KR20170086415A - 광 센서 - Google Patents

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Abstract

광 센서는 광 전송기; 광 수신기; 평가 유닛; 적어도 부분적 반사 표면을 가지는 복수의 마이크로미러 요소들을 포함하고 복수의 마이크로미러 요소에 연결된 전극 배열을 포함하는 적어도 하나의 미러 유닛; 그리고 전극 배열을 제어함으로써 적어도 두 개의 서로 다른 기능적 상태 사이에서 미러 유닛을 조절하도록 구성되는 제어 장치를 포함한다. 미러 유닛은 마이크로미러 요소가 배열되는 적어도 실질적으로 투명한 기판을 포함한다. 제어 장치는 마이크로미러 요소가 열린 위치에 있고 미러 유닛 상에 입사되는 광 복사가 투명 전극을 통하여 마이크로미러 요소를 지나는 투과 상태가 되도록 일시적으로 설정하도록 구성된다.

Description

광 센서{Optical sensor}
본 발명은 전송 광 빔을 측정 영역으로 전송하는 광 전송기(light transmitter), 수신 광 빔을 측정 영역으로부터 수신하는 광 수신기(light receiver), 광 수신기에 의해 수신된 수신 광 빔을 이용하여 측정 영역의 특성을 결정하는 평가 유닛, 전송 광 빔 및/또는 수신 광 빔을 제어하고 적어도 부분적으로 반사면을 가지는 복수의 마이크로미러 요소(micromirror elements)를 포함하고 마이크로미러 요소에 전기적으로 연결된 전극 배열을 포함하는 적어도 하나의 미러 유닛(mirror unit), 그리고 전극 배열을 제어하여 적어도 두 개의 서로 다른 기능적 상태(functional states) 사이에서 적어도 하나의 미러 유닛을 조절하도록 구성되는 제어 장치를 포함하는 광 센서에 관한 것이다.
이러한 센서들은 예를 들어 먼지 측정 유닛의 형태의 모니터링 작업 및 측정 작업, 안개 측정 유닛, 가스 농도 측정 유닛, 스펙트로미터(spectrometers) 등과 같이 다양한 방식으로 사용된다. 응용에 따라, 측정 영역을 통해 전송되는 광, 측정 영역으로부터 반사되는 광 또는 측정 영역에서부터 특정 공간상 각도 영역으로 산란되는 광은 이 과정에서 광 수신기에 의해 감지된다. 광 센서의 사용의 다른 영역은 물체의 인식 또는 측정 영역에 위치하는 물체의 특정 특성의 판단이다. 예를 들어, 광 센서, 광 차단기(light barriers), 광 그리드(light grids), 칼러 센서 또는 스캐너가 이러한 종류의 작업을 위해 사용된다.
이동 가능하고 전기적으로 접속되는 마이크로미러 요소들의 배열에 기초하는 미러 유닛은 기술분야에서 마이크로미러 어레이(micromirror arrays) 또는 MEMS (microelectromechanical systems) 미러 어레이라고도 불린다. 이동 가능한 거대 미러(macroscopic mirrors) 또는 빔 스플리터(beam splitters)와는 대조적으로, 마이크로미러 어레이는 센서의 기능적 상태가 순전히 전기적으로 그리고 짧은 스위칭 시간으로 조절될 수 있다는 장점을 가진다. 더욱이, 마이크로미러 어레이의 필요 공간이 작다.
마이크로미러 요소는 캐리어(carrier) 요소에 피봇 지지되는 평평한, 평면 또는 곡면 블레이드로 디자인될 수 있다. 이러한 마이크로미터 요소는 베인(vanes)이라고도 불리며 예를 들어 미국특허 US8,325,409B2에 개시되어 있다.
마이크로미러 어레이는 배타적으로 광 센서에서 반사에 전형적으로 작동된다. 이 점에서 미러 유닛의 두 개의 기능적 상태는 서로 다른 반사각에 대응하며, 즉 입사 광(incident light)이 기능적 상태에 따라 다른 양으로 굴절된다. 기능적 상태와 관련된 센서의 광 경로의 디자인 가능성은 이 점에서 제한되지 않는다.
미국 등록특허 US8,325,409B2
본 발명의 목적은 확장된 디자인 가능성을 가지는 처음에 명명된 종류의 광 센서를 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항1의 특징을 가지는 광 센서에 의해 충족된다.
본 발명에 따르면, 마이크로미러 요소가 배열되는 적어도 실질적으로 투명한 기판을 포함하는 미러 유닛이 제공되고, 마이크로미러 요소가 열린 위치에 있고 미러 유닛에 입사되는 광 복사(light radiation)가 마이크로미러 요소를 지나 투명 기판을 통해 이동하는 투과 상태(transmission state)로 미러 유닛을 일시적으로 설정하도록 구성되는 제어 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 이전에는 상당한 불이익을 받아들이면서 단지 가능했던 광 경로들이 투과에서 마이크로미러 어레이의 일시적인 작동에 의해 센서 내에 정의된다는 것이 인식될 수 있다. 예를 들어, 굴절이 없는 빔 안내가 이동 가능한 거대 미러 또는 빔 스플리터 없이 구현될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 센서는 특히 컴팩트하며, 비싸지 않으며, 유지보수가 쉬워진다. 이동되는 거대 파트(macroscopic parts)를 없애는 것은 추가로 동력이 절감되는 작동을 가능하게 한다.
마이크로미러 요소는 열린 위치와 닫힌 위치 사이에서 각각 피봇 가능할 수 있다. 바람직하게는 마이크로미러 요소는 반사 알루미늄 코팅을 가지는 실리콘 옥시나이트라이드(silicon oxynitride) 기판을 각각 포함한다. 바람직하게는 마이크로미러 요소의 크기는 최대 1mm2이고, 특히 바람직하게는 최대 0.5mm2이다. 투과 상태에서 미러 유닛의 비방해 방사를 담보하기 위해, 전극 배열은 기판에 적용되고 마이크로미러 요소에 전기적으로 접촉하는 투명 층을 포함할 수 있다.
