KR101809036B1 - 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치 - Google Patents

이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치 Download PDF

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Abstract

이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치가 개시된다. 하나 이상의 광학 렌즈와, 상기 광학 렌즈를 통과한 피사체의 상이 열에너지 형태로 맺히는 열 영상 검출기를 포함하는 열 영상 장치에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치는 상기 열 영상 검출기로 전달되는 진동 또는 충격이 2차적으로 감쇄되어 상기 열 영상 검출기까지 도달하도록 구성된다.

Description

이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치{Thermal Imaging Device Having Double Insulator}
본 발명은 열 영상 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열 영상 검출기를 사용하는 제품에서 고충격 방진이 가능한 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치에 관한 것이다.
제품에 전달되는 고충격을 완화하기 위하여 다양한 형상과 재질의 형태로 충격을 흡수하는 구조체가 기 개발 되어 있다. 고충격은 주파수영역에서 1000 Hz~10000 Hz 이상의 고주파 대역까지 다양하게 나타난다.
대부분 제품들은 특정 방향(길이 방향)으로는 높은 고유진동수를 가지기 때문에 충격이 그대로 전달되어 주요 구성품이 손상되기 쉽다. 그래서 충격에 취약하거나, 주요한 구성품이 장착 되어 있는 구조물과 고충격이 전달되는 구조물 사이에 방진의 목적으로 방진 구조물을 설치하여 주요 구성품이 손상되는 것을 방지 한다. 그 방진 구조물의 형태는 필요 및 목적에 따라 고무 재질일 수도 있고 일반 금속 재질일 수도 있다. 방진 구조물은 저주파 대역에서 고유진동수가 형성되고 가진 특성 및 장착되는 구조체 특성을 고려하여 장착 되며, 불필요한 진동이나 충격이 전달되는 것을 방지한다.
열영상 검출기의 특성을 고려한 충격의 절연 주파수 대역은 고주파 대역이다. 제품들은 기본적으로 여러 가지 환경 규격을 적용하여 시험을 통과 해야 하는데 그 중 진동이나 가속도 조건이 대표적이다. 이 때, 힘 전달 경로 사이에 저주파에서 고유진동수를 가지는 방진 구조물을 만들어 고주파의 진동을 흡수한다.
그러나, 방진 구조물의 고유진동수가 낮을수록 고주파에 대한 충격 흡수 정도가 커지나, 저주파로 갈수록 진폭이 커지고, 구조가 약해져 진동이나 높은 가속도 조건에서의 운용이 어렵다.
상술한 바와 같은 방진 구조체를 설치하는 것은 단순 완충재를 대어 충격을 흡수 하는 방식의 댐핑을 조절하는 방식이 아닌, 기계 구조적으로 방진 구조물이 대상 구성요소 사이에서 완벽히 체결 되어 전체의 고유진동수를 변화시키는 방식이다.
소프트한 완충재를 이용하게 될 경우 댐핑의 값이 바뀌어 전체 충격량, 특히 공진 주파수 영역의 충격 전달이 감소 될 수 있으나, 고주파에서는 오히려 절연 효과가 떨어지게 된다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다음과 같다.
첫째, 본 발명은 저주파 대역에서 고유진동수를 설계하여 고주파 대역의 충격을 감쇄하여 영상 품질 저하 및 오작동 발생을 차단할 수 있는 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치를 제공하고자 한다.
둘째. 본 발명은 상대 운동으로 인한 초점 거리 변화를 최소화하여 영상 품질 저하를 최소화할 수 있는 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치를 제공하고자 한다.
셋째, 본 발명은 1차 방진 구조만 가지는 열 영상 장치에 비하여 고주파 영역의 충격이 더욱 효과적으로 절연되는 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치를 제공하고자 한다.
