KR20240039332A - 광학 센서의 윈도우 오염 대응 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 측정 공간에 광을 입사시켜 측정 대상을 측정하는 광학 센서에 관한 것으로서, 광원에서 생성된 입사광이 하나 이상의 윈도우를 통과한 광인 투과광을 검출하는 투과광 디텍터, 검출된 투과광의 파워를 이용하여 윈도우 투과도를 산출하는 투과도 산출부, 산출된 투과도에 따라 광원을 제어하여 입사광의 파워를 조절하는 입사광 조절부, 윈도우 오염도를 진단하는 오염도 진단부를 포함하여 이루어진다. 이때, 입사광 조절부는 투과도가 임계값 이하이면 입사광의 파워를 증가시키고, 오염도 진단부는 투과광 디텍터가 아니라 광원에 인가되는 전류값을 통해 윈도우 오염도를 진단한다. 이에 따라, 윈도우 오염에 의해 감소하는 투과광의 파워를 실시간으로 보상하여 측정 정확도를 항상 일정 수준으로 유지함과 아울러 현재 윈도우 오염도를 정확하게 진단하여 사용자가 적절한 조치를 취하도록 알람을 발생시킬 수 있다.

Description

광학 센서의 윈도우 오염 대응 장치 및 그 방법{ Optical measuring device and method capable of operating upon window contamination }
본 발명은 광학 센서의 윈도우 오염 대응 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 측정 공간에 윈도우를 통해 광을 입사시켜 측정 대상을 측정하는 광학 센서에서, 윈도우의 오염도가 증가하더라도, 측정 정확도를 일정하게 유지할 수 있도록 함과 아울러 윈도우 오염도를 정확하게 진단하여 그에 적절히 대응할 수 있도록 한다.
광학 센서는 측정 속도가 빨라 다양한 분야에 널리 사용되고 있으며, 빛의 산란, 흡수, 소멸 등의 현상을 이용하여 측정 대상의 물리량을 측정하는 간접 측정 방식이 주로 사용되고 있다.
구체적인 예로서, 반도체 제조 공정 등 각종 진공 공정에서 발생하는 입자와 부산물을 측정하기 위하여, 입자와 부산물에 빔을 입사시키고, 출사되는 출사빔을 측정함으로써, 입자와 부산물에 대한 정량/정성 분석을 할 수 있다.
이때, 측정 프로세스가 메인 공정에 영향을 미치지 않도록 하기 위해서는, 메인 공정이 이루어지는 공간과 분리된 곳에 광학 센서를 설치하여 측정용 빔을 입사시키고 출사빔을 관측해야 한다.
이를 위하여, 측정 대상이 존재하는 곳에는 측정용 광이 입사 및 출사될 수 있도록 투명한 윈도우가 구비될 수 있다.
도 1은 윈도우(50)를 통해 입자와 가스 등 각종 측정 대상(21)을 측정하는 광학 센서(30)의 예를 보인 것으로서, 광학 센서(30)는 측정 대상(21)이 존재하는 측정 챔버(70)의 내부 공간으로 광을 입사시켜 측정을 수행한다.
이를 위하여 광학 센서(30)는 광원, 광학 렌즈 등 각종 광학 부품(31)을 포함하여 다양하게 구성될 수 있다.
광학 센서(30)와 측정 챔버(70)는 윈도우(50)를 통해 격리되며, 윈도우(50)를 통해 입사광은 투과될 수 있지만, 측정 챔버(70)의 내부 공간에 존재하는 측정 대상(21)이 광학 센서(30)로 유입될 수는 없다.
측정 대상(21)이 존재하는 측정 챔버(70)란 그 내부 공간에 측정 대상(21)이 존재하는 모든 요소를 의미하며, 특별히 제한되지 않는다.
하나의 예로서, 측정 챔버(70)는 진공 환경에서 각종 공정이 실행되는 공정 챔버에 연결된 배기관의 일부일 수 있고, 광학 센서(30)는 배기관의 해당 부분을 흐름 방향(23)을 따라 지나가는 입자의 개수와 크기 등을 측정할 수 있다.
광학 센서(30)를 측정 챔버(70)와 분리하여 구성하면, 윈도우(50)와 측정 챔버(70)만이 측정 대상(21)의 물리적 흡착과 화학적 반응 등에 의해 오염되며, 광학 측정 센서(30)의 각종 광학 부품(31)은 오염으로부터 보호할 수 있다.
