KR100512400B1 - 불균일 보상테이블 갱신 장치를 구비하는 적외선 열상 장비 - Google Patents

불균일 보상테이블 갱신 장치를 구비하는 적외선 열상 장비 Download PDF

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Abstract

적외선 열상 장비에서, 장비 사용 기간의 경과나 장비에 사용되는 기판의 교체에 의해서 열상 장비에 저장된 불균일 보상테이블을 갱신하여야 하는 경우 추가장비없이 신속하게 이를 행할 수 있도록 하기 위한 것으로, 타깃으로부터 발해진 적외선을 집속하는 렌즈부와, 렌즈부에서 집속된 적외선을 검출하여 그에 상응하는 온도 검출 신호를 출력하는 적외선 검출기와, 적외선 검출기에서 출력된 온도 검출 신호를 입력받아 불균일 보상테이블을 이용하여 보상한 후 신호처리하여 디스플레이에 적절한 영상신호로 출력하는 신호처리기를 포함하여 구성되는 열상 장비에 있어서, 제어부에서 지시하는 온도로 온도가 조절되는 온도 레퍼런스부와, 제어부에 의해 제어되어 온도 레퍼런스부를 구동하여 렌즈부를 가리지 않는 기본 위치와 렌즈부 전면 위치 중 한 곳에 온도 레퍼런스부가 위치하도록 하는 온도 레퍼런스 구동부와, 온도 레퍼런스부의 온도를 제어하고 온도 레퍼런스 구동부를 제어함과 아울러 렌즈부 전면에 위치한 온도 레퍼런스의 온도를 신호처리기로 보내어 주는 제어부를 열상 장비와 일체로 구비하는 것을 특징으로 하는, 불균일 보상테이블 갱신 장치를 구비하는 적외선 열상 장비가 제공된다.