미러 유닛이 투과 상태로 설정될 때, 전송 광 빔은 측정 영역을 통과하지 않고 미러 유닛의 기판을 통해 광 수신기로 이동하는 것이 제공될 수 있다. 예를 들어 기준 또는 조절 목적으로, 이것이 비감쇠 광(unattenuated light)의 강도의 간단한 방식에 의해 감지가 허용되도록 한다.
특히 제어 장치는 제어 기준, 비교 기준 또는 정정 기준의 존재 하에 미러 유닛을 투과 상태로 설정하도록 구성될 수 있다. 센서 작동 중에 측정 영역에 의해 영향을 받지 않는 기준 신호(reference signal)의 수신을 위해 일시적으로 제공하는 측정의 신뢰성에 자주 중요하다. 특히 비감쇠 기준 신호의 수신은 광 전송기의 파워 조절, 영점(zero point)의 정정 및 오염 조사를 위해 특히 중요하다.
미러 유닛이 투과 상태로 설정될 때 마이크로미러 요소는 기판의 광 입사 면에 대해 틸트 각(tilt angle)만큼 각각 틸트된다. 틸트 각은 바람직하게는 40° 내지 50° 사이의 크기일 수 있다. 예를 들어, 틸트 각은 대략 45°일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 미러 유닛은 미러 유닛이 투과 상태로 설정될 때 마이크로미러 요소가 전송 광 빔 또는 수신 광 빔의 주 입사 방향과 적어도 실질적으로 평행하게 정렬되도록 배열된다. 이 실시예에서, 따라서 미러 유닛이 투과 상태로 설정될 때 마이크로미러 요소의 평평한 쪽은 입사 광과 평행하게 연장된다. 이에 의해 미러 유닛 상에 입사되는 광은 열린 마이크로 요소에 의해 차단되지 않고 그에 의해 투과 손실이 작다.
바람직하게는 제어 장치는 적어도 하나의 미러 유닛을 마이크로미러 요소가 미러 유닛의 광 입사 면 또는 광 출사 면을 적어도 부분적으로, 바람직하게는 적어도 그것의 75%만큼, 특히 바람직하게는 적어도 90%만큼 덮는 반사 상태로 일시적으로 설정하도록 구성된다. 높은 덮는 비율은 특히 작은 손실의 빔 굴절을 가능하게 한다.
제어 장치는 미러 유닛을 센서 작동 중에 반사 상태와 투과 상태 사이에서 주기적으로 조절하도록 구성될 수 있다. 이에 의해 센서 작동 중이 지속적으로 위에서 언급된 제어 방법, 비교 방법 또는 정정 방법을 수행하는 것이 가능하며, 그에 의해 특히 정확하고 신뢰할 수 있는 작동이 가능하고 원하지 않는 데이터 차이가 회피될 수 있다. 이동 가능한 거대 미러의 사용에서, 제어 방법, 보상 방법 또는 정정 방법의 주기적인 수행이 상대적으로 긴 스위칭 시간에 의해 일반적으로 비현실적이다.
본 발명의 특별한 실시예는 광 전송기 광 수신기는 직선 광 경로에 배열되고 측정 영역은 직선 광 경로에서 이격되며, 미러 유닛이 반사 상태로 설정될 때 미러 유닛은 전송 광 빔을 직선 광 경로로부터 분리시키고 측정 영역 내로 굴절시킨다. 이 실시예에서 미러 유닛이 투과 상태로 설정될 때 전송 광 빔은 측정 영역을 통과하지 않고 광 수신기로 바로 이동한다. 이에 따라 광 전송기의 출력 강도의 특히 신뢰할 수 있고 왜곡되지 않는 감지가 가능하다. 탁도 필터와 같은 보정 요소가 직선 광 경로에 배열될 수 있다. 예를 들어 이것은 광 수신기의 감도를 이용한 광 전송기의 출력 파워의 조정(coordination)이 가능하게 한다.
센서는 그에 배열되는 마이크로미러 요소를 가지는 적어도 실질적으로 투명한 기판을 포함하고 투과 상태와 반사 상태 사이에서 조절될 수 있는 추가 미러 유닛을 포함하며, 추가 미러 유닛은 반사 상태로 설정될 때 측정 영역에서 방출되는 수신 광 빔을 직선 광 경로로 결합시킨다. 양 미러 유닛이 투과 상태가 될 수 있기 때문에, 광 전송기로부터 광 수신기로의 직접 및 직선 빔 안내가 이 실시예에서 제공될 수 있다.
본 발명의 추가 실시예에 따르면, 마이크로미러 요소는 전극 배열의 각각의 개별 전극에 의해 개별적으로 제어될 수 있다. 이것은 마이크로미러 요소가 예를 들어 단지 부분적으로 개방될 수 있기 때문에 미러 유닛의 사용의 가능성을 확대시킨다. 마이크로미러 요소의 개별적인 피제어성(controllability)에서, 미러 유닛은 서로 다른 두 개의 기능적 상태보다 더 많은 상태를 가질 수 있다.