한편, 광학 센서(30)의 측정이 실시간으로 이루어지지 않을 때는 사용자가 윈도우(50)의 오염을 감지하고, 오염도가 일정 수준 이상인 윈도우를 교체하는 등 일련의 작업을 비교적 수월하게 진행할 수 있다.
그러나, 광학 센서(30)의 측정이 실시간으로 이루어질 때는 사용자가 윈도우(50)의 오염을 감지하더라도, 윈도우의 정비와 교체는 측정 챔버(70) 등 타 장비의 정비 주기와 연동되어야 하므로 매우 어렵다.
예를 들어, 측정 챔버(70)의 동작 환경이 진공 또는 내부에 독성가스와 유체 등이 지속적으로 흐르고 있는 환경일 때는 해당 장비를 외부와 격리시켜 주는 윈도우(50)의 교체는 해당 장비의 동작을 정지하지 않고는 불가능하다.
또한, 측정 대상(21)의 농도, 흡착 에너지 등이 높을 때는 윈도우(50)의 오염 속도가 더욱 빨라져 측정 장비의 예방 정비(preventive maintenance) 주기가 짧아지게 되며, 이는 광학 센서(30)의 유지 비용을 증가시키고, 편리성을 저하시키는 주요 원인이 될 수 있다.
따라서, 광학 센서(30)가 실시간으로 측정 프로세스를 진행할 때도 윈도우(50)의 오염에 적절하게 대응할 수 있도록 해야 할 필요가 크며, 특히 측정의 정확가 일정하게 유지되도록 할 필요가 있다.
공정 중 발생된 입자와 부산물 등에 의해 윈도우(50)가 오염되면, 광학 센서(30)의 측정 효율이 급격히 감소하므로, 윈도우(50)가 오염되는 환경에서 일정한 측정 정확도와 신뢰도를 유지하는 것은 매우 중요하다.
윈도우(50)의 오염에 적절히 대응하기 위해서는 윈도우 오염도를 정확하게 모니터링할 필요가 있다.
이와 관련하여, 대한민국 공개특허 제10-2019-0141440호는 윈도우 오염을 모니터링하는 윈도우 오염도 측정 모듈에 대해 개시하고 있다.
여기서 윈도우 오염도 측정 모듈은 서로 이격되게 한쪽 부분에 기준 광을 발생하는 광원발생부를 두고, 마주 보는 쪽에 CCD 측정부를 두어 기준 광원에서 발생된 광을 측정하며, 기준 광의 농도 변화로 입자측정 윈도우 오염도를 모니터링 및 예측한다.
그러나, 상기 공개특허 제10-2019-0141440호와 같은 종래 기술은 광을 이용하여 윈도우 오염도를 측정할 수는 있지만, 공정이 반복되면서 계속 오염되는 윈도우 상태에 적절히 대응하여 측정 정확도를 일정하게 유지할 수 있는 방법은 제시하지 못하고 있다.
본 과제와 관련된 국가연구개발사업은 다음과 같다.
과제고유번호 : 22011100
과제번호 : GP2022-0011-05
정부부처명 : 과학기술정보통신부
과제관리기관명 : 한국표준과학연구원
연구사업명 : 미래 혁신산업 핵심 측정기술 개발
연구과제명 : 3-1-04. N-Lab 반도체 측정장비 소부장 자립 핵기술 개발
기여율 : 0.5
과제수행기관명 : 한국표준과학연구원
연구기간 : 2022.01.01~2022.12.31
과제고유번호 : 22011099
과제번호 : GP2022-0011-04
정부부처명 : 과학기술정보통신부
과제관리기관명 : 한국표준과학연구원
연구사업명 : 미래 혁신산업 핵심 측정기술 개발
연구과제명 : 3-1-03. 반도체 측정장비기술 개발
기여율 : 0.5
과제수행기관명 : 한국표준과학연구원
연구기간 : 2022.01.01~2022.12.31
(1) 대한민국 공개특허 제10-2019-0141440호(명칭 : 유기화합물 입자 크기 및 입자 발생량 실시간 측정 장치 및 그 방법, 공개일 : 2019.12.24)
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 윈도우의 오염 상태에 대응하여 측정 정확도를 항상 일정하게 유지함과 아울러 윈도우 오염도를 정확하게 진단하여 적절히 대처할 수 있도록 하는, 광학 센서의 윈도우 오염 대응 장치, 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광학 센서의 윈도우 오염 대응 장치는, 광원에서 생성된 입사광이 하나 이상의 윈도우를 통과한 광인 투과광을 검출하는 투과광 디텍터; 상기 투과광 디텍터를 통해 검출된 투과광의 파워를 이용하여, 상기 하나 이상의 윈도우에 관한 투과도를 산출하는 투과도 산출부; 상기 투과광 산출부에서 산출된 투과도에 따라, 상기 광원을 제어하여 상기 입사광의 파워를 조절하는 입사광 조절부; 및 상기 하나 이상의 윈도우에 관한 윈도우 오염도를 진단하는 오염도 진단부를 포함하여 이루어진다.
