KR20200071848A - 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈 - Google Patents

적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈 Download PDF

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백종후
김창일
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한국세라믹기술원
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Abstract

기계적 및 화학적 특성이 우수하면서, 3 ~ 5㎛의 적외선 영역에서의 투과율을 향상시킨 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈는 ZnS 기재층; 상기 ZnS 기재층의 상면에 배치된 캡핑층; 및 상기 ZnS 기재층의 하면에 배치된 반사방지 코팅층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈{ZnS LENS FOR INFRARED SENSOR HAVING HIGH TRANSMITTANCE AT INTRARED REGION}
본 발명은 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기계적 및 화학적 특성이 우수하면서, 3 ~ 5㎛의 적외선 영역에서의 투과율을 향상시킨 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈에 관한 것이다.
ZnS 소결체는 CVD(Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 합성할 경우 강도 및 투명도가 칼코겐계 유리에 비해 우수하여 군수 및 민수용 시장에서 적외선 투과용 응용재료로 각광받고 있다.
그러나, CVD법을 이용한 ZnS 소결체의 합성시에는 제조시간이 길며, 합성 후 가공이 필요한 번거로움으로 인해 저가 및 보급형 ZnS 세라믹의 양산시에는 부적합한 방법으로 알려져 있다.
이를 극복하기 위하여, 다양한 연구그룹에서 ZnS 소결체를 SPS(Spark Plasma Sintering) 또는 HP(Hot Press) 방법으로 합성함으로써, 제조 공정이 단순하여 쉽게 제조할 수 있을 뿐만 아니라 제조 단가를 낮추려는 시도가 진행되고 있다.
관련 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0012767호 (2013.02.05. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 산화 아연 나노 구조체 제조 방법이 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 기계적 및 화학적 특성이 우수하면서, 3 ~ 5㎛의 적외선 영역에서의 투과율을 향상시킨 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈는 ZnS 기재층; 상기 ZnS 기재층의 상면에 배치된 캡핑층; 및 상기 ZnS 기재층의 하면에 배치된 반사방지 코팅층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 ZnS 기재층은 HP(Hot Press) 공정에 의해 제조된 것이 이용된다.
상기 캡핑층은 Si3N4, 다이아몬드 및 탄소 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
특히, 상기 캡핑층은 다이아몬드형 카본(Diamond-like carbon : DLC) 코팅층이 이용되는 것이 바람직하다.
상기 반사방지 코팅층은 적어도 둘 이상이 차례로 적층되는 적층 구조를 갖는다.
이때, 상기 반사방지 코팅층은 YbF3, Ge ZnSe, ZnS, YF3 및 ThF4 중 선택된 1종 이상을 포함한다.
특히, 상기 반사방지 코팅층은 YbF3로 이루어진 제1 층과, ZnS로 이루어진 제2 층과, YbF3로 이루어진 제3 층이 차례로 적층된 3층 구조를 갖는 것이 바람직하다.
상기 ZnS 렌즈는 3 ~ 5㎛의 적외선 영역에서의 평균 투과율이 75% 이상을 갖는다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈는 ZnS 기재층; 상기 ZnS 기재층의 상면에 배치된 상부 반사방지 코팅층; 상기 상부 반사방지 코팅층의 상면에 배치된 캡핑층; 및 상기 ZnS 기재층의 하면에 배치된 하부 반사방지 코팅층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 캡핑층은 Si3N4, 다이아몬드 및 탄소 중 선택된 1종 이상을 포함한다.
특히, 상기 캡핑층은 다이아몬드형 카본(Diamond-like carbon : DLC) 코팅층이 이용되는 것이 바람직하다.
상기 상부 및 하부 반사방지 코팅층 각각은 적어도 둘 이상이 차례로 적층되는 적층 구조를 갖는다.
이때, 상기 상부 및 하부 반사방지 코팅층 각각은 YbF3, Ge ZnSe, ZnS, YF3 및 ThF4 중 선택된 1종 이상을 포함한다.