넷째, 본 발명은 자체적으로 상대적으로 높은 고유진동수를 가져 강건성을 확보할 수 있으며, 이에 따라 가속도 시험 환경을 통과할 수 있는 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 하나 이상의 광학 렌즈와, 상기 광학 렌즈를 통과한 피사체의 상이 열에너지 형태로 맺히는 열 영상 검출기를 포함하는 열 영상 장치에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치는 상기 열 영상 검출기로 전달되는 진동 또는 충격이 2차적으로 감쇄되어 상기 열 영상 검출기까지 도달하도록 구성되는 이중 절연 구조를 가진다.
또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치는 하나 이상의 광학 렌즈가 설치되는 렌즈 마운트, 상기 광학 렌즈를 통과한 피사체의 상이 열에너지 형태로 맺히는 열 영상 검출기를 포함하는 열 영상 검출기 조립체, 상기 열 영상 검출기 조립체가 설치되며, 상기 렌즈 마운트와 체결되는 검출기 마운트, 상기 렌즈 마운트와 외부 하우징 사이에 배치되어 외부 하우징으로부터 전달되는 진동 또는 충격을 흡수하는 1차 방진 구조체, 상기 열 영상 검출기 조립체와 상기 검출기 마운트 사이에 배치되어 진동 또는 충격을 흡수하는 2차 방진 구조체를 포함한다.
또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치는 외부로 노출되는 노출부와 상기 노출부보다 작은 직경을 가지는 삽입부를 포함하며 상기 노출부의 내주면에는 외부로 노출되는 제 1 광학 렌즈가 안착되는 제 1 안착부가 형성되고 상기 삽입부의 내주면에는 상기 제 1 광학 렌즈보다 작은 직경을 가지며 내부에 위치하는 제 2 광학 렌즈가 안착되는 제 2 안착부가 형성되는 렌즈 마운트, 열 영상 검출기 및 커넥터에 의해 상기 열 영상 검출기와 연결되는 인쇄회로기판을 포함하는 열 영상 검출기 조립체, 상기 열 영상 검출기를 상기 인쇄회로기판에 고정하는 동시에 상기 렌즈 마운트와 결합되며 중앙부는 개구되어 상기 렌즈를 통해 들어온 피사체의 상이 상기 열 영상 검출기까지 도달할 수 있도록 형성되는 검출기 마운트, 외부 하우징과 상기 렌즈 마운트 사이에 배치되어 상기 외부 하우징으로부터 전달되는 진동 또는 충격을 흡수하며 내부에는 상기 삽입부, 상기 검출기 마운트 및 상기 열 영상 검출기 조립체의 적어도 일부가 수용되는 1차 방진 구조체 및 상기 열 영상 검출기 조립체와 상기 검출기 마운트 사이에 배치되어 상기 열 영상 검출기 조립체로 전달되는 진동 및 충격을 흡수하는 2차 방진 구조체를 포함한다.
또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치는 하나 이상의 광학 렌즈와, 상기 광학 렌즈를 통과한 피사체의 상이 열에너지 형태로 맺히는 열 영상 검출기를 포함하는 열 영상 장치로서, 상기 광학 렌즈로 전달되는 진동 및 충격을 흡수하는 1차 방진 구조체 및 상기 열 영상 검출기로 전달되는 진동 및 충격을 흡수하는 2차 방진 구조체를 포함한다.
상기 2차 방진 구조체는 플레이트 형상을 가지며 서로 이격되도록 배치되는 한 쌍의 프레임 및 한 쌍의 상기 프레임을 연결하는 연결부를 포함하여, 한 쌍의 상기 프레임 및 상기 연결부 사이에는 슬릿이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 2차 방진 구조체의 고유진동수는 상기 슬릿의 길이, 상기 슬릿의 깊이 및 상기 프레임의 두께에 의해 결정될 수 있다.
상기 1차 방진 구조체와 상기 2차 방진 구조체는 고유진동수가 서로 다르게 설계될 수 있다.