제어 장치는 미러 유닛을 개별 전극을 제어함으로써 단지 일부의 마이크로미러 요소가 개방 상태에 있는 부분적 투과 상태로 일시적으로 설정하도록 특별히 구성될 수 있다. 부분적 투과 상태에서, 미러 유닛으로 입사되는 광의 일부는 투명 기판을 통해서 이동하고 일부는 반사된다. 미러 유닛의 투과 정도는 이러한 방식으로 제어 장치를 통해서 원하는 값으로 설정될 수 있다. 제어 장치는 테스트 목적을 위해 한편으로는 미러 유닛을 수신기 측에서 반사 상태로 설정하고 다른 한편으로는 미러 유닛을 전송기 측에서 부분적 투과 상태로 설정하도록 구성될 수 있다. 전송기 측에서 미러 유닛을 통하여 이동하는 입사 광의 비율은 수신기 측에서 미러 유닛에 의해 차단되어 광 수신기로 이동하는 광의 양이 예를 들어 "스팬 테스트(span test)"를 수행하기 위해 이러한 방식으로 감소될 수 있다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 제어 장치는 개별 전극을 제어함으로써 미러 유닛을 적어도 일시적으로 이미징 상태(imaging state)로 설정할 수 있도록 구성되면, 이 상태에서 마이크로미러 요소들은 미러 유닛이 오목하거나 볼록하게 배열되는 미러 표면을 전체적으로 정의하도록 기판의 광 입사 면 또는 광 출사 면에 대해 서로 다른 틸트 각으로 틸트된다. 서로 다르게 틸트된 마이크로미러 요소에 의해 대략적으로 얻어지고 이어지는 평면 섹션들에 의해 궁극적으로 얻어지는 미러 표면의 전체 범위는 연속적인 곡률을 가지는 아치형의 거대 미러를 형성한다는 것을 의미한다. 이에 의해 전송 광 빔 또는 수신 광 빔은 미러 유닛에 의해 예를 들어 특정 영역에 집속될 수 있다.
광 전송기 및 미러 유닛은 적어도 하나의 측정 윈도우를 포함하는 폐쇄 하우징 내에 배열되는 것과 미러 유닛이 이미징 상태에 설정될 때 측정 윈도우의 표면 상의 전송 광 빔의 집속에 영향을 주는 것이 제공된다. 따라서 윈도우 표면의 강한 조명이 이에 의해 가능해지고, 이것은 예를 들어 오염 검사를 위해 사용될 수 있다. 추가적인 광 수신기의 형태의 오염 센서는 축적물에 의해 반사되고/반사되거나 산란되는 광을 검출하도록 하우징 내에 배열될 수 있다.
광 전송기 및 광 수신기는 적어도 하나의 측정 윈도우를 포함하는 폐쇄 하우징 내에 배열될 수 있으며, 이때 측정 영역은 하우징 외부에 위치되고 센서는 광 빔을 측정 영역을 통과한 후에 하우징으로 다시 돌아가도록 안내하는 반사기를 포함한다. 이 실시예에는 특히 방폭(explosion-proof) 장치에 적합하다. 측정 윈도우는 인터페이스에서 굴절에 의한 손실을 낮게 하기 위해 약간 경사질 수 있다.
미러 유닛은 반사기에 일체화될 수 있다. 반사기에 일체화된 미러 유닛이 투과 상태로 설정될 때, 빛이 반사되어 센서 하우징 내로 되돌아가지 않아서 광 수신기는 측정 영역으로부터 산란된 광을 배타적으로 감지한다. 이것은 직접 산란 광 측정에 사용될 수 있다. 원하지 않는 광의 주위로의 방사를 피하기 위해, 반사기는 하우징에서 볼 때 미러 유닛 뒤에 배열되는 광 트랩(light trap)을 포함할 수 있다. 특별한 실시예에 따르면, 반대 방향으로 정렬되고 투명 기판을 가지는 추가 미러 유닛은 반사기에 일체화된다.
또한 반사기는 위에서 설명된 바와 같고 고양이 눈(cat's eye)의 형태로 배열되는 복수의 미러 유닛을 가질 수 있다. 상대적으로 큰 표면을 가지는 반사기는 이 방식으로 컴팩트한 마이크로미러 어레이로부터 조립될 수 있다.
본 발명의 추가 실시예는 미러 유닛을 이동시키고/이동시키거나 회전시키는 적어도 하나의 액추에이터를 포함하는 센서를 제공한다. 전송 광 빔은 액추에이터에 의해 반사기 상에 정확하게 정렬될 수 있다. 액추에이터는 바람직하게는 압전 액추에이터(piezoelectric actuator)로 구성될 수 있다. 예를 들어 추가 광 수신기의 형태의 위치 센서는 정렬 과정을 실현하기 위해 반사기에 배열될 수 있다.
또한 본 발명은 측정 영역으로 전송 광 빔을 전송하는 광 전송기; 상기 측정 영역으로부터 수신 광 빔을 수신하는 광 수신기; 상기 광 수신기에 의해 수신된 상기 수신 광 빔을 이용하여 상기 측정 영역의 특성을 결정하는 평가 유닛; 상기 전송 광 빔 및/또는 상기 수신 광 빔을 산란시키며, 적어도 부분적으로 반사 면을 가지는 복수의 마이크로미러 요소들을 포함하고, 상기 마이크로미러 요소에 전기적으로 연결되는 전극 배열을 포함하는 적어도 하나의 미러 유닛; 그리고 상기 전극 배열을 제어함으로써 적어도 두 개의 서로 다른 기능적 상태 사이에서 상기 적어도 하나의 미러 유닛을 조절하도록 구성되는 제어 장치를 포함하는 청구항 제17항에 따른 광 센서와 관련된다.
청구항 제17항에 따른 본 발명의 실시예에서, 상기 전극 배열은 그에 의해 상기 마이크로미러 요소가 개별적으로 제어 가능한 복수의 개별 전극을 포함하는 것, 그리고 상기 제어 장치는 상기 개별 전극을 제어함으로써 상기 미러 유닛을 이미징 상태로 일시적으로 설정하도록 구성되며, 상기 이미징 상태에서 상기 마이크로미러 요소는 상기 미러 유닛이 오목하게 또는 볼록하게 아치형으로 형성되는 미러 표면을 전체적으로 정의하도록 상기 미러 유닛의 광 입사 면 또는 광 출사 면에 대해 서로 다른 틸트 각만큼 틸트되는 것이 제공된다.
