KR102544028B1 - 이미지 강화 센서 및 이러한 이미지 강화 센서를 포함하는 이미징 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 개선된 이미지 강화 센서 및 그러한 개선된 이미지 강화 센서를 포함하는 이미징 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 이미지들을 획득, 증폭 및 표시하고 진공 용기을 포함하는 이미지 강화 센서가 제공되며, 상기 이미지 강화 센서는: 상기 이미지들로부터 획득된 전자기 방사선이 광음극에 충돌할 시 광전자들을 상기 진공 용기 내로 방출하기 위해 구성된 광음극; 상기 광음극과 이격되고 대면 관계로 구성되며 상기 광전자들을 수용하고 상기 광전자들을 변환하여 그것을 토대로 상기 이미지들을 디스플레이하는 양극; 및 상기 이미지 강화 센서에 전력을 공급하기 위한 전원 공급부를 포함하며, 상기 이미지 강화 센서는 포팅 재료를 더 포함하며, 상기 포팅 재료는 발포체 조성물을 포함한다.

Description

이미지 강화 센서 및 이러한 이미지 강화 센서를 포함하는 이미징 장치{IMAGE INTENSIFIER SENSOR AS WELL AS AN IMAGING DEVICE COMPRISING SUCH AN IMAGE INTENSIFIER SENSOR}
본 발명은 이미지를 획득, 증폭 및 디스플레이하기 위한 이미지 강화 센서에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 이러한 이미지 강화 센서를 포함하는 저조도 이미징 장치에 관한 것이다.
이미지 강화 센서는 사람의 눈으로 볼 수 있는 빛의 레벨로 저조도 이미지를 강화, 즉 증폭시키는 장치이다. 일반적으로 알려진 바와 같이 이미지 증배기들(image intensifiers)은 크게, 진공 용기에 모두 포함되는 광음극(photocathode), 전자 배율기(electron multiplier) 및 양극(anode)의, 세 가지 주요 구성 요소로 구성된다.
보다 상세하게는, 광음극은, 이미지들로부터 획득된 전자기 방사선(electromagnetic radiation)이 상기 광음극에 충돌할 시 광전자들(photoelectrons)을 진공 용기(vacuum envelope) 내로 방출하기 위해 마련된다.
양극은 광음극으로부터 이격되어 있고, 광음극과 대면 관계에 있다. 양극은 광음극로부터 광전자를 받아들이고 광전자를 변환하는 것에 기초하여 이미지가(이미지의 증폭이) 생성될 수 있도록 구성된다.
센서는 또한 전자 증배 수단을 포함할 수 있다. 센서가 아날로그 직접 관찰 시스템(analogue direct view system)인 경우, 이들 전자 증배 수단은 일반적이고, 광음극과 양극 사이에 위치되고, 광음극으로부터 광전자들을 증배시키고 증배된 광전자들을 양극쪽으로 방출하도록 구성된다. 이 단계에서 각 광전자는 다수의 추가 광전자들을 방출할 수 있으며 그와 같이 증폭을 제공할 수 있다.
센서에서 전원 공급부는 예를 들어 하나 또는 여러 개의 배터리의 전원을 시스템에서 요구하는 전압으로 변환하여 전원을 공급한다. 양극과 전자 증배 수단 사이, 전자 증배 수단의 입력면과 출력면 사이, 및 전자 증배 수단과 광음극 사이에 고전압 전위를 제공함으로써 광전자들은 가속되어 증폭 효과를 증가시킨다.
센서는 예를 들어 야간 투시 장치에 포함될 때 렌즈 또는 렌즈 어셈블리와 같은 다른 부품과 함께, 예를 들어 저조도 이미징 장치에 통합될 수 있다.
야간 투시 장치는 위에서 설명한 이미지 강화 센서의 통상적인 적용 분야이다. 이들은 양극으로서의 반도체를 갖는 디지털 시스템, 또는 양극으로서의 형광 스크린(phosphor screen)을 갖는 아날로그 직접 관찰 시스템일 수 있고, 장면(예를 들어, 정지 영상 또는 일련의 영상들)의 강화된(이를테면 증폭된) 디스플레이를 획득하기 위한 이미지 강화 센서를 포함할 수 있다. 이 야간 투시 장치들은 종종 무기, 헬멧에 장착되거나 고글로서 직접 머리에 장착되며 하나, 둘 또는 그 이상의 이미지 강화 센서로 구성된다.
