KR101872740B1 - Double supported Lamellar grating mirror structure and its application for the remote gas sensing Lamellar grating type FTIR - Google Patents

Double supported Lamellar grating mirror structure and its application for the remote gas sensing Lamellar grating type FTIR Download PDF

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김성규
박도현
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강민재
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국방과학연구소
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Abstract

The present invention relates to a Fourier-transform infrared spectroscope (FTIR) of a lamellar grating type, capable of remotely detecting gas components and, more specifically, to a structure of a mirror for an interferometer of a lamellar grating type, which is a core component of the FTIR. A remote FTIR includes: a lamellar grating mirror including a fixed mirror and a driving mirror arranged to be adjacent to each other to reflect infrared rays generated by an infrared generator; a supporting frame forming an inner space to accommodate the lamellar grating mirror; a mirror supporting unit formed to support both ends of the driving mirror; and a driving arm protruding from at least an area of the mirror supporting unit to connect the supporting frame and the mirror supporting unit, and combined with the supporting frame. The present invention may increase flatness compared with an existing mirror by applying a mirror structure supporting both ends of the driving mirror and supporting the bottom surface of the fixing mirror.

Description

원격 퓨리에 변환 적외선 분광기를 위한 양단지지 구조를 갖는 라멜라 그레이팅용 거울 구조 {Double supported Lamellar grating mirror structure and its application for the remote gas sensing Lamellar grating type FTIR}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a mirror structure for a lamellar grating having both end supports for a remote Fourier transform infrared spectroscope, and a mirror structure for a lamellar grating type FTIR,

본 발명은 원격으로 가스 성분을 검출 할 수 있는 라멜라 그레이팅 형 퓨리에 변환 적외선 분광기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 퓨리에 변환 적외선 분광기의 핵심 부분인 라멜라 그레이팅 형태의 간섭계용 거울 구조에 관한 것이다. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a Lamellar grating type Fourier transform infrared spectroscope capable of detecting a gas component remotely, and more particularly, to a mirror structure for a interferometer in the form of a lamellar grating, which is an essential part of a Fourier transform infrared spectroscope.

퓨리에 변환 적외선 분광기는 일반적으로 적외선을 그 파장에 따라 분해하여 분석하는 장비로서, 상기 적외선의 간섭무늬를 퓨리에 변환하여 적외선 스펙트럼을 얻은 뒤 이를 분석하여 물질간의 성분 비교 및 화학구조 데이터를 얻는데 이용된다.  The Fourier transform infrared spectroscope is generally used for analyzing infrared rays according to their wavelengths. The infrared spectroscopy is used to obtain the infrared light spectrum by Fourier transforming the interference fringes of the infrared light, and then analyzing the infrared light spectrum to obtain compositional data and chemical structure data between the materials.

라멜라 그레이팅 형 적외선 분광기(FTIR)는 구동 거울과 고정 거울로 이루어지는 라멜라 그레이팅 거울을 포함하는데, 적외선 발생원에서 발생된 적외선은 상기 구동 거울과 상기 고정 거울에 각각 반사된다. 상기 적외선은 상기 라멜라 그레이팅 거울에 각각 반사된 뒤 적절한 광학계를 통하여 모아지고, 이후 특정 측정 센서로 집광하게 된다. The Lamellar grating type infrared spectroscope (FTIR) includes a lamellar grating mirror composed of a driving mirror and a fixed mirror, and infrared rays generated from the infrared ray generating source are reflected to the driving mirror and the fixed mirror, respectively. The infrared rays are respectively reflected on the lamellar grating mirror, collected through an appropriate optical system, and then condensed by a specific measurement sensor.

이때 상기 적외선은 상기 고정 거울에 반사된 적외선과 상기 구동 거울에 반사된 적외선으로 구분될 수 있고, 이들은 상기 구동 거울의 구동에 따라 경로 차를 갖게 된다. At this time, the infrared rays can be divided into infrared rays reflected on the fixed mirror and infrared rays reflected on the driving mirror, and they have a path difference according to the driving of the driving mirror.

따라서 상기 측정 센서에는 간섭신호가 측정되고, 이 신호를 퓨리에 변환(Fourier transform)을 하게 되면 원하는 적외선 스펙트럼을 얻게 되며, 이로부터 적외선 방출원의 가스 종류를 판별할 수 있다.Therefore, an interference signal is measured in the measurement sensor, and when the signal is subjected to a Fourier transform, a desired infrared spectrum is obtained, and the type of gas of the infrared ray emission source can be determined from the interference spectrum.

