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KR100415051B1 - 2차원배열검출부를구비한적외선열영상장치 - Google Patents

2차원배열검출부를구비한적외선열영상장치 Download PDF

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KR100415051B1
KR100415051B1 KR10-1998-0060838A KR19980060838A KR100415051B1 KR 100415051 B1 KR100415051 B1 KR 100415051B1 KR 19980060838 A KR19980060838 A KR 19980060838A KR 100415051 B1 KR100415051 B1 KR 100415051B1
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Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
적외선 열영상 장치에 관한 것이다.
나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
수직/수평 주사없이도 화면재생이 가능한 적외선 열영상 장치를 제공한다.
다. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은 적외선 열영상 장치에 있어서, 피사체를 열감지하여 적외선 신호를 발생시키는 적외선 광학부와, 상기 적외선 광학부로부터 출력된 적외선 신호를 편향시키는 반사부와, 상기 반사부에서 편향되어 나온 적외선 신호를 수직/수평라인을 커버할 수 있는 2차원의 수직/수평 화소배열로 구성되고 상기 적외선 신호를 각 적외선 신호의 크기에 해당하는 전기적인 아날로그 신호검출하는 검출부와, 상기 검출부에서 검출된 전기적인 아날로그 신호를 영상신호로 처리하는 영상신호처리부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
라. 발명의 중요한 용도
적외선 열영상 장치에 이용한다.

