KR101690096B1 - 열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치 - Google Patents

열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적외선 센서의 일부 영역을 적외선(IR)이 조사되지 않도록 가린 후 피사체에서 발산되는 적외선이 조사되는 제1영역과 피사체에서 발산되는 적외선이 조사되지 않는 제2영역으로 구분하고, 제1영역에 속하는 센서 픽셀(pixel)의 데이터 값, 제2영역에 속하는 센서 픽셀의 데이터 값 및 온도 센서가 측정한 값을 이용하여 피사체에서 발산되는 적외선이 조사되는 제1영역에 속하는 센서 픽셀의 현재 온도를 안정화 시간 없이 즉시 측정할 수 있는 열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 가림막과 온도센서를 이용함으로써 양산과정에서 교정(calibration) 공정을 없애고, 안정화 시간 없이 현재의 온도를 획득하여 즉시 이용할 수 있다.

Description

열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치{TEMPERATURE DATA MEASURING DEVICE OF THERMAL IMAGING CAMERA}
본 발명은 열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 안정화 시간 없이 피사체의 현재 온도를 즉시 측정할 수 있는 열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치에 관한 것이다.
열영상 카메라는 물체에서 방사되는 적외선을 감지하여 온도를 측정하고 시각적으로 나타내는 장치이다. 이러한 열영상 카메라는 야간에 물체를 식별하거나, 전기, 기계 설비의 산업분야에 널리 사용되고 있다.
종래의 열영상 카메라는 안정화 시간이 필요하여 데이터가 일정하게 나오기까지 상당히 오랜 시간이 필요하다.
도 1은 20℃로 설정된 흑체(blackbody)를 열영상 카메라로 온도 측정 시 시간에 따라 데이터 값이 변화하는 것을 나타낸다.
도 1을 보면, 약 30분이 지난 후에도 데이터 값은 서서히 변하고 있다. 즉, 피사체의 온도가 20℃라 하더라도 전원이 인가된 처음에는 8491의 값이 측정되고, 30분이 지나서는 6703이 측정된다. 결국, 측정된 데이터 값 만으로는 피사체의 온도를 알 수가 없다. 또한, 이 데이터는 센서마다 편차를 가지고 있다.
센서의 편차와 시간에 따른 데이터 값의 변화로 인해 온도를 제대로 알기 위해서는 양산과정에서 센서 주변에 온도계를 여러 개 붙이고 교정(calibration)을 하게 된다. 그러나 교정을 하는데 시간이 많이 소요되기 때문에 대량 양산이 어려운 문제가 있다.
등록특허 제10-1198945호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 적외선 센서의 일부 영역을 적외선(IR)이 조사되지 않도록 가린 후 피사체에서 발산되는 적외선이 조사되는 제1영역과 피사체에서 발산되는 적외선이 조사되지 않는 제2영역으로 구분하고, 제1영역에 속하는 센서 픽셀(pixel)의 데이터 값, 제2영역에 속하는 센서 픽셀의 데이터 값 및 온도 센서가 측정한 값을 이용하여 피사체에서 발산되는 적외선이 조사되는 제1영역에 속하는 센서 픽셀의 현재 온도를 안정화 시간 없이 즉시 측정할 수 있는 열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 적외선 센서와 별개로 적외선 센서 주변의 보호막 내부에 기준 픽셀을 장착하여, 적외선 센서에 포함되는 센서 픽셀의 데이터 값, 기준 픽셀의 데이터 값 및 온도 센서부가 측정한 값을 이용하여 적외선 센서에 포함되는 센서 픽셀의 현재 온도를 안정화 시간 없이 즉시 측정할 수 있는 열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치를 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 피사체에서 발산되는 적외선을 검출하여 전기적 신호로 출력하는 적외선 센서; 상기 적외선 센서의 전방에서 센서의 가장자리 소정의 영역을 가리도록 배치되어 적외선 센서의 소정의 영역으로 조사되는 적외선을 차단하는 적외선 차단부; 상기 적외선 차단부의 표면이나 주위에 배치되어 적외선 차단부의 온도를 측정하는 온도 센서부; 및 상기 적외선 센서를 피사체로부터 발산되는 적외선이 조사되는 제1영역과 상기 적외선 차단부에 의해 차단되어 피사체로부터 발산되는 적외선이 조사되지 않는 제2영역으로 구분하고, 제1영역에 속하는 센서 픽셀(pixel)의 데이터 값, 제2영역에 속하는 센서 픽셀의 데이터 값 및 상기 온도 센서부가 측정한 값을 이용하여 상기 제1영역에 속하는 센서 픽셀의 현재 온도를 계산하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 제1영역에 속하는 센서 픽셀(pixel)의 데이터 값을 제2영역에 속하는 센서 픽셀의 데이터 값으로 나눈 값에 상기 온도 센서부가 측정한 값을 곱하여 상기 제1영역에 속하는 센서 픽셀의 현재 온도를 계산할 수 있다.
