KR101990865B1 - 적외선 필터링 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 적외선 필터링 장치는 렌즈; 광 투과성 재질로 이루어진 베이스부와 상기 베이스부 상에 형성되며 상기 렌즈를 통과한 빛 중 적외선의 제거가 가능하도록 사이즈가 설정된 격자를 포함하여 상기 렌즈와 이격 배치된 필터링부; 상기 필터링부와 이격배치되며, 상기 필터링부를 통과한 빛을 센싱하여 이미지 신호를 생성하는 촬상소자를 포함한다.
Description
본 발명은 적외선 필터링 장치에 관한 것이다.
인간의 눈은 가시광선 대역의 파장을 지닌 빛을 주로 감지하지만 CCD나 CMOS와 같은 촬상소자는 감도가 좋기 때문에 가시광선뿐만 아니라 자외선 및 적외선을 센싱하기도 한다.
이에 따라 사람의 눈으로 보는 장면과 촬상소자에 의하여 생성된 이미지가 서로 다르게 보일 수 있다. 자외선의 경우 카메라 렌즈의 글라스 성분에 의하여 자연스럽게 필터링되지만 적외선은 렌즈를 지나 촬상소자에 의하여 센싱될 수 있다.
따라서 최근 카메라는 적외선을 필터링하여 사람이 눈으로 보는 장면과 생성된 이미지가 다르지 않게 하고 있으며, 필터링에 대한 다양한 방법이 제안되고 있다.
한편, 기후 온난화나 도시의 열섬 효과 등으로 인하여 건축물이나 차량 내부로 들어오는 적외선은 건축물이나 차량 내부의 온도를 필요 이상으로 증가시킬 수 있다. 이에 따라 건축물이나 차량 내부로 들어오는 적외선을 차단하기 위한 다양한 방법이 제안되고 있다.
본 발명의 실시예에 따른 적외선 필터링 장치는 제조 비용을 낮추기 위한 것이다.
본 출원의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 렌즈; 광 투과성 재질로 이루어진 베이스부와 상기 베이스부 상에 형성되며 상기 렌즈를 통과한 빛 중 적외선의 제거가 가능하도록 사이즈가 설정된 격자를 포함하여 상기 렌즈와 이격 배치된 필터링부; 상기 필터링부와 이격배치되며, 상기 필터링부를 통과한 빛을 센싱하여 이미지 신호를 생성하는 촬상소자를 포함하는 적외선 필터링 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 광 투과성 재질로 이루어진 베이스부와, 상기 베이스부의 일측 상에 형성되며 상기 렌즈를 통과한 빛 중 적외선의 제거가 가능하도록 사이즈가 설정된 격자를 포함하는 필터링부; 상기 베이스부의 타측이 부착되는 평면 또는 곡면의 글라스; 및 상기 글라스의 측면을 둘러싸는 프레임;을 포함하는 적외선 필터링 장치가 제공된다.
상기 격자의 사이즈는 280 nm 이상 680 nm 이하일 수 있다.
상기 격자는 제거하려는 적외선 파장의 0.4 배 내지 1 배의 사이즈를 지닐 수 있다.
상기 베이스부는 PET(Polyethylene phthalate), 폴리이미드(polyimid), 글라스, PMMA 및 투명 아크릴 중 하나로 이루어질 수 있다.
상기 격자의 형상은 사각형, 원 또는 타원일 수 있다.
상기 격자는 메탈 또는 암흑 잉크 중 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 적외선 필터링 장치는 적외선의 파장에 따른 격자의 사이즈를 설정하여 적외선을 필터링함으로써 제조 비용을 낮출 수 있다.
본 출원의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 적외선 필터링 장치의 필터링부의 제조 방법을 나타낸다.
도 7은 자외선, 가시광선 및 적외선의 파장 대역을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 적외선 필터링 장치를 나타낸다.
도 9 및 도 10은 기존의 적외선 필터를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 적외선 필터링 장치를 나타낸다.
도 7은 자외선, 가시광선 및 적외선의 파장 대역을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 적외선 필터링 장치를 나타낸다.
도 9 및 도 10은 기존의 적외선 필터를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 적외선 필터링 장치를 나타낸다.