위에서 설명된 바와 같이, 연속 곡률을 가지는 아치형의 거대 미러의 크기에 대한 미러 표면의 전체 크기의 근사치는 이것에 의해 의미된다. 전송 광 빔 또는 수신 광 빔은, 예를 들어 윈도우 표면에 의해 다시 반사되고/반사되거나 산출되는 광의 검출을 통해 측정 윈도우의 오염 정도를 결정하기 위해, 개별 전극의 직접 제어에 의해 특정 영역 상에, 예를 들어 측정 윈도우의 표면 상에 특히 집속될 수 있다. 지나친 오염 시에, 제어 장치는 경고 신호 또는 정비 신호의 출력을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 원리는 광 센서, 광 배리어, 광 그리드, 스캐너 등과 같은 광 센서의 모든 기존 타입에 일반적으로 적용될 수 있다. 그러나 본 발명의 장점은 대기 시도(視度) 측정계(transmissiometers) 및 산란 광 측정 장치에 특히 적용된다.
본 발명의 추가적인 내용은 종속 청구항, 상세한 설명 및 첨부된 도면에 나타나 있다.
본 발명은 다음의 도면을 참조로 하여 이하에서 설명된다.
도 1은 노멀 모드(normal mode)에서 본 발명에 따른 광 센서의 실시예의 개략적인 다이어그램이다.
도 2는 본 발명에 따른 광 센서에 사용되는 미러 유닛의 부분 확대도이고, 미러 유닛의 마이크로미러 요소는 닫힌 위치(closed position)에 있다.
도 3은 열린 위치(open position)에 있는 마이크로미러 요소를 가지는 도 2에 도시된 미러 유닛을 보여준다.
도 4는 제어 모드(control mode)에서 도 1에 도시된 센서의 일부를 보여준다.
도 5는 테스트 모드(test mode)에서 도 1에 도시된 센서의 일부를 보여준다.
도 6은 산란 광 감지 모드(scattered light detection mode)에서 도 1에 도시된 센서의 일부를 보여주는 도면이다.
도 7은 오염 테스트 모드(contamination test mode)에서 도 1에 도시된 센서의 일부를 보여준다.
도 8은 조절 모드(adjustment mode)에서 본 발명에 따른 광 센서의 다른 실시예를 보여준다.
도 1에서 개략적으로 도시된 광 센서(11)는, 측정 영역(12)에 존재하는 먼지 입자(50)의 농도를 결정하기 위한 먼지 측정 장치의 실시예로서, 전송 광 빔(15)을 전송하는 광 전송기(light transmitter)(13) 그리고 수신 광 빔(19)을 수신하는 광 수신기(light receiver)(17)를 포함한다. 광 전송기(13)는 발광 다이오드(light emitting diode) 또는 레이저 다이오드(laser diode)로 구성될 수 있다. 광 수신기(17)는 단순한 포토다이오드(photodiode) 또는 다이오드 어레이나 CCD 어레이와 같은 공간 분해 디텍터(spatially resolving detector)일 수 있다. 각각의 빔 형성 광학 장비가 광 전송기(13) 및 광 수신기(17)와 연관될 수 있으나, 이것은 도 1에 도시되어 있지 않다. 도시된 바와 같이, 광 전송기(13) 및 광 수신기(17)는 서로 마주하고 공통의 광 축(optical axis)(20)을 가지며, 즉 광 전송기(13)와 광 수신기(17)는 직선 광 축 상에 배열된다.
도시된 실시예에서, 광 센서(11)는 두 개의 파트로 디자인되며, 첫 번째 파트는 폐쇄 베이스 하우징(23)에 의해 형성되고 나머지 파트는 반사기(reflector)(25)이다. 광 전송기(13) 및 광 수신기(17)는, 측정 영역(12)이 베이스 하우징(23) 외부에 위치하는 상태로, 밀폐된, 바람직하게는 방폭된(explosion-protected) 베이스 하우징(23)에 수용된다.
측정 영역(12)의 먼지 농도를 검출하기 위해, 전송된 광 빔(15)은 제1 미러 유닛(first mirror unit)(27)에 의해 대략 90° 만큼 굴절되어 이들은 제1 측정 윈도우(29)를 통해 베이스 하우징(23)을 빠져나가고 측정 영역(12)을 통과하고 반사기(25)에 입사된다. 반사기(25)는 입사된 광의 직접 재반사에 영향을 줘서 입사된 광은 측정 영역(12)을 다시 통과하며, 수신 광 빔(19)으로 제2 측정 윈도우(31)를 통하여 베이스 하우징(23)으로 다시 들어가고, 제2 미러 유닛(35)에 의해 광 수신기(17)의 방향으로 굴절된다.
도시되어 있지 않지만, 전자 평가 유닛(electronic evaluation unit)이 광 수신기(17)에 연결되고, 광 수신기(17)로부터 수신되는 수신 광 빔(19)을 이용하여 측정 영역(12)의 먼지 농도를 결정하고 대응하는 먼지 농도 신호를 출력할 수 있다.
도 2 및 도 3에 개별적으로 도시된 두 개의 미러 유닛(27, 35)은 광 전송기(13)가 광을 방사하는 파장 범위에 대해 적어도 투명한 평판 형태의 기판(37)을 각각 포함한다. 평평한 반사 블레이드의 형태의 복수의 마이크로미러 요소(39)는 투명 기판(37)에 피봇 가능하게 배열된다. 마이크로미러 요소(39)는 반사 알루미늄 코팅을 가지는 실리콘 옥시나이트라이드(silicon oxynitride) 기판을 각각 포함하며, 대략 0.5　mm2의 크기를 가질 수 있다. 간단함을 위해, 단지 네 개의 마이크로미러 요소(39)가 도 1에서 각 기판(37)에 대해 도시되어 있다. 사실상, 마이크로미러 어레이로 구성되는 미러 유닛은 기판 별로 실질적으로 더 많은 마이크로미러 요소를 가진다.
