KR100451237B1 - 써모파일 적외선 센서의 수광각 조절장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 써모파일 적외선 센서의 수광각 조절장치에 관한 것으로서, 적외선을 수광하여 검출하는 적외선 센서 패키지를 내부에 수용하여 지지함과 아울러 상기 적외선 센서 패키지의 열원의 위치추적 응답성을 향상시킬 수 있도록 상기 적외선 센서 패키지에 수광되는 적외선의 수광각을 축소시킬 수 있게 상기 적외선 센서 패키지의 광축선 방향을 따라 연장되게 형성되는 경통과; 상기 적외선의 광축선방향을 따라 상기 적외선 센서 패키지의 전방에 배치되도록 상기 경통에 결합되어 투과되는 적외선이 상기 적외선 센서 패키지에 수렴되도록 굴절시키는 적외선 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 써모파일 적외선 센서의 수광각을 제한하여 열원의 위치추적 응답성을 향상시킬 수 있는 써모파일 적외선 센서의 수광각 조절장치가 제공된다.

Description

써모파일 적외선 센서의 수광각 조절장치{LIGHT-RECEIVING-ANGLE CONTROL APPARATUS FOR THERMOPILE INFRARED SENSOR}
본 발명은, 써모파일 적외선 센서의 수광각 조절장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 써모파일 적외선 센서의 수광각을 제한하여 열원의 위치추적 응답성을 향상시킬 수 있도록 한 써모파일 적외선 센서의 수광각 조절장치에 관한 것이다.
일반적으로 적외선은 전자기파 스펙트럼중 가시광선의 적색광보다 길고 마이크로파보다 짧은 파장을 가지는 복사선을 일컫는다. 적외선을 이용하여 감도 및 정확도를 향상시킨 센서로 적외선 센서가 있으며, 적외선 센서는 온도, 압력, 방사선의 세기 등의 물리량, 화학량을 검지하고 검지된 물리량 및 화학량을 신호처리가 가능하도록 전기량으로 변환하여 출력하게 된다. 써모파일 적외선 센서는 2종의 금속으로 된 ｎ개의 열전기쌍을 직렬로 접속하여 적외선의 복사에너지를 측정할 수 있도록 한 적외선 센서의 일종이다.
도 1은 종래의 적외선 센서의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 적외선 센서는, 지지플레이트(111)와, 지지플레이트(111)와 상호 협조적으로 내부에 수용공간을 형성하는 케이싱(115)과, 케이싱(115)의 내부에 배치되어 적외선을 검출하며 반도체 제조공정으로 형성되는 센서칩(121)을 구비하고 있다. 케이싱(115)의 상면에는 개구(117)가 형성되어 있으며, 케이싱(115)의 내측 개구(117)의 연부에는 개구(117)를 차단함과 아울러 적외선의 통과를 허용하는 적외선 필터(119)가 결합되어 있다. 지지플레이트(111)의 외면에는 단자(113)가 형성되어 있으며, 단자(113)는 센서칩(121)과 리드선(123)에 의해 상호 전기적으로 연결되어 있다.
그런데, 이러한 종래의 써모파일 적외선 센서에 있어서는, 개구(117)를 통해 외부로부터 수광되는 적외선의 수광각(θ1)이 대략 60도 정도로 비교적 넓게 형성되어 있어, 넓은 영역의 열원의 유무를 검출하는 용도에는 적합하나 열원의 정확한 위치를 추적하는 용도로는 적합하지 아니하다고 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 써모파일 적외선 센서의 수광각을 제한하여 열원의 위치추적 응답성을 향상시킬 수 있는 써모파일 적외선 센서의 수광각 조절장치를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 적외선 센서의 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 써모파일 적외선 센서의 수광각 조절장치의 사용상태를 도시한 단면도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 써모파일 적외선 센서의 수광각 조절장치의 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 적외선 센서 패키지 11 : 센서칩
12 : 적외선수광부 15 : 케이싱
16 : 개구 17 : 적외선 필터
20 : 경통 30 : 적외선 렌즈
상기 목적은, 본 발명에 따라, 적외선을 수광하여 검출하는 적외선 센서 패키지를 내부에 수용하여 지지함과 아울러 상기 적외선 센서 패키지의 열원의 위치추적 응답성을 향상시킬 수 있도록 상기 적외선 센서 패키지에 수광되는 적외선의 수광각을 축소시킬 수 있게 상기 적외선 센서 패키지의 광축선 방향을 따라 연장되게 형성되는 경통과; 상기 적외선의 광축선방향을 따라 상기 적외선 센서 패키지의 전방에 배치되도록 상기 경통에 결합되어 투과되는 적외선이 상기 적외선 센서 패키지에 수렴되도록 굴절시키는 적외선 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 써모파일 적외선 센서의 수광각 조절장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 적외선 렌즈는 칼코겐계 유리로 성형되는 것이 바람직하다.
