KR102380994B1 - 적외선 카메라 렌즈 모듈 - Google Patents

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Abstract

적외선 카메라 렌즈 모듈에 관한 것이다.
피사체의 적외선을 수광·집속하여 상을 포착하는 1개의 렌즈; 상기 렌즈를 통해 집속된 적외선 광을 디지털 영상 신호로 변환하여 출력하는 검출기; 상기 렌즈가 광축 상에서 유동하지 않도록 고정시켜 주는 내부경통; 상기 렌즈가 광축 상에서 유동하지 않도록 고정시켜 주는 외부경통; 및 상기 내부경통과 외부경통 사이에 설치되어 초점을 보상하는 초점보상경통;을 포함하는 것이 바람직하다.

Description

적외선 카메라 렌즈 모듈{INFRARED CAMERA LENS MODULE}
본 발명은 적외선 카메라 렌즈 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적외선 카메라 렌즈 모듈의 크기를 소형화 및 경량화할 수 있도록 하는 적외선 카메라 렌즈 모듈에 관한 것이다.
적외선 카메라는 사람이나 동물, 자동차 엔진 등 주변보다 열이 높은 물체를 감지하여 육안 식별이 가능한 영상으로 출력을 해주는 카메라이다.
적외선 카메라에 탑재되는 렌즈 모듈은 소형화 및 경량화를 위해 렌즈의 개수를 계속 줄이고 있는 추세이나, 아직까지는 3~4개의 렌즈로 구성되어 적외선 카메라의 소형화 및 경량화에 한계가 있는 문제점이 있다.
또한 적외선 카메라 렌즈로 사용되는 재질은 특성상 온도에 따라 굴절률 변화량(dn/dt)이 크기 때문에 온도에 따라 초점 조절이 필요하다.
온도에 따른 초점 조절은 모터로 초점 렌즈를 이동시켜 이루어지며, 이로 인하여 적외선 카메라의 소형화 및 경량화에 한계가 있는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 제10-2012-0134718호(공개일 2012.12.12.)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 렌즈를 1개 사용하고, 온도 변화에도 초점 조절이 필요 없도록 함으로써, 적외선 카메라 렌즈 모듈의 크기를 소형화 및 경량화할 수 있도록 하는 적외선 카메라 렌즈 모듈을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 카메라 렌즈 모듈은, 피사체의 적외선을 수광·집속하여 상을 포착하는 1개의 렌즈; 상기 렌즈를 통해 집속된 적외선 광을 디지털 영상 신호로 변환하여 출력하는 검출기; 상기 렌즈가 광축 상에서 유동하지 않도록 고정시켜 주는 내부경통; 상기 렌즈가 광축 상에서 유동하지 않도록 고정시켜 주는 외부경통; 및 상기 내부경통과 외부경통 사이에 설치되어 초점을 보상하는 초점보상경통;을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 검출기 앞에 설치되어 상기 검출기를 보호하는 검출기 윈도우;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 렌즈는, 양의 굴절력을 가지며, 피사체 측이 오목면으로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 내부경통과 외부경통은 동일한 재질로 이루어지고, 상기 초점보상경통은 상기 내부경통 및 외부경통과 서로 다른 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 적외선 카메라 렌즈 모듈은, 적외선을 수광·집속하는 1개의 렌즈; 상기 렌즈의 전면에 위치하여 광량을 조절하는 조리개; 상기 렌즈를 통해 집속된 적외선 광을 디지털 영상 신호로 변환하여 출력하는 검출기; 상기 렌즈가 광축 상에서 유동하지 않도록 고정시키는 내부경통; 상기 내부경통과 동일한 재질로 이루어지며, 상기 내부경통을 감싸도록 형성되는 외부경통; 및 상기 내부경통과 외부경통 사이에 위치하며, 상기 내부경통 및 외부경통과 서로 다른 재질로 이루어져, 초점 거리를 유지하는 초점보상경통;을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 검출기 앞에 설치되어 상기 검출기를 보호하는 검출기 윈도우;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 렌즈는, 양의 굴절력을 가지며, 피사체 측이 오목면으로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 렌즈는, 칼코게나이드 유리로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 적외선 카메라 렌즈 모듈은, 렌즈를 1개 사용하고, 온도 변화에도 초점 조절이 필요 없도록 함으로써, 적외선 카메라 렌즈 모듈의 크기를 소형화 및 경량화할 수 있게 된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 카메라 렌즈 모듈의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 카메라 렌즈 모듈에 대한 광학 수차(구면수차, 비점수차, 왜곡수차) 및 MTF(Modulation Transfer Function)를 예시적으로 보인 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선 카메라 렌즈 모듈에 대해서 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 카메라 렌즈 모듈의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 카메라 렌즈 모듈(100)은 1개로 이루어지는 렌즈(110), 검출기(120), 검출기 윈도우(125), 내부경통(130), 외부경통(140), 초점보상경통(150) 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