특히, 상기 상부 및 하부 반사방지 코팅층 각각은 YbF3로 이루어진 제1 층과, ZnS로 이루어진 제2 층과, YbF3로 이루어진 제3 층이 차례로 적층된 3층 구조를 갖는다.
상기 ZnS 렌즈는 3 ~ 5㎛의 적외선 영역에서의 평균 투과율이 80% 이상을 갖는다.
본 발명에 따른 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈는 다음과 같은 특징을 갖는다.
첫째, 기존의 ZnS 렌즈는 AR 코팅을 통해 특정 영역에서의 반사율을 감소시키고 투과율을 상승하기 위해서는 다양한 코팅 재료와 많은 코팅층을 필요로 하였으나, 본 발명은 AR 코팅으로 2가지의 코팅 재료를 사용하고, 한 면 기준으로 3층의 코팅층을 증착하고도 특정 영역에서의 투과율을 상승시켰다.
둘째, 본 발명은 외부 충돌 및 충격에 노출되는 부분을 DLC 코팅을 통하여 기존의 기계적 특성(경도)보다 3배 이상을 향상시켜 내구성, 내화학성 등을 보완하였다.
셋째, 본 발명은 DLC/ZnS/AR 구조를 적용한 제1 실시예에 따른 적외선 센서용 ZnS 렌즈의 경우, 적외선 영역에서 75% 이상의 평균 투과율을 갖고, DLC/AR/ZnS/AR 구조를 적용한 제2 실시예에 따른 적외선 센서용 ZnS 렌즈의 경우, 적외선 영역에서 80% 이상의 평균 투과율을 갖는다.
넷째, 본 발명은 군사, 가정 제품, 자동차, 의학, 센서 등에서 3 ~ 5㎛의 적외선 영역에서 높은 투과율을 가지는 렌즈의 응용이 활발하게 진행되고 있으므로, 이러한 다양한 분야에 적합하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 적외선 센서용 ZnS 렌즈를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 2는 도 1의 적외선 센서용 ZnS 렌즈를 구체적으로 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 적외선 센서용 ZnS 렌즈를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 4는 도 3의 적외선 센서용 ZnS 렌즈를 구체적으로 나타낸 단면도.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 ZnS 렌즈에 대한 경도 측정 결과를 나타낸 그래프.
도 6은 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1에 따른 ZnS 렌즈에 대한 투과율 측정 결과를 나타낸 그래프.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 적외선 센서용 ZnS 렌즈를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 적외선 센서용 ZnS 렌즈를 구체적으로 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 적외선 센서용 ZnS 렌즈(100)는 ZnS 기재층(120), 캡핑층(140) 및 반사방지 코팅층(160)을 포함한다.
ZnS 기재층(120)은 적외선 센서용 ZnS 렌즈(100)의 몸체를 이루는 부분으로, 적외선 센서용 ZnS 렌즈(100)의 내부 중심부에 배치된다.
이때, CVD(Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 제조되는 ZnS 기재층(120)은 강도 및 투명도가 칼코겐계 유리에 비해 우수하여 군수 및 민수용 시장에서 각광받고는 있으나, 제조시간이 길며, 합성 후 가공이 필요한 번거로움으로 인해 저가 및 보급형 ZnS 기재층(120)의 양산시에는 부적합한 방법이다.
따라서, 본 발명에서는 제조 공정이 단순하며, 짧은 HP(Hot Press) 공정에 의해 제조된 ZnS 기재층(120)을 이용하는 것이 바람직하다.
캡핑층(140)은 ZnS 기재층(120)의 상면에 배치된다. 이러한 캡핑층(140)은 Si3N4, 다이아몬드 및 탄소 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 캡핑층(140)은 다이아몬드형 카본(Diamond-like carbon : DLC) 코팅층이 이용되는 것이 바람직하다.
이때, DLC 코팅층으로 이루어진 캡핑층(140)은 ZnS 기재층(120)의 노출된 상면을 덮도록 배치되어 ZnS 기재층(120)의 기계적 특성 및 내화학성을 향상시키게 된다.
반사방지 코팅층(160)은 ZnS 기재층(120)의 하면에 배치된다. 이러한 반사방지 코팅층(160)은 적어도 둘 이상이 차례로 적층되는 적층 구조를 가질 수 있다.