상기 1차 방진 구조체는 상기 2차 방진 구조체보다 고유진동수가 낮게 설계될 수 있다.
상기 1차 방진 구조체와 상기 2차 방진 구조체의 고유진동수는 √2배 이상 차이 나도록 설계될 수 있다.
상기 상기 1차 방진 구조체와 상기 2차 방진 구조체는, 상기 렌즈 마운트, 상기 열 영상 검출기 조립체, 상기 검출기 마운트 및 상기 외부 하우징과 고유진동수가 상이도록 설계될 수 있다.
상기 1차 방진 구조체와 상기 2차 방진 구조체는, 상기 렌즈 마운트, 상기 열 영상 검출기 조립체, 상기 검출기 마운트 및 상기 외부 하우징과 고유진동수가 √2배 이상 차이 나도록 설계될 수 있다.
기 1차 방진 구조체 및 상기 2차 방진 구조체는 철금속 또는 비철금속으로 형성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.
첫째, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치에 의하면 1차 방진 구조체 및 2차 방진 구조체를 포함하여 1차 방진 구조만을 가지는 열 영상 장치에 비하여 고주파 진동 절연 효과가 우수하며, 이에 따라 영상 품질 저하 및 오작동 발생 현상을 차단할 수 있다.
둘째. 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치에 의하면 1차 방진 구조체와 2차 방진 구조체의 고유진동수가 √2배 이상 차이 나며, 1차 방진 구조체 및 2차 방진 구조체가 다른 구성요소와도 고유진동수가 √2배 이상 차이 나도록 설계하여 공진이 겹쳐 증폭되는 현상을 방지할 수 있다.
셋째, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치에 의하면 1차 방진 구조체의 고유진동수를 2차 방진 구조체의 고유진동수보다 낮게 설계함으로써 광학계와 2차 방진 구조체의 상대 운동을 최소화하여 초점 거리 변화로 인한 영상 품질 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치의 결합 단면도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치의 분해 사시도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치의 1차 방진 구조체를 나타내는 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치의 2차 방진 구조체를 나타내는 도면;
도 5는 방진 구조체 구성 별 주파수 응답 특성을 나타내는 그래프;
도 6은 방진 구조체 구성 별 시간 응답 특성을 나타내는 그래프; 및
도 7은 도 6의 확대 그래프이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
그리고, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래기술의 구성요소와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.
또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치의 결합 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치의 1차 방진 구조체를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치의 2차 방진 구조체를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치는 광학 렌즈, 렌즈 마운트(120), 열 영상 검출기 조립체(210), 검출기 마운트(220), 1차 방진 구조체(310) 및 2차 방진 구조체(230)를 포함한다.
광학 렌즈는 하나 이상이 마련되며, 본 실시예에서는 제 1 광학 렌즈(112) 및 제 2 광학 렌즈(114)가 구비되는 것을 예로 들어 도시 및 설명한다. 여기서, 제 1 광학 렌즈(112)는 열 영상 장치의 외부로 노출되며, 제 2 광학 렌즈(114)는 열 영상 장치의 내부에 위치한다. 또한, 제 1 광학 렌즈(112)는 제 2 광학 렌즈(114)보다 직경이 크게 형성될 수 있다.
렌즈 마운트(120)는 제 1 광학 렌즈(112) 및 제 2 광학 렌즈(114)가 설치되는 구성요소로서, 외부로 노출되는 노출부(122)와, 노출부(122)보다 작은 직경을 가지는 삽입부(124)를 포함한다. 삽입부(124)는 후술할 1차 방진 구조체(310)에 삽입되며, 노출부(122)는 1차 방진 구조체(310)에 지지되어 1차 방진 구조체(310)의 외부로 노출될 수 있다.