Description

2차원배열 검출부를 구비한 적외선 열영상 장치
본 발명은 적외선 열영상 장치에 관한 것으로, 특히 2차원배열 검출부를 구비한 적외선 열영상 장치에 관한 것이다.
일반적인 적외선 열영상 장치의 동작은 영상화시키기 위한 물체로부터 열에 따른 상을 감지하고 그 열 상을 수직주사와 수평주사하여 열 상을 전기적인 아날로그 신호로 변환시키기 위해 검출부에 인가한다. 상기 검출부에서 검출된 전기적인 아날로그 신호는 디지털 신호로 변환하여 영상 출력을 위한 신호로 처리된 후 다시 아날로그 신호로 처리되어 영상 출력된다. 적외선 열영상 장치는 영상 출력이 일반 텔레비젼 화면과 같은 RS170형태이기 때문에 유효 수직라인은 480이상 수평화소는 600이상이 되어야 통상적으로 보는데 지장이 없다. 일반적인 전하 결합 소자(CCD:Charge Couple Device) 카메라와 같이 검출부의 화소수가 수직/수평이 480×600이상의 수량이 되면 별도의 주사장치 없이 화면을 재생할 수 있다. 그러나열을 감지하는 검출부는 수직 라인이 약 8～120라인 정도이며 수평으로 1～8정도의 화소수만 갖는 부품밖에 없기 때문에 화면 프레임(Frame) 재생 시간 이내에 수직으로 주사를 하고 수평으로 주사를 해야만 원하는 영상 출력을 얻을 수 있다. 일반 검출부 화소수인 480～600으로 화면을 재생하기 위해서 120～8의 수직/수평 화소라인을 화면 재생 시간이내에 수직으로 1회 주사 시에 수평으로 60회 주사하고, 이와 같은 주사 방식을 사용하여 수직으로 4회주사를 반복해야 원하는 영상 출력을 얻을 수 있다. 즉 물체에 대한 열 상을 감지하여 그 열 상을 수직 주사기가 텔레비젼 화면에 맞는 주사를 해야하고 수직 주사와 동기가 맞게 수평 주사를 하여 검출부는 매 주사 시마다 신호를 받아들여 순차적으로 저장하여 텔레비젼 영상과 같은 신호를 만들어 내게 된다.
따라서 상기한 바와 같이 종래의 적외선 열영상 장치는 주사 시간을 화면 프레임 시간에 맞추기 위해 고속으로 수평 및 수직주사하는 것이 필요한데 이에 따라 시스템의 크기가 커지며 전력소모도 많아지는 문제점이 있었다. 이를 해결하기 위해 본원 출원인에 의해 '적외선 영상장치'라는 제목으로 1997년 09월 22일에 출원된 국내특허출원 96-48055호 명세서에는 수직라인을 커버할 수 있는 검출부를 구비하여 수평주사만으로도 영상재생이 가능하도록 한 적외선 열영상 장치에 대해 개시되어 있다.
그러나 상기 본원 출원인에 의해 기출원된 '적외선 영상장치'는 수직라인을 모두 커버할 수 있는 검출부를 구비하여 종래적외선 열영상 장치에서 수직주사를 위해 구비되던 수직 주사기를 제거함으로써 적외선 열영상 장치의 구성을 다소간간단히 하였으나, 여전히 수평주사를 고속으로 실시하여야 하기 때문에 시스템의 크기 및 전력소모는 크게 감소되지 않는 문제점이 남아 있었다.
상술한 바와 같이 종래 적외선 열영상장치는 여전히 수평주사를 실시하여야 함으로 인해 시스템의 크기 및 전력소모는 크게 감소되지 않는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 수직/수평주사를 실시하지 않고도 영상을 재현할 수 있도록 하여 시스템의 크기와 전력소모를크게 줄일 수 있는 적외선 열영상 장치를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 적외선 열영상 장치의 블록 구성도.
도 2는 상기 도 1에 도시된 장치중 검출기의 상세도.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 적외선 열영상 장치에 있어서, 피사체를 열감지하여 적외선 신호를 발생시키는 적외선 광학부와, 상기 적외선 광학부에서 출력된 적외선 신호를 편향시키는 반사부과, 상기 반사부에서 편향되어 나온 적외선 신호의 수직/수평라인을 커버할 수 있는 2차원의 수직/수평 화소배열로 구성되고 상기 적외선 신호를 각 적외선 신호의 크기에 해당하는 전기적인 아날로그 신호를 검출하는 검출부와, 상기 검출부에서 검출된 전기적인 아날로그 신호를 영상신호로 처리하는 영상신호처리부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면에서 구체적인 회로 구성과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 특정 상세들없이본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게자명할 것이다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 적외선 열영상 장치의 블록 구성을 도시한 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 상기 적외선 열영상 장치는 피사체로부터 제공되는 열을 감지하여 열감지에 따른 적외선신호를 출력시키는 적외선 광학부(100), 상기 적외선 광학부(100)로부터 출력되는 적외선 신호를 편향시키는 반사부(102), 상기 반사부(102)로부터 편향되어 나온 적외선 신호를 상하좌우로 동기를 맞추어 미세하게(예를 들면, 1화소크기 정도, 통상적으로 수십미크론미터 정도의 크기로) 편향시키는 정밀주사부(104), 상기 정밀주사부(104)로부터 주사된 피사체의 상에 대한 적외선 신호의 수직/수평 라인을 모두 커버할 수 있을 정도의 2차원 수직/수평 화소배열로 구성되어 상기 적외선 신호를 각 적외선 신호의 크기에 해당하는 전기적인 아날로그 신호로 검출하는 검출부(106), 상기 검출부(106)에서 검출되는 전기적인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부(ADC : Analog-Digital Converter)(110), 시스템 타이밍 콘트롤(STC : System Timing Control) 신호에 의해 아날로그-디지털 변환부(110)에서 변환시킨 디지털 신호를 선택적으로 통과시키는 멀티플렉서(MUX : Multiplexer)(112), 상기 멀티플렉서(112)에서 선택적으로 통과시킨 디지털 신호를 아날로그 영상신호로 변환시키는 디지털-아날로그 변환부(DAC : Digital-Analog Converter)(114), 상기 디지털-아날로그 변환부(114)에서 변환시킨 아날로그 영상신호중 비디오 신호만을 추출하는 비디오 신호처리부(Video Signal Processor)(116), 상기 비디오 신호처리부(116)에서 추출된 비디오 신호를 화면에 디스플레이시키는 디스플레이부(118)로 구성된다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 상기 도 1의 적외선 열영상 장치중 검출부의 상세도를 도시한 것이다. 이하 상기 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 적외선 열영상 장치의 동작을 상세히 설명한다.