상기 적외선 차단부에 의해 차단되는 제2영역에 속하는 센서 픽셀의 개수는 한 개 이상으로 구성되며, 상기 제어부는 제2영역에 속하는 센서 픽셀들의 평균 값을 산출한 후, 제1영역에 속하는 센서 픽셀의 데이터 값을 제2영역에 속하는 센서 픽셀의 평균 값으로 나눈 값에 상기 온도 센서부가 측정한 값을 곱하여 상기 제1영역에 속하는 센서 픽셀의 현재 온도를 계산할 수 있다.
상기 제어부는 제1영역과 제2영역에 속하는 센서 픽셀의 데이터 값이 시간(t)에 따라 변할 때, 제1영역에 속하는 센서 픽셀의 t초 때의 데이터 값을 제2영역에 속하는 센서 픽셀의 t초 때의 데이터 값으로 나눈 값에 상기 온도 센서부가 측정한 값을 곱하여 상기 제1영역에 속하는 센서 픽셀의 t초 후 현재 온도를 계산할 수 있다.
상기 제어부는 제1영역에 속하는 센서 픽셀의 t초 때의 데이터 값을 제2영역에 속하는 센서 픽셀의 t초 때의 데이터 값으로 나눈 값에 상기 온도 센서부가 측정한 값을 곱하고, t초에 해당하는 온도 보상값을 더하여 상기 제1영역에 속하는 센서 픽셀의 t초 후 현재 온도를 계산할 수 있다.
상기 온도 보상값을 구하는 식은 아래와 같으며,
f(t) = α·t
상기 α는 적외선 센서의 특성에 따라 센서마다 달라질 수 있다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 피사체에서 발산되는 적외선을 검출하여 전기적 신호로 출력하는 적외선 센서; 상기 적외선 센서의 둘레에 배치되는 보호부; 상기 보호부 내측에 배치되어 피사체에서 발산되는 적외선이 조사되지 않는 기준 픽셀부; 상기 보호부의 표면이나 주위에 배치되어 보호부의 온도를 측정하는 온도 센서부; 및 상기 적외선 센서에 포함되는 센서 픽셀(pixel)의 데이터 값, 상기 기준 픽셀부에 포함되는 기준 픽셀의 데이터 값 및 상기 온도 센서부가 측정한 값을 이용하여 상기 적외선 센서에 포함되는 센서 픽셀의 현재 온도를 계산하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 적외선 센서에 포함되는 센서 픽셀(pixel)의 데이터 값을 상기 기준 픽셀부에 포함되는 기준 픽셀의 데이터 값으로 나눈 값에 상기 온도 센서부가 측정한 값을 곱하여 상기 적외선 센서에 포함되는 센서 픽셀의 현재 온도를 계산할 수 있다.
상기 기준 픽셀부에 포함되는 기준 픽셀의 개수는 한 개 이상으로 구성되며, 상기 제어부는 기준 픽셀들의 평균 값을 산출한 후, 상기 센서 픽셀의 데이터 값을 기준 픽셀의 평균 값으로 나눈 값에 상기 온도 센서부가 측정한 값을 곱하여 상기 적외선 센서에 포함되는 센서 픽셀의 현재 온도를 계산할 수 있다.