또한, 제 1 광학 렌즈(112) 및 제 2 광학 렌즈(114)를 통과하여 후술할 열 영상 검출기(212)까지 도달할 수 있도록 렌즈 마운트(120)의 중앙에는 홀이 형성될 수 있다. 그리고, 노출부(122)의 내주면에는 제 1 광학 렌즈(112)가 안착되는 제 1 안착부(126)가 형성되고, 삽입부(124)의 내주면에는 제 2 광학 렌즈(114)가 안착되는 제 2 안착부(128)가 형성될 수 있다.
열 영상 검출기 조립체(210)는 열 영상 검출기(212), 인쇄회로기판(214) 및 커넥터(218)를 포함할 수 있다.
열 영상 검출기(212)는 빛의 유무에 관계없이 물체가 자체적으로 발산하는 복사에너지(온도) 차이를 감지하여 영상으로 재현하는 장치로서, 광학 렌즈를 통과한 피사체의 상이 열에너지 형태로 맺히는 구성요소이다. 열 영상 검출기(212)는 정찰위성, 유/무인 항공기, 지상 정찰 체계에 이르기까지 각 분야에서 주야간 감시 장비로 활용될 수 있다. 또한, 항공기를 비롯해 함정이나 지상 전투 차량 등에 탑재, 주요 사격 통제 장비의 센서로도 이용될 수 있다. 열 영상 검출기(212)는 커넥터(218)에 의해 인쇄회로기판(214)과 전기적으로 연결될 수 있다.
그리고, 열 영상 검출기(212)는 검출기 마운트(220)에 의해 인쇄회로기판(214)에 고정될 수 있다.
검출기 마운트(220)는 열 영상 검출기(212)를 인쇄회로기판(214)에 고정하는 동시에, 렌즈 마운트(120)와 체결될 수 있다. 렌즈 마운트(120)와의 체결을 위하여 검출기 마운트(220)에는 렌즈 마운트(120)와 맞닿는 면에 렌즈 결합돌기(222)가 형성될 수 있다. 그리고, 도면 상에서는 보이지 않지만, 렌즈 마운트(120)의 삽입부(124)의 단부에는 렌즈 결합돌기(222)가 삽입되는 결합홈(미도시)이 형성될 수 있다.
검출기 마운트(220)는 중앙부가 개구되어 렌즈를 통해 들어온 피사체의 상이 열 영상 검출기(212)까지 도달할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 1차 방진 구조체(310)는 외부 하우징(미도시)과 렌즈 마운트(120) 사이에 배치되어 외부 하우징(미도시)으로부터 전달되는 진동 또는 충격을 흡수할 수 있다. 그리고, 외부 하우징(미도시)의 내부에는 렌즈 마운트(120)의 삽입부(124), 검출기 마운트(220), 후술할 2차 방진 구조체(230) 및 열 영상 검출기 조립체(210)의 적어도 일부가 수용될 수 있다.
1차 방진 구조체(310)는 일측이 외부 하우징(미도시)과 결합되며, 다른 일측이 렌즈 마운트(120)와 결합될 수 있다. 렌즈 마운트(120)와의 결합을 위하여 외부 하우징(미도시)에는 렌즈 마운트(120)와 접하는 면에 렌즈 방진 결합돌기(312)가 형성될 수 있다. 그리고, 도면 상에는 나타나지 않았지만, 노출부(122)의 단부에는 렌즈 방진 결합돌기(312)가 삽입되는 결합홈(미도시)이 형성될 수 있다.
1차 방진 구조체(310)의 둘레부에는 원주 방향으로 길이를 가지는 복수의 슬릿(314)이 지그재그로 형성됨으로써 진동이 전달되는 연결 면적을 최소화하여 진동을 흡수함으로써 외부 하우징(미도시)의 진동이 렌즈 마운트(120)까지 전달되는 것을 최소화할 수 있다. 즉, 광학 렌즈로 전달되는 진동이 최소화될 수 있다.
