


본 발명은 200nm에서 1100nm 사이의 광원을 이용하여 물체의 물성을 측정하는 분광분석장치에 관한 발명이다. 더욱 자세하게는 상기 광원의 주파수에 따른 초점거리의 변화를 보정하는 보정기술에 관한 것이다.The present invention relates to a spectroscopic apparatus for measuring physical properties of an object using a light source between 200 nm and 1100 nm. More specifically, it relates to a correction technique for correcting a change in focal length according to the frequency of the light source.
본 발명 이전의 선행기술로는 분광계용 광학계 및 이를 적용한 분광계에 관한 것으로, 특히 분광계 내에서 광의 경로를 최적화하는 광학계를 제공하여 검출하고자 하는 대역의 파장의 신호 손실 없이 카메라에 전달되도록 함으로써 분광계의 전체 성능을 향상시킬 수 있는 분광계용 광학계 및 이를 적용한 분광계에 관한 기술이 개시되어 있어, 이 기술에서는 분광계의 시준렌즈와 집광렌즈에 구성되는 렌즈의 매수를 줄이고 구면렌즈로만 구성하여 비용과 투과성을 향상시키며, 파장의 균일한 정렬을 구성하고자 하였다.Prior art prior to the present invention relates to an optical system for a spectrometer and a spectrometer to which the same is applied. In particular, by providing an optical system that optimizes the path of light within the spectrometer so that it is transmitted to the camera without signal loss of the wavelength of the band to be detected, the entire spectrometer An optical system for a spectrometer that can improve performance and a technology related to a spectrometer using the same are disclosed.In this technology, the number of lenses composed of the collimating lens and the condensing lens of the spectrometer is reduced, and the cost and transmittance are improved by configuring only a spherical lens. , It was attempted to construct a uniform alignment of the wavelength.
또 다른 선행기술로는 가시광선 대역부터 자외선 대역의 파장을 측정하기 위해 소정의 렌즈 곡면과 렌즈 사이의 이격 거리를 갖는 최적의 렌즈 조합을 분광계에 적용함으로써 기존 렌즈에서 측정할 수 없는 광대역의 파장을 고해상도로 측정하도록 하는 기술이 제시되어 있다.Another prior art is to apply an optimal lens combination with a predetermined lens curve and a separation distance between the lenses to measure the wavelengths in the visible light band to the ultraviolet band, so that a broadband wavelength that cannot be measured by conventional lenses is applied. A technique for measuring in high resolution is proposed.
본 발명은 상기와 같은 방법에 의하여서도 자외선에서부터 근적외선 영역에 걸친 광원을 사용하여 분광 분석 방법으로 물질의 광 투과 또는 광 흡수에 관한 광 학특성을 측정하는 측정 장치에서 광 파장에 따라 발생하는 초점 거리의 변화를 완전히 해결할 수 없는 문제가 있었다. 비록 선행 발명에서 이러한 문제를 해결하였다고는 하지만, 광 파장이 광대역(200nm ~ 1400nm)으로 변화되는 상황에서는 광 파장에 따라 변화되는 초점의 위치를 100% 동일한 초점거리를 유지할 수 는 없었다.The present invention is a focal length generated according to light wavelength in a measuring device that measures optical properties related to light transmission or light absorption of a material by a spectroscopic analysis method using a light source ranging from ultraviolet to near-infrared by the above method. There was a problem that could not completely solve the change in Although the prior invention has solved this problem, in a situation in which the optical wavelength is changed to a broadband (200nm to 1400nm), the position of the focal point that changes according to the optical wavelength could not be kept 100% the same focal length.