한편 이러한 라멜라 그레이팅 구조의 간섭계가 가능한 먼 거리에서 원격으로 적외선 간섭 특성을 측정하기 위해서는 광량을 통과시킬 수 있는 거울의 유효 반사면적이 커야 통과 가능한 적외선 광량이 많아져 신호 검출이 용이하다. 그런데 이러한 반사 거울의 크기를 키우기 위해서는 거울에 요구되는 편평한 정도, 즉 평탄도 확보가 필수적이다. Meanwhile, in order to measure infrared interference characteristics remotely from such a long distance as possible, the interferometer of the lamellar grating structure requires a large effective reflection area of the mirror capable of passing the light amount, so that the amount of infrared light that can pass therethrough increases. However, in order to increase the size of the reflection mirror, it is necessary to secure the flatness required for the mirror, that is, the flatness.

따라서 본 발명은 상기 평탄도를 개선하기 위하여 기존의 단일 지지 거울 구조 대신에 구동 거울의 양단 및 고정 거울의 하부면을 지지하도록 형성된 원격 퓨리에 변환 적외선 분광기의 라멜라 그레이팅 거울 구조를 제안한다. Therefore, in order to improve the flatness, the present invention proposes a lamellar grating mirror structure of a remote Fourier transform infrared spectroscope that is formed to support both ends of a driving mirror and a lower surface of a fixed mirror instead of a conventional single supporting mirror structure.

본 발명은 원격 측정에 필요한 대 구경 거울을 멤스 공정을 이용하여 제작 할 때, 열 변형 등에 의해 발생되는 잔류응력에도 불구하고 각 거울 면의 평탄도가 개선 될 수 있는 거울 구조를 제안하는데 그 목적이 있다.The object of the present invention is to provide a mirror structure capable of improving the flatness of each mirror surface in spite of the residual stress caused by thermal deformation when a large aperture mirror required for telemetry is manufactured using a MEMS process. have.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 적외선 발생원에서 발생된 적외선이 반사되도록 서로 인접하게 배치되는 고정 거울 및 구동 거울을 포함하는 라멜라 그레이팅 거울, 상기 라멜라 그레이팅 거울을 수용하도록 내부공간을 형성하는 지지프레임, 상기 구동 거울의 양단을 지지하도록 형성된 거울 지지부 및 상기 지지프레임과 상기 거울 지지부를 연결하도록 상기 거울 지지부의 적어도 일 영역으로부터 돌출되어 상기 지지프레임에 결합되는 구동팔을 포함하는 원격 퓨리에 변환 적외선 분광기를 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a lamellar grating mirror, the method comprising: providing a lamellar grating mirror including a fixed mirror and a driving mirror disposed adjacent to each other to reflect infrared rays generated from an infrared ray generating source; A mirror supporting portion formed to support both ends of the driving mirror, and a driving arm projecting from at least one region of the mirror supporting portion to connect the supporting frame and the mirror supporting portion and coupled to the supporting frame, A Fourier transform infrared spectroscope can be provided.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 거울 지지부는, 상기 구동 거울의 중심부를 지지하도록 형성되는 중심부 및 상기 구동 거울의 단부를 지지하도록 상기 구동 거울의 외곽에 대응되어 형성되는 외곽부를 더 포함하며,상기 고정 거울은 일 면이 상기 지지프레임에 부착되어 고정될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the mirror support portion further includes a central portion formed to support a center portion of the drive mirror, and an outer frame portion formed to correspond to an outer periphery of the drive mirror to support an end portion of the drive mirror, One side of the fixed mirror may be fixed to the support frame.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 구동팔은 상기 외곽부로부터 일 방향으로 돌출되게 형성되고, 상기 일 방향으로부터 타 방향으로 절곡되어 상기 지지프레임에 결합되는 제1 내지 제4 구동팔로 구성될 수 잇다.In one embodiment of the present invention, the driving arm may be formed of first to fourth driving arms which are formed to protrude from the outer frame in one direction and are bent in the other direction from one direction to be coupled to the supporting frame .

본 발명은 앞서 본 실시 예와 하기에 설명할 구성과 결합 및 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.The present invention can obtain the following effects by the above-described embodiment, the constitution described below, and the combination and use relationship.

본 발명은 상기 구동 거울의 양단을 지지하고 상기 고정 거울의 하부면을 지지하는 거울 구조를 적용시킴으로써, 기존 거울 대비 평탄도를 개선할 수 있다.The present invention can improve the flatness of an existing mirror by applying a mirror structure supporting both ends of the driving mirror and supporting the lower surface of the fixing mirror.