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.
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.
다음으로 도면을 참조하여 필터링부의 제조 방법에 대해 먼저 설명한 후 본 발명의 실시예에 따른 적외선 필터링 장치에 대해 설명한다.
도 1 내지 도 는 본 발명의 실시예에 따른 적외선 필터링 장치의 필터링부의 제조 방법을 나타낸다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기판(110) 상에 포토리지스트(photo-resist)(PR)를 도포한 후 격자 패턴이 형성되도록 포토리지스트(PR)를 노광한 후 현상하여 격자를 형성하는데 필요한 포토리지스트(PR)를 제외한 나머지 부분을 제거한다. 이 때 기판(110)은 쿼츠(quartz), 실리콘(silicon) 또는 메탈(metal) 등으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2에 도시된 바와 같이, 리프트 오프 방식, 스퍼터링 방식, 인쇄 방식 또는 증착 방식 등을 통하여 포토리지스트(PR) 사이를 메탈 등으로 채울 수 있다. 또는 건식 에칭 방식이나 습식 에칭 방식을 통하여 포토리지스트(PR) 사이의 기판(110) 영역을 소정 깊이로 식각하여 홈을 형성한다. 이후 기판(110) 상에 남아 있던 포토리지스트(PR)를 제거한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 도 2의 메탈이 돌출된 기판(110)이나 홈이 형성된 기판(110)으로 압착하여 전주 금형(200)을 생성한다. 이 때 메탈이 돌출된 기판(110)에 의하여 형성된 전주 금형(200)의 경우, 돌출된 메탈에 해당되는 전주 금형(200)의 영역이 함몰된다. 그리고 홈이 형성된 기판(110)에 의하여 형성된 전주 금형(200)의 경우, 오목한 홈에 해당되는 전주 금형(200)의 영역이 돌출된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 레진(resin)과 빛반사 입자가 섞인 파우더를 홈이 형성된 전주 금형(200) 위에 올린 후 베이스부(250)에 대하여 전주 금형(200)을 압착함으로써 베이스부(250) 상에 돌출된 격자(300)를 형성할 수 있다. 도 5는 이와 같이 형성된 필터링부의 사시도를 나타낸다.
또한 도 6은 돌출 격자 패턴이 형성된 전주 금형(200) 상에 레진(resin)과 빛반사 입자가 섞인 파우더를 올린 후 베이스부(250)에 대하여 전주 금형(200)을 압착함으로써 베이스부(250) 상에 격자(300)를 형성할 수 있다. 이 때 격자(300)는 베이스부(250)에 형성된 홈을 메우게 된다.
도 4 내지 도 6에서 베이스부(250)는 광투과성 및 내열성이 우수해야 하고 빛의 외곡이 적어야 하며 파우더가 잘 부착될 수 있어야 한다. 이와 같은 베이스부(250)의 재질로는 PET(Polyethylene phthalate), 폴리이미드(polyimid), 글라스, PMMA(Poly methyl methacrylate) 및 투명 아크릴 중 하나로 이루어질 수 있다.
파우더에 혼합되는 빛반사 입자로는 메탈 입자일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 파우더 대신에 암흑 잉크가 전주 금형(200) 상에 올려진 후 베이스부(250)에 대하여 전주 금형(200)을 압착함으로써 베이스부(250) 상에 격자(300)를 형성할 수 있다.
레진은 자외선에 노출되었을 때 경화되는 UV 레진일 수 있으며, 격자(300)를 형성하는 과정에서 파우더에 UV(ultraviolet rays)를 조사함으로써 격자(300)를 경화시킬 수 있다.
적외선을 필터링하기 위하여 도 4 내지 도 6의 격자(300) 사이즈는 제거하려는 적외선의 파장 대역에 따라 설정될 수 있다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 가시광선의 파장 대역은 400 nm 이상 650 nm 이하일 수 있으며, 자외선의 파장 대역은 400 nm보다 작으며, 적외선의 파장 대역은 650 nm 이상일 수 있다.
자외선의 경우 별도의 필터 없이 글라스 성분에 의하여 제거될 수 있으며, 적외선의 격자(300)의 사이즈 설정에 의하여 제거될 수 있다.
