KR20190070087A - 스펙트럼 측정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스펙트럼 측정 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 다양한 대상 특성 및 측정 환경에 제한받지 않고 스펙트럼 측정을 실현할 수 있도록, 다양한 형태의 대상물의 용이 배치 및 측정이 가능한 개선된 구조를 가지는 스펙트럼 측정 장치를 제공함에 있다. 본 발명의 다른 목적은, 실무 현장에서 특정 파장 범위에 대한 스캐닝이 반복적으로 이루어지는 경우가 많다는 점에 착안하여, 광원 구조를 종래에 비해 보다 단순화함으로써 장치의 소형화 및 저가화를 실현할 수 있는 스펙트럼 측정 장치를 제공함에 있다. 더불어 본 발명의 다른 목적은, 상술한 바와 같이 개선된 구조를 가지는 스펙트럼 측정 장치를 이용하여, 대상물의 스펙트럼 측정을 더욱 효과적으로 수행할 수 있도록 하는 스펙트럼 측정 방법을 제공함에 있다.

Description

스펙트럼 측정 장치 및 방법 {Apparatus and method for spectrum measurement}

본 발명은 스펙트럼 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분광광도법(spectrophotometry) 수행 시 다양한 대상 특성 및 측정 환경에 제한받지 않고 스펙트럼 측정을 실현할 수 있도록 하는 스펙트럼 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

분광광도법(spectrophotometry)이란 측정하고자 하는 대상에 단파장의 광을 조사하고 이에 대한 투과광 또는 반사광을 측정함으로써 대상의 특성을 광학적으로 분석하는 방법을 말한다. 이러한 방법에 사용되는 분광광도계(spectrophotometer), 즉 스펙트럼 측정 장치는, 백색광을 대상에 입사시킨 후 발생된 반사광 또는 투과광을 측정함으로써 파장별 특성을 분석하는 방식으로 이루어지며, 광을 파장에 따라 선택적으로 통과시키기 위해 단색화장치(monochrometor) 등과 같은 장치를 포함하여 구성되는 것이 일반적이다.

스펙트럼을 측정하는 것은 대상물을 구성하고 있는 물질이 무엇인지를 정확하게 알기 위해서인 바, 일반적으로 화학, 바이오 등의 분야에서 시료를 분석하는 용도로 많이 사용된다. 이러한 시료는 많은 경우 액체나 기체와 같은 상태로서, 따라서 스펙트럼 측정용 용기에 수용된 상태로 측정이 이루어지게 된다. 이러한 용기를 일반적으로 큐벳(cuvette)이라고 한다. 한 예시로, 미국특허등록 제8529740호("Electrochemical apparatus comprising modified disposable rectangular cuvette", 2013.09.10) 등에는 이처럼 스펙트럼 측정을 위해 사용되는 큐벳을 고정하는 장치 등이 개시된다.

한편 그 외의 분야에서도 물질 특성 파악을 위해 스펙트럼 측정을 널리 수행하고 있으며, 측정 대상물이 고체 상태인 경우도 물론 많다. 이러한 경우 측정 대상물은 반사나 투과가 용이하게 이루어질 수 있도록 하기 위해 평면 평태로 이루어지는 것이 일반적이다. 이처럼 측정하고자 하는 대상의 특성이나 측정 환경에 따라 다양한 형태의 측정 장치에 대한 필요성이 존재한다. 즉 투과형 샘플, 반사형 샘플 뿐만 아니라 큐벳(cuvette)형 샘플, 평면(plate)형 샘플 등 다양한 특성과 형태의 대상물들에 대한 스펙트럼 측정이 이루어지고 있다.

그러나 현재 생산되어 사용되고 있는 종래의 스펙트럼 측정 장치는 어떤 특정한 형태의 측정 대상물에 적합하게 만들어지기 때문에 이러한 여러 형태의 대상물을 측정하는 데에 어려움이 있는 실정이다. 더불어 샘플의 크기가 매우 작거나, 샘플 내에서 측정하고자 하는 영역이 매우 협소한 경우에 적합한 측정 장치를 별도로 구비해야 하며, 이러한 경우 측정 신호의 품질이 저하될 우려가 있다. 또한 샘플이 특정한 입사각을 요구하거나, 특정한 파장을 요구하는 경우 역시 적합한 측정 장치를 별도로 구비해야 하며, 이러한 경우 측정 신호의 품질이 저하될 우려가 있다.

다른 관점으로, 종래의 스펙트럼 측정 장치의 경우 상술한 바와 같이 백색 광원을 단색화장치 등을 이용하여 선형광으로 변환하는 구조를 포함하고 있기 때문에, 모든 파장 범위에 대한 스캐닝이 가능하다는 장점이 있는 대신 장치를 어느 한계 이상으로 소형화하기에나 가격을 저감시키기에 어려움이 있다는 단점이 있다. 이상적으로는 모든 파장 범위에 대한 스캐닝이 가능한 것이 가장 좋은 성능을 가진다고 할 수 있겠으나, 실제 장치 사용 현장에서는 특정한 파장 범위에 대한 스캐닝만이 반복적으로 이루어지는 경우가 많아, 불필요하게 과도한 성능이라고 할 수 있다. 또한 앞서 설명한 바와 같이 종래의 스펙트럼 측정 장치의 경우, 모든 파장 범위에 대한 스캐닝이 가능하더라도 특정 대상물 형태의 측정만 가능하게 이루어짐으로써 실질적으로는 측정 자유도에 한계가 있다는 문제 또한 있다.

이처럼, 다양한 대상물 형태를 측정할 수 없는 한계 및 불필요하게 과도한 성능으로서 장치가 대형화 및 고가화되는 문제 등을 해소하고자 하는 당업자의 요구가 꾸준히 있어 왔다.

1. 미국특허등록 제8529740호("Electrochemical apparatus comprising modified disposable rectangular cuvette", 2013.09.10)

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 다양한 대상 특성 및 측정 환경에 제한받지 않고 스펙트럼 측정을 실현할 수 있도록, 다양한 형태의 대상물의 용이 배치 및 측정이 가능한 개선된 구조를 가지는 스펙트럼 측정 장치를 제공함에 있다. 본 발명의 다른 목적은, 실무 현장에서 특정 파장 범위에 대한 스캐닝이 반복적으로 이루어지는 경우가 많다는 점에 착안하여, 광원 구조를 종래에 비해 보다 단순화함으로써 장치의 소형화 및 저가화를 실현할 수 있는 스펙트럼 측정 장치를 제공함에 있다.

더불어 본 발명의 다른 목적은, 상술한 바와 같이 개선된 구조를 가지는 스펙트럼 측정 장치를 이용하여, 대상물의 스펙트럼 측정을 더욱 효과적으로 수행할 수 있도록 하는 스펙트럼 측정 방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스펙트럼 측정 장치(100)는, 광을 조사하는 광원부(110); 광이 통과되는 광경로홀(132)이 관통 형성되는 홀더블록(131) 한 쌍이 서로 이격 배치되되, 한 쌍의 상기 홀더블록(131)들 사이에 샘플(500)이 개재되어 지지되도록 이루어지는 단위홀더(135)를 적어도 하나 포함하는 홀더부(130); 상기 홀더부(130)에 의해 지지된 상기 샘플(500)을 투과하거나 상기 샘플(500)에서 반사된 광을 측정하는 적어도 하나의 측정부(120); 일면에 상기 광원부(110), 상기 홀더부(130), 상기 측정부(120)가 고정 지지되는 베이스(150); 를 포함하여 이루어질 수 있다.