야간 투시 장치는 종종 사람이 휴대 가능한 장치이기 때문에, 야간 투시 장치의 무게는 한 야간 투시 장치를 다른 것보다 선호하기 위한 주요 기준 중 하나다. 무게는 이러한 장치의 사용에 있어서 주요 단점이 될 수 있으며, 임무 결과(mission results)에 부정적인 영향을 미칠 수 있으며, 오랫동안 사용될 시 건강에 위험을 초래할 수 있다. 이미지 증배기(image intensifier)는 이러한 장치들의 무게에 크게 기여한다.
임무 요구(mission requirements)가 계속 증가하고, 야간 투시 장치의 사용자가 먼 거리를 이동하며 (야간 투시 장치와 함께) 다량의 다른 장비를 운반할 수 있어야 하므로, 그러한 임무에서 사용되는 장비의 무게를 감소시키기 위한 필요성이 오랫동안 있었다.
이미지 강화 센서는 야간 투시 장치의 중량에 상당히 기여하기 때문에, 본 발명의 목적은 기능 및 품질을 양보하지 않고 이미지 강화 센서에 감소된 중량을 제공함으로써 종래의 이미지 강화 센서의 적어도 일부 단점을 극복하는 것이다.
제 1 예에서, 상기 목적은 진공 용기을 포함하며 이미지들을 획득, 증폭 및 디스플레이하기 위한 이미지 강화 센서를 제공함으로써 달성되며, 상기 이미지 강화 센서는:
광음극 - 상기 이미지들로부터 획득된 전자기 방사선이 상기 광음극에 충돌할 시 광전자들을 상기 진공 용기 내로 방출하도록 구성됨 - ;
상기 광음극과 이격되고 대면 관계인 양극 - 상기 양극은 상기 광전자들을 수용하고 상기 광전자들을 변환하도록 구성되어 그것을 토대로 상기 이미지들을 디스플레이함; 및
상기 이미지 강화 센서에 전력을 공급하기 위한 전원 공급부를 포함하며, 상기 이미지 강화 센서는 포팅 재료(potting material)를 더 포함한다.
특히 본 발명은 상기 포팅 재료는 경량의 포팅 재료(light-weight potting material)를 포함하고, 상기 경량의 포팅 재료는 발포체 조성물(foam compound)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같이, 이미지 강화 센서는 야간 투시 장치의 무게에 상당히 기여를 한다. 특히, 그들은 그러한 야간 투시 장치의 총 무게의 약 20-40 %까지 차지할 수 있다. 장치의 무게는 여러 가지 요인에 의해 설명될 수 있다. 한편으로는, 그들은 전형적으로 군용 등급인 야간 투시 장치에 장착되어, 동작 및 보관을 위한 넓은 온도 범위, 강한 충격 및 진동 저항, 내습성, 및 이미지 강화 센서의 잠재적 사용을 나타내는 기타 요구 사항을 다루는 강력한 환경 요구 사항을 준수해야 한다. 다른 한편으로, 이미지 강화 센서는 고전압 방전(high voltage discharge), 고전압 누설 전류(high voltage leakage currents)의 방지 등과 같은 자체 조립 제한(assembly constraints)을 갖는다.
이러한 요건들 및 제약들에 따르기 위해, 종래 기술의 이미지 강화 센서들은 포팅되었다. 포팅(Potting)은 전자 부품 또는 깨지기 쉬운 구성 요소들이 충격과 진동에 대한 저항력을 높이기 위해 고체 화합물로 채워지는 과정이다. 종래 기술의 이미지 강화 센서에 사용된 포팅 재료는 일반적으로 경화 수지(curing resins) 및 열경화성 플라스틱(thermo-setting plastics)과 같은 열경화성 포팅 재료(thermo-setting potting materials)로 만들어지며 장치 내의 다양한 부품들을 보호한다.