상기 경통은 반경방향을 따라 내측에 배치되어 상기 적외선 센서 패키지를 지지하는 내통과, 반경방향을 따라 상기 내통의 외측에 상기 내통에 대해 상기 적외선 센서 패키지의 광축선방향을 따라 상대 운동가능하게 배치되어 상기 적외선 렌즈를 지지하는 외통을 포함하며, 상기 외통과 상기 내통사이에 개재되어 상기 적외선 센서 패키지에 수광되는 수광각을 조절하는 수광각조절수단을 더 포함하는 것이 효과적이다.
상기 수광각조절수단은 상기 외통과 상기 내통의 상호 접촉면중 어느 하나에 형성되는 수나사부와, 다른 하나에 상기 수나사부와 나사결합될 수 있도록 형성되는 암나사부를 포함하는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 써모파일 적외선 센서의 수광각 조절장치의 사용상태를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 써모파일 적외선 센서의 수광각 조절장치는, 내부에 적외선 센서 패키지(10)를 수용하여 고정되도록 하고 적외선 센서 패키지(10)의 수광각(θ2)이 축소되도록 하는 경통(20)과, 경통(20)에 결합되어 적외선 센서 패키지(10)에 투과하는 적외선이 수렴되도록 굴절시키는 적외선 렌즈(30)를 포함하여 구성되어 있다.
적외선 센서 패키지(10)는, 적외선을 수광할 수 있도록 적외선수광부(12)를 구비하며 반도체 공정으로 형성되는 센서칩(11)과, 센서칩(11)의 하측에서 센서칩(11)을 지지하는 지지플레이트(13)와, 지지플레이트(13)와 상호 협조적으로 센서칩(11)의 밀봉된 수용공간을 형성하며 내부로 적외선이 통과할 수 있도록 개구(16)가 형성되어 있는 케이싱(15)과, 개구(16)영역을 차단하도록 결합되어 적외선을 투과시키는 적외선 필터(17)를 구비하고 있다.
한편, 경통(20)의 내부 일측에는 지지플레이트(13)의 외주부가 수용결합될 수 있도록 함몰된 결합부(23)가 형성되어 있으며, 중심선 방향을 따라 적외선 센서 패키지(10)의 대향측에는 투과하는 적외선을 적외선 센서 패키지(10)의 개구(16)를 통해 적외선수광부(12)로 수렴되도록 굴절시키는 적외선 렌즈(30)가 결합되어 있다.
여기서, 경통(20)의 길이는 적외선 센서 패키지(10)의 적외선수광부(12)에 수광되는 적외선의 수광각(θ2)이 소망하는 각도, 예를 들면 5도가 될 수 있는 정도로 형성되도록 한다.
그리고, 적외선 렌즈(30)는 프레스 등의 방법으로 대량으로 성형 제작이 가능한 칼코겐계 유리(Chalcogenide glass)로 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하여, 소망하는 수광각(θ2), 여기서는 5도를 가질 수 있는 정도의 길이로 경통(20)을 형성하고, 중심선 방향을 따라 내부 일측에 형성된 결합부(23)에 적외선 센서 패키지(10)를 고정결합한다. 중심선 방향을 따라 적외선 센서 패키지(10)의 대향측에 적외선 렌즈(30)를 고정결합되도록 한다. 이에 따라, 적외선 렌즈(30)를 투과하여 굴절되어 적외선수광부(12)에 수광되는 적외선은 적외선 센서 패키지(10)에 대해 5도 이내의 스캔영역에 해당됨으로써 열원의 위치추적 응답성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 써모파일 적외선 센서의 수광각 조절장치의 단면도이다. 전술 및 도시한 구성과 동일 및 동일 상당부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 본 써모파일 적외선 센서의 수광각 조절장치는, 내부 일측에 적외선 센서 패키지(10)를 수용하여 고정되도록 하는 경통(20)과, 경통(20)의 중심선 방향을 따라 적외선 센서 패키지(10)의 대향측에 배치되어 투과되는 적외선이 적외선 센서 패키지(10)의 적외선수광부(12)로 수렴되도록 굴절시키는 적외선 렌즈(30)를 포함하여 구성되어 있다.
