Infrared scene projector is a system that projects an object with high temperature to an infrared image, and operating speed and apparent temperature of an infrared emitter device should be improved to project the object with high temperature and moving at high speed. In this thesis, infrared emitter device with several design techniques is proposed for improvement of thermal characteristics such as operating speed and apparent temperature. First, emitter structure was designed to enhance the operating speed by applying both gossamer structure at membrane and metal material at leg region. Second, apparent temperature which indicates the temperature of the object projected from infrared emitter, is improved by absorber layer inserted in the membrane. Infrared emitter with absorber layer makes emissivity of membrane enhanced and then maximum apparent temperature of infrared emitter is improved. Emitter device is fabricated with MEMS technology and thermal characteristics of device is measured by infrared thermal imaging camera. Proposed emitter device has the operating speed of 113 Hz and maximum apparent temperature of 431.5 K at applied power of 200 μW. Finally, it is confirmed that thermal characteristics of emitter device are enhanced with the designed structure.
적외선 영상 투사기는 고열을 발산하는 물체를 적외선 영상으로 투사하는 시스템으로, 고온의 물체 및 고속으로 이동하는 물체를 영상으로 투사하기 위해서는 적외선 에미터 소자의 동작속도와 유효온도 특성을 개선하여야 한다. 본 논문에서는 적외선 에미터 소자의 동작속도 및 유효온도의 열 특성을 개선하기 위해 에미터 소자 구조에 다양한 설계 기법을 적용하였다. 고속으로 이동하는 물체의 영상을 구현하기 위해서는 적외선 에미터 소자의 동작속도를 향상시켜야 하며, 에미터 소자에 고사머 구조와 레그 영역에 금속물질을 적용하여 고속동작이 가능한 소자를 설계하였다. 그리고 에미터 소자의 유효온도는 소자가 실제 투사하는 영상의 온도이며, 유효온도 특성을 향상시키기 위해 소자에 흡수층을 적용하였다. 흡수층이 적용된 에미터 소자는 투과율이 향상되어 소자가 최대로 표현할 수 있는 유효온도를 향상시킨다. 앞서 열 특성을 개선하기 위해 설계된 에미터 소자는 MEMS 공정을 기반으로 제작하였으며, 적외선 열영상 카메라를 이용하여 열 특성을 측정하였다. 제작된 에미터 소자는 113 Hz의 동작속도와 431.5 K 의 최대 유효온도 특성을 나타냄으로써 에미터 소자의 구조 설계를 통해 동작속도 및 유효온도의 열 특성이 개선됨을 확인하였다.
