KR20200092734A - 적외선 온도 센싱 시스템 - Google Patents

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Abstract

적외선 온도 센싱 시스템은 제1 적외선 센싱 구조물, 제2 적외선 센싱 구조물 및 컨트롤러를 포함한다. 제1 적외선 센싱 구조물은 온도 측정 대상물이 방출하는 적외선을 집광하는 적외선 집광 렌즈, 상기 적외선을 통과시키는 적외선 통과 필터 및 상기 적외선과 주변에 존재하는 노이즈를 기초로 제1 출력 신호를 생성하는 제1 적외선 온도 센서를 포함한다. 제2 적외선 센싱 구조물은 제1 적외선 센싱 구조물에 인접하여 위치하고, 제1 적외선 온도 센서와 동일하고 상기 노이즈만을 기초로 제2 출력 신호를 생성하는 제2 적외선 온도 센서 및 상기 적외선이 제2 적외선 온도 센서로 유입되는 것을 차단하는 적외선 차단 필터를 포함한다. 컨트롤러는 상기 적외선이 존재하지 않을 때 제1 출력 신호와 제2 출력 신호의 차에 상응하는 노이즈 오차 신호를 생성하고, 상기 적외선이 존재할 때 제1 출력 신호와 제2 출력 신호의 차에 상응하는 온도 신호를 생성하며, 온도 신호에서 노이즈 오차 신호를 제거하여 최종 온도 신호를 생성한다.

Description

적외선 온도 센싱 시스템{TEMPERATURE SENSING SYSTEM USING INFRARED RAYS}
본 발명은 온도 센싱 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 온도 측정 대상물이 방출하는 적외선에 기초하여 온도 측정 대상물의 온도를 측정하는 적외선 온도 센싱 시스템에 관한 것이다.
최근, 온도 측정 대상물이 방출하는 적외선에 기초하여 온도 측정 대상물의 온도를 측정함으로써 온도 측정 대상물의 온도를 비접촉식으로 측정 가능한 적외선 온도 센싱 시스템에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히, 적외선 온도 센싱 시스템은 그 구조가 간단하여 소형화될 수 있기 때문에 휴대용 전자 기기(예를 들어, 스마트폰) 등에 탑재될 수 있다. 일반적으로, 적외선 온도 센싱 시스템은 온도 측정 대상물이 방출하는 적외선을 집광하는 적외선 집광 렌즈, 상기 적외선을 통과시키는 적외선 통과 필터 및 적외선 통과 필터를 통과한 적외선을 기초로 온도 신호를 생성하는 적외선 온도 센서를 포함한다. 이 때, 적외선 온도 센서가 온도 측정 대상물에서 방출하는 적외선을 흡수하여 열에너지로 변환하고, 그 온도 상승을 전기 신호로 변환(예를 들어, 슈테판-볼츠만 법칙(Stefan-Boltzmann law)에 기초)하기 때문에, 적외선 온도 센싱 시스템은 적외선 온도 센서가 출력하는 전기 신호(즉, 출력 신호)를 기초로 온도 측정 대상물의 온도를 파악할 수 있다. 하지만, 적외선 온도 센서가 출력하는 전기 신호는 온도 측정 대상물의 온도뿐만 아니라 적외선 온도 센서의 주변 온도에 큰 영향을 받고, 상기 전기 신호는 외부 신호 잡음에 의해 쉽게 흔들리기 때문에, 적외선 온도 센싱 시스템은 상대적으로 온도 측정 정확도가 떨어진다는 한계가 있다.
본 발명의 일 목적은 적외선 온도 센서의 주변에 존재하는 노이즈(예를 들어, 주변 온도, 주변 적외선, 외부 신호 잡음 등)와 관계없이 온도 측정 대상물의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 적외선 온도 센싱 시스템을 제공하는 것이다. 다만, 본 발명의 목적은 상술한 목적으로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 적외선 온도 센싱 시스템은 온도 측정 대상물이 방출하는 적외선을 집광하는 적외선 집광 렌즈, 상기 적외선을 통과시키는 적외선 통과 필터 및 상기 적외선 통과 필터를 통과한 상기 적외선과 주변에 존재하는 노이즈를 기초로 제1 출력 신호를 생성하는 제1 적외선 온도 센서를 포함하는 제1 적외선 센싱 구조물, 상기 제1 적외선 센싱 구조물에 인접하여 위치하고, 상기 제1 적외선 온도 센서와 동일하고 상기 노이즈만을 기초로 제2 출력 신호를 생성하는 제2 적외선 온도 센서 및 상기 적외선이 상기 제2 적외선 온도 센서로 유입되는 것을 차단하는 적외선 차단 필터를 포함하는 제2 적외선 센싱 구조물, 및 상기 적외선이 존재하지 않을 때 상기 제1 출력 신호와 상기 제2 출력 신호의 차에 상응하는 노이즈 오차 신호를 생성하고, 상기 적외선이 존재할 때 상기 제1 출력 신호와 상기 제2 출력 신호의 차에 상응하는 온도 신호를 생성하며, 상기 온도 신호에서 상기 노이즈 오차 신호를 제거하여 최종 온도 신호를 생성하는 메인 컨트롤러를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 메인 컨트롤러는 상기 노이즈 오차 신호를 생성한 시점으로부터 기 설정된 경과 시간 내에 상기 온도 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 메인 컨트롤러는 상기 적외선이 존재하지 않을 때 상기 제1 출력 신호를 제1 배율로 증폭하여 제1 증폭 출력 신호를 생성하고, 상기 제2 출력 신호를 상기 제1 배율로 증폭하여 제2 증폭 출력 신호를 생성하며, 상기 제1 증폭 출력 신호와 상기 제2 증폭 출력 신호의 차를 상기 제1 배율로 감폭하여 상기 노이즈 오차 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 메인 컨트롤러는 상기 적외선이 존재할 때 상기 제1 출력 신호를 제2 배율로 증폭하여 제1 증폭 출력 신호를 생성하고, 상기 제2 출력 신호를 상기 제2 배율로 증폭하여 제2 증폭 출력 신호를 생성하며, 상기 제1 증폭 출력 신호와 상기 제2 증폭 출력 신호의 차를 상기 제2 배율로 감폭하여 상기 온도 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 메인 컨트롤러는 상기 적외선이 존재하지 않을 때 상기 제1 출력 신호와 상기 제2 출력 신호의 차에 상응하는 제1 내지 제n(단, n은 2이상의 정수) 노이즈 오차 신호들을 생성하고, 상기 제1 내지 제n 노이즈 오차 신호들의 평균치를 상기 노이즈 오차 신호로 결정할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 메인 컨트롤러는 상기 적외선이 존재할 때 상기 제1 출력 신호와 상기 제2 출력 신호의 차에 상응하는 제1 내지 제m(단, m은 2이상의 정수) 온도 신호들을 생성하고, 상기 제1 내지 제m 온도 신호들의 평균치를 상기 온도 신호로 결정할 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 적외선 온도 센싱 시스템은 온도 측정 대상물이 방출하는 적외선을 집광하는 적외선 집광 렌즈, 상기 적외선을 통과시키는 적외선 통과 필터 및 상기 적외선 통과 필터를 통과한 상기 적외선과 주변에 존재하는 노이즈를 기초로 제1 출력 신호를 생성하고 상기 제1 출력 신호를 기 설정된 배율로 증폭하여 제1 증폭 출력 신호를 생성하는 제1 적외선 온도 센서를 포함하는 제1 적외선 센싱 구조물, 상기 제1 적외선 센싱 구조물에 인접하여 위치하고, 상기 제1 적외선 온도 센서와 동일하고 상기 노이즈만을 기초로 제2 출력 신호를 생성하며 상기 제2 출력 신호를 상기 배율로 증폭하여 제2 증폭 출력 신호를 생성하는 제2 적외선 온도 센서 및 상기 적외선이 상기 제2 적외선 온도 센서로 유입되는 것을 차단하는 적외선 차단 필터를 포함하는 제2 적외선 센싱 구조물, 및 상기 적외선이 존재하지 않을 때 상기 제1 증폭 출력 신호와 상기 제2 증폭 출력 신호의 차에 상응하는 노이즈 오차 신호를 생성하고, 상기 적외선이 존재할 때 상기 제1 증폭 출력 신호와 상기 제2 증폭 출력 신호의 차에 상응하는 온도 신호를 생성하며, 상기 온도 신호에서 상기 노이즈 오차 신호를 제거하여 매개 온도 신호를 생성하고, 상기 매개 온도 신호를 상기 배율로 감폭하여 최종 온도 신호를 생성하는 메인 컨트롤러를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 메인 컨트롤러는 상기 노이즈 오차 신호를 생성한 시점으로부터 기 설정된 경과 시간 내에 상기 온도 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 메인 컨트롤러는 상기 적외선이 존재하지 않을 때 상기 제1 증폭 출력 신호와 상기 제2 증폭 출력 신호의 차에 상응하는 제1 내지 제n(단, n은 2이상의 정수) 노이즈 오차 신호들을 생성하고, 상기 제1 내지 제n 노이즈 오차 신호들의 평균치를 상기 노이즈 오차 신호로 결정할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 메인 컨트롤러는 상기 적외선이 존재할 때 상기 제1 증폭 출력 신호와 상기 제2 증폭 출력 신호의 차에 상응하는 제1 내지 제m(단, m은 2이상의 정수) 온도 신호들을 생성하고, 상기 제1 내지 제m 온도 신호들의 평균치를 상기 온도 신호로 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 적외선 온도 센싱 시스템은 온도 측정 대상물이 방출하는 적외선을 집광하는 적외선 집광 렌즈, 상기 적외선을 통과시키는 적외선 통과 필터 및 상기 적외선과 주변에 존재하는 노이즈를 기초로 제1 출력 신호를 생성하는 제1 적외선 온도 센서를 포함하는 제1 적외선 센싱 구조물, 제1 적외선 온도 센서와 동일하고 상기 노이즈만을 기초로 제2 출력 신호를 생성하는 제2 적외선 온도 센서 및 상기 적외선이 제2 적외선 온도 센서로 유입되는 것을 차단하는 적외선 차단 필터를 포함하는 제2 적외선 센싱 구조물(이 때, 제2 적외선 센싱 구조물은 제1 적외선 센싱 구조물에 인접하여 위치함), 및 상기 적외선이 존재하지 않을 때 제1 출력 신호와 제2 출력 신호의 차에 상응하는 노이즈 오차 신호를 생성하고, 상기 적외선이 존재할 때 제1 출력 신호와 제2 출력 신호의 차에 상응하는 온도 신호를 생성하며, 온도 신호에서 노이즈 오차 신호를 제거하여 최종 온도 신호를 생성하는 메인 컨트롤러를 포함함으로써, 적외선 온도 센싱 시스템의 주변에 존재하는 노이즈(예를 들어, 주변 온도, 주변 적외선, 외부 신호 잡음 등)와 관계없이 온도 측정 대상물의 온도를 정확하게 측정할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 적외선 온도 센싱 시스템은 온도 측정 대상물이 방출하는 적외선을 집광하는 적외선 집광 렌즈, 상기 적외선을 통과시키는 적외선 통과 필터 및 상기 적외선과 주변에 존재하는 노이즈를 기초로 제1 출력 신호를 생성하고 제1 출력 신호를 증폭하여 제1 증폭 출력 신호를 생성하는 제1 적외선 온도 센서를 포함하는 제1 적외선 센싱 구조물, 제1 적외선 온도 센서와 동일하고 상기 노이즈만을 기초로 제2 출력 신호를 생성하며 제2 출력 신호를 증폭하여 제2 증폭 출력 신호를 생성하는 제2 적외선 온도 센서 및 상기 적외선이 제2 적외선 온도 센서로 유입되는 것을 차단하는 적외선 차단 필터를 포함하는 제2 적외선 센싱 구조물(이 때, 제2 적외선 센싱 구조물은 제1 적외선 센싱 구조물에 인접하여 위치함), 및 상기 적외선이 존재하지 않을 때 제1 증폭 출력 신호와 제2 증폭 출력 신호의 차에 상응하는 노이즈 오차 신호를 생성하고, 상기 적외선이 존재할 때 제1 증폭 출력 신호와 제2 증폭 출력 신호의 차에 상응하는 온도 신호를 생성하며, 온도 신호에서 노이즈 오차 신호를 제거하여 매개 온도 신호를 생성하고, 매개 온도 신호를 감폭하여 최종 온도 신호를 생성하는 메인 컨트롤러를 포함함으로써, 적외선 온도 센싱 시스템의 주변에 존재하는 노이즈(예를 들어, 주변 온도, 주변 적외선, 외부 신호 잡음 등)와 관계없이 온도 측정 대상물의 온도를 정확하게 측정할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상술한 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 적외선 온도 센싱 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 적외선 온도 센싱 시스템이 동작하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 3은 도 1의 적외선 온도 센싱 시스템이 온도 신호에서 노이즈 오차 신호를 제거하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 적외선 온도 센싱 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 4의 적외선 온도 센싱 시스템이 동작하는 과정을 나타내는 순서도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 적외선 온도 센싱 시스템을 나타내는 블록도이고, 도 2는 도 1의 적외선 온도 센싱 시스템이 동작하는 과정을 나타내는 순서도이며, 도 3은 도 1의 적외선 온도 센싱 시스템이 온도 신호에서 노이즈 오차 신호를 제거하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 적외선 온도 센싱 시스템(100)은 제1 적외선 센싱 구조물(120), 제2 적외선 센싱 구조물(140) 및 메인 컨트롤러(160)를 포함할 수 있다. 한편, 실시예에 따라, 적외선 온도 센싱 시스템(100)은 제1 적외선 센싱 구조물(120), 제2 적외선 센싱 구조물(140) 및 메인 컨트롤러(160) 외에 다른 구성 요소들(예를 들어, 히트 싱크(heat sink) 등)을 더 포함할 수 있다.
제1 적외선 센싱 구조물(120)은 적외선 집광 렌즈(122), 적외선 통과 필터(124) 및 제1 적외선 온도 센서(126)를 포함할 수 있다. 적외선 집광 렌즈(122)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)을 집광할 수 있다. 적외선 통과 필터(124)는 적외선 집광 렌즈(122)를 거쳐 입사한 적외선(IRL)을 통과시킬 수 있다. 이에, 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 여러 성분들(예를 들어, 적외선(IRL), 가시광선, 자외선 등) 중에서 적외선(IRL)만이 적외선 통과 필터(124)를 통과하여 제1 적외선 온도 센서(126)에 도달할 수 있다. 제1 적외선 온도 센서(126)는 적외선 통과 필터(124)를 통과한 적외선(IRL)과 주변에 존재하는 노이즈(NIS)(예를 들어, 주변 온도, 주변 적외선, 외부 신호 잡음 등)를 기초로 제1 출력 신호(FS)를 생성할 수 있다. 다시 말하면, 제1 적외선 온도 센서(126)는 적외선 온도 센싱 시스템(100)의 메인(main) 적외선 온도 센서에 해당한다. 이에, 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)에 기인한 신호 성분 및 주변에 존재하는 노이즈(NIS)에 기인한 신호 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재하는 경우, 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)에 기인한 신호 성분 및 주변에 존재하는 노이즈(NIS)에 기인한 신호 성분을 모두 포함할 수 있다. 반면에, 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재하지 않는 경우, 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)는 주변에 존재하는 노이즈(NIS)에 기인한 신호 성분만을 포함할 수 있다.
제2 적외선 센싱 구조물(140)은 제1 적외선 센싱 구조물(120)에 인접하여 위치할 수 있다. 이에, 제1 적외선 센싱 구조물(120)과 제2 적외선 센싱 구조물(140)은 실질적으로 동일한 환경이 놓이게 되고, 그에 따라, 이들의 주변에 존재하는 노이즈(NIS)도 실질적으로 동일할 수 있다. 제2 적외선 센싱 구조물(140)은 적외선 차단 필터(144) 및 제2 적외선 온도 센서(146)를 포함할 수 있다. 적외선 차단 필터(144)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 제2 적외선 온도 센서(146)로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 이에, 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)은 적외선 차단 필터(144)에 의해 차단되어 제2 적외선 온도 센서(146)에 도달할 수 없다. 실시예에 따라, 적외선 차단 필터(144)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 다른 성분들(예를 들어, 가시광선, 자외선 등)이 제2 적외선 온도 센서(146)에 유입되는 것도 차단할 수 있다. 제2 적외선 온도 센서(146)는 제1 적외선 온도 센서(126)와 동일할 수 있다. 이에, 제1 적외선 온도 센서(126)와 제2 적외선 온도 센서(146)는 동일한 입력 성분에 응답하여 동일한 출력 신호를 생성할 수 있다. 제2 적외선 온도 센서(146)는 주변에 존재하는 노이즈(NIS)(예를 들어, 주변 온도, 주변 적외선, 외부 신호 잡음 등)만을 기초로 제2 출력 신호(SS)를 생성할 수 있다. 다시 말하면, 제2 적외선 온도 센서(146)는 적외선 온도 센싱 시스템(100)의 보조(또는 서브(sub), 더미(dummy) 등으로 명명) 적외선 온도 센서에 해당한다. 이에, 제2 적외선 온도 센서(146)에서 출력되는 제2 출력 신호(SS)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)의 존재 유무에 관계없이 주변에 존재하는 노이즈(NIS)에 기인한 신호 성분만을 포함할 수 있다.
메인 컨트롤러(160)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재하지 않을 때 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)와 제2 적외선 온도 센서(146)에서 출력되는 제2 출력 신호(SS)의 차에 상응하는 노이즈 오차 신호(NES)를 생성할 수 있다. 이 경우, 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)가 주변에 존재하는 노이즈(NIS)에 기인한 신호 성분만을 포함하고, 제2 적외선 온도 센서(146)에서 출력되는 제2 출력 신호(SS)도 주변에 존재하는 노이즈(NIS)에 기인한 신호 성분만을 포함하며, 제1 적외선 온도 센서(126)와 제2 적외선 온도 센서(146)의 주변에 존재하는 노이즈(NIS)도 실질적으로 동일하므로, 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)와 제2 적외선 온도 센서(146)에서 출력되는 제2 출력 신호(SS)의 차(즉, 노이즈 오차 신호(NES))는 이상적으로 제로(zero)이어야 한다. 그러나, 제1 적외선 온도 센서(126)와 제2 적외선 온도 센서(146) 사이에 존재하는 성능 오차, 위치 오차, 환경 오차 등에 의해 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)와 제2 적외선 온도 센서(146)에서 출력되는 제2 출력 신호(SS)의 차가 제로가 될 수 없으므로, 메인 컨트롤러(160)는 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)와 제2 적외선 온도 센서(146)에서 출력되는 제2 출력 신호(SS)의 차에 상응하는 노이즈 오차 신호(NES)를 생성하고, 이후 생성될 온도 신호(TS)에서 상기 노이즈 오차 신호(NES)를 제거함으로써, 적외선 온도 센싱 시스템(100)이 출력하는 최종 온도 신호(FTS)에 제1 적외선 온도 센서(126)와 제2 적외선 온도 센서(146) 사이에 존재하는 성능 오차, 위치 오차, 환경 오차 등에 기인한 오차 성분이 포함되지 않게 할 수 있다.
또한, 메인 컨트롤러(160)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재할 때 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)와 제2 적외선 온도 센서(146)에서 출력되는 제2 출력 신호(SS)의 차에 상응하는 온도 신호(TS)를 생성할 수 있다. 이 경우, 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)가 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)에 기인한 신호 성분 및 주변에 존재하는 노이즈(NIS)에 기인한 신호 성분을 포함하고, 제2 적외선 온도 센서(146)에서 출력되는 제2 출력 신호(SS)는 주변에 존재하는 노이즈(NIS)에 기인한 신호 성분만을 포함하며, 제1 적외선 온도 센서(126)와 제2 적외선 온도 센서(146)의 주변에 존재하는 노이즈(NIS)는 실질적으로 동일하므로, 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)와 제2 적외선 온도 센서(146)에서 출력되는 제2 출력 신호(SS)의 차(즉, 온도 신호(TS))는 이상적으로 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)에 기인한 신호 성분만을 포함할 수 있다. 그러나, 제1 적외선 온도 센서(126)와 제2 적외선 온도 센서(146) 사이에 성능 오차, 위치 오차, 환경 오차 등이 존재하기 때문에, 상기 온도 신호(TS)에는 제1 적외선 온도 센서(126)와 제2 적외선 온도 센서(146) 사이에 존재하는 성능 오차, 위치 오차, 환경 오차 등에 기인한 오차 성분이 포함될 수밖에 없다. 따라서, 메인 컨트롤러(160)는 제1 적외선 온도 센서(126)와 제2 적외선 온도 센서(146) 사이에 존재하는 성능 오차, 위치 오차, 환경 오차 등에 기인한 오차 성분을 포함하는 온도 신호(TS)에서 상기 오차 성분에 상응하는 노이즈 오차 신호(NES)를 제거함으로써 상기 오차 성분이 포함되지 않은 최종 온도 신호(FTS)를 생성할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 메인 컨트롤러(160)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재하지 않을 때 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)와 제2 적외선 온도 센서(146)에서 출력되는 제2 출력 신호(SS)의 차에 상응하는 노이즈 오차 신호(NES)를 생성(S110)하고, 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재할 때 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)와 제2 적외선 온도 센서(146)에서 출력되는 제2 출력 신호(SS)의 차에 상응하는 온도 신호(TS)를 생성(S120)하며, 온도 신호(TS)에서 노이즈 오차 신호(NES)를 제거하여 최종 온도 신호(FTS)를 생성(S130)할 수 있다. 일 실시예에서, 메인 컨트롤러(160)는 노이즈 오차 신호(NES)를 생성한 시점으로부터 기 설정된 경과 시간 내에 온도 신호(TS)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 노이즈 오차 신호(NES)가 생성되는 시점의 주변의 환경 조건과 온도 신호(TS)가 생성되는 시점의 주변의 환경 조건이 다르면, 온도 신호(TS)에 포함된 오차 성분과 노이즈 오차 신호(NES)에 상응하는 오차 성분이 달라지기 때문에, 상기 경과 시간은 주변의 환경 조건이 달라지지 않는 선에서 결정될 수 있다. 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 단계(STAGE1)(즉, 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재하지 않을 때)에서는, 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)와 제2 적외선 온도 센서(146)에서 출력되는 제2 출력 신호(SS)의 차에 상응하는 노이즈 오차 신호(NES)가 생성될 수 있다. 이후, 제2 단계(STAGE2)(즉, 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재할 때)에서는, 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)와 제2 적외선 온도 센서(146)에서 출력되는 제2 출력 신호(SS)의 차에 상응하는 온도 신호(TS)가 생성될 수 있다. 다음, 제3 단계(STAGE3)에서는, 온도 신호(TS)에서 노이즈 오차 신호(NES)가 제거됨으로써 최종 온도 신호(FTS)가 생성될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 온도 신호(TS)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)에 기인한 신호 성분 및 제1 적외선 온도 센서(126)와 제2 적외선 온도 센서(146) 사이에 존재하는 성능 오차, 위치 오차, 환경 오차 등에 기인한 오차 성분을 포함하고, 노이즈 오차 신호(NES)는 제1 적외선 온도 센서(126)와 제2 적외선 온도 센서(146) 사이에 존재하는 성능 오차, 위치 오차, 환경 오차 등에 기인한 오차 성분에 상응하기 때문에, 온도 신호(TS)에서 노이즈 오차 신호(NES)가 제거됨에 따라 최종 온도 신호(FTS)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)에 기인한 신호 성분만을 포함(즉, 상기 오차 성분을 비포함)할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)와 제2 적외선 온도 센서(146)에서 출력되는 제2 출력 신호(SS)가 상대적으로 작은 신호 레벨을 갖고, 그에 따라, 외부 신호 잡음에 영향을 크게 받을 수 있음을 고려하여, 메인 컨트롤러(160)는 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)와 제2 적외선 온도 센서(146)에서 출력되는 제2 출력 신호(SS)를 증폭한 후 노이즈 오차 신호(NES)를 생성하고, 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)와 제2 적외선 온도 센서(146)에서 출력되는 제2 출력 신호(SS)를 증폭한 후 온도 신호(TS)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 메인 컨트롤러(160)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재하지 않을 때 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)를 제1 배율로 증폭하여 제1 증폭 출력 신호를 생성하고, 제2 적외선 온도 센서(146)에서 출력되는 제2 출력 신호를 제1 배율로 증폭하여 제2 증폭 출력 신호를 생성하며, 제1 증폭 출력 신호와 제2 증폭 출력 신호의 차를 제1 배율로 감폭하여 노이즈 오차 신호(NES)를 생성할 수 있다. 또한, 메인 컨트롤러(160)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재할 때 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)를 제2 배율로 증폭하여 제1 증폭 출력 신호를 생성하고, 제2 적외선 온도 센서(146)에서 출력되는 제2 출력 신호를 제2 배율로 증폭하여 제2 증폭 출력 신호를 생성하며, 제1 증폭 출력 신호와 제2 증폭 출력 신호의 차를 제2 배율로 감폭하여 온도 신호(TS)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 노이즈 오차 신호(NES)를 생성하기 위해 제1 출력 신호(FS)와 제2 출력 신호(SS)를 증폭시키는 제1 배율과 온도 신호(TS)를 생성하기 위해 제1 출력 신호(FS)와 제2 출력 신호(SS)를 증폭시키는 제2 배율은 동일할 수 있다. 다른 예를 들어, 노이즈 오차 신호(NES)를 생성하기 위해 제1 출력 신호(FS)와 제2 출력 신호(SS)를 증폭시키는 제1 배율과 온도 신호(TS)를 생성하기 위해 제1 출력 신호(FS)와 제2 출력 신호(SS)를 증폭시키는 제2 배율은 상이할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 적외선 온도 센서(126)와 제2 적외선 온도 센서(146) 사이에 존재하는 성능 오차, 위치 오차, 환경 오차 등에 기인한 오차 성분에 상응하는 노이즈 오차 신호(NES)를 정확하게 생성하기 위해, 메인 컨트롤러(160)는 상기 노이즈 오차 신호(NES)를 적어도 2회 이상 생성할 수 있다. 구체적으로, 메인 컨트롤러(160)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재하지 않을 때 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)와 제2 적외선 온도 센서(146)에서 출력되는 제2 출력 신호(SS)의 차에 상응하는 제1 내지 제n 노이즈 오차 신호(NES)들을 생성하고, 제1 내지 제n 노이즈 오차 신호(NES)들의 평균치를 상기 노이즈 오차 신호(NES)로 결정할 수 있다. 실시예에 따라, 메인 컨트롤러(160)는 제1 내지 제n 노이즈 오차 신호(NES)들의 가중 평균치, 최대치 또는 최소치를 상기 노이즈 오차 신호(NES)로 결정할 수도 있다. 또한, 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)에 기인한 신호 성분 및 제1 적외선 온도 센서(126)와 제2 적외선 온도 센서(146) 사이에 존재하는 성능 오차, 위치 오차, 환경 오차 등에 기인한 오차 성분을 포함하는 온도 신호(TS)를 정확하게 생성하기 위해, 메인 컨트롤러(160)는 상기 온도 신호(TS)를 적어도 2회 이상 생성할 수 있다. 구체적으로, 메인 컨트롤러(160)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재할 때 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)와 제2 적외선 온도 센서(146)에서 출력되는 제2 출력 신호(SS)의 차에 상응하는 제1 내지 제m 온도 신호(TS)들을 생성하고, 제1 내지 제m 온도 신호(TS)들의 평균치를 상기 온도 신호(TS)로 결정할 수 있다. 실시예에 따라, 메인 컨트롤러(160)는 제1 내지 제m 온도 신호(TS)들의 가중 평균치, 최대치 또는 최소치를 상기 온도 신호(TS)로 결정할 수도 있다.
이와 같이, 적외선 온도 센싱 시스템(100)은 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)을 집광하는 적외선 집광 렌즈(122), 상기 적외선(IRL)을 통과시키는 적외선 통과 필터(124) 및 상기 적외선(IRL)과 주변에 존재하는 노이즈(NIS)(예를 들어, 주변 온도, 주변 적외선, 외부 신호 잡음 등)를 기초로 제1 출력 신호(FS)를 생성하는 제1 적외선 온도 센서(126)를 포함하는 제1 적외선 센싱 구조물(120), 제1 적외선 온도 센서(126)와 동일하고 상기 노이즈(NIS)만을 기초로 제2 출력 신호(SS)를 생성하는 제2 적외선 온도 센서(146) 및 상기 적외선(IRL)이 제2 적외선 온도 센서(146)로 유입되는 것을 차단하는 적외선 차단 필터(144)를 포함하는 제2 적외선 센싱 구조물(140)(이 때, 제2 적외선 센싱 구조물(140)은 제1 적외선 센싱 구조물(120)에 인접하여 위치함), 및 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재하지 않을 때 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)와 제2 적외선 온도 센서(146)에서 출력되는 제2 출력 신호(SS)의 차에 상응하는 노이즈 오차 신호(NES)를 생성하고, 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재할 때 제1 적외선 온도 센서(126)에서 출력되는 제1 출력 신호(FS)와 제2 적외선 온도 센서(146)에서 출력되는 제2 출력 신호(SS)의 차에 상응하는 온도 신호(TS)를 생성하며, 온도 신호(TS)에서 노이즈 오차 신호(NES)를 제거하여 최종 온도 신호(FTS)를 생성하는 메인 컨트롤러(160)를 포함함으로써, 적외선 온도 센싱 시스템(100)의 주변에 존재하는 노이즈(예를 들어, 주변 온도, 주변 적외선, 외부 신호 잡음 등)와 관계없이 온도 측정 대상물(OBJ)의 온도를 정확하게 측정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 적외선 온도 센싱 시스템을 나타내는 블록도이고, 도 5는 도 4의 적외선 온도 센싱 시스템이 동작하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 적외선 온도 센싱 시스템(200)은 제1 적외선 센싱 구조물(220), 제2 적외선 센싱 구조물(240) 및 메인 컨트롤러(260)를 포함할 수 있다. 한편, 실시예에 따라, 적외선 온도 센싱 시스템(200)은 제1 적외선 센싱 구조물(220), 제2 적외선 센싱 구조물(240) 및 메인 컨트롤러(260) 외에 다른 구성 요소들을 더 포함할 수 있다.
제1 적외선 센싱 구조물(220)은 적외선 집광 렌즈(222), 적외선 통과 필터(224) 및 제1 적외선 온도 센서(226)를 포함할 수 있다. 적외선 집광 렌즈(222)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)을 집광할 수 있다. 적외선 통과 필터(224)는 적외선 집광 렌즈(222)를 거쳐 입사한 적외선(IRL)을 통과시킬 수 있다. 이에, 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 여러 성분들 중에서 적외선(IRL)만이 적외선 통과 필터(224)를 통과하여 제1 적외선 온도 센서(226)에 도달할 수 있다. 제1 적외선 온도 센서(226)는 적외선 통과 필터(224)를 통과한 적외선(IRL)과 주변에 존재하는 노이즈(NIS)(예를 들어, 주변 온도, 주변 적외선, 외부 신호 잡음 등)를 기초로 제1 출력 신호를 생성하고, 제1 출력 신호를 기 설정된 배율로 증폭하여 제1 증폭 출력 신호(AFS)를 생성할 수 있다. 다시 말하면, 제1 적외선 온도 센서(226)는 적외선 온도 센싱 시스템(200)의 메인 적외선 온도 센서에 해당한다. 이에, 제1 적외선 온도 센서(226)에서 출력되는 제1 증폭 출력 신호(AFS)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)에 기인한 신호 성분 및 주변에 존재하는 노이즈(NIS)에 기인한 신호 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재하는 경우, 제1 적외선 온도 센서(226)에서 출력되는 제1 증폭 출력 신호(AFS)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)에 기인한 신호 성분 및 주변에 존재하는 노이즈(NIS)에 기인한 신호 성분을 모두 포함할 수 있다. 반면에, 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재하지 않는 경우, 제1 적외선 온도 센서(226)에서 출력되는 제1 증폭 출력 신호(AFS)는 주변에 존재하는 노이즈(NIS)에 기인한 신호 성분만을 포함할 수 있다.
제2 적외선 센싱 구조물(240)은 제1 적외선 센싱 구조물(220)에 인접하여 위치할 수 있다. 이에, 제1 적외선 센싱 구조물(220)과 제2 적외선 센싱 구조물(240)은 실질적으로 동일한 환경이 놓이게 되고, 그에 따라, 이들의 주변에 존재하는 노이즈(NIS)도 실질적으로 동일할 수 있다. 제2 적외선 센싱 구조물(240)은 적외선 차단 필터(244) 및 제2 적외선 온도 센서(246)를 포함할 수 있다. 적외선 차단 필터(244)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 제2 적외선 온도 센서(246)로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 이에, 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)은 적외선 차단 필터(244)에 의해 차단되어 제2 적외선 온도 센서(246)에 도달할 수 없다. 실시예에 따라, 적외선 차단 필터(244)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 다른 성분들이 제2 적외선 온도 센서(246)에 유입되는 것도 차단할 수 있다. 제2 적외선 온도 센서(246)는 제1 적외선 온도 센서(226)와 동일할 수 있다. 이에, 제1 적외선 온도 센서(226)와 제2 적외선 온도 센서(246)는 동일한 입력 성분에 응답하여 동일한 출력 신호를 생성할 수 있다. 제2 적외선 온도 센서(246)는 주변에 존재하는 노이즈(NIS)(예를 들어, 주변 온도, 주변 적외선, 외부 신호 잡음 등)만을 기초로 제2 출력 신호를 생성하고, 제2 출력 신호를 기 설정된 배율로 증폭하여 제2 증폭 출력 신호(ASS)를 생성할 수 있다. 다시 말하면, 제2 적외선 온도 센서(246)는 적외선 온도 센싱 시스템(200)의 보조 적외선 온도 센서에 해당한다. 이에, 제2 적외선 온도 센서(246)에서 출력되는 제2 증폭 출력 신호(ASS)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)의 존재 유무에 관계없이 주변에 존재하는 노이즈(NIS)에 기인한 신호 성분만을 포함할 수 있다.
메인 컨트롤러(260)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재하지 않을 때 제1 적외선 온도 센서(226)에서 출력되는 제1 증폭 출력 신호(AFS)와 제2 적외선 온도 센서(246)에서 출력되는 제2 증폭 출력 신호(ASS)의 차에 상응하는 노이즈 오차 신호를 생성할 수 있다. 이 경우, 제1 적외선 온도 센서(226)에서 출력되는 제1 증폭 출력 신호(AFS)가 주변에 존재하는 노이즈(NIS)에 기인한 신호 성분만을 포함하고, 제2 적외선 온도 센서(246)에서 출력되는 제2 증폭 출력 신호(ASS)도 주변에 존재하는 노이즈(NIS)에 기인한 신호 성분만을 포함하며, 제1 적외선 온도 센서(226)와 제2 적외선 온도 센서(246)의 주변에 존재하는 노이즈(NIS)도 실질적으로 동일하므로, 제1 적외선 온도 센서(226)에서 출력되는 제1 증폭 출력 신호(AFS)와 제2 적외선 온도 센서(246)에서 출력되는 제2 증폭 출력 신호(ASS)의 차(즉, 노이즈 오차 신호)는 이상적으로 제로이어야 한다. 그러나, 제1 적외선 온도 센서(226)와 제2 적외선 온도 센서(246) 사이에 존재하는 성능 오차, 위치 오차, 환경 오차 등에 의해 제1 적외선 온도 센서(226)에서 출력되는 제1 증폭 출력 신호(AFS)와 제2 적외선 온도 센서(246)에서 출력되는 제2 증폭 출력 신호(ASS)의 차가 제로가 될 수 없으므로, 메인 컨트롤러(260)는 제1 적외선 온도 센서(226)에서 출력되는 제1 증폭 출력 신호(AFS)와 제2 적외선 온도 센서(246)에서 출력되는 제2 증폭 출력 신호(ASS)의 차에 상응하는 노이즈 오차 신호를 생성하고, 이후 생성될 온도 신호에서 상기 노이즈 오차 신호를 제거함으로써, 적외선 온도 센싱 시스템(200)이 출력하는 최종 온도 신호(FTS)에 제1 적외선 온도 센서(226)와 제2 적외선 온도 센서(246) 사이에 존재하는 성능 오차, 위치 오차, 환경 오차 등에 기인한 오차 성분이 포함되지 않게 할 수 있다.
또한, 메인 컨트롤러(260)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재할 때 제1 적외선 온도 센서(226)에서 출력되는 제1 증폭 출력 신호(AFS)와 제2 적외선 온도 센서(246)에서 출력되는 제2 증폭 출력 신호(ASS)의 차에 상응하는 온도 신호를 생성할 수 있다. 이 경우, 제1 적외선 온도 센서(226)에서 출력되는 제1 증폭 출력 신호(AFS)가 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)에 기인한 신호 성분 및 주변에 존재하는 노이즈(NIS)에 기인한 신호 성분을 포함하고, 제2 적외선 온도 센서(246)에서 출력되는 제2 증폭 출력 신호(ASS)는 주변에 존재하는 노이즈(NIS)에 기인한 신호 성분만을 포함하며, 제1 적외선 온도 센서(226)와 제2 적외선 온도 센서(246)의 주변에 존재하는 노이즈(NIS)는 실질적으로 동일하므로, 제1 적외선 온도 센서(226)에서 출력되는 제1 증폭 출력 신호(AFS)와 제2 적외선 온도 센서(246)에서 출력되는 제2 증폭 출력 신호(ASS)의 차(즉, 온도 신호)는 이상적으로 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)에 기인한 신호 성분만을 포함할 수 있다. 그러나, 제1 적외선 온도 센서(226)와 제2 적외선 온도 센서(246) 사이에 성능 오차, 위치 오차, 환경 오차 등이 존재하기 때문에, 상기 온도 신호에는 제1 적외선 온도 센서(226)와 제2 적외선 온도 센서(246) 사이에 존재하는 성능 오차, 위치 오차, 환경 오차 등에 기인한 오차 성분이 포함될 수밖에 없다. 따라서, 메인 컨트롤러(260)는 제1 적외선 온도 센서(226)와 제2 적외선 온도 센서(246) 사이에 존재하는 성능 오차, 위치 오차, 환경 오차 등에 기인한 오차 성분을 포함하는 온도 신호에서 상기 오차 성분에 상응하는 노이즈 오차 신호를 제거함으로써 상기 오차 성분이 포함되지 않은 최종 온도 신호(FTS)를 생성할 수 있다. 이 때, 온도 신호와 노이즈 오차 신호는 제1 적외선 온도 센서(226)에서 출력되는 제1 증폭 출력 신호(AFS)와 제2 적외선 온도 센서(246)에서 출력되는 제2 증폭 출력 신호(ASS)를 기초로 생성되므로, 메인 컨트롤러(260)는 온도 신호에서 노이즈 오차 신호를 제거하여 매개 온도 신호를 생성한 후 매개 온도 신호를 기 설정된 비율로 감폭하여 최종 온도 신호(FTS)를 생성할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 메인 컨트롤러(260)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재하지 않을 때 제1 적외선 온도 센서(226)에서 출력되는 제1 증폭 출력 신호(AFS)와 제2 적외선 온도 센서(246)에서 출력되는 제2 증폭 출력 신호(ASS)의 차에 상응하는 노이즈 오차 신호를 생성(S210)하고, 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재할 때 제1 적외선 온도 센서(226)에서 출력되는 제1 증폭 출력 신호(AFS)와 제2 적외선 온도 센서(246)에서 출력되는 제2 증폭 출력 신호(ASS)의 차에 상응하는 온도 신호를 생성(S220)하며, 온도 신호에서 노이즈 오차 신호를 제거하여 매개 온도 신호를 생성(S230)하고, 매개 온도 신호를 기 설정된 배율로 감폭하여 최종 온도 신호(FTS)를 생성(S240)할 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 적외선 온도 센서(226)에서 생성되는 제1 출력 신호와 제2 적외선 온도 센서(246)에서 생성되는 제2 출력 신호가 상대적으로 작은 신호 레벨을 갖고, 그에 따라, 외부 신호 잡음에 영향을 크게 받을 수 있음을 고려하여, 메인 컨트롤러(260)는 상기 제1 출력 신호가 증폭된 제1 증폭 출력 신호(AFS)와 상기 제2 출력 신호가 증폭된 제2 증폭 출력 신호(ASS)에 기초하여 노이즈 오차 신호를 생성하고, 상기 제1 출력 신호가 증폭된 제1 증폭 출력 신호(AFS)와 상기 제2 출력 신호가 증폭된 제2 증폭 출력 신호(ASS)에 기초하여 온도 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 메인 컨트롤러(260)는 노이즈 오차 신호를 생성한 시점으로부터 기 설정된 경과 시간 내에 온도 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 노이즈 오차 신호가 생성되는 시점의 주변의 환경 조건과 온도 신호가 생성되는 시점의 주변의 환경 조건이 다르면, 온도 신호에 포함된 오차 성분과 노이즈 오차 신호에 상응하는 오차 성분이 달라지기 때문에, 상기 경과 시간은 주변의 환경 조건이 달라지지 않는 선에서 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 적외선 온도 센서(226)와 제2 적외선 온도 센서(246) 사이에 존재하는 성능 오차, 위치 오차, 환경 오차 등에 기인한 오차 성분에 상응하는 노이즈 오차 신호를 정확하게 생성하기 위해, 메인 컨트롤러(260)는 상기 노이즈 오차 신호를 적어도 2회 이상 생성할 수 있다. 구체적으로, 메인 컨트롤러(260)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재하지 않을 때 제1 적외선 온도 센서(226)에서 출력되는 제1 증폭 출력 신호(AFS)와 제2 적외선 온도 센서(246)에서 출력되는 제2 증폭 출력 신호(ASS)의 차에 상응하는 제1 내지 제n 노이즈 오차 신호들을 생성하고, 제1 내지 제n 노이즈 오차 신호들의 평균치를 상기 노이즈 오차 신호로 결정할 수 있다. 실시예에 따라, 메인 컨트롤러(260)는 제1 내지 제n 노이즈 오차 신호들의 가중 평균치, 최대치 또는 최소치를 상기 노이즈 오차 신호로 결정할 수도 있다. 또한, 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)에 기인한 신호 성분 및 제1 적외선 온도 센서(226)와 제2 적외선 온도 센서(246) 사이에 존재하는 성능 오차, 위치 오차, 환경 오차 등에 기인한 오차 성분을 포함하는 온도 신호를 정확하게 생성하기 위해, 메인 컨트롤러(260)는 상기 온도 신호를 적어도 2회 이상 생성할 수 있다. 구체적으로, 메인 컨트롤러(260)는 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재할 때 제1 적외선 온도 센서(226)에서 출력되는 제1 증폭 출력 신호(AFS)와 제2 적외선 온도 센서(246)에서 출력되는 제2 증폭 출력 신호(ASS)의 차에 상응하는 제1 내지 제m 온도 신호들을 생성하고, 제1 내지 제m 온도 신호들의 평균치를 상기 온도 신호로 결정할 수 있다. 실시예에 따라, 메인 컨트롤러(260)는 제1 내지 제m 온도 신호들의 가중 평균치, 최대치 또는 최소치를 상기 온도 신호로 결정할 수도 있다.
이와 같이, 적외선 온도 센싱 시스템(200)은 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)을 집광하는 적외선 집광 렌즈(222), 상기 적외선(IRL)을 통과시키는 적외선 통과 필터(224) 및 상기 적외선(IRL)과 주변에 존재하는 노이즈(NIS)(예를 들어, 주변 온도, 주변 적외선, 외부 신호 잡음 등)를 기초로 제1 출력 신호를 생성하고 제1 출력 신호를 증폭하여 제1 증폭 출력 신호(AFS)를 생성하는 제1 적외선 온도 센서(226)를 포함하는 제1 적외선 센싱 구조물(220), 제1 적외선 온도 센서(226)와 동일하고 상기 노이즈(NIS)만을 기초로 제2 출력 신호를 생성하며 제2 출력 신호를 증폭하여 제2 증폭 출력 신호(ASS)를 생성하는 제2 적외선 온도 센서(246) 및 상기 적외선(IRL)이 제2 적외선 온도 센서(246)로 유입되는 것을 차단하는 적외선 차단 필터(244)를 포함하는 제2 적외선 센싱 구조물(240)(이 때, 제2 적외선 센싱 구조물(240)은 제1 적외선 센싱 구조물(220)에 인접하여 위치함), 및 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재하지 않을 때 제1 적외선 온도 센서(226)에서 출력되는 제1 증폭 출력 신호(AFS)와 제2 적외선 온도 센서(246)에서 출력되는 제2 증폭 출력 신호(ASS)의 차에 상응하는 노이즈 오차 신호를 생성하고, 온도 측정 대상물(OBJ)이 방출하는 적외선(IRL)이 존재할 때 제1 적외선 온도 센서(226)에서 출력되는 제1 증폭 출력 신호(AFS)와 제2 적외선 온도 센서(246)에서 출력되는 제2 증폭 출력 신호(ASS)의 차에 상응하는 온도 신호를 생성하며, 온도 신호에서 노이즈 오차 신호를 제거하여 매개 온도 신호를 생성하고, 매개 온도 신호를 감폭하여 최종 온도 신호(FTS)를 생성하는 메인 컨트롤러(260)를 포함함으로써, 적외선 온도 센싱 시스템(200)의 주변에 존재하는 노이즈(예를 들어, 주변 온도, 주변 적외선, 외부 신호 잡음 등)와 관계없이 온도 측정 대상물(OBJ)의 온도를 정확하게 측정할 수 있다.
본 발명은 온도 측정 대상물이 방출하는 적외선에 기초하여 온도 측정 대상물의 온도를 측정하는 적외선 온도 센싱 시스템에 광범위하게 적용될 수 있다. 한편, 이상에서는 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 적외선 온도 센싱 시스템 120: 제1 적외선 센싱 구조물
122: 적외선 집광 렌즈 124: 적외선 통과 필터
126: 제1 적외선 온도 센서 140: 제2 적외선 센싱 구조물
144: 적외선 차단 필터 146: 제2 적외선 온도 센서
160: 메인 컨트롤러 200: 적외선 온도 센싱 시스템
220: 제1 적외선 센싱 구조물 222: 적외선 집광 렌즈
224: 적외선 통과 필터 226: 제1 적외선 온도 센서
240: 제2 적외선 센싱 구조물 244: 적외선 차단 필터
246: 제2 적외선 온도 센서 260: 메인 컨트롤러

Claims (10)

  1. 온도 측정 대상물이 방출하는 적외선을 집광하는 적외선 집광 렌즈, 상기 적외선을 통과시키는 적외선 통과 필터 및 상기 적외선 통과 필터를 통과한 상기 적외선과 주변에 존재하는 노이즈를 기초로 제1 출력 신호를 생성하는 제1 적외선 온도 센서를 포함하는 제1 적외선 센싱 구조물;
    상기 제1 적외선 센싱 구조물에 인접하여 위치하고, 상기 제1 적외선 온도 센서와 동일하고 상기 노이즈만을 기초로 제2 출력 신호를 생성하는 제2 적외선 온도 센서 및 상기 적외선이 상기 제2 적외선 온도 센서로 유입되는 것을 차단하는 적외선 차단 필터를 포함하는 제2 적외선 센싱 구조물; 및
    상기 적외선이 존재하지 않을 때 상기 제1 출력 신호와 상기 제2 출력 신호의 차에 상응하는 노이즈 오차 신호를 생성하고, 상기 적외선이 존재할 때 상기 제1 출력 신호와 상기 제2 출력 신호의 차에 상응하는 온도 신호를 생성하며, 상기 온도 신호에서 상기 노이즈 오차 신호를 제거하여 최종 온도 신호를 생성하는 메인 컨트롤러를 포함하는 적외선 온도 센싱 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 메인 컨트롤러는 상기 노이즈 오차 신호를 생성한 시점으로부터 기 설정된 경과 시간 내에 상기 온도 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 적외선 온도 센싱 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 메인 컨트롤러는 상기 적외선이 존재하지 않을 때 상기 제1 출력 신호를 제1 배율로 증폭하여 제1 증폭 출력 신호를 생성하고, 상기 제2 출력 신호를 상기 제1 배율로 증폭하여 제2 증폭 출력 신호를 생성하며, 상기 제1 증폭 출력 신호와 상기 제2 증폭 출력 신호의 차를 상기 제1 배율로 감폭하여 상기 노이즈 오차 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 적외선 온도 센싱 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 메인 컨트롤러는 상기 적외선이 존재할 때 상기 제1 출력 신호를 제2 배율로 증폭하여 제1 증폭 출력 신호를 생성하고, 상기 제2 출력 신호를 상기 제2 배율로 증폭하여 제2 증폭 출력 신호를 생성하며, 상기 제1 증폭 출력 신호와 상기 제2 증폭 출력 신호의 차를 상기 제2 배율로 감폭하여 상기 온도 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 적외선 온도 센싱 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 메인 컨트롤러는 상기 적외선이 존재하지 않을 때 상기 제1 출력 신호와 상기 제2 출력 신호의 차에 상응하는 제1 내지 제n(단, n은 2이상의 정수) 노이즈 오차 신호들을 생성하고, 상기 제1 내지 제n 노이즈 오차 신호들의 평균치를 상기 노이즈 오차 신호로 결정하는 것을 특징으로 하는 적외선 온도 센싱 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 메인 컨트롤러는 상기 적외선이 존재할 때 상기 제1 출력 신호와 상기 제2 출력 신호의 차에 상응하는 제1 내지 제m(단, m은 2이상의 정수) 온도 신호들을 생성하고, 상기 제1 내지 제m 온도 신호들의 평균치를 상기 온도 신호로 결정하는 것을 특징으로 하는 적외선 온도 센싱 시스템.
  7. 온도 측정 대상물이 방출하는 적외선을 집광하는 적외선 집광 렌즈, 상기 적외선을 통과시키는 적외선 통과 필터 및 상기 적외선 통과 필터를 통과한 상기 적외선과 주변에 존재하는 노이즈를 기초로 제1 출력 신호를 생성하고 상기 제1 출력 신호를 기 설정된 배율로 증폭하여 제1 증폭 출력 신호를 생성하는 제1 적외선 온도 센서를 포함하는 제1 적외선 센싱 구조물;
    상기 제1 적외선 센싱 구조물에 인접하여 위치하고, 상기 제1 적외선 온도 센서와 동일하고 상기 노이즈만을 기초로 제2 출력 신호를 생성하며 상기 제2 출력 신호를 상기 배율로 증폭하여 제2 증폭 출력 신호를 생성하는 제2 적외선 온도 센서 및 상기 적외선이 상기 제2 적외선 온도 센서로 유입되는 것을 차단하는 적외선 차단 필터를 포함하는 제2 적외선 센싱 구조물; 및
    상기 적외선이 존재하지 않을 때 상기 제1 증폭 출력 신호와 상기 제2 증폭 출력 신호의 차에 상응하는 노이즈 오차 신호를 생성하고, 상기 적외선이 존재할 때 상기 제1 증폭 출력 신호와 상기 제2 증폭 출력 신호의 차에 상응하는 온도 신호를 생성하며, 상기 온도 신호에서 상기 노이즈 오차 신호를 제거하여 매개 온도 신호를 생성하고, 상기 매개 온도 신호를 상기 배율로 감폭하여 최종 온도 신호를 생성하는 메인 컨트롤러를 포함하는 적외선 온도 센싱 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 메인 컨트롤러는 상기 노이즈 오차 신호를 생성한 시점으로부터 기 설정된 경과 시간 내에 상기 온도 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 적외선 온도 센싱 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 메인 컨트롤러는 상기 적외선이 존재하지 않을 때 상기 제1 증폭 출력 신호와 상기 제2 증폭 출력 신호의 차에 상응하는 제1 내지 제n(단, n은 2이상의 정수) 노이즈 오차 신호들을 생성하고, 상기 제1 내지 제n 노이즈 오차 신호들의 평균치를 상기 노이즈 오차 신호로 결정하는 것을 특징으로 하는 적외선 온도 센싱 시스템.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 메인 컨트롤러는 상기 적외선이 존재할 때 상기 제1 증폭 출력 신호와 상기 제2 증폭 출력 신호의 차에 상응하는 제1 내지 제m(단, m은 2이상의 정수) 온도 신호들을 생성하고, 상기 제1 내지 제m 온도 신호들의 평균치를 상기 온도 신호로 결정하는 것을 특징으로 하는 적외선 온도 센싱 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH09264792A (ja) * 1996-03-28 1997-10-07 Sharp Corp 非接触温度センサ
JP2004177272A (ja) * 2002-11-27 2004-06-24 Ishizuka Electronics Corp 赤外線検出装置
JP2014139588A (ja) * 2014-05-02 2014-07-31 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 赤外線センサ信号の補正方法及び温度測定方法並びに温度測定装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09264792A (ja) * 1996-03-28 1997-10-07 Sharp Corp 非接触温度センサ
JP2004177272A (ja) * 2002-11-27 2004-06-24 Ishizuka Electronics Corp 赤外線検出装置
JP2014139588A (ja) * 2014-05-02 2014-07-31 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 赤外線センサ信号の補正方法及び温度測定方法並びに温度測定装置

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