I will have a positive influence on the World - MJ KIM

최근 Thermopile array 센서에 대한 수요가 늘어나고 있습니다. Thermopile array 센서는 작은 적외선 센서들이 일정하게 배열되어 있고, 각각의 센서의 이미지가 모여서 하나의 이미지를 형성하게 됩니다. 결과 이미지의 정확성을 높이기 위해선 센서 앞에 장착되는 렌즈의 투과율이 높아야 합니다.

보통 적외선 센서에 사용되는 렌즈는 게르마늄 재질을 사용합니다. 하지만 게르마늄은 가격이 비싸고 프레넬 패턴으로 가공하기 어렵기 때문에 부피가 크다는 단점이 있습니다. 또 다른 재질로는 PE재질의 렌즈를 사용할 수 있는데, PE재질이 두꺼워질수록 투과율이 매우 낮아진다는 단점이 있습니다.

프레넬팩토리코리아에서는 이러한 단점을 극복하기 위해 Si wafer 위에 HDPE 프레넬패턴을 입혀 낮은 두께의 HDPE를 유지해 투과율을 높이기 위한 개발을 진행 중에 있습니다.

아래는 프레넬 렌즈 패턴 설계에 대한 자료입니다.

아래는 사출을 위해 설계된 금형에 대한 자료입니다.

다음은 렌즈 사출 테스트 중인 모습입니다.

위의 개발 건처럼 Si wafer 위에 HDPE를 얇게 도포해 패턴을 만들게 되면 Si wafer의 투과율은 그대로 유지하면서 HDPE의 프레넬 패턴을 통한 렌즈 효과까지 얻을 수 있습니다.

프레넬팩토리코리아는 전문적인 광학회사로 위의 개발 건처럼 설계 단계에서 전문적인 광학 프로그램을 통한 시뮬레이션을 진행하고, 렌즈 제작 시 사용처에 맞는 재질을 선정해 제작하고 있습니다. 또한 제작 완료된 렌즈들은 자체 제작한 측정 장비를 통한 품질 검사까지 진행하고 있습니다.

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김명중 / 대표이사

㈜ 프레넬팩토리 코리아

TEL : 070-7605-2866

MOBILE : 010-5248-4630

mj.kim@fresnelfactory.com

자율주행3 레밸 이상의 구현을 위해서는 기사와 같이 LiDAR센서가 요구된다. 우리회사는 LiDAR센서에 사용되는 TX와 RX용 렌즈를 모두 개발, 보유하고 있다. 특히 RX 렌즈의 경우 Radar Detector용 PD센서 앞에 프레넬 렌즈를 개발하여 양산 납품 중에 있다.

우리 회사가 가지고 있는 프레넬 기술은 특히 LED 타입의 TX에 매우 적합하다. LED타입의 NIR 근적외선 광원의 경우 배광 범위가 넓고 단일 광원으로 사용되지 않고 array 다배열로 사용되는 경우가 많기 때문이다. 프레넬 렌즈로 라이다 센서용 렌즈를 만드는 경우 기구물의 크기 제약과 형태 제약에서 많이 자유로울 수 있다.

라이다 센서와는 별개로 열화상이미지를 얻을 수 있는 Thermopile array 센서용 하우징 켬 렌즈도 현재 개발을 완료한 상태이다. 현재는 16*16과 32*32 픽셀용이 있으며, 향후 80*64 픽셀까지 제품을 확대할 예정이다.

개발문의

김명중 mj.kim@fresnelfactory.com / 010-5248-4630

최근 PIR(Passive Infrared)용 렌즈에 대한 개발 문의가 계속되고 있습니다. 일반적으로 PIR(Passive Infrared)용 렌즈는 다수의 프레넬 렌즈들이 a x b 개의 배열로 되어 있습니다.

PIR(Passive Infrared)용 렌즈의 모양은 평평하지 않고, 둥글거나 네모난 모양이 대부분입니다. 또한 FIR(Far Infrared)의 투과가 가능한 별도의 재질을 사용해야 합니다. 

거기에 일반적인 렌즈가 아닌 프레넬 렌즈 패턴 여러 개가 들어가게 되면 광학설계 프로그램으로 정확히 모델링해 시뮬레이션하기 어렵습니다.

프레넬팩토리코리아는 최근 진행한 프레넬 패턴을 활용한 PIR용 렌즈 개발 건에 대하여 광학설계 프로그램을 통한 세부적이 모델링을 진행하였고, 추가적으로 렌즈를 통한 PIR 센서의 감지 범위도 예측할 수 있었습니다.