상기 투과도 산출부는, 투과도를 Tw, 입사광의 파워를 Pi, 투과광의 파워를 P라고 할 때, 수학식,
Figure pat00001
에 따라 투과도를 산출할 수 있다.
상기 입사광 조절부는, 상기 산출된 투과도가 기 설정된 임계값 이하이면, 상기 입사광의 파워를 증가시키도록 구성될 수 있다.
상기 오염도 진단부는, 상기 광원의 입사광 생성과 관련된 파라미터를 이용하여 상기 윈도우 오염도를 산출하도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 광원의 입사광 생성과 관련된 파라미터는 광원에 인가되는 전류의 세기를 포함할 수 있다.
상기 오염도 진단부는, Cw가 윈도우 오염도, ITh가 광원에 인가되는 전류의 상한값으로서 사용자가 설정하는 값, I는 광원에 인가되는 전류값, Ii는 초기에 설정된 전류값일 때,
수학식,
Figure pat00002
에 따라 상기 윈도우 오염도를 산출할 수 있다.
또한, 상기 오염도 진단부는 상기 윈도우 오염도에 따라 경고 알람을 발생시키도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 광학 센서의 윈도우 오염 대응 방법은, 측정 공간에 광을 입사시켜 측정 대상을 측정하는 광학 센서가 윈도우의 오염에 대응하는 방법으로서, 광원에 의해 생성된 입사광이 하나 이상의 윈도우를 통과한 광인 투과광을 투과광 디텍터를 통해 검출하는 투과광 검출 단계; 상기 투과광 디텍터를 통해 검출된 투과광의 파워를 이용하여, 상기 하나 이상의 윈도우에 관한 투과도를 산출하는 투과도 산출단계; 및 상기 산출된 투과도에 따라 상기 광원이 생성하는 입사광의 파워를 조절하는 입사광 조절 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 광학 센서의 윈도우 오염 대응 방법은, 상기 하나 이상의 윈도우에 관한 윈도우 오염도를 진단하는 오염도 진단 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 측정 공간에 광을 입사시켜 측정 대상을 측정하는 광학 센서에서 윈도우 오염에 의해 감소하는 투과광의 파워를 실시간으로 보상함으로써, 측정 정확도와 신뢰도를 항상 일정 수준으로 유지할 수 있다.
이때, 윈도우 오염도는 투과광의 파워를 감시하는 디텍터가 아니라 광원의 출력을 이용하여 진단된다.
이에 따라, 투과광 파워의 보상으로 인해 투과광이 윈도우의 오염 상태를 반영하지 못하게 되더라도, 이에 영향받지 않고, 현재 윈도우 오염도를 정확하게 판정하여, 사용자가 적절한 조치를 취하도록 알람을 발생시킬 수 있다.
도 1은 윈도우를 통해 측정 대상을 측정하는 광학 센서의 예,
도 2는 본 발명에 따른 윈도우 오염 대응 장치에 관한 일 실시예,
도 3과 도 4는 입사광과 투과광을 설명하는 예,
도 5는 본 발명에 따른 윈도우 오염 대응 방법에 관한 일 실시예,
도 6은 오염도 진단 단계에 관한 구체적인 실시예이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 2를 참조하자면, 본 발명에 따른 광학 센서의 윈도우 오염 대응 장치(100)는, 광원(31-1)에서 생성된 입사광(41)이 하나 이상의 윈도우(50)를 통과한 광인 투과광(43)을 검출하는 투과광 디텍터(110), 투과광 디텍터(110)를 통해 검출된 투과광(43)의 파워를 이용하여 하나 이상의 윈도우(50)에 관한 투과도를 산출하는 투과도 산출부(120), 투과광 산출부(120)에서 산출된 투과도에 따라 광원(31-1)을 제어하여 입사광(41)의 파워를 조절하는 입사광 조절부(130), 하나 이상의 윈도우(50)에 관한 윈도우 오염도를 진단하는 오염도 진단부(140)를 포함하여 이루어질 수 있다.