이때, 반사방지 코팅층(160)은 YbF3, Ge ZnSe, ZnS, YF3 및 ThF4 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
특히, 반사방지 코팅층(160)은 YbF3로 이루어진 제1 층(162)과, ZnS로 이루어진 제2 층(164)과, YbF3로 이루어진 제3 층(166)이 차례로 적층된 3층 구조를 갖는 것이 보다 바람직하다.
이와 같이, 반사방지 코팅층(160)은 적외선 영역에서 투과율이 우수하고 저굴절율을 가지는 YbF3를 제1 층(162) 및 제3층(166)으로 사용하고, YbF3에 비하여 고굴절율을 갖는 ZnS를 제1 층(162) 및 제3 층(166) 사이에 배치되는 제2층(164)으로 사용하는 것에 의해 반사율의 감소를 극대화하여 적외선 영역에서의 투과율을 향상시켰다.
전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈(100)는 비교적 경도가 낮은 ZnS 기재층(120)의 기계적 특성 증가를 위해 외부로 노출되는ZnS 기재층(120)의 상면에 DLC(Diamond-like carbon) 코팅을 진행하여 캡핑층(140)을 형성하고, 반사율의 감소와 투과율의 증가를 위해 ZnS 기재층(120)의 하면에 AR(Anti-Reflection) 코팅층(160)을 형성하였다.
이때, DLC 코팅층(140)으로만 기계적 특성과 광학 특성의 향상을 취할 수 있으나, AR 코팅층(160)과 DLC 코팅층(140)을 병행하는 것에 의해 기계적 특성 및 적외선 영역에서의 고투과율을 가지는 적외선 센서용 ZnS 렌즈(100)를 제조하는 것이 보다 바람직하다. 여기서, AR 코팅층(160)의 코팅 물질로는 적외선 영역에서 저굴절율 및 고투과율을 가지는 YbF3와 ZnS를 사용하는 것이 좋다.
특히, 본 발명의 제1 실시예에 따른 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈(100)는 비교적 적은 코팅층을 사용하여 캡핍층(140) 및 반사방지 코팅층(160)을 형성하는 것에 의해, 구조를 간소화할 수 있음과 동시에 반사율을 감소시켜 적외선 영역에서의 투과율을 향상시킬 수 있게 된다.
이 결과, 본 발명의 제1 실시예에 따른 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈(100)는3 ~ 5㎛의 적외선 영역에서의 평균 투과율이 75% 이상을 갖는다. 이에 따라, 기계적 특성과 적외선 투과율을 동시에 향상시킨 적외선 센서용 ZnS 렌즈(100)는 가전용 제품에서부터 군용물품까지 광범위하게 응용하여 사용될 수 있다.
(제2 실시예)
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 적외선 센서용 ZnS 렌즈를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 3의 적외선 센서용 ZnS 렌즈를 구체적으로 나타낸 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 적외선 센서용 ZnS 렌즈(200)는 ZnS 기재층(220), 상부 반사방지 코팅층(240), 캡핑층(280) 및 하부 반사방지 코팅층(260)을 포함한다.
ZnS 기재층(220)은 적외선 센서용 ZnS 렌즈(200)의 몸체를 이루는 부분으로, 적외선 센서용 ZnS 렌즈(200)의 내부 중심부에 배치된다.
이때, CVD(Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 제조되는 ZnS 기재층(200)은 강도 및 투명도가 칼코겐계 유리에 비해 우수하여 군수 및 민수용 시장에서 각광받고는 있으나, 제조시간이 길며, 합성 후 가공이 필요한 번거로움으로 인해 저가 및 보급형 ZnS 기재층(220)의 양산시에는 부적합한 방법이다.
따라서, 본 발명에서는 제조 공정이 단순하며, 짧은 HP(Hot Press) 공정에 의해 제조된 ZnS 기재층(220)을 이용하는 것이 바람직하다.
