KR20210040730A - Detachable spectroscopic apparatus for analyzing specific material - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a spectroscopic device for the analysis of a specific substance that can be attached to a portable device.
분광 기술은 빛의 흡수, 발산, 산란 등을 측정하여 샘플의 분자 구조 및 변화 등을 연구하는 기술이다. IR(infrared) 분광기나 라만(raman) 분광기와 같은 분광기는 샘플 분자에 의한 흡수, 발산, 산란 세기를 주파수나 파장에 대한 스펙트럼으로 측정함으로써 주로 유기물과 생화학 종의 구조를 측정하고 분석한다.Spectroscopy is a technology that studies the molecular structure and changes of a sample by measuring absorption, divergence and scattering of light. Spectroscopes such as IR (infrared) spectroscopy and Raman spectroscopy mainly measure and analyze the structures of organic matter and biochemical species by measuring the absorption, divergence, and scattering intensity of sample molecules in a spectrum for a frequency or wavelength.
비어-람버트 법칙(Bear-Lambert law)을 이용하는 자외선-가시광선 분광법(UV-VIS Spectroscopy)과 같은 분광법은 입자의 크기, 파장 별 흡광도, 및 투과도 측정을 통해 생화학 물질을 비롯한 다양한 샘플의 특성을 분석하고 그리고 파장 선택성을 고려하여 샘플을 판별할 수 있다. 그러나, 기존의 분광기 및 분광법은 입사광의 신호 세기 변화, 슛 잡음(shot noise)을 포함한 다양한 시스템 잡음으로 인해 흡수 또는 투과 신호의 변화가 크다. 또한, 이러한 잡음은 정확하고 안정적인 측정을 방해한다. 이러한 한계를 극복하기 위해 분광기 및 분광법에 있어서, 잡음을 제거하고, 분자 진동을 향상시키며, 유효 신호의 감도를 효율적으로 향상시키는 기술이 요구된다.Spectroscopy such as UV-VIS Spectroscopy using the Bear-Lambert law can measure the properties of various samples, including biochemicals, by measuring particle size, absorbance by wavelength, and transmittance. Analyze and determine the sample taking into account the wavelength selectivity. However, conventional spectroscopy and spectroscopy have large changes in absorbed or transmitted signals due to various system noises including changes in signal intensity of incident light and shot noise. In addition, this noise interferes with accurate and reliable measurements. In order to overcome this limitation, in spectroscopy and spectroscopy, techniques for removing noise, improving molecular vibration, and efficiently improving the sensitivity of an effective signal are required.
다만, 분광 장치를 독립적으로 작동할 수 있는 제조하려면, 해당 분광 장치 내에 광원, 검출기, 마이크로 컨트롤러 및 통신부를 포함하여 다양한 구성이 포함되어야 하므로, 분광 장치의 가격이 높아지며 배터리 이슈가 발생할 수 있다.However, in order to manufacture a spectroscopic device capable of independently operating, since various configurations including a light source, a detector, a microcontroller, and a communication unit must be included in the spectroscopic device, the cost of the spectroscopic device may increase and battery issues may occur.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 스마트폰과 같은 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분서을 위한 분광 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a spectroscopic device for the analysis of a specific material detachable to a portable device such as a smartphone.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치는 하우징 및, 특정 물질인 샘플을 수용하는 컨테이너를 포함하고, 상기 샘플에 유해 성분의 포함 여부를 확인하기 위해 특정 파장의 광신호를 샘플에 제공하는 광원과, 상기 샘플로부터 방출되는 상기 특정 파장의 검출 신호를 검출하는 검출기와, 상기 검출 신호로부터 유효 신호를 추출하고, 상기 샘플이 유해 성분을 포함하지 않을 때의 정상 신호를 미리 저장하여, 상기 유효 신호와 상기 정상 신호를 비교하여 상기 샘플의 유해 성분 포함 여부를 판단하는 마이크로 컨트롤러 중 적어도 하나를 더 포함하고, 상기 샘플이 유해 성분을 포함하는 경우, 상기 검출 신호는 상기 특정 파장에서 피크 값을 갖고, 상기 마이크로 컨트롤러는 상기 정상 신호와 상기 유효 신호를 비교했을 때, 특정 파장에서 피크 값이 나타나는 경우 상기 샘플에 상기 유해 성분이 포함된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.The spectroscopic device for analysis of a specific material detachable to a portable device according to an aspect of the present invention for solving the above-described problems includes a housing and a container for accommodating a sample of a specific material, and including harmful components in the sample. A light source that provides an optical signal of a specific wavelength to a sample to check whether the sample, a detector that detects the detection signal of the specific wavelength emitted from the sample, and extracts an effective signal from the detection signal, and the sample is a harmful component By storing in advance a normal signal when not including the normal signal, further comprising at least one of the microcontroller for determining whether the sample contains a harmful component by comparing the valid signal and the normal signal, the sample contains the harmful component In this case, the detection signal has a peak value at the specific wavelength, and when the microcontroller compares the normal signal and the effective signal, when a peak value appears at a specific wavelength, it is determined that the harmful component is included in the sample. It is characterized by judging.
또한, 상기 마이크로 컨트롤러는, 직교 코드를 생성하여 상기 광신호를 직교 코드에 대응하는 패턴으로 부호화하는 부호화기 및 상기 부호화기와 상기 직교 코드를 공유하고, 상기 직교 코드와 상기 검출 신호 간의 상관관계에 기초하여 상기 검출 신호를 복호화하는 복호화기를 포함할 수 있다. In addition, the microcontroller shares the orthogonal code with an encoder for generating an orthogonal code to encode the optical signal in a pattern corresponding to an orthogonal code, and the orthogonal code, based on a correlation between the orthogonal code and the detection signal. It may include a decoder for decoding the detection signal.
또한, 상기 복호화기는 상기 직교 코드를 기반으로 상기 검출 신호에 포함된 잡음을 제거하여 유효 신호를 추출할 수 있다.In addition, the decoder may extract a valid signal by removing noise included in the detection signal based on the orthogonal code.
또한, 상기 직교 코드는 이진 시퀀스이고, 상기 광신호의 펄스 파형은 상기 직교 코드에 따른 선로 부호화에 의하여 부호화될 수 있다.In addition, the orthogonal code is a binary sequence, and the pulse waveform of the optical signal may be encoded by line encoding according to the orthogonal code.
또한, 사용자 장치와 통신하는 통신부를 더 포함하며, 상기 통신부는 상기 마이크로 컨트롤러에 의해 상기 샘플이 유해 성분을 포함하는지의 여부가 확인되면, 해당 결과 데이터를 상기 사용자 장치로 전송할 수 있다.Further, the communication unit further includes a communication unit that communicates with the user device, and the communication unit may transmit the result data to the user device when it is determined by the microcontroller whether the sample contains a harmful component.
또한, 상기 통신부가 상기 사용자 장치로부터 분석하려는 샘플 정보를 수신하면, 상기 마이크로 컨트롤러는 상기 샘플 정보에 기반하여, 유해 성분 확인을 위해 요구되는 광원의 파장 및 광원의 개수를 결정할 수 있다.In addition, when the communication unit receives sample information to be analyzed from the user device, the microcontroller may determine a wavelength of a light source and the number of light sources required to identify harmful components based on the sample information.
또한, 상기 광원의 개수가 복수 개인 경우, 상기 복수개의 광원에 의해 제공되는 각각의 광신호는 순차적으로 상기 샘플에 제공되고, 상기 마이크로 컨트롤러는 상기 각각의 광신호를 상이한 직교 코드에 대응하는 패턴으로 각각 부호화하는 것일 수 있다.In addition, when the number of light sources is plural, each optical signal provided by the plurality of light sources is sequentially provided to the sample, and the microcontroller converts each optical signal into a pattern corresponding to a different orthogonal code. Each can be encoded.
또한, 상기 광원의 개수가 복수 개인 경우, 상기 검출기는 상기 샘플로부터 방출되는 각각의 검출 신호를 검출하고, 상기 마이크로 컨트롤러는 상기 각각의 검출 신호를 각각 복호화하고, 복호화된 각각의 검출 신호를 합산하여 유효 신호를 획득하고, 획득된 유효 신호를 정상 신호와 비교하는 것일 수 있다. In addition, when the number of light sources is plural, the detector detects each detection signal emitted from the sample, and the microcontroller decodes each of the detection signals, and sums the decoded detection signals. It may be to acquire a valid signal and compare the obtained valid signal with a normal signal.
또한, 상기 검출 신호는 상기 광신호의 전부 또는 일부가 상기 샘플에서 흡수, 산란, 투과 또는 반사됨으로써 발생될 수 있다.In addition, the detection signal may be generated when all or part of the optical signal is absorbed, scattered, transmitted, or reflected from the sample.
또한, 상기 하우징 또는 상기 컨테이너의 상단에 결합되어 개폐 가능하도록 형성되어 외부로부터의 빛을 차단하는 커버를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a cover coupled to the upper end of the housing or the container to be opened and closed to block light from the outside.
또한, 상기 컨테이너는 상기 하우징에 탈착 가능하게 형성되는 것일 수 있다.In addition, the container may be formed to be detachably attached to the housing.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the present invention are included in the detailed description and drawings.
상술한 본 발명에 따르면, 분광 장치가 스마트폰과 같은 휴대용 장치에 착탈 가능하기 때문에, 보다 간단한 구조로 분광 장치가 소형화될 수 있다.According to the present invention described above, since the spectroscopic device can be attached to and detached from a portable device such as a smartphone, the spectroscopic device can be miniaturized with a simpler structure.
또한, 직교 코드를 이용하여 검출 신호로부터 잡음을 효율적으로 제거함으로써, 보다 신뢰도 높은 분석 결과를 추출할 수 있고, 이를 통해 특정 물질 내에 유해 물질이 포함되었는지의 여부를 보다 정확하게 확인할 수 있다.In addition, by efficiently removing noise from the detection signal using an orthogonal code, a more reliable analysis result can be extracted, and through this, it is possible to more accurately determine whether or not a toxic substance is contained in a specific substance.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치의 휴대용 장치와의 결합을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치를 더욱 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 도 6의 광원에 포함되는 채널을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 특정 물질의 분석을 위한 분광 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 시간 영역에서 도 9의 분광 방법을 좀 더 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 도 10의 S240 단계를 더욱 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 주파수 영역에서 도 9의 분광 방법을 좀 더 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13은 도 12의 S340 단계를 더욱 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 특정 물질의 분석을 위한 분광 방법의 순서도이다.
