KR102389181B1 - 분광 모듈 - Google Patents

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차언지
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김윤아
박지호
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Abstract

본 발명의 다양한 실시예는, 과일의 당도를 측정하거나 교육용으로 사용할 수 있는 분광 모듈에 관한 것으로, 광을 안내하기 위한 개구홈이 구비되는 광가이드부; 렌즈를 수용하는 렌즈 트레이; 시료를 담는 시료 용기; 슬릿; 회절 격자; 상기 광가이드부, 렌즈 트레이, 시료 용기, 슬릿 및 회절격자를 수용하는 분광 트레이; 및 상기 분광 트레이를 커버하는 덮개를 포함한다.

Description

분광 모듈{Spectrometer module}
본 발명의 다양한 실시예는 분광 모듈에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 다양한 실시예는 과일의 당도를 측정하거나 교육용으로 사용할 수 있는 분광 모듈에 관한 것이다.
분광기는 물질이 방출 또는 반사하는 빛의 스펙트럼을 계측하는 장치로, 파장 스펙트럼을 분산시켜, 빛의 구성 성분을 측정한다.
이러한 분광기는 구조가 복잡하고, 구성 부품의 개수가 많아 고가인 경우가 많고 실생활에서 분광기를 쉽게 접하기 어렵다.
따라서, 실생활에서도 쉽게 이용할 수 있고, 교육용으로도 사용할 수 있는 분광기가 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 분광기를 이루는 단위 구성들의 이동 및 배치를 통해 분광 원리를 쉽게 이해하고 학습할 수 있는 분광 모듈을 제공하고자 한다.
또한, 과일의 당도를 측정하면서 분광학에 대한 흥미를 유발할 수 있는 분광 모듈을 제공하고자 한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 분광 모듈은, 광을 안내하기 위한 개구홈이 구비되는 광가이드부; 렌즈를 수용하는 렌즈 트레이; 시료를 담는 시료 용기; 슬릿; 회절 격자; 상기 광가이드부, 렌즈 트레이, 시료 용기, 슬릿 및 회절격자를 수용하는 분광 트레이; 및 상기 분광 트레이를 커버하는 덮개를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 분광 모듈에서, 상기 광가이드부, 렌즈 트레이, 시료 용기, 슬릿 및 회절격자는 상기 분광 트레이 내에서 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 분광 모듈에서, 상기 렌즈 트레이는 렌즈가 삽입되는 삽입홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 분광 모듈에서, 상기 분광 트레이의 내면에 거리 측정을 위한 눈금선이 표시되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 분광 모듈에서, 상기 시료 용기 내에 당도를 측정하고자 하는 과일의 추출즙이 메탄올로 처리되어 수용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 분광 모듈은 기존의 다른 분광기에 비해 비용이 저렴하고, 소형으로 구비되어 휴대성이 뛰어나다. 본 발명의 분광 모듈은 분광기를 이루는 단위 구성들을 쉽게 이동 및 배치할 수 있어, 분광 원리를 쉽게 이해하고 학습할 수 있다.
또한, 본 발명의 분광 모듈을 통해 과일의 당도를 측정할 수 있어, 사용자로 하여금 분광학에 대한 흥미를 유발할 수 있다.
도 1은 본 발명의 분광 모듈의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 분광 모듈의 작동 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 분광 모듈은, 투과형 가시광선 분광 모듈로써, 분광 트레이(12), 덮개(14), 광가이드부(22), 렌즈 트레이(32, 34, 36, 62, 64), 렌즈(L), 시료 용기(42), 슬릿(52) 및 회절 격자(72)를 포함할 수 있다.
분광 트레이(12)는 분광 모듈을 이루는 단위 구성품들을 수용할 수 있다. 분광 트레이(12)는 “ㄱ”자 모양일 수 있다.
분광 트레이(12)는 바닥면 및 바닥면으로부터 상부로 연장되는 측면을 포함할 수 있다. 분광 트레이(12)의 측면을 통해 광가이드부(22), 렌즈 트레이(32, 34, 36, 62, 64), 렌즈(L), 시료 용기(42), 슬릿(52) 및 회절 격자(72)를 흔들리지 않게 고정하여 수용할 수 있다.
분광 트레이(12)의 측면의 내측에는 거리 측정을 위한 눈금선이 표시될 수 있다. 이러한 눈금선을 통해 분광 트레이(12) 내에 수용되는 광가이드부(22), 렌즈 트레이(32, 34, 36, 62, 64), 시료 용기(42), 슬릿(52) 및 회절 격자(72) 들 사이의 거리를 쉽게 측정할 수 있다. 또한, 사용자는 눈금선을 통해 단위 구성품들의 거리를 다양하게 조절함으로써, 단위 구성품들의 배치 및 거리에 따른 분광 효과에 대해 학습할 수 있고, 학습 효과를 높일 수 있다.
