즈 또는 입사된 광을 평행하게 반사시키는 포물면경 등일 수 있다.

베셀빔 형성부(830)는 각도변경부(820)로부터 생성된 광을 이용하여 베셀빔을 생성할 수 있다.

반사부(835)는 베셀빔 형성부(830)로부터 입사되는 베셀빔을 1차원 또는 2차원으로 반사시켜 상기 입사홀로 입사시켜 라인 스캐닝 또는 2차원 면 스캐닝이 가능하도록 한다. 예를 들면, 반사부(835)는 1차원 또는 2차원 멤스(MEMS) 거울일 수 있다.

측정 적분구(840)는 반사부(835)로부터 입사되는 베셀빔이 검사 대상 물체(850)로 집광되어 발생하는 확산 반사광을 내부에서 확산 반사시킬 수 있다. 예를 들면, 측정 적분구(840)는 내부가 비어있는 구 형상을 가질 수 있다.

검사 대상 물체(850)는 검사하고자 하는 대상 물체를 의미하고, 측정 적분구(740)의 하부에 배치될 수 있다.

검출부(860)는 측정 적분구(840) 내부에서 확산 반사된 확산 반사광을 검출할 수 있다. 검출부(860)는 확산 반사광에 기초하여 농축산물의 성분을 측정할 수 있다.

영상 생성부(미도시)는 검출부(860)를 통해 검출된 빔을 이용하여 영상 이미지를 생성할 수 있다. 생성된 이미지는 디스플레이부(미도시)에 표시될 수 있다.

도 9는 도 7 및 도 8에 따른 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치에 적용되는 측정 적분구를 설명하기 위한 도면이다.

도 9를 참조하면, 측정 적분구(840)는 입사홀(842), 출사홀(843,844) 및 검출홀(845)을 포함할 수 있다.

입사홀(842)은 베셀빔 형성부 또는 반사부로부터 입사되는 베셀빔이 입사될 수 있다.

검출홀(845)는 검사 대상 물체의 일부가 인입될 수 있다. 검출홀(845)의 내부에는 검사 대상 물체가 접촉되는 보호 윈도우(841)가 포함될 수 있다. 보호 윈도우(841)은 측정 적분구(840)의 내부로 먼지 또는 농축산물의 부산물이 유입되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 베셀빔을 잘 투과시킬 수 있는 기능을 할 수 있다.

출사홀(843,844)은 검출홀(845)을 통해 검사 대상 물체의 일부에서 확산 반사된 확산 반사광이 투과되어 검출부로 입사되도록 할 수 있다.

위와 같이, 측정 적분구(840)는 입사되는 링빔의 각도 또는 검사 대상 물체로부터 반사되는 확산 반사광의 각도에 상관없이, 검사 대상 물체로부터 반사되는 확산 반사광을 검출부로 입사되도록 함으로써, 입사 또는 반사의 각도에 따른 검출 성능의 차이가 없어 고감도로 일정하게 측정할 수 있도록 한다.

설명된 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

또한, 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치
110 : 광원부
120 : 각도 변경부
130 : 링빔 형성부
140 : 링빔 집광부
150 : 측정 적분구
160 : 검사 대상 물체
170 : 검출부