각각의 마이크로미러 요소(39)는 연관 투명 전극(도시되지 않음)에 전기적으로 연결된다. 마이크로미러 요소(39)는, 전극에 적당한 전압을 인가함으로써, 도 2에 도시된 바와 같이 선택적으로 닫히거나 도 3에 도시된 바와 같이 열릴 수 있다.
마이크로미러 요소들(39)이 도 2에 도시된 바와 같이 닫힌 위치에 있을 때, 이들은 기판(37)의 광 입사 면(45)을 가로지르도록 배치되고 이에 따라 화살표로 도시된 바와 같이 입사 광을 반사한다. 바람직하게는 마이크로미러 요소들(39)은 미러 유닛(27, 35)이 반사 상태에 있을 때 광 입사 면의 적어도 90%를 덮는다.
마이크로미러 요소들(39)이 도 3에 도시된 바와 같이 열린 위치에 있을 때, 이들은 광 입사 면(45)에 대해 대략 45°의 틸트 각(α)으로 틸트된다. 나아가, 각각의 미러 유닛(27, 35)은 이들의 마이크로미러 요소들(39)이 열린 위치에 있을 때 적어도 실질적으로 전송 광 빔 또는 수신 광 빔의 메인 입사 방향과 평행하게 정렬되도록 배열된다. 그러면 각각의 미러 유닛(27, 35)은 미러 유닛(27, 35) 상에 입사되는 광 복사가 마이크로미러 요소들(39)을 지나 투명 기판(37)을 통해서 이동하는 투과 상태에 있게 된다.
반사기(25)는 제1 미러 유닛(27) 및 제2 미러 유닛(35)과 정확히 동일하게 구성되고 배열되는 반사기 미러 유닛(49)의 배열을 포함한다. 서로 인접하게 배열되고 서로에 대해 각을 이루도록 배열되는 두 개의 반사기 미러 유닛(49)이 도 1에 도시되어 있다. 또한 반사기(25)는 서로 인접하게 배열되고 교대로 틸트되는, 즉 고양이 눈(cat's eye)의 형상을 가지는 두 개 이상의 반사기 미러 유닛(49)을 포함한다. 이 형상은 반사기의 작은 깊이를 가지면서 상대적으로 큰 반사기 표면의 제공이 가능하게 한다.
도시되어 있지 않으나, 센서(11)의 제어 장치는 미러 유닛(27, 35)이 이하에서 좀 더 자세히 보여질 바와 같이 센서(11)의 작동 상태에 따라 투과 상태, 반사 상태 및 선택적으로 추가 기능적 상태 사이에서 조절되도록 구성된다.
제1 미러 유닛(27) 및 제2 미러 유닛(35) 모두가 도 1에 도시된 바와 같이 반사 상태로 설정되면, 전송 광 빔(15)은 직선 광 경로로부터 분리되고 측정 영역(12)을 두 번 통과한 후에 전송 광 레이(19)로서 직선 광 경로에 다시 합쳐진다. 이것은 센서(11)의 노멀 모드(normal mode)에 해당한다.
이와 대조적으로, 제1 미러 유닛(27) 및 제2 미러 유닛(35)이 도 4에 도시된 바와 같이 투과 상태로 설정되면, 전송 광 빔(15)은 측정 영역(12)을 통과하지 않고 제1 미러 유닛(27) 및 제2 미러 유닛(35)의 기판(37)을 통과하여 광 수신기(17)로 이동한다. 보정된 탁도 필터(turbidity filter)(47)가 두 개의 미러 유닛(27, 35) 사이에 배열된다. 도 4에 도시된 바와 같은 센서(11)의 구성은 광 전송기(13)의 출력 파워가 결정되고/결정되거나 조절되는 제어 모드에 대응한다.
제2 미러 유닛(35)이 반사 상태로 설정되는 반면 제1 미러 유닛(27)은 부분적으로 투과 상태로 설정되는 본 발명에 따른 센서(11)의 추가적인 작동 상태를 보여준다. 부분적인 투과 상태는 마이크로미러 요소(39)의 일부는 열린 위치로 설정되고 마이크로미러 요소(39)의 다른 일부는 닫힌 위치로 설정되는 것에 의해 달성될 수 있다. 광 수신기(17)로 돌아오는 광의 양은 광 전송기(13)의 변화되지 않은 출력 파워에서 감소될 수 있으며 그에 의해 예를 들어 테스트 모드에서 "스팬 테스트(span test)"를 수행할 수 있다.
도 6에 도시된 작동 상태에서, 제1 미러 유닛(27) 및 제2 미러 유닛(35)은 반사 상태로 설정되고, 반면에 반사기 미러 유닛(49)은 투과 상태로 각각 설정된다. 그러면 반사기(25)는 광 트랩(light trap)으로 작용하고 어떤 반사 광도 베이스 하우징(23)으로 돌아가는 것을 허용하지 않는다. 먼지 입자(50)에서 산란된 광 빔(55)만이 광 수신기(17)에 도달한다. 따라서 순수 산란 광 측정이 이 작동 모드에서 이루어질 수 있다. 먼지 입자(50)의 크기 분포의 결정이 투과 측정과 산란 광 측정의 조합에 의해 가능해진다.