도 15는 도 14의 S440 및 S450 단계를 더욱 구체적으로 나타내는 흐름도이다.1 is a block diagram of a spectroscopic device for analysis of a specific substance detachable to a portable device according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic cross-sectional view of a spectroscopic device for analysis of a specific substance detachable to a portable device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for describing a combination of a spectroscopic device for analysis of a specific substance detachable from the portable device with a portable device according to an embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram of a spectroscopic device for analysis of a specific substance detachable to a portable device according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining in more detail a spectroscopic device for analysis of a specific substance detachable to a portable device according to an embodiment of the present invention.
6 to 7 are block diagrams for explaining in more detail a channel included in the light source of FIG. 6 according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a spectroscopic method for analyzing a specific substance according to an embodiment of the present invention.
10 is a flowchart illustrating the spectral method of FIG. 9 in more detail in the time domain.
FIG. 11 is a flowchart for describing step S240 of FIG. 10 in more detail.
12 is a flowchart for explaining in more detail the spectral method of FIG. 9 in the frequency domain.
13 is a flowchart for describing step S340 of FIG. 12 in more detail.
14 is a flow chart of a spectroscopic method for analyzing a specific substance according to another embodiment of the present invention.
15 is a more detailed flowchart illustrating steps S440 and S450 of FIG. 14.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in a variety of different forms. It is provided to fully inform the skilled person of the scope of the present invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.The terms used in the present specification are for describing exemplary embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” do not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the mentioned elements. Throughout the specification, the same reference numerals refer to the same elements, and "and/or" includes each and all combinations of one or more of the mentioned elements. Although "first", "second", and the like are used to describe various elements, it goes without saying that these elements are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical idea of the present invention.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used with meanings that can be commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not interpreted ideally or excessively unless explicitly defined specifically.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.Spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc. It can be used to easily describe the correlation between a component and other components. Spatially relative terms should be understood as terms including different directions of components during use or operation in addition to the directions shown in the drawings. For example, if a component shown in a drawing is turned over, a component described as "below" or "beneath" of another component will be placed "above" the other component. I can. Accordingly, the exemplary term “below” may include both directions below and above. Components may be oriented in other directions, and thus spatially relative terms may be interpreted according to the orientation.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치의 개략적인 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치의 휴대용 장치와의 결합을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치의 개념도이다.1 is a block diagram of a spectroscopic device for analysis of a specific material detachable to a portable device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing an analysis of a specific material detachable to a portable device according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a spectroscopic device for analysis, and FIG. 3 is a view for explaining a combination of a spectroscopic device with a portable device for analysis of a specific substance detachable to the portable device according to an embodiment of the present invention, and FIG. A conceptual diagram of a spectroscopic device for analysis of a specific substance detachable to a portable device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치(100)(이하, 분광 장치)는 특정 물질만을 분석하도록 제작되거나 설정된다. 종래의 분광 장치는 단독으로 작동하기 때문에 소형화나 비용 절감에 한계가 있었지만, 본 발명의 분광 장치(100)는 휴대용 장치에 착탈 가능하도록 설계되었다.The spectroscopic device 100 (hereinafter, referred to as a spectroscopic device) for analysis of a specific substance that is detachable to the portable device of the present invention is manufactured or set to analyze only a specific substance. Since the conventional spectroscopic device operates alone, there are limitations in miniaturization and cost reduction, but the
도 1을 참조하면 분광 장치(100)는 하우징(110) 및 컨테이너(120)를 포함하며, 광원(130), 검출기(140), 마이크로 컨트롤러(150) 및 통신부(160) 중 적어도 하나를 더 포함한다. 여기서, 분광 장치(100)에서 부족한 구성은 휴대용 장치(200)의 구성에 의해 도움을 받을 수 있다.Referring to FIG. 1, the
하우징(110)은 분광 장치(100)의 외관을 형성한다. The
여기서, 도 3을 참조하면, 하우징(110)은 휴대용 장치(200)에 결합 가능한 영역을 포함한다. 즉, 하우징(110)을 통해 분광 장치(100)는 휴대용 장치(200)에 결합될 수 있다. 예컨대, 도 3(a)를 참조하면, 분광 장치(100)는 물리적인 결합을 통해 휴대용 장치(200)에 결합될 수 있으며, 도 3(b)를 참조하면, 분광 장치(100)는 삽입 돌기의 형상을 가진 결합 가능한 영역(101)이 휴대용 장치(200)의 이어폰 삽입구 또는 충전단자 삽입구 등에 삽입됨으로써 휴대용 장치(200)에 물리적/전기적 결합될 수 있다.Here, referring to FIG. 3, the
하우징(110)은 분광 장치(100)의 다른 구성요소들이 실장되는 공간을 형성한다. The
하우징(100)은 외부로부터 하우징(100) 내부로 빛이 투과할 수 없도록 형성될 수 있다.The
컨테이너(120)는 샘플(10)을 수용하여 광원(130) 및 검출기(140)에 의해 측정이 이루어지는 공간을 의미한다.The
이때, 샘플(10)은 분광 장치(100)의 분석 대상일 수 있다. 샘플(10)은 분석을 위한 특정 재료 또는 특정 물질일 수 있다. 샘플(10)은 광원(130)으로부터 제공되는 광신호의 전부 또는 일부를 흡수할 수 있다. 또한, 샘플(10)은 광신호의 전부 또는 일부를 투과하거나 반사할 수 있다. 여기서, 광신호의 전부 또는 일부는 전부 또는 일부의 파장, 전부 또는 일부의 주파수, 및 전부 또는 일부의 패턴을 의미할 수 있다. 광신호를 제공받은 샘플(10)은 광신호에 응답하는 광을 방출할 수 있다. 여기서, 광은 검출 신호로 지칭될 수도 있다. 샘플(10)은 광원에서 제공받은 광신호에 의해 발생하는 내부의 분자 진동에 따른 검출 신호를 발생시킬 수 있다.In this case, the
컨테이너(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(10) 내에 삽입되도록 형성되며, 하우징(110) 내외로 탈착 가능하도록 형성된다. As shown in FIG. 2, the
컨테이너(120)는 광원(130)으로부터 조사되는 빛이 투과할 수 있도록 투명한 물질로 이루어질 수 있다.The
반복된 측정 과정에서 컨테이너(120)는 샘플(10)에 의해 오염될 수 있다. 컨테이너(120)가 오염되게 되면, 즉 컨테이너(120) 내부에 샘플(10) 잔여물이 존재하게 되면, 분석 결과에 있어서 오차가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 상황이 발생하는 것을 방지하기 위해, 컨테이너(120)는 교체 또는 세척이 가능하도록 형성될 수 있다.In the repeated measurement process, the
또한, 분광 장치(100)는 외부로부터의 빛을 차단하는 커버(미도시)를 포함할 수도 있다. 이때, 하우징(110) 또는 컨테이너(120)의 상단에 결합되어 개폐 가능하도록 형성된다.In addition, the
광원(130)은 샘플(10)로 특정 파장의 광신호를 제공한다. The
광원(130)의 개수가 복수 개인 경우, 복수개의 광원에 의해 제공되는 각각의 광신호는 순차적으로 샘플(10)에 제공된다.When the number of
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 광원(130)은 컨테이너(120)의 아래에 위치하도록 하우징(110)의 하면에 고정되며, 컨테이너(120)를 통과하여 샘플(10)에 빛을 조사한다.As shown in Figure 2 (a), the
도 2(b)에 도시된 바와 같이, 광원(130)은 컨테이너(120)의 맞은편에 위치하도록 하우징(110)의 한쪽 내측면에 고정되며, 컨테이너(120)를 통과하여 샘플(10)에 빛을 조사한다.As shown in FIG. 2(b), the
광원(130)은 레이저 및 레이저 다이오드와 같은 단일 파장을 갖는 적어도 하나 이상의 광원 또는 백색 램프를 포함할 수 있다. 또한, 광원(130)은 적색 LED(light-emitting diode), 청색 LED, 녹색 LED, 및 NIR(near-infrared) LED와 같은 넓은 스펙트럼을 갖는 적어도 하나 이상의 광원을 포함할 수도 있다. 이에 더하여, 광원(120)은 단일 파장을 갖는 편광 상태로 분리된(예를 들어, 0, 45, 또는 90도) 적어도 하나 이상의 광원을 포함할 수 있다.The
광원(130)은 분석 대상인 특정 물질에 따라 개수와 종류가 결정될 수 있다. 즉, 특정 물질에 유해 물질이 포함되어 있는지를 확인하기 위해 필요한 파장 대역을 파악하고, 해당 파장 대역의 빛을 조사하는 광원(130)을 사용할 수 있다. 예를 들어, 샘플(10)의 분석을 위해 필요한 파장 대역이 a 파장 대역이라 가정하면, a 파장 대역의 빛을 조사하는 광원(130)이 사용될 수 있다. 또는 모든 파장 대역을 조사하는 백색 램프가 광원(130)인 경우에는, 사용자 장치에 의해 백색 램프가 a 파장 대역만을 조사할 수 있도록 설정될 수 있다.The number and type of the
이때, 특정 물질의 분석을 위해 복수의 파장 대역(예를 들어, a 파장 대역, b 파장 대역, c 파장 대역)이 필요한 경우, 각각 a 파장 대역, b 파장 대역, c 파장 대역을 조사하는 세 개의 광원(130)이 사용될 수 있고, 또는 사용자 장치에 의해 백색 램프가 a 파장 대역, b 파장 대역, c 파장 대역만을 조사하도록 설정될 수 있다. At this time, if a plurality of wavelength bands (e.g., a wavelength band, b wavelength band, c wavelength band) are required for analysis of a specific substance, three The
따라서, 분광 장치(100)가 특정 물질의 분석만을 위해 제작되거나 설정되기 때문에, 분광 장치(100)가 소형화될 수 있으며, 이에 따라 분광 장치(100)의 단가를 현저하게 낮출 수 있다.Accordingly, since the
도 4에 도시된 바와 같이, 검출기(140)는 샘플(10)로부터 방출되는 특정 파장의 검출 신호를 검출한다.As shown in FIG. 4, the
검출기(140)는 샘플(10)로부터 검출 신호를 검출하거나 수신할 수 있다. 검출기(140)는 파장 대역별로 검출 신호를 분리함으로써 검출할 수 있다. 검출기(130)는 검출 신호의 주파수 혹은 파장에 대한 스펙트럼을 측정할 수 있다. The
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 검출기(140)는 컨테이너(120)의 아래에 위치하도록 하우징(110)의 하면에 고정되며, 컨테이너(120)를 통과하여 샘플(10)에 방출되는 검출 신호를 제공받는다.As shown in Figure 2 (a), the
도 2(b)에 도시된 바와 같이, 검출기(140)는 컨테이너(120)의 맞은편에 위치하도록 하우징(110)의 한쪽 내측면에 고정되되, 컨테이너(120)를 사이에 두고 광원(130)과 대향되는 위치에 고정된다. 검출기(140)는 컨테이너(120)를 통과하여 샘플(10)에 방출되는 검출 신호를 제공받는다.As shown in Figure 2 (b), the
광원(130)의 개수가 복수 개인 경우, 검출기(130)는 샘플(10)로부터 방출되는 복수의 검출 신호 순차적으로 검출할 수 있고, 또는 하나의 검출 신호를 복수의 파장 대역별로 분리하여 검출할 수도 있다.When the number of
도1 내지 도 4에 도시되지는 않았으나, 분광 장치(100)는 샘플(10)과 검출기(140) 사이에 광학 소자를 포함할 수 있다. 광학 소자는 검출 신호를 회절시키는 회절 소자 및 검출 신호를 분산시키는 분산 소자를 포함할 수 있다. 광학 소자는 검출 신호를 분산시키거나 회절시킴으로써 샘플(10)로부터 검출기(140)로 검출 신호를 효과적으로 수집할 수 있다.Although not shown in FIGS. 1 to 4, the
마이크로 컨트롤러(150)는 샘플(10)이 유해 성분을 포함하지는지의 여부를 판단한다.
