KR20130117058A - Optics system of a infrared sensor unit - Google Patents

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KR20130117058A KR1020120039737A KR20120039737A KR20130117058A KR 20130117058 A KR20130117058 A KR 20130117058A KR 1020120039737 A KR1020120039737 A KR 1020120039737A KR 20120039737 A KR20120039737 A KR 20120039737A KR 20130117058 A KR20130117058 A KR 20130117058A
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이종석
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인성 엔프라 주식회사
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Abstract

PURPOSE: An optical system for an infrared sensor unit provides convenience for forming an infrared sensor having excellent performance by being properly applied to the infrared sensor of high definition. CONSTITUTION: An optical system (30) for an infrared sensor unit includes a barrel (31), a first lens member (32), a second lens member (33), a third lens member (34), spacers (35, 36), and a retainer (37). The first, second, and the third lens members are installed inside the barrel by being mutually separated from each other. Both surfaces of the first lens member are formed to be convex in a light radiation direction of a light source. The second lens member is positioned to transmit the lights emitted by the first lens member, and both surfaces of the second lens body are formed to be convex toward the first lens member. The third lens member is positioned to transmit the light emitted by the second lens member, and both surfaces of the third lens body are formed to be convex toward the second lens member. The spacers are joined inside the barrel so that intervals between the lens members are maintained. The retainer fixes each lens body inside the barrel.

Description

적외선 센서 유닛의 광학계{Optics system of a infrared sensor unit}Optical system of an infrared sensor unit

본 발명은 적외선 센서 유닛의 광학계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고해상도의 적외선 센서에 적합하도록 최적화되어 장치의 성능을 증대시킬 수 있는 적외선 센서 유닛의 광학계에 관한 것이다.
The present invention relates to an optical system of an infrared sensor unit, and more particularly, to an optical system of an infrared sensor unit that can be optimized for high resolution infrared sensors to increase the performance of the device.

일반적으로 적외선 카메라는 렌즈와 센서에 의해 촬영된 대상물을 온도분포에 따라 색상을 달리한 상태로 이미지화하여 대상물에 대한 온도분포를 손쉽게 구별할 수 있도록 된 것으로, 대개 발전설비나 소방설비 또는 의료기기 등에서 계측용이나 의료용으로 널리 사용되고 있다.In general, infrared cameras can be used to image the objects taken by the lens and sensor in different colors according to the temperature distribution so that the temperature distribution of the objects can be easily distinguished. It is widely used for measurement and medical purposes.

이러한 적외선 카메라에 있어서, 적외선 센서 유닛의 구성을 도 1에 의해 설명하면 다음과 같다. 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 케이스(10)에 대상물의 적외광 정보를 감지하여 이미지나 영상을 저장하도록 된 적외선 센서(11)와, 이 적외선 센서(11)에 전방에 배치되어 대상물에 의한 광이 투과되도록 구비된 광학계(12)를 포함하여 이루어지게 된다.In such an infrared camera, the configuration of the infrared sensor unit will be described with reference to FIG. 1 as follows. As shown in FIG. 1, an infrared sensor 11 which detects infrared light information of an object in one case 10 and stores an image or an image, and is disposed in front of the infrared sensor 11 so as to be placed on the object. It is made to include the optical system 12 provided to transmit the light by.

이와 같은 적외선 센서 유닛에 있어서, 종래의 광학계(12)는 적외선 센서(11)의 해상도에 따라 그에 적합한 형태의 렌즈를 설계 제작한 것으로, 상기 적외선 센서(11)를 해상도가 높은 것으로 교체한 경우에는 종래의 광학계(12)의 경우에는 광효율이 낮아 적외선 센서(11)에 대응되는 광학성능(해상도)을 발휘하는 데에 한계가 있는 것이다.In such an infrared sensor unit, the conventional optical system 12 is designed and manufactured according to the resolution of the infrared sensor 11, the lens of the type suitable for it, when the infrared sensor 11 is replaced with a high resolution In the case of the conventional optical system 12, there is a limit in exhibiting optical performance (resolution) corresponding to the infrared sensor 11 due to low light efficiency.

