KR20020045432A

KR20020045432A - Ｃｃｄ 소자를 이용한 스펙트럼 장치

Info

Publication number: KR20020045432A
Application number: KR1020000075044A
Authority: KR
Inventors: 박성근; 정명신; 이세병
Original assignee: 박성근
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2000-12-11
Publication date: 2002-06-19

Abstract

본 발명은 스펙트럼 분광기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 CCD 소자를 이용하여 스펙트럼 영상을 디스플레이하고, 저장할 수 있는 CCD 소자를 이용한 스펙트럼 장치에 관한 것이다. 이를 위해, 외부와 광학적으로 차단된 암상자(30); 상기 암상자(30) 내부의 일측에 설치된 방전관(12); 상기 방전관(12)의 일측에 구비되어 상기 방전관(12)에서 방출하는 빛의 일부만을 통과시키는 슬릿(34); 상기 슬릿(34)을 통과하는 빛이 조사되도록 상기 슬릿(34)의 일측에 구비된 프리즘(36); 상기 프리즘(36)의 일측에 구비되어 상기 프리즘(36)에 의해 분광된 빛을 수렴시키는 렌즈(40); 상기 렌즈(40)의 일측에 구비되어 소정크기로 수렴된 빛을 감지하여 전기적 신호로 변환하는 CCD 소자(43); 및 상기 CCD 소자(43)의 전기적 신호를 전송받아 디스플레이하는 모니터(44);를 포함하는 것을 특징으로 하는 CCD 소자를 이용한 스펙트럼 장치가 제공된다.

Description

ＣＣＤ 소자를 이용한 스펙트럼 장치{A Spectrum Apparatus Using CCD Elements}

본 발명은 스펙트럼 분광기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 CCD 소자를 이용하여 스펙트럼 영상을 디스플레이하고, 저장할 수 있는 CCD 소자를 이용한 스펙트럼 장치에 관한 것이다.

일반적으로 태양빛을 분광시키면 무지개와 같은 연속 스펙트럼이 형성되고, 특정물질(예를 들어 나트륨)을 가열하여 방출하는 빛을 분광시키면 선 스펙트럼이 형성된다. 따라서, 미지의 가스를 방전시켜 얻은 스펙트럼을 조사함으로써 가스의 성분이나 종류를 알 수 있다. 이는 각 가스마다 고유의 분광 스펙트럼을 나타내기 때문이다. 이러한 성분 분석을 위해 종래에 스펙트럼 분광기가 사용되었다.

도 1은 종래의 스펙트럼 분광장치의 개략적인 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 분광장치는 빛이 들어가거나 새어나올 수 없도록 암상자(10) 내에 설치된다. 일측에는 봉입된 가스를 방전시켜 빛을 방출하게 하는 방전관(12)이 구비되어 있고, 방전관(12)의 일측에는 빛의 일부만을 통과시키도록 좁은 틈이 형성된 슬릿(14)이 구비되어 있다.

슬릿(14)의 일측에는 슬릿(14)을 통과한 빛이 분광되도록 프리즘(16)이 거치대(18)에 의하여 고정되어 있다. 그리고, 암상자(10)의 타측에는 빛을 감광할 수 있는 감광지(20)(예를 들어 필름)가 놓여진다.

이러한 종래의 스펙트럼 분광장치의 작용을 설명하면 다음과 같다. 방전관(12)의 양측에 고압의 전기를 인가하면 내부에서 방전현상이 일어나면서 빛을 방출하게 된다. 방출된 빛은 슬릿(14)을 통과하면서 직선화된다. 그리고 프리즘(16)을 통과한 빛은 분광되고, 분광된 빛을 수초 내지 수분간 감광지(20)에노출시키면 감광지(20)에 선 스펙트럼(22)을 형성하게 된다. 그 다음 얻어진 선 스펙트럼을 분석하여 방전관(12) 내의 가스를 분석하게 된다.

그러나 이러한 종래의 스펙트럼 분광장치는 감광용 필름을 사용하기 때문에 노출시간이 필요하고, 필름을 매번 교환하여야 하는 단점이 따를 뿐만 아니라 암상자(16) 내부로 빛이 들어가지 않도록 유의해야 하는 불편함이 있었다. 또한, 스펙트럼의 변화를 실시간으로 파악할 수 없고, 스펙트럼 자료를 컴퓨터에서 이용하고자 할 경우 필름을 스캔하여 보관하여야 하는 번거로움이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명의 제 1 목적은 스펙트럼의 영상을 CCD 소자와 모니터를 이용하여 실시간으로 디스플레이 할 수 있는 CCD 소자를 이용한 스펙트럼 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 2 목적은, 상기 CCD 소자의 스펙트럼 영상을 하드디스크, 디지털 테이프, CD-ROM 등에 저장함으로써 용이하게 확대, 편집, 전송할 수 있는 CCD 소자를 이용한 스펙트럼 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 외부와 광학적으로 차단된 암상자(30); 상기 암상자(30) 내부의 일측에 설치된 방전관(12); 상기 방전관(12)의 일측에 구비되어 상기 방전관(12)에서 방출하는 빛의 일부만을 통과시키는 슬릿(34); 상기 슬릿(34)을 통과하는 빛이 조사되도록 상기 슬릿(34)의 일측에 구비된 프리즘(36); 상기 프리즘(36)의 일측에 구비되어 상기 프리즘(36)에 의해 분광된 빛을 수렴시키는 렌즈(40); 상기 렌즈(40)의 일측에 구비되어 소정크기로 수렴된 빛을 감지하여 전기적 신호로 변환하는 CCD 소자(43); 및 상기 CCD 소자(43)의 전기적 신호를 전송받아 디스플레이하는 모니터(44);를 포함하는 것을 특징으로 하는 CCD 소자를 이용한 스펙트럼 장치에 의하여 달성된다.