상부 반사방지 코팅층(240)은 ZnS 기재층(220)의 상면에 배치된다. 이러한 상부 반사방지 코팅층(240)은 적어도 둘 이상이 차례로 적층되는 적층 구조를 가질 수 있다.
이때, 상부 반사방지 코팅층(240)은 YbF3, Ge ZnSe, ZnS, YF3 및 ThF4 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
특히, 상부 반사방지 코팅층(240)은 YbF3로 이루어진 제1 층(242)과, ZnS로 이루어진 제2 층(244)과, YbF3로 이루어진 제3 층(246)이 차례로 적층된 3층 구조를 갖는 것이 보다 바람직하다.
이와 같이, 상부 반사방지 코팅층(240)은 적외선 영역에서 투과율이 우수하고 저굴절율을 가지는 YbF3를 제1 층(242) 및 제3층(246)으로 사용하고, YbF3에 비하여 고굴절율을 갖는 ZnS를 제1 층(242) 및 제3 층(246) 사이에 배치되는 제2층(244)으로 사용하는 것에 의해 반사율의 감소를 극대화하여 적외선 영역에서의 투과율을 향상시켰다.
캡핑층(280)은 상부 반사방지 코팅층(240)의 상면에 배치된다. 이러한 캡핑층(280)은 Si3N4, 다이아몬드 및 탄소 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 캡핑층(280)은 다이아몬드형 카본(Diamond-like carbon : DLC) 코팅층이 이용되는 것이 바람직하다.
이때, DLC 코팅층으로 이루어진 캡핑층(280)은 상부 반사방지 코팅층(240)의 노출된 상면을 덮도록 배치되어 ZnS 기재층(220)의 기계적 특성 및 내화학성을 향상시키게 된다.
하부 반사방지 코팅층(260)은 ZnS 기재층(220)의 하면에 배치된다. 이러한 하부 반사방지 코팅층(260)은 적어도 둘 이상이 차례로 적층되는 적층 구조를 가질 수 있다.
이때, 하부 반사방지 코팅층(260)은 YbF3, Ge ZnSe, ZnS, YF3 및 ThF4 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
특히, 하부 반사방지 코팅층(260)은, 상부 반사방지 코팅층(240)과 마찬가지로, YbF3로 이루어진 제1 층(262)과, ZnS로 이루어진 제2 층(264)과, YbF3로 이루어진 제3 층(266)이 차례로 적층된 3층 구조를 갖는 것이 보다 바람직하다.
이와 같이, 하부 반사방지 코팅층(260)은 적외선 영역에서 투과율이 우수하고 저굴절율을 가지는 YbF3를 제1 층(262) 및 제3층(266)으로 사용하고, YbF3에 비하여 고굴절율을 갖는 ZnS를 제1 층(262) 및 제3 층(266) 사이에 배치되는 제2 층(264)으로 사용하는 것에 의해 반사율의 감소를 극대화하여 적외선 영역에서의 투과율을 향상시켰다.
전술한 본 발명의 제2 실시예에 따른 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈(200)는 비교적 경도가 낮은 ZnS 기재층(220)의 기계적 특성 증가를 위해 외부로 노출되는 노출면에 DLC(Diamond-like carbon) 코팅을 진행하여 캡핑층(280)을 형성하고, 반사율의 감소와 투과율의 증가를 위해 ZnS 기재층(220)의 상면 및 하면에 AR(Anti-Reflection) 코팅층(240, 260)을 각각 형성하였다.
특히, 본 발명의 제2 실시예에 따른 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈(200)는 ZnS 기재층(220)의 양면에 상부 및 하부 반사방지 코팅층(240, 260)을 형성하고, 상부 반사 코팅층(240) 상에 캡핍층(280)을 형성하는 것에 의해, 제1 실시예에 비하여 구조는 다소 복합해지나, 상부 및 하부 반사방지 코팅층(240, 260)의 적용으로 적외선 영역에서의 투과율을 보다 향상시킬 수 있게 된다.
이 결과, 본 발명의 제2 실시예에 따른 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈(200)는 3 ~ 5㎛의 적외선 영역에서의 평균 투과율이 80% 이상을 갖는다. 이에 따라, 기계적 특성과 적외선 투과율을 동시에 향상시킨 적외선 센서용 ZnS 렌즈(200)는 가전용 제품에서부터 군용물품까지 광범위하게 응용하여 사용될 수 있다.