The
구체적으로, 마이크로 컨트롤러(150)는 샘플(10)이 유해 성분을 포함하지않을 때의 정상 신호를 미리 저장하여, 검출기(140)로부터 검출되는 검출 신호와 상기 정상 신호를 비교하여 상기 샘플의 유해 성분 포함 여부를 판단할 수 있다.Specifically, the
도 4에 도시된 바와 같이, 마이크로 컨트롤러(150)는 부호화기(152) 및 복호화기(154)를 포함한다.
4, the
부호화기(152)는 광신호를 부호화하기 위한 직교 코드를 생성할 수 있다. 부호화기(152)는 직교 코드를 생성하여 광신호를 직교 코드의 패턴으로 변조할 수 있다. The
이때, 광신호는 특정 파장 대역의 신호이다. 즉, 분광 장치(100)는 샘플(10) 분석을 위해 필요한 파장 대역만을 사용할 수 있도록 미리 설정되어, 샘플(10) 분석 시, 특정 파장 대역에 대해서만 분석을 수행할 수 있다.In this case, the optical signal is a signal of a specific wavelength band. That is, the
일 실시예에서, 광원(130)은 부호화기(152)로부터 직교 코드를 수신할 수 있다. 광원(130)은 부호화기(152)로부터 수신된 직교 코드에 따라 변조될 수 있다.
샘플(10) 분석에 필요한 광원(130)이 하나인 경우, 부호화기(152)는 하나의 직교 코드를 생성하여, 특정 파장 대역에 대한 광신호를 하나의 직교 코드에 대응하는 패턴으로 부호화하여 변조한다.In one embodiment, the
샘플(10) 분석에 필요한 광원(130)이 복수개인 경우, 부호화기(152)는 복수의 직교 코드를 생성하여, 복수의 파장 대역에 대한 각각의 광신호를 상이한 직교 코드에 대응하는 패턴으로 각각 부호화하여 변조한다.When there are a plurality of
직교 코드로 광원(130)을 변조하는 방법에는 광학적 변조 방법, 전기적 변조 방법, 및 기계적 변조 방법이 모두 포함될 수 있다. 각각의 변조 방법은 도 6 내지 도 8에서 구체적으로 후술한다.A method of modulating the
복호화기(154)는 검출기(140)로부터 검출 신호를 수신하여, 검출 신호를 복호화한다. 이때, 검출 신호 역시 특정 파장 대역의 신호이다. The
복호화기(154)는 검출 신호로부터 유효 신호를 추출하거나 획득할 수 있다. 즉, 복호화기(154)는 검출 신호를 직교 코드와 컨벌루션을 수행함으로써 유효 신호를 추출할 수 있다. The
이때, 복호화기(152)는 클럭 동기화에 의해 부호화기(152)와 타이밍을 정합할 수 있다. 복호화기(154)는 부호화기(152)로부터 직교 코드를 동기화할 수 있다. 부호화기(152)는 복호화기(154)로 데이터 및 신호를 전송할 수 있고 그리고 복호화기(154)는 부호화기(152)로부터 데이터 및 신호를 수신할 수 있다. 데이터 및 신호는 직교 코드에 대한 정보를 포함할 수 있다. 즉, 복호화기(154)는 부호화기(152)와 직교 코드를 공유할 수 있다.In this case, the
따라서, 복호화기(154)는 광신호가 부호화될 때 사용되었던 직교 코드와 동일한 직교 코드를 이용하여 검출 신호화의 컨벌루션을 수행하고, 이를 통해 유효 신호를 획득할 수 있게 된다.Accordingly, the
직교 코드에 기초한 유효 신호를 이용하여 분석을 수행하는 본 발명에 따른 분광 장치(100)는 식품 및 유기 분자 등과 같은 샘플(10)의 분자에 대한 신호의 세기 및 감도를 높일 수 있다. 본 발명에 따른 분광 장치(100)는 샘플(10)에 대한 센싱(sensing) 및 이미징(imaging) 기술의 성능을 향상시킬 수 있다.The
마이크로 컨트롤러(150)는 복호화된 검출 신호로부터 추출된 유효 신호에 기초하여 샘플(10)을 분석할 수 있다. 즉, 마이크로 컨트롤러(150)는 유효 신호와 정상 신호를 비교하여 샘플(10) 내에 유해 성분 포함 여부를 확인할 수 있다. The
구체적으로, 샘플(10)이 유해 성분을 포함하는 경우, 검출 신호는 특정 파장에서 피크 값을 갖는다. 따라서, 마이크로 컨트롤러(150)는 정상 신호와 검출 신호(유효 신호)를 비교했을 때, 정상 신호와 달리 유효 신호가 특정 파장에서 피크 값을 가지면, 마이크로 컨트롤러(150)는 샘플(10) 내에 유해 성분이 포함되어 있는 것으로 판단할 수 있다. Specifically, when the
여기서, 정상 신호는 분광 장치(100)의 저장부(미도시)에 미리 저장되어 있는 데이터로서, 분석 대상인 샘플(10)이 정상 상태일때의(유해 성분을 포함하지 않을때의) 신호를 나타내는 데이터이다. 따라서, 마이크로 컨트롤러(150)는 미리 저장된 정상 신호를 추출된 검출 신호(유효 신호)와 비교하여 불일치하면 샘플(10)이 정상적이지 않은 것으로 판단할 수 있다. Here, the normal signal is data that is previously stored in the storage unit (not shown) of the
통신부(160)는 외부 장치(예를 들어, 사용자 장치)와 통신한다.The communication unit 160 communicates with an external device (eg, a user device).
여기서, 사용자는 분광 장치(100)를 이용하여 특정 물질의 분석을 수행하는 사람이다. 사용자는 프로그램(어플리케이션)을 사용자 장치에 설치하여, 분석을 수행할 수 있다. 이때, 프로그램은 분광 장치(100)를 이용하여 특정 물질 분석 서비스를 제공하는 회사가 제공하는 프로그램을 나타낸다.Here, the user is a person who analyzes a specific substance using the
일 실시예에서, 분광 장치(100)는 특정 물질 분석용으로 제작되기 때문에, 특정 물질에 따라 광원(130)의 개수 및 파장 대역이 설정된 상태로 제작된다. 따라서, 사용자가 사용자 장치를 통해 분석 요청을 하면, 분광 장치(100)는 샘플(10)의 분석을 수행하고, 샘플(10) 내에 유해 성분이 포함되었는지에 대한 결과 데이터를 사용자 장치의 어플리케이션을 통해 제공한다.In one embodiment, since the
다른 일 실시예에서, 분광 장치(100)는 사용자 장치의 설정에 따라 광원(130)의 개수 및 파장 대역이 결정될 수 있다. 사용자는 사용자 장치에 설치된 어플리케이션을 통해 분석하려는 샘플 정보를 입력하면, 분광 장치(100)(구체적으로, 마이크로 컨트롤러(150)는 샘플 정보에 기반하여 광원(130)의 파장 및 개수를 결정한다. 즉, 샘플을 분석하기 위해 필요한 파장 대역과 해당 파장 대역의 빛을 조사하기 위한 광원(130)의 개수 결정하고, 분석을 수행할 수 있다.In another embodiment, the
이하에서 도 5 내지 도 13를 참조하여, 직교 코드를 이용하여 광신호를 부호화하고, 동일한 직교 코드를 검출 신호와 컨벌루션을 수행하여 검출 신호로부터 유효 신호를 추출하는 것에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 5 to 13, an optical signal is encoded using an orthogonal code, and a valid signal is extracted from the detection signal by performing convolution with the detection signal using the same orthogonal code.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치를 더욱 상세하게 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining in more detail a spectroscopic device for analysis of a specific substance detachable to a portable device according to an embodiment of the present invention.