본 발명은 분광 분석기에서 선택하여 사용하는 광 파장에 따라 변화되는 초점거리의 변화 때문에 발생하는 광 강도의 감소를 해결하는 수단을 제공한다.The present invention provides a means for solving a decrease in light intensity caused by a change in a focal length that changes according to a light wavelength selected and used in a spectrometer.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는
광원 또는 입사광; 및
상기 광원 또는 입사 광을 평행 광으로 변환하는 평행 광 렌즈; 및
상기 평행 광 렌즈를 통과한 빛을 일반렌즈 또는 색 수차 보정렌즈로 집광하는 집광렌즈; 및
상기 집광렌즈를 분광에 사용하는 선정된 광 파장에 따라 전후로 이동하여, 상기 광원 또는 입사광으로부터 일정한 위치에 고정된 초점에 일치시키는 집광렌즈 초음파 모터 이동수단; 및
상기 집광렌즈는 광 파장이 짧을수록 상기 평행광 렌즈로부터 거리가 멀어지고, 광 파장이 클수록 상기 평행광 렌즈로부터 거리가 가까워지도록 제어하며,
상기 고정된 초점의 위치는 입구슬릿(300)인 것을 특징으로 하는 분광분석기의 색 수차 보정 장치를 이용한 분광분석 장비를 이용한 측정방법에 있어서,
상기 집광렌즈를 파장에 따라 전후방향으로 움직이는 집광렌즈이동수단을 이용하여 광 파장에 따라 변화되는 초점 거리를 입구슬릿(300)에 맞추는 단계; 및
이렇게 통과한 빛은 평행광반사경에서 평행광으로 반사되고, 반사회절발의 회전에 의하여 상기 선정된 광 파장의 광만 집광반사경으로 진행하는 단계; 및
상기 집광렌즈이동수단과 집광반사경이동부는 상기 분광분석 장비의 고정된 촛점에서 나온 광을 측정하여 광강도가 최대가 되는 위치에서 제어를 멈추는 단계; 및
상기 고정된 촛점의 위치는 출구슬릿(340)이며, 상기 집광렌즈이동수단과 집광반사경이동부 중 상기 집광렌즈이동수단을 먼저 이동하여 상기 출구슬릿을 통과하는 광 강도를 광센서를 이용하여 상기 광센서의 신호 강도가 최대가 되도록 설정한 후, 상기 집광반사경이동부를 이동하여 상기 광센서의 신호 강도가 최대가 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 분광분석기의 색 수차 보정 장치를 이용한 분광분석 장비를 이용한 측정방법을 제공한다.In the present invention in order to solve the above problems
 Light source or incident light; And
 A parallel light lens that converts the light source or incident light into parallel light; And
 A condensing lens for condensing the light passing through the collimated optical lens with a general lens or a chromatic aberration correction lens; And
 A condensing lens ultrasonic motor moving means for moving the condensing lens back and forth according to a selected wavelength of light used for spectroscopy, and matching the focus fixed to a fixed position from the light source or incident light; And
 The condensing lens is controlled so that the shorter the light wavelength is, the further the distance from the collimated light lens is, and the larger the light wavelength is, the closer the distance from the parallel light lens is,
 In the measurement method using the spectroscopic analysis equipment using the chromatic aberration correction device of the spectroscopic analyzer, characterized in that the position of the fixed focal point is the
 Adjusting the focal length that changes according to the light wavelength to the
 The passing light is reflected as parallel light by the parallel light reflector, and only the light of the selected light wavelength is proceeded to the light collecting reflector by rotation of the reflective diffraction foot; And
 The condensing lens moving means and the condensing reflector moving unit measure the light emitted from a fixed focal point of the spectroscopic analyzer and stop control at a position where the light intensity is maximized; And
 The position of the fixed focal point is an
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본 발명은 전체 광 파장 영역을 동시에 사용하지 않는 광 파장을 스캔하면서, 측정하는 분광 분석기에 있어서, 광원 또는 입사된 광원 중 분광분석에 사용할 파장에 따라 달라지는 초점을 일정한 위치에 맞출 수 있도록 집광렌즈의 위치를 변화시키는 장치이다. 이 장치를 사용함으로써 200nm에서 1400nm 등과 같이 넓은 영역을 분광하여 흡광도 또는 광 투과도를 측정하는 분광 분석 장비에 있어서, 측정에 사용하는 광 파장에 따라 집광렌즈에서 변화되는 초점을 집광렌즈 이동부의 위치를 변화시킴으로써 광 초점의 위치를 일정하게 유시시켜, 광 주파수에 변화에 따라 변화되는 초점 거리 때문에 발생하는 광 손실 없이 최고의 광 강도에서 흡광도 또는 광 투과도를 측정할 수 있는 효과가 있다.In the present invention, in a spectroscopic analyzer that scans and measures light wavelengths that do not use the entire light wavelength range at the same time, the focus of the condensing lens can be adjusted to a certain position depending on the wavelength to be used for spectral analysis among a light source or an incident light source. It is a device that changes position. By using this device, in a spectroscopic analysis equipment measuring absorbance or light transmittance by spectroscopically measuring a wide area such as 200nm to 1400nm, the position of the moving part of the condensing lens is changed to change the focus of the condensing lens according to the light wavelength used for measurement. By doing so, the position of the light focus is kept constant, and the absorbance or light transmittance can be measured at the highest light intensity without loss of light due to the focal length that changes according to the change in the light frequency.