또한 종래에는 광학계(12)를 제작함에 있어서, 사출에 의해 렌즈를 성형 제작함으로 인해 렌즈 자체의 성형성을 떨어질 뿐만 아니라 다수의 렌즈를 조합하여 일정한 광축을 유지하여 광투과 효율을 증대시키도록 형성하는 데에 제작상의 어려움이 따르는 것이다.
In addition, in manufacturing the optical system 12, not only the moldability of the lens itself is reduced by molding the lens by injection, but also a plurality of lenses are combined to maintain a constant optical axis and to increase light transmission efficiency. There is a difficulty in manufacturing.

한국 공개특허공보(제10-2010-0060398호) 2010. 06. 07.Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2010-0060398 2010. 06. 07.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 고해상도의 적외선 센서에 적합하도록 최적화되어 장치의 성능을 증대시킴과 동시에 렌즈에 의해 광투과 효과를 증대시킬 수 있는 적외선 센서 유닛의 광학계를 제공하는 것이다.
The present invention is to solve the problems described above, the present invention is optimized for high-resolution infrared sensor to increase the performance of the device and at the same time the optical system of the infrared sensor unit that can increase the light transmission effect by the lens To provide.

본 발명의 특징에 따르면, 원통형상의 경통(31)과;According to a feature of the invention, the cylindrical barrel 31;

상기 경통(31) 내에 다수개가 간격을 두고 설치되되, 양면이 광원의 광조사 방향에 대해 볼록하게 형성된 제1 렌즈체(32)와, 이 제1 렌즈체(32)에 의한 광이 투과되도록 위치되어 양면이 상기 제1 렌즈체(32)에 대해 오목하게 형성된 제2 렌즈체(33)와, 이 제2 렌즈체(33)에 의한 광이 투과되도록 위치되어 양면이 상기 제2 렌즈체(32) 측으로 볼록하게 형성된 제3 렌즈체(34)와;A plurality of gaps are provided in the barrel 31 at intervals, and both surfaces thereof are convex with respect to the light irradiation direction of the light source, and the position is such that light by the first lens body 32 is transmitted. The second lens body 33 is formed so that both surfaces are concave with respect to the first lens body 32, and the light is transmitted through the second lens body 33, so that both surfaces are the second lens body 32. A third lens body 34 formed convexly toward the side;

상기 각 렌즈체(32,33,34)의 간격을 유지하도록 상기 경통(31) 내에 결합되는 링형상의 스페이서(35,36)와;Ring-shaped spacers (35,36) coupled to the barrel (31) so as to maintain a distance between the lens bodies (32, 33, 34);

상기 렌즈체(32,33,34)를 상기 경통(31) 상에 고정하도록 된 링형상의 리테이너(37)로 이루어진 것을 특징으로 하는 적외선 센서 유닛의 광학계가 제공된다.
An optical system of an infrared sensor unit is provided, comprising a ring-shaped retainer 37 configured to fix the lens bodies 32, 33, 34 on the barrel 31.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 스페이서(35,36)는 상기 제1 렌즈체(32)와 제2 렌즈체(33) 사이에 개재되는 제1 스페이서(35)와, 상기 제2 렌즈체(33)와 제3 렌즈체(34) 사이에 개재되는 제2 스페이서(36)로 이루어지고;According to another feature of the present invention, the spacers 35 and 36 may include a first spacer 35 interposed between the first lens body 32 and the second lens body 33, and the second lens body ( 33) and a second spacer 36 interposed between the third lens body 34;

상기 제1 스페이서(35)에는 상기 제2 렌즈체(33)의 전면 둘레를 커버하도록 된 돌출부(40)가 형성된 것을 특징으로 하는 적외선 센서 유닛의 광학계가 제공된다.
The first spacer 35 is provided with an optical system of the infrared sensor unit, characterized in that the protrusion 40 is formed to cover the front circumference of the second lens body 33.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 각 렌즈체(32,33,34)는 게르마늄 재질로 이루어져 절삭가공에 의해 제작된 것을 특징으로 하는 적외선 센서 유닛의 광학계가 제공된다.
According to another feature of the invention, the lens body (32, 33, 34) is made of germanium material is provided by the optical system of the infrared sensor unit, characterized in that produced by cutting.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 광원의 광조사 방향에 대해 볼록 또는 오목한 다수의 렌즈체(32,33,34)에 의해 광을 효과적으로 제어하도록 구비됨으로써, 고해상도를 갖는 적외선 센서(11)에 적합하게 적용 가능하여 우수한 성능의 장치를 구현하는 데에 편리함을 제공할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, it is provided to effectively control the light by the plurality of lens bodies 32, 33, 34 convex or concave with respect to the light irradiation direction of the light source, thereby being suitable for the infrared sensor 11 having a high resolution. It is advantageous in that it can be conveniently applied to implement a high performance device.