또한 본 발명은 평탄도를 개선함으로써, 원격 측정 성능도 개선된 라멜라 그레이팅 구조의 퓨리에 변환 적외선 분광기 개발이 가능할 수 있다. Further, by improving the flatness of the present invention, it is possible to develop a Fourier transform infrared spectroscope having a lamellar grating structure with improved telemetry performance.

도 1은 라멜라 그레이팅 구조의 FTIR 측정 원리 설명 개념도이다.
도 2는 종래 기술의 단일 지지 형상 거울 구조 설명 개념도이다.
도 3은 종래 기술의 평탄도 문제 발생 실험 결과 설명도이다.
도 4는 본 발명의 양단 지지 구조 마이크로 그레이팅 개념도이다.
도 5는 본 발명의 양단 지지 구조 평탄도 개선 원리 설명 개념도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating the FTIR measurement principle of a lamellar grating structure. FIG.
Fig. 2 is a conceptual diagram illustrating a single support geometry mirror structure of the prior art.
Fig. 3 is an explanatory diagram of the test result of the flatness problem of the prior art.
4 is a conceptual diagram of micrograting of both end support structures of the present invention.
5 is a conceptual view for explaining the principle of improving flatness of both end support structures of the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 양단지지 구조를 갖는 라멜라 그레이팅용 거울 구조의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 또한 명세서에 기재된 "...부", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. Hereinafter, preferred embodiments of a mirror structure for a lamellar grating having both end support structures according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Throughout the specification, when an element is referred to as "including" an element, it is understood that the element may include other elements as well as other elements, The terms "part," " module, "and the like denote a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software.

라멜라 그레이팅 구조의 간섭계에 있어서, 광량을 통과시킬 수 있는 거울의 유효 반사면적이 클수록 원격으로 적외선 간섭 특성을 측정하기가 용이해진다. 상기 반사 거울의 크기를 크게 하려면 상기 거울에 요구되는 평탄도가 개선될 필요가 있다.In the interferometer of the lamellar grating structure, the larger the effective reflection area of the mirror capable of passing the light amount, the easier it is to remotely measure the infrared interference characteristic. In order to increase the size of the reflective mirror, the flatness required for the mirror needs to be improved.

이에 본 발명은 구동 거울의 구동에 있어서 발생되는 잔류응력에도 불구하고 라멜라 그레이팅 구조의 간섭계의 거울 면의 평탄도가 개선 될 수 있는 거울 구조를 제안한다.Therefore, the present invention proposes a mirror structure in which the flatness of the mirror surface of the interferometer of the lamellar grating structure can be improved despite the residual stress generated in driving the driving mirror.

우선, 원격 퓨리에 변환 적외선 분광기(100)의 거울 구조를 살펴보기 전에 일반적인 라멜라 그레이팅 형 퓨리에 변환 적외선 분광기(이하, 적외선 분광기라고 한다)의 구조를 살펴보도록 한다.First, a structure of a general Lamellar grating type Fourier transform infrared spectroscope (hereinafter, referred to as an infrared spectroscope) will be described before explaining the mirror structure of the remote Fourier transform infrared spectroscope 100. FIG.

도 1은 라멜라 그레이팅 구조의 FTIR 측정 원리 설명 개념도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating the FTIR measurement principle of a lamellar grating structure. FIG.

도 1 (a)를 참조하면, 라멜라 그레이팅 거울(30)은 복수개로 분할되어 서로 이격되게 배치된 구동 거울들(3)과 복수개로 분할되어 서로 이격되게 배치된 고정 거울들(4)로 이루어진다. 적외선 발생원(1)에서 발생된 적외선(2)은 상기 구동 거울들(3)과 상기 고정 거울들(4)로 이루어진 라멜라 그레이팅 거울(30)에 각각 반사된다. 상기 적외선(2)이 상기 라멜라 그레이팅 거울(30)에 각각 반사된 뒤 적절한 광학계를 통하여 모아지며, 상기 라멜라 그레이팅 거울(30)과 인접하게 배치된 측정 센서(5)로 집광하게 된다. Referring to FIG. 1 (a), the lamellar grating mirror 30 is composed of a plurality of driving mirrors 3 separated from each other and spaced apart from each other, and fixed mirrors 4 separated from each other and arranged apart from each other. The infrared rays 2 generated in the infrared ray generating source 1 are reflected to the rammel grating mirror 30 composed of the driving mirrors 3 and the fixed mirrors 4, respectively. The infrared rays 2 are respectively reflected on the lamellar grating mirror 30 and collected through an appropriate optical system and condensed by a measurement sensor 5 disposed adjacent to the lamellar grating mirror 30. [