상기 제어부는 센서 픽셀의 데이터 값과 기준 픽셀의 데이터 값이 시간(t)에 따라 변할 때, 센서 픽셀의 t초 때의 데이터 값을 기준 픽셀의 t초 때의 데이터 값으로 나눈 값에 상기 온도 센서부가 측정한 값을 곱하여 상기 센서 픽셀의 t초 후 현재 온도를 계산할 수 있다.
상기 제어부는 센서 픽셀의 t초 때의 데이터 값을 기준 픽셀의 t초 때의 데이터 값으로 나눈 값에 상기 온도 센서부가 측정한 값을 곱하고, t초에 해당하는 온도 보상값을 더하여 상기 센서 픽셀의 t초 후 현재 온도를 계산할 수 있다.
상기 온도 보상값을 구하는 식은 아래와 같으며,
f(t) = α·t
상기 α는 적외선 센서의 특성에 따라 센서마다 달라질 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.
우선, 본 발명은 가림막과 온도센서를 이용함으로써 양산과정에서 교정(calibration) 공정을 없애고, 안정화 시간 없이 현재의 온도를 획득하여 즉시 이용할 수 있다.
가림막 형태의 적외선 차단부 및 온도센서만 추가로 구비하면 되는 것으로, 기구적으로 복잡하지 않고 제조비용이 저렴하다.
또한, 적외선 센서 마다 다른 특성으로 인해 센서 픽셀의 현재 온도값이 실제 온도값과 약간의 차이가 발생할 수 있는데, 이 부분은 시간에 따른 온도 보상을 적용하여 더욱 정확한 현재 온도값을 측정할 수 있다.
나아가, 상기와 달리 적외선 센서의 둘레에 배치되는 보호부(보호막)의 내부에 별개의 기준 픽셀을 구비하여, 적외선 센서 픽셀, 기준 픽셀 및 온도 센서를 이용함으로써, 양산과정에서 교정 공정을 없애고 안정화 시간 없이 현재의 온도를 획득하여 즉시 이용할 수도 있다.
도 1은 20℃로 설정된 흑체(blackbody)를 열영상 카메라로 온도 측정 시 시간에 따라 데이터 값이 변화하는 것을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치의 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 적외선 센서의 일부 영역을 가림막 형태의 적외선 차단부가 가린 상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 가림막 형태의 적외선 차단부가 적외선 센서를 다양하게 가린 모습을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 적외선이 조사되는 제1영역과 적외선 차단부에 의해 적외선이 조사되지 않는 제2영역의 픽셀 데이터의 출력 값이 시간에 따라 변화하는 것을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치의 블록도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 적외선 센서 둘레의 보호부 내에 배치되어 피사체에서 발산되는 적외선이 조사되지 않는 기준 픽셀의 다양한 구성을 나타낸다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서, 몇몇 실시 예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시 예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
[제1 실시 예]
이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 발명인 열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치(100)는 적외선 센서(110), 적외선 차단부(120), 온도 센서부(130) 및 제어부(140)를 포함하며, 불균일 보정부(150)를 더 포함할 수 있다.
적외선 센서(110)는 피사체에서 발산되는 적외선을 검출하여 전기적 신호로 출력한다.
불균일 보정부(150)는 IR(적외선) 영상의 노이즈를 제거하여 영상의 품질을 높여주는 역할을 하는 것으로서, 적외선 센서(110)가 출력하는 영상 신호를 불균일 보정(NUC, Non Uniformity Correction)하여 영상의 품질을 향상시킨다. IR 카메라에서 수행하는 일반적인 기능이다.
적외선 차단부(120)는 적외선 센서(110)의 전방에서 센서(110)의 가장자리 소정의 영역을 가리도록 배치되는 일종의 가림막으로서, 적외선 센서(110)의 소정의 영역으로 조사되는 적외선을 차단한다.
도 3을 참고하면, 안정화 시간 없이 센서(110) 픽셀의 온도 데이터를 얻기 위해서는 기구적으로 적외선 센서(110)의 일부 영역을 적외선이 조사되지 않도록 가린다.
온도 센서부(130)는 적외선 차단부(120)의 표면이나 주위에 배치되어 적외선 차단부(120)의 온도를 측정한다.