경통(20)은, 내부 일측에 적외선 센서 패키지(10)의 지지플레이트(13)의 외주연부가 수용결합될 수 있도록 결합부(23)가 형성된 내통(21)과, 내통(21)에 대해 상대 운동 가능하게 결합되어 적외선 렌즈(30)를 고정 지지함과 아울러 적외선 센서 패키지(10)의 적외선수광부(12)에 대한 적외선 렌즈(30)의 이격 거리를 조절함으로써 적외선 센서 패키지(10)에 수광되는 수광각(θ2)이 조절되도록 하는 외통(25)을 구비하고 있다.
내통(21)의 외면에는 수나사부(24)가 형성되어 있으며, 외통(25)에는 내통(21)에 형성된 수나사부(24)에 나사결합될 수 있도록 암나사부(26)가 형성되어 있다.
이러한 구성에 의하여, 내통(21)의 결합부(23)에 적외선 센서 패키지(10)의 지지플레이트(13)가 수용결합되록 하고, 외통(25)에는 적외선 렌즈(30)가 고정결합되록 한다. 내통(21)의 수나사부(24)에 외통(25)의 암나사부(26)를 상호 나사결합되도록 한다. 내통(21)에 대해 외통(25)을 상대 회전운동시키면 외통(25)이 내통(21)에 대해 축선방향을 따라 상대 운동하게 됨으로써 적외선 센서 패키지(10)의 수광각(θ2)이 조절된다.
전술 및 도시한 실시예에서는 외통과 내통사이에 각각 수나사부(24) 및 암나사부를 형성하여 외통 및 내통이 상호 나선방향을 따라 상대 운동함으로써 적외선 센서 패키지에 수광되는 적외선의 수광각을 조절하도록 구성한 경우를 예를 들어 설명하고 있지만, 외통 및 내통이 축선방향을 따라 슬라이딩 운동하도록 구성할 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 적외선 센서 패키지를 내부에 수용하여 적외선 센서 패키지에 수광되는 수광각이 축소되도록 하는 경통과, 경통의 일측에 결합되어 투과하는 적외선이 적외선 센서 패키지의 적외선수광부에 수렴되도록 하는 적외선 렌즈를 마련함으로써, 비교적 넓은 수광각을 가지도록 형성되어 열원의 위치추적 응답성이 미흡하던 종래와는 달리, 적외선 센서 패키지의 수광각을 제한하여 열원의 위치추적 응답성을 향상시킬 수 있는 써모파일 적외선 센서의 수광각 조절장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 적외선 센서 패키지를 내부에 수용하여 고정되는 내통과, 반경방향을 따라 내통의 외측에 내통에 대해 광축선 방향을 따라 상대 운동 가능하게 결합되어 적외선 렌즈를 지지하는 외통을 마련함으로써 적외선 센서 패키지에 수광되는 수광각을 조절할 수 있어 열원의 위치추적 응답성을 향상시킬 수 있는 써모파일 적외선 센서의 수광각 조절장치가 제공된다.

Claims (4)

  1. 적외선을 수광하여 검출하는 적외선 센서 패키지를 내부에 수용하여 지지함과 아울러 상기 적외선 센서 패키지의 열원의 위치추적 응답성을 향상시킬 수 있도록 상기 적외선 센서 패키지에 수광되는 적외선의 수광각을 축소시킬 수 있게 상기 적외선 센서 패키지의 광축선 방향을 따라 연장되게 형성되는 경통과; 상기 적외선의 광축선방향을 따라 상기 적외선 센서 패키지의 전방에 배치되도록 상기 경통에 결합되어 투과되는 적외선이 상기 적외선 센서 패키지에 수렴되도록 굴절시키는 적외선 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 써모파일 적외선 센서의 수광각 조절장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적외선 렌즈는 칼코겐계 유리로 성형되는 것을 특징으로 하는 써모파일 적외선 센서의 수광각 조절장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 경통은 반경방향을 따라 내측에 배치되어 상기 적외선 센서 패키지를 지지하는 내통과, 반경방향을 따라 상기 내통의 외측에 상기 내통에 대해 상기 적외선 센서 패키지의 광축선방향을 따라 상대 운동가능하게 배치되어 상기 적외선 렌즈를 지지하는 외통을 포함하며, 상기 외통과 상기 내통사이에 개재되어 상기 적외선 센서 패키지에 수광되는 수광각을 조절하는 수광각조절수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 써모파일 적외선 센서의 수광각 조절장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수광각조절수단은 상기 외통과 상기 내통의 상호 접촉면중 어느 하나에 형성되는 수나사부와, 다른 하나에 상기 수나사부와 나사결합될 수 있도록 형성되는 암나사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 써모파일 적외선 센서의 수광각 조절장치.
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