렌즈(110)는 적외선 대역의 광을 통과 및 집속하여 상을 포착하는 것으로, 피사체와 대향하며, 피사체의 적외선을 수광·집속하여 상을 포착할 수 있다.
렌즈(110)는 8~12㎛의 적외선을 수신하기 위해 양의 굴절력을 가지며, 피사체 측으로 오목한 메니스커스 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
렌즈(110)는 양면 중 적어도 한 면(예를 들어, 상 측면)이 비구면 또는 회절비구면으로 형성될 수 있다.
렌즈(110)는 칼코게나이드 유리(Chalcogenide Glass) 소재로 이루어질 수 있다.
렌즈(110)의 전면(피사체 측면)에는 렌즈(110)를 통과하는 빛의 양을 조절하는 조리개(도시하지 않음)가 배치될 수 있다.
검출기(120)는 렌즈(110)를 통해 집속된 적외선 광을 수광하여 디지털 영상 신호로 변환하여 출력할 수 있다.
검출기(120)는 렌즈(110)에서 촬상된 피사체의 상을 전기적으로 신호로 변환하는 것으로, 광축 상의 초점 위치에 놓이게 고정 설치되는 것이 바람직하다.
검출기(120)는 광축 상에서 유동하지 않도록 고정부재(160)에 의해 고정되는 것이 바람직하다.
검출기(120)는 8~12㎛ 파장의 적외선 광을 수광할 수 있으며, 화소수는 320*240, 화소크기는 12㎛로 구현될 수 있다.
검출기 윈도우(125)는 검출기(120) 앞에 설치되어 검출기(120)를 보호할 수 있다.
검출기 윈도우(125)는 렌즈(110)에서 집속된 적외선 광에 대해 투과시키는 것이 바람직하다.
검출기 윈도우(125)는 검출기(120)와 함께 고정부재(160)에 의해 고정되는 것이 바람직하다.
내부경통(130)은 렌즈(110)가 광축 상에서 유동하지 않도록 고정시킬 수 있다.
내부경통(130)는 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.
외부경통(140)은 내부경통(130)를 감싸도록 형성되어 상기 렌즈(110)가 광축 상에서 유동하지 않도록 고정시킬 수 있으며, 내부경통(130)과 동일하게 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.
외부경통(140)의 일단은 고정부재(160)에 연결 형성되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 내부경통(130)과 외부경통(140)은 알루미늄 재질로 형성되며, 열팽창계수가 0.0252(mm/m℃)이다.
초점보상경통(150)은 내부경통(130)과 외부경통(140) 사이에 설치되어 초점을 보상할 수 있다.
초점보상경통(150)은 내부경통(130) 및 외부경통(140)의 재질과는 서로 다른 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
초점보상경통(150)은 ABS(Acrylonitrile, Butadiene and Styrene)) 재질로 형성될 수 있다.
ABS 재질의 열팽창계수는 0.1(mm/m℃)이다.
전술한 바와 같이, 내부경통(130)과 외부경통(140) 사이에 설치되는 초점보상경통(150)의 재질을 내부경통(130) 및 외부경통(140)의 재질과 서로 다른 재질로 형성하게 되면, 이종 재질 간의 물성변화량을 이용하여 초점 거리가 유지될 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에서 내부경통(130)의 길이를 11.5mm로 제작하면 온도(-30℃~80℃)에 따라 초점 거리가 유지될 수 있게 된다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 카메라 렌즈 모듈에 대한 광학 수차(구면수차, 비점수차, 왜곡수차) 및 MTF(Modulation Transfer Function)를 예시적으로 보인 도면이다.
구체적으로 도 3은 본 발명에 따른 적외선 카메라 렌즈 모듈에 대해 구면수차, 비점수차, 왜국수차를 예시적으로 보인 수차도로, 상온(20℃)에서 0.25상면, 0.50상면, 0.75상면, 1.00상면에 각각에 대하여 파장 8㎛, 10㎛, 12㎛인 광에 대한 구면수차, 비점수차, 왜국수차를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 적외선 카메라 렌즈 모듈에 대해 수평축은 공간 주파수, 수직축은 비율, 파라미터는 입사각을 나타낼 때 이미지 높이에 대한 MTF 특성을 나타낸 그래프로, 상온(20℃)에서의 MTF 곡선 그래프이다.
도 5는 저온(-30℃)에서의 본 발명의 적외선 카메라 렌즈 모듈에 대한 구면수차, 비점수차, 왜국수차를 예시적으로 보인 수차도이고, 도 6은 저온(-30℃)에서의 본 발명의 적외선 카메라 렌즈 모듈에 대한 MTF 곡선 그래프이고, 도 7은 고온(80℃)에서의 본 발명의 적외선 카메라 렌즈 모듈에 대한 구면수차, 비점수차, 왜국수차를 예시적으로 보인 수차도이고, 도 8은 고온(80℃)에서의 본 발명의 적외선 카메라 렌즈 모듈에 대한 MTF 곡선 그래프이다.
도 3 내지 도 8을 통해 알 수 있듯이 온도 변화에도 초점 거리가 유지되어 광학 성능이 유지되는 것을 볼 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110. 렌즈, 120. 검출기,
125. 검출기 윈도우, 130. 내부경통,
140. 외부경통, 150. 초점보상경통,
160. 고정부재