그리고, 상기CCD 소자(43)의 전기적 신호를 전송받아 저장하는 저장수단(45)을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 외부와 광학적으로 차단된 암상자(30); 상기 암상자(30) 내부의 일측에 설치된 방전관(12); 상기 방전관(12)의 일측에 구비되어 상기 방전관(12)에서 방출하는 빛의 일부만을 통과시키는 슬릿(34); 상기 슬릿(34)을 통과하는 빛이 조사되도록 상기 슬릿(34)의 일측에 구비된 프리즘(36); 상기 프리즘(36)의 일측에 구비되어 상기 프리즘(36)에 의해 분광된 빛이 조사되는 스크린(46); 상기 스크린(46)의 후면에 구비되어, 상기 스크린(46)에 조사된 영상을 전기적 신호로 변환하는 CCD 소자(43); 및 상기 CCD 소자(43)의 전기적 신호를 전송받아 디스플레이하는 모니터(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 CCD 소자를 이용한 스펙트럼 장치에 의하여 달성될 수도 있다.

그리고, 상기 CCD 소자(43)의 전기적 신호를 전송받아 저장하는 저장수단(45)을 더 포함하는 것이 바람직하다.

저장수단(45)은 하드디스크, 디지털 테이프, CD-ROM, 광자기 디스크, DVD, 자기기록 테이프 등이 가능하다.

그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 종래의 스펙트럼 분광장치의 개략적인 단면도,

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 CCD 소자를 이용한 스펙트럼 장치의 개략적인 단면도,

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 CCD 소자를 이용한 스펙트럼 장치의 개략적인 단면도이다.

<도면중 주요부호에 대한 간단한 설명>

30 : 암상자,32 : 방전관,

34 : 슬릿,36 : 프리즘,

38 : 프리즘 거치대,40 : 렌즈,

41 : 렌즈홀더, 43 : CCD 소자,

44 : 모니터,45 : 저장장치

46 : 스크린.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 CCD 소자를 이용한 스펙트럼 장치의 개략적인 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 스펙트럼 장치는 빛이 들어가거나 새어나올 수 없도록 암상자(30) 내에 설치된다. 일측에는 봉입된 가스를 방전시켜 빛을 방출하게 하는 방전관(32)이 구비되어 있고, 방전관(32)의 일측에는 빛의 일부만을 통과시키도록 좁은 틈이 형성된 슬릿(34)이 구비되어 있다.

슬릿(34)의 일측에는 슬릿(34)을 통과한 빛이 분광되도록 프리즘(36)이 거치대(38)에 의하여 고정되어 있다. 프리즘(36)의 일측에는 분광된 빛을 집광하기 위한 볼록렌즈(40)가 설치되어 있다. 이러한 볼록렌즈(40)는 렌즈홀더(41)에 의해 암상자(30) 내부에 고정된다. 그리고, 볼록렌즈(40)의 일측에는 집광(또는 소정크기로 수렴)된 영상을 감지하여 전기적 신호로 변환하기 위한 CCD 소자(43)가 구비되어 있다.

CCD 소자(43)의 전기적 신호는 외부의 모니터(44)로 전송되어 스펙트럼을 화면에 디스플레이하게 된다. 그리고, 동일한 신호가 컴퓨터의 하드디스크와 같은 저장장치(45)로 전송되어 기록보관된다.

이하에서는 본 발명에 따른 CCD 소자를 이용한 스펙트럼 장치의 작용에 대하여 설명하기로 한다.

우선, 방전관(32)의 내부에 미지의 가스를 봉입한 뒤, 양측에 고압의 전기를 인가한다. 그러면 내부에서 방전현상이 일어나면서 빛을 방출하게 된다. 방출된 빛은 슬릿(34)을 통과하면서 직선화된다. 그리고 프리즘(36)을 통과한 빛은 분광되고, 분광된 빛은 볼록렌즈(41)를 통과하면서 CCD 소자(43)의 크기(5mm X 5mm)만큼 축소되어 집광된다. CCD 소자(43)는 이러한 영상을 수광하여 전기적 신호로 변환한 뒤, 모니터(44)로 전송하여 디스플레이한다. 그리고, 같은 신호를 컴퓨터내의 하드디스크(45)로 전송하여 저장하고 보관한다. 이 때, 필요하다면 아날로그-디지털 변환기(미도시)를 사용할 수 있다.