도 7은 제1 측정 윈도우(29)의 오염을 체크하기 위해 작용하는 본 발명에 따른 광 센서(11)의 추가적인 작동 상태를 보여준다. 이와 관련하여 제1 미러 유닛(27)은 제1 미러 유닛(27)이 전송 광 빔(15)을 제1 측정 윈도우(29) 상에 집속시키는 오목 미러로 대체로 작용하도록 마이크로미러 요소(39)가 광 입사 표면(45)에 대해 서로 다른 틸트 각도로 틸트되는 이미징 상태(imaging state)로 설정된다. 그에 따라 상대적으로 큰 강도의 조명이 제1 측정 윈도우(29)에 이루어지게 된다. 제1 측정 창(29)에 위치하는 입자들(57)이 광을 후방으로 산란시키며, 이는 추가 광 수신기의 형태인 오염 감지기(59)에 의해 인식된다. 제1 측정 윈도우(29)의 지나친 강한 오염 상황에서, 제어 장치는 적당한 경고 신호나 정비 신호를 출력한다.
도 8에 도시된 본 발명에 따른 광 센서(11)는 기본적으로 도 1 내지 도 7을 참조로 위에서 설명된 바와 같이 디자인된다. 그러나 제1 미러 유닛(27) 및 제2 미러 유닛(35)은 개별 압전 액추에이터(piezoelectric actuators)(60)에 의해 서로에 대해 직각을 이루도록 연장되는 두 개의 피봇 축에 대해 피봇 가능하다. 반사기(25)에 대한 전송 광 빔(15)의 정확한 정렬은 이러한 방식으로 이루어진다. 정렬 과정을 가능하도록 하기 위해, 추가 광 수신기의 형태의 위치 센서(position sensors)(65)가 반사기(25)에 배열된다. 다이어프램(diaphragms)(67)이 도시된 예에서 위치 센서(65)와 연계된다. 정렬을 위해, 반사기 미러 유닛(49)은 도시된 바와 같이 반사기 미러 유닛(49) 후방에 위치되는 위치 센서(65)가 전송 광 빔(15)을 감지하도록 투과 상태로 설정된다. 개별 위치 센서(65)에 의해 출력되는 강도 신호가 최대 값을 가질 때, 전송 광 빔(15)은 이상적으로 방향이 정해진다.
본 발명에 따른 광 센서(11)는 반사 대신 투과 상태에서 제1 미러 유닛(27), 제2 미러 유닛(35) 및/또는 반사기 미러 유닛(49)의 임시적인 작동에 의해 노멀 모드와는 다른 다양한 방식으로 사용될 수 있다. 이 점에서 마이크로미러 어레이를 기초로 하는 미러 유닛이 서로 다른 작동 상태 사이의 빠른 주기 변화(예를 들어 1 Hz 내지 60Hz의 주파수)가 또한 가능하도록 짧은 스위칭 시간을 가지는 것이 특히 유리하다. 이에 따라 비감쇠 출력 강도의 유사 연속 체크(quasi-continuous check)가 원하지 않은 데이터 차이를 피하면서 측정 과정에서 가능해진다.
11 광 센서(optical sensor)
12 측정 영역(measured zone)
13 광 전송기(light transmitter)
15 전송 광 빔(transmitted light beam)
17 광 수신기(light receiver)
19 수신 광 빔(received light beam)
20 광 축(optical axis)
23 베이스 하우징(base housing)
25 반사기(reflector)
27 제1 미러 유닛(first mirror unit)
29 제1 측정 윈도우(first measurement window)
31 제2 측정 윈도우(second measurement window)
35 제2 미러 유닛(second mirror unit)
37 기판(substrate)
39 마이크로미러 요소(micromirror element)
45 광 입사 면(light incidence surface)
47 탁도 필터(turbidity filter)
49 반사기 미러 유닛(reflector mirror unit)
50 먼지 입자(dust particle)
55 산란 광 빔(scattered light beam)
57 입자(particulate)
59 오염 감지기(contamination detector)
60 압전 액추에이터(piezoelectric actuator)
65 위치 센서(position sensor)
67 다이어프램(diaphragm)
α 틸트 각(tilt angle)

Claims (17)

  1. 측정 영역(12)으로 전송 광 빔(15)을 전송하는 광 전송기(13); 상기 측정 영역(12)으로부터 수신 광 빔(19)을 수신하는 광 수신기(17); 상기 광 수신기(17)에 의해 수신된 상기 수신 광 빔(19)을 이용하여 상기 측정 영역(12)의 특성을 결정하는 평가 유닛; 상기 전송 광 빔(15) 및/또는 상기 수신 광 빔(19)을 산란시키며, 적어도 부분적으로 반사 면을 가지는 복수의 마이크로미러 요소(39)를 포함하고, 상기 마이크로미러 요소(39)에 전기적으로 연결되는 전극 배열을 포함하는 적어도 하나의 미러 유닛(27, 35, 49); 그리고 상기 전극 배열을 제어함으로써 적어도 두 개의 서로 다른 기능적 상태 사이에서 상기 적어도 하나의 미러 유닛(27, 35, 49)을 조절하도록 구성되는 제어 장치를 포함하며,
    상기 미러 유닛(27, 35, 49)은 상기 마이크로미러 요소(39)가 배열되는 적어도 실질적으로 투명한 기판(37)을 포함하는 것을 특징으로 하며; 상기 제어 장치는 상기 미러 유닛(27, 35, 49)을 상기 마이크로미러 요소(39)가 열린 위치에 있고 상기 미러 유닛(27, 35, 49)에 입사되는 광 복사가 상기 마이크로미러 요소(39)를 지나 상기 투명 기판(37)을 통하여 이동하는 투과 상태로 일시적으로 설정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광 센서(11).