Description

불균일 보상테이블 갱신 장치를 구비하는 적외선 열상 장비{Infrared image Apparatus having non-uniformity compensation table renewal device}
본 발명은 열상 장비에 관한 것으로 특히 불균일 보상테이블 갱신 장치를 구비하는 적외선 열상 장비에 관한 것이다.
일반적으로 모든 물체는 절대온도 0도(섭씨 -273.16도) 이상에서 복사에너지를 방출한다. 이 에너지는 0 k 이상의 온도를 가진 물체 내부의 원자 및 분자의 진동과 회전에 의해 생성되며 에너지원으로부터 바깥쪽으로 직진하고 진공, 공기, 가스, 액체 및 고체 등의 물리적 전달체를 통하여 전파된다. 이와 같이 외부로부터 빛의 공급이 없더라도 타깃 자체에서 발하는 복사에너지를 모아서 눈으로 볼 수 있는 열상으로 변화시켜 관측가능하게 하는 장비를 열상 장비라 한다.
이러한 열상 장비는, 도 1에 도시된 바와 같이, 타깃(100)을 열상 촬영하는 적외선 카메라(200)와 적외선 카메라(200)에서 출력된 영상신호를 다양한 목적에 맞게 분석하는 화상신호처리 시스템인 신호분석 처리기(300)로 나뉘어 진다.
도 2에 도시한 바와 같이, 적외선 카메라(200)는 타깃으로부터 발해진 적외선을 집속하는 렌즈부(210)와, 렌즈부(210)에서 집속된 적외선을 검출하여 그에 상응하는 온도 검출 신호를 출력하는 적외선 검출기(220)와, 적외선 검출기(220)에서 출력된 온도 검출 신호를 입력받아 신호처리하여 디스플레이에 적절한 영상신호로 출력하는 신호처리기(230)를 포함하여 구성된다.
산업용 및 의료용으로 쓰이는 적외선 카메라(200)의 종류는 여러 가지가 있다. 적외선 검출기(220)의 냉각 여부에 따라서 냉각형과 비냉각형으로 나뉘고, 적외선 검출기(220)의 화소 구성과 그에 따른 영상 구성 방식에 따라 스캔 방식과 비스캔 방식으로 나뉜다. 냉각형의 경우에는 적외선 검출기(220)를 상온 보다 훨씬 낮은 온도로 냉각시킨 상태에서 동작이 이루어지게 된다. 이러한 냉각형 적외선 검출기를 사용하는 경우에는 성능은 우수하나 고가의 검출기로 인하여 시스템 가격이 높아지고 냉각을 위한 별도의 냉매가 사용되어야 하기 때문에 유지비가 많이 드는 단점이 있다. 한편, 적외선 검출기(220)의 적외선 검출용 화소가 평면상으로 배열되어 있는 것이 아니라 선상으로 배열되어 있어 타깃의 전체 열분포를 감지하기 위해서는 스캐닝이 필요한 주사 방식은 스캐너를 구현하기 위한 별도의 시스템이 추가되어야 하고, 고속 촬영의 어려움이 있어 동영상 카메라에 적용하기는 어렵다.
스캐너를 구비하지 않는 비주사 방식의 열상 장비의 적외선 검출기(220)는 다수의 면상으로 배열된 검출용 화소들을 구비하는데 이들 각각의 검출용 화소간에는 편차가 있어서 동일한 세기의 적외선에 대해서 동일한 세기의 온도 검출 신호를 출력하지 못한다. 이에 따라 검출기 출력의 불균일이 발생하게 되는데 이를 보상하기 위하여 각각의 화소의 출력에 대한 오프셋값, 이득값을 미리 테이블화 해서 저장해두고 신호처리기(230)에서는 이에 따른 보상을 행하게 된다. 또한 이러한 불균일 보상테이블은 온도에 따라 달라져야 하므로 통상적으로 장비의 초기 구성시에 장비의 작동 온도 범위 내의 몇 가지 온도에 대해서 보상테이블이 만들어지고 실제 사용시에는 이들을 이용하여 보간하여 불균일 보상을 행하게 된다.
기존 열상 장비에서 사용하고 있는 온도 테이블은 최소 2개에서 6개 사이가 되는데 이 각각의 온도에서 출력값을 저장하려면 온도제어용 챔버안에서 장비에 커버를 씌우거나 또는 온도 제어용 흑체를 장비의 렌즈부(210) 앞에 놓고 통신포트를 이용하여 장비와의 통신을 통해 불균일 보상테이블을 저장하도록 하였으며, 전술한 바와 같이, 이러한 작업은 장비의 초기 구성시에 행해진다.
한편, 시간의 경과에 따라 장비의 특성이 변하게 되거나, 정비 목적상 장비의 기판을 교체하는 경우에 불균일 보상테이블이 갱신될 필요가 있는데, 보상테이블을 갱신하기 위해서는 위에서 기술한 바와 같은 별도의 추가 장비를 이용하여 행하여야 했으므로 비용과 시간 면에서 문제가 있었고, 수시로 보상테이블을 갱신하여 정확한 결과를 얻을 수 있도록 하기가 어려웠다.
따라서 상기한 바와 같은 문제점을 인식하여 창출된 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 불균일 보상테이블 갱신을 별도의 추가 장비를 이용하지 않고 열상 장비 자체 내에서 행할 수 있는 열상 장비를 제공하고자 하는 것이다.
또한, 불균일 보상테이블 갱신 장치를 장비 내에 구비하여 필요시 언제든지 신속하고 간단하게 불균일 보상테이블 갱신을 행할 수 있는 열상 장비를 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제를 달성하기 위하여, 타깃으로부터 발해진 적외선을 집속하는 렌즈부와, 렌즈부에서 집속된 적외선을 검출하여 그에 상응하는 온도 검출 신호를 출력하는 적외선 검출기와, 적외선 검출기에서 출력된 온도 검출 신호를 입력받아 불균일 보상테이블을 이용하여 보상한 후 신호처리하여 디스플레이에 적절한 영상신호로 출력하는 신호처리기를 포함하여 구성되는 열상 장비에 있어서,
제어부에서 지시하는 온도로 온도가 조절되는 온도 레퍼런스부와,
제어부에 의해 제어되어 온도 레퍼런스부를 구동하여 렌즈부를 가리지 않는 기본 위치와 렌즈부 전면 위치 중 한 곳에 온도 레퍼런스부가 위치하도록 하는 온도 레퍼런스 구동부와,
온도 레퍼런스부의 온도를 제어하고 온도 레퍼런스 구동부를 제어함과 아울러 렌즈부 전면에 위치한 온도 레퍼런스의 온도를 신호처리기로 보내어 주는 제어부를 열상 장비와 일체로 구비하는 것을 특징으로 하는, 불균일 보상테이블 갱신 장치를 구비하는 적외선 열상 장비가 제공된다.