도 3을 참고하면, 온도 센서부(130)는 가림막 형태의 적외선 차단부(120)의 표면이나 주위에 장착되어 가림막 또는 가림막 주위의 온도를 측정한다.
도 4를 참고하면, 적외선 차단부(120)가 배치되는 다양한 형태를 보여주고 있다. 그러나 도 4에 나타난 형태에 국한되지 않으며, 적외선 센서(110)의 일부 영역을 가릴 수 있다면 어떤 형태든지 상관없다.
제어부(140)는 적외선 센서(110)를 피사체로부터 발산되는 적외선이 조사되는 제1영역(111)과 적외선 차단부(120)에 의해 차단되어 피사체로부터 발산되는 적외선이 조사되지 않는 제2영역(112)으로 구분하고, 제1영역(111)에 속하는 센서 픽셀(pixel)의 데이터 값, 제2영역(112)에 속하는 센서 픽셀의 데이터 값 및 온도 센서부(130)가 측정한 값을 이용하여 제1영역(111)에 속하는 센서 픽셀의 현재 온도를 계산한다.
도 3을 참고하면, 적외선 차단부(120)에 의해 피사체에서 발산되는 적외선이 조사되는 제1영역(111)과 피사체에서 발산되는 적외선이 차단되는 제2영역(112)로 구분되는 것을 볼 수 있다. 제1영역(111)은 피사체로부터 발산되는 적외선이 조사되는 Valid Pixel 영역이며, 제2영역(112)는 피사체에서 발산되는 적외선이 도달하지 않는 Reference Pixel 영역이 된다. 제품 제작 시 얼마만큼 가릴지 정해지기 때문에 기구 공차를 감안하여 적정 수준으로 분리한다.
온도 센서부(130)는 적외선 차단부(120)의 표면에 설치되거나, 인접한 다른 부위에 설치될 수 있다. Reference Pixel 영역인 제2영역(112)에 속하는 센서 픽셀의 데이터 값은 가림막인 적외선 차단부(120)의 온도에 해당하는 값이다. 즉, 적외선 차단부(120)에 장착된 온도 센서부(130)가 측정한 온도가 25℃라면 제2영역(112)에 속하는 센서 픽셀의 데이터 값은 25℃에 해당하는 데이터 값을 가질 것이다.
보호부(160)는 적외선 센서(110)의 둘레에 일반적으로 구비되는 하우징과 같은 것이다.
구체적으로, 제어부(140)는 제1영역(111)에 속하는 센서 픽셀(pixel)의 데이터 값을 제2영역(112)에 속하는 센서 픽셀의 데이터 값으로 나눈 값에 온도 센서부(130)가 측정한 값을 곱하여 제1영역(111)에 속하는 센서 픽셀의 현재 온도를 계산한다.
적외선 차단부(120)에 의해 차단되는 제2영역(112)에 속하는 센서 픽셀의 개수는 한 개 이상으로 구성될 수 있다. 이 경우 제어부(140)는 제2영역(112)에 속하는 센서 픽셀들의 평균 값을 산출한 후, 제1영역(111)에 속하는 센서 픽셀의 데이터 값을 제2영역(112)에 속하는 센서 픽셀의 평균 값으로 나눈 값에 온도 센서부(130)가 측정한 값을 곱하여 제1영역(111)에 속하는 센서 픽셀의 현재 온도를 계산한다.
온도 계산은 아래의 식 1에 의해 구할 수 있다.
제1영역(111)에 속하는 센서 픽셀의 현재 온도를 T라고 하자.
Figure 112016092933715-pat00001
제어부(140)는 제1영역(111)과 제2영역(112)에 속하는 센서 픽셀의 데이터 값이 시간(t)에 따라 변할 때, 제1영역(111)에 속하는 센서 픽셀의 t초 때의 데이터 값을 제2영역(112)에 속하는 센서 픽셀의 t초 때의 데이터 값으로 나눈 값에 온도 센서부(130)가 측정한 값을 곱하여 제1영역(111)에 속하는 센서 픽셀의 t초 후 현재 온도를 계산한다.
