KR20010075987A - 초점면 열상 시스템에서 초점면 열상 검출기의 오차 보상장치 - Google Patents

초점면 열상 시스템에서 초점면 열상 검출기의 오차 보상장치 Download PDF

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Abstract

초점면 열상 시스템에서 초점면 열상 검출기의 오차 보상 장치가 공개된다. 본 발명에 따른 초점면 열상 시스템에서 오차 보상 장치는 목표 영상을 입사하는 제1렌즈부, 방출 제어 신호에 상응하는 온도를 갖는 적외선을 방출하고, 방출된 적외선을 난반사시켜 방출 제어 신호에 상응하는 온도를 갖는 난반사된 신호를 발생하는 적외선 방출 및 난반사 렌즈부, 제어 신호에 응답하여 제1렌즈부 또는 적외선 방출 및 난반사 렌즈부로부터 발생되는 신호를 입사하는 제2렌즈부, m×n 픽셀 검출기들로 이루어지고, m×n 픽셀 검출기들 각각은 제2렌즈부로부터 입사되는 신호의 온도를 검출하여 온도 검출 신호로서 출력하는 초점면 열상 검출기 및 제어 신호에 응답하여 초점면 열상 검출기로 난반사된 신호가 입력되면, m×n 픽셀 검출기들 각각에서 발생되는 온도 검출 신호가 동일한 레벨을 갖도록 제어하여 초점면 열상 검출기에 존재하는 오차를 보상하는 오차 보상부를 구비하는 것을 특징으로 하고, 적외선 방출 및 난반사 렌즈부를 이용하므로, 기준 온도를 발생하기 위한 온도 제어가 간단하다. 또한, 다단계의 기준 온도를 발생할 수 있으므로, 초점면 열상 검출기의 오차를 보다 정확히 보상할 수 있다.

Description

초점면 열상 시스템에서 초점면 열상 검출기의 오차 보상 장치{Error compensation apparatus of focal plane array detector in focal plane array system}
본 발명은 초점면 열상 시스템에 관한 것으로, 특히, 초점면 열상 검출기의 오차를 보상하기 위한 오차 보상 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 모든 물체는 고유의 온도를 가지며, 초점면 열상 시스템의 초점면 열상 검출기는 목표하는 대상의 온도를 검출하고, 적절한 신호 처리를 하여 디스플레이 장치상에 영상화할 수 있다.
도 1은 초점면 열상 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다. 초점면 열상시스템은 렌즈부(10), 초점면 열상 검출기(12), 신호 처리기(16) 및 디스플레이 장치(18)를 포함하여 구성된다. 설명의 편의를 위해, 도 1에는 디스플레이 장치(18)에 디스플레이하고자 하는 목표 영상(30)을 함께 도시하였다.
도 1을 참조하면, 초점면 열상 검출기(12)는 렌즈부(10)를 통해 입사되는 목표 영상(30)의 온도를 검출하고, 검출된 결과를 온도 검출 신호로서 출력한다. 온도 검출 신호는 신호 처리기(16)에서 디스플레이 장치(18)에 디스플레이하기에 적절한 신호로 신호처리된다.
결국, 초점면 열상 검출기(12)가 목표 영상(30)의 온도를 검출한 결과에 따라 디스플레이 장치(18)에 목표 영상이 표시된다.
한편, 초점면 열상 시스템(20)이 정확하게 목표 영상(30)을 검출하여 영상화하기 위해, 초점면 열상 검출기(12)를 이루는 개개의 검출기들의 온도 감지 능력은 균일해야 한다. 즉, 동일한 온도의 물체에 대한 초점면 열상 검출기(12)의 검출 결과는 동일해야 한다. 그러나, 초점면 열상 검출기(12)를 이루는 각 픽셀 검출기들 간에는 감도 오차가 존재할 수 있다. 이로인해, 온도 분포가 균일한 물체의 온도를 검출한 결과가 픽셀 검출기간에 달라질 수 있다. 이러한 픽셀 검출기들 간의 감도 오차를 보상하기 위해, 초점면 열상 시스템(20)은 목표 영상(30)의 온도를 검출하기 전에, 픽셀 검출기들에 존재하는 오차를 보상해야 한다. 이처럼 픽셀 검출기들의 오차를 보상하는 방법에는 두 가지 방법이 주로 사용된다.
첫 번째 방법은 초점면 열상 시스템 내에 기준 온도로 이용되는 금속물을 배치하고, 배치된 금속물을 이용하여 픽셀 검출기들간의 오차를 보상한다. 여기서,기준 온도로 이용되는 금속물은 균일한 온도 분포를 갖는 금속물로서, 일반적으로 고온을 갖는 금속물과 저온을 갖는 금속물을 이용한다. 즉, 픽셀 검출기들이 균일한 온도 분포를 갖는 금속물의 온도를 검출하고, 픽셀 검출기들 각각이 검출한 온도 검출 신호의 레벨이 같아지도록 조정한다. 이러한 조정을 통해 픽셀 검출기들 간에 존재하는 오차를 보상할 수 있다.
그러나, 위와 같이 금속물을 이용하는 경우, 금속물을 균일한 온도로 유지시키는 것은 매우 어려우며, 균일 온도로 유지시키기 위한 회로 구성이 복잡해진다. 따라서, 초경량 및 초소형으로 초점면 열상 시스템을 구성하는 데 매우 불리하다.
또한, 일반적으로 금속물을 이용하는 경우, 고온 및 저온의 두 단계로만 초점면 열상 시스템의 오차 보상을 한다. 그러나, 초점면 열상 시스템의 오차 보상을 보다 정밀하게 하기 위해, 여러 단계의 기준 온도를 이용하는 것이 바람직하다. 그러나, 여러 단계의 기준 온도를 발생하기 위해서는 여러개의 금속물을 이용하거나, 또는 하나의 금속물을 여러단계의 온도를 발생하도록 제어해야 한다. 그러나, 여러개의 금속물을 이용할 경우, 그만큼 시스템의 커진다. 또한, 하나의 금속물을 여러단계의 온도를 발생하도록 제어할 경우, 온도 제어를 위한 회로 구성이 복잡하며, 정밀한 온도 제어가 힘들어진다.
두 번째 방법으로는, 입력되는 신호를 난반사시켜 균일한 온도 분포를 갖는 난반사된 신호를 이용하여 픽셀 검출기들 간에 존재하는 오차를 보상한다. 그러나, 난반사된 신호를 이용하는 경우, 난반사된 신호의 온도를 알 수 없으므로, 어떤 온도에 대해 오차 보상되었는가를 알 수 없으며, 이 또한 여러 단계의 온도에 따른오차 보상을 이룰 수 없다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 적외선 방출 소자를 이용하여, 온도를 제어하는 회로 구성이 간단하면서, 여러 단계의 온도에 대해 초점면 열상 검출기의 오차를 보상할 수 있는 초점면 열상 시스템에서 초점면 열상 검출기의 오차 보상 장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 초점면 열상 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 초점면 열상 검출기의 오차 보상 장치의 일실시예를 나타내는 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 초점면 열상 시스템에서 초점면 열상 검출기의 오차 보상 장치의 다른 일실시예를 나타내는 개략적인 블록도이다.
상기 과제를 이루기 위해, 본 발명에 따른 초점면 열상 시스템에서 오차 보상 장치는 목표 영상을 입사하는 제1렌즈부, 방출 제어 신호에 상응하는 온도를 갖는 적외선을 방출하고, 방출된 적외선을 난반사시켜 방출 제어 신호에 상응하는 온도를 갖는 난반사된 신호를 발생하는 적외선 방출 및 난반사 렌즈부, 제어 신호에 응답하여 제1렌즈부 또는 적외선 방출 및 난반사 렌즈부로부터 발생되는 신호를 입사하는 제2렌즈부, m×n 픽셀 검출기들로 이루어지고, m×n 픽셀 검출기들 각각은 제2렌즈부로부터 입사되는 신호의 온도를 검출하여 온도 검출 신호로서 출력하는 초점면 열상 검출기 및 제어 신호에 응답하여 초점면 열상 검출기로 난반사된 신호가 입력되면, m×n 픽셀 검출기들 각각에서 발생되는 온도 검출 신호가 동일한 레벨을 갖도록 제어하여 초점면 열상 검출기에 존재하는 오차를 보상하는 오차 보상부를 구비한다.
상기 과제를 이루기 위해, 본 발명에 따른 초점면 열상 시스템에서 초점면 열상 검출기의 오차 보정 장치는 목표하는 영상을 입사하는 제1렌즈부, 각각은, 대응되는 방출 제어 신호에 상응하는 온도를 갖는 적외선을 방출하고, 방출된 적외선을 난반사시켜 대응되는 방출 제어 신호에 상응하는 온도를 갖는 난반사된 신호를 발생하는 다수개의 적외선 방출 및 난반사 렌즈부들, 제어 신호에 응답하여 제1렌즈부 또는 다수개의 적외선 방출 및 난반사 렌즈부들 각각으로부터 발생되는 신호를 입사하는 제2렌즈부, m×n 픽셀 검출기들로 이루어지고, m×n 픽셀 검출기들 각각은 제2렌즈부로부터 입사되는 신호의 온도를 검출하여 온도 검출 신호로서 출력하는 초점면 열상 검출기 및 제어 신호에 응답하여 초점면 열상 검출기로 난반사된 신호가 입력되면, m×n 픽셀 검출기들 각각에서 발생되는 온도 검출 신호가 동일한 레벨을 갖도록 제어하여, 초점면 열상 검출기에 존재하는 오차를 보상하는 오차 보상부를 구비한다.
이하, 본 발명에 따른 초점면 열상 시스템에서 초점면 열상 검출기의 오차 보상 장치의 구성 및 동작을 첨부된 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 초점면 열상 검출기의 오차 보상 장치의 일실시예를 나타내는 개략적인 블록도이다. 본 발명의 일실시예에 따른 초점면 열상 검출기의 오차 보상 장치는 제1렌즈부(32), 적외선 방출 및 난반사 렌즈부(34), 제2렌즈부(36), 초점면 열상 검출기(38) 및 오차 보정부(42)를 포함여 구성된다.
도 2을 참조하여, 제1렌즈부(32)는 목표하는 영상을 입사한다.
적외선 방출 및 난반사 렌즈부(34)는 방출 제어 신호(CNT1)에 상응하는 온도의 적외선을 방출하고, 방출된 적외선을 난반사시켜 방출 제어 신호(CNT1)에 상응하는 온도로 균일하게 분포하는 난반사된 신호를 발생한다. 즉, 난반사된 신호의온도는 방출 제어 신호(CNT1)에 의해 간단히 조절될 수 있다. 그리고, 방출 제어 신호(CNT1)의 레벨을 여러 단계로 변화시켜, 난반사된 신호의 온도를 여러 단계로 변화시킬 수 있다.
제2렌즈부(36)는 제어 신호(CNT2)에 응답하여 제1렌즈부(32) 또는 적외선 방출 및 난반사 렌즈부(34)로부터 발생되는 신호를 입사한다. 좀 더 상세히, 제2렌즈부(36)는 초점면 열상 검출기(38)의 오차 보상을 위해, 제어 신호(CNT2)에 응답하여 적외선 방출 및 난반사 렌즈부(34)로부터 난반사된 신호를 입사한다. 초점면 열상 검출기(38)의 오차 보상이 이루어지면, 제2렌즈부(36)는 제어 신호(CNT2)에 응답하여 제1렌즈부(32)로부터 목표하는 영상을 입사한다.
초점면 열상 검출기(38)는 m×n 픽셀 검출기들로 이루어지며, 픽셀 검출기들 각각은 제2렌즈부(36)로부터 입사되는 신호의 온도를 검출하여 전기적인 신호로 변환하고, 전기적인 신호로 변환된 신호를 온도 검출 신호로서 출력한다.
오차 보상부(42)는 초점면 열상 검출기(38)를 이루는 픽셀 검출기들 각각의 오차를 검출 및 보상한다. 좀 더 상세히, 오차 보상부(42)는 제어 신호(CNT2)에 응답하여 제2렌즈부(38)로부터 균일한 온도 분포를 갖는 난반사된 신호가 입사되면, 초점면 열상 검출기(38)를 구성하는 픽셀 검출기들 각각의 오차를 검출한다. 또한, 오차 보상부(42)는 각 픽셀 검출기들의 오차를 보상할 수 있는 오차 보상 정보를 기억한다.
오차 보상부(42)에서 초점면 열상 검출기(38)를 이루는 픽셀 검출기들 각각의 오차를 보상하기 위한 오차 보상 정보가 구해지면, 제2렌즈부(36)는 제어신호(CNT2)에 응답하여, 제1렌즈부(32)로부터 목표 영상을 입사한다. 초점면 열상 검출기(38)는 제2렌즈부(36)부로부터 입사되는 목표 영상의 온도를 검출한 온도 검출 신호를 출력한다. 오차 보상부(42)는 위에서 구해진 각 픽셀 검출기에 대한 오차 보상 정보에 상응하여, 초점면 열상 검출기(38)로부터 출력되는 온도 검출 신호의 오차를 보상하고, 오차 보상된 신호를 출력단자 OUT을 통해 출력한다.
이 때, 전술된 바와 같이, 방출 제어 신호(CNT1)의 레벨을 조정하여 난반사된 신호의 온도를 여러 단계로 조정할 수 있다. 이처럼, 여러단계의 온도에 대해 초점면 열상 검출기(38)의 픽셀 검출기들에 존재하는 오차를 보정함으로써, 보다 정확한 오차 보정을 이룰 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 초점면 열상 시스템에서 초점면 열상 검출기의 오차 보상 장치의 다른 일실시예를 나타내는 개략적인 블록도이다. 본 발명의 다른 일실시예에 따른 초점면 열상 검출기의 오차 보상 장치는 제1렌즈부(52), 다수개의 적외선 방출 및 난반사 렌즈부(54~60), 제2렌즈부(62), 온도 검출부(64) 및 오차 보상부(68)를 포함하여 구성된다.
도 3을 참조하여, 제1렌즈부(52)는 목표 영상을 입사한다.
다수개의 적외선 방출 및 난반사 렌즈부들(54~60) 각각은 대응되는 방출 제어 신호들(CNT1~CNT4)에 상응하는 온도의 적외선을 방출하고, 방출된 적외선을 난반사시켜 난반사된 신호를 발생한다. 즉, 다수개의 적외선 방출 및 난반사 렌즈부들(54~60) 각각에서 발생되는 난반사된 신호의 온도는 대응되는 방출 제어 신호들(CNT1~CNT4)에 의해 조절된다. 이 때, 다수개의 적외선 방출 및 난반사 렌즈부들(54~60) 각각은 대응되는 방출 제어 신호들(CNT1~CNT4)에 응답하여 서로 다른 온도의 난반사된 신호를 발생한다.
제2렌즈부(62)는 제어 신호(CNT2)에 응답하여 제1렌즈부(52) 또는 다수개의 적외선 방출 및 난반사 렌즈부들(54~60)로부터 발생되는 신호를 입사한다. 좀 더 상세히, 제2렌즈부(62)는 초점면 열상 검출기(64)의 오차 보상을 위해, 제어 신호(CNT5)에 응답하여 다수개의 적외선 방출 및 난반사 렌즈부들(54~60)로부터 난반사된 신호들을 입사한다. 초점면 열상 검출기(64)의 오차 보상이 이루어지면, 제2렌즈부(36)는 제어 신호(CNT5)에 응답하여 제1렌즈부(52)로부터 목표하는 영상을 입사한다.
초점면 열상 검출기(64) 및 오차 보상부(68)는 도 2에 도시된 초점면 열상 검출기(38) 및 오차 보상부(42) 각각과 동일한 동작을 수행하므로, 그 상세한 설명을 생략한다.
결국, 도 3에 도시된 초점면 열상 검출기의 오차 보정 장치는 다단계의 온도 분포를 갖는 난반사된 신호를 발생하기 위해, 다수개의 적외선 방출 및 난반사 렌즈부들(54~60)을 이용한다.
이상에서와 같은, 본 발명에 따른 초점면 열상 검출기의 오차 보상 장치는 하나 또는 다수개의 적외선 방출 및 난반사 렌즈부를 이용하여 다단계의 기준 온도를 갖는 난반사된 신호를 발생한다. 이 때, 적외선 방출 및 난반사 렌즈부에서 발생되는 난반사된 신호의 온도는 외부로 부터 인가되는 방출 제어 신호에 의해 간단히 제어된다. 따라서, 기준 온도로 이용되는 난반사된 신호의 온도를 정확히 제어할 수 있다. 또한, 다단계의 기준 오도를 이용하여 초점면 열상 검출기의 오차를 보상하므로, 보다 정확한 오차 보상을 이룰 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 초점면 열상 시스템에서 초점면 열상 검출기의 오차 보상 장치는 적외선 방출 및 난반사 렌즈부를 이용하므로, 기준 온도를 발생하기 위한 온도 제어가 간단하다. 또한, 다단계의 기준 온도를 발생할 수 있으므로, 초점면 열상 검출기의 오차를 보다 정확히 보상할 수 있다.

Claims (3)

  1. 목표 영상을 입사하는 제1렌즈부;
    방출 제어 신호에 상응하는 온도를 갖는 적외선을 방출하고, 방출된 적외선을 난반사시켜 상기 방출 제어 신호에 상응하는 온도를 갖는 난반사된 신호를 발생하는 적외선 방출 및 난반사 렌즈부;
    제어 신호에 응답하여 상기 제1렌즈부 또는 상기 적외선 방출 및 난반사 렌즈부로부터 발생되는 신호를 입사하는 제2렌즈부;
    m×n 픽셀 검출기들로 이루어지고, 상기 m×n 픽셀 검출기들 각각은 상기 제2렌즈부로부터 입사되는 신호의 온도를 검출하여 온도 검출 신호로서 출력하는 초점면 열상 검출기; 및
    상기 제어 신호에 응답하여 상기 초점면 열상 검출기로 상기 난반사된 신호가 입력되면, 상기 m×n 픽셀 검출기들 각각에서 발생되는 온도 검출 신호가 동일한 레벨을 갖도록 제어하여 상기 초점면 열상 검출기에 존재하는 오차를 보상하는 오차 보상부를 구비하는 것을 특징으로 하는 초점면 열상 시스템에서 초점면 열상 검출기의 오차 보상 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적외선 방출 및 난반사 렌즈부는 상기 방출 제어 신호에 응답하여 상기 난반사된 신호의 온도를 다단계로 변화시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 초점면 열상 시스템에서 초점면 열상 검출기의 오차 보상 장치.
  3. 목표하는 영상을 입사하는 제1렌즈부;
    각각은, 대응되는 방출 제어 신호에 상응하는 온도를 갖는 적외선을 방출하고, 방출된 적외선을 난반사시켜 상기 대응되는 방출 제어 신호에 상응하는 온도를 갖는 난반사된 신호를 발생하는 다수개의 적외선 방출 및 난반사 렌즈부들;
    제어 신호에 응답하여 상기 제1렌즈부 또는 상기 다수개의 적외선 방출 및 난반사 렌즈부들 각각으로부터 발생되는 신호를 입사하는 제2렌즈부;
    m×n 픽셀 검출기들로 이루어지고, 상기 m×n 픽셀 검출기들 각각은 상기제2렌즈부로부터 입사되는 신호의 온도를 검출하여 온도 검출 신호로서 출력하는 초점면 열상 검출기; 및
    상기 제어 신호에 응답하여 상기 초점면 열상 검출기로 상기 난반사된 신호가 입력되면, 상기 m×n 픽셀 검출기들 각각에서 발생되는 온도 검출 신호가 동일한 레벨을 갖도록 제어하여, 상기 초점면 열상 검출기에 존재하는 오차를 보상하는 오차 보상부를 구비하는 것을 특징으로 하는 초점면 열상 시스템에서 초점면 열상 검출기의 오차 보상 장치.
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