이와 같은 구성에 의해서 본 발명의 적외선 열상 장비는 불균일 보상테이블 갱신을 간단하고 신속하게 그리고 저렴한 비용으로 행할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 적외선 열상 장비의 중요부를 보인 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 적외선 열상 장비는 타깃으로부터 발해진 적외선을 집속하는 렌즈부(410)와, 렌즈부(410)에서 집속된 적외선을 검출하여 그에 상응하는 온도 검출 신호를 출력하는 적외선 검출기(420)와, 적외선 검출기(420)에서 출력된 온도 검출 신호를 입력받아 저장된 불균일 보상테이블을 이용하여 보상한 후 신호처리하여 디스플레이에 적절한 영상신호로 출력하는 신호처리기(430)를 포함하여 구성되는 적외선 카메라(400)를 구비하는 점에서는 종래의 열상 장비와 유사하다. 그러나 본 발명의 열상 장비는 여기에 그치지 않고 온도 레퍼런스부(460)와, 온도 레퍼런스 구동부(450,470,480)와, 제어부(440)를 추가적으로 구비한다.
온도 레퍼런스부(460)는 제어부(440)에서 지시하는 온도로 온도가 조절되도록 구성되며, 이러한 온도 레퍼런스부(460)는 렌즈부(410)를 가리는 온도 레퍼런스와, 제어부(440)에 의해 조절되어 온도 레퍼런스의 온도를 변화시키는 열전 냉각기(TEC, Thermoelectric cooler)와, 온도 레퍼런스의 온도를 감지하여 제어부(440)로 전달하는 온도센서로 구성되는 것이 바람직하다.
이러한 온도 레퍼런스부(460)는 제어부(440)에 의해서 제어되는 온도 레퍼런스 구동부(450,470,480)에 의해서 구동되며, 렌즈부(410)를 가리지 않는 기본 위치와, 도 3에 도시된 바와 같이, 렌즈부(410)를 가리는 렌즈부(410) 전면 위치 중 한 곳에 위치하게 된다.
도면부호 450은 온도 레퍼런스부 구동 모터를 나타내고, 470, 480은 온도 레퍼런스부가 원하는 위치에 있는지를 감지하여 제어부(440)로 신호를 보내어 제어부(440)가 구동 모터(450)를 적절하게 작동하도록 하는 광스위치를 나타낸다.
제어부(440)는 온도 레퍼런스부(460)를 구성하는 열전냉각기와 온도센서를 이용하여 온도 레퍼런스의 온도를 제어하고, 구동 모터(450)와 제1, 제2 광스위치(470,480)로 구성되는 온도 레퍼런스 구동부를 제어함과 아울러, 온도센서로부터 감지된, 렌즈부(410) 전면에 위치한 온도 레퍼런스의 온도를 신호처리기(430)로 보내어 준다.
상기한 바와 같은 구조로 되는 본 발명의 일실시예에 의한 적외선 열상 장비의 작용을 도 3 및 도 4를 참고하여 설명한다.
열상 장비의 사용기간이 오래 되거나 기판의 교체로 인해서 기존에 저장된 불균일 보상테이블을 사용하는 것이 적절하지 않은 경우에는 사용자가 불균일 보상테이블 갱신작업을 행하도록 열상 장비에 지시를 내린다.
그러면, 먼저 제어부(440)는 온도 레퍼런스 구동부를 작동시키게 된다(S100). 구체적으로 위의 실시예의 경우에는 렌즈부(410)를 가리지 않는 기본 위치 즉, 제2 광스위치(480)의 발광부와 수광부 사이에 위치해 있던 온도 레퍼런스부(460)를 구동 모터(450)로 회전시킨다.
어느 정도 회전하여 렌즈부(410)의 화각을 가리는 위치에 오면 제2 광스위치(480)와는 반대쪽에 위치한 제1 광스위치(470)의 발광부와 수광부 사이에 온도 레퍼런스부가 위치하게 되고 이에 따라 제1 광스위치(470)가 작동하여 제어부(440)로 신호를 주게 되고 제어부(440)는 이에 따라 구동 모터(450)의 작동을 중지시킨다(S200).
이에 따라 온도 레퍼런스부는 렌즈부(410)를 가리는 위치에서 정지하게 되고 열상 장비는 불균일 보상테이블을 갱신할 준비 상태를 마치게 된다.
이 상태에서 제어부(440)는 온도 레퍼런스의 온도를 소정의 제 1 온도로 설정한다. 도 3의 실시예에서 온도 레퍼런스부(460)는 렌즈부(410)를 가리는 온도 레퍼런스와, 온도 레퍼런스의 온도를 변화시키는 열전 냉각기(TEC, Thermoelectric cooler)와, 온도 레퍼런스의 온도를 감지하여 제어부(440)로 전달하는 온도센서로 구성되는데 제어부(440)는 열전 냉각기를 동작시켜 온도 레퍼런스의 온도를 변화시키면서 현재의 온도를 온도 센서로부터 피드백 받는 방식으로 온도 레퍼런스가 정확한 제 1 온도가 되도록 제어한다.
이 상태에서 렌즈부(410), 적외선 검출기(420), 신호처리기(430)가 작동하여 제 1 온도에 대한 불균일 보상테이블을 작성하여 저장한다. 그 다음 제 2 온도, 제 3 온도, ..., 제 n 온도로 온도 레퍼런스의 온도를 변화시켜 가면서 n 개의 불균일 보상테이블을 작성하여 저장한다(S300). 여기서 n은 불균일 보상 테이블을 최적화 시키는 최대의 정수이다.
이리하여 원하는 개수의 불균일 보상테이블의 작성이 완료된 후에는 제어부(440)가 구동 모터(450)를 역방향으로 작동시켜 제1 광스위치(470)의 발광부와 수광부 사이에 있던 온도 레퍼런스부(460)를 제2 광스위치(480)쪽으로 회전시킨다(S400).
그리하여 온도 레퍼런스부(460)가 제2 광스위치(480)의 발광부와 수광부 사이인 기본 위치로 오게 되면 제2 광스위치(480)로부터 이러한 상태를 알리는 신호가 제어부(440)로 전달되게 되고 제어부(440)는 구동 모터(450)의 동작을 중단시킨다(S500).
상기의 S100 내지 S500의 과정에 의해 불균일 보상테이블 갱신이 이루어지게 된다.
상기와 같은, 본 발명에 의한 열상 장비는 불균일 보상테이블 갱신을 위한 장치를 장비 내에 구비하고 있으므로 원하는 때에 장비 내에서 빠른 시간 안에 불균일 보상이 가능해지므로 가격, 시간, 정비성 면에서 우수한 효과가 있다.
도 1은 종래 열상 장비의 개념도.
도 2는 도 1의 종래 열상 장비를 구성하는 적외선 카메라의 블록도.
도 3은 본 발명의 불균일 보상테이블 갱신 장치를 구비하는 적외선 열상 장비의 중요부를 보인 블록도.
도 4는 본 발명의 불균일 보상테이블 갱신 장치의 작동 순서를 보이는 흐름도.