광원(31-1)에서 생성된 광은 광학 렌즈(31-2)를 통해 특정 위치에 집속될 수 있으며, 광원(31-1)은 측정 공간에 존재하는 측정 대상을 측정하기 위하여 레이저를 생성할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3과 도 4를 참조하여, 본 발명에서 사용되는 용어인 '입사광'과 '투과광'에 대해 정의하기로 한다.
먼저, 입사광(41)은 광원(31-1)에서 생성되어 측정 공간으로 입사시킬 광을 의미한다. 즉, 입사광(41)은 아직 하나의 윈도우도 통과하지 않은 윈도우 통과 전의 광을 말한다.
투과광(42, 43)은 입사광(41)이 하나 이상의 윈도우(51, 52)를 통과한 광을 의미한다.
도 3에 도시된 예와 같이 입사광(41)이 처음 하나의 윈도우(51)를 통과한 광도 투과광(42)이고, 도 4에 도시된 예와 같이 다른 하나의 윈도우(52)를 더 통과한 광도 투과광(43)이다.
도 2에는 두 개의 윈도우(51, 52)를 모두 통과한 투과광(43)이 투과광 디텍터(110)에 의해 검출되도록 구성되어 있다.
필요에 따라서는 입사광(41)이 처음 하나의 윈도우(51)만을 통과한 투과광(42)을 검출하도록 구성될 수도 있지만, 투과광 디텍터(110)가 측정 챔버(70)의 내부 공간에 배치되어야 하므로, 두 개의 윈도우(51, 52)를 모두 통과한 투과광(43)이 투과광 디텍터(110)에 의해 검출되도록 구성하는 것이 바람직하다.
윈도우(50)는 입자, 가스, 유체 등 다양한 원인에 의해 오염될 수 있으므로, 일반적으로 투과광(43)의 파워(P)는 입사광(41)의 파워(Pi)에 비해 약하다.
투과광 디텍터(110)는 투과광(43)을 검출하는 역할을 수행하며, 윈도우(52)를 통해 측정 공간과 물리적으로 분리되어 배치될 수 있다.
도 2에는 투과광(43)을 검출하기 위한 투과광 디텍터(110)를 입사광(41)의 진행 방향과 직선을 이루도록 배치한 예가 나타나 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 투과광 디텍터(110)는 광학 거울(mirror), 빔 스플리터(beam splitter) 등을 사용하여 다양한 각도에서 투과광(43)을 수광하도록 배치될 수 있으며, 또는 일부 영역의 투과광을 수광하도록 구성될 수도 있다.
투과도 산출부(120)는 투과광 디텍터(110)를 통해 검출된 투과광(43)의 파워를 이용하여, 하나 이상의 윈도우(50)에 관한 투과도를 산출한다.
투과도는 다양한 방식을 이용하여 산출될 수 있다. 구체적인 예로서, 윈도우 투과도를 Tw(Range : 0~1), 입사광(41)의 파워를 Pi, 투과광(43)의 파워를 P라고 할 때, 투과도는 아래의 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00003
입사광 조절부(130)는 투과광 산출부(120)에서 산출된 투과도에 따라, 광원(31-1)을 제어하여 입사광(41)의 파워를 조절한다.
예를 들어 상기 수학식 1에서 투과도가 '1.0'이라면, 비오염 상태를 나타내며. 'P = Pi'가 되고, 오염이 진행되어 투과도가 '0.9'로 감소한다면, 'P = 0.9×Pi'로 감소하게 된다.
이와 같이 윈도우(50)의 오염이 진행되어 투과광(43)의 파워가 감소하면, 측정의 정확도와 신뢰성이 감소되므로, 입사광 조절부(130)는 이 감소분을 보상하여 투과광(43)의 파워가 항상 일정하게 유지되도록 처리한다.
이때, 입사광 조절부(130)는 투과광(43)의 파워가 항상 일정 범위 내에 있도록 광원(31-1)을 제어할 수 있다.
즉, 윈도우(50)가 오염되어 투과광(43)의 파워가 약해지면, 입사광(41)의 파워를 증가시켜 투과광(43)의 파워가 항상 일정 범위 내로 유지되도록 한다.