1차 방진 구조체(310)는 철금속(예를 들면, 스테인리스 스틸 등) 또는 비철금속(예를 들면, 알루미늄 등)으로 형성될 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 2차 방진 구조체(230)는 검출기 마운트(220)와 인쇄회로기판(214) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 2차 방진 구조체(230)의 일측은 검출기 마운트(220)와 접하고, 타측은 인쇄회로기판(214)과 접할 수 있다.
검출기 마운트(220), 2차 방진 구조체(230), 인쇄회로기판(214)의 결합을 위하여 검출기 마운트(220)에는 2차 방진 구조체(230)와 접하는 면에 제 1 검출기 방진 결합돌기(224)가 형성되고, 인쇄회로기판(214)에는 2차 방진 구조체(230)와 접하는 면에 제 2 검출기 방진 결합돌기(216)가 형성될 수 있다. 그리고, 2차 방진 구조체(230)의 양 면에는 각각 제 1 검출기 방진 결합돌기(224) 및 제 2 검출기 방진 결합돌기(216)와 체결되는 제 1 검출기 방진 결합홈(232) 및 제 2 검출기 방진 결합홈(미도시)이 형성될 수 있다.
2차 방진 구조체(230)의 중앙에는 제 1 광학 렌즈(112) 및 제 2 광학 렌즈(114)를 통해 들어온 피사체의 상이 열 영상 검출기(212)까지 도달하기 위한 홀이 형성될 수 있다.
2차 방진 구조체(230)에는 둘레 방향으로 길이를 가지는 복수의 슬릿(238)이 형성될 수 있다. 즉, 2차 방진 구조체(230)는 두 개의 두께가 얇은 플레이트 형상의 프레임(234)이 연결부(236)에 의해 연결된 형상을 가지며, 이에 따라 한 쌍의 플레이트 사이에 슬릿(238)이 형성될 수 있다. 이로써, 연결부(236)에 의해서만 진동이 전달되기 때문에 진동이 전달되는 면적이 최소화되어 인쇄회로기판(214)으로 전달되는 진동을 효과적으로 감쇄할 수 있다. 즉, 열 영상 검출기(212)로 전달되는 진동을 최소화할 수 있다.
고유진동수는 구조물의 재료 및 구조적 형태에 기인한다. 따라서, 2차 방진 구조체(230)의 고유진동수 설계 시, 프레임(234)의 두께 또는 슬릿(238)의 길이(연결부(236)의 두께와 관련)를 조절함으로써 원하는 고유진동수를 가지는 2차 방진 구조체(230)를 설계할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 슬릿(238)이 길고 깊을수록 고유진동수가 낮으며, 슬릿(238)이 짧고 얕거나 프레임(234)의 두께가 두꺼울수록 고유진동수가 높아질 수 있다. 즉, (A)가 고유진동수가 가장 낮은 형태라면, (B)는 슬릿(238)을 짧게 형성하여 고유진동수를 높인 형태이고, (C)는 프레임(234)이 두께를 두껍게 하여 고유진동수를 높인 형태이다.
2차 방진 구조체(230)의 재질로는 철금속(예를 들면, 스테인리스 스틸 등) 또는 비철금속(예를 들면, 알루미늄 등)이 적용될 수 있다.
1차 방진 구조체(310) 및 2차 방진 구조체(230)가 철금속 또는 비철금속의 금속 재질로 형성됨으로써, 연성이 강한 재질의 완충재를 이용하는 경우 댐핑 값이 변하여 고주파에서 진동 절연 효과가 떨어지는 문제점을 개선할 수 있다.