이미지 강화 센서의 높고 특정한 요구 사항으로 인해, 장치가 군대에서 사용될 때의 요건들 및 사양들을 만족하는 것을 보장하기 위해, 이러한 고체 화합물을 사용하는 것은 일반적인 기술이었다. 그러나 이러한 유형의 포팅 재료는 매우 무겁고, 따라서 이미지 강화 센서의 총 중량 및 야간 투시 장치의 총 중량에 상당한 기여를 한다.
본 발명자들은 이미지 강화 센서의 요구 사항들이 야간 투시 장치의 상이한 구성 요소들에 대응하는 몇 가지 기능 특정 요구 사항들(function specific requirements)로 나뉠 수 있다는 통찰을 얻었다. 이 구성 요소들은 야간 투시 장치 내의 다른 위치들(즉, 진공 용기의 입력측 및 출력측, 전원 공급 장치 등)에 위치되므로, 장치 내 상이한 위치들은 다른 요구 사항들을 갖는다. 이러한 요구 사항들 중 적어도 일부는 경화 수지와 같은 종래 장치에서 일반적으로 사용되는 표준 열-경화 포팅 재료보다 대체 포팅 재료에 의해 충족될 수 있다.
본 발명에 따르면, 이미지 강화 센서가 포함되는 야간 투시 장치의 무게를 낮추기 위해 사용될 수 있는 더 가벼운 이미지 강화 센서를 얻기 위해, 경량을 갖는 포팅 재료로 이미지 강화 센서의 표준 포팅 재료를 적어도 부분적으로 대체하는 것이 제안된다.
예를 들어 포팅 재료는, 폴리스티렌(polystyrene), 폴리스티렌 발포체(polystyrene foam), 발포 폴리스티렌(expanded polystyrene), 압출된 폴리스티렌(extruded polystyrene), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(acrylonitrile butadiene styrene), 경량의 경화 에폭시 수지(light-weight curing epoxy resin), 실리콘(silicon), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리우레탄 발포체(polyurethane foam), 경량 에폭시(light-weight epoxy) 등의 재료들 중 1 이상을 포함할 수 있다.
당업자는 상이한 기능 및 특성을 갖는 중합체, 실리콘 및 에폭시의 상이한 유형들이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 일부 재료는 다른 재료보다 더 가볍고, 고전압 절연 특성이 좋고, 기밀성이 좋으며, 습기가 침투하는 것을 방지하고, 우수한 충격 흡수 특성을 가지며, 따라서 가장 적합한 재료가 사용될 수 있다.
다른 예에서, 이미지 강화 센서는 이전 설명에 따른 다수의 포팅 재료들을 포함한다. 포팅 재료는, 일반적으로 사용되는 포팅 재료보다 더 경량인 포팅 재료로 전체로서 대체될 수 있을 뿐만 아니라, 이미지 강화 센서 내의 특정 부분에 대해 부분적으로 대체될 수도 있다. 포팅 재료는 하나의 새로운 경량 포팅 재료 또는 상기 설명한 포팅 재료들의 조합으로 대체 될 수 있다.
또 다른 예에서, 이미지 강화 센서는, 광자들이 들어가는 이미지 강화 센서의 입력면 근처의 광음극의 둘레에 고전압 격리용 포팅 재료(high voltage isolating potting material)를 포함하고/하거나, 양극이 위치되는 이미지 강화 센서의 출력면의 근처 및 가운데 부분에 충전 재료(filler material)로서 상기 진공 용기의 둘레에 경량의 포팅 재료를 포함하고/하거나, 전원 공급부의 둘레 주위에 또는 그것의 하우징의 내부에 고전압 격리용 포팅 재료를 포함한다.
상술한 바와 같이, 야간 투시 장치는 무엇보다도, 적어도 하나의 이미지 강화 센서를 포함한다. 차례로, 이러한 이미지 강화 센서는 적어도 진공 용기 및 전원 공급부를 포함한다. 진공 용기은 광음극, 전자 증배 수단 및 양극(예를 들어, 형광 스크린)을 포함한다.
전원 공급부는 특히 양극쪽으로 광전자들을 가속시키기 위해 진공 용기에 인가될 고전압을 발생시켜야 한다. 이러한 고전압은 전압 브레이크다운(voltage breakdown)의 위험을 증가시킨다. 이와 같이, 전원 공급부에는 전압 브레이크다운에 대한 높은 저항성(high resistance to voltage breakdown), 즉 고전압 내성을 갖는 포팅 재료가 제공될 수 있다. 이러한 재료의 일례는 에폭시 수지(epoxy resin), 폴리우레탄 수지(polyurethane resin), 실리콘 수지(silicone resin), 폴리에스테르(polyester) 또는 전술한 임의의 포팅 재료일 수 있다.