구체적인 예로서, 입사광 조절부(130)는 상기의 수학식 1과 같이 윈도우의 오염 정도에 따른 투과도를 산출하고, 산출된 투과도가 기 설정된 임계값 이하일 때, 입사광(41)의 파워를 증가시키도록 구성될 수 있다.
오염도 진단부(140)는 윈도우(50)의 오염도를 진단하는 역할을 수행한다.
위에서 설명한 투과도에도 윈도우 오염도가 반영되어 있지만, 윈도우 오염이 지속적으로 누적됨에 따라 측정 정확도를 유지하기 위해 입사광(41)의 파워도 높아지므로, 투과광 디텍터(110)에서 검출되는 투과광(43)의 파워는 항상 일정한 범위의 값을 가지게 된다.
예를 들어, 초기에 측정된 투과광(43)의 파워가 1mW라고 가정할 때, 윈도우(50)의 오염이 진행되어 투과광 디텍터(110)에서 0.9mW의 파워가 측정된다면, 윈도우(50)의 투과도는 상기 수학식 1에 의해 0.9로 계산된다.
이때, 투과도의 임계값이 0.91로 설정되어 있다면, 입사광 조절부(130)는 광원(31-1)의 전류값을 상승시켜 입사광(41)의 파워를 상승시키고, 결과적으로 투과광 디텍터(110)에서 측정되는 투과광(43)의 파워가 높아지게 되는 현상이 발생하며, 투과도는 다시 임계값인 0.91 보다 높아지게 된다.
즉, 투과도에 윈도우 오염도가 반영되어 있다고 하더라도, 투과도를 오염도 산출에 이용할 수는 없다.
그러므로, 오염도 진단부(140)는 윈도우(50)의 오염도를 측정하기 위해 일반적으로 사용되는 투과광 측정 방식이 아니라, 광원(31-1)의 입사광 생성과 관련된 파라미터를 이용하여 윈도우 오염도를 진단하도록 구성될 수 있다.
이때, 광원(31-1)의 입사광 생성과 관련된 파라미터는 광원(31-1)에 인가되는 전류의 세기를 포함할 수 있다.
즉, 오염도 진단부(140)는 윈도우(50)의 오염도를 측정하기 위해 일반적으로 사용되는 투과광 측정 방식이 아니라, 광원(31-1)에 인가되는 전류값을 이용하여 윈도우 오염도를 진단하도록 구성될 수 있다.
구체적인 예로서, 오염도 진단부(140)는 Cw가 '0~1'의 값을 갖는 윈도우 오염도, ITh가 광원에 인가되는 전류의 상한값으로서 사용자가 설정하는 값, I는 광원에 인가되는 전류값, Ii가 초기에 설정된 전류값일 때, 아래의 수학식 2를 이용하여 오염도를 진단하도록 구성될 수 있다.
Figure pat00004
예를 들어, ITh를 100mA, Ii를 80mA로 설정하였다고 가정할 때, I의 값이 95mA로 상승하였다면, 오염도는 0.75가 된다(오염율 = 75%).
일반적으로 광원(31-1)은 전류 제어를 통해 광의 파워를 조절하기 때문에 광원(31-1)의 입사광 생성과 관련된 파라미터가 전류인 예로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 입사광(41)의 파워를 조절할 수 있는 어떠한 파라미터라도 이용할 수 있다.
또한, 오염도 진단부(140)는 윈도우 오염도에 따라 다양한 종류와 내용의 경고 알람을 발생시키도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 오염도 진단부(140)는 산출된 윈도우 오염도가 기 설정된 임계값보다 크면, 윈도우 유지보수 알람을 발생시킴으로써, 사용자에게 윈도우의 유지보수가 필요함을 실시간으로 알려줄 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 광학 센서의 윈도우 오염 대응 방법에 관한 일 실시예를 보인 것으로서, 측정 공간에 광을 입사시켜 측정 대상을 측정하는 광학 센서(100)에서 수행될 수 있다.
먼저, 광원(31-1)에 의해 생성된 입사광(41)이 윈도우(50)를 통과한 광인 투과광(43)을 투과광 디텍터(110)를 통해 검출한다(S211, 투과광 검출 단계).
그리고, 투과광 디텍터(110)를 통해 검출된 신호를 이용하여, 윈도우 투과도를 산출한다(S212, 투과도 산출 단계).