  2. 제1항에서,
    상기 전송 광 빔(15)은 상기 미러 유닛(27, 35)이 상기 투과 상태로 설정될 때 상기 측정 영역(12)을 통과하지 않고 상기 미러 유닛(27, 35)의 상기 기판(37)을 통해서 상기 광 수신기(17)로 이동하는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 제어 장치는 제어 기준, 비교 기준 또는 정정 기준의 존재 하에 상기 미러 유닛(27, 35, 49)을 상기 투과 상태로 설정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  4. 앞의 청구항들 중 어느 한 항에서,
    상기 마이크로미러 요소들(39)은 상기 미러 유닛(27, 35, 49)이 상기 투과 상태로 설정될 때 상기 기판(37)의 광 입사 면(45)에 대해 틸트 각(α)만큼 각각 틸트되며, 상기 틸트 각(α)은 바람직하게는 40° 내지 50° 사이의 크기인 것을 특징으로 하는 광 센서.
  5. 앞의 청구항들 중 어느 한 항에서,
    상기 미러 유닛(27, 35, 49)이 상기 투과 상태로 설정될 때, 상기 미러 유닛(27, 35, 49)은 상기 마이크로미러 요소들(39)이 상기 전송 광 빔(15) 또는 상기 수신 광 빔(19)의 입사의 주 방향과 적어도 실질적으로 평행하게 정렬되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  6. 앞의 청구항들 중 어느 한 항에서,
    상기 제어 장치는, 상기 마이크로미러 요소들(39)이 상기 미러 유닛(27, 35, 49)의 광 입사 면(45) 또는 광 출사 면을 적어도 부분적으로, 바람직하게는 적어도 75% 만큼, 특히 바람직하게는 적어도 90% 만큼, 덮는 반사 상태로 상기 적어도 하나의 미러 유닛(27, 35, 49)을 일시적으로 설정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  7. 제6항에서,
    상기 제어 장치는 상기 미러 유닛(27, 35, 49)을 센서 작동 중에 상기 반사 상태와 상기 투과 상태 사이에서 주기적으로 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  8. 제6항 또는 제7항에서,
    상기 광 전송기(13) 및 상기 광 수신기(17)는 직선 광 경로 상에 배열되고 상기 측정 영역(12)은 상기 직선 광 경로로부터 이격되며, 상기 미러 유닛(27)은 상기 반사 상태로 설정될 때 상기 직선 광 경로로부터 상기 전송 광 빔(15)을 분리시키고 상기 측정 영역(12)으로 굴절시키는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  9. 제8항에서,
    상기 센서(11)는 그에 배열되는 마이크로미러 요소들(39)을 가지는 적어도 실질적으로 투명한 기판(37)을 포함하고 투과 상태와 반사 상태 사이에서 조절될 수 있는 추가 미러 유닛(35)을 포함하고, 상기 추가 미러 유닛(35)은 상기 반사 상태로 설정될 때 상기 측정 영역(12)에서 출사되는 상기 수신 광 빔들(19)을 상기 직선 광 경로로 결합시키는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  10. 앞의 청구항들 중 어느 한 항에서,
    상기 마이크로미러 요소들(39)은 상기 전극 배열의 각각의 개별 전극들에 의해 개별적으로 제어 가능한 것을 특징으로 하는 광 센서.
  11. 제10항에서,
    상기 제어 장치는 상기 개별 전극을 제어하는 것에 의해 상기 마이크로미러 요소들(39)의 단지 일부가 열린 위치에 있는 부분 투과 상태로 상기 미러 유닛(27, 35, 49)을 일시적으로 설정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  12. 제10항 또는 제11항에서,
    상기 제어 장치는 상기 개별 전극을 제어함으로써 상기 미러 유닛(27, 35, 49)을 이미징 상태로 일시적으로 설정하도록 구성되며, 상기 이미징 상태에서 상기 마이크로미러 요소들(39)은 상기 미러 유닛(27, 35, 49)이 오목하게 또는 볼록하게 아치형으로 형성되는 미러 표면을 전체적으로 정의하도록 상기 기판(37)의 광 입사 면(45) 또는 광 출사 면에 대해 서로 다른 틸트 각(α)만큼 틸트되는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  13. 제12항에서,
    상기 광 전송기(13) 및 상기 미러 유닛(27)은 적어도 하나의 측정 윈도우(29)를 포함하는 폐쇄 하우징(23) 내에 배열되는 것을 특징으로 하며; 상기 미러 유닛(27)은 상기 이미징 상태로 설정되어 있을 때 상기 측정 윈도우(29)의 표면 상으로의 상기 전송 광 빔의 집속에 영향을 주는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  14. 앞의 청구항들 중 어느 한 항에서,
    상기 광 전송기(13) 및 상기 광 수신기(17)는 적어도 하나의 측정 윈도우(29, 31)를 포함하는 폐쇄 하우징(23) 내에 배열되고 상기 측정 영역(12)은 상기 하우징(23) 외부에 배치되고 상기 센서(11)는 상기 광 빔을 상기 측정 영역(12)을 통과한 후 상기 하우징(23)으로 다시 유입되도록 안내하는 반사기(25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  15. 제14항에서,
    상기 미러 유닛(49)은 상기 반사기(25)에 일체화되는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  16. 앞의 청구항들 중 어느 한 항에서,
    상기 센서(11)는 상기 미러 유닛(27, 35, 49)을 이동시키고/이동시키거나 회전시키는 적어도 하나의 액추에이터(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  17. 측정 영역(12)으로 전송 광 빔(15)을 전송하는 광 전송기(13); 상기 측정 영역(12)으로부터 수신 광 빔(19)을 수신하는 광 수신기(17); 상기 광 수신기(17)에 의해 수신된 상기 수신 광 빔(19)을 이용하여 상기 측정 영역(12)의 특성을 결정하는 평가 유닛; 상기 전송 광 빔(15) 및/또는 상기 수신 광 빔(19)을 산란시키며, 적어도 부분적으로 반사 면을 가지는 복수의 마이크로미러 요소들(39)을 포함하고, 상기 마이크로미러 요소들(39)에 전기적으로 연결되는 전극 배열을 포함하는 적어도 하나의 미러 유닛(27, 35, 49); 그리고 상기 전극 배열을 제어함으로써 적어도 두 개의 서로 다른 기능적 상태 사이에서 상기 적어도 하나의 미러 유닛(27, 35, 49)을 조절하도록 구성되는 제어 장치를 포함하며,
    상기 전극 배열은 그에 의해 상기 마이크로미러 요소들(39)이 개별적으로 제어 가능한 복수의 개별 전극을 포함하는 것을 특징으로 하며; 상기 제어 장치는 상기 개별 전극을 제어함으로써 상기 미러 유닛(27, 35, 49)을 이미징 상태로 일시적으로 설정하도록 구성되며, 상기 이미징 상태에서 상기 마이크로미러 요소들(39)은 상기 미러 유닛(27, 35, 49)이 오목하게 또는 볼록하게 아치형으로 형성되는 미러 표면을 전체적으로 정의하도록 상기 미러 유닛(27, 35, 49)의 광 입사 면(45) 또는 광 출사 면에 대해 서로 다른 틸트 각(α)만큼 틸트되는 것을 특징으로 하는 광 센서(11).