Claims (3)

  1. 타깃으로부터 발해진 적외선을 집속하는 렌즈부와, 렌즈부에서 집속된 적외선을 검출하여 그에 상응하는 온도 검출 신호를 출력하는 적외선 검출기와, 적외선 검출기에서 출력된 온도 검출 신호를 입력받아 불균일 보상테이블을 이용하여 보상한 후 신호처리하여 디스플레이에 적절한 영상신호로 출력하는 신호처리기를 포함하여 구성되는 적외선 열상 장비에 있어서,
    렌즈부를 가릴 수 있는 온도 레퍼런스;
    상기 온도 레퍼런스의 온도를 제어부에서 지시는 하는 온도로 변화시키는 열전 냉각기(TEC);
    상기 온도 레퍼런스의 온도를 감지하여 제어부로 전송하는 온도센서;
    상기 온도 레퍼런스를 구동하여 상기 렌즈부를 가리지 않는 기본 위치와 상기 렌즈부 전면 위치 중 한 곳에 상기 온도 레퍼런스가 위치하도록 하는 온도 레퍼런스 구동부와,
    상기 열전 냉각기에 상기 온도 레퍼런스의 온도를 지시하고 상기 온도 센서로부터 온도를 수신받아 온도 레퍼런스가 지시한 온도로 변화되었는지 판단하고, 상기 온도 레퍼런스 구동부를 제어하고 상기 렌즈부 전면에 위치한 온도 레퍼런스의 온도를 신호처리기로 전송하며 상기 온도 레퍼런스의 온도를 변화시키면서 온도에 따른 검출신호의 불균일을 보상하는 보상테이블을 갱신하는 제어부를 열상 장비와 일체로 구비하는 것을 특징으로 하는,
    불균일 보상테이블 갱신 장치를 구비하는 적외선 열상 장비.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 레퍼런스 구동부는, 제어부에 의해 제어되어 온도 레퍼런스부를 이동시키는 구동 모터와, 온도 레퍼런스부가 원하는 위치에 있는지를 감지하여 제어부로 신호를 보내어 제어부가 구동 모터를 적절하게 작동하도록 하는 광스위치로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    불균일 보상테이블 갱신 장치를 구비하는 적외선 열상 장비.
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