도 5를 참고하면, 50℃의 물체가 있을 때 적외선 센서(110)가 측정한 시간에 따른 데이터 값의 변화를 나타낸다. 이렇게 시간에 따라 데이터 값이 변하므로 처음 50℃의 물체의 데이터 값이 128 이었으나, t초 후에는 64가 출력된다. 데이터 값이 64라면 25℃에 해당하는 값이다.
도 5와 같이 시간에 따라 제1영역(111) 픽셀의 데이터 값과 제2영역(112) 픽셀의 데이터 값이 변한다고 할 때, 제1영역(111)에 속하는 센서 픽셀의 현재 온도(T) = (64/30)*25℃ = 53℃ 가 된다.
50℃의 물체이므로 약간의 오차가 있으나, 교정(calibration) 공정 및 안정화 시간 없이 온도 값을 유사하게 측정할 수 있다. 보다 정확하게 온도를 측정하기 위해서는 시간(t)에 따른 온도 보상을 해주면 된다(식 2).
구체적으로, 제어부(140)는 제1영역(111)에 속하는 센서 픽셀의 t초 때의 데이터 값을 제2영역(112)에 속하는 센서 픽셀의 t초 때의 데이터 값으로 나눈 값에 온도 센서부(130)가 측정한 값을 곱하고, t초에 해당하는 온도 보상값을 더하여 제1영역(111)에 속하는 센서 픽셀의 t초 후 현재 온도를 계산할 수 있다. 아래의 식 2와 같다.
Figure 112016092933715-pat00002
도 5의 그래프와 같이 시간(t)에 따라 데이터 값이 변한다면, 온도 보상값을 구하는 식은 f(t) = α·t 가 될 것이다. α는 특정 상수가 될 수도 있고, α·log와 같은 log 형태의 식이 될 수도 있다. 또한, α는 적외선 센서(110)의 특성에 따라 센서마다 달라질 수 있다.
본 발명에 의하면 가림막 형태의 적외선 차단부(120)와 온도 센서(130)를 이용하여 교정(calibration) 및 안정화 시간 없이 현재 온도 값을 구할 수 있다. 상기에서 살펴본 식 1을 통해 온도를 간단하게 측정할 수 있다. 또한, 센서 마다의 특성에 의한 약간의 오차는 온도 보상값을 적용한 식 2를 통해 해결할 수 있다.
[제2 실시 예]
이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 다른 실시 예에 대하여 설명한다.
상기의 제1 실시 예와 중복되는 부분에 대한 자세한 설명은 생략하고, 제2 실시 예의 특징을 중심으로 설명한다.
도 6 및 도 7을 참고하면, 본 발명인 열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치(200)는 적외선 센서(210), 보호부(220), 기준픽셀부(230), 온도 센서부(240) 및 제어부(250)를 포함하며, 불균일 보정부(260)를 더 포함할 수 있다.
적외선 센서(210)는 피사체에서 발산되는 적외선을 검출하여 전기적 신호로 출력한다.
보호부(220)는 적외선 센서(210)의 둘레에 배치되는 일종의 보호 케이스(하우징)이다. IR 카메라에 흔히 있는 구성이다.
기준 픽셀부(230)는 보호부(220) 내측에 배치되어 피사체에서 발산되는 적외선이 조사되지 않는 픽셀이다. 즉, 적외선 센서(210)와는 별개로 제작시 추가로 설치되는 픽셀이다.
도 7을 참고하면, 보호부(220)의 내측에 배치되는 기준 픽셀부(230)의 다양한 실시 예를 보여준다. (a)와 같이 기준 픽셀(230) 여러 개를 라인 형태로 배치할 수도 있고, (b)와 같이 기준 픽셀(230) 네 개를 좌, 우측에 각각 두 개씩 배치할 수도 있다. 또한, (c)와 같이 기준 픽셀(230)을 하나만 사용할 수도 있다.
도 7을 참고하면, 온도 센서부(240)는 보호부(220)의 표면이나 주위에 배치되어 보호부(220)의 온도를 측정한다. 제1 실시 예에서 살펴본 바와 같이 적외선 차단부(120)에 설치되는 온도 센서부(130)와 동일한 기능을 수행한다.