상기 적외선(2)은, 상기 구동거울들(3)의 거울면에 대한 직각 방향(6) 구동에 따라, 상기 고정 거울들(4)에 반사된 적외선(2a)과 상기 구동 거울들(3)에 반사된 적외선(2b)으로 구분될 수 있다. 이때 상기 고정 거울들(4)에 반사된 적외선(2a) 대비 상기 구동 거울들(3)에 반사된 적외선(2b)이 경로 차를 갖게 된다. The infrared ray 2 is incident on the driving mirrors 3 and the infrared ray 2a reflected by the fixing mirrors 4 in accordance with driving in a direction 6 perpendicular to the mirror surface of the driving mirrors 3. [ And the infrared ray 2b reflected by the infrared ray 2b. At this time, the infrared rays 2b reflected by the driving mirrors 3 have a path difference with respect to the infrared rays 2a reflected by the fixed mirrors 4.

이에 따라 상기 측정 센서(5)에는 간섭신호가 측정되고, 이 신호를 퓨리에 변환(Fourier transform)을 하게 되면 원하는 적외선 스펙트럼을 얻게 되며, 이로부터 적외선 방출원의 가스 종류를 판별할 수 있다.Accordingly, an interference signal is measured in the measurement sensor 5, and when the signal is subjected to Fourier transform, a desired infrared spectrum is obtained, and the type of gas of the infrared ray emission source can be determined therefrom.

도 1 (b)를 참조하면, 상기 구동 거울들(3) 및 고정 거울들(4)은 각각 서로 이격되게 배치되는데, 보다 구체적으로 상기 구동 거울들(3)의 이격공간에는 상기 고정 거울들(4)이 배치되며, 상기 고정 거울들(4)의 이격공간에는 상기 구동 거울들(3)이 배치될 수 있다. 이때 상기 고정 거울들(4)과 상기 구동 거울들(3)이 상대 적인 변위를 갖는 운동을 해야 하므로, 상기 구동 거울들(3)과 상기 고정 거울들(4)은 서로 접촉되지 못하고, 분리 간극(7)을 통하여 분리되어야 한다. Referring to FIG. 1 (b), the driving mirrors 3 and the fixed mirrors 4 are spaced apart from each other. More specifically, the fixed mirrors 3 4), and the driving mirrors 3 may be disposed in the spacing space of the stationary mirrors 4. At this time, since the fixed mirrors 4 and the driving mirrors 3 must perform a movement having a relative displacement, the driving mirrors 3 and the fixed mirrors 4 can not contact each other, (7).

도 2는 종래 기술의 단일 지지 형상 거울 구조 설명 개념도이다. 또한 도 3은 종래 기술의 평탄도 문제 발생 실험 결과 설명도이다. Fig. 2 is a conceptual diagram illustrating a single support geometry mirror structure of the prior art. FIG. 3 is an explanatory diagram of the test result of the conventional flatness problem generation.

상기 라멜라 그레이팅 거울(30)은 복수개로 구비될 수 있고, 서로 마주보게 배치될 수 있다.The lamellar grating mirrors 30 may be provided in a plurality of ways, and may be arranged to face each other.

도 2의 (a)를 참조하면, 상기 라멜라 그레이팅 거울(30)은 좌측 및 우측에 각각 배치되는 구동 거울들(3)을 포함할 수 있다. 상기 좌측의 구동 거울(3a)과 상기 우측의 구동 거울(3b)의 각각의 일 단은 중앙 지지부(11)에 부착되어 고정될 수 있다.Referring to FIG. 2 (a), the lamellar grating mirror 30 may include driving mirrors 3 disposed on the left and right sides, respectively. One end of each of the left driving mirror 3a and the right driving mirror 3b may be attached and fixed to the central supporting portion 11. [

상기 중앙 지지부(11)는 구동 팔(9)을 통하여 상기 라멜라 그레이팅 거울(30)의 외곽에 배치된 지지프레임 고정부(10)에 지지된다. 상기 구동 팔(9)을 통하여 상기 지지프레임 고정부(10)에 고정된 구동 거울들(3)은 적절한 구동 수단을 통하여 거울 면에 직각 방향으로 구동되어지고, 이로써 상기 고정 거울들(4) 면 대비 경로 차를 갖는다.The central support part 11 is supported by a support frame fixing part 10 disposed on the outer periphery of the lamellar grating mirror 30 through a driving arm 9. The driving mirrors 3 fixed to the supporting frame fixing portion 10 through the driving arm 9 are driven in a direction perpendicular to the mirror surface through suitable driving means, Have a contrast path difference.