KR1020170007979A 2016-01-18 2017-01-17 광 센서 KR101945709B1 (ko)

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019115931A1 (de) * 2019-06-12 2020-12-17 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Optische Anordnung für ein Mikroskop
CN113405703B (zh) * 2021-06-16 2024-04-09 哲弗智能系统（上海）有限公司 一种光学传感器及消防报警装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020008506A (ko) * 2000-07-20 2002-01-31 윤종용 마이크로미러 액추에이터를 이용한 광결합 구조체
JP2002243623A (ja) * 2001-02-19 2002-08-28 Horiba Ltd 粒径分布測定装置
JP2004006451A (ja) * 2002-04-10 2004-01-08 Hitachi Industries Co Ltd ワーク支持機構
JP2009281930A (ja) * 2008-05-23 2009-12-03 Yokogawa Electric Corp 粒子濃度測定装置
KR20120121045A (ko) * 2011-04-26 2012-11-05 김제원 광학 입자 측정 장치

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4578762A (en) * 1983-07-01 1986-03-25 Tri-Med Inc. Self-calibrating carbon dioxide analyzer
JP2571245B2 (ja) * 1987-12-29 1997-01-16 ホーヤ株式会社 表面検査装置
DE3926090C2 (de) * 1989-08-07 1998-09-10 Bodenseewerk Perkin Elmer Co Zweistrahlphotometer
JPH08149355A (ja) * 1994-11-18 1996-06-07 Honda Motor Co Ltd 立体像の撮像装置
JP2003014629A (ja) * 2001-06-27 2003-01-15 Shimadzu Corp 二光束分光光度計
US6642498B2 (en) * 2001-11-21 2003-11-04 Agilent Technologies, Inc. Micromirror optical multiplexer and method for directing light towards an array of sensors
US7092079B2 (en) * 2002-09-06 2006-08-15 Nuonics, Inc. Digital optical beam profiler
US7417782B2 (en) * 2005-02-23 2008-08-26 Pixtronix, Incorporated Methods and apparatus for spatial light modulation
ATE517365T1 (de) * 2004-08-27 2011-08-15 Koninkl Philips Electronics Nv Ausrichtungssystem für spektroskopische analysen
WO2006087219A1 (en) * 2005-02-18 2006-08-24 Sony Deutschland Gmbh Shutter device for pixel element and pixel arrangement
US7164477B2 (en) * 2005-05-31 2007-01-16 Shimadzu Corporation Infrared spectrometer
JP4033217B2 (ja) * 2006-02-14 2008-01-16 エプソンイメージングデバイス株式会社 電気光学装置および電子機器
JP4641011B2 (ja) 2006-08-18 2011-03-02 日本電信電話株式会社 光スイッチ
CN201247242Y (zh) * 2008-08-15 2009-05-27 东南大学 微纳生物粒子介电表征装置
US8325409B2 (en) * 2009-06-15 2012-12-04 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Periscoping vanes for smart windows
EP2676102B1 (en) * 2011-02-15 2016-04-20 Basf Se Detector for optically detecting at least one object
CN202330305U (zh) * 2011-10-14 2012-07-11 上海施科特光电材料有限公司 一种晶体材料检查装置
EP2787332B1 (de) 2013-04-03 2019-02-20 Sick Ag Spektrometer und Verfahren zum Betrieb
JP6083466B2 (ja) * 2013-04-03 2017-02-22 富士電機株式会社 ガス分析計
DE102013111256B4 (de) * 2013-10-11 2021-06-10 Sick Engineering Gmbh Vorrichtung zur Messung der Lichtstreuung und Verfahren zum Prüfen einer Empfangsoptik
EP3203263B1 (de) * 2016-02-03 2018-04-18 Sick Ag Optoelektronischer sensor und verfahren zum erfassen von objekten

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020008506A (ko) * 2000-07-20 2002-01-31 윤종용 마이크로미러 액추에이터를 이용한 광결합 구조체
JP2002243623A (ja) * 2001-02-19 2002-08-28 Horiba Ltd 粒径分布測定装置
JP2004006451A (ja) * 2002-04-10 2004-01-08 Hitachi Industries Co Ltd ワーク支持機構
JP2009281930A (ja) * 2008-05-23 2009-12-03 Yokogawa Electric Corp 粒子濃度測定装置
KR20120121045A (ko) * 2011-04-26 2012-11-05 김제원 광학 입자 측정 장치

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