불균일 보정부(260)는 IR(적외선) 영상의 노이즈를 제거하여 영상의 품질을 높여주는 역할을 하는 것으로서, 적외선 센서(210)가 출력하는 영상 신호를 불균일 보정(NUC, Non Uniformity Correction)하여 영상의 품질을 향상시킨다.
제어부(250)는 적외선 센서(210)에 포함되는 센서 픽셀(pixel)의 데이터 값, 기준 픽셀부(230)에 포함되는 기준 픽셀의 데이터 값 및 온도 센서부(240)가 측정한 값을 이용하여 적외선 센서(210)에 포함되는 센서 픽셀의 현재 온도를 계산한다.
제어부(250)는 적외선 센서(210)에 포함되는 센서 픽셀(pixel)의 데이터 값을 기준 픽셀부(230)에 포함되는 기준 픽셀의 데이터 값으로 나눈 값에 온도 센서부(240)가 측정한 값을 곱하여 적외선 센서(210)에 포함되는 센서 픽셀의 현재 온도를 계산한다.
구체적으로, 기준 픽셀부(230)에 포함되는 기준 픽셀의 개수는 한 개 이상으로 구성될 수 있다. 제어부(250)는 기준 픽셀들의 평균 값을 산출한 후, 센서 픽셀(210)의 데이터 값을 기준 픽셀(230)의 평균 값으로 나눈 값에 온도 센서부(240)가 측정한 값을 곱하여 적외선 센서(210)에 포함되는 센서 픽셀의 현재 온도를 계산한다.
제어부(250)는 센서 픽셀(210)의 데이터 값과 기준 픽셀(230)의 데이터 값이 시간(t)에 따라 변할 때, 센서 픽셀(210)의 t초 때의 데이터 값을 기준 픽셀(230)의 t초 때의 데이터 값으로 나눈 값에 온도 센서부(240)가 측정한 값을 곱하여 센서 픽셀(210)의 t초 후 현재 온도를 계산한다.
구체적으로, 제어부(250)는 센서 픽셀(210)의 t초 때의 데이터 값을 기준 픽셀(230)의 t초 때의 데이터 값으로 나눈 값에 온도 센서부(240)가 측정한 값을 곱하고, t초에 해당하는 온도 보상값을 더하여 센서 픽셀(210)의 t초 후 현재 온도를 계산할 수 있다.
온도 보상값을 구하는 식은 f(t) = α·t 와 같으며, α는 적외선 센서(210)의 특성에 따라 센서마다 달라질 수 있다.
본 발명에 의하면 적외선 센서(210)의 둘레에 배치되는 보호부(220) 내측에 별도의 기준 픽셀(230)을 구비하고, 보호부(230)의 표면이나 주위에 온도 센서(240)를 구비함으로써, 교정(calibration) 및 안정화 시간 없이 현재 온도 값을 구할 수 있다.
본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.
100, 200...열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치
110, 210...적외선 센서,
111...제1영역
112...제2영역
120...적외선 차단부
130, 240...온도 센서부
140, 250...제어부
150, 260...불균일 보정부
160, 220...보호부
230...기준픽셀부

Claims (12)

  1. 피사체에서 발산되는 적외선을 검출하여 전기적 신호로 출력하는 적외선 센서;
    상기 적외선 센서의 전방에서 센서의 가장자리 소정의 영역을 가리도록 배치되어 적외선 센서의 소정의 영역으로 조사되는 적외선을 차단하는 적외선 차단부;
    상기 적외선 차단부의 표면이나 주위에 배치되어 적외선 차단부의 온도를 측정하는 온도 센서부; 및
    상기 적외선 센서를 피사체로부터 발산되는 적외선이 조사되는 제1영역과 상기 적외선 차단부에 의해 차단되어 피사체로부터 발산되는 적외선이 조사되지 않는 제2영역으로 구분하고, 제1영역에 속하는 센서 픽셀(pixel)의 데이터 값, 제2영역에 속하는 센서 픽셀의 데이터 값 및 상기 온도 센서부가 측정한 값을 이용하여 상기 제1영역에 속하는 센서 픽셀의 현재 온도를 계산하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는 제1영역에 속하는 센서 픽셀(pixel)의 데이터 값을 제2영역에 속하는 센서 픽셀의 데이터 값으로 나눈 값에 상기 온도 센서부가 측정한 값을 곱하여 상기 제1영역에 속하는 센서 픽셀의 현재 온도를 계산하는 것을 특징으로 하는 열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치.