여기서, 진동이 전달되는 경로를 살펴보면, 외부 하우징(미도시)에서 발생한 진동 및 충격은 1차 방진 구조체(310)를 지나면서 감쇄되어, 1차 방진 구조체(310)와 접한 렌즈 마운트(120)를 통해 제 1 광학 렌즈(112) 및 제 2 광학 렌즈(114)로 전달될 수 있다. 그리고, 렌즈 마운트(120)와 접한 검출기 마운트(220)를 통해 2차 방진 구조체(230)로 전달된 진동은, 2차 방진 구조체(230)에서 감쇄되어 인쇄회로기판(214)으로 전달될 수 있다. 그리고, 커넥터(218)를 통하여 열 영상 검출기(212)까지 전달될 수 있다. 즉, 열 영상 검출기(212)까지 전달되는 진동은 외부 하우징(미도시)으로부터 시작되어 1차 방진 구조체(310)에서 1차적으로 감쇄되고, 2차 방진 구조체(230)에서 2차로 감쇄된 진동일 수 있다. 따라서, 열 영상 검출기(212)로 전달되는 진동을 최소화할 수 있다.
1차 방진 구조체(310)와 2차 방진 구조체(230)의 고유진동수 설계에 있어서, 1차 방진 구조체(310)와 2차 방진 구조체(230)는 고유진동수가 서로 다르게, 충분한 차이가 있도록 설계될 수 있다.
또한, 1차 방진 구조체(310) 및 2차 방진 구조체(230)의 고유진동수는 열 영상 검출기 조립체(210) 및 외부 하우징(미도시)과도 충분한 차이가 있도록 설계될 수 있다.
예를 들면, 2차 방진 구조체(230)의 고유진동수는 1차 방진 구조체(310)의 고유진동수보다 √2배 이상 크게 설계될 수 있다. 또한, 1차 방진 구조체(310) 및 2차 방진 구조체(230)의 고유진동수는 열 영상 검출기 조립체(210) 및 외부 하우징(미도시)의 고유진동수보다 √2배 이상 크게 설계될 수 있다.
이와 같이, 각 구성요소 간의 고유진동수가 충분히 차이 나게 설계됨으로써 각 구성요소 간의 공진이 겹쳐 증폭되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 2차 방진 구조체(230)로 인하여 진동 가진 시 제 1 광학 렌즈(112) 및 제 2 광학 렌즈(114)의 초점 거리가 변화하게 되는데, 제 1 광학 렌즈(112) 및 제 2 광학 렌즈(114)와 2차 방진 구조체(230)의 상대 운동을 최소화하여 초점 거리 변화로 인한 영상 품질 저하를 방지하기 위하여, 1차 방진 구조체(310) 및 2차 방진 구조체(230)의 고유진동수를 설계 시 2차 방진 구조체(230)의 고유진동수를 1차 방진 구조체(310)의 고유진동수보다 높게 설계할 수 있다.
이와 같이 설계된 본 실시예의 열 영상 검출기(212)는, 구조적으로 1차 방진 구조체(310)를 거친 진동은 1차 방진 구조체(310)의 고유진동수에서 진동이 최고치로 전달되고, 1차 방진 구조체(310)의 고유진동수 이후로는 진동의 전달 양이 급격히 감소할 수 있다. 또한, 2차 방진 구조체(230)는 1차 방진 구조체(310)의 응답 진동, 즉 1차 방진 구조체(310)에서 감쇄된 진동을 전달받게 되고, 마찬가지로 2차 방진 구조체(230)의 고유진동수에서 진동이 최대로 전달되며, 이후로는 진동이 급격히 감소할 수 있다(도 5 참조).
이와 같이, 1차 방진 구조체(310) 및 2차 방진 구조체(230)에 의해 2차적으로 진동의 감쇄가 이루어지는 구조는, 1차 방진 구조체(310)만을 가지는 구조에 비하여 더욱 효과적으로 진동이 절연되는 것을 확인할 수 있다.
특히, 1차 방진 구조체(310)만을 가지는 구조는 목표로 하는 고유진동수 설계 시 구조 자체의 강건성이 저하되어 높은 가속도 조건에 적용 시 재료가 받는 응력이 항복점에 이르러 방진 구조체가 변형되거나 파괴될 수 있다.