Claims

광을 생성하는 광원부;
상기 광원부로부터 생성된 광을 이용하여 링(ring) 빔을 형성하는 링빔 형성부;
형성된 링빔을 측정 적분구로 입사시키는 링빔 집광부;
상기 링빔 집광부로부터 입사되는 링빔이 검사 대상 물체로 집광되어 발생하는 확산 반사광을 내부에서 확산 반사시키는 측정 적분구; 및
상기 측정 적분구 내부에서 확산 반사된 확산 반사광을 검출하는 검출부;를 포함하되,
상기 측정 적분구는,
상기 링빔 집광부로부터 입사되는 링빔이 입사되는 입사홀;
상기 검사 대상 물체의 일부가 인입되는 검출홀; 및
상기 검출홀에 인입된 상기 검사 대상 물체의 일부에서 확산 반사된 확산 반사광이 상기 검출부로 입사되는 출사홀;을 포함하고 내부가 비어있는 구 형상을 가지고, 상기 입사되는 링빔의 각도 또는 검사 대상 물체로부터 반사되는 확산 반사광의 각도에 상관없이, 검사 대상 물체로부터 반사되는 확산 반사광을 상기 구 형상의 내부에서 반사시켜 상기 검출부로 입사되도록 하는, 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 검출부는
상기 출사홀과 기계적으로 연결되는, 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치.
제 1 항에 있어서,
상기 링빔 형성부는,
상기 광원부 및 상기 링빔 집광부 사이에 배치되고, 상기 광원부로부터 입사되는 광을 반사시켜 링(ring) 빔을 형성하는 제 1 엑시콘 미러 및, 상기 제 1 엑시콘 미러로부터 반사된 링빔을 상기 링빔 집광부로 반사시키는 제 2 엑시콘 미러로 구성되는, 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 엑시콘 미러는,
상기 광원부로부터 입사되는 광의 경로상에 배치되는, 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제 2 엑시콘 미러는,
상기 광원부 및 상기 제 1 엑시콘 미러 사이에 배치되고, 상기 광원부로부터 입사되는 광이 통과하여 상기 제 1 엑시콘 미러에 입사되도록 내부에 제 1 홀이 구비되는, 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제 2 엑시콘 미러는,
상기 제 1 엑시콘 미러의 외면에 대응되는 경사진 반사면을 포함하는, 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치.
제 8 항에 있어서,
상기 제 2 엑시콘 미러는,
상기 제 1 엑시콘 미러의 외면과 평행하게 형성된 반사면을 포함하는, 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치.
제 1 항에 있어서,
상기 링빔 집광부는
내부에 제 2 홀을 포함하는 렌즈인, 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치.
제 10 항에 있어서,
상기 제 2 홀 및 상기 제 1 엑시콘 미러 사이에 기계적으로 연결되고, 상기 제 1 엑시콘 미러를 이동시켜 포커싱 위치를 가변시키는 이동부를 더 포함하는, 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치.
제 1 항에 있어서,
상기 링빔 집광부는,
상기 제 1 엑시콘 미러 및 검사대상물체의 사이에 배치되는, 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치.
제 5 항에 있어서,
상기 광원부로부터 입사되는 광을 작게 변경시켜 상기 제 1 엑시콘 미러로 입사시키는 각도 변경부를 더 포함하는, 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치.
광원부로부터 생성된 광을 이용하여 링(ring) 빔을 형성하는 링빔 형성부;
형성된 링빔을 측정 적분구로 입사시키는 링빔 집광부; 및
상기 링빔 집광부로부터 입사되는 링빔이 검사 대상 물체로 집광되어 발생하는 확산 반사광을 내부에서 확산 반사시키는 측정 적분구;를 포함하되,
상기 측정 적분구는,
상기 링빔 집광부로부터 입사되는 링빔이 입사되는 입사홀;
상기 검사 대상 물체의 일부가 인입되는 검출홀; 및
상기 검출홀에 인입된 상기 검사 대상 물체의 일부에서 확산 반사된 확산 반사광이 검출부로 입사되는 출사홀;을 포함하고 내부가 비어있는 구 형상을 가지고, 상기 입사되는 링빔의 각도 또는 검사 대상 물체로부터 반사되는 확산 반사광의 각도에 상관없이, 검사 대상 물체로부터 반사되는 확산 반사광을 상기 구 형상의 내부에서 반사시켜 상기 검출부로 입사되도록 하는, 농축산물 성분 검사용 휴대형 모듈.
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제 14 항에 있어서,
상기 링빔 형성부는,
상기 광원부 및 상기 링빔 집광부 사이에 배치되고, 상기 광원부로부터 입사되는 광을 반사시켜 링(ring) 빔을 형성하는 제 1 엑시콘 미러 및, 상기 제 1 엑시콘 미러로부터 반사된 링빔을 상기 링빔 집광부로 반사시키는 제 2 엑시콘 미러로 구성되는, 농축산물 성분 검사용 휴대형 모듈.
제 17 항에 있어서,
상기 제 1 엑시콘 미러는,
상기 광원부로부터 입사되는 광의 경로상에 배치되는, 농축산물 성분 검사용 휴대형 모듈.
제 17 항에 있어서,
상기 제 2 엑시콘 미러는,
상기 광원부 및 상기 제 1 엑시콘 미러 사이에 배치되고, 상기 광원부로부터 입사되는 광이 통과하여 상기 제 1 엑시콘 미러에 입사되도록 내부에 제 1 홀이 구비되는, 농축산물 성분 검사용 휴대형 모듈.
제 17 항에 있어서,
상기 제 2 엑시콘 미러는,
상기 제 1 엑시콘 미러의 외면에 대응되는 경사진 반사면 또는, 외면과 평행하게 형성된 반사면을 포함하는, 농축산물 성분 검사용 휴대형 모듈.
광을 생성하는 광원부;
상기 광원부로부터 생성된 광을 이용하여 베셀빔을 생성하는 베셀빔 형성부;
상기 베셀빔 형성부로부터 입사되는 베셀빔이 검사 대상 물체로 집광되어 발생하는 확산 반사광을 내부에서 확산 반사시키는 측정 적분구; 및
상기 측정 적분구 내부에서 확산 반사된 확산 반사광을 검출하는 검출부;를 포함하되,
상기 측정 적분구는,
링빔 집광부로부터 입사되는 링빔이 입사되는 입사홀;
상기 검사 대상 물체의 일부가 인입되는 검출홀; 및
상기 검출홀에 인입된 상기 검사 대상 물체의 일부에서 확산 반사된 확산 반사광이 상기 검출부로 입사되는 출사홀;을 포함하고 내부가 비어있는 구 형상을 가지고, 상기 입사되는 링빔의 각도 또는 검사 대상 물체로부터 반사되는 확산 반사광의 각도에 상관없이, 검사 대상 물체로부터 반사되는 확산 반사광을 상기 구 형상의 내부에서 반사시켜 상기 검출부로 입사되도록 하는, 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치.
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제 21 항에 있어서,
상기 검출홀은
상기 검사 대상 물체의 접촉되는 보호 윈도우를 더 포함하는, 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치.
제 21 항에 있어서,
상기 베셀빔 형성부로부터 입사되는 베셀빔을 1차원 또는 2차원으로 반사시켜 상기 입사홀로 입사시켜 라인 스캐닝 또는 2차원 면 스캐닝이 가능하도록 하는 반사부를 더 포함하는, 농축산물 성분 검사용 휴대형 검사장치.