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도 1은 본 발명의 입사광의 광 파장에 따라 변화되는 광 파장별 집광 위치를 도시하고 있다.
도 2은 본 발명의 실시예를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따를 광 파장별 동작결과를 도시하고 있다.1 shows a condensing position for each light wavelength that changes according to the light wavelength of incident light according to the present invention.
 2 shows an embodiment of the present invention.
 3 shows an operation result for each light wavelength according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 분광 분석기와 같이 동시에 여러 파장의 광을 사용하는 장치가 아니라, 흡광도 또는 광 투과도를 측정하기 위하여 한 번에 특정 광 파장만을 사용하는 분광 분석 장비에 있어서, 도 1에 기재된 바와 같이 입사되는 광의 파장에 따라 집광렌즈에서 집광되는 초점의 위치가 변화되는 것을 알 수 있다. 일부 색 수차 보정 렌즈의 경우 비구면 렌즈를 사용하여 일정 파장범위 내의 광은 동일한 초점을 유지할 수 있으나, 분광분석 장비와 같이 근적외선, 가시광선 및 적외선 영역을 모두 스캔하는 경우 이러한 모든 파장대를 만족하는 색 수차 보정 렌즈를 만드는 것은 불가능했다.The present invention is not a device that uses light of several wavelengths at the same time, such as a spectroscopic analyzer, but in a spectroscopic analysis device that uses only a specific light wavelength at a time to measure absorbance or light transmittance, as described in FIG. It can be seen that the position of the focal point collected by the condensing lens changes according to the wavelength of light. Some chromatic aberration correction lenses use aspherical lenses to maintain the same focus of light within a certain wavelength range, but when scanning all of the near-infrared, visible, and infrared regions such as spectroscopic analysis equipment, chromatic aberration that satisfies all these wavelength bands It was impossible to make a correction lens.
본 발명은 상기 도1의 원리로부터 집광렌즈의 위치를 전후 방향으로 이동하는 방법으로 광 파장의 변화에도 불구하고 항상 동일한 초점 거리를 유지하도록 하는 기능을 구비한다.The present invention is a method of moving the position of the condensing lens in the front-rear direction from the principle of FIG. 1, and has a function of always maintaining the same focal length despite a change in light wavelength.
[실시예][Example]
본 발명의 분광분석기의 색 수차 보정 장치는 단독으로 사용될 수 있으나, 도 2에 도시된 바와 같이 분광분석기에서 측정에 사용하는 광 주파수를 선정하는 반사회절발에 동기화하여 상기 집광렌즈의 위치를 변화시켜 분광분석에 사용할 수 있다. 이를 위하여 본 발명의 분광분석기의 색 수차 보정 장치는 광 파장의 초점을 도2의 입구슬릿에 일치시켜 분광 측정에 사용하는 광 파장의 크기를 최대로 한다.The chromatic aberration correction device of the spectroscopic analyzer of the present invention can be used alone, but as shown in FIG. 2, the position of the condensing lens is changed by synchronizing with the reflection diffraction to select the optical frequency used for measurement in the spectrometer. Can be used for spectroscopic analysis. To this end, the chromatic aberration correction apparatus of the spectroscopic analyzer of the present invention maximizes the size of the light wavelength used for spectroscopic measurement by matching the focus of the light wavelength to the entrance slit of FIG. 2.
이를 위하여 광원 또는 입사광을 평행화하는 평행광렌즈(100)를 통과한 빛을 집광하는 집광렌즈와 상기 집광렌즈를 파장에 따라 전후방향으로 움직이는 집광렌즈이동수단(미도시)을 이용하여 광 파장에 따라 변화되는 초점 거리를 입구 슬릿(300)에 맞춘다. 이렇게 하면 선정된 광 파장의 초점 거리가 상기 입구슬릿까지의 거리와 정확히 일치함으로써 상기 선정된 광 파장의 광의 크기가 최대로 상기 입구슬릿을 통과한다. 이렇게 통과한 빛은 평행광반사경에서 평행광으로 반사되고, 반사회절발의 회전에 의하여 상기 선정된 광 파장의 광만 집광반사경으로 진행한다.To this end, a condensing lens for condensing light that has passed through a light source or a collimated
이렇게 진행된 빛은 출구 슬릿을 통과하여 사용된다.The light proceeded in this way is used through the exit slit.