또한 본 발명은 제1 렌즈체(32)와 제2 렌즈체(33) 사이에 개재되는 제1 스페이서(35)에 상기 제2 렌즈체(33)의 전면 둘레를 커버하는 돌출부(40)가 형성됨으로써, 상기 제1 렌즈체(32)로부터 투과된 불필요한 광을 상기 돌출부(40)에 의해 차단하여 상기 제2 렌즈체(33)에 의한 집광효과 및 광선별 효과를 증대시켜 최적화된 상태의 광을 투과시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, in the present invention, a protrusion 40 covering the front circumference of the second lens body 33 is formed in the first spacer 35 interposed between the first lens body 32 and the second lens body 33. As a result, the unnecessary light transmitted from the first lens body 32 is blocked by the protruding portion 40 to increase the light condensing effect and the light beam effect by the second lens body 33, thereby providing light in an optimized state. There is an advantage that can be transmitted.

또한 본 발명은 게르마늄 재질로 된 렌즈체(32,33,34)를 절삭가공에 의해 제작함으로써, 재질에 따른 광투과율을 증대시킴과 동시에 절삭가공에 의한 정밀 제작에 의해 적외선 센서(11)에 최적화된 광학계(30)를 제공할 수 있는 장점이 있다.
In addition, according to the present invention, the lens bodies 32, 33, and 34 made of germanium are manufactured by cutting, thereby increasing the light transmittance according to the material and optimizing the infrared sensor 11 by precise manufacturing by cutting. There is an advantage that can be provided to the optical system 30.

도 1은 일반적인 적외선 센서 유닛을 도시한 분해 사시도
도 2는 본 발명의 일실시예를 도시한 사시도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 분해 사시도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 단면도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 참고도1 is an exploded perspective view showing a general infrared sensor unit
2 is a perspective view showing an embodiment of the present invention.
3 is an exploded perspective view according to an embodiment of the present invention;
4 is a cross-sectional view according to an embodiment of the present invention.
5 is a reference diagram according to an embodiment of the present invention;

상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.The objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description. Hereinafter, description will be made with reference to the accompanying drawings.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예를 도시한 것이다. 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광학계(30)는 원통형상의 경통(31) 내에 다수의 렌즈체(32,33,34)가 내장되는데, 상기 각 렌즈체(32,33,34)는 원형단면으로 구비되어 스페이서(35,36)에 의해 상호 이격된 상태로 상기 경통(31) 내에 장착되고, 이 상태에서 상기 경통(31)의 단부에 결합되는 리테이너(37)에 의해 고정 결합되어 있다. 2 to 5 show a preferred embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 2 to 4, the optical system 30 according to the present invention includes a plurality of lens bodies 32, 33, and 34 embedded in a cylindrical barrel 31, and each of the lens bodies 32 and 33. 34 is provided in a circular cross section and is mounted in the barrel 31 in a state spaced apart from each other by spacers 35 and 36, and in this state by a retainer 37 coupled to an end of the barrel 31. It is fixedly coupled.