지금까지 살펴본 바와 같이, 전술한 본 발명의 실시예들에 따른 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈는 다음과 같은 특징을 갖는다.
첫째, 기존의 ZnS 렌즈는 AR 코팅을 통해 특정 영역에서의 반사율을 감소시키고 투과율을 상승하기 위해서는 다양한 코팅 재료와 많은 코팅층을 필요로 하였으나, 본 발명은 AR 코팅으로 2가지의 코팅 재료를 사용하고, 한 면 기준으로 3층의 코팅층을 증착하고도 특정 영역에서의 투과율을 상승시켰다.
둘째, 본 발명은 외부 충돌 및 충격에 노출되는 부분을 DLC 코팅을 통하여 기존의 기계적 특성(경도)보다 3배 이상을 향상시켜 내구성, 내화학성 등을 보완하였다.
셋째, 본 발명은 DLC/ZnS/AR 구조를 적용한 제1 실시예에 따른 적외선 센서용 ZnS 렌즈의 경우, 적외선 영역에서 75% 이상의 평균 투과율을 갖고, DLC/AR/ZnS/AR 구조를 적용한 제2 실시예에 따른 적외선 센서용 ZnS 렌즈의 경우, 적외선 영역에서 80% 이상의 평균 투과율을 갖는다.
넷째, 본 발명은 군사, 가정 제품, 자동차, 의학, 센서 등에서 3 ~ 5㎛의 적외선 영역에서 높은 투과율을 가지는 렌즈의 응용이 활발하게 진행되고 있으므로, 이러한 다양한 분야에 적합하게 사용될 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. ZnS 렌즈 제조
실시예 1
ZnS 기재층의 하면에 YbF3, ZnS 및 YbF3가 차례로 적층된 3층 구조를 갖는 반사방지 코팅층을 형성하였다.
다음으로, ZnS 기재층의 상면에 다이아몬드형 카본(Diamond-like carbon : DLC) 코팅층을 형성하여 ZnS 렌즈를 제조하였다.
실시예 2
ZnS 기재층의 하면에 YbF3, ZnS 및 YbF3가 차례로 적층된 3층 구조를 갖는 하부 반사방지 코팅층을 형성하였다.
다음으로, ZnS 기재층의 상면에 YbF3, ZnS 및 YbF3가 차례로 적층된 3층 구조를 갖는 상부 반사방지 코팅층을 형성하였다.
다음으로, 상부 반사방지 코팅층의 상면에 다이아몬드형 카본(Diamond-like carbon : DLC) 코팅층을 형성하여 ZnS 렌즈를 제조하였다.
비교예 1
ZnS 기재층만으로 이루어진 ZnS 렌즈를 준비하였다.
2. 물성 평가
도 5는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 ZnS 렌즈에 대한 경도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 실시예 1에 따른 ZnS 렌즈의 경우, 캡핑층인 DLC 코팅층이 형성됨에 따라 DLC 코팅층이 형성되지 않은 비교예 1에 따른 ZnS 렌즈에 비하여 경도가 확연하게 증가된 것을 확인할 수 있다.
이때, 실시예 1 및 비교예 1에 따른 ZnS 렌즈는 모두 400μN의 힘을 가하였고, DLC 코팅층이 형성되지 않은 비교예 1에 따른 ZnS 렌즈는 53nm의 깊이로 들어갔고, DLC 코팅층이 형성된 실시예 1에 따른 ZnS 렌즈는 34nm의 깊이로 들어갔다.
이를 Oliver and Pharr에 의해 제안된 모델로 경도 값을 도출하면, DLC 코팅층이 형성되지 않은 비교예 1에 따른 ZnS 렌즈는 5.9GPa이며, DLC 코팅층이 형성된 실시예 1에 따른 ZnS 렌즈는 17.7GPa로 측정되어, 실시예 1에 따른 ZnS 렌즈가 비교예 1에 따른 ZnS 렌즈에 비하여 대략 3배 정도의 경도가 상승된 것을 확인하였다.