예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 적외선 필터링 장치는 렌즈(810), 필터링부(830) 및 촬상소자(850)를 포함할 수 있다.
렌즈(810)에는 가시광선, 자외선 및 적외선이 입사될 수 있는데, 자외선은 렌즈(810)의 글라스 성분을 통하여 제거될 수 있다.
필터링부(830)는 렌즈(810)와 이격 배치되며, 광 투과성 재질로 이루어진 베이스부(250)와 베이스부(250) 상에 형성되며 렌즈(810)를 통과한 빛 중 적외선의 제거가 가능하도록 사이즈가 설정된 격자(300)를 포함한다. 베이스부(250)와 격자(300)에 대해서는 앞서 상세히 설명하였으므로 이에 대한 설명은 생략된다.
촬상소자(850)는 필터링부(830)와 이격배치되며, 필터링부(830)를 통과한 빛을 센싱하여 이미지 신호를 생성한다. 이 때 촬상소자(850)는 CCD 또는 CMOS 소자를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
사람의 눈은 가시광선을 인식하지만 자외선 및 적외선을 느끼기는 어렵다. 반면에 디지털 카메라의 CCD나 CMOS와 같은 촬상소자(850)는 빛에 대한 감도가 사람의 눈보다 좋기 때문에 가시광선뿐만 아니라 카메라의 렌즈(810)를 통과한 적외선까지 센싱할 수 있다.
본 발명의 실시예와 다르게 필터링부(830)가 없다면 사람이 보는 장면과 카메라가 촬영한 이미지 사이의 차이가 발생할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예와 같이 필터링부(830)에 의하여 적외선을 필터링할 경우 사람이 보는 장면과 유사한 이미지가 생성될 수 있다.
필터링부(830)는 적외선을 제거하기 위하여 격자(300)의 사이즈가 설정될 수 있다. 격자(300)는 제거하려는 적외선 파장의 0.4 배 내지 1 배의 사이즈를 지닐 수 있으며, 예를 들어, 격자(300)의 사이즈는 280 nm 이상 680 nm 이하일 수 있다.
이와 같은 필터링부(830)는 기존의 적외선 필터에 비하여 매우 저렴할 수 있다. 도 9 및 도 10은 기존의 적외선 필터를 나타낸다. 도 9에 도시된 바와 같이, 기존의 적외선 필터는 글라스 기판 상에 TiO2 층과 SiO2 층이 교대로 증착됨으로써 형성될 수 있으며, TiO2 층과 SiO2 층의 개수는 30 개 정도 일 수 있다.
또한 도 10에 도시된 바와 같이, 기존의 적외선 필터의 경우, 기판이 글라스 성분 외에 적외선을 제거하기 위한 성분을 포함함으로써 적외선을 필터링할 수 있다.
도 9의 기존 적외선 필터는 수십회의 증착 공정을 통하여 TiO2 층과 SiO2 층을 형성하므로 제조 비용이 크게 증가할 수 있으며, 증착 횟수가 증가할수록 증착 챔버 내의 오염 물질에 따라 TiO2 층과 SiO2 층의 품질이 떨어질 수 있다.
또한 도 10의 적외선 제거용 성분이 포함되도록 글라스 기판이 제조되어야 하므로 역시 적외선 필터의 제조 비용이 증가할 수 있다.
이에 비하여 본 발명의 실시예의 경우, 필터링부(830)는 격자(300) 사이즈의 설정에 따라 적외선이 제거되므로 기존의 적외선 필터의 제조 비용에 비하여 가격을 낮출 수 있는 포토리소그라피(photo-lithography) 공정을 이용할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적외선 필터링 장치를 나타낸다. 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 적외선 필터링 장치는 필터링부(830), 평면 또는 곡면의 글라스(910) 및 프레임(930)을 포함한다.
필터링부(830)는 광 투과성 재질로 이루어진 베이스부(250)와, 베이스부(250)의 일측 상에 형성되며 렌즈(810)를 통과한 빛 중 적외선의 제거가 가능하도록 사이즈가 설정된 격자(300)를 포함한다. 필터링부(830)에 대해서는 앞서 상세히 설명하였으므로 이에 대한 설명은 생략된다.