광학 설계 프로그램을 이용해 프레넬 패턴이 들어간 곡면 렌즈를 모델링 하였습니다. 광학 설계 프로그램만 사용하기엔 설계가 불가능해 3D 설계 프로그램과 함께 설계하였습니다.

고객이 원하는 감지영역에 맞게 프레넬 패턴을 설계, 배열하였습니다. 또한 금형 제작 및 사출도 고려해 설계하였으며, 파장대에 맞는 적합한 재질로 설계하였습니다.

광학 설계 프로그램과 3D 설계 프로그램을 이용한 렌즈 모델링 화면입니다.

다음은 감지 범위에 대한 시뮬레이션 결과입니다. 해당 거리에 어느 정도의 영역을 감지하는지 분석한 결과입니다.

프레넬 패턴 설계 시 실제 금형 제작, 사출 조건을 고려해 Tip radius, angle 최적화를 진행하였습니다.

프레넬팩토리코리아는 전문적인 광학회사로 광학 시뮬레이션 프로그램을 통해 고객이 원하는 사양의 광학계를 설계, 제작하고 있습니다.

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김명중 / 대표이사
㈜ 프레넬팩토리 코리아
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최근 보안용 광학계에 대한 개발 문의가 늘고 있습니다. 보통 보안용 광학계는 눈에 보이지 않는적외선을 이용합니다. 적외선을 송신해 물체에 맞고 돌아오는 빛을 수신하는 방식으로 구성되어 있습니다.

프레넬팩토리코리아에도 보안용 광학계 개발 문의가 있어 프레넬렌즈와 반사판을 이용한 적외선방식의 보안용 광학계 설계를 진행하였습니다.  

다음은 프레넬팩토리코리아에서 진행한 적외선 방식의 보안용 광학계 설계에 대한 내용입니다.

프레넬팩토리코리아는 광학 설계 프로그램을 통해 NIR laser와 반사판, 그리고 수신부 프레넬 렌즈를 모델링 하였습니다.

해당 보안용 광학계는 수신부 센서에 최대한 많은 빛이 도달해야 감지 감도가 높아지기 때문에 반사판을 이용해 반사시킨 후 프레넬 렌즈로 최대한의 빛을 모아주는 형태로 설계하였습니다.

아래 사진은 프레넬렌즈 최적화 전에 센서에 도달하는 빛의 분포와 프레넬렌즈 최적화 후에 센서에 도달하는 빛의 분포를 비교한 결과입니다.

프레넬렌즈 최적화 전의 결과는 빛이 많이 퍼져 있었습니다. 하지만 최대한 많은 빛을 센서 안으로 모아주기 위한 최적화 후의 결과는 센서 안으로 빛이 집광 되었고, 실제로 센서에 도달하는 빛의 총량은 약 2배의 상승이 있었습니다.

프레넬팩토리코리아는 전문적인 광학회사로 광학 시뮬레이션 프로그램을 통해 고객이 원하는 사양의 광학계를 설계, 제작하고 있습니다.

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김명중 / 대표이사

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이미지센서 점유율 세계 Top은 일본은 소니입니다. 소니는 가전, 게임기 등으로 유명하지만 이미지센서와 같은 B2B부품으로도 매우 글로벌 강자입니다. 
사람이 현실감을 느끼는 이미지를 위해서는 고해상도의 이미지센서와 고해상도의 디스플레이출력장치가 필요합니다. 고해상도를 만들기 위해서는 전체 센서 혹은 디스플레이 패널의 크기를 유지한 상태에서 픽셀의 크기를 줄여야 합니다. 하지만 픽셀의 크기라는 것이 작아질수 있는 기술적 한계가 덩달아 센서의 면적도 커지게 되지요. 

커진 센서의 면적을 커버하기 위해서는 그만큼 센서에 사용될 렌즈의 크기도 커져야 합니다. 하지만 일반볼록렌즈는 렌즈 곡룔로 인해 최소 두께의 한계가 있습니다. 이런 두께의 한계를 넘어설 수 있는 것이 프레넬 렌즈입니다. 프레넬 기술을 이용하면 볼록 혹은 오목한 렌즈를 필름 두께까지도 구현이 가능해집니다. 
프레넬팩토리는 이 프레넬 기술을 이용하여, 현재 동작감지와 온도감지 그리고 NIR센서용 렌즈를 양산하고 있으며, ADAS Thermal image용 렌즈의 정부과제를 진행중에 있습니다