이 때 상기 단위홀더(135)는, 상기 홀더블록(131) 일측에 큐벳형의 상기 샘플(500)의 외형에 상응하는 형태로 형성되는 큐벳홈(133)이 형성되며, 한 쌍의 상기 홀더블록(131)들은 상기 큐벳홈(133)이 형성된 면이 서로 마주보도록 배치되도록 이루어질 수 있다.

또한 상기 홀더부(130)는, 상기 단위홀더(135)를 복수 개 포함하여 이루어지되, 상기 단위홀더(135)를 이루는 한 쌍의 상기 홀더블록(131)들이 서로 이격 배치되는 방향을 이격 방향이라 할 때, 복수 개의 상기 단위홀더(135)들이 이격 방향으로 배열되도록 이루어질 수 있다. 이 때 상기 홀더부(130)는, 복수 개의 상기 단위홀더(135)들은 서로 이격 또는 밀착 배치되도록 이루어질 수 있다. 또한 이 때 상기 홀더부(130)는, 복수 개의 상기 단위홀더(135)들이 서로 밀착 배치되되, 어느 하나의 단위홀더(135)를 이루는 일측 홀더블록(131)과, 다른 하나의 단위홀더(135)를 이루며 상기 일측 홀더블록(131)에 밀착 배치된 타측 홀더블록(131)이, 서로 일체형으로 이루어질 수 있다.

또한 상기 스펙트럼 측정 장치(100)는, 상기 베이스(150)의 일면이 수평으로 배치되며, 상기 샘플(500)이 상기 단위홀더(135)에 수직 방향으로 삽입되도록 이루어지거나, 상기 베이스(150)의 일면이 수직으로 배치되며, 상기 샘플(500)이 상기 단위홀더(135)에 수평 방향으로 삽입되도록 이루어질 수 있다.

이 때 상기 스펙트럼 측정 장치(100)는, 상기 베이스(150)의 일면이 수평으로 배치되며 상기 샘플(500)이 평면형인 경우, 상기 단위홀더(135)를 이루는 한 쌍의 상기 홀더블록(131)들 간 이격 거리는 상기 샘플(500)의 두께에 상응하게 형성되도록 이루어질 수 있다. 또한 이 때 상기 단위홀더(135)는, 상기 단위홀더(135)를 이루는 한 쌍의 상기 홀더블록(131)들 간 이격 거리가 조절 가능하게 이루어질 수 있다.

또한 상기 스펙트럼 측정 장치(100)는, 상기 홀더부(130)가 적어도 두 개의 상기 단위홀더(135)를 포함하여 이루어지며, 적어도 하나의 상기 단위홀더(135)에 개재되어 지지되며, 빔스플리터를 포함하여 이루어지는 광경로전환부(140); 를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이 때 상기 스펙트럼 측정 장치(100)는, 상기 샘플(500)이 반사형인 경우, 상기 광원부(110)에서 조사된 광이 상기 샘플(500)에서 반사된 후, 상기 광경로전환부(140)에서 광경로가 전환되어 상기 측정부(120)로 도달하도록 광경로가 형성되도록 이루어질 수 있다. 또한 상기 광경로전환부(140)는, 큐벳형의 상기 샘플(500)의 외형에 상응하는 형상의 프레임 내에 상기 빔스플리터가 구비되는 형태로 이루어질 수 있다.

또한 상기 측정부(120)는, 상기 광원부(110)로부터 조사되어 상기 홀더부(130)에 지지된 상기 샘플(500)을 투과하여 진행하는 광경로 상의 측정점을 제1측정점이라 하고, 상기 광원부(110)로부터 조사되어 상기 홀더부(130)에 지지된 상기 샘플(500)에서 반사된 후 광경로가 전환되어 적어도 하나의 상기 단위홀더(135)를 이루는 한 쌍의 상기 홀더블록(131) 사이로 진행하는 광경로 상의 측정점을 제2측정점이라 할 때, 상기 제1측정점 및 상기 제2측정점 각각에 고정 배치되는 제1측정부(121) 및 제2측정부(122)를 포함하여 이루어질 수 있다.

또는 상기 측정부(120)는, 상기 광원부(110)로부터 조사되어 상기 홀더부(130)에 지지된 상기 샘플(500)을 투과하여 진행하는 광경로 상의 측정점을 제1측정점이라 하고, 상기 광원부(110)로부터 조사되어 상기 홀더부(130)에 지지된 상기 샘플(500)에서 반사된 후 광경로가 전환되어 적어도 하나의 상기 단위홀더(135)를 이루는 한 쌍의 상기 홀더블록(131) 사이로 진행하는 광경로 상의 측정점을 제2측정점이라 할 때, 상기 베이스(150)의 일면에는 상기 제1측정점 및 상기 제2측정점을 연결하는 이동부(125)가 형성되며, 상기 측정부(120)는 상기 이동부(125)를 따라 이동 가능하게 이루어질 수 있다.

또한 상기 광원부(110)는, 단색 파장의 광을 조사하는 단위광원(115)을 복수 개 포함하여 이루어지며, 복수 개의 상기 단위광원(115)들 각각이 조사하는 광의 파장이 서로 다르게 형성되도록 이루어질 수 있다.

이 때 상기 단위광원(115)은, 단색광원(111), 상기 단색광원(111)에서 조사된 광을 평행광으로 변환하는 렌즈(112), 상기 렌즈(112)를 통과해 나온 광을 반사시켜 광경로를 전환하는 빔스플리터(113)를 포함하여 이루어지며, 상기 광원부(110)는, 복수 개의 상기 단위광원(115)들에서 조사되는 광들의 광경로가 일치하도록, 상기 단위광원(115)들이 일렬로 배열되어 이루어질 수 있다.

또는 상기 단위광원(115)은, 단색광원(111), 상기 단색광원(111)에서 조사된 광을 평행광으로 변환하는 렌즈(112)를 포함하여 이루어지며, 상기 광원부(110)는, 회전부(114)를 포함하여 이루어지되, 복수 개의 상기 단위광원(115)들이 상기 회전부(114) 상에 방사상으로 배치되어 이루어질 수 있다.

또한 본 발명의 스펙트럼 측정 방법은, 단색 파장의 광을 조사하는 단위광원(115)을 복수 개 포함하여 이루어지며, 복수 개의 상기 단위광원(115)들 각각이 조사하는 광의 파장이 서로 다르게 형성되는 광원부(110); 광이 통과되는 광경로홀(132)이 관통 형성되는 홀더블록(131) 한 쌍이 서로 이격 배치되되, 한 쌍의 상기 홀더블록(131)들 사이에 샘플(500)이 개재되어 지지되도록 이루어지는 단위홀더(135)를 적어도 하나 포함하는 홀더부(130); 광경로 상에 배치되어 상기 샘플(500)로부터 반사되어 온 광의 광경로를 전환하는 빔스플리터(113); 상기 홀더부(130)에 의해 지지된 상기 샘플(500)을 투과한 광을 측정하는 제1측정부(121); 상기 홀더부(130)에 의해 지지된 상기 샘플(500)에서 반사된 광을 측정하는 제2측정부(122); 를 포함하여 이루어지는 스펙트럼 측정 장치(100)를 이용한 스펙트럼 측정 방법에 있어서, 상기 광원부(110)를 이루는 복수 개의 상기 단위광원(115)들 중 하나가 선택되는 광원선택단계; 선택된 상기 단위광원(115)이 ON되어 광이 조사되는 광원ON단계; 상기 제1측정부(121)에 의하여 상기 샘플(500)을 투과한 광이 측정되거나, 상기 제2측정부(122)에 의하여 상기 샘플(500)에서 반사된 광이 측정되는 광측정단계; 상기 단위광원(115)이 OFF되는 광OFF단계; 복수 개의 상기 단위광원(115)들 중 선택된 다른 하나가 선택되는 단계; 를 포함하여 이루어지며, 상기 광원선택단계 - 상기 광원ON단계 - 상기 광측정단계 - 상기 광OFF단계가 순차 반복적으로 수행되도록 이루어질 수 있다.