또한 상기 좌측 및 우측 구동 거울들(3)은 각각 다수 개로 분할되고, 이에 대응되어 복수 개로 분할된 고정 거울들(4) 간의 사이사이에 배치되도록 번갈아 교대로 구동한다.Further, the left and right driving mirrors 3 are alternately divided into a plurality of units, and alternately arranged so as to be disposed between the fixed mirrors 4 divided into a plurality of units.

도 2의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 복수 개의 구동 거울들(3)의 각각의 일 단들은 상기 중앙 지지부(11)에 고정될 수 있으나, 상기 일 단과 반대되는 위치에 형성되는 거울 끝 단부(12)는 별도로 고정될 수 있는 구조가 없다.2 (a) and 2 (b), one end of each of the plurality of driving mirrors 3 may be fixed to the center support portion 11, but may be formed at a position opposite to the one end The mirror end 12 does not have a structure that can be fixed separately.

보다 구체적으로 상기 고정 거울(4)은 상기 구동 거울 끝 단부(12) 부분을 통과하여 별도의 외부 지지 프레임에 연결되어야 하는데, 이때 상기 구동 거울들(3)의 구동에 상기 고정 거울(4)과 상기 지지프레임간의 연결부위가 걸리지 말아야 하므로 별도 고정이 불가능하다. 따라서 이러한 구조에서는 상기 구동 거울들(3)은 중앙부분은 고정되나 외곽부분은 고정이 불가능한 일종의 단일 지지 형상을 갖게 된다.More specifically, the fixed mirror 4 must pass through the end portion 12 of the driving mirror and be connected to a separate external supporting frame. At this time, the driving of the driving mirrors 3, It is impossible to separate the connection portions between the support frames. Therefore, in this structure, the driving mirrors 3 have a single support shape in which the center portion is fixed but the outer portion is not fixable.

한편 구동 및 고정 거울들(3, 4)은 입사 및 반사되는 광선에 대해서 전체 거울 면들이 극히 평탄해야만 각 거울 면 반사 광선들의 위상이 구동거울 및 고정 거울간의 거리에만 영향을 받으므로 퓨리에 변환을 통한 원하는 스펙트럼 분포를 얻을 수 있게 된다. On the other hand, since the driving and fixing mirrors 3 and 4 must be extremely flat with respect to the incident and reflected light beams, the phases of the mirror reflection beams are influenced only by the distances between the driven mirrors and the fixed mirrors. The desired spectrum distribution can be obtained.

그러나 만일 구동 거울들(3)의 각 면이 자체로 휘게 되면 구동 거울(3) 구동거리와는 별개로 구동 거울 자체 반사광들 사이에 경로 차가 발생하게 된다. 또한 고정 거울들(4)도 거울들 면이 자체로 휘게 되면 고정 거울들(4) 반사광들도 또한 추가 경로 차를 갖게 된다. However, if the respective surfaces of the driving mirrors 3 are bent by themselves, a path difference is generated between the reflected mirrors of the driving mirrors 3 separately from the driving distance of the driving mirrors 3. Also, in the fixed mirrors 4, when the mirror surfaces are bent by themselves, the reflected lights of the fixed mirrors 4 also have an additional path difference.

즉 두 거울(3, 4) 면들이 자체 휨을 가지게 되면 고정 및 구동 거울(3, 4) 사이의 경로 차 이외에도 거울 자체의 경로 차가 추가되어 원하는 간섭 신호를 얻지 못하게 된다. 따라서 각 거울들(3, 4)은 자체 거울 면이 특정 기준 이상으로 휨이 억제되어야 하는데, 거울 자체의 힘을 단위 길이당 높이 차 편차, 즉 평탄도로 평가하면 거울은 측정 최소 파장의 1/10보다 작은 평탄도를 가져야 한다. That is, if the two mirrors (3, 4) have self-warping, the path difference between the fixed and driven mirrors (3, 4) Therefore, each mirror (3, 4) has its own mirror surface to be warped beyond a certain reference. If the force of the mirror itself is evaluated as a deviation in height difference per unit length, that is, a flatness, It should have a smaller flatness.