그러나, 본 실시예의 열 영상 장치는 2차적으로 진동이 절연되는 구조로 인하여 1차 방진 구조체(310) 및 2차 방진 구조체(230)의 고유진동수를 더 낮게 설계하지 않으면서도 고주파 영역에서의 진동을 효과적으로 절연할 수 있으며, 이로써 자체적으로도 높은 고유진동수를 가지기 때문에 강건성을 확보할 수 있다. 따라서, 가속도 시험 환경을 통과할 수 있다.
또한, 고주파 특성을 가지는 고충격 조건에서도 2차적으로 진동이 감쇄되기 때문에 영상 품질 저하 및 장치의 오작동 발생을 차단할 수 있다.
이상으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치의 구성 및 효과에 대하여 설명하였다.
이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치의 진동 저감 효과를 검증하기 위한 실험 결과에 대하여 설명한다.
도 5는 방진 구조체 구성 별 주파수 응답 특성을 나타내는 그래프이고, 도 6은 방진 구조체 구성 별 시간 응답 특성을 나타내는 그래프이고, 도 7은 도 6의 확대 그래프이다.
열 영상 장치의 진동 저감 효과를 검증하기 위한 실험은 외부 동일한 충격에 대하여 절연 효과의 정도를 나타내어 그 성능을 입증 한다. 비교 대상은 1차 방진 구조체(310) 단독으로 사용하는 기존 방법과, 본 실시예의 1차 방진 구조체(310)와 2차 방진 구조체(230)가 함께 적용된 개선 구조를 비교한다.
먼저, 높은 가속도 조건에서의 항복 응력을 기준으로 마진 1.5 를 갖는 고유 진동수의 1차 방진 구조체(310)를 설계 한다. 2차 방진 구조체(230)는 플랫폼 및 외부 하우징(미도시)의 고유진동수를 회피하여 1차 방진 구조체(310) 보다 높은 고유진동수로 설계 한다. 충격 시험은 동일한 조건의 충격 조건 하에서의 그 응답을 측정한다.
도 5에서는 입력되는 진동과, 1차 방진 구조체(310)만을 거친 진동 및 1차 방진 구조체(310) 및 2차 방진 구조체(230)를 거친 진동의 주파수 응답 특성을 비교한다. 도 5에 도시된 바와 같이 1차 방진 구조체(310) 단독으로 사용된 경우는, 충격 입력에 대하여 감쇄 효과가 발생하나, 그 효과가 1차 방진 구조체(310)와 2차 방진 구조체(230)가 함께 적용된 경우 보다 고주파 영역에서의 감쇄 효과가 미미함을 알 수 있다. 1차 방진 구조체(310) 단독으로 1차 방진 구조체(310)와 2차 방진 구조체(230)가 모두 적용되는 구조체와의 유사한 감쇄 효과를 만들려면, 1차 방진 구조체(310)의 고유진동수를 더 낮춰야 되고, 그로 인해 강성이 저하되어 진동이나 높은 가속도 조건 취약한 구조가 된다.