이 때 상기 스펙트럼 측정 방법은, 상기 광측정단계 및 상기 광원OFF단계 사이에, 미리 결정된 보정계수에 의하여 측정값이 보정되는 광보정단계; 를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

또한 상기 스펙트럼 측정 방법은, 상기 광원ON단계 및 상기 광측정단계 사이에, 투과광을 측정하는 투과모드 및 반사광을 측정하는 반사모드 중 어느 하나가 선택되는 모드선택단계; 를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명에 의하면, 종래의 스펙트럼 측정 장치가 특정한 형태의 대상물만을 측정할 수 있도록 만들어졌던 것과는 달리, 측정하고자 하는 대상물이 (측정 방식에 따라) 투과형, 반사형 중 어느 것이거나, (형상에 따라) 큐벳(cuvette)형, 평면(plate)형 중 어느 것이든지 모두 용이하게 측정이 가능하게 해 줌으로써, 측정 자유도를 비약적으로 향상시킬 수 있다는 큰 효과가 있다. 즉 본 발명에 의하면 종래의 스펙트럼 측정 장치가 특정한 형태의 대상물만을 측정할 수 있었던 것과는 달리, 대상물을 배치하는 배치부의 구조를 개선함으로써 다양한 형태의 대상물의 용이 배치 및 측정이 가능하게 된다는 효과가 있는 것이다.

또한 본 발명에 의하면, 종래에 비해 광원 구조를 종래에 비해 보다 단순화함으로써 장치의 소형화 및 저가화를 실현할 수 있다는 큰 효과가 있다. 종래의 경우 모든 파장 범위에 대하여 스캐닝이 가능하다는 장점은 있지만 이로부터 장치의 대형화 및 고가화 문제가 있었는데, 본 발명에서는 실무 현장에서 특정 파장 범위에 대한 스캐닝이 반복적으로 이루어지는 경우가 많다는 점에 착안하여 광원 구조를 단순화시킴으로써 이러한 종래의 문제를 원천적으로 해소하고 있는 것이다.

또한 본 발명에 의하면, 이처럼 개선된 구조로 된 스펙트럼 측정 장치를 이용하여, 스펙트럼을 측정하고자 하는 대상물로부터 용이하고 신속하게 다양한 측정 데이터를 얻어낼 수 있는 효과가 있다. 이에 따라 대상물에 대한 다각적인 분석이 가능하며, 물론 이로부터 대상물 분석 효율을 향상시킬 수 있다는 효과 또한 있다.

도 1은 본 발명의 스펙트럼 측정 장치의 한 실시예의 사시도.
도 2는 본 발명의 스펙트럼 측정 장치의 한 실시예의 상면도 및 측단면도.
도 3은 본 발명의 스펙트럼 측정 장치의 사용 상태의 상면도.
도 4는 본 발명의 스펙트럼 측정 장치의 다른 실시예의 상면도.
도 5는 단위홀더의 상세 구성.
도 6은 단위홀더 결합 예시.
도 7은 큐벳/투과형 샘플 측정 시 사용 상태의 사시도.
도 8은 큐벳/투과형 샘플 측정 시 사용 상태의 상면도 및 측단면도.
도 9는 평면/투과형 샘플 측정 시 사용 상태의 사시도.
도 10은 평면/투과형 샘플 측정 시 사용 상태의 상면도 및 측단면도.
도 11은 광원부의 여러 실시예.
도 12는 본 발명의 스펙트럼 측정 방법의 흐름도.
도 13은 본 발명의 스펙트럼 측정 방법에 의한 측정 결과의 실시예.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 스펙트럼 측정 장치 및 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

스펙트럼 측정 장치

[전체 구성]

도 1은 본 발명의 스펙트럼 측정 장치의 한 실시예의 사시도를, 도 2는 본 발명의 스펙트럼 측정 장치의 한 실시예의 상면도 및 측단면도를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 스펙트럼 측정 장치(100)는, 기본적으로 광원부(110), 측정부(120), 홀더부(130), 베이스(150)를 포함하여 이루어진다. 본 발명의 스펙트럼 측정 장치(100)는 측정하고자 하는 대상물이 (측정 방식에 따라) 투과형, 반사형 중 어느 것이거나, (형상에 따라) 큐벳(cuvette)형, 평면(plate)형 중 어느 것이든지 구애받지 않고 측정할 수 있도록 하기 위한 것으로, 따라서 특히 상기 홀더부(130)의 구성에 있어 종래의 스펙트럼 측정 장치와는 큰 차이가 있다. 이에 먼저 전체적으로 각부를 개략적으로 설명하고, 이후 [세부 구성]에서 상기 홀더부(130)의 구체적이고 상세한 구성에 대하여 보다 상세히 설명한다.

상기 광원부(110)는 스펙트럼 측정에 사용되는 광을 조사한다. 상술한 바와 같이 본 발명의 스펙트럼 측정 장치(100)는 본 발명의 주목적에 따라 상기 홀더부(130)의 구성에 있어 차별성이 있지만, 상기 광원부(110) 역시 종래의 스펙트럼 측정 장치와는 차별성이 있다. 이에 대해서는 역시 [세부 구성]에서 보다 상세히 설명한다.

상기 홀더부(130)는, 기본적으로 적어도 하나의 단위홀더(135)를 포함하여 이루어지며, 바람직하게는 상기 단위홀더(135)가 둘 이상인 것이 좋다. 이에 따라 도 1 등에도 상기 단위홀더(135)가 두 개인 것으로 도시된다. 상기 단위홀더(135)는, 도 1 및 도 2 등에 도시된 바와 같이, 광이 통과되는 광경로홀(132)이 관통 형성되는 홀더블록(131) 한 쌍이 서로 이격 배치되는 형태로 이루어진다. 상기 홀더블록(131)에 형성된 상기 광경로홀(132)은 상기 광원부(110)로부터 조사된 광이 원활하게 통과할 수 있도록 광경로에 상응하는 위치에 형성되며, 결과적으로 한 쌍의 상기 홀더블록(131) 각각에 형성된 상기 광경로홀(132) 각각은 동일선상에 나란히 배치되는 형태를 이루게 된다. 이와 같이 이루어지는 상기 단위홀더(135)는, 한 쌍의 상기 홀더블록(131)들 사이에 샘플(500)이 개재되어 지지될 수 있도록 이루어진다.

상기 측정부(120)는, 상기 홀더부(130)에 의해 지지된 상기 샘플(500)을 투과하거나 상기 샘플(500)에서 반사된 광을 측정하도록 이루어진다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 상기 측정부(120)는 두 개의 측정부로 이루어질 수도 있고, 도는 하나의 측정부가 이동 가능하게 이루어져 여러 지점에서 측정할 수 있도록 이루어질 수도 있다. 이에 대해서는 이후 보다 상세히 설명한다.

상기 베이스(150)는, 일면에 상기 광원부(110), 상기 측정부(120), 상기 홀더부(130)가 고정 지지된다. 상기 베이스(150)의 일면은 수평하게 배치될 수도 있고, 수직하게 배치될 수도 있는데, 이처럼 배치 방향이 달라지더라도 나머지 각부(광원부, 측정부, 홀더부)가 위치 변동 없이 견고하게 배치 위치를 유지할 수 있도록 하기 위해 상기 베이스(150)에 나머지 각부는 고정적으로 결합되게 된다.