이때 상기 집광반사경에 의하여 집광되는 초점 거리 역시 광 파장에 따라 변화되므로 상기 집광반사경을 전후방향으로 움직이는 집광반사경이동부(미도시)를 더 구비한다. 상기 출구슬릿과 상기 집광반사경 사이의 거리는 광 파장의 짧으면 가깝게, 길면 멀게 조절하여 상기 출구슬릿을 통과하는 선정된 광 파장의 빛의 광 강도를 크게 할 수 있음은 물론이다.At this time, since the focal length condensed by the condensing reflector is also changed according to the light wavelength, a condensing reflector moving part (not shown) is further provided to move the condensing reflector in the front and rear direction. Needless to say, the distance between the exit slit and the condensing reflector can be adjusted to be close when the wavelength of light is short, and to be farther when the wavelength of light is long, so that the light intensity of light having a selected light wavelength passing through the exit slit can be increased.
상기 집광렌즈이동수단과 집광반사경이동부는 초음파 모터를 사용하여 정밀하게 그 위치를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.The condensing lens moving means and the condensing reflector moving part are characterized in that the position can be precisely adjusted using an ultrasonic motor.
또한, 상기 집광렌즈이동수단과 집광반사경이동부는 상기 출구슬릿에서 나온 빛을 측정하여 광세기가 최대가 되는 위치에서 제어를 멈추는 것을 특징으로 한다.In addition, the condensing lens moving means and the condensing reflector moving unit are characterized in that the control is stopped at a position where the light intensity is maximized by measuring the light emitted from the outlet slit.
또한, 상기 집광렌즈이동수단과 집광반사경이동부 중 상기 집광렌즈이동수단을 먼저 이동하여 상기 출구슬릿을 통과하는 광 강도를 광센서(미도시)를 이용하여 측정하여 상기 광센서의 신호 강도가 최대가 되도록 설정한 후, 상기 집광반사경이동부를 이동하여 상기 광센서의 신호 강도가 최대가 되도록 설정하는 것을 특징으로 한다.In addition, by first moving the condensing lens moving means among the condensing lens moving means and the condensing reflector moving part and measuring the light intensity passing through the exit slit using an optical sensor (not shown), the signal intensity of the optical sensor is maximized. After setting to be, the light collecting reflector moving part is moved to set the signal intensity of the optical sensor to be maximum.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 구성을 제공한다.In order to achieve the above object, the following configuration is provided.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는In the present invention in order to solve the above problems
광원 또는 입사광; 및Light source or incident light; And
상기 광원 또는 입사 광을 평행 광으로 변환하는 평행 광 렌즈; 및A parallel light lens that converts the light source or incident light into parallel light; And
상기 평행 광 렌즈를 통과한 빛을 일반렌즈 또는 색 수차 보정렌즈로 집광하는 집광렌즈; 및A condensing lens for condensing the light passing through the collimated optical lens with a general lens or a chromatic aberration correction lens; And
상기 집광렌즈를 분광에 사용하는 선정된 광 파장에 따라 전후로 이동하여, 상기 광원 또는 입사 광으로부터 일정한 위치에 고정된 초점에 일치시키는 집광렌즈이동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 분광분석기의 색 수차 보정 장치를 제공한다.Compensating chromatic aberration of a spectroscopic analyzer, characterized in that it comprises a condensing lens moving means for moving the condensing lens back and forth according to a selected wavelength of light used for spectroscopy, and matching a focus fixed at a fixed position from the light source or incident light. Provide the device.
또한, 상기 집광렌즈이동수단은 초음파모터를 사용하는 것을 특징으로 하는 분광분석기의 색 수차 보정 장치를 제공한다In addition, the condensing lens moving means provides an apparatus for correcting chromatic aberration of a spectrometer, characterized in that the ultrasonic motor is used.
또한, 상기 집광렌즈는 광 파장이 짧을수록 상기 평행광 렌즈로부터 거리가 멀어지고, 광 파장이 클수록 상기 평행광 렌즈로부터 거리가 가까워지는 것을 특징으로 하는 분광분석기의 색 수차 보정 장치를 제공한다.In addition, the condensing lens provides a chromatic aberration correction apparatus for a spectroscopic analyzer, characterized in that the shorter the light wavelength, the greater the distance from the collimated lens, and the larger the light wavelength, the closer the distance from the parallel light lens.
100 : 평행광렌즈
200 : 집광렌즈
300 : 입구슬릿
310 : 평행광 반사경
320 : 반사회절발
330 : 집광반사경
340 : 출구슬릿100: parallel light lens
 200: condensing lens
 300: entrance slit
 310: parallel light reflector
 320: reflex diffraction foot
 330: condensing reflector
 340: exit slit
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