전원 공급부에 포팅 재료가 제공되면, 진공 용기의 둘레에는 경량의 포팅 재료가 또한 제공될 수 있다. 진공 용기 내에는 전원 공급부에 의해 제공되는 고전압 전위(high voltage potentials)가 인가되기 때문에, 진공 용기을 포팅하는 포팅 재료에 대한 요구 사항은 이러한 고전압에도 견딜 수 있어야 한다는 것이다. 따라서, 고전압 저항성 포팅 재료를 사용하여 진공 용기 외부의 방사선 누출(leakage of radiation) 및 절연 파괴(voltage breakdown)를 방지한다. 이와 같이, 특히 진공 용기의 둘레 주위에 예를 들어 에폭시 수지(epoxy resin), 폴리우레탄 수지(polyurethane resin), 실리콘 수지(silicone resin), 폴리에스테르(polyester) 또는 상술한 임의의 포팅 재료가 제공될 수 있다.
이미지 강화 센서의 하우징의 나머지 볼륨(volume)에는 경량의 포팅 재료가 또한 제공될 수 있다. 나머지 하우징에 대한 주요 요구 사항은 충격을 흡수하기 위한 저항성을 증가시키는 것이므로, 예를 들어 발포 성질에 기초한 매우 경량의 충전재 포팅 재료(light-weight filler potting material)일 수 있다. 이러한 적합한 재료의 예는 폴리스티렌 발포체(polystyrene foam), 발포 폴리스티렌(expanded polystyrene), 압출된 폴리스티렌(extruded polystyrene), 폴리우레탄 발포체(polyurethane foam), 경량 에폭시(light-weight epoxy) 또는 전술한 임의의 다른 포팅 재료이다.
또 다른 예에서, 본 발명에 따른 이미지 강화 센서는 형광 스크린을 포함하는 양극을 포함한다. 직접 관찰 이미지 강화 센서들(direct vision image intensifier sensors)의 양극은 대부분 형광 스크린을 포함한다. 이 형광 스크린은, 이미지 강화 센서의 출력창의 안쪽에 증착된 얇은 인광(phosphorous light) 발광층(일반적으로 광섬유)으로, 형광 스크린에 충돌하는 전자 증배 수단의 전자를 다시 광자, 즉 가시광선으로 변환한다. 이미지 강화 센서는 광전자들을 다시 가시 이미지(visible image)로 변환시키기 위해 양극으로서 형광 스크린을 대부분 포함하지만, 본 발명은 이러한 양극에 한정되지 않는다. 디지털 이미지 센서와 같은 다른 반도체 기반 양극도 적용된다.
또 다른 예에서, 본 발명에 따른 이미지 강화 장치 센서는 마이크로 채널 플레이트(microchannel plate)를 포함하는 전자 증배 수단을 포함한다. 오늘날 대부분의 현대 이미지 강화 센서는 마이크로 채널 플레이트로 구성된다. 광음극에 충돌하는 광자들에 의해 생성된 광전자들은 가속되고 진공 용기에 걸쳐 고전압 전위 적용을 사용하는 진공 용기 내의 마이크로 채널 플레이트쪽으로 집중될 것이다. 광전자가 마이크로 채널 플레이트의 한 채널의 내벽에 충돌할 때, 이 충격에 의해 몇 개의 2차 전자들이 생성된다. 이들 2차 광전자들 각각은 다른 고전압 전위에 의해 마이크로 채널 플레이트 내에서 차례로 가속화되며, 채널의 내벽에 다시 충돌하여 더 많은 2차 광전자들을 생성한다. 이 프로세스는 마이크로 채널 플레이트의 전체 깊이에 대해 계속된다. 채널에 진입하는 각각의 광전자에 대해, 대략 1000개의 2차 전자들이 채널의 출구로부터 생성되고 이어서 형광 스크린과 마이크로 채널 플레이트에 걸쳐 인가된 추가적인 높은 전압 전위에 의해 가속된다. 이러한 과정은 전체로서 강화된 이미지를 생성하며 강화된 이미지는, 원본 이미지보다 훨씬 밝고, 장면이 사람의 눈으로 보인다는 점에서 야간 투시 장치에 대한 선명한 시야가 가능하게 한다. 비록 이미지 강화 센서들이 대부분 마이크로 채널 플레이트(또는 복수의 마이크로 채널 플레이트들)를 포함한다고 하더라도 전자 증배 수단으로서 본 발명은 그러한 증배기에 한정되지 않는다. 다른 이차 방출 수단이 또한 적용된다.