상기 광원부(110)에서 조사된 광은 기본적으로 도 2에서 화살표로 표시된 방향으로 진행하게 되며, 이 때 상기 단위홀더(135) 중 적어도 하나에 샘플(500)이 개재되어 있을 경우 상기 샘플(500)을 투과한 광이 상기 측정부(120)에 도달함으로써 투과광을 측정할 수 있게 된다. 이처럼 상기 샘플(500)이 투과형인 경우, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 광원부(110)에서 조사된 광이 그대로 직진하여 상기 측정부(120)로 도달하도록 광경로가 형성된다.

한편 샘플(500)에서 반사된 광을 측정해야 하는 경우에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 스펙트럼 측정 장치(100)는 빔스플리터를 포함하여 이루어져 광경로를 전환해 주는 광경로전환부(140)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이 때 상기 광경로전환부(140)가 별개의 부품으로서 별도의 위치에 배치되도록 이루어질 수도 있지만, 본 발명에서는 상기 단위홀더(135) 중 하나에 상기 광경로전환부(140)가 개재되어 지지되도록 할 수 있다. 이 경우 상기 홀더부(130)는, 상기 단위홀더(135)는 상기 광경로전환부(140)를 지지하기 위한 단위홀더(135) 및 상기 샘플(500)을 지지하기 위한 단위홀더(135)가 필요하며, 따라서 적어도 두 개의 상기 단위홀더(135)를 포함하여 이루어진다. 이와 같이 상기 광경로전환부(140)가 상기 단위홀더(135)에 개재되어 지지되는 경우, 상기 단위홀더(135)에 상기 광경로전환부(140)를 삽입시키는 작업이 원활하게 이루어질 수 있도록, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 광경로전환부(140)는, 큐벳형의 상기 샘플(500)의 외형에 상응하는 형상의 프레임 내에 상기 빔스플리터가 구비되는 형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 이처럼 상기 샘플(500)이 반사형인 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 광원부(110)에서 조사된 광이 상기 샘플(500)에서 반사된 후, 상기 광경로전환부(140)에서 광경로가 전환되어 상기 측정부(120)로 도달하도록 광경로가 형성된다.

상술한 바와 같이, 상기 샘플(500)이 투과형인 경우 또는 반사형인 경우에 따라 광경로가 달라지며 이에 따라 측정점 또한 달라지게 된다. 여기에서 상기 광원부(110)로부터 조사되어 상기 홀더부(130)에 지지된 상기 샘플(500)을 투과하여 진행하는 광경로 상의 측정점을 제1측정점이라 하고, 상기 광원부(110)로부터 조사되어 상기 홀더부(130)에 지지된 상기 샘플(500)에서 반사된 후 광경로가 전환되어 적어도 하나의 상기 단위홀더(135)를 이루는 한 쌍의 상기 홀더블록(131) 사이로 진행하는 광경로 상의 측정점을 제2측정점이라 한다.

도 1 내지 도 3에는, 상기 측정부(120)가, 상기 제1측정점 및 상기 제2측정점 각각에 고정 배치되는 제1측정부(121) 및 제2측정부(122)를 포함하여 이루어지는 실시예가 도시된다. 이처럼 각각의 측정점에 측정부들이 각각 구비되는 것이 가장 간략하고 실현하기 쉬운 형태이겠으나, 예를 들어 상기 홀더부(130)가 포함하는 상기 단위홀더(135)의 개수가 매우 많을 경우에는 제2측정점의 개수가 많아질 수 있으며, 이러한 경우 각각의 위치에 모두 측정부를 구비하는 것이 장치를 제작하는 비용을 상승시키는 원인이 될 수 있다.

도 4에는, 상기 베이스(150)의 일면에는 상기 제1측정점 및 상기 제2측정점을 연결하는 이동부(125)가 형성되며, 상기 측정부(120)는 상기 이동부(125)를 따라 이동 가능하게 이루어지는 실시예가 도시된다. 이와 같이 할 경우, 상술한 바와 같이 상기 홀더부(130)가 포함하는 상기 단위홀더(135)의 개수가 많아져서 제2측정점의 개수가 많아진다 해도, 측정부의 개수 자체는 증가하지 않기 때문에 장치 제작 비용을 절감할 수 있게 된다. 상기 이동부(125)는 가장 간략하게는 레일 및 구동수단 형태로 이루어질 수 있는데, 상기 측정부(120)를 제1측정점-제2측정점 위치로 원활히 이동시킬 수 있으면서 상기 베이스(150)에 잘 고정될 수 있게 하는 구조라면 어떤 형태로 이루어져도 무방하다.

[세부 구성]

이하에서 상기 홀더부(130)의 구성 및 사용 상태 등에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 5는 단위홀더의 상세 구성을 도시하고 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상기 단위홀더(135)는 기본적으로, 광이 통과되는 광경로홀(132)이 관통 형성되는 상기 홀더블록(131) 한 쌍이 소정 거리 이격 배치된 형태로 이루어지며, 한 쌍의 상기 홀더블록(131)들 사이에 상기 샘플(500)이 개재되어 지지되도록 이루어진다.

이 때, 상기 단위홀더(135)에 개재되는 상기 샘플(500)의 형태는 큐벳형 또는 평면형 모두가 될 수 있다. 특히 상기 샘플(500)의 형태가 큐벳형일 경우, 상기 홀더블록(131)들 사이의 틈새에 상기 샘플(500)이 꼭 맞게 끼워지도록 형성될 수도 있겠으나, 큐벳형의 상기 샘플(500)을 보다 잘 지지할 수 있도록 상기 홀더블록(131)에는 큐벳홈(133)이 형성되는 것이 바람직하다. 즉 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 홀더블록(131) 일측에 큐벳형의 상기 샘플(500)의 외형에 상응하는 형태로 형성되는 상기 큐벳홈(133)이 형성되며, 상기 단위홀더(135)는, 한 쌍의 상기 홀더블록(131)들은 상기 큐벳홈(133)이 형성된 면이 서로 마주보도록 배치되어 이루어지는 것이다. 도 5(A)에는 사각형 단면을 가지는 큐벳을 위한 상기 큐벳홈(133) 형상이, 도 5(B)에는 원형 단면을 가지는 큐벳을 위한 상기 큐벳홈(133) 형상이 도시되어 있다.

상기 큐벳홈(133)이 형성됨으로써 상기 샘플(500)이 큐벳형인 경우 상기 단위홀더(135)가 상기 샘플(500)을 보다 안정적으로 지지해 줄 수 있게 된다. 한편 상기 샘플(500)이 평면형인 경우에는, 상기 단위홀더(135)를 이루는 한 쌍의 상기 홀더블록(131) 사이의 공간에 상기 샘플(500)이 놓이기만 하면 되기 때문에, 상기 큐벳홈(133)의 형성 여부와 아무런 상관이 없다. 즉 상기 큐벳홈(133)의 형성 여부와 관계없이 상기 단위홀더(135)는 큐벳형/평면형 샘플을 모두 지지할 수 있되, 상기 큐벳홈(133)이 형성됨으로써 큐벳형 샘플을 보다 더 안정적으로 지지할 수 있게 된다.