이러한 구성에 있어서, 상기 렌즈체(32,33,34)는 양면이 광원의 광조사 방향에 대해 볼록하게 형성된 원형단면의 제1 렌즈체(32)와, 이 제1 렌즈체(32)에 의한 광이 투과되도록 위치되어 양면이 상기 제1 렌즈체(32)에 대해 오목하게 형성된 제2 렌즈체(33)와, 이 제2 렌즈체(33)에 의한 광이 투과되도록 위치되어 양면이 상기 제2 렌즈체(33) 측으로 볼록하게 형성된 제3 렌즈체(34)로 구비되어 있으며, 이와 같은 각 렌즈체(32,33,34)는 두께나 볼록 또는 오목한 정도 및 각 렌즈체(32,33,34) 간의 거리 등을 고려한 광학설계에 의해 최적화된 상태로 제작되는 것이 바람직하다. In such a configuration, the lens bodies 32, 33, 34 are formed by the first lens body 32 having a circular cross section formed on both surfaces thereof convexly with respect to the light irradiation direction of the light source, and by the first lens body 32. The second lens body 33 is positioned to transmit light, and both surfaces thereof are concave with respect to the first lens body 32, and the light is transmitted through the second lens body 33 so that both surfaces are formed. It is provided with a third lens body 34 formed convexly toward the two lens body 33, each of the lens body (32, 33, 34) has a thickness or convex or concave degree and each lens body (32, 33, 34) It is desirable to manufacture the optimized state by the optical design in consideration of the distance between.

또한 상기 경통(31)은 일단에 상기 제1 렌즈체(32)의 일면이 걸리도록 내부 둘레로 돌출된 단턱부(38)가 형성되고, 타단에 상기 리테이너(37)가 나사체결되는 결합부(39)가 형성되는데, 이러한 경통(31)의 내부에는 상기 각 렌즈체(32,33,34)를 상호 이격시킨 상태로 고정하기 위한 제1 스페이서(35)와 제2 스페이서(36)가 내장되게 된다.In addition, the barrel 31 has a stepped portion 38 protruding around the inner side so that one surface of the first lens body 32 is formed at one end thereof, and a coupling portion at which the retainer 37 is screwed at the other end thereof ( 39 is formed in the barrel 31 such that the first spacer 35 and the second spacer 36 for fixing the lens bodies 32, 33, and 34 are spaced apart from each other. do.

여기에서 상기 각 스페이서(35,36)는 상기 각 렌즈체(32,33,34)의 일면 또는 양면 둘레에 밀착되도록 일정 길이로 된 링형태로 구비되는데, 상기 제1 스페이서(35)는 상기 제1 렌즈체(32)와 제2 렌즈체(33) 사이에 개재되고, 상기 제2 스페이서(36)는 상기 제2 렌즈체(33)와 제3 렌즈체(34) 사이에 개재되는 것이다. Here, each of the spacers 35 and 36 may be provided in a ring shape having a predetermined length so as to be in close contact with one side or both sides of the lens bodies 32, 33, and 34, and the first spacer 35 may be formed of the first spacer 35. It is interposed between the first lens body 32 and the second lens body 33, and the second spacer 36 is interposed between the second lens body 33 and the third lens body 34.

특히 상기 제1 스페이서(35)에는 상기 제2 렌즈체(33)의 전면 둘레를 커버하도록 된 돌출부(40)가 형성되는데, 이 돌출부(40)는 상기 제1 렌즈체(32)를 투과한 광이 제2 렌즈체(33)의 둘레부로 투과되는 것을 방지하도록 된 것으로, 이는 상기 제2 렌즈체(33)의 형상에 따른 비초점 영역에서 불필요하게 광이 투과되는 것을 방지하여 상기 제2 렌즈체(33)에 의한 집광효과 및 광선별 효과를 증대시키고자 하는 것이다.In particular, the first spacer 35 is formed with a projection 40 to cover the front circumference of the second lens body 33, the projection 40 is the light transmitted through the first lens body 32. The second lens body 33 is to be prevented from being transmitted to the circumference of the second lens body 33, which prevents unnecessary light from being transmitted in the non-focused area according to the shape of the second lens body 33. It is intended to increase the light converging effect and the light beam effect by (33).

한편, 상기 렌즈체(32,33,34)는 그 재질과 제조방법이 특별하게 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 광투과율이 매우 우수한 게르마늄을 이용하여 절삭가공에 의해 제작될 수 있다. 이는 재질에 따른 광투과율을 높임과 동시에 절삭가공에 따른 형상이나 치수 또는 곡면을 정밀하게 형성함으로 인해 광투과 효율을 개선할 수 있는 것이다. On the other hand, the lens body (32, 33, 34) is not particularly limited in the material and manufacturing method, but preferably may be manufactured by cutting using germanium having a very excellent light transmittance. This is to improve the light transmittance by increasing the light transmittance according to the material and at the same time precisely forming the shape, dimension or curved surface according to the cutting process.