도 6에서는 최대 피크 값이 2000g에 이르는 충격을 가한 경우, 1차 방진 구조체(310) 단독 구조와 1차 방진 구조체(310)와 2차 방진 구조체(230)가 함께 있는 경우의 응답 특성을 나타낸다. 도 7에서 확대하여 확인하면, 1차 방진 구조체(310)만 적용되는 경우, 1차 방진 구조체(310)와 2차 방진 구조체(230)가 함께 적용되는 경우보다 최대 충격의 크기가 크고 응답 특성도 높은 주파수가 더 포함되어 나오는 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
112: 제 1 광학 렌즈 114: 제 2 광학 렌즈
120: 렌즈 마운트 210: 열 영상 검출기 조립체
212: 열 영상 검출기 214: 인쇄회로기판
216: 커넥터 220: 검출기 마운트
230: 2차 방진 구조체 310: 1차 방진 구조체

Claims (12)

  1. 하나 이상의 광학 렌즈와, 상기 광학 렌즈를 통과한 피사체의 상이 열에너지 형태로 맺히는 열 영상 검출기를 포함하는 열 영상 장치에 있어서,
    외부로 노출되는 노출부와, 상기 노출부보다 작은 직경을 가지는 삽입부를 포함하며, 상기 노출부의 내주면에는 외부로 노출되는 제 1 광학 렌즈가 안착되는 제 1 안착부가 형성되고, 상기 삽입부의 내주면에는 상기 제 1 광학 렌즈보다 작은 직경을 가지며 내부에 위치하는 제 2 광학 렌즈가 안착되는 제 2 안착부가 형성되는 렌즈 마운트;
    열 영상 검출기 및 커넥터에 의해 상기 열 영상 검출기와 연결되는 인쇄회로기판을 포함하는 열 영상 검출기 조립체;
    상기 열 영상 검출기를 상기 인쇄회로기판에 고정하는 동시에, 상기 렌즈 마운트와 결합되며, 중앙부는 개구되어 상기 렌즈를 통해 들어온 피사체의 상이 상기 열 영상 검출기까지 도달할 수 있도록 형성되는 검출기 마운트;
    외부 하우징과 상기 렌즈 마운트 사이에 배치되어 상기 외부 하우징으로부터 상기 광학렌즈로 전달되는 진동 또는 충격을 흡수하며, 내부에는 상기 삽입부, 상기 검출기 마운트 및 상기 열 영상 검출기 조립체의 적어도 일부가 수용되는 1차 방진 구조체; 및
    플레이트 형상을 가지며 서로 이격되도록 배치되는 한 쌍의 프레임 및 한 쌍의 상기 프레임을 연결하는 연결부를 포함하여 한 쌍의 상기 프레임 및 상기 연결부 사이에는 둘레 방향으로 길이를 가지며 한 쌍의 상기 프레임과 평행한 슬릿이 형성되어 상기 연결부에 의해서만 진동이 전달되며, 상기 슬릿의 길이, 상기 슬릿의 깊이 및 상기 프레임의 두께에 의해 고유진동수가 결정되고, 상기 열 영상 검출기 조립체와 상기 검출기 마운트 사이에 배치되어 상기 열 영상 검출기 조립체로 전달되는 진동 및 충격을 흡수하는 2차 방진 구조체;를 포함하여 상기 열 영상 검출기로 전달되는 진동 또는 충격이 2차적으로 감쇄되어 상기 열 영상 검출기까지 도달하도록 구성되며,
    상기 1차 방진 구조체와 상기 2차 방진 구조체는, 상기 렌즈 마운트, 상기 열 영상 검출기 조립체, 상기 검출기 마운트 및 상기 외부 하우징과 고유진동수가 √2배 이상 차이 나도록 설계되는 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 1차 방진 구조체와 상기 2차 방진 구조체는 고유진동수가 서로 다르게 설계되는 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 1차 방진 구조체는 상기 2차 방진 구조체보다 고유진동수가 낮게 설계되는 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 1차 방진 구조체와 상기 2차 방진 구조체의 고유진동수는 √2배 이상 차이 나도록 설계되는 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 상기 1차 방진 구조체와 상기 2차 방진 구조체는, 상기 렌즈 마운트, 상기 열 영상 검출기 조립체, 상기 검출기 마운트 및 상기 외부 하우징과 고유진동수가 상이도록 설계되는 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 1차 방진 구조체와 상기 2차 방진 구조체는, 상기 렌즈 마운트, 상기 열 영상 검출기 조립체, 상기 검출기 마운트 및 상기 외부 하우징과 고유진동수가 √2배 이상 차이 나도록 설계되는 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 1차 방진 구조체 및 상기 2차 방진 구조체는 철금속 또는 비철금속으로 형성되는 이중 절연 구조를 가지는 열 영상 장치.
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