도 6은 단위홀더 결합의 예시를 도시하고 있다. 앞서 설명한 바와 같이 상기 홀더부(130)는 상기 단위홀더(135)를 적어도 하나 포함하여 이루어지는데, 다양한 상기 샘플(500)의 측정이 원활하게 이루어질 수 있도록 하기 위해서는 상기 홀더부(130)가 상기 단위홀더(135)를 적어도 두 개 포함하는 것이 바람직하다. 나아가, 측정 효율을 더욱 높이기 위해서 상기 홀더부(130)가 상기 단위홀더(135)를 두 개 이상의 복수 개 포함하여 이루어질 수도 있다. 도 6은 이처럼 상기 홀더부(130)가 상기 단위홀더(135)를 복수 개 포함하여 이루어질 경우에 상기 단위홀더(135)들의 결합관계를 예시적으로 도시하고 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 단위홀더(135)를 이루는 한 쌍의 상기 홀더블록(131)들이 서로 이격 배치되는 방향을 이격 방향이라 할 때, 복수 개의 상기 단위홀더(135)들이 이격 방향으로 배열된다. 이와 같이 함으로써 각각의 상기 단위홀더(135)를 이루는 상기 홀더블록(131)에 형성된 상기 광경로홀(132)들이 모두 동일선상에 놓이게 되며, 상기 단위홀더(135)의 개수가 많아지더라도 광의 진행에는 아무런 문제가 없다.

한편 상기 단위홀더(135)들은, 도 6에 도시된 바와 같이 서로 밀착되게 배치될 수도 있고, 도시되지는 않았지만 서로 이격되게 배치될 수도 있다. 물론 장치 부피가 불필요하게 커지는 것을 방지하기 위해서는 상기 단위홀더(135)들이 서로 밀착되게 배치되도록 하는 것이 보다 바람직하다.

또한 이처럼 상기 단위홀더(135)들이 서로 밀착되게 배치되는 경우, 물론 상기 단위홀더(135)들이 도 6(A)에 도시된 바와 같이 서로 모두 개별적인 부품으로 이루어질 수 있다. 이처럼 개별적인 부품으로 형성될 경우 상기 단위홀더(135)를 추가 설치하거나 또는 제거하는 것이 훨씬 용이해진다. 또는 상기 단위홀더(135)들이 완전히 개별적인 부품인 것이 아니라 일부가 서로 일체화되도록 이루어질 수도 있다. 즉 도 6(B)에 도시된 바와 같이, 어느 하나의 단위홀더(135)를 이루는 일측 홀더블록(131)과, 다른 하나의 단위홀더(135)를 이루며 상기 일측 홀더블록(131)에 밀착 배치된 타측 홀더블록(131)이, 서로 일체형으로 이루어지는 것이다. 이와 같이 구성될 경우 상기 홀더부(130)의 구조적 견고함이 향상되며, 물론 이에 따라 장치 안정성도 향상될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 스펙트럼 측정 장치(100)는 다양한 형태의 샘플(500)을 형태에 관계없이 원활하게 측정할 수 있도록 개선된 구조의 상기 홀더부(130)를 갖는다. 이처럼 상기 샘플(500) 형태가 다양하게 달라지는 경우에 대하여 이하에서 도 7 내지 도 10을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명의 스펙트럼 측정 장치(100)는, 상기 베이스(150)의 일면이 수평으로 배치되며, 상기 샘플(500)이 상기 단위홀더(135)에 수직 방향으로 삽입되도록 이루어질 수도 있고, 또는 상기 베이스(150)의 일면이 수직으로 배치되며, 상기 샘플(500)이 상기 단위홀더(135)에 수평 방향으로 삽입되도록 이루어질 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 상기 베이스(150)에 나머지 부품들(광원부, 측정부, 홀더부 등)이 모두 고정 지지되고 있기 때문에, 이처럼 상기 스펙트럼 측정 장치(100) 자체를 수평으로 놓고 사용할 수도 있고, 수직으로 놓고 사용할 수도 있다.

상기 스펙트럼 측정 장치(100)를 수평으로 놓고 사용할 경우, 큐벳형 샘플을 측정하기에 매우 적합하다. 도 7은 큐벳/투과형 샘플 측정 시 사용 상태의 사시도를, 도 8은 큐벳/투과형 샘플 측정 시 사용 상태의 상면도 및 측단면도를 각각 도시하고 있다. 도시된 바와 같이 상기 스펙트럼 측정 장치(100)를 수평으로 놓을 경우, 큐벳형의 상기 샘플(500)을 상기 단위홀더(135)에 수직 방향으로 용이하게 삽입할 수 있다. 이와 같이 상기 샘플(500)이 삽입된 상태에서, 상기 광원부(110)에서 조사된 광은 상기 단위홀더(135)들에 형성된 상기 광경로홀(132)을 통해 상기 샘플(500)들을 원활하게 투과하고 상기 측정부(120)에 도달할 수 있게 된다.

도 7 및 도 8에서는 상기 샘플(500)이 큐벳형인 경우만이 도시되었으나, 물론 이처럼 상기 스펙트럼 측정 장치(100)를 수평으로 놓은 상태에서 상기 샘플(500)이 평면형인 경우도 측정이 가능하다. 이처럼 상기 베이스(150)의 일면이 수평으로 배치되며 상기 샘플(500)이 평면형인 경우, 상기 샘플(500)이 안정적으로 지지되게 하기 위해서, 상기 단위홀더(135)를 이루는 한 쌍의 상기 홀더블록(131)들 간 이격 거리는 상기 샘플(500)의 두께에 상응하게 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 홀더블록(131)들 간 이격 거리가 평면형의 상기 샘플(500) 두께에 상응하더라도, 상기 홀더블록(131)에 상기 큐벳홈(133)이 형성되어 있게 한다면, 여전히 상기 단위홀더(135)를 사용하여 큐벳형/평면형 샘플 모두를 측정할 수 있다.

한편 앞서의 설명에서, 상기 홀더블록(131)에 상기 큐벳홈(133)이 형성되어 있지 않을 경우라 하더라도, 상기 홀더블록(131)들 간 이격 거이가 큐벳형의 상기 샘플(500)의 두께에 상응하게 형성되도록 하면 안정적인 지지가 가능하다고 기술하였다. 이러한 경우, 이격 거리를 큐벳형 샘플에 맞추면 평면형 샘플의 안정적 지지가 어렵고, 이격 거리를 평면형 샘플에 맞추면 큐벳형 샘플의 측정이 불가능해진다. 이러한 문제를 해소할 수 있도록, 상기 단위홀더(135)는, 상기 단위홀더(135)를 이루는 한 쌍의 상기 홀더블록(131)들 간 이격 거리가 조절 가능하게 이루어질 수 있다.

상기 스펙트럼 측정 장치(100)를 수직으로 놓고 사용할 경우, 평면형 샘플을 측정하기에 매우 적합하다. 도 9는 평면/투과형 샘플 측정 시 사용 상태의 사시도를, 도 10은 평면/투과형 샘플 측정 시 사용 상태의 상면도 및 측단면도를 각각 도시하고 있다. 도시된 바와 같이 상기 스펙트럼 측정 장치(100)를 수직으로 놓을 경우, 평면형의 상기 샘플(500)을 상기 단위홀더(135)에 수직 방향으로 용이하게 삽입할 수 있다. 이 경우에는 상기 단위홀더(135)를 이루는 한 쌍의 상기 홀더블록(131)들 간 이격 거리가 상기 샘플(500)의 두께보다 다소 크더라도 아무런 문제가 없다. 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 평면형의 상기 샘플(500)을 상기 단위홀더(135)에 삽입하였을 때, 상기 스펙트럼 측정 장치(100)가 수직으로 놓여 있으므로, 상기 샘플(500)은 자연스럽게 아래쪽 홀더블록(131)에 얹힌 상태가 되며, 물론 중력에 의해 이탈 위험성 없이 매우 안정적으로 위치 고정이 가능하다. 특히 상기 샘플(500)이, 평면형의 고체 블록 자체가 아니라 평면형의 고체 블록 상에 투하된 액체 시료 등과 같은 형태인 경우, 상기 샘플(500)이 수평으로 놓이게 됨으로써 액체 시료의 흐름이 방지될 수 있다. 이러한 경우 오히려 상기 홀더블록(131)들 간 이격 거리가 평면형 샘플의 두께보다 다소 큰 것이 상기 샘플(500) 삽입을 더욱 용이하게 할 수 있어 더욱 사용자 편의성을 높일 수도 있다.