광가이드부(22)는 광을 안내하기 위한 개구홈(22a)을 포함할 수 있다. 개구홈(22a)을 따라 광이 출사할 수 있도록 광원이 배치될 수 있다. 광원으로써 LED가 사용될 수 있다. 한편, 도면에 도시하지 않았으나 이러한 광원을 고정할 수 있는 광원 고정대를 더 포함할 수 있다.
렌즈 트레이는 제1 렌즈 트레이(32, 34, 36) 및 제2 렌즈 트레이(62, 64)를 포함할 수 있다.
제1 렌즈 트레이(32, 34, 36)는 렌즈(L)가 삽입되는 삽입홈(32a, 34a, 36a)을 포함할 수 있다. 사용자는 렌즈(L)를 제1 렌즈 트레이(32, 34, 36)에 끼웠다 뺄 수 있다. 제1 렌즈 트레이(32, 34, 36)는 분광 트레이(12) 내에서 이동 가능하게 배치될 수 있다. 제1 렌즈 트레이(32, 34, 36)는 광원의 조건에 따라 사용자가 거리를 이동시키거나 개수를 달리하여 배치시킬 수 있다.
제2 렌즈 트레이(62, 64)는 볼록렌즈가 끼워져 고정된 상태로 구비될 수 있다. 제2 렌즈 트레이(62, 64)는 분광 트레이(12) 내에서 이동 가능하게 배치될 수 있다. 제2 렌즈 트레이(62, 64)는 광원의 조건에 따라 사용자가 거리를 이동시키거나 개수를 달리하여 배치시킬 수 있다
시료 용기(42) 내에는 본 발명의 분광 모듈을 이용하여 측정하고자 하는 시료가 수용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 분광 모듈을 이용하여 과일의 당도를 측정하고자 할 경우, 과일의 추출즙과 처리 시료를 혼합하여 시료 용기(42) 내에 담을 수 있다. 예를 들면, 과즙과 메탄올을 혼합한 후 상등액을 추출하여 시료 용기(42)에 담을 수 있다.
덮개(14)는 암실 조건을 만들기 위해 분광 트레이(12)를 커버할 수 있다. 즉, 덮개(14)는 분광 트레이(12) 및 단위 구성품들을 커버하여 암실 조건을 만들 수 있다. 덮개(14)는 분광 트레이(12)의 모양과 대응되도록 “ㄱ”자 모양일 수 있다.
본 발명의 분광 트레이(12), 덮개(14), 광가이드부(22), 제1 렌즈 트레이(32, 34, 36), 렌즈(L), 시료 용기(42), 슬릿(52) 및 회절 격자(72)는 모두 3D 프린팅을 통해 제조될 수 있다.
본 발명의 분광 모듈을 통해 과일의 당도를 쉽게 측정할 수 있다. 카로티노이드는 식물에 많이 존재하는 소수성 색소로써, 400 내지 500 nm 부근의 빛을 흡수하고, 카로티노이드가 많을수록 식물 또는 과일의 당도가 높다. 따라서, 본 발명의 분광 모듈로 카로티노이드를 측정함으로써 과일의 당도를 분석할 수 있다. 즉, 흡수되지 못한 500 nm 내지 600 nm 영역대를 측정함으로써 과일의 당도를 분석할 수 있다.
한편, 도 2를 참고하여 본 발명의 분광 모듈의 작동 방법을 설명한다. 도 2를 참고하면, 광원으로부터 출사된 광은 광가이드부(22)를 통과하여 렌즈 트레이(32, 34)의 렌즈에 입사되고, 시료 용기(42) 내의 시료를 통과한 빛은 렌즈 트레이(36)의 렌즈에 입사된 후 슬릿(52)을 통과하고, 슬릿(52)을 통과하여 입력된 빛은 렌즈 트레이(62)의 볼록렌즈를 통해 반사 및 평행화되어 반사형 회절격자(72)에 입사되고, 회절 격자(72)에서는 빛이 파장별로 분산되어 렌즈 트레이(62)의 볼록렌즈에 입사되며, 볼록렌즈에서는 빛이 집속되며 특정 파장의 빛은 디텍터에 모아져 상을 맺는다. 디텍터에 맺힌 상을 모바일(M)의 카메라로 찍어 스펙트럼을 분석할 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 광을 안내하기 위한 개구홈이 구비되는 광가이드부;
    렌즈를 수용하는 렌즈 트레이;
    당도를 측정하고자 하는 과일의 추출즙이 메탄올로 처리되어 수용되는 시료 용기;
    상기 시료 용기를 통과한 빛이 통과하는 슬릿;
    상기 슬릿을 통과한 빛이 파장별로 분산되는 회절 격자;
    상기 광가이드부, 렌즈 트레이, 시료 용기, 슬릿 및 회절격자를 수용하는 분광 트레이;
    상기 분광 트레이를 커버하는 덮개; 및
    특정 파장의 빛이 모아져 상이 맺히는 디텍터를 포함하고,
    상기 디텍터에 맺힌 상의 스펙트럼을 분석하여 시료의 당도를 측정하기 위한 분광 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광가이드부, 렌즈 트레이, 시료 용기, 슬릿 및 회절격자는 상기 분광 트레이 내에서 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 분광 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 트레이는 렌즈가 삽입되는 삽입홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 분광 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분광 트레이의 내면에 거리 측정을 위한 눈금선이 표시되는 것을 특징으로 하는 분광 모듈.
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