일 실시예에서, 이미지 강화 센서는 가시광선 및/또는 적외선을 위해 마련된 양극을 포함한다. 본 발명은 어떤 방식으로도 특정 방사선 스펙트럼으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 가장 보편적인 적용 예에서, 본 발명에 따른 이미지 강화 센서는 가시광선을 위해 마련된다. 그러나 이미지 강화 센서는 열복사(thermal radiation)을 기반으로 강화된 이미지를 생성하도록 적외선에 대해 마련될 수도 있다. 또 다른 예에서, 야간 투시 장치는 1 개, 2 개 이상의 가시광선 이미지 강화 센서, 1 개, 2 개 이상의 적외선 이미지 강화 센서 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
제 2 예에서, 전술한 여하한의 것에 따른 상기 이미지 강화 센서들 중 적어도 하나를 포함하는 헤드 또는 무기 장착용 야간 투시 장치와 같은 저조도 이미징 장치가 제공된다.
도 1은 일 예의 야간 투시 장치의 사시도를 도시한다.
도 2는 이미지 강화 센서의 분해 사시도를 도시한다.
도 3은 종래의 이미지 강화 센서의 종단면도를 도시한다.
도 4a는 포팅 재료를 포함하는 종래의 이미지 강화 센서의 종단면도를 도시한다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 포팅 재료를 포함하는 이미지 강화 센서의 종단면도를 도시한다.
이하의 설명에서 본 발명의 명확한 설명을 위해, 동일한 부분은 동일한 참조 번호로 나타내어지고 참조될 것이다.
도 1의 사시도에서, 야간 투시 장치의 일 예가 상세히 개시된다. 그것의 다양한 부분은 단지 예시일 뿐이고, 본 발명의 이미지 강화 센서는 도 1에 도시되는 바와 같이 특정 야간 투시 장치에 포함되도록 배치되는 여하한의 방식으로 제한되지 않는다. 또한, 구성들(features)은 일정한 비율로 축소되어 그려지지 않으며 오직 설명을 위해서만 사용된다. 당업자는 여전히 첨부된 청구 범위의 범주 내에 속하는 가능한 많은 구성 및 변형을 인식할 것이다.
도 1에서, 단독으로 또는 무기, 또는 머리, 예를 들어 헬멧에 장착되도록 사용될 수 있는 야간 투시 장치(100)가 개시된다. 상기 장치(100)는 하나 이상의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(110)를 포함하여 주변 광이 그 입력면에서 상기 장치로 들어가도록 한다. 상기 장치(100)의 타 단부에는, 그 출력면에서 접안 렌즈(120)가 제공되고 배치되어, 사용자가 장치에 의해 포착되어 증폭된(즉 강화된) 이미지를 볼 수 있도록 한다. 또한, 이미지의 초점을 조정하는 회전 초점 설정 수단(104)이 있을 수 있다. 상기 장치(100) 내에서, 렌즈 어셈블리(110)의 뒤에 그리고 렌즈 어셈블리와 접안 렌즈(120) 사이에서 상기 장치는 이미지 강화 센서를 포함한다.
도 2를 참조하면, 도 1의 장치(100)에 포함된 이미지 강화 센서의 분해 사시도가 도시된다. 이미지 강화 센서(200)는 광음극(220), 전자 증배 수단(230) 및 양극(260)을 포함한다. 광음극(220)은 상기 센서의 입력면에서 유리판(210)의 뒷면에 결합되거나 부착된 매우 얇은 감광 필름이다. 이미지의 광자가 유리판(210)을 통해 광음극(220)상에 인가될 때, 광음극은 광전자들을 전자 증배 수단(230) 및 양극(260)을 향하여 진공 용기 내로 방출한다. 광음극에 의해 방출된 광전자들의 패턴은 상기 입력면에서 포착된 이미지에 대응되며, 따라서 광자들의 상기 대응하는 패턴은 광음극(220)에 충돌한다. 광전자들은 전자 증배 수단(230)의 입력면에 대해 광음극에 인가된 높은 음의 전압 전위에 의해 광음극(220)으로부터 가속된다.