투과도 산출 단계(S212)는 다양한 방법으로 투과도를 산출할 수 있으며, 구체적인 예로서 상기 수학식 1을 이용하여 산출될 수 있다.
이제 투과도 산출 단계(S212)에서 산출된 투과도에 따라 광원(31-1)이 생성하는 입사광(41)의 파워를 조절한다(S213~S215, 입사광 조절 단계).
즉, 윈도우 오염이 진행되어 투과광(43)의 파워가 감소하면, 측정의 정확도가 감소할 수 있으므로, 이 감소분을 보상하여 항상 일정한 투과광의 파워가 유지되도록 처리한다. 이를 위하여 투과도가 항상 일정 범위 내에 있도록, 입사광의 파워를 조절할 수 있다.
구체적인 예로서, 단계 S212에서 산출된 투과도(Tw)가 기 설정된 임계값(TTh) 이하라면(S213), 광원(31-1)의 전류를 조절하여 입사광(41)의 파워를 증가시키고(S214), 그렇지 않다면(S213), 광원(31-1)의 전류를 조절하지 않고 입사광(41)의 파워를 그대로 유지할 수 있다(S215).
본 발명에 따른 광학 센서의 윈도우 오염 대응 방법은 윈도우 오염도를 진단하는 오염도 진단 단계(S220)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
도 5에는 오염도 진단 단계(S220)가 입사광 조절 단계(S213~S215)의 이후에 실행되는 예로 도시되어 있지만, 오염도 진단 단계(S220)는 필요에 따라 임의의 시점에 실행될 수 있다.
단계 S212에서 산출된 투과도에도 윈도우 오염도가 반영되어 있지만, 윈도우의 오염이 지속적으로 누적됨에 따라 측정의 정확도를 유지하기 위해 입사광(41)의 파워도 높아지고, 투과광 디텍터(110)에서 검출되는 투과광의 파워는 항상 일정한 범위의 값을 가지게 되므로, 투과도를 오염도 진단에 이용할 수는 없다.
그러므로, 오염도 진단 단계(S220)는 투과광 측정 방식이 아니라, 광원(31-1)의 입사광 생성과 관련된 파라미터를 이용하여 윈도우 오염도를 진단하도록 구성될 수 있다.
이때, 광원(31-1)의 입사광 생성과 관련된 파라미터는 광원(11)에 인가되는 전류의 세기를 포함할 수 있다.
즉, 오염도 진단 단계(S220)는 윈도우 오염도를 측정하기 위해 일반적으로 사용되는 투과광 측정 방식이 아니라, 광원(31-1)에 인가되는 전류값을 이용하여 윈도우 오염도를 진단하도록 구성될 수 있다.
구체적인 예로서, 오염도 진단 단계(S220)는 상기 수학식 2를 이용하여 윈도우 오염도를 진단하도록 구성될 수 있다.
일반적으로 광원(31-1)은 전류 제어를 통해 파워를 조절하는 방식을 사용하므로, 광원(31-1)의 입사광 생성과 관련된 파라미터가 전류인 예로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 입사광(41)의 파워를 조절할 수 있는 어떠한 파라미터라도 이용할 수 있다.
또한, 오염도 진단 단계(S220)는 윈도우 오염도에 따라 다양한 종류와 내용의 경고 알람을 발생시키도록 구성될 수 있다.
도 6은 오염도 진단 단계(S220)에 관한 일 실시예를 보인 것으로서, 단계 S214에서 산출된 윈도우 오염도(Cw)가 기 설정된 임계값(CTh) 이상이면(S222), 윈도우 유지보수 알람을 발생시켜 사용자에게 윈도우의 유지보수가 필요함을 실시간으로 알려준다(S223).
그러나, 윈도우 오염도(Cw)가 기 설정된 임계값(CTh)보다 작으면(S222), 윈도우 유지보수 알람을 발생시키지 않을 수 있다(S224).
본 발명에 따른 광학 센서의 윈도우 오염 대응 방법의 각 실시예는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현될 수 있다.
이때, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 예로서, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등을 들 수 있다.
상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.