참고로, 도 5는 본 발명의 광학계(30)에 의한 광투과 특성을 시뮬레이팅한 것으로, 도시된 바와 같이 본 발명은 상기 각 렌즈체(32,33,34)에 의해 집광과 확산 및 집광을 순차적으로 반복하여 최종적으로 셔터(41)를 통과하여 센서면(42)에 도달함으로 인해 온도분포에 따른 색상 구현을 효과적으로 발휘할 수 있게 된다.
For reference, FIG. 5 is a simulation of light transmission characteristics by the optical system 30 of the present invention. As shown in the present invention, the light condensing, diffusing, and condensing are performed by the respective lens bodies 32, 33, and 34. By repeating sequentially and finally passing through the shutter 41 to reach the sensor surface 42, it is possible to effectively exhibit the color according to the temperature distribution.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventions. It will be apparent to those of ordinary skill in the art.

Claims (3)

원통형상의 경통(31)과;
상기 경통(31) 내에 다수개가 간격을 두고 설치되되, 양면이 광원의 광조사 방향에 대해 볼록하게 형성된 제1 렌즈체(32)와, 이 제1 렌즈체(32)에 의한 광이 투과되도록 위치되어 양면이 상기 제1 렌즈체(32)에 대해 오목하게 형성된 제2 렌즈체(33)와, 이 제2 렌즈체(33)에 의한 광이 투과되도록 위치되어 양면이 상기 제2 렌즈체(32) 측으로 볼록하게 형성된 제3 렌즈체(34)와;
상기 각 렌즈체(32,33,34)의 간격을 유지하도록 상기 경통(31) 내에 결합되는 링형상의 스페이서(35,36)와;
상기 렌즈체(32,33,34)를 상기 경통(31) 상에 고정하도록 된 링형상의 리테이너(37)로 이루어진 것을 특징으로 하는 적외선 센서 유닛의 광학계.
A cylindrical barrel 31;
A plurality of gaps are provided in the barrel 31 at intervals, and both surfaces thereof are convex with respect to the light irradiation direction of the light source, and the position is such that light by the first lens body 32 is transmitted. The second lens body 33 is formed so that both surfaces are concave with respect to the first lens body 32, and the light is transmitted through the second lens body 33, so that both surfaces are the second lens body 32. A third lens body 34 formed convexly toward the side;
Ring-shaped spacers (35,36) coupled to the barrel (31) so as to maintain a distance between the lens bodies (32, 33, 34);
The optical system of the infrared sensor unit, characterized in that it comprises a ring-shaped retainer (37) for fixing the lens body (32, 33, 34) on the barrel (31).
제1항에 있어서, 상기 스페이서(35,36)는 상기 제1 렌즈체(32)와 제2 렌즈체(33) 사이에 개재되는 제1 스페이서(35)와, 상기 제2 렌즈체(33)와 제3 렌즈체(34) 사이에 개재되는 제2 스페이서(36)로 이루어지고;
상기 제1 스페이서(35)에는 상기 제2 렌즈체(33)의 전면 둘레를 커버하도록 된 돌출부(40)가 형성된 것을 특징으로 하는 적외선 센서 유닛의 광학계.
The method of claim 1, wherein the spacers 35 and 36 are formed of a first spacer 35 interposed between the first lens body 32 and the second lens body 33, and the second lens body 33. And a second spacer 36 interposed between the third lens body 34 and the third lens body 34;
The first spacer (35) is an optical system of the infrared sensor unit, characterized in that the protrusion (40) is formed to cover the front circumference of the second lens body (33).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각 렌즈체(32,33,34)는 게르마늄 재질로 이루어져 절삭가공에 의해 제작된 것을 특징으로 하는 적외선 센서 유닛의 광학계.   The optical system of claim 1 or 2, wherein each of the lens bodies (32, 33, 34) is made of germanium and manufactured by cutting.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020052177A (en) * 2018-09-26 2020-04-02 株式会社デンソー Camera module

Cited By (1)

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JP2020052177A (en) * 2018-09-26 2020-04-02 株式会社デンソー Camera module

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