전자 증배 수단은 가장 일반적인 실시 예에서 마이크로 채널 플레이트(230)의 형태로 제공된다. 광음극(220)에 충돌하는 광자에 의해 생성된 광전자들은, 지시된 대로 그것에 걸친 높은 전압 전위의 적용을 이용함으로써 진공 용기 내에서 마이크로 채널 플레이트(230)를 향해 집중되고 가속될 것이다. 광전자가 마이크로 채널 플레이트(230)의 한 채널의 내벽에 충돌할 때, 이 충격에 의해 몇 개의 2차 전자들이 생성된다. 이들 2차 광전자들 각각은 다른 고전압 전위에 의해 마이크로 채널 플레이트 내에서 차례로 가속화되며, 채널의 내벽에 다시 충돌하여 더 많은 2차 광전자들을 생성한다. 이 프로세스는 마이크로 채널 플레이트(230)의 전체 깊이에 대해 계속된다. 채널에 진입하는 각각의 광전자에 대해, 대략 1000개의 2차 전자들이 생성되고 이어서 양극(260)에 대해 마이크로 채널 플레이트에 인가된 추가적인 높은 음의 전압 전위에 의해 가속된다. 장치의 출력면에 존재하는 전원 공급부(250)은 이 전압들을 제공한다. 이미지 강화 센서는 전자 증배 수단으로서 마이크로 채널 플레이트(또는 다수의 마이크로 채널 플레이트)(230)를 주로 포함하지만, 본 발명은 이러한 배율 수단에 한정되지 않는다. 다른 2차 방출 수단이 적용될 수 있다.
마이크로 채널 플레이트(230)로부터의 1차 및 2차 광전자들은 형광 스크린(260)으로서 이미지 강화 센서에서 가장 일반적으로 제공되는 양극에 충돌할 것이다. 형광 스크린(260)은 충돌하는 광전자를 다시 광자로, 즉 도 1에 도시된 접안 렌즈(120)에서 사용자에 의해 보여질 수 있도록 센서(200)의 입력면에서의 이미지가 그것의 출력면에서 디스플레이되는 가시광선으로, 변환할 것이다. 형광 스크린은 유리 디스크(240) 또는 광섬유(240)의 입력면상에 증착된다. 이 디스크 또는 광섬유(240)는 상기 광선을 사용자에 의해 보여지기 위해 장치의 단부면을 향하여 지향할 것이다.
도 3에는 도 2의 이미지 강화 센서의 종단면이 보다 상세히 도시된다. 이미지 강화 센서(200)는 광음극(220), 마이크로 채널 플레이트(230) 및 형광 스크린(260)으로 구성된다. 도 3은 진공 용기을 명확하게 도시하며, 진공 용기은 유리 플레이트(210) 및 그 위에 증착된 광음극(220)에 의해 포함된 일측면 상과, 광섬유(240) 및 그 위에 증착된 형광 스크린에 의한 타측면 상에 있다. 그 사이에는 이차 전자 방출 장치로서 기능하는 마이크로 채널 플레이트(230)가 있다. 또한, 도 3은 단부 근처의 상기 이미지 강화 센서의 둘레 (즉, 센서의 출구/ 출력면)에 제공되는 유닛들 또는 전원 공급 장치(250)의 위치를 도시한다.
전술한 바와 같이, 이미지 강화 센서는 야간 투시 장치의 무게에 상당히 기여를 한다. 특히, 그들은 그러한 야간 투시 장치의 총 무게의 약 20-40 %까지 차지할 수 있다. 장치의 무게는 여러 가지 요인에 의해 설명될 수 있다. 한편으로는, 그들은 전형적으로 군용 등급인 야간 투시 장치에 장착되어 동작 및 보관을 위한 넓은 온도 범위, 강한 충격 및 진동 저항, 내습성, 및 이미지 강화 센서의 잠재적 사용을 나타내는 기타 요구 사항을 다루는 강력한 환경 요구 사항을 준수해야 한다. 다른 한편으로, 이미지 강화 센서는 고전압 누출 등과 같은 자체 조립 제한을 갖는다.