한편 이처럼 상기 스펙트럼 측정 장치(100)를 수직으로 놓을 경우, 상기 샘플(500)이 큐벳형인 경우라도 아무런 문제 없이 상기 단위홀더(135)에 삽입할 수 있다. 다만 큐벳형 샘플이 큐벳 내에 액체형 시료가 수용되어 있는 형태로 이루어질 경우, 큐벳이 수평으로 놓이면서 빈 공간의 공기가 떠올라 광이 시료 뿐 아니라 빈 공간의 공기를 불필요하게 투과하게 되어 측정값에 영향을 줄 수 있는 문제가 있다. 또는 큐벳 용기 및 뚜껑이 견고하게 밀폐 결합되지 못한 경우 잘못하여 시료가 새어나올 위험성 등도 있을 수 있다.

즉 요약하면, 상기 스펙트럼 측정 장치(100)를 수평/수직으로 놓을 수 있음에 따라 큐벳형/평면형 샘플을 자유롭게 삽입하여 측정이 가능하되, 수평으로 놓을 경우 샘플을 수직으로 삽입하게 되어 큐벳형 샘플 측정에 보다 유리하며, 수직으로 놓을 경우 샘플을 수평으로 삽입하게 되어 평면형 샘플 측정에 보다 유리하다.

한편 도 7 내지 도 10은 형상에 따른 샘플의 종류 즉 큐벳형/평면형 중 어느 경우이든 본 발명의 장치로 용이하고 원활하게 측정이 가능함을 보이기 위한 것으로, 측정 방식에 따른 샘플의 종류 즉 투과형/반사형 중에서는 단지 투과형만을 예시적으로 도시하였다. 그러나 본 발명의 장치는 샘플이 투과형/반사형 중 어느 경우이든 역시 용이하고 원활하게 측정이 가능하다. 예를 들어 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 홀더부(130)가 두 개의 상기 단위홀더(135)를 포함하되 하나의 상기 단위홀더(135)에는 상기 경로전환부(140)가 삽입되고 나머지 하나의 상기 단위홀더(135)에 상기 샘플(500)이 삽입되도록 하면, 상기 샘플(500)에서 반사된 광이 상기 경로전환부(140)를 통해 상기 측정부(120)에 도달하여 반사광의 측정이 가능하게 된다. 도 3 및 도 4에는 상기 샘플(500)이 평면형인 경우가 도시되었지만, 도 7 내지 도 10의 설명에서 기술한 바와 같이 상기 샘플(500)이 큐벳형/평면형 중 어느 경우여도 원활한 측정이 가능하기 때문에, 도 3 및 도 4에서 상기 샘플(500)을 큐벳형으로 바꾼다 해도 여전히 원활하게 측정이 가능하다.

즉 정리하자면, 본 발명의 스펙트럼 측정 장치(100)는, 상기 홀더부(130) 구조의 개선에 따라 상기 샘플(500)이 (측정 방식에 따라) 투과형/반사형이든, (형상에 따라) 큐벳형/평면형이든 상관없이 모두 원활하고 용이하게 측정이 가능하다.

앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 스펙트럼 측정 장치(100)는, 상기 홀더부(130) 구조의 개선을 통하여 다양한 샘플의 측정이 가능하게 함으로써 사용자 편의성을 향상하고 있다. 여기에 더하여, 본 발명에서는 사용자 편의성을 더욱 향상함과 동시에 불필요한 장치 부피를 줄여 장치의 소형화를 실현할 수 있도록, 상기 광원부(110)의 구조 또한 개선하고 있다.

종래의 스펙트럼 측정 장치의 광원부는, 앞서 간략히 설명한 바와 같이, 모든 범위의 파장의 광을 조사하는 백색광원 이 중 특정 파장의 광을 선택할 수 있도록 하는 단색화장치를 반드시 포함하였다. 이에 따라 장치의 부피 및 가격이 상승하게 되는데, 현실적으로 실무 현장에서는 한정적인 범위의 파장에 대한 측정만이 필요한 경우가 상당히 많다. 즉 이런 경우에 있어서 모든 범위의 파장을 모두 스캔하는 것은 어떻게 보자면 과도한 성능이라 할 수 있다. 따라서 본 발명에서는, 실제로 현장에서 사용되는 광의 파장은 선택적으로 한정된다는 점에 착안하여, 상기 광원부(110)가 단색화장치를 포함하지 않은 컴팩트한 구성으로도 필요한 파장의 광을 조사할 수 있도록 그 구조를 개선하였다.

이러한 취지에 따라 개선된 구조의 상기 광원부(110)는, 단색 파장의 광을 조사하는 단위광원(115)을 복수 개 포함하여 이루어지며, 복수 개의 상기 단위광원(115)들 각각이 조사하는 광의 파장이 서로 다르게 형성된다. 여기에서 상기 단위광원(115)들 각각이 조사하는 광의 파장은, 실무 현장에서 필요로 하는 파장 범위 값으로 적절하게 선택되면 된다.

보다 구체적으로, 상기 단위광원(115)은 도 11과 같이 구성될 수 있다.

도 11(A)의 실시예에 따르면, 상기 단위광원(115)은, 단색광원(111), 상기 단색광원(111)에서 조사된 광을 평행광으로 변환하는 렌즈(112), 상기 렌즈(112)를 통과해 나온 광을 반사시켜 광경로를 전환하는 빔스플리터(113)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이 때 상기 광원부(110)는, 복수 개의 상기 단위광원(115)들에서 조사되는 광들의 광경로가 일치하도록, 상기 단위광원(115)들이 일렬로 배열되어 이루어진다. 이 때 각각의 상기 단위광원(115)에 구비되어 있는 상기 빔스플리터(113)들은, 그 자신이 포함되어 있는 단위광원(115)에서 조사되는 파장의 광만을 반사시키고 나머지 파장 대역의 광은 통과시키도록 되어 있으므로, 광경로 상에 다른 단위광원(115)의 빔스플리터(113)가 배치되어 있어도 광의 진행에는 문제가 없다. 이와 같이 함으로써, 각각의 상기 단위광원(115)을 ON/OFF함에 따라 원하는 파장의 광만을 조사하는 동작이 매우 용이하게 이루어질 수 있다.

도 11(B)의 실시예에 따르면, 상기 단위광원(115)은, 상기 단위광원(115)은, 단색광원(111), 상기 단색광원(111)에서 조사된 광을 평행광으로 변환하는 렌즈(112)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이 때 상기 광원부(110)는, 회전부(114)를 포함하여 이루어지되, 복수 개의 상기 단위광원(115)들이 상기 회전부(114) 상에 방사상으로 배치되어 이루어진다. 도 11(A)의 실시예와 비교하였을 때 도 11(B)의 실시예에서는 상기 단위광원(115)에 빔스플리터가 포함되지 않으나, 상기 회전부(114)를 회전시킴으로써 원하는 파장의 광만을 조사하는 동작이 역시 매우 용이하게 이루어질 수 있다.