30: 광학 센서
31: 광학 부품
31-1: 광원
31-2: 광학 렌즈
41: 입사광
42, 43: 투과광
50, 51, 52: 윈도우
70: 측정 챔버
110: 투과광 디텍터
120: 투과도 산출부
130: 입사광 조절부
140: 오염도 진단부

Claims (16)

  1. 광원에서 생성된 입사광이 하나 이상의 윈도우를 통과한 광인 투과광을 검출하는 투과광 디텍터;
    상기 투과광 디텍터를 통해 검출된 투과광의 파워를 이용하여, 상기 하나 이상의 윈도우에 관한 투과도를 산출하는 투과도 산출부;
    상기 투과광 산출부에서 산출된 투과도에 따라, 상기 광원을 제어하여 상기 입사광의 파워를 조절하는 입사광 조절부; 및
    상기 하나 이상의 윈도우에 관한 윈도우 오염도를 진단하는 오염도 진단부를 포함하는, 광학 센서의 윈도우 오염 대응 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 투과도 산출부는,
    투과도를 Tw, 입사광의 파워를 Pi, 투과광의 파워를 P라고 할 때,
    수학식,
    Figure pat00005
    에 따라 투과도를 산출하는, 광학 센서의 윈도우 오염 대응 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 입사광 조절부는,
    상기 산출된 투과도가 기 설정된 임계값 이하이면, 상기 입사광의 파워를 증가시키도록 구성되는, 광학 센서의 윈도우 오염 대응 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염도 진단부는,
    상기 광원의 입사광 생성과 관련된 파라미터를 이용하여 상기 윈도우 오염도를 산출하도록 구성되는, 광학 센서의 윈도우 오염 대응 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광원의 입사광 생성과 관련된 파라미터는 광원에 인가되는 전류의 세기를 포함하는, 광학 센서의 윈도우 오염 대응 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 오염도 진단부는,
    Cw가 윈도우 오염도, ITh가 광원에 인가되는 전류의 상한 값으로서 사용자가 설정하는 값, I는 광원에 인가되는 전류값, Ii는 초기에 설정된 전류값일 때,
    수학식,
    Figure pat00006
    에 따라 상기 윈도우 오염도를 산출하는 것을 특징으로 하는, 광학 센서의 윈도우 오염 대응 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염도 진단부는 상기 윈도우 오염도에 따라 경고 알람을 발생시키는 것을 특징으로 하는, 광학 센서의 윈도우 오염 대응 장치.
  8. 측정 공간에 광을 입사시켜 측정 대상을 측정하는 광학 센서가 윈도우의 오염에 대응하는 방법으로서,
    광원에 의해 생성된 입사광이 하나 이상의 윈도우를 통과한 광인 투과광을 투과광 디텍터를 통해 검출하는 투과광 검출 단계;
    상기 투과광 디텍터를 통해 검출된 투과광의 파워를 이용하여, 상기 하나 이상의 윈도우에 관한 투과도를 산출하는 투과도 산출단계; 및
    상기 산출된 투과도에 따라 상기 광원이 생성하는 입사광의 파워를 조절하는 입사광 조절 단계를 포함하는, 광학 센서의 윈도우 오염 대응 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 투과도는,
    투과도를 Tw, 입사광의 파워를 Pi, 투과광의 파워를 P라고 할 때,
    수학식,
    Figure pat00007
    에 따라 산출되는, 광학 센서의 윈도우 오염 대응 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 입사광 조절 단계는,
    상기 산출된 투과도가 기 설정된 임계값 이하이면, 상기 입사광의 파워를 증가시키도록 구성되는, 광학 센서의 윈도우 오염 대응 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 윈도우에 관한 윈도우 오염도를 진단하는 오염도 진단 단계를 더 포함하는, 광학 센서의 윈도우 오염 대응 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 윈도우 오염도는 상기 광원의 입사광 생성과 관련된 파라미터를 이용하여 진단되도록 구성되는, 광학 센서의 윈도우 오염 대응 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 광원의 입사광 생성과 관련된 파라미터는 상기 광원에 인가되는 전류의 세기를 포함하는, 광학 센서의 윈도우 오염 대응 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 윈도우 오염도는,
    Cw가 윈도우 오염도, ITh가 광원에 인가되는 전류의 상한값으로서 사용자가 설정하는 값, I는 광원에 인가되는 전류값, Ii가 초기에 설정된 전류값일 때,
    수학식,
    Figure pat00008
    에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는, 광학 센서의 윈도우 오염 대응 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 오염도 진단 단계는 상기 윈도우 오염도에 따라 경고 알람을 발생시키도록 구성되는, 광학 센서의 윈도우 오염 대응 방법.
  16. 제 8 항 내지 제 15 항 중 어느 하나의 항에 기재된 광학 센서의 윈도우 오염 대응 방법을, 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
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