이러한 요건들 및 제약들에 따르기 위해, 종래 기술의 이미지 강화 센서들은 포팅되었다. 포팅(Potting)은 전자 부품 또는 깨지기 쉬운 구성 요소들이 충격과 진동에 대한 저항력을 높이기 위해 고체 화합물로 채워지는 과정이다. 종래 기술의 이미지 강화 센서에 사용된 포팅 재료는 일반적으로 열경화성 플라스틱으로 만들어지며 장치 내의 다양한 부품들을 보호한다. 이러한 종래의 이미지 강화 센서에서, 동일한 포팅 재료가 장치 전체에 적용된다.
이미지 센서의 높고 특정한 요구 사항으로 인해, 장치가 군대에서 사용될 때의 요건들 및 사양들을 만족하는 것을 보장하기 위해, 이러한 고체 화합물을 사용하는 것은 일반적인 기술이었다. 그러나 이러한 유형의 포팅 재료는 매우 무겁고, 따라서 이미지 강화 센서의 총 중량 및 야간 투시 장치의 총 중량에 상당한 기여를 한다.
도 4a는 장치(200)의 하우징 내의 공간이 상술된 이유로 포팅 재료로 채워지는 종래 기술에 따른 이미지 강화 센서를 도시한다. 그러나 포팅 재료(310', 320')는 기재된 바와 같은 요건들에 기초하여 선택되고 따라서 중량이 높다는 단점이 있다. 이러한 높은 중량의 포팅 재료의 예로는 에폭시 수지(epoxy resins) 등이 있다.
그러나, 본 발명자들은 이미지 강화 센서의 요구 사항들이 야간 투시 장치의 상이한 구성 요소들에 대응하는 몇 가지 기능 특정 요구 사항으로 나뉠 수 있다는 통찰을 얻었다. 이들 구성 요소는 야간 투시 장치 내의 다른 위치들(즉 진공 용기의 입력측 및 출력측, 전원 공급 장치 등)에 위치되므로, 장치와 상이한 위치들은 다른 요구 사항들을 갖는다. 이러한 요구 사항들 중 적어도 일부는 경화 수지(curing resins)와 같은 종래 장치에서 일반적으로 사용되는 표준 열-경화 포팅 재료보다 대체 포팅 재료에 의해 충족될 수 있다.
도 4b에 따라, 이미지 강화 센서에 대한 대체 포팅 솔루션(alternative potting solution)이 제공되며, 여기서 센서(200)는 거기에 위치한 구성과 관련된 기능에 의해 분할된다. 위치(320)에서, 진공 용기 내에서 광전자를 가속시키는데 필요한 고전압의 발생으로 인해, 고전압 저항을 요구하는 전원 공급부(250)가 제공된다. 따라서 고전압 저항성 포팅 재료를 사용하여 진공 용기 외부로 방사선의 누출 및 전압 파괴를 방지한다. 예를 들어, 에폭시 수지(epoxy resin), 폴리우레탄 수지(polyurethane resin), 실리콘 수지(silicone resin), 폴리에스테르(polyester) 또는 상술한 여하한의 포팅 재료가, 특히 그것의 둘레 주위에 제공될 수 있다.
전원 공급 장치(250)의 포팅 재료(320")가 이미 고전압 저항을 제공하고 따라서 센서(200)의 하우징 및 진공 용기으로부터 양호한 격리를 제공하기 때문에, 포팅 재료에 고전압에 대한 동일한 저항을 제공할 필요가 거의 없다. 따라서, 센서(200) 내의 310", 330"의 전체 공간 또는 나머지(310")의 적어도 일부는, 예를 들어 발포 성질에 기초하여 매우 경량인 포팅 재료로 채워질 수 있다. 이러한 적합한 재료의 예는 폴리스티렌 발포체(polystyrene foam), 발포 폴리스티렌(expanded polystyrene), 압출 폴리스티렌(extruded polystyrene), 폴리우레탄 발포체(polyurethane foam), 경량 에폭시(light-weight epoxy) 또는 전술한 여하한의 다른 포팅 재료이다.