도 5는 도 4을 참조하여 설명될 것이다. 부호화기(152)는 코드 생성기(미도시)를 포함할 수 있다. 광원(130)은 제1 내지 제3 채널들(131-133)을 포함할 수 있다. 검출기(140)는 배열 센서(141)를 포함할 수 있다. 복호화기(154)는 신호 처리기(미도시)를 포함할 수 있다.FIG. 5 will be described with reference to FIG. 4. The
코드 생성기(미도시)는 광신호를 부호화하기 위한 직교 코드를 생성할 수 있다. 직교 코드는 직교성에 기초하는 코드일 수 있다. 구체적으로, 서로 다른 복수의 직교 코드들은 서로 직교할 수 있다. 즉, 서로 다른 복수의 직교 코드들 사이의 상호 상관 값들은 0일 수 있다. 예를 들어, 직교 코드는 PN(pseudo-noise) 코드 또는 골드(gold) 코드일 수 있다. 직교 코드는 이진 시퀀스일 수 있다. 코드 생성기(미도시)는 복수의 직교 코드들을 생성할 수 있다. 코드 생성기(미도시)는 복수의 직교 코드들을 분리하여 출력할 수 있다. 코드 생성기(미도시)는 복수의 직교 코드들을 동시에 출력할 수 있다.A code generator (not shown) may generate an orthogonal code for encoding an optical signal. The orthogonal code may be a code based on orthogonality. Specifically, a plurality of different orthogonal codes may be orthogonal to each other. That is, cross-correlation values between a plurality of different orthogonal codes may be 0. For example, the orthogonal code may be a pseudo-noise (PN) code or a gold code. The orthogonal code can be a binary sequence. The code generator (not shown) may generate a plurality of orthogonal codes. The code generator (not shown) may separate and output a plurality of orthogonal codes. The code generator (not shown) may simultaneously output a plurality of orthogonal codes.
광원(130)은 하나 이상의 채널을 포함한다. 샘플(10)을 분석하기 위해 필요한 파장에 따라 광원(130)이 포함하는 채널의 개수가 결정될 수 있다. 즉, 특정 샘플(10)을 분석하기 위해 하나의 파장이 사용되면 광원(130)은 하나의 채널을 포함할 수 있고, 특정 샘플을 분석하기 위해 세개의 파장이 사용되면 광원(130)은 세개의 채널을 포함할 수 있다.The
제 1 채널(131)은 샘플(10)을 향하여 광신호를 출력할 수 있다. 광신호를 출력하기 이전에, 제 1 채널(131)은 광신호의 파장을 결정할 수 있다. 제 1 채널(131)은 결정된 파장을 갖는 광신호를 출력할 수 있다. 제 1 내지 제 3 채널들 (131-133)에 의하여 출력되는 광신호들의 파장들은 서로 상이하다.The
일 실시예에서, 제 1 채널(131)은 코드 생성기(미도시)에 의하여 생성된 제 1 직교 코드를 수신할 수 있고 그리고 제 1 직교 코드에 기초하여 제 1 광신호를 생성할 수 있다. 제 1 직교 코드는 제 1 채널(131)을 통하여 제 1 광신호로 변조될 수 있다. 제 1 채널(131)은 제 1 직교 코드에 대응하는 패턴으로 제 1 광신호를 부호화할 수 있다. 제 1 채널(131)은 제 1 직교 코드의 이진 시퀀스에 대응하는 패턴으로 제 1 광신호의 펄스 파형을 부호화할 수 있다. 제 1 채널(131)은 제 1 직교 코드에 따른 선로 부호화에 의하여 제 1 광신호의 펄스 파형을 부호화할 수 있다. In an embodiment, the
도 5를 참조하면, 예를 들어, 제 1 직교 코드가 1110100인 이진 시퀀스인 경우, 제 1 광신호의 펄스 파형의 크기는 순차적으로 제 1 직교 코드의 비트 값들에 대응할 수 있다. 제 2 및 제 3 채널들(132, 133)은 제 1 채널(131)과 서로 동일한 원리에 의해 구현될 수 있고 그리고 제 1 채널(131)과 마찬가지로, 제 2 및 제 3 채널들(132, 133)은 제 1 채널과 동일한 원리에 의해 제 2 직교 코드(예컨대, 1001011) 및 제 2 직교 코드(예컨대, 1101011)에 기초하여 제 2 및 제 3 광신호들을 부호화할 수 있다. 즉, 제 2 및 제 3 직교 코드는 각각 제 2 및 제 3 채널들(132, 133)을 통해 제 2 및 제 3 광신호들로 변조될 수 있다. 도 5에서, 제 1 내지 제 3 채널들(131-133)만이 도시되었으나, 광원(130)이 포함하는 채널들의 개수는 세 개로 한정되지 않는다.Referring to FIG. 5, for example, in the case of a binary sequence in which the first orthogonal code is 1110100, the magnitude of the pulse waveform of the first optical signal may sequentially correspond to bit values of the first orthogonal code. The second and
배열 센서(141)는 샘플(10)로부터 검출 신호를 검출하거나 수신할 수 있다. 배열 센서(141)는 복수의 검출 신호들을 검출할 수 있다. 여기서, 복수의 검출 신호들 각각은 제 1 내지 제 3 채널들(131-133)에 대응할 수 있다. 배열 센서(141)는 복수의 픽셀들을 포함할 수 있고 그리고 복수의 픽셀들은 복수의 검출 신호들에 각각 대응할 수 있다. 배열 센서(141)는 복수의 검출 신호들을 동시에 수신하거나 순차적으로 수신할 수 있다.The
신호 처리기(미도시)는 검출기(140)로부터 검출 신호를 수신할 수 있고 그리고 검출 신호로부터 유효 신호를 추출할 수 있다. 신호 처리기(미도시)는 복수의 검출 신호들을 수신할 수 있고 복수의 검출 신호들에 기초하여 유효 신호를 획득할 수 있다.A signal processor (not shown) may receive a detection signal from the
신호 처리기(미도시)는 코드 생성기(미도시)와 복수의 직교 코드들을 동기화할 수 있다. 신호 처리기(미도시)는 코드 생성기(미도시)로부터 직교 코드에 대한 정보를 포함하는 데이터 및 신호를 수신할 수 있다. 신호 처리기(미도시)는 코드 생성기(미도시)와 직교 코드를 공유할 수 있다. 신호 처리기(미도시)는 배열 센서(141)로부터 복수의 직교 코드들에 각각 대응하는 복수의 검출 신호들을 수신할 수 있고 그리고 복수의 직교 코드들에 기초하여 복수의 검출 신호들로부터 유효 신호를 추출할 수 있다. 일 실시예에서, 신호 처리기(미도시)는 복수의 직교 코드들 중에서 제 1 직교 코드에 대응하는 검출 신호를 수신할 수 있다. 신호 처리기(미도시)는 제 1 직교 코드와 제 1 직교 코드에 대응하는 검출 신호 간의 상관 관계를 기반으로 하는 연산 결과를 획득할 수 있다. 반복적으로, 신호 처리기(미도시)는 복수의 직교 코드들 및 복수의 검출 신호들로부터 상관 관계를 기반으로 하는 복수의 연산 결과들을 획득할 수 있다. 신호 처리기(미도시)는 복수의 연산 결과들을 합산함으로써 유효 신호를 획득할 수 있다.The signal processor (not shown) may synchronize a code generator (not shown) and a plurality of orthogonal codes. The signal processor (not shown) may receive data and signals including information on an orthogonal code from a code generator (not shown). The signal processor (not shown) may share an orthogonal code with a code generator (not shown). The signal processor (not shown) may receive a plurality of detection signals respectively corresponding to a plurality of orthogonal codes from the
도 6 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 도 5의 광원에 포함되는 채널을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 블록도이다. 6 to 7 are block diagrams for explaining in more detail a channel included in the light source of FIG. 5 according to an embodiment of the present invention.
도 6를 참조하면, 채널(131a)은 구동기(131a_1) 및 광신호 생성기(131a_2)를 포함할 수 있다. 채널(131a)은 도 5의 제 1 내지 제 3 채널들(131-133)과 실질적으로 동일할 수 있다. 도 6은 도 5를 참조하여 설명될 것이다.Referring to FIG. 6, the
구동기(131a_1)는 전기적 변조 방법에 의해 광신호를 생성하기 위한 장치일 수 있다. 구동기(131a_1)는 채널(131a)에 의해 코드 생성기(미도시)로부터 수신된 직교 코드에 기초하여 구동 신호를 생성할 수 있다. 구동 신호는 직교 코드에 대한 정보를 포함할 수 있다. 구동 신호는 전기적 제어 신호일 수 있다.The driver 131a_1 may be a device for generating an optical signal by an electrical modulation method. The driver 131a_1 may generate a driving signal based on an orthogonal code received from a code generator (not shown) through the
광신호 생성기(131a_2)는 샘플(10)로 제공되는 광신호를 생성할 수 있다. 광신호 생성기(131a_2)는 부호화 과정과 함께 광신호를 생성할 수 있다. 광신호 생성기(131a_2)는 LED, 레이저 다이오드 등을 포함하는 다양한 장치로 구현될 수 있다.The optical signal generator 131a_2 may generate an optical signal provided as the
구동기(131a_1)는 광신호 생성기(131a_2)로 구동 신호를 전송할 수 있고 광신호 생성기(131a_2)는 구동 신호를 수신할 수 있다. 광신호 생성기(131a_2)는 구동 신호에 의해 제어될 수 있다. 광신호 생성기(131a_2)는 직교 코드를 포함하는 구동 신호에 기초하여 직교 코드에 대응하는 패턴으로 부호화된 광신호를 생성할 수 있다.The driver 131a_1 may transmit a driving signal to the optical signal generator 131a_2, and the optical signal generator 131a_2 may receive a driving signal. The optical signal generator 131a_2 may be controlled by a driving signal. The optical signal generator 131a_2 may generate an optical signal encoded in a pattern corresponding to an orthogonal code based on a driving signal including an orthogonal code.
도 7을 참조하면, 채널(131b)은 연속파 생성기(131b_1) 및 광학 변조기(131b_2)를 포함할 수 있다. 채널(131b)은 도 5의 제 1 내지 제 3 채널들(131-133)과 실질적으로 동일할 수 있다. 도 7은 도 5를 참조하여 설명될 것이다.Referring to FIG. 7, the
연속파 생성기(131b_1)는 연속된 파형의 빛을 출력할 수 있다. 여기서, 연속된 파형은 정현파 및 구형파를 포함하는 다양한 파형일 수 있다. 연속파를 출력하기 이전에, 연속파 생성기(131b_1)는 연속파의 파장, 위상, 및 진폭을 결정할 수 있다.The continuous wave generator 131b_1 may output light of a continuous waveform. Here, the continuous waveform may be various waveforms including a sine wave and a square wave. Before outputting the continuous wave, the continuous wave generator 131b_1 may determine the wavelength, phase, and amplitude of the continuous wave.