스펙트럼 측정 방법

상술한 바와 같이 개선된 구조를 가지는 본 발명의 스펙트럼 측정 장치(100)를 사용하여 다양한 샘플의 스펙트럼을 보다 효율적으로 측정할 수 있는 본 발명의 스펙트럼 측정 방법에 대하여 설명한다. 이하에서 설명될 본 발명의 스펙트럼 측정 방법에서 사용되는 상기 스펙트럼 측정 장치(100)의 구성을 간략히 요약하자면, 상기 스펙트럼 측정 장치(100)는, 단색 파장의 광을 조사하는 단위광원(115)을 복수 개 포함하여 이루어지며, 복수 개의 상기 단위광원(115)들 각각이 조사하는 광의 파장이 서로 다르게 형성되는 광원부(110); 광이 통과되는 광경로홀(132)이 관통 형성되는 홀더블록(131) 한 쌍이 서로 이격 배치되되, 한 쌍의 상기 홀더블록(131)들 사이에 샘플(500)이 개재되어 지지되도록 이루어지는 단위홀더(135)를 적어도 하나 포함하는 홀더부(130); 광경로 상에 배치되어 상기 샘플(500)로부터 반사되어 온 광의 광경로를 전환하는 빔스플리터(113); 상기 홀더부(130)에 의해 지지된 상기 샘플(500)을 투과한 광을 측정하는 제1측정부(121); 상기 홀더부(130)에 의해 지지된 상기 샘플(500)에서 반사된 광을 측정하는 제2측정부(122); 를 포함하여 이루어진다.

도 12는 본 발명의 스펙트럼 측정 방법의 흐름도를 도시하고 있으며, 이를 참조하여 본 발명의 스펙트럼 측정 방법을 순서대로 설명하면 다음과 같다.

보다 원활한 측정 작업이 이루어질 수 있도록, 측정횟수구별번호(i=1, 2, …, T, T는 전체 측정횟수)가 정의되고, 각각의 상기 단위광원(115)에도 단위광원구별번호(k=1, 2, …, N, N은 단위광원의 전체 개수)가 부여된다. 단위광원구별번호(k)는 사용자 편의에 따라 적절하게 부여될 수 있는데, 예를 들어 상기 광원부(110)가 도 11(A) 또는 도 11(B)와 같은 형태인 경우 일렬 또는 방사상의 배열 순서에 따라 단위광원구별번호가 부여될 수도 있고, 또는 상기 단위광원(115)에서 조사하는 광의 파장에 따라 순차적으로 단위광원구별번호가 부여될 수도 있는 등 다양한 실시가 가능하다.

먼저 광원선택단계에서는, 이처럼 상기 광원부(110)를 이루는 복수 개의 상기 단위광원(115)들 중 하나가 선택된다. 도 12에서는 측정횟수가 최초임이 i=1로 표시되었고, 1번째 단위광원이 선택됨이 k=1로 표시되었다.

다음으로 광원ON단계에서는, 선택된 상기 단위광원(115)이 ON되어 광이 조사된다. 이 때 조사되는 광은 당연히 상기 단위광원(115)에서 조사하는 파장만을 가지게 된다. 도 12에서는 이 과정이 S{k}=ON으로 표시되었다.

다음으로 광측정단계에서는, 상기 제1측정부(121)에 의하여 상기 샘플(500)을 투과한 광이 측정되거나, 상기 제2측정부(122)에 의하여 상기 샘플(500)에서 반사된 광이 측정된다. 도 12에서, 투과광의 측정은 M{k,i} = D1*C1{k}로, 반사광의 측정은 M{k,i} = D2*C2{k}로 표시되었다. 여기에서 D1은 제1측정부(121)에서 측정된 투과광 측정값이며, D2는 제2측정부(122)에서 측정된 반사광 측정값이다. 여기에서 측정 정확성을 더욱 향상하기 위해, 상기 광측정단계 이후에 미리 결정된 보정계수에 의하여 측정값이 보정되는 광보정단계가 더 수행될 수 있으며, 도 12에서 C1{k}, C2{k}는 바로 이를 나타내고 있다. 즉 C1{k}는 투과 모드에서 k번째 단위광원이 ON된 경우에 대한 보정(calibration)값을 나타내고, C2{k}는 반사 모드에서 k번째 단위광원이 ON된 경우에 대한 보정값을 나타낸다. 즉 M{k,i}는 i번째 측정횟수에 대해 k번째 단위광원에 의한 투과 또는 반사 측정값의 보정된 결과값이 되는 것이다.

한편 상기 광측정단계에서, 투과광 및 반사광을 모두 측정할 수도 있겠으나, 실제로는 상기 샘플(500)의 특성에 따라 투과광 또는 반사광 중 어느 하나만이 필요한 경우가 대부분이다. 따라서 보다 원활한 작업의 진행을 위하여, 상기 광측정단계 이전에, 투과광을 측정하는 투과모드 및 반사광을 측정하는 반사모드 중 어느 하나가 선택되는 모드선택단계가 더 수행될 수도 있다. 도 12에서는 모드선택단계가 Mode?로 표시되었다.

이처럼 측정이 이루어지면, 상기 단위광원(115)이 OFF되는 광OFF단계가 수행됨으로써 1번째 측정횟수에서의 측정 작업이 완료된다. 도 12에서는 이 과정이 S{k}=OFF로 표시되었다.

다음으로, 상기 광원선택단계 - 상기 광원ON단계 - 상기 광측정단계 - 상기 광OFF단계가 순차 반복적으로 수행됨으로써, 복수 개의 샘플에 대한 측정이 원활하게 이루어질 수 있게 된다. 도 12에서는 이 과정이 단위광원구별번호(k) 및 측정횟수구별번호(i)가 하나씩 늘어나는 것으로서, 즉 k=k+1 / i=i+1 로 표시되었다. 이 작업은 마지막 단위광원 및 측정횟수에 도달할 때까지(k>N? / i>T?) 반복적으로 이루어진다.

도 13은 본 발명의 스펙트럼 측정 방법에 의한 측정 결과의 실시예이다. 상술한 바와 같은 본 발명의 스펙트럼 측정 방법을 사용하여, 도 13(A)의 결과와 같이 각각의 파장별로 측정횟수에 따른 추세를 확인하거나, 도 13(B)의 결과와 같이 최초 시점 및 최후 시점(또는 중간의 어느 시점이라도)에 대해 파장별 측정값을 확인하는 등과 같은 다양한 측정 결과를 얻을 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

100: 스펙트럼 측정 장치
110: 광원부 111: 단색광원
112: 렌즈 113: 빔스플리터
114: 회전부 115: 단위광원
120: 측정부 125: 이동부
121: 제1측정부 122: 제2측정부
130: 홀더부
131: 홀더블록 132: 광경로홀
133: 큐벳홈 135: 단위홀더
140: 광경로전환부 150: 베이스
500: 샘플

Claims (19)

1. 광을 조사하는 광원부;
   광이 통과되는 광경로홀이 관통 형성되는 홀더블록 한 쌍이 서로 이격 배치되되, 한 쌍의 상기 홀더블록들 사이에 샘플이 개재되어 지지되도록 이루어지는 단위홀더를 적어도 하나 포함하는 홀더부;
   상기 홀더부에 의해 지지된 상기 샘플을 투과하거나 상기 샘플에서 반사된 광을 측정하는 적어도 하나의 측정부;
   일면에 상기 광원부, 상기 홀더부, 상기 측정부가 고정 지지되는 베이스;
   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 측정 장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 단위홀더는,
   상기 홀더블록 일측에 큐벳형의 상기 샘플의 외형에 상응하는 형태로 형성되는 큐벳홈이 형성되며,
   한 쌍의 상기 홀더블록들은 상기 큐벳홈이 형성된 면이 서로 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 측정 장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 홀더부는,
   상기 단위홀더를 복수 개 포함하여 이루어지되,
   상기 단위홀더를 이루는 한 쌍의 상기 홀더블록들이 서로 이격 배치되는 방향을 이격 방향이라 할 때, 복수 개의 상기 단위홀더들이 이격 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 측정 장치.
   