Claims (8)

  1. 피사체의 적외선을 수광·집속하여 상을 포착하는 1개의 렌즈;
    상기 렌즈를 통해 집속된 적외선 광을 디지털 영상 신호로 변환하여 출력하며, 광축 상의 초점 위치에 고정되도록 설치되는 검출기;
    상기 렌즈가 상기 광축 상에서 유동하지 않도록 고정시켜 주며, 제1재질로 형성되는 내부경통;
    상기 내부경통을 감싸도록 형성되며, 상기 렌즈가 상기 광축 상에서 유동하지 않도록 고정시켜 주고, 상기 제1재질로 형성되는 외부경통; 및
    상기 내부경통과 상기 외부경통 사이에 설치되며, 상기 제1재질과 다른 제2재질로 형성되고, 미리 지정된 온도 범위 내에서 온도가 변화하더라도 상기 내부경통과 상기 외부경통의 상기 제1재질과 초점보상경통의 상기 제2재질 간의 물성변화량을 이용하여 초점 거리를 유지하는 상기 초점보상경통;을 포함하며,
    상기 물성변화량은 열팽창계수이고,
    상기 제2재질의 상기 열팽창계수는 상기 제1재질의 상기 열팽창계수의 4배이고,
    상기 온도 범위는 영하 30도 내지 영상 80도이며,
    상기 제1재질은 알루미늄 재질이며, 상기 알루미늄 재질의 상기 열팽창계수는 0.0252 (mm/m℃)이고,
    상기 제2재질은 ABS 재질이며, 상기 ABS 재질의 상기 열팽창계수는 0.1 (mm/m℃)인 것을 특징으로 하는 적외선 카메라 렌즈 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출기 앞에 설치되어 상기 검출기를 보호하는 검출기 윈도우;를 더 포함하는, 적외선 카메라 렌즈 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈는,
    양의 굴절력을 가지며, 피사체 측이 오목면으로 형성되는, 적외선 카메라 렌즈 모듈.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240048497A (ko) 2022-10-05 2024-04-15 (주)에이지광학 적외선 렌즈 시스템
KR20240048496A (ko) 2022-10-05 2024-04-15 (주)에이지광학 적외선 렌즈 시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017167504A (ja) 2016-03-15 2017-09-21 住友電気工業株式会社 赤外線レンズモジュール
JP2017167503A (ja) * 2016-03-15 2017-09-21 住友電気工業株式会社 赤外線レンズモジュール
JP2020013002A (ja) 2018-07-19 2020-01-23 住友電気工業株式会社 赤外線レンズ及び赤外線レンズユニット

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101274610B1 (ko) 2011-06-03 2013-06-17 주식회사 소모홀딩스엔테크놀러지 원적외선 카메라용 렌즈 유니트
KR20190128900A (ko) * 2018-05-09 2019-11-19 주식회사 소모에너지엔테크놀러지 이미지 센서용 장파장 적외선 카메라 렌즈 및 그 카메라 렌즈를 포함하는 광학계

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017167504A (ja) 2016-03-15 2017-09-21 住友電気工業株式会社 赤外線レンズモジュール
JP2017167503A (ja) * 2016-03-15 2017-09-21 住友電気工業株式会社 赤外線レンズモジュール
JP2020013002A (ja) 2018-07-19 2020-01-23 住友電気工業株式会社 赤外線レンズ及び赤外線レンズユニット

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240048497A (ko) 2022-10-05 2024-04-15 (주)에이지광학 적외선 렌즈 시스템
KR20240048496A (ko) 2022-10-05 2024-04-15 (주)에이지광학 적외선 렌즈 시스템

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