광학 변조기(131b_2)는 광학적 변조 방법에 의해 광신호를 생성하기 위한 장치일 수 있다. 광학 변조기(131b_2)는 동작 전압에 따라 작동될 수 있다. 광학 변조기(131b_2)의 동작 전압은 채널(131b)에 의해 코드 생성기(미도시)로부터 수신된 직교 코드에 따라 조정될 수 있다. 광학 변조기(131b_2)는 동작 전압에 따라 빛의 위상 및 진폭을 변조할 수 있다.The optical modulator 131b_2 may be a device for generating an optical signal by an optical modulation method. The optical modulator 131b_2 may be operated according to an operating voltage. The operating voltage of the optical modulator 131b_2 may be adjusted according to an orthogonal code received from a code generator (not shown) by the
연속파 생성기(131b_1)는 광학 변조기(131b_2)를 향하여 연속파를 출력할 수 있다. 연속파 생성기(131b_1)는 광학 변조기(131b_2)에 연속파를 제공할 수 있고 광학 변조기(131b_2)는 연속파의 진폭 및 위상을 변조할 수 있다. 광학 변조기(131b_2)는 채널(131b)에 의해 코드 생성기(미도시)로부터 수신된 직교 코드에 기초하여 연속파의 진폭 및 위상을 변조할 수 있다. 광학 변조기(131b_2)는 직교 코드에 따라 연속파의 진폭 및 위상을 변조함으로써 직교 코드에 대응하는 패턴으로 부호화된 광신호를 생성할 수 있다. 광학 변조기(131b_2)의 동작 전압은 직교 코드에 의해 조정될 수 있다. 광학 변조기(131b_2)는 조정된 동작 전압에 기초하여 직교 코드에 대응하는 패턴으로 부호화된 광신호로 연속파를 변조할 수 있다.The continuous wave generator 131b_1 may output a continuous wave toward the optical modulator 131b_2. The continuous wave generator 131b_1 may provide a continuous wave to the optical modulator 131b_2, and the optical modulator 131b_2 may modulate the amplitude and phase of the continuous wave. The optical modulator 131b_2 may modulate the amplitude and phase of the continuous wave based on an orthogonal code received from a code generator (not shown) by the
도 8을 참조하면, 채널(131c)은 연속파 생성기(131c_1), 적어도 하나 이상의 슬릿(131c_2), 및 슬릿 제어기(131c_3)를 포함할 수 있다. 채널(131c)은 도 5의 제 1 내지 제 3 채널들(131-133)과 실질적으로 동일할 수 있다. 도 8은 도 5 및 도 7 참조하여 설명될 것이다.Referring to FIG. 8, the
연속파 생성기(131c_1)는 도 7의 연속파 생성기(131b_1)와 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 도 8에서 연속파 생성기(131c_1)에 대한 구체적인 설명은 생략된다.The continuous wave generator 131c_1 may be substantially the same as the continuous wave generator 131b_1 of FIG. 7. Therefore, a detailed description of the continuous wave generator 131c_1 in FIG. 8 is omitted.
적어도 하나 이상의 슬릿(131c_2)은 연속파 생성기(131c_1)로부터 출력된 연속파를 투과시킬 수 있다. 적어도 하나 이상의 슬릿(131c_2)은 연속파의 투과도를 조정할 수 있다. 적어도 하나 이상의 슬릿(131c_2)은 투과하는 연속파를 회절시킬 수 있다.At least one or more slits 131c_2 may transmit the continuous wave output from the continuous wave generator 131c_1. At least one or more slits 131c_2 may adjust the transmittance of the continuous wave. At least one or more slits 131c_2 may diffract the transmitted continuous wave.
슬릿 제어기(131c_3)는 적어도 하나 이상의 슬릿(131c_2)을 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 슬릿 제어기(131c_3)의 제어 신호는 채널(131c)에 의해 코드 생성기(미도시)로부터 수신된 직교 코드에 기초하여 생성될 수 있다. 슬릿 제어기(131c_3)는 적어도 하나 이상의 슬릿(131c_2)에 제어 신호를 전송할 수 있다.The slit controller 131c_3 may generate a control signal for controlling at least one slit 131c_2. The control signal of the slit controller 131c_3 may be generated based on an orthogonal code received from a code generator (not shown) by the
일 실시예에서, 슬릿 제어기(131c_3)는 적어도 하나 이상의 슬릿(131c_2)에 제어 신호를 전송할 수 있고 적어도 하나 이상의 슬릿은 제어 신호를 수신할 수 있다. 슬릿 제어기(131c_3)는 제어 신호에 의해 적어도 하나 이상의 슬릿(131c_2)의 개폐 동작을 제어할 수 있다. 슬릿 제어기(131c_3)는 적어도 하나 이상의 슬릿(131c_2)의 개폐 동작을 직교 코드에 대응하는 패턴과 동일하게 되도록 조정할 수 있다. 적어도 하나 이상의 슬릿(131c_2)은 제어 신호에 응답하는 개폐 동작에 기초하여 직교 코드에 대응하는 패턴으로 부호화된 광신호로 연속파를 변조할 수 있다.In an embodiment, the slit controller 131c_3 may transmit a control signal to at least one or more slits 131c_2 and at least one or more slits may receive a control signal. The slit controller 131c_3 may control an opening/closing operation of at least one slit 131c_2 by a control signal. The slit controller 131c_3 may adjust the opening and closing operation of the at least one slit 131c_2 to be the same as the pattern corresponding to the orthogonal code. At least one or more slits 131c_2 may modulate the continuous wave with an optical signal encoded in a pattern corresponding to an orthogonal code based on an opening/closing operation in response to a control signal.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 특정 물질의 분석을 위한 분광 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 9을 도 4을 참조하여 설명될 것이다.9 is a flowchart illustrating a spectroscopic method for analyzing a specific substance according to an embodiment of the present invention. FIG. 9 will be described with reference to FIG. 4.
S110 단계에서, 광원(130)은 직교 코드(OC)와 연속파 신호(CW)에 기초하여 직교 코드(OC)에 대응하는 패턴으로 부호화된 광신호(ENC)를 생성할 수 있다. 광원(130)은 직교 코드(OC)와 연속파 신호(CW)의 컨벌루션을 수행할 수 있다. 광원(130)은 컨벌루션의 결과에 기초하여 광신호(ENC)를 생성할 수 있다.In step S110, the
S120 단계에서, 광원(130)은 샘플(10)에 광신호(ENC)를 제공할 수 있다. S130 단계에서, 검출기(140)는 샘플(10)로부터 검출 신호(DET)를 검출할 수 있다. 광신호(ENC)의 전부 또는 일부는 샘플(10)에서 흡수, 투과, 산란, 및 반사될 수 있다. 검출 신호(DET)는 샘플(10)에서 흡수, 투과, 산란, 및 반사된 광신호(ENC)의 결과물일 수 있다. 또한, 검출 신호(DET)는 광신호(ENC)의 변형(deformation)일 수 있다. 검출 신호(DET)는 샘플(10)의 분석을 위한 유효 신호 (EFF) 및 잡음을 포함할 수 있다. 검출 신호(DET)는 그 자체로 샘플(10)의 분석에 유용하지 않을 수 있다. 예를 들어, 검출 신호(DET)는 그 자체로 샘플(10)의 화학적 구성(예컨대, 분자의 구조, 분자의 변화, 및 분자량 등)을 결정하지 못할 수 있다.In step S120, the
S140 단계에서, 복호화기(154)는 검출 신호(DET)로부터 잡음을 제거하여 유효 신호(EFF)를 추출할 수 있다. 복호화기(154)는 검출 신호(DET)를 복호화할 수 있다. 복호화기(154)는 부호화기(152)로부터 수신된 직교 코드(OC)와 검출 신호(DET)의 컨벌루션을 수행할 수 있다. 복호화기(154)는 컨벌루션의 결과에 기초하여 유효 신호(EFF)를 획득할 수 있다. 유효 신호(EFF)는 샘플(10)의 분석을 위한 정확도가 높을 수 있다. 분광 장치(100)는 유효 신호(EFF)에 기초하여 샘플(10)의 화학적 구성(예컨대, 분자의 구조, 분자의 변화, 및 분자량 등)을 결정할 수 있다.In step S140, the
도 10은 시간 영역에서 도 9의 분광 방법을 좀 더 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다. 도 10은 도 4 및 도 9을 참조하여 설명될 것이다. S210 단계는 도 9의 S110 단계에 대응할 수 있고, S220 단계는 도 9의 S120 단계에 대응할 수 있고, S230 단계는 도 9의 S130 단계에 대응할 수 있고, S240 단계는 도 9의 S140 단계에 대응할 수 있다. 도 10를 참조하면, 연속파 신호(T10), 광신호(T20), 검출 신호(T30), 및 유효 신호(T40)는 시간에 따른 크기 그래프로 표현될 수 있다. 10 is a flowchart illustrating the spectral method of FIG. 9 in more detail in the time domain. 10 will be described with reference to FIGS. 4 and 9. Step S210 may correspond to step S110 of FIG. 9, step S220 may correspond to step S120 of FIG. 9, step S230 may correspond to step S130 of FIG. 9, and step S240 may correspond to step S140 of FIG. 9. have. Referring to FIG. 10, a continuous wave signal T10, an optical signal T20, a detection signal T30, and a valid signal T40 may be expressed as a magnitude graph over time.