  2. 삭제
  3. 피사체에서 발산되는 적외선을 검출하여 전기적 신호로 출력하는 적외선 센서;
    상기 적외선 센서의 전방에서 센서의 가장자리 소정의 영역을 가리도록 배치되어 적외선 센서의 소정의 영역으로 조사되는 적외선을 차단하는 적외선 차단부;
    상기 적외선 차단부의 표면이나 주위에 배치되어 적외선 차단부의 온도를 측정하는 온도 센서부; 및
    상기 적외선 센서를 피사체로부터 발산되는 적외선이 조사되는 제1영역과 상기 적외선 차단부에 의해 차단되어 피사체로부터 발산되는 적외선이 조사되지 않는 제2영역으로 구분하고, 제1영역에 속하는 센서 픽셀(pixel)의 데이터 값, 제2영역에 속하는 센서 픽셀의 데이터 값 및 상기 온도 센서부가 측정한 값을 이용하여 상기 제1영역에 속하는 센서 픽셀의 현재 온도를 계산하는 제어부를 포함하되,
    상기 적외선 차단부에 의해 차단되는 제2영역에 속하는 센서 픽셀의 개수는 한 개 이상으로 구성되며,
    상기 제어부는 제2영역에 속하는 센서 픽셀들의 평균 값을 산출한 후, 제1영역에 속하는 센서 픽셀의 데이터 값을 제2영역에 속하는 센서 픽셀의 평균 값으로 나눈 값에 상기 온도 센서부가 측정한 값을 곱하여 상기 제1영역에 속하는 센서 픽셀의 현재 온도를 계산하는 것을 특징으로 하는 열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치.
  4. 피사체에서 발산되는 적외선을 검출하여 전기적 신호로 출력하는 적외선 센서;
    상기 적외선 센서의 전방에서 센서의 가장자리 소정의 영역을 가리도록 배치되어 적외선 센서의 소정의 영역으로 조사되는 적외선을 차단하는 적외선 차단부;
    상기 적외선 차단부의 표면이나 주위에 배치되어 적외선 차단부의 온도를 측정하는 온도 센서부; 및
    상기 적외선 센서를 피사체로부터 발산되는 적외선이 조사되는 제1영역과 상기 적외선 차단부에 의해 차단되어 피사체로부터 발산되는 적외선이 조사되지 않는 제2영역으로 구분하고, 제1영역에 속하는 센서 픽셀(pixel)의 데이터 값, 제2영역에 속하는 센서 픽셀의 데이터 값 및 상기 온도 센서부가 측정한 값을 이용하여 상기 제1영역에 속하는 센서 픽셀의 현재 온도를 계산하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는 제1영역과 제2영역에 속하는 센서 픽셀의 데이터 값이 시간(t)에 따라 변할 때, 제1영역에 속하는 센서 픽셀의 t초 때의 데이터 값을 제2영역에 속하는 센서 픽셀의 t초 때의 데이터 값으로 나눈 값에 상기 온도 센서부가 측정한 값을 곱하여 상기 제1영역에 속하는 센서 픽셀의 t초 후 현재 온도를 계산하는 것을 특징으로 하는 열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는 제1영역에 속하는 센서 픽셀의 t초 때의 데이터 값을 제2영역에 속하는 센서 픽셀의 t초 때의 데이터 값으로 나눈 값에 상기 온도 센서부가 측정한 값을 곱하고, t초에 해당하는 온도 보상값을 더하여 상기 제1영역에 속하는 센서 픽셀의 t초 후 현재 온도를 계산하는 것을 특징으로 하는 열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 온도 보상값을 구하는 식은 아래와 같으며,
    f(t) = α·t
    상기 α는 적외선 센서의 특성에 따라 센서마다 달라지는 것을 특징으로 하는 열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치.