이 결과, 실시예 1에 따른 ZnS 렌즈가 비교예 1에 따른 ZnS 렌즈에 비하여 기계적 특성이 향상된 것을 확인하였다.
도 6은 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1에 따른 ZnS 렌즈에 대한 투과율 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6에 도시된 바와 같이, DLC 코팅층이 형성되지 않은 비교예 1에 따른 ZnS 렌즈는 3 ~ 5㎛의 적외선 영역에서의 평균 투과율이 대략 66%로 측정되었다.
반면, DLC 코팅층 및 반사방지 코팅층이 형성된 실시예 1에 따른 ZnS 렌즈는 3 ~ 5㎛의 적외선 영역에서의 평균 투과율이 대략 79%로 증가하였다.
특히, DLC 코팅층, 상부 및 하부 반사방지 코팅층이 형성된 실시예 2에 따른 ZnS 렌즈는 3 ~ 5㎛의 적외선 영역에서의 평균 투과율이 대략 84%로 측정되었다.
위의 실험 결과를 토대로, 실시예 1 ~ 2에 따른 ZnS 렌즈가 비교예 1에 따른 ZnS 렌즈에 비하여 적외선 영역에서의 투과율이 향상되었으며, 특히 실시예 2에 따른 ZnS 렌즈가 적외선 영역에서 가장 우수한 투과율을 나타내는 것을 확인하였다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
100 : 적외선 센서용 ZnS 렌즈
120 : ZnS 기재층
140 : 캡핑층
160 : 반사방지 코팅층
162 : 반사방지 코팅층의 제1 층
164 : 반사방지 코팅층의 제2 층
166 : 반사방지 코팅층의 제3 층

Claims (15)

  1. ZnS 기재층;
    상기 ZnS 기재층의 상면에 배치된 캡핑층; 및
    상기 ZnS 기재층의 하면에 배치된 반사방지 코팅층;
    을 포함하는 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 ZnS 기재층은
    HP(Hot Press) 공정에 의해 제조된 것이 이용되는 것을 특징으로 하는 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캡핑층은
    Si3N4, 다이아몬드 및 탄소 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 캡핑층은
    다이아몬드형 카본(Diamond-like carbon : DLC) 코팅층이 이용되는 것을 특징으로 하는 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반사방지 코팅층은
    적어도 둘 이상이 차례로 적층되는 적층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 반사방지 코팅층은
    YbF3, Ge ZnSe, ZnS, YF3 및 ThF4 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 반사방지 코팅층은
    YbF3로 이루어진 제1 층과,
    ZnS로 이루어진 제2 층과,
    YbF3로 이루어진 제3 층이 차례로 적층된 3층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 ZnS 렌즈는
    3 ~ 5㎛의 적외선 영역에서의 평균 투과율이 75% 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈.
  9. ZnS 기재층;
    상기 ZnS 기재층의 상면에 배치된 상부 반사방지 코팅층;
    상기 상부 반사방지 코팅층의 상면에 배치된 캡핑층; 및
    상기 ZnS 기재층의 하면에 배치된 하부 반사방지 코팅층;
    을 포함하는 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 캡핑층은
    Si3N4, 다이아몬드 및 탄소 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 캡핑층은
    다이아몬드형 카본(Diamond-like carbon : DLC) 코팅층이 이용되는 것을 특징으로 하는 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 반사방지 코팅층 각각은
    적어도 둘 이상이 차례로 적층되는 적층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 반사방지 코팅층 각각은
    YbF3, Ge ZnSe, ZnS, YF3 및 ThF4 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 반사방지 코팅층 각각은
    YbF3로 이루어진 제1 층과,
    ZnS로 이루어진 제2 층과,
    YbF3로 이루어진 제3 층이 차례로 적층된 3층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 ZnS 렌즈는
    3 ~ 5㎛의 적외선 영역에서의 평균 투과율이 80% 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 적외선 영역에서 고투과율을 갖는 적외선 센서용 ZnS 렌즈.
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