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

최근 다양한 용도의 PIR 제품에 대한 개발 요구가 있었습니다. 보통의 PIR 제품의 경우 사용 용도에 따라서 다양한 감지각도를 갖습니다. 이러한 이유로 PIR 제품에는 렌즈가 필수적으로 필요하게 됩니다.

프레넬팩토리코리아에도 정말 다양한 PIR 제품용 렌즈에 대한 문의가 들어오고 있습니다. 그 중 감지 범위 360도인 PIR 제품용 렌즈의 개발 문의가 있었습니다.

감지범위가 360도가 되어야 하기 때문에 프레넬 패턴이 배열되어 있는 렌즈를 설계하였습니다. 또한 가장 멀리 있는 곳도 감지가 가능하도록 내부 배치를 수정하였으며, 생산 단계에서의 걸림 문제를 해결하기 위해서 미세 패턴 조정도 진행하였습니다.

아래는 설계 단계에서의 모습입니다.

설계 후 시뮬레이션을 통해 개발 조건에 적합한지 확인하였습니다. 또한 감지범위 측정기기를 통해 설계대로 생산되었는지를 확인할 예정입니다.

프레넬팩토리코리아는 감지 범위뿐만 아니라 물체의 감지 여부를 판단하는 측정기기를 제작 중입니다. 해당 측정 기기는 현재 제작 중으로 2021년 상반기에 제작 완료될 예정입니다.

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김명중 / 대표이사

㈜ 프레넬팩토리 코리아

TEL : 070-7605-2866

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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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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
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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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최근 인체의 움직임을 감지하는 Infrared bolometer arrays (Gird-EYE) Sensor용 커버와 렌즈에 대한 개발문의가 늘고 있습니다. 일반적으로 파손의 위험 때문에 Infrared bolometer arrays (Grid-EYE) Sensor를 외부로 돌출 되지 않게 하기 위해 커버나 커버 역할을 하는 렌즈가 필수적으로 사용 되어야 합니다. 하지만 기존에 쓰이던 재질은 투과율이 낮아 사용성이 매우 떨어졌습니다.

이에 프레넬팩토리코리아는 Infrared bolometer arrays (Grid-EYE) Sensor용 렌즈를 개발하였습니다. 해당 개발 렌즈는 센서의 감지 거리 및 감도를 증가시켜주며, 프레넬팩토리코리아 개발 재질로 제작되어 일반적으로 쓰이는 재질에 비해 투과율이 높을 뿐만 아니라, 센서보호용 덮개 역할도 수행합니다. 개발된 렌즈는 현재 “L”사에 공급 중 입니다.

투과율 증가와 더불어 여러 종류의 렌즈를 개발하여 원하는 환경에 즉시 적용 가능합니다.

프레넬팩토리코리아는 전문적인 광학 회사로 보유한 재질데이터를 기반으로 원하는 영역대의 렌즈를 정확하고 빠르게 개발하여 공급하고 있습니다.

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스마트 의료기기들은 혈류 센서, 적외선 센서등의 센서를 필수적으로 사용하게 됩니다.

프레넬팩토리코리아에도 이러한 센서를 사용하는 스마트 의료기기의 정확성과 효율성을 높여주는 렌즈에 대한 문의가 많이 들어오고 있습니다. 최근 개발한 혈류 센서용 프레넬 렌즈의 경우, 기존보다 효율을 35%가량 높였습니다.

<프레넬팩토리코리아 혈류 센서 렌즈 시뮬레이션 결과>

최근 코로나19가 전세계적으로 퍼져 나가고 있습니다. 이러한 전염병의 위험성을 인식한 의료 업계는 전염의 위험없이 환자를 진료하기 위해 원격진료를 위한 디지털 의료 산업의 육성이 필수적이라고 주장하고 있습니다.

원격진료를 위해선 빅데이터를 이용한 병원, 환자, 스마트 의료기기 간에 유기적인 디지털 헬스케어 시스템 구축이 선행되어야 합니다.

진정한 원격진료를 위해서 선행되어야 하는 것이 스마트 의료기기 입니다. 기존 의사의 문진만으로 하는 원격진료는 한계가 명확하기 때문에, 스마트 의료기기에서 측정된 확실한 진단정보를 통해 환자의 상태를 파악해야 합니다.

프레넬팩토리코리아는 전문적인 광학 회사로 보유한 재질데이터를 기반으로 원하는 영역대의 렌즈를 정확하고 빠르게 개발하여 공급하고 있습니다.

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