4. 제 3항에 있어서, 상기 홀더부는,
   복수 개의 상기 단위홀더들은 서로 이격 또는 밀착 배치되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 측정 장치.
   
5. 제 4항에 있어서, 상기 홀더부는,
   복수 개의 상기 단위홀더들이 서로 밀착 배치되되,
   어느 하나의 단위홀더를 이루는 일측 홀더블록과, 다른 하나의 단위홀더를 이루며 상기 일측 홀더블록에 밀착 배치된 타측 홀더블록이, 서로 일체형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 측정 장치.
   
6. 제 1항에 있어서, 상기 스펙트럼 측정 장치는,
   상기 베이스의 일면이 수평으로 배치되며, 상기 샘플이 상기 단위홀더에 수직 방향으로 삽입되도록 이루어지거나,
   상기 베이스의 일면이 수직으로 배치되며, 상기 샘플이 상기 단위홀더에 수평 방향으로 삽입되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 측정 장치.
   
7. 제 6항에 있어서, 상기 스펙트럼 측정 장치는,
   상기 베이스의 일면이 수평으로 배치되며 상기 샘플이 평면형인 경우,
   상기 단위홀더를 이루는 한 쌍의 상기 홀더블록들 간 이격 거리는 상기 샘플의 두께에 상응하게 형성되는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 측정 장치.
   
8. 제 7항에 있어서, 상기 단위홀더는,
   상기 단위홀더를 이루는 한 쌍의 상기 홀더블록들 간 이격 거리가 조절 가능하게 이루어지는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 측정 장치.
   
9. 제 1항에 있어서, 상기 스펙트럼 측정 장치는,
   상기 홀더부가 적어도 두 개의 상기 단위홀더를 포함하여 이루어지며,
   적어도 하나의 상기 단위홀더에 개재되어 지지되며, 빔스플리터를 포함하여 이루어지는 광경로전환부;
   를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 측정 장치.
   
10. 제 9항에 있어서, 상기 스펙트럼 측정 장치는,
    상기 샘플이 반사형인 경우, 상기 광원부에서 조사된 광이 상기 샘플에서 반사된 후, 상기 광경로전환부에서 광경로가 전환되어 상기 측정부로 도달하도록 광경로가 형성되는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 측정 장치.
    
11. 제 9항에 있어서, 상기 광경로전환부는,
    큐벳형의 상기 샘플의 외형에 상응하는 형상의 프레임 내에 상기 빔스플리터가 구비되는 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 측정 장치.
    
12. 제 1항에 있어서, 상기 측정부는,
    상기 광원부로부터 조사되어 상기 홀더부에 지지된 상기 샘플을 투과하여 진행하는 광경로 상의 측정점을 제1측정점이라 하고,
    상기 광원부로부터 조사되어 상기 홀더부에 지지된 상기 샘플에서 반사된 후 광경로가 전환되어 적어도 하나의 상기 단위홀더를 이루는 한 쌍의 상기 홀더블록 사이로 진행하는 광경로 상의 측정점을 제2측정점이라 할 때,
    상기 제1측정점 및 상기 제2측정점 각각에 고정 배치되는 제1측정부 및 제2측정부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 측정 장치.
    
13. 제 1항에 있어서, 상기 측정부는,
    상기 광원부로부터 조사되어 상기 홀더부에 지지된 상기 샘플을 투과하여 진행하는 광경로 상의 측정점을 제1측정점이라 하고,
    상기 광원부로부터 조사되어 상기 홀더부에 지지된 상기 샘플에서 반사된 후 광경로가 전환되어 적어도 하나의 상기 단위홀더를 이루는 한 쌍의 상기 홀더블록 사이로 진행하는 광경로 상의 측정점을 제2측정점이라 할 때,
    상기 베이스의 일면에는 상기 제1측정점 및 상기 제2측정점을 연결하는 이동부가 형성되며,
    상기 측정부는 상기 이동부를 따라 이동 가능하게 이루어지는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 측정 장치.
    
14. 제 1항에 있어서, 상기 광원부는,
    단색 파장의 광을 조사하는 단위광원을 복수 개 포함하여 이루어지며,
    복수 개의 상기 단위광원들 각각이 조사하는 광의 파장이 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 측정 장치.
    
15. 제 14항에 있어서,
    상기 단위광원은, 단색광원, 상기 단색광원에서 조사된 광을 평행광으로 변환하는 렌즈, 상기 렌즈를 통과해 나온 광을 반사시켜 광경로를 전환하는 빔스플리터를 포함하여 이루어지며,
    상기 광원부는, 복수 개의 상기 단위광원들에서 조사되는 광들의 광경로가 일치하도록, 상기 단위광원들이 일렬로 배열되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 측정 장치.
    
16. 제 14항에 있어서,
    상기 단위광원은, 단색광원, 상기 단색광원에서 조사된 광을 평행광으로 변환하는 렌즈를 포함하여 이루어지며,
    상기 광원부는, 회전부를 포함하여 이루어지되, 복수 개의 상기 단위광원들이 상기 회전부 상에 방사상으로 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 측정 장치.
    
17. 단색 파장의 광을 조사하는 단위광원을 복수 개 포함하여 이루어지며, 복수 개의 상기 단위광원들 각각이 조사하는 광의 파장이 서로 다르게 형성되는 광원부; 광이 통과되는 광경로홀이 관통 형성되는 홀더블록 한 쌍이 서로 이격 배치되되, 한 쌍의 상기 홀더블록들 사이에 샘플이 개재되어 지지되도록 이루어지는 단위홀더를 적어도 하나 포함하는 홀더부; 광경로 상에 배치되어 상기 샘플로부터 반사되어 온 광의 광경로를 전환하는 빔스플리터; 상기 홀더부에 의해 지지된 상기 샘플을 투과한 광을 측정하는 제1측정부; 상기 홀더부에 의해 지지된 상기 샘플에서 반사된 광을 측정하는 제2측정부; 를 포함하여 이루어지는 스펙트럼 측정 장치를 이용한 스펙트럼 측정 방법에 있어서,
    상기 광원부를 이루는 복수 개의 상기 단위광원들 중 하나가 선택되는 광원선택단계;
    선택된 상기 단위광원이 ON되어 광이 조사되는 광원ON단계;
    상기 제1측정부에 의하여 상기 샘플을 투과한 광이 측정되거나, 상기 제2측정부에 의하여 상기 샘플에서 반사된 광이 측정되는 광측정단계;
    상기 단위광원이 OFF되는 광OFF단계;
    복수 개의 상기 단위광원들 중 선택된 다른 하나가 선택되는 단계;
    를 포함하여 이루어지며,
    상기 광원선택단계 - 상기 광원ON단계 - 상기 광측정단계 - 상기 광OFF단계가 순차 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 측정 방법.
    
18. 제 17항에 있어서, 상기 스펙트럼 측정 방법은,
    상기 광측정단계 및 상기 광원OFF단계 사이에,
    미리 결정된 보정계수에 의하여 측정값이 보정되는 광보정단계;
    를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 측정 방법.
    
19. 제 17항에 있어서, 상기 스펙트럼 측정 방법은,
    상기 광원ON단계 및 상기 광측정단계 사이에,
    투과광을 측정하는 투과모드 및 반사광을 측정하는 반사모드 중 어느 하나가 선택되는 모드선택단계;
    를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 측정 방법.

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