  7. 피사체에서 발산되는 적외선을 검출하여 전기적 신호로 출력하는 적외선 센서;
    상기 적외선 센서의 둘레에 배치되는 보호부;
    상기 보호부 내측에 배치되어 피사체에서 발산되는 적외선이 조사되지 않는 기준 픽셀부;
    상기 보호부의 표면이나 주위에 배치되어 보호부의 온도를 측정하는 온도 센서부; 및
    상기 적외선 센서에 포함되는 센서 픽셀(pixel)의 데이터 값, 상기 기준 픽셀부에 포함되는 기준 픽셀의 데이터 값 및 상기 온도 센서부가 측정한 값을 이용하여 상기 적외선 센서에 포함되는 센서 픽셀의 현재 온도를 계산하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는 상기 적외선 센서에 포함되는 센서 픽셀(pixel)의 데이터 값을 상기 기준 픽셀부에 포함되는 기준 픽셀의 데이터 값으로 나눈 값에 상기 온도 센서부가 측정한 값을 곱하여 상기 적외선 센서에 포함되는 센서 픽셀의 현재 온도를 계산하는 것을 특징으로 하는 열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치.
  8. 삭제
  9. 피사체에서 발산되는 적외선을 검출하여 전기적 신호로 출력하는 적외선 센서;
    상기 적외선 센서의 둘레에 배치되는 보호부;
    상기 보호부 내측에 배치되어 피사체에서 발산되는 적외선이 조사되지 않는 기준 픽셀부;
    상기 보호부의 표면이나 주위에 배치되어 보호부의 온도를 측정하는 온도 센서부; 및
    상기 적외선 센서에 포함되는 센서 픽셀(pixel)의 데이터 값, 상기 기준 픽셀부에 포함되는 기준 픽셀의 데이터 값 및 상기 온도 센서부가 측정한 값을 이용하여 상기 적외선 센서에 포함되는 센서 픽셀의 현재 온도를 계산하는 제어부를 포함하되,
    상기 기준 픽셀부에 포함되는 기준 픽셀의 개수는 한 개 이상으로 구성되며,
    상기 제어부는 기준 픽셀들의 평균 값을 산출한 후, 상기 센서 픽셀의 데이터 값을 기준 픽셀의 평균 값으로 나눈 값에 상기 온도 센서부가 측정한 값을 곱하여 상기 적외선 센서에 포함되는 센서 픽셀의 현재 온도를 계산하는 것을 특징으로 하는 열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치.
  10. 피사체에서 발산되는 적외선을 검출하여 전기적 신호로 출력하는 적외선 센서;
    상기 적외선 센서의 둘레에 배치되는 보호부;
    상기 보호부 내측에 배치되어 피사체에서 발산되는 적외선이 조사되지 않는 기준 픽셀부;
    상기 보호부의 표면이나 주위에 배치되어 보호부의 온도를 측정하는 온도 센서부; 및
    상기 적외선 센서에 포함되는 센서 픽셀(pixel)의 데이터 값, 상기 기준 픽셀부에 포함되는 기준 픽셀의 데이터 값 및 상기 온도 센서부가 측정한 값을 이용하여 상기 적외선 센서에 포함되는 센서 픽셀의 현재 온도를 계산하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는 센서 픽셀의 데이터 값과 기준 픽셀의 데이터 값이 시간(t)에 따라 변할 때, 센서 픽셀의 t초 때의 데이터 값을 기준 픽셀의 t초 때의 데이터 값으로 나눈 값에 상기 온도 센서부가 측정한 값을 곱하여 상기 센서 픽셀의 t초 후 현재 온도를 계산하는 것을 특징으로 하는 열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어부는 센서 픽셀의 t초 때의 데이터 값을 기준 픽셀의 t초 때의 데이터 값으로 나눈 값에 상기 온도 센서부가 측정한 값을 곱하고, t초에 해당하는 온도 보상값을 더하여 상기 센서 픽셀의 t초 후 현재 온도를 계산하는 것을 특징으로 하는 열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 온도 보상값을 구하는 식은 아래와 같으며,
    f(t) = α·t
    상기 α는 적외선 센서의 특성에 따라 센서마다 달라지는 것을 특징으로 하는 열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치.
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