S210 단계에서, 광원(130)은 연속파 신호(T10)를 광신호(T20)로 부호화할 수 있다. 연속파 신호(T10)는 도 9의 연속파 신호(CW)에 대응할 수 있고, 그리고 광신호(T20)는 도 9의 광신호(ENC)에 대응할 수 있다. 부호화기(152)는 클럭 동기화에 의해 광원(130)과 타이밍을 정합(match)할 수 있다. 부호화기(152)는 타이밍에 기초하여 광원(130)에 직교 코드(OC)를 제공할 수 있다.In step S210, the
광원(130)은 부호화기(152)와 동기화된 타이밍에 기초하여 연속파 신호(T10)로부터 직교 코드(OC)에 대응하는 패턴으로 부호화된 광신호(T20)를 생성할 수 있다. 광원(130)은 부호화기(152)와 동기화된 타이밍에 기초하여 직교 코드(OC)와 연속파 신호(T10)의 컨벌루션을 수행할 수 있다. 광원(130)은 컨벌루션의 결과에 기초하여 광신호(T20)를 생성할 수 있다.The
S220 단계에서, 광원(130)은 샘플(10)에 광신호(T20)를 제공할 수 있다. S230 단계에서, 검출기(140)는 샘플(10)로부터 검출 신호(T30)를 검출할 수 있다. 검출 신호(T30)는 도 9의 검출 신호(DET)에 대응할 수 있다. 샘플(10)에서의 광신호(T20)는 시간이 지남에 따라 샘플(10)의 분자 진동을 발생시킬 수 있다. 샘플(10)의 분자 진동에 기초하여 흡수, 산란, 투과, 및 반사 등의 검출 신호(T30)가 샘플(10)로부터 방출될 수 있다.In step S220, the
S240 단계에서, 복호화기(154)는 검출 신호(T30)로부터 유효 신호(T40)를 추출할 수 있다. 유효 신호(T40)는 도 9의 유효 신호(EFF)에 대응할 수 있다. 복호화기(154)는 클럭 동기화에 의해 부호화기(152)와 타이밍을 정합할 수 있다. 복호화기(154)는 타이밍에 기초하여 부호화기(152)로부터 직교 코드(OC)를 수신할 수 있다. 복호화기(154)는 부호화기(152)와 동기화된 타이밍에 기초하여 직교 코드(OC)와 검출 신호(T30)의 컨벌루션을 수행할 수 있다. 복호화기(154)는 컨벌루션의 결과에 기초하여 유효 신호(T40)를 획득할 수 있다. 유효 신호(T40)의 신호 대비 잡음비(signal-to-noise ratio; SNR)는 향상될 수 있다.In step S240, the
도 11은 도 10의 S240 단계를 더욱 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다. 도 11은 도 4 및 도 10를 참조하여 설명될 것이다. FIG. 11 is a flowchart for explaining step S240 of FIG. 10 in more detail. 11 will be described with reference to FIGS. 4 and 10.
검출 신호(T30)는 유효 성분(T31) 및 잡음 성분(T32)을 포함할 수 있다. 유효 성분(T31)은 시간에 따른 샘플(10)의 분자 진동으로부터 생성될 수 있다. 잡음 성분(T32)은 시간에 따른 샘플(10)의 분자 진동 이외의 요인들로부터 생성될 수 있다. 도 11에서, 유효 성분(T31) 및 잡음 성분(T32)은 나누어져 있으나, 본 발명의 일 실시예에서, 유효 성분(T31) 및 잡음 성분(T32)은 검출 신호(T30)로부터 분리되지 않을 수 있다.
The detection signal T30 may include an active component T31 and a noise component T32. The active ingredient T31 may be generated from molecular vibration of the
S241 단계에서, 복호화기(154)는 부호화기(152)와 동기화된 타이밍에 기초하여 부호화기(152)로부터 수신된 직교 코드(OC)와 유효 성분(T31)의 컨벌루션을 수행할 수 있다. 직교 코드(OC)와 유효 성분(T31)의 상관 값은 1이 될 수 있다. 따라서, 유효 성분(T31)은 복호화된 유효 성분(T41)으로 변환될 수 있다. 여기서, 복호화된 유효 성분(T41)은 변조되거나 부호화되기 전의 광신호(T20)에 대응하는 상태일 수 있다. 즉, 유효 성분(T31)은 직교 코드(OC)에 의해 복원될 수 있다.In step S241, the
S242 단계에서, 복호화기(154)는 부호화기(152)와 동기화된 타이밍에 기초하여 부호화기(152)로부터 수신된 직교 코드(OC)와 잡음 성분(T32)의 컨벌루션을 수행할 수 있다. 잡음 성분(T32)과 유효 성분(T31)은 서로 동일한 직교 코드(OC)와 컨벌루션이 수행될 수 있다. 직교 코드(OC)와 잡음 성분(T32)의 상관 값은 0이 될 수 있다. 따라서, 잡음 성분(T32)은 복호화된 잡음 성분(T42)으로 변환될 수 있다. 여기서, 복호화된 잡음 성분(T42)은 직교 코드(OC)에 의해 잡음이 약화되거나 잡음이 일부 혹은 전부 제거된 신호일 수 있다. 결국, 유효 신호(T40)는 복호화된 유효 성분(T41) 및 복호화된 잡음 성분(T42)을 포함할 수 있다. 유효 신호(T40)의 신호 대비 잡음비는 향상될 수 있다.In step S242, the
도 12는 주파수 영역에서 도 9의 분광 방법을 좀 더 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다. 도 12는 도 5 및 도 9을 참조하여 설명될 것이다. S310 단계는 도 9의 S110 단계에 대응할 수 있고, S320 단계는 도 9의 S120 단계에 대응할 수 있고, S330 단계는 도 9의 S130 단계에 대응할 수 있고, S340 단계는 도 9의 S140 단계에 대응할 수 있다. 도 12을 참조하면, 연속파 신호(F10), 광신호(F20), 검출 신호(F30), 및 유효 신호(F40)는 파장에 따른 강도의 스펙트럼 그래프로 표현될 수 있다.12 is a flowchart for explaining in more detail the spectral method of FIG. 9 in the frequency domain. 12 will be described with reference to FIGS. 5 and 9. Step S310 may correspond to step S110 of FIG. 9, step S320 may correspond to step S120 of FIG. 9, step S330 may correspond to step S130 of FIG. 9, and step S340 may correspond to step S140 of FIG. 9. have. Referring to FIG. 12, a continuous wave signal F10, an optical signal F20, a detection signal F30, and an effective signal F40 may be expressed as a spectrum graph of intensity according to wavelength.
S310 단계에서, 광원(130)은 연속파 신호(F10)를 광신호(F20)로 부호화할 수 있다. 연속파 신호(F10)는 도 9의 연속파 신호(CW)에 대응할 수 있고, 그리고 광신호(F20)는 도 9의 광신호(ENC)에 대응할 수 있다. 부호화기(152)는 광원(130)에 대역폭을 확산(spread)시키는 직교 코드(OC)를 제공할 수 있다. 광원(130)은 직교 코드(OC)와 연속파 신호(F10)의 컨벌루션을 수행할 수 있다. 스펙트럼 확산(spectrum-spreading) 및 컨벌루션에 의해, 광신호(F20)의 대역폭은 연속파 신호(F10)의 대역폭에 비해 넓을 수 있다. 광원(130)은 컨벌루션의 결과에 기초하여 직교 코드(OC)에 의해 확산된 광신호(F20)를 생성할 수 있다. 광신호(F20)의 에너지는 연속파 신호(F10)의 에너지와 서로 동일할 수 있다.In step S310, the
S320 단계에서, 광원(130)은 샘플(10)에 광신호(F20)를 제공할 수 있다. S330 단계에서, 검출기(140)는 샘플(10)로부터 검출 신호(F30)를 검출할 수 있다. 검출 신호(F30)는 도 9의 검출 신호(DET)에 대응할 수 있다. 샘플(10)은 특정 파장 영역에서 광신호(F20)를 흡수, 산란, 투과 및 반사시킬 수 있다. 광신호(F20)에 의하여, 샘플(10)의 분자 진동이 발생할 수 있다. 흡수, 산란, 투과 등의 검출 신호(F30)는 특정 파장 영역에 대한 샘플(10)의 분자 진동에 기초하여 샘플(10)로부터 방출될 수 있다.In step S320, the
S340 단계에서, 복호화기(154)는 검출 신호(F30)로부터 유효 신호(F40)를 추출할 수 있다. 유효 신호(F40)는 도 9의 유효 신호(EFF)에 대응할 수 있다. 복호화기(154)는 부호화기(152)로부터 수신된 직교 코드(OC)와 검출 신호(F30)의 컨벌루션을 수행할 수 있다. 스펙트럼 역확산(spectrum-despreading) 및 컨벌루션에 의해, 검출 신호(F30)의 대역폭은 복원될 수 있다. 복호화기(154)는 컨벌루션의 결과에 기초하여 검출 신호(F30)로부터 유효 신호(F40)를 획득할 수 있다.In step S340, the
도 13은 도 12의 S340 단계를 더욱 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다. 도 13는 도 5 및 11을 참조하여 설명될 것이다.FIG. 13 is a flowchart for describing step S340 of FIG. 12 in more detail. 13 will be described with reference to FIGS. 5 and 11.
시간 도메인에서와 마찬가지로, 검출 신호(F30)는 유효 성분(F31) 및 잡음 성분(F32)을 포함할 수 있다. 유효 성분(F31)은 광신호(F20)의 전부 혹은 일부 파장 영역에 대한 샘플(10)의 분자 진동으로부터 생성될 수 있다. 잡음 성분(F32)은 광신호(F20)의 전부 혹은 일부 파장 영역에 대한 샘플(10)의 분자 진동 이외의 요인들로부터 생성될 수 있다. 도 13에서, 유효 성분(F31) 및 잡음 성분(F32)은 나누어져 있으나, 본 발명의 일 실시예에서, 유효 성분(F31) 및 잡음 성분(F32)은 검출 신호(F30)로부터 분리되지 않을 수 있다.