대안적으로, 공간(330") 및 공간(310'')은 상이한 포팅 재료가 제공될 수 있으며, 여기서 예를 들어, 공간(330")은 발포체(form)에 기초한 매우 경량의 충전재 포팅 재료로 구성되고, 공간(310")은, 센서(200)의 입력면 근처의 고전압 전위으로 인해, 높은 전압 및 그에 따른 절연 파괴에 대한 더 우수한 저항성을 가질지라도 경량의 포팅 재료로 구성된다. 예를 들어, 에폭시 수지(epoxy resin), 폴리우레탄 수지(polyurethane resin), 실리콘 수지(silicone resin), 폴리에스테르(polyester) 또는 상술한 여하한의 포팅 재료가, 특히 그것의 둘레 주위에 제공 될 수 있다.
전술한 설명에 따라, 당업자는 개시된 장치에 변형 및 추가를 제공할 수 있으며, 이 변형 및 추가는 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 진공 용기를 포함하고 이미지들을 획득, 증폭 및 디스플레이하기 위한 이미지 강화 센서에 관한 것으로, 상기 이미지 강화 센서는:
    광음극 - 상기 이미지들로부터 획득된 전자기 방사선이 상기 광음극에 충돌할 시 광전자들을 상기 진공 용기 내로 방출하도록 구성됨 - ;
    상기 광음극과 이격되고 대면 관계인 양극 - 상기 양극은 상기 광전자들을 수용하고 상기 광전자들을 변환하도록 구성되어 그것을 토대로 상기 이미지들을 디스플레이함 - ; 및
    상기 이미지 강화 센서에 전력을 공급하기 위한 전원 공급부를 포함하며,
    상기 이미지 강화 센서는 포팅 재료(potting material)를 더 포함하고, 상기 포팅 재료는 발포체 조성물(foam compound)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 강화 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 포팅 재료는 폴리스티렌 발포체(polystyrene foam)를 포함하는 이미지 강화 센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 포팅 재료는 에폭시 발포체(epoxy foam)를 포함하는 이미지 강화 센서.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 포팅 재료는 폴리우레탄 발포체(polyurethane foam)를 포함하는 이미지 강화 센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 포팅 재료는 실리콘 발포체(silicone foam), 폴리염화비닐 발포체(polyvinyl chloride foam, PVC), 폴리에스테르 발포체(polyester foam), 폴리아마이드 발포체(polyamide foam), 폴리이미드 발포체(polyimide foam), 페놀수지 발포체(phenolic foam), 폴리이소시아누레이트 발포체(polyisocyanurate foam), 폴리시닌 발포체(polyicynene foam), 멜라민 발포체(melamine foam) 및 폴리에틸렌 발포체(polyethylene foam)를 포함하는 그룹 중 1 이상을 포함하는 이미지 강화 센서.
  7. 삭제
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지 강화 센서는 상기 광음극의 둘레에 고전압 격리용 포팅 재료를 포함하는 이미지 강화 센서.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지 강화 센서는 상기 진공 용기의 둘레에 포팅 재료를 포함하는 이미지 강화 센서.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지 강화 센서는 상기 전원 공급부의 둘레에 고전압 격리용 포팅 재료를 포함하는 이미지 강화 센서.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 강화 센서는:
    전자 증배 수단 - 상기 전자 증배 수단은 상기 광음극과 상기 양극 사이에 위치되며 상기 광음극으로부터의 상기 광전자들을 증배시키고 상기 증배된 광전자들을 상기 양극쪽으로 방출하도록 구성됨 - 을 더 포함하는 이미지 강화 센서.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지 강화 센서는 직접 관찰 시스템로 구성되고, 상기 양극은 형광 스크린을 포함하는 이미지 강화 센서.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지 강화 센서는 디지털 이미지 센서이고, 상기 양극은 반도체 이미지 센서를 포함하는 이미지 강화 센서.
  14. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양극은 가시광선, 적외선 중 하나 이상에 대해 구성되는 이미지 강화 센서.
  15. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 이미지 강화 센서들 중 적어도 하나를 포함하는, 저조도 이미징 장치.
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