예를 들면 중 적외선의 경우 측정 파장 대역이 7mm~13mm 라고 하면 평탄도는 최소 파장인 7mm의 1/10, 즉 0.7mm 이하로 평탄도를 가져야 한다. For example, in the case of medium infrared rays, if the measured wavelength band is 7 mm to 13 mm, the flatness should have a flatness of 1/10 of the minimum wavelength of 7 mm, that is, 0.7 mm or less.

그러나 대부분의 거울 제작 공정은 얇은 거울 면과 그 거울 면에 다양한 코팅 층(예를 들면 산화실리콘, 금속 박막 등)등에 사용되는 멤스(MEMS) 공정 시에 열 변형 등 다양한 원인에 의한 잔류응력이 발생되게 된다.However, most of the mirror fabrication process involves residual stress due to various causes such as thermal deformation during the MEMS process used for thin mirror surfaces and various coating layers (eg, silicon oxide, metal thin films, etc.) .

도 2의 (c)를 참조하면, 일 단만 중앙 지지부(11)에 고정되고, 타 단(12)이 자유롭게 변형이 가능한 단일 지지 구조의 고정 거울들(3)의 경우, 상기 잔류응력은 중앙 지지부(11’)에 대해 반대 변형이 용이한 끝 면(12’)이 허용하는 평탄도 이상으로 휘게 한다. 이는 고정 거울들(4)도 단일 지지 구조인바, 동일한 이유로 변형이 많이 일어나게 된다. 2 (c), in the case of the fixing mirrors 3 of a single supporting structure in which only one end is fixed to the central supporting portion 11 and the other end 12 is freely deformable, Deforms more than the flatness allowed by the end surface 12 'which is easy to deform with respect to the surface 11'. This is because the stationary mirrors 4 have a single support structure, so that many deformations occur for the same reason.

도 3을 참조하면, 상기 종래 단일 지지 구조의 구동 거울들에 대해서 실제 샘플을 멤스 공정을 통하여 제작하고 잔류 응력에 의한 휨 발생 정도 측정 결과 사례를 보여준다. Referring to FIG. 3, actual examples of the conventional single-support driving mirrors are fabricated through a MEMS process, and examples of the measurement results of bending occurrence due to residual stress are shown.

휨 정도(13)가 약 19mm 정도로 요구되는 0.7mm 이하의 평탄도를 크게 벗어난다. 동일 잔류 응력 발생원에 대해 이러한 휨 발생은 광량을 증대하기 위한 유효 거울 면적이 커질수록 증대되므로, 원격에 필요한 대 구경 거울을 제작하기 위해서는 이러한 평탄도 문제를 해결할 필요가 있다.The degree of warpage 13 is significantly out of the flatness of 0.7 mm or less, which is required to be about 19 mm. For the same source of residual stress, the occurrence of such deflection increases as the effective mirror area for increasing the amount of light increases, so it is necessary to solve this flatness problem in order to manufacture a large diameter mirror required remotely.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원격 퓨리에 변환 적외선 분광기(100)의 거울 구조를 도시화한 것이고, 도 5는 도 4를 다른 방향에서 바라본 도면이다.FIG. 4 is a view showing a mirror structure of a remote Fourier transform infrared spectroscope 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a view of FIG. 4 viewed from another direction.

도 4의 (a) 및 (b)를 각각 참조하면, 상기 원격 퓨리에 변환 적외선 분광기(100)는 적외선 발생원에서 발생된 적외선이 반사되도록 서로 인접하게 배치되는 고정 거울(14) 및 구동 거울(15)을 포함하는 라멜라 그레이팅 거울, 상기 라멜라 그레이팅 거울을 수용하도록 내부공간을 형성하는 지지프레임(17), 상기 구동 거울(15)의 양단을 지지하도록 형성된 거울 지지부(18, 19) 및 상기 지지프레임(17)에 결합되는 구동팔(16)을 포함할 수 있다.4A and 4B, the remote Fourier transform infrared spectroscope 100 includes a fixed mirror 14 and a driving mirror 15 disposed adjacent to each other to reflect infrared rays generated from an infrared ray generating source, A support frame 17 forming an internal space for accommodating the lamellar grating mirror, mirror supports 18 and 19 formed to support both ends of the drive mirror 15, and a support frame 17 (Not shown).