글라스(910)는 베이스부(250)의 타측이 부착되며, 베이스부(250)의 타측이 부착되는 글라스(910)의 면은 평면 또는 곡면일 수 있다. 이 때 글라스(910)는 건축물의 창호, 자동차 또는 안경 등에 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
프레임(930)은 글라스(910)의 측면을 둘러싼다. 글라스(910)가 건축물의 창호인 경우 프레임(930)은 샷시(sash)일 수 있다. 글라스(910)가 차량에 사용될 경우 프레임(930)은 차량의 차체와 지붕을 연결하는 기둥 역할을 하는 필러(pillar), 챠랑의 지붕의 일부일 수 있다. 또한 글라스(910)가 안경의 렌즈인 경우 프레임(930)은 안경테일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 적외선 필터링 장치를 제조하기 위하여 필터링부(830)가 앞서 설명된 공정에 따라 제조된 후 글라스(910)와 베이스부(250)가 광 투과성 접착제 등에 의하여 서로 부착될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 적외선 필터링 장치가 건축물이나 차량에 사용될 경우, 건축물이나 차량 내부로 들어오는 적외선을 제거함으로써 건축물 내부나 차량 내부의 온도 상승을 방지할 수 있다.
이상에서 격자(300)의 형상은 사각형이나 이에 한정되지 않으며, 원 또는 타원일 수 있다. 또한 앞서 설명된 바와 같이, 격자(300)는 메탈 또는 암흑 잉크 중 하나를 포함할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 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.
기판(110)
전주 금형(200)
베이스부(250)
격자(300)
렌즈(810)
필터링부(830)
촬상소자(850)
글라스(910)
프레임(930)
전주 금형(200)
베이스부(250)
격자(300)
렌즈(810)
필터링부(830)
촬상소자(850)
글라스(910)
프레임(930)
Claims (7)
- 렌즈;
광 투과성 재질로 이루어진 베이스부와 상기 베이스부 상에 형성되며 상기 렌즈를 통과한 빛 중 적외선의 제거가 가능하도록 사이즈가 설정된 격자를 포함하여 상기 렌즈와 이격 배치된 필터링부;
상기 필터링부와 이격배치되며, 상기 필터링부를 통과한 빛을 센싱하여 이미지 신호를 생성하는 촬상소자를 포함하며,
상기 격자는 암흑 잉크를 포함하고,
상기 격자의 패턴은 전주 금형을 상기 베이스부에 대하여 압착함으로써 생성되고,
상기 격자의 사이즈는 280 nm 이상 680 nm 이하이며,
상기 격자는 제거하려는 적외선 파장의 0.4 배 내지 1 배의 사이즈를 지니고,
상기 베이스부는 PET(Polyethylene phthalate), 폴리이미드(polyimid), PMMA(Poly methyl methacrylate) 및 투명 아크릴 중 하나로 이루어지며,
상기 격자의 형상은 사각형, 원 또는 타원인 것을 특징으로 하는 적외선 필터링 장치.
- 광 투과성 재질로 이루어진 베이스부와, 상기 베이스부의 일측 상에 형성되며 입사된 빛 중 적외선의 제거가 가능하도록 사이즈가 설정된 격자를 포함하는 필터링부;
상기 베이스부의 타측이 부착되는 평면 또는 곡면의 글라스; 및
상기 글라스의 측면을 둘러싸는 프레임;을 포함하며,
상기 격자는 암흑 잉크를 포함하고,
상기 격자의 패턴은 전주 금형을 상기 베이스부에 대하여 압착함으로써 생성되고,
상기 격자의 사이즈는 280 nm 이상 680 nm 이하이며,
상기 격자는 제거하려는 적외선 파장의 0.4 배 내지 1 배의 사이즈를 지니고,
상기 베이스부는 PET(Polyethylene phthalate), 폴리이미드(polyimid), PMMA(Poly methyl methacrylate) 및 투명 아크릴 중 하나로 이루어지며,
상기 격자의 형상은 사각형, 원 또는 타원인 것을 특징으로 하는 적외선 필터링 장치.
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