As in the time domain, the detection signal F30 may include an active component F31 and a noise component F32. The active component F31 may be generated from molecular vibration of the
S341 단계에서, 복호화기(154)는 부호화기(152)로부터 수신된 직교 코드(OC)와 유효 성분(F31)의 컨벌루션을 수행할 수 있다. 직교 코드(OC)와 유효 성분(F31)의 상관 값은 1이 될 수 있다. 따라서, 유효 성분(F31)은 복호화된 유효 성분(F41)으로 변환될 수 있다. 여기서, 복호화된 유효 성분(F41)은 변조되거나 부호화되기 전의 광신호(F20)에 대응하는 상태일 수 있다. 즉, 유효 성분(F31)은 직교 코드(OC)에 의해 복원될 수 있다.In step S341, the
S342 단계에서, 복호화기(154)는 부호화기(152)와 동기화된 타이밍에 기초하여 부호화기(152)로부터 수신된 직교 코드(OC)와 잡음 성분(F32)의 컨벌루션을 수행할 수 있다. 잡음 성분(F32)과 유효 성분(F31)은 서로 동일한 직교 코드(OC)와 컨벌루션이 수행될 수 있다. 직교 코드(OC)와 잡음 성분(F32)의 상관 값은 0이 될 수 있다. 따라서, 잡음 성분(F32)은 복호화된 잡음 성분(F42)으로 변환될 수 있다. 여기서, 복호화된 잡음 성분(F42)은 직교 코드(OC)에 의해 잡음이 약화되거나 잡음이 일부 혹은 전부 제거된 신호일 수 있다. 결국, 유효 신호(F40)는 복호화된 유효 성분(F41) 및 복호화된 잡음 성분(F42)을 포함할 수 있다. 유효 신호(F40)의 신호 대비 잡음비는 향상될 수 있다.In step S342, the
도 14는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 특정 물질의 분석을 위한 분광 방법의 순서도이다. 도 14는 도 5를 참조하여 설명될 것이다.14 is a flow chart of a spectroscopic method for analyzing a specific substance according to another embodiment of the present invention. 14 will be described with reference to FIG. 5.
본 발명의 특정 물질의 분석을 위한 분광 방법의 아래 단계들(S410 내지 S460)은 특정 물질을 분석하기 위한 분광 장치(100)에 의해 수행된다. 특정 물질이 샘플(10)로 미리 결정되기 때문에, 분광 방법을 수행하기 위해 사용되는 광원(130)은 특정 물질에 따라 개수와 파장 등이 결정된다. 즉, 특정 물질인 샘플(10)의 종류에 따라, 분석에 사용되는 파장이 하나일 수도 있고 복수개일 수도 있으며, 이에 따라 요구되는 광원(130)의 개수도 하나일 수도 있고 복수개일 수도 있다. 구체적으로, 사용되는 파장이 하나이면 하나의 광원(130)이 사용될 수 있고, 사용되는 파장이 복수개인 경우에도 하나의 광원(130)이 사용될 수 있으며, 또는 사용되는 파장에 따라 광원(130)이 각각 사용될 수도 있다. The following steps (S410 to S460) of the spectroscopic method for analysis of a specific material of the present invention are performed by the
S410 단계에서, 광원(130)은 하나 이상의 직교 코드에 기초하여 하나 이상의 광신호를 생성할 수 있다. 코드 생성기(미도시)는 하나 이상의 직교 코드를 생성할 수 있다. 하나 이상의 직교 코드는 모두 서로 상이하거나 모두 서로 동일할 수 있다. 하나 이상의 직교 코드가 모두 서로 상이한 경우, 하나 이상의 직교 코드는 서로 직교하는 코드들일 수 있다. 즉, 서로 다른 하나 이상의 직교 코드 사이의 상호 상관 값들은 0일 수 있다. 코드 생성기(미도시)는 광원(130)에 포함된 복수의 채널들 각각에 직교 코드를 제공할 수 있다. 코드 생성기(미도시)에 의하여 생성된 하나 이상의 직교 코드 각각은 하나 이상의 채널 각각에 일대일로 대응할 수 있다.In step S410, the
S420 단계에서, 광원(130)은 샘플(10)에 코드 생성기(미도시)로부터 수신된 하나 이상의 직교 코드에 기초하여 생성된 하나 이상의 광신호를 제공할 수 있다. 하나 이상의 채널 각각은 코드 생성기(미도시)로부터 수신된 직교 코드에 대응하는 패턴으로 부호화된 광신호를 생성할 수 있다. 광원(130)에 포함된 하나 이상의 채널 각각은 샘플(10)을 향하여 광신호를 출력할 수 있다. 하나 이상의 광신호의 파장은 서로 상이할 수 있다.In step S420, the
S430 단계에서, 검출기(140)는 샘플(10)로부터 하나 이상의 광신호에 각각 대응하는 하나 이상의 검출 신호를 검출할 수 있다. 광원(130)으로부터 샘플(10)을 향하여 출력된 하나 이상의 광신호는 샘플(10)에 의하여 흡수, 투과, 산란, 및 반사될 수 있다. 샘플(10)은, 샘플(10)에서 흡수, 투과, 산란, 및 반사된 하나 이상의 광신호에 기초하여, 하나 이상의 검출 신호를 방출할 수 있다. 하나 이상의 검출 신호는 하나 이상의 광신호의 변형일 수 있다. 검출기(140)는 하나 이상의 검출 신호를 동시에 수신하거나 순차적으로 수신할 수 있다.In step S430, the
S440 단계에서, 복호화기(154)는 하나 이상의 검출 신호와 하나 이상의 직교 코드의 컨벌루션을 수행할 수 있다. 복호화기(154)는 하나 이상의 검출 신호 중 하나의 검출 신호와 하나 이상의 직교 코드 전부에 대한 컨벌루션을 수행할 수 있다. 반복적으로, 복호화기(154)는 하나 이상의 직교 코드와 하나 이상의 검출 신호 전부에 대한 컨벌루션들을 수행할 수 있다. 또는, 복호화기(154)는 하나 이상의 검출 신호 중 하나의 검출 신호에 대해서 하나의 검출 신호에 대응하는 오직 하나의 직교 코드와만 컨벌루션을 수행할 수도 있다. 복호화기(154)는 여러 차례 컨벌루션들을 수행할 수 있고 그리고 동시에 또는 순차적으로 컨벌루션들을 수행할 수 있다. 복호화기(154)는 하나 이상의 직교 코드 및 하나 이상의 검출 신호에 대한 컨벌루션의 결과를 획득할 수 있다. In step S440, the
S450 단계에서, 복호화기(154)는 컨벌루션들의 결과에 기초하여 유효 신호를 획득할 수 있다. In step S450, the
직교 코드 및 검출 신호가 복수개인 경우(광원이 복수개인 경우), 복호화기(154)는 복수의 직교 코드들 및 복수의 검출 신호들에 대한 컨벌루션들의 결과들을 합산함으로써 유효 신호를 획득할 수 있다. 복수의 직교 코드들 및 복수의 검출 신호들에 대한 컨벌루션들의 결과들을 합산함으로써 유효 신호를 획득하는 것에 대해서는 도 14에서 좀 더 구체적으로 설명될 것이다.When there are a plurality of orthogonal codes and a plurality of detection signals (when there are a plurality of light sources), the
S460 단계에서, 마이크로 컨트롤러(150)는 유효 신호와 정상 신호를 비교하여 샘플(10)의 유해 성분 포함 여부를 확인한다. In step S460, the
정상 신호는 샘플(10)이 정상 상태일 때, 즉 유해 성분이 포함되지 않은 상태를 나타내는 신호이다. 따라서, 샘플(10)의 분석을 통해 획득된 유효 신호를 기 저장된 정상 신호와 비교함으로써, 유효 신호와 정상 신호가 불일치하면 해당 샘플(10)은 유해 성분을 포함하고 있는 것이다. The normal signal is a signal indicating when the
구체적으로, 샘플(10)에 유해 성분이 포함되었을 경우, 샘플(10)을 통해 방출되는 검출 신호에는 특정 파장에서 피크값을 가지게 된다. 따라서, 마이크로 컨트롤러(150)는 검출 신호로부터 추출된 유효 신호가 해당 파장에서 피크값을 가져 정상 신호와 불일치하는 것으로 확인하면, 통신부(160)는 해당 샘플(10)에 유해 성분이 포함되었다는 결과 데이터를 사용자 장치로 전송한다.Specifically, when a harmful component is included in the
도 15는 도 14의 S440 및 S450 단계를 더욱 구체적으로 나타내는 흐름도이다. 도 15는 도 5 및 도 14을 참조하여 설명될 것이다. 도 15에서, 광원(130)은 세 개의 채널들, 즉 제 1 및 제 3 채널들(131-133)만을 포함하는 것으로 가정한다. 즉, 특정 물질의 분석을 위해 세 개의 파장 대역이 필요하기 때문에, 세 개의 채널을 포함하는 광원(130)이 사용될 수 있다. 따라서, 광원(130)은 샘플(10)로 제 1 내지 제 3 직교 코드들에 기초하여 서로 다른 파장들 또는 서로 다른 직교 코드들을 갖는 제 1 내지 제 3 광신호들을 제공할 수 있다.15 is a more detailed flowchart illustrating steps S440 and S450 of FIG. 14. 15 will be described with reference to FIGS. 5 and 14. In FIG. 15, it is assumed that the
검출기(140)는 샘플(10)로부터 제 1 내지 제 3 광신호들에 대응하는 제 1 내지 제 3 검출 신호들(SP11, SP12, SP13)을 검출할 수 있다. 제1 내지 제 3 검출 신호들(SP11, SP12, SP13)은 각각 특정한 파장(W1, W2, W3)에서 나타나는 신호이다. 제 1 내지 제 3의 복호화된 검출 신호들(SP21, SP22, SP23) 및 유효 신호(SP30)는 제 1 내지 제 3 검출 신호들(SP11, SP12, SP13)에 기초한다. 도 15에서, 제 1 내지 제 3 검출 신호들(SP11, SP12, SP13), 제 1 내지 제 3의 복호화된 검출 신호들(SP21, SP22, SP23), 및 유효 신호(SP30)는 파장에 따른 세기의 스펙트럼 그래프로 표현될 수 있다.The
S511 내지 S513 단계에서, 복호화기(154)는 제 1 내지 제 3 직교 코드들에 기초하여 제 1 내지 제 3 검출 신호들(SP11, SP12, SP13)을 복호화하기 위해 제 1 내지 제 3 검출 신호들(SP11, SP12, SP13)과 제 1 내지 제 3 직교 코드들의 컨벌루션들을 수행할 수 있다. S511 내지 S513 단계에서는, 복호화기(154)는 제 1 내지 제 3 검출 신호들(SP11, SP12, SP13) 중 하나의 검출 신호에 대해서 하나의 검출 신호에 대응하는 오직 하나의 직교 코드와만 컨벌루션을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 복호화기(154)는 제 1 검출 신호(SP11)와 제 1 직교 코드의 제 1 컨벌루션을 수행할 수 있고, 복호화기(154)는 제 2 검출 신호(SP12)와 제 2 직교 코드의 제 2 컨벌루션을 수행할 수 있고, 그리고 복호화기(154)는 제 3 검출 신호(SP13)와 제 3 직교 코드의 제 3 컨벌루션을 수행할 수 있다.In steps S511 to S513, the
복호화기(154)는 제 1 내지 제 3 컨벌루션들에 기초하여 제 1 내지 제 3의 복호화된 검출 신호들(SP21, SP22, SP23)을 생성할 수 있다. The
S520 단계에서, 복호화기(154)는 제 1 내지 제 3의 복호화된 검출 신호들(SP21, SP22, SP23)을 합산함으로써 유효 신호(SP30)를 획득할 수 있다. 도 15를 참조하면, 유효 신호(SP30)는 제 1 내지 제 3 파장들(W1, W2, W3)에서의 세기를 나타내는 신호이다. In step S520, the
따라서, 분광 장치(100)는 해당 파장(W1, W2, W3)에 대해서만 정상 신호와 유효 신호를 비교하여 유해 물질 포함 여부를 판단할 수 있다. 즉, 제 1 내지 제3 파장들(W1, W2, W3) 중 적어도 하나의 파장에서 정상 신호보다 유효 신호의 세기가 더 큰 경우(피크 값을 갖는 경우), 해당 샘플(10)은 유해 성분을 포함하는 것으로 판단될 수 있다.Accordingly, the
이때, 제 1 내지 제3 파장들(W1, W2, W3)은 제 1 내지 제 3 광신호들의 파장들에 각각 대응하므로, 유효 신호(SP30)는 재현성 및 정확도가 높을 수 있다.At this time, since the first to third wavelengths W1, W2, and W3 correspond to wavelengths of the first to third optical signals, respectively, the effective signal SP30 may have high reproducibility and accuracy.