본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 원격 퓨리에 변환 적외선 분광기(100)에서, 상기 지지프레임(17)은 직육면체의 형상을 가지고, 일 면에 상기 라멜라 그레이팅 거울을 수용하도록 내측으로 기 설정된 두께만큼 리세스될 수 있다. 다만 상기 지지프레임(17)이 상기 라멜라 그레이팅 거울을 수용할 수 있는 크기와 형상이라면 본 발명에 개시된 크기와 형상에 제한되지 않는다.In the remote Fourier transform infrared spectroscope 100 according to an embodiment of the present invention, the support frame 17 has a rectangular parallelepiped shape, and has a recessed portion having a predetermined thickness inwardly to receive the lamellar grating mirror on one surface. . However, it is not limited to the size and shape disclosed in the present invention, provided that the support frame 17 is sized and shaped to accommodate the lamellar grating mirror.

상기 거울 지지부(18, 19)는 상기 구동 거울(15)의 중심부를 지지하도록 형성되는 중심부(18) 및 상기 구동 거울(15)의 단부를 지지하도록 상기 구동 거울(15)의 외곽에 대응되어 형성되는 외곽부(19)를 포함할 수 있다.The mirror supports 18 and 19 are formed to correspond to the outer periphery of the driving mirror 15 so as to support the end portion of the driving mirror 15 and a central portion 18 formed to support the central portion of the driving mirror 15. [ And an outer frame portion 19 formed on the outer circumferential surface.

따라서 상기 구동 거울(15)의 일 단은 상기 중심부(18)와 연결되고 상기 구동 거울(15)의 타 단은 상기 외곽부(19)와 연결됨으로써, 상기 구동 거울(15)의 양단이 동시에 지지될 수 있다. 이와 같이 양단이 지지되는 상기 구동 거울(15)은 상기 구동팔(16)을 통하여 상기 지지프레임(17)에 장착되어 고정된다.One end of the driving mirror 15 is connected to the central portion 18 and the other end of the driving mirror 15 is connected to the outer frame portion 19 so that both ends of the driving mirror 15 are simultaneously supported . The driving mirror 15, which is supported at both ends thereof, is mounted and fixed to the support frame 17 through the driving arm 16.

보다 구체적으로 상기 구동팔(16)은 상기 지지프레임(17)과 상기 거울 지지부(18, 19)를 연결하도록 상기 거울 지지부(18, 19)의 적어도 일 영역으로부터 돌출되어 형성될 수 있다.More specifically, the drive arm 16 may protrude from at least one area of the mirror support 18, 19 to connect the support frame 17 and the mirror support 18, 19.

또한 상기 구동팔(16)은 상기 외곽부(19)로부터 일 방향으로 돌출되게 형성되고, 상기 일 방향으로부터 타 방향으로 절곡되어 상기 지지프레임(17)에 결합되는 복수개의 구동팔로 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 원격 퓨리에 변환 적외선 분광기(100)은 4개의 구동팔을 포함하도록 이루어진다.The driving arm 16 may be formed of a plurality of driving arms which are formed to protrude in one direction from the outer frame 19 and are bent in the other direction from the one direction and coupled to the supporting frame 17. The remote Fourier transform infrared spectroscope 100 according to an embodiment of the present invention is configured to include four driving arms.

한편 상기 고정 거울(14)은 일 면이 상기 지지프레임(17)에 부착되어 고정될 수 있다. 여기서 일 면은 상기 고정 거울(14)의 하면을 의미하며 상기 하면은 상기 지지프레임(17)에 직접 맞닿는 면에 해당한다.On the other hand, one side of the fixed mirror 14 may be attached to the support frame 17 and fixed thereto. Here, one surface refers to the lower surface of the fixed mirror 14, and the lower surface corresponds to the surface directly contacting the support frame 17. [

도 5를 참조하면, 상기 구동 거울(15)의 양단이 각각 중앙부(18)와 외곽부(19)에 의해 양단 지지됨을 알 수 있고, 이러한 양단 지지 구조는 열 변형에 의해 발생되는 잔류응력에 의한 변형에도 앞서 언급한 종래 단일 지지 대비하여 강성이 우수한 양단(18’, 19’) 지지에 의하여 상대적으로 구동 거울들(15’)의 변형이 억제될 수 있다. 5, it can be seen that both ends of the driving mirror 15 are supported at both ends by the central portion 18 and the outer frame portion 19, respectively. Such a both-end support structure is formed by residual stress caused by thermal deformation Deformation of the driving mirrors 15 'can be suppressed relatively by the support of both ends 18', 19 ', which are superior in rigidity to the conventional single support mentioned above.

실제 구동 거울들을 멤스 공정을 통하여 제작한 샘플에 대해서 평탄도를 측정한 결과를 살펴보면, 측정 평탄도가 약 0.5mm로 기존 17mm 대비 약 34배 정도 개선되었고, 원하는 목표인 0.6mm이내로 구현되었다.As a result of measuring the flatness of the actual driving mirrors through the MEMS process, the measured flatness was improved to about 0.5mm compared to the existing 17mm, and it was realized within the desired target of 0.6mm.

따라서 기존 단일 지지 구조 대신 본 발명의 양단 지지 구조가 평탄도 개선에 효과적이다. 이러한 양단 지지 구조는 상기 구동 거울들(15)이 상기 중앙부(18)와 상기 외곽부(19)에 의해서 이중으로 양단 지지되고, 상기 고정 거울들(14)이 거울 하부 면에서 상기 지지프레임(17)과 고정되는 어떠한 형태의 구조라도 동일한 효과를 볼 수 있다.Therefore, instead of the existing single support structure, the both end support structure of the present invention is effective in improving the flatness. The both ends support structures are constructed such that the driving mirrors 15 are doubly supported at both ends by the central portion 18 and the outer frame portion 19 and the fixing mirrors 14 are supported by the supporting frame 17 The same effect can be obtained in any type of structure that is fixed to the substrate.

즉 본 발명은 상기 구동 거울(15)의 양단을 지지하고 상기 고정 거울(14) 하부면을 지지하는 거울 구조를 적용시킴으로써, 기존 거울 대비 평탄도를 개선할 수 있다.That is, the present invention can improve the flatness of the conventional mirror by applying a mirror structure supporting both ends of the driving mirror 15 and supporting the lower surface of the fixed mirror 14.

또한 본 발명은 평탄도를 개선함으로써, 원격 측정 성능도 개선된 라멜라 그레이팅 구조의 퓨리에 변환 적외선 분광기 개발이 가능할 수 있다. Further, by improving the flatness of the present invention, it is possible to develop a Fourier transform infrared spectroscope having a lamellar grating structure with improved telemetry performance.

이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Should be interpreted as belonging to the scope.

Claims (3)

적외선 발생원에서 발생된 적외선이 반사되도록 서로 인접하게 배치되는 고정 거울 및 구동 거울을 포함하는 라멜라 그레이팅 거울;
상기 라멜라 그레이팅 거울을 수용하도록 내부공간을 형성하는 지지프레임;
상기 구동 거울의 양단을 지지하도록 형성된 거울 지지부; 및,
상기 지지프레임과 상기 거울 지지부를 연결하도록 상기 거울 지지부의 적어도 일 영역으로부터 돌출되어 상기 지지프레임에 결합되는 구동팔을 포함하며,
상기 거울 지지부는,
상기 구동 거울의 중심부를 지지하도록 형성되는 중심부; 및,
상기 구동 거울의 단부를 지지하도록 상기 구동 거울의 외곽에 대응되어 형성되는 외곽부를 포함하고,
상기 구동 거울의 일단은 상기 중심부에 연결되고, 상기 구동 거울의 타단은 상기 외곽부에 연결되어 상기 구동 거울의 일단과 타단이 동시에 지지되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 원격 퓨리에 변환 적외선 분광기.A lamellar grating mirror including a fixed mirror and a driven mirror disposed adjacent to each other so as to reflect infrared rays generated from an infrared ray generating source;
A support frame defining an interior space to receive the lamellar grating mirror;
A mirror support configured to support both ends of the driving mirror; And
And a driving arm protruding from at least one area of the mirror support and coupled to the support frame to connect the support frame and the mirror support,
The mirror support portion
A center portion formed to support a center portion of the driving mirror; And
And an outer frame portion formed to correspond to an outer periphery of the drive mirror to support an end portion of the drive mirror,
Wherein one end of the driving mirror is connected to the center portion and the other end of the driving mirror is connected to the outer frame portion so that one end and the other end of the driving mirror are simultaneously supported. 제1항에 있어서,
상기 고정 거울은,
일 면이 상기 지지프레임에 부착되어 고정되는 것을 특징으로 하는 원격 퓨리에 변환 적외선 분광기.The method according to claim 1,
Wherein the fixed mirror comprises:
And one side is attached and fixed to the support frame. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > 제1항에 있어서,
상기 구동팔은,
상기 외곽부로부터 일 방향으로 돌출되게 형성되고, 상기 일 방향으로부터 타 방향으로 절곡되어 상기 지지프레임에 결합되는 제1 내지 제4 구동팔로 구성되는 것을 특징으로 하는 원격 퓨리에 변환 적외선 분광기.The method according to claim 1,
The drive arm,
And first to fourth driving arms which are formed to protrude from the outer frame in one direction and are bent in the other direction from the first direction to be coupled to the support frame.
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