즉, CCD 소자(43)에 맺힌 영상을 모니터(44)를 통해 실시간으로 관찰할 수 있기 때문에 스펙트럼의 정적 변화 뿐만 아니라 동적 변화도 관찰할 수 있다.

모니터(44)에 비추어진 스펙트럼을 분석하고, 필요에 따라서는 하드디스크(45)에 저장된 영상자료를 확대, 편집, 선명화함으로써 방전관(32) 내부의 가스 종류를 파악할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 CCD 소자를 이용한 스펙트럼 장치의 개략적인 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 대부분의 구성요소는 도 2에 도시된 제 1 실시예와 유사하다. 그러나, 프리즘(36)의 일측에는 분광된 스펙트럼 영상이 비추어지는 스크린(46)이 구비되어 있다. 그리고 스크린(46)의 뒷면에는 스크린(46)의 영상을 감지하여 전기적 신호로 변환하는 CCD 소자(43)가 구비되어 있다.

이러한 제 2 실시예의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다. 제 1 실시예와 동일한 방법으로 분광된 빛은 스크린(46)에 투영되어 스펙트럼 영상이 맺히게 된다. 그러면, 스크린(46)의 뒷면에 설치된 CCD 소자(43)를 이 영상을 감지하여 전기적신호로 변환한다.

본 발명에서는 암상자(30) 내부에 CCD 소자를 설치하는 것으로 설명하고 도시하였으나, 본 발명은 이에 국한되는 것이 아니라, 암상자(30) 내에 디지털 카메라, 캠코더, 웹캠등을 설치하여 동일한 결과를 얻을 수 있음은 물론이다.

또한, 암상자(10)의 크기, 부품간의 거리, 필요한 영상의 크기, 해상도 등을 고려하여 빛이 진행하는 경로상에 적절한 렌즈조합을 더 구비하게 할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 CCD 소자를 이용한 스펙트럼 장치에 의하면 스펙트럼의 영상을 CCD 소자와 모니터를 이용하여 실시간으로 디스플레이 할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 CCD 소자의 스펙트럼 영상을 하드디스크, 디지털 테이프, CD-ROM 등에 저장함으로써 용이하게 확대, 편집, 전송할 수 있는 효과가 있다.

또한 필름을 교체하여야 하는 불편함이나 번거로움도 없고, 필름을 감광하기 위한 노출시간이 소요되지도 않는다는 특징이 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims

외부와 광학적으로 차단된 암상자(30);

상기 암상자(30) 내부의 일측에 설치된 방전관(12);

상기 방전관(12)의 일측에 구비되어 상기 방전관(12)에서 방출하는 빛의 일부만을 통과시키는 슬릿(34);

상기 슬릿(34)을 통과하는 빛이 조사되도록 상기 슬릿(34)의 일측에 구비된 프리즘(36);

상기 프리즘(36)의 일측에 구비되어 상기 프리즘(36)에 의해 분광된 빛을 수렴시키는 렌즈(40);

상기 렌즈(40)의 일측에 구비되어 소정크기로 수렴된 빛을 감지하여 전기적 신호로 변환하는 CCD 소자(43); 및

상기 CCD 소자(43)의 전기적 신호를 전송받아 디스플레이하는 모니터(44);를 포함하는 것을 특징으로 하는 CCD 소자를 이용한 스펙트럼 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 CCD 소자(43)의 전기적 신호를 전송받아 저장하는 저장수단(45)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CCD 소자를 이용한 스펙트럼 장치.
외부와 광학적으로 차단된 암상자(30);

상기 암상자(30) 내부의 일측에 설치된 방전관(12);

상기 방전관(12)의 일측에 구비되어 상기 방전관(12)에서 방출하는 빛의 일부만을 통과시키는 슬릿(34);

상기 슬릿(34)을 통과하는 빛이 조사되도록 상기 슬릿(34)의 일측에 구비된 프리즘(36);

상기 프리즘(36)의 일측에 구비되어 상기 프리즘(36)에 의해 분광된 빛이 조사되는 스크린(46);

상기 스크린(46)의 후면에 구비되어, 상기 스크린(46)에 조사된 영상을 전기적 신호로 변환하는 CCD 소자(43); 및

상기 CCD 소자(43)의 전기적 신호를 전송받아 디스플레이하는 모니터(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 CCD 소자를 이용한 스펙트럼 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 CCD 소자(43)의 전기적 신호를 전송받아 저장하는 저장수단(45)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CCD 소자를 이용한 스펙트럼 장치.