본 발명의 실시 예들이 광학적, 전기적, 및 기계적으로 직교 코드 신호로 광원을 변조하는 방법에 관하여 본원에서 설명되었지만, 이외의 다른 변조 방법이 사용될 수도 있다.Although embodiments of the present invention have been described herein with respect to a method of optically, electrically, and mechanically modulating a light source with an orthogonal code signal, other modulation methods may be used.
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.The steps of a method or algorithm described in connection with an embodiment of the present invention may be implemented directly in hardware, implemented as a software module executed by hardware, or a combination thereof. Software modules include Random Access Memory (RAM), Read Only Memory (ROM), Erasable Programmable ROM (EPROM), Electrically Erasable Programmable ROM (EEPROM), Flash Memory, hard disk, removable disk, CD-ROM, or It may reside on any type of computer-readable recording medium well known in the art to which the present invention pertains.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.In the above, embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but those skilled in the art to which the present invention pertains can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. You will be able to understand. Therefore, the embodiments described above are illustrative in all respects, and should be understood as non-limiting.
10 : 샘플
100 : 분광 장치
110 : 하우징
120 : 컨테이너
130 : 광원
131 : 제 1 채널
132 : 제 2 채널
133 : 제 3 채널
140 : 검출기
141 : 배열 센서
150 : 마이크로 컨트롤러
152 : 부호화기
154 : 복호화기
160 : 통신부10: sample
100: spectroscopic device
110: housing
120: container
130: light source
131: first channel
132: second channel
133: third channel
140: detector
141: array sensor
150: microcontroller
152: encoder
154: decoder
160: communication department
Claims (11)
특정 물질인 샘플을 수용하는 컨테이너
를 포함하고,
상기 샘플에 유해 성분의 포함 여부를 확인하기 위해 특정 파장의 광신호를 샘플에 제공하는 광원과,
상기 샘플로부터 방출되는 상기 특정 파장의 검출 신호를 검출하는 검출기와,
상기 검출 신호로부터 유효 신호를 추출하고, 상기 샘플이 유해 성분을 포함하지 않을 때의 정상 신호를 미리 저장하여, 상기 유효 신호와 상기 정상 신호를 비교하여 상기 샘플의 유해 성분 포함 여부를 판단하는 마이크로 컨트롤러
중 적어도 하나를 더 포함하고,
상기 샘플이 유해 성분을 포함하는 경우, 상기 검출 신호는 상기 특정 파장에서 피크 값을 갖고,
상기 마이크로 컨트롤러는 상기 정상 신호와 상기 유효 신호를 비교했을 때, 특정 파장에서 피크 값이 나타나는 경우 상기 샘플에 상기 유해 성분이 포함된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는, 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치.A housing including a region engageable with the portable device; And
Containers that hold samples of specific substances
Including,
A light source that provides an optical signal of a specific wavelength to the sample to check whether the sample contains harmful components, and
A detector for detecting the detection signal of the specific wavelength emitted from the sample,
A microcontroller that extracts a valid signal from the detection signal, stores a normal signal when the sample does not contain a harmful component, and compares the valid signal with the normal signal to determine whether the sample contains harmful components
Further comprising at least one of,
When the sample contains a harmful component, the detection signal has a peak value at the specific wavelength,
When the microcontroller compares the normal signal and the effective signal, when a peak value appears at a specific wavelength, the microcontroller determines that the sample contains the harmful component. Spectroscopic device for
상기 마이크로 컨트롤러는,
직교 코드를 생성하여 상기 광신호를 직교 코드에 대응하는 패턴으로 부호화하는 부호화기; 및
상기 부호화기와 상기 직교 코드를 공유하고, 상기 직교 코드와 상기 검출 신호 간의 상관관계에 기초하여 상기 검출 신호를 복호화하는 복호화기를 포함하는, 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치.The method of claim 1,
The microcontroller,
An encoder for generating an orthogonal code and encoding the optical signal into a pattern corresponding to the orthogonal code; And
A spectroscopic apparatus for analyzing a specific substance attachable to and detachable from a portable device, comprising a decoder that shares the encoder and the orthogonal code and decodes the detection signal based on a correlation between the orthogonal code and the detection signal.
상기 복호화기는 상기 직교 코드를 기반으로 상기 검출 신호에 포함된 잡음을 제거하여 유효 신호를 추출하는, 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치.The method of claim 2,
The decoder extracts an effective signal by removing noise included in the detection signal based on the orthogonal code.
상기 직교 코드는 이진 시퀀스이고, 상기 광신호의 펄스 파형은 상기 직교 코드에 따른 선로 부호화에 의하여 부호화되는, 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치.The method of claim 3,
The orthogonal code is a binary sequence, and the pulse waveform of the optical signal is encoded by line coding according to the orthogonal code.
사용자 장치와 통신하는 통신부를 더 포함하며,
상기 통신부는 상기 마이크로 컨트롤러에 의해 상기 샘플이 유해 성분을 포함하는지의 여부가 확인되면, 해당 결과 데이터를 상기 사용자 장치로 전송하는, 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치.The method of claim 1,
Further comprising a communication unit for communicating with the user device,
The communication unit transmits the result data to the user device when it is determined by the microcontroller whether the sample contains a harmful component, a spectroscopic device for analysis of a specific substance detachable to a portable device.
상기 통신부가 상기 사용자 장치로부터 분석하려는 샘플 정보를 수신하면,
상기 마이크로 컨트롤러는 상기 샘플 정보에 기반하여, 유해 성분 확인을 위해 요구되는 광원의 파장 및 광원의 개수를 결정하는, 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치.The method of claim 5,
When the communication unit receives sample information to be analyzed from the user device,
The microcontroller determines a wavelength of a light source and the number of light sources required for identification of harmful components based on the sample information.
상기 광원의 개수가 복수 개인 경우,
상기 복수개의 광원에 의해 제공되는 각각의 광신호는 순차적으로 상기 샘플에 제공되고,
상기 마이크로 컨트롤러는 상기 각각의 광신호를 상이한 직교 코드에 대응하는 패턴으로 각각 부호화하는 것인, 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치.The method of claim 6,
When the number of light sources is plural,
Each optical signal provided by the plurality of light sources is sequentially provided to the sample,
The microcontroller encodes each of the optical signals in a pattern corresponding to a different orthogonal code.
상기 광원의 개수가 복수 개인 경우,
상기 검출기는 상기 샘플로부터 방출되는 각각의 검출 신호를 검출하고,
상기 마이크로 컨트롤러는 상기 각각의 검출 신호를 각각 복호화하고, 복호화된 각각의 검출 신호를 합산하여 유효 신호를 획득하고, 획득된 유효 신호를 정상 신호와 비교하는 것인, 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치.The method of claim 7,
When the number of light sources is plural,
The detector detects each detection signal emitted from the sample,
The microcontroller decodes each of the detection signals, obtains a valid signal by summing each of the decoded detection signals, and compares the obtained valid signal with a normal signal. Spectroscopic device for analysis.
상기 검출 신호는 상기 광신호의 전부 또는 일부가 상기 샘플에서 흡수, 산란, 투과 또는 반사됨으로써 발생되는, 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치.The method of claim 1,
The detection signal is generated when all or part of the optical signal is absorbed, scattered, transmitted or reflected from the sample.
상기 하우징 또는 상기 컨테이너의 상단에 결합되어 개폐 가능하도록 형성되어 외부로부터의 빛을 차단하는 커버를 더 포함하는, 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치.The method of claim 1,
A spectroscopic device for analysis of a specific material detachable to the portable device, further comprising a cover coupled to the upper end of the housing or the container to be opened and closed to block light from the outside.
상기 컨테이너는 상기 하우징에 탈착 가능하게 형성되는 것인, 휴대용 장치에 착탈 가능한 특정 물질의 분석을 위한 분광 장치.The method of claim 1,
The container is formed detachably to the housing, a spectroscopic device for analysis of a specific substance detachable to the portable device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190123450A KR20210040730A (en) | 2019-10-05 | 2019-10-05 | Detachable spectroscopic apparatus for analyzing specific material |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190123450A KR20210040730A (en) | 2019-10-05 | 2019-10-05 | Detachable spectroscopic apparatus for analyzing specific material |
Publications (1)
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101690073B1 (en) | 2015-12-28 | 2016-12-27 | (주)해아림 | The Apparatus of Spectroscopic Analysis with compact structure |
-
2019
- 2019-10-05 KR KR1020190123450A patent/KR20210040730A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101690073B1 (en) | 2015-12-28 | 2016-12-27 | (주)해아림 | The Apparatus of Spectroscopic Analysis with compact structure |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal |