KR100491248B1 - Infrared Image Capture Apparatus with Infrared Dectecting Device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초점면 어레이 방식의 적외선 감지소자를 구비한 적외선 촬영장치에 관한 것으로, 특히 초점면 어레이의 출력신호에 근거하여 수행되는 비균일성 보상을 간단하고 용이하게 할 수 있으며, 초점면 어레이 상에 외부영상에 상관없이 기준잡음신호를 출력하는 기준소자를 구비하는 적외선 촬영장치에 관한 것이다.The present invention relates to an infrared photographing apparatus having an infrared sensing element of a focal plane array type, and in particular, can easily and easily compensate for non-uniformity performed based on an output signal of a focal plane array. The present invention relates to an infrared photographing apparatus having a reference element for outputting a reference noise signal regardless of an external image.
본 발명의 적외선 촬영장치는 광학렌즈; 목표영상으로부터 상기 광학렌즈를 통해 수신된 적외선 신호를 전기적 신호로 바꾸며, 다수의 적외선 검출기가 행과 열로 정렬되어 있는 초점면 어레이(FPA)방식으로 이루어진 적외선 감지소자; 상기 적외선 감지소자의 출력신호를 연산처리하여 영상신호를 출력하는 신호처리기; 상기 신호처리기의 출력을 디스플레이하는 디스플레이장치;를 구비한 적외선 촬영장치에 있어서, 상기 광학렌즈와 상기 적외선 감지소자 사이에 위치하며,상기 적외선 감지소자의 일부의 행 또는 일부의 열의 적외선 검출기의 입사면을 덮는 차단막으로 이루어진 적외선 차폐수단; 상기 신호처리기의 출력신호에서, 적외선이 차폐되지 않은 각 적외선 검출기들로부터의 출력을, 적외선이 차폐된 적외선 검출기들로부터의 출력을 기준으로 하여, 비균일성을 보상하는 비균일성 보상장치;를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.Infrared imaging device of the present invention is an optical lens; An infrared sensing element formed of a focal plane array (FPA) method in which an infrared signal received from the target image through the optical lens is converted into an electrical signal and a plurality of infrared detectors are arranged in rows and columns; A signal processor configured to process an output signal of the infrared sensing element and output an image signal; A display apparatus for displaying the output of the signal processor; Infrared image pickup apparatus comprising: positioned between the optical lens and the infrared sensing element, the incident surface of the infrared detector of a part of the row or part of the column of the infrared sensing element Infrared shielding means consisting of a blocking film covering the; A non-uniformity compensation device for compensating for non-uniformity in the output signal of the signal processor, based on the outputs from the infrared detectors that are not shielded with infrared rays, based on the outputs from the infrared detectors that are shielded with infrared rays; It is characterized by further comprising.
Description
본 발명은 초점면 어레이 방식의 적외선 감지소자를 구비한 적외선 촬영장치에 관한 것으로, 특히 초점면 어레이의 출력신호에 근거하여 수행되는 비균일성 보상을 간단하고 용이하게 할 수 있으며, 초점면 어레이 상에 외부영상에 상관없이 기준잡음신호를 출력하는 기준소자를 구비하는 적외선 촬영장치에 관한 것이다.The present invention relates to an infrared photographing apparatus having an infrared sensing element of a focal plane array type, and in particular, can easily and easily compensate for non-uniformity performed based on an output signal of a focal plane array. The present invention relates to an infrared photographing apparatus having a reference element for outputting a reference noise signal regardless of an external image.
일반적으로, 적외선의 절대적 물리량을 감지하는 소자의 종류에는 여러 가지가 있으나, 최근에는 초점면 어레이(Focal Plane Array ; FPA)가 적외선 촬영과 관련하여 군사무기분야에서 관심이 높아지고 있는 추세이다.In general, there are many kinds of devices that detect the absolute physical quantity of infrared rays, but recently, focal plane arrays (FPAs) have been increasing in the field of military weapons in relation to infrared imaging.
도 1은 종래의 초점면 어레이 방식의 적외선 감지소자를 이용한 적외선 촬영시스템에 대한 블록도로서, 초점면 어레이 방식의 적외선 감지소자를 이용한 적외선 촬영시스템(20)은 광학렌즈(30), 이 광학렌즈(30)를 통해 목표영상(target)(10)의 적외선 신호를 수신하는 적외선 감지소자(50)의 초점면 어레이(FPA), 이 적외선 감지소자(50)의 초점면 어레이(FPA)의 출력신호를 수신하는 신호 처리기(60), 이 신호 처리기(60)의 출력신호를 수신하여 영상을 디스플레이 하기 위한 디스플레이 장치(80)를 포함하여 구성되어 있다.1 is a block diagram of an infrared photographing system using a conventional focal plane array infrared sensing element. An infrared photographing system 20 using a focal plane array infrared sensing element includes an optical lens 30 and an optical lens. A focal plane array FPA of the infrared sensing element 50 that receives the infrared signal of the target image 10 through the 30, and an output signal of the focal plane array FPA of the infrared sensing element 50. And a display device 80 for receiving an output signal of the signal processor 60 and displaying an image.
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광학렌즈(30)는 목표영상(target)(10)으로부터의 적외선 신호를 적외선 감지소자(50)의 초점면 어레이(FPA)의 표면으로 모은다. 적외선 감지소자(50)의 초점면 어레이는 n×m의 행과 열에 정렬된 다수의 검출기를 포함하며, 수신된 목표영상의 온도를 나타내는 적외선 신호를 그에 해당하는 전기적 신호로 변환한다. 상기 신호처리기(60)는 적외선 감지소자(50)의 초점면 어레이에서 출력되는 전기적 신호를 전송받아 디스플레이장치(80)에서 디스플레이하기에 적절한 신호로 변환한다. 디스플레이장치(80)는 신호처리기(60)에서의 출력신호에 의해 영상을 구현할 수 있다.The optical lens 30 collects infrared signals from a target image 10 onto the surface of the focal plane array FPA of the infrared sensing element 50. The focal plane array of the infrared sensing element 50 includes a plurality of detectors arranged in rows and columns of n × m, and converts an infrared signal representing a temperature of the received target image into an electrical signal corresponding thereto. The signal processor 60 receives an electrical signal output from the focal plane array of the infrared sensing element 50 and converts it into a signal suitable for display on the display device 80. The display apparatus 80 may implement an image by an output signal from the signal processor 60.
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이상과 같이 구성되는 적외선 촬영장치를 설명하면, 적외선 감지소자(50)의 초점면 어레이를 이용한 적외선 촬영장치(20)가 정확하게 목표 영상을 검출하여 영상화하기 위해서는 적외선 감지소자(50)의 초점면 어레이를 이루는 개개의 검출기들의 온도 감지능력이 균일해야 한다. 즉, 동일한 온도의 물체에 대한 적외선 감지소자(50)의 초점면 어레이의 각 검출소자들의 전기적 특성이 동일해야 한다.Referring to the infrared photographing apparatus configured as described above, in order for the infrared photographing apparatus 20 using the focal plane array of the infrared sensing element 50 to accurately detect and image the target image, the focal plane array of the infrared sensing element 50 is provided. The temperature sensing capability of the individual detectors must be uniform. That is, the electrical characteristics of the detection elements of the focal plane array of the infrared sensing element 50 with respect to the object of the same temperature should be the same.
그러나, 적외선 감지소자(50)의 초점면 어레이를 이루는 각 픽셀 검출기들 간에는 각 검출기들을 구동하기 위한 바이오스전압, 열 및 행스캔을 위한 멀티플렉싱 스위치등과 같은 소자들의 편차에 의한 고정 잡음신호에 의해 감도 오차가 존재한다. 이로 인해, 온도 분포가 균일한 물체의 온도를 검출한 결과가 픽셀 검출기간에 달라질 수 있다.However, between the pixel detectors constituting the focal plane array of the infrared sensing element 50, the sensitivity is caused by a fixed noise signal due to variations of elements such as a bios voltage for driving the detectors, a multiplexing switch for column and row scanning, and the like. There is an error. For this reason, the result of detecting the temperature of an object having a uniform temperature distribution may vary in the pixel detection period.
따라서, 종래에는 신호처리기(60)와 디스플레이장치(80)사이에 비균일성 보상장치(70)가 마련하고, 이 비균일성 보상장치(70)에 의해 적외선 감지소자(50)의 초점면 어레이의 각 픽셀검출기들의 출력신호에 근거하여 이러한 픽셀 검출기들 간의 감도오차를 보상한다.Therefore, conventionally, a non-uniformity compensation device 70 is provided between the signal processor 60 and the display device 80, and the non-uniformity compensation device 70 provides the focal plane array of the infrared sensing element 50. The sensitivity error between these pixel detectors is compensated based on the output signals of the respective pixel detectors.
그러나, 적외선 감지소자(50)의 초점면 어레이의 각 픽셀검출기들의 출력신호에는 각각의 영상신호뿐만 아니라 잡음신호가 함께 포함되어 있기 때문에, 각 픽셀검출기의 출력신호에서 잡음신호를 제외한 영상신호만을 얻기 위해서는 많은 하드웨어적인 구성과 복잡한 알고리즘이 필요하다.However, since the output signals of the pixel detectors of the focal plane array of the infrared sensing element 50 include not only the respective image signals but also the noise signals, only the image signals excluding the noise signals are obtained from the output signals of the pixel detectors. This requires a lot of hardware configuration and complex algorithms.
따라서, 초점면 어레이를 이용한 적외선 촬영장치를 소형화하기 어렵고 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라 처리속도가 늦어지는 문제점이 있다.Therefore, it is difficult to miniaturize the infrared photographing apparatus using the focal plane array, it is expensive, and there is a problem that the processing speed is slow.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로, 많은 하드웨어적인 구성과 복잡한 알고리즘 없이도 목표영상에 대한 각 픽셀검출기의 출력신호에서 영상신호만을 쉽게 얻을 수 있도록 기준잡음값을 제공하는 초점면 어레이방식의 적외선 감자소자를 구비한 적외선 촬영장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the focal plane array method provides a reference noise value so that only an image signal can be easily obtained from an output signal of each pixel detector for a target image without many hardware configurations and complicated algorithms. An object of the present invention is to provide an infrared photographing apparatus having an infrared potato element.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 적외선 촬영장치는, 목표영상으로부터의 적외선 신호를 입력받아 전기적 신호로 출력하는 다수의 적외선 검출기가 행과 열로 정렬된 적외선 감지소자와, 상기 적외선 감지소자의 상기 다수의 적외선 검출기중 일부를 차폐하기 위한 적외선 차폐수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.Infrared imaging apparatus of the present invention for achieving the above object is an infrared sensing device in which a plurality of infrared detectors for receiving an infrared signal from a target image and outputting it as an electrical signal, and an array of rows and columns; And infrared shielding means for shielding some of the plurality of infrared detectors.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 의한 초점면 어레이방식의 적외선감지소자를 이용한 적외선 촬영장치에 대한 블록도로서, 목표영상(target)(10), 광학렌즈(30), 적외선 차폐수단(40), 적외선 감지소자(50), 신호 처리기(60), 비균일성 보상장치(70), 디스플레이 장치(80)를 구비한다. 즉, 적외선 촬영장치(20)는 광학렌즈(30), 적외선 차폐수단(40), 적외선 감지소자(50), 신호 처리기(60), 비균일성 보상장치(70), 디스플레이 장치(80)로 이루어진다.광학렌즈(30)는 목표영상(10)으로부터의 적외선 신호를 적외선 차폐수단(40)을 거쳐 적외선 감지소자(50)의 표면으로 모은다. 적외선 차폐수단(40)은 목표영상(10)으로부터의 적외선 신호가 광학렌즈(30)를 통해 적외선 감지소자(50)에 입사될때, 이 적외선 신호가 적외선 감지소자(50)의 적외선 검출기의 최외각 행 또는(및) 열에 입사되지 않도록 차폐한다. 즉, 적외선 차폐수단(40)은 적외선 검출기를 차폐하도록 적외선 검출기의 입사면을 덮는 차단막으로, 적외선 차폐수단(40)은 적외선 검출기로 조사되는 적외선의 경로 상에 적외선 감지소자(50)와 이격된 상태로 위치시킬 수도 있으며, 테이핑(Taping)방식으로 장착할 수도 있다. 적외선 차폐수단(40)은 동판과 같은 적외선 차폐 재료로 이루어진다.적외선 감지소자(50)는 초점면 어레이(Focal Plane Array, FPA)방식의 적외선 감지소자로, 다수의 적외선 검출기가 행과 열(n×m의 행과 열)로 정렬되어 있다. 목표영상(10)으로부터의 목표영상의 온도를 나타내는 적외선 신호를 입력받아 그에 해당하는 전기적 신호로 변환하여 출력한다. 적외선 감지소자(50)는 차폐수단(40)에 의해 상기 다수의 적외선 검출기 중 각 열(행) 배열라인의 최외각부분의 적외선 검출기에 외부의 목표영상(10)으로부터의 적외선이 흡수되지 않도록 적외선을 차폐한다.신호처리기(60)는 적외선 감지소자(50)에서 출력되는 전기적 신호를 수신하여 연산처리하여 영상 신호로 변환한다. 비균일성 보상장치(70)는 신호처리기(60)의 출력신호에서, 적외선 감지소자(50)에서 적외선이 차폐되지 않은 각 적외선 검출기들로부터의 출력을, 적외선이 차폐된 적외선 검출기들로부터의 출력을 기준으로 하여, 비균일성을 보상한다.디스플레이장치(80)는 신호처리기(60)에서의 출력신호따라 영상을 디스플레이한다.도 2b는 본 발명에 따른 적외선 감지소자의 개략도로이다.도 2b를 살펴보면, 적외선 감지소자(50)는 320×240 의 행열로 정렬되어 있으며, 전체 검출기의 수는 76800 개이다. 이때, 각 픽셀 검출기(Detector)들은 목표영상의 적외선 방사에 반응하는 센서이다.FIG. 2A is a block diagram of an infrared photographing apparatus using a focal plane array infrared sensing device according to an embodiment of the present invention, and includes a target image 10, an optical lens 30, and an infrared shielding means 40. ), An infrared ray sensing element 50, a signal processor 60, a non-uniformity compensator 70, and a display device 80. That is, the infrared photographing apparatus 20 includes the optical lens 30, the infrared shielding means 40, the infrared sensing element 50, the signal processor 60, the non-uniformity compensator 70, and the display device 80. The optical lens 30 collects infrared signals from the target image 10 to the surface of the infrared sensing element 50 via the infrared shielding means 40. The infrared shielding means 40 is the outermost angle of the infrared detector of the infrared sensing element 50 when the infrared signal from the target image 10 is incident on the infrared sensing element 50 through the optical lens 30 Shield against incident to rows or (and) columns. That is, the infrared shielding means 40 is a blocking film covering the incidence surface of the infrared detector to shield the infrared detector, and the infrared shielding means 40 is spaced apart from the infrared sensing element 50 on the path of infrared rays irradiated by the infrared detector. It can be placed in a state or can be mounted by taping. The infrared shielding means 40 is made of an infrared shielding material such as a copper plate. The infrared sensing element 50 is an infrared sensing element of a focal plane array (FPA) type, and a plurality of infrared detectors are arranged in rows and columns (n). Xm rows and columns). The infrared signal indicating the temperature of the target image from the target image 10 is input, converted into an electrical signal corresponding thereto, and output. The infrared sensing element 50 is shielded by the shielding means 40 so that infrared rays from the external target image 10 are not absorbed by the infrared detector of the outermost part of each row array line among the plurality of infrared detectors. The signal processor 60 receives an electrical signal output from the infrared sensing element 50, calculates and converts the electrical signal into an image signal. The nonuniformity compensator 70 outputs from the infrared detectors that are not shielded by the infrared rays in the infrared sensing element 50 from the output signal of the signal processor 60 and from the infrared detectors that are shielded by the infrared rays. The display device 80 displays an image according to the output signal from the signal processor 60. Fig. 2B is a schematic diagram of an infrared sensing element according to the present invention. In the following, the infrared sensing elements 50 are arranged in a matrix of 320 × 240, and the total number of detectors is 76800. In this case, each pixel detector is a sensor that responds to infrared radiation of a target image.
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또한, 적외선 감지소자(50)는 행 주소신호를 수신하고 그에 기초하여 행 선택신호를 발생하기 위한 행 디코더(53)와, 입력된 열 주소신호를 수신하고 그에 기초하여 열 선택신호를 발생하기 위한 열 디코더(56)를 포함하고 있다. 상기 행 디코더(53)와 열 디코더(56)는 해당 검출기의 데이터 값들을 읽어 들이는 데 사용된다. 도면 중 부호 MOS 는 전계효과 트랜지스터를 나타낸다.In addition, the infrared sensing element 50 includes a row decoder 53 for receiving a row address signal and generating a row selection signal based thereon, and a row decoder 53 for receiving an input column address signal and generating a column selection signal based thereon. The column decoder 56 is included. The row decoder 53 and column decoder 56 are used to read the data values of the corresponding detector. In the figure, MOS denotes a field effect transistor.
이하에서는 본 발명에 따른 적외선 감지소자의 일정영역을 차폐한 모습을 설명한다.Hereinafter will be described a state of shielding a certain area of the infrared sensing element according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 적외선 차폐수단을 구비한 적외선 감지소자의 구성도로서, 본 발명에 따른 적외선 감지소자(50)는 초점면 어레이방식으로 320 × 240 배열구조의 검출기를 목표영상의 적외선 신호의 입력을 허용 또는 차단에 따라 차폐부(22a)와 비차폐부(22b)로 구분하고 있다.3 is a block diagram of an infrared ray sensing element having an infrared shielding means according to the present invention, the infrared ray sensing element 50 according to the present invention is a detector of the 320 × 240 array structure in the focal plane array method infrared signal of the target image The shield is divided into a shield portion 22a and an unshielded portion 22b depending on whether the input of the block is allowed or blocked.
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상기 적외선 감지소자(50)의 초점면 어레이의 차폐부(22a)에는 각 열 배열라인의 처음 1개의 검출기에 외부의 목표영상으로부터의 적외선이 흡수되지 않도록 적외선 차폐수단(40)이 덮여 있다. 이 적외선 차폐수단(40)은 동판과 같은 적외선 차폐 재료로 차단막을 형성한다. 이에 따라, 적외선 차폐수단(40)에 의해 차폐된 1×240의 검출기는 적외선을 직접 흡수하지는 못하고 기준소자로서만 동작하게 된다.The shield 22a of the focal plane array of the infrared sensing element 50 is covered with an infrared shield 40 so that infrared rays from an external target image are not absorbed by the first one detector of each column array line. This infrared shielding means 40 forms a blocking film from an infrared shielding material such as a copper plate. Accordingly, the 1 × 240 detector shielded by the infrared shielding means 40 does not directly absorb infrared rays, but operates only as a reference element.
따라서, 적외선 감지소자에서는 차폐부(22a)의 픽셀검출기에서 출력되는 기준값과 비차폐부(22b)의 각 픽셀검출기에서 출력되는 검출 값이 함께 출력되어, 비균일성 보상장치(70)에서 수행되는 비균일성 보상시, 차폐부(22a)의 기준값을 이용하여 쉽게 비차폐부(22b)의 검출 값들에서의 비균일성을 간단히 보상할 수 있다.Therefore, in the infrared sensing element, the reference value output from the pixel detector of the shielding portion 22a and the detection value output from each pixel detector of the non-shielding portion 22b are output together, so that the non-uniformity compensation device 70 performs the non-uniformity compensation. In the uniformity compensation, the reference value of the shielding portion 22a can be easily used to simply compensate for the nonuniformity in the detection values of the non-shielding portion 22b.
이를 좀더 자세히 살펴보면, 차폐부(22a)의 기준소자에는 적외선 차폐수단(40)이 덮여 있어 목표영상의 영상신호가 입사되지 않기 때문에 1 × 240의 기준소자에서의 출력신호는 기준신호값(A)과 그 픽셀검출기에서의 스위칭 또는 기타 다른 요인에 의해 생기는 고정잡음신호값(gk)이 함께 포함되어 있다.In detail, the reference element of the shielding portion 22a is covered with the infrared shielding means 40 so that the image signal of the target image does not enter, so that the output signal from the reference element of 1 × 240 is the reference signal value (A). And fixed noise signal value gk caused by switching or other factors in the pixel detector are included.
1 × 1 행열의 경우를 예를 들어 설명하면, 기준소자에서의 출력신호(A1)는 기준신호값(A)과 그 픽셀검출기에서의 고정잡음 신호값(g1)이 함께 포함되어 있으며, 다음 식과 같이 표현할 수 있다.In the case of the 1 × 1 matrix, the output signal A1 of the reference element includes the reference signal value A and the fixed noise signal value g1 of the pixel detector together. Can be expressed as:
A1 = A + g1 A1 = A + g1
또한, 기준소자를 제외한 비차폐부(22b)의 해당 행 배열라인상의 다른 픽셀들에서의 출력신호들(A2, A3‥‥A320)은 목표영상의 영상신호값(signal n), 기준신호값(A) 및 고정잡음신호값(gn)이 함께 포함되어 있으며, 다음 식과 같이 표현할 수 있다.In addition, the output signals A2, A3 ... A320 at other pixels on the corresponding row array line of the non-shielding portion 22b except for the reference element are the image signal value (signal n) and the reference signal value (A) of the target image. ) And the fixed noise signal value (gn) are included together, and can be expressed as follows.
An = A + gn + signal n An = A + gn + signal n
이 고정잡음신호값(gn)은 고정잡음신호값(g1)과 잡음신호값(△gn)으로 나타낼 수 있으며, 다음과 같이 표현할 수 있다.The fixed noise signal value gn may be represented by a fixed noise signal value g1 and a noise signal value Δgn, and may be expressed as follows.
An = A + g1 + △gn + signal nAn = A + g1 + Δgn + signal n
상기 식을 참조하여 나머지 A2, A3, ‥‥, A320에 대해서도 다음과 같이 표현할 수 있다.With reference to the above formula, the remaining A2, A3, ..., A320 can also be expressed as follows.
A2 = A + g1 + △g2 + signal 2A2 = A + g1 + Δg2 + signal 2
A3 = A + g1 + △g3 + signal 3A3 = A + g1 + Δg3 + signal 3
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A320 = A + g1 + △g320 + signal 320A320 = A + g1 + Δg320 + signal 320
따라서, 적외선 감지소자의 후단에서 수행되는 비균일성 보상시 비차폐부(22b)에서의 출력신호 A2, A3, ‥‥, A320에서 차폐부(22a)에서의 출력신호 A1을 빼면, 종래와 같이 복잡한 과정 없이도 간단히 각 픽셀에서의 목표영상에 대한 영상신호값만을 구할 수 있다.Accordingly, when the output signals A2, A3, ..., and A320 at the non-uniformity compensation performed at the rear end of the infrared sensing element are subtracted, the output signal A1 at the shielding portion 22a is subtracted. Without the process, only the image signal value for the target image in each pixel can be obtained.
△g2 + signal 2 ≒ signal 2△ g2 + signal 2 ≒ signal 2
△g3 + signal 3 ≒ signal 3△ g3 + signal 3 ≒ signal 3
::
△g320 + signal 320 ≒ signal 320△ g320 + signal 320 ≒ signal 320
이러한 적외선 차폐수단(40)은 적외선 감지소자의 제조공정에서 구현하는 게 바람직하나, 완성된 적외선 감지소자(50)의 패키지 창에 테이핑(Taping)방식으로 장착하여도 무방하다.The infrared shielding means 40 is preferably implemented in the manufacturing process of the infrared sensing element, it may be mounted in a taping (tapping) method on the package window of the completed infrared sensing element 50.
도 4는 도 3의 다른 실시예로 적외선 차폐수단이 적외선 검출기의 행 배열라인과 열 배열라인에 모두 마련된 것을 보인 것으로, 적외선 감지소자(50)의 초점면 어레이는 320 × 240 배열구조의 검출기에서 각 라인(행 배열라인 및 열 배열라인)의 처음 2개의 검출기에는 외부의 목표영상(target)으로부터의 적외선이 흡수되지 않도록 적외선 차폐수단(40)이 마련된다. 이에 따라, 2 × 240 및 2 × 340 의 검출기는 적외선을 직접 흡수하지 못하고 기준소자로서만 동작하게 된다.FIG. 4 shows that the infrared shielding means is provided in both the row array line and the column array line of the infrared detector in another embodiment of FIG. 3. The focal plane array of the infrared sensing element 50 has a 320 × 240 array structure detector. In the first two detectors of each line (row array line and column array line), infrared shielding means 40 is provided so that infrared rays from an external target image are not absorbed. Accordingly, the detectors of 2 x 240 and 2 x 340 do not directly absorb infrared rays, but operate only as reference elements.
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비균일성 보상은 우선 열 배열라인에 대해서 도 3의 보상을 행한 후 이어 행 배열라인에 대해서 보상을 행한다.Non-uniformity compensation first performs the compensation of FIG. 3 with respect to the column array line and then compensates for the row array line.
먼저, 해당 열 배열 상의 상측에 마련된 기준소자들에서 출력되는 데이터 값들의 평균값을 취하고, 이 평균값을 그 기준소자가 포함된 열 배열라인(240개 열 배열)의 기준값으로 정한다. 이 기준값을 이용하여 라인상의 238개 검출기에서 출력되는 값들을 보상한다.First, the average value of the data values output from the reference elements provided above the column array is taken, and the average value is set as the reference value of the column array line (240 column arrays) including the reference element. This reference value is used to compensate the values output from the 238 detectors on the line.
이어 해당 행 배열 상의 좌측에 마련된 기준소자들에서 출력되는 데이터 값들의 평균값을 취하고, 이 평균값을 그 기준소자가 포함된 행 배열라인(320개 행 배열)의 기준값으로 정한다. 이 기준값을 이용하여 프레임의 그 라인상의 318개 검출기에서 출력되는 값들을 보상한다.Next, the average value of the data values output from the reference elements provided on the left side of the row array is taken, and the average value is determined as the reference value of the row array line (320 row arrays) including the reference element. This reference value is used to compensate the values output from the 318 detectors on that line of the frame.
상술한 바와 같이 열 라인과 행 라인에 대하여 두 번에 걸쳐 보상을 함으로서 도 3에 비해 상대적으로 좀더 정밀한 영상신호 값을 얻을 수 있다.As described above, by compensating the column line and the row line twice, a more precise image signal value can be obtained than in FIG. 3.
도 5는 도 3의 다른 실시예로 적외선 차폐수단이 적외선 감지소자의 최외곽측에 확대 마련된 것을 보인 것으로, 적외선 감지소자(50)의 초점면 어레이는 320 × 240 배열구조의 검출기에서 각 라인(행 배열라인 및 열 배열라인)의 처음 2개의 검출기에는 외부의 목표영상(target)으로부터의 적외선이 흡수되지 않도록 동판과 같은 적외선 차폐수단으로 차단 구조물을 만든다. 이에 따라, 2 × 320 및 2 × 240의 검출기는 적외선을 직접 흡수하지 못하고 기준소자로서만 동작하게 된다.FIG. 5 shows that the infrared shielding means is enlarged on the outermost side of the infrared sensing element in another embodiment of FIG. 3, and the focal plane array of the infrared sensing element 50 has each line in the detector having a 320 × 240 array structure. In the first two detectors of the row array line and the column array line, a blocking structure is made of infrared shielding means such as a copper plate so that infrared rays from an external target image are not absorbed. Accordingly, the detectors of 2x320 and 2x240 do not directly absorb infrared rays, but operate only as reference elements.
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비균일성 보상은 우선 상측의 행 배열라인과 좌측의 열 배열라인에 대해서 도 4의 보상을 행한 후 이어 하측의 행 배열라인과 우측의 열 배열라인에 대해서 보상을 행한다.Non-uniformity compensation first compensates for the row arrangement line on the upper side and the column arrangement line on the left side, and then compensates for the row arrangement line on the lower side and the column arrangement line on the right side.
도 6은 본 발명의 다른 실시예로 광학렌즈와 적외선 감지소자 사이에 적외선 차폐수단이 마련된 것을 설명하기 위한 것으로, 적외선 차폐수단(40)은 적외선 감지소자의 다수 적외선 검출기로 조사되는 적외선의 경로상에 적외선 감지소자(50)와 이격된 상태로 마련된다. 이에 따라, 적외선 차폐수단(40)에 의한 그림자 효과에 의해 적외선 감지소자의 해당 픽셀검출기에는 적외선이 조사되지 않아 기준소자로서 동작하게 된다. 이때, 도 6에서는 적외선 차폐수단(40)의 모양이 적외선 감지소자의 최외곽측 적외선 검출기를 차폐하는 구성을 보이고 있으나, 이에 한정되지 않으며 다수의 적외선 검출기 중 일부를 차폐하기 위한 구성이면 충분하다.6 is for explaining that the infrared shielding means is provided between the optical lens and the infrared sensing element in another embodiment of the present invention, the infrared shield 40 is on the path of the infrared radiation irradiated by a plurality of infrared detectors of the infrared sensing element It is provided in a state spaced apart from the infrared sensing element (50). Accordingly, due to the shadow effect of the infrared shielding means 40, the corresponding pixel detector of the infrared sensing element is not irradiated with infrared rays to operate as a reference element. 6 shows a configuration in which the shape of the infrared shielding means 40 shields the outermost infrared detector of the infrared sensing element, but is not limited thereto. A configuration for shielding some of the plurality of infrared detectors is sufficient.
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이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 초점면 어레이방식의 적외선 감자소자를 구비한 적외선 촬영장치에 있어서, 초점면 어레이의 임의 검출기에 입사되는 적외선 에너지를 광학적 또는 반도체 공정에서 강제 블로킹하면 간단한 신호 처리 과정만을 통하여도 초점면 어레이로부터 출력되는 적외선데이터의 비균일성을 보상할 수 있게 되어 우수한 특성의 적외선 데이터를 획득할 수 있다.또한 본 발명은 하드웨어적인 구성과 복잡한 알고리즘 없이도 목표영상에 대한 각 픽셀검출기의 출력신호에서 영상신호만을 쉽게 얻을 수 있도록 기준잡음값을 제공하한다.As described above in detail, the present invention is an infrared imaging device having an infrared potato element of the focal plane array method, the signal processing is simple by forcibly blocking the infrared energy incident on any detector of the focal plane array in an optical or semiconductor process It is possible to compensate the nonuniformity of the infrared data outputted from the focal plane array only through the process, thereby obtaining infrared data with excellent characteristics. In addition, the present invention provides each pixel for a target image without a hardware configuration and a complicated algorithm. The reference noise value is provided so that only the image signal can be easily obtained from the detector output signal.
도 1은 종래의 초점면 어레이 방식의 적외선 감지소자를 이용한 적외선 촬영장치에 대한 블록도,1 is a block diagram of an infrared photographing apparatus using a conventional focal plane array infrared sensing element;
도 2a는 본 발명의 일실시예에 의한 초점면 어레이방식의 적외선감지소자를 이용한 적외선 촬영장치에 대한 블록도,도 2b는 본 발명에 따른 적외선 감지소자를 도시해 놓은 개략도,2A is a block diagram of an infrared photographing apparatus using the focal plane array infrared sensing device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a schematic diagram showing an infrared sensing device according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 적외선 차폐수단을 구비한 적외선 감지소자의 구성도,3 is a block diagram of an infrared sensing device having an infrared shielding means according to the present invention;
도 4는 도 3의 다른 실시예로 적외선 차폐수단이 적외선 검출기의 행 배열라인과 열 배열라인에 모두 마련된 것을 보인 도면,4 is a view showing that the infrared shielding means is provided in both the row array line and the column array line of the infrared detector in another embodiment of FIG.
도 5는 도 3의 다른 실시예로 적외선 차폐수단이 적외선 감지소자의 최외곽측에 확대 마련된 것을 보인 도면,5 is a view showing that the infrared shielding means is expanded to the outermost side of the infrared sensing element in another embodiment of FIG.
도 6은 본 발명의 다른 실시예로 광학렌즈와 적외선 감지소자 사이에 적외선 차폐수단이 마련된 것을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining that the infrared shielding means is provided between the optical lens and the infrared sensing element in another embodiment of the present invention.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main functions of the drawings *
10 : 목표영상 20 : 적외선 촬영장치 22a: 차폐부 22b: 비차폐부22c: 적외선 차폐수단 30 : 광학렌즈DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Target image 20 Infrared imaging apparatus 22a Shield 22b Unshield 22c Infrared shielding means 30 Optical lens
40 : 적외선 차폐수단 50 : 적외선 감지소자60 : 신호 처리기 70 : 비균일성 보상장치80 : 디스플레이 장치40: infrared shielding means 50: infrared sensing element 60: signal processor 70: non-uniformity compensation device 80: display device
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