적외선 열영상 장치는 야간에 잘 보이지 않는 물체의 형상을 확인하기 위해 그 물체에서 감지되는 열에 따른 상을 전기적인 신호로 변환하여 영상화시키는 장치이다. 적외선 광학부(100)는 영상으로 출력하고자 하는 피사체로부터 제공되는 적외선을 감지한다. 적외선 광학부(100)는 전하 결합 소자 카메라와 비교시에 렌즈에 해당하는 부분으로 피사체로부터 제공되는 가시광선이나 자외선은 통과시키지 않고, 열 즉, 적외선만 통과시켜 열에 따른 상을 감지한다. 반사부(102)는 적외선 광학부(100)에서 감지한 적외선에 의한 피사체의 상을 편향시킨다. 일반 검출부(106)의 수직/수평라인은 480×600이고, 본 발명의 실시 예에 따른 검출부(106)의 수직/수평라인은 상기 도 2에 도시된 바와 같이 240×320(b) 또는 480×640(a)이므로 별도의 수직/수평주사기 없이도 화면을 재생시킬 수 있기 때문에 적외선 광학부(100)에서 출력되는 적외선 신호에 의한 피사체의 열상의 수직/수평라인을 반사부(102)를 이용하여 편향시킨다.
만약, 검출부(106)가 240×320(b)의 2차원으로 구성된 수직/수평화소배열을 가지는 경우, 영상신호처리부(120)는 두 가지 방법으로 화면을 재생할 수 있다. 즉, 정밀주사부(104)가 없는 경우에는 화소수를 두 배로 늘려 화면에 재생시키고, 정밀주사부(104)가 있는 경우에는 화소수를 2배로 늘리지 않고, 그대로 신호처리하여 화면에 재생시켜 영상출력을 얻을 수 있다.
정밀주사부(104)는 반사부(102)로부터 편향되어 나온 적외선 신호에 의한 피사체의 열상을 미세하게(예를 들면, 1화소크기 정도, 통상적으로 수십미크론미터 정도의 크기로) 상하좌우로 이동시켜 동기에 맞게 정밀주사하는 기능을 담당한다.
이와 같이 정밀주사부(104)에서 상하좌우로 동기되어 미세하게 편향된 적외선신호가 상기 240×320(b)의 2차원으로 구성선 수직/수평화소배열을 가지는 검출부(106)로 입력되면, 결과적으로 상기 검출부(106)가 480×640(a)의 대응하는 신호를 받아들인 것과 동일한 효과를 나타내므로, 영상신호처리부(120)는 화소수를 2배로 늘리지 않고, 그대로 신호처리하여 화면에 재생시켜 영상출력을 얻을 수 있게 된다.
또한, 상기 검출부(106)가 480×640(a)의 2차원으로 구성된 수직/수평화소배열을 가지는 경우에는, 상기 검출부(106)로부터 출력되는 전기적인 아날로그 신호를 그대로 신호처리하여 화면에 재생시킴으로써 영상 출력을 얻을 수 있게 된다.
결과적으로, 검출부(106)는 반사부(102)로부터 편향되어 입력되는 피사체의 열상에 대한 적외선 신호의 수직/수평라인을 모두 커버할 수 있도록 상기 도 2에 도시된 바와 같이 240×320(b) 또는 480×640(a)의 2차원 수직/수평화소배열로 구성하여 상기 적외선 신호를 상기 적외선 신호의 크기에 해당하는 전기적인 아날로그 신호로 검출한다. 즉, 종래 480×4화소배열로 구성된 검출부(106)에서는 일반 검출부 화소수인 480×600으로 화면을 재생하기 위해서 480×4의 수직/수평 화소라인을 화면 재생시간 이내에 수직으로 1회 주사 시에 수평으로 150회 주사하여야 원하는 영상 출력을 얻을 수 있었던 것에 반해, 본 발명의 실시 예의 검출부(106)는 상기한 바와 같이 240×320(b) 또는 480×640(a)의 수직/수평 화소배열을 가짐으로 인해 수직/수평주사 없이도 원하는 영상 출력을 얻을 수 있게 된다.
또한, 검출부(106)로 입력되는 신호는 피사체로부터 감지된 열상에 대한 적외선의 크기에 따른 신호이기 때문에 온도가 존재하는데 상기 검출부(106)는 적외선의 크기 즉, 온도에 따라 상이한 컬러의 형태로 나타나는 피사체로부터 상기 컬러에따라 전압을 설정하여 컬러 값에 따른 아날로그 신호를 출력시키게 된다. 증폭부(108)는 검출부(106)에서 검출된 전기적인 아날로그 신호를 증폭한다. 통상적으로 검출부(106)에서 출력되는 피사체에 대한 전기적인 아날로그 신호는 미약할 뿐만 아니라 잡음 또한 섞여 있기 때문에 영상신호를 출력하기가 어렵게 되는데 이에 따라 증폭부(108)는 상기한 바와 같이 검출부(106)에서 출력되는 피사체에 대한 전기적인 아날로그 신호를 이후의 신호처리에 사용할 수 있도록 미리 설정된 증폭양만큼 적정하게 증폭시키게 된다. 아날로그-디지털 변환부(110)는 증폭부(108)에서 증폭된 전기적인 아날로그 신호를디지털 신호로 변환시킨다.
멀티플렉서(112)는 시스템 타이밍 콘트롤 신호에 의해 아날로그-디지털 변환부에서 변환시킨 디지털 신호를 선택적으로 통과시킨다. 따라서 원하지 않는 물체의 적외선이 입력되었다 하더라도 상기 시스템 타이밍 콘트롤 신호로 멀티플렉서(112)를 제어하여 상기 적외선이 영상신호로 출력되지 않도록 할 수 있게 된다. 디지털-아날로그 변환부(114)는 멀티플렉서(112)에서 선택적으로 통과시킨 디지털 신호를 아날로그 영상신호로 변환시켜 영상신호로 출력시키게 된다. 비디오 신호처리부(116)는 디지털-아날로그 변환부(114)에서 변환시킨 아날로그 영상 신호중 비디오 신호만을 추출한다. 영상신호에는 오디오 신호와 비디오 신호가 있는데 본 발명에서 원하는 신호는 비디오 신호이기 때문에 비디오 신호만을 추출한다. 디스플레이부(118)는 비디오 신호처리부(116)에서 추출한 비디오 신호를 화면에 디스플레이한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 적외선 열영상 장치에서 일반화면을 재생할 수 있을 정도로 수직/수평화소수를 구성한 검출부를 이용하여 화면재생시 수직/수평주사가 필요없도록 함으로써 종래 적외선 열영상 장치에 구비되던 수직/수평주사기를 제거하여 시스템의 구성을 간략화할 수 있으며, 전력소모도 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

  1. 적외선 열영상 장치에 있어서,
    피사체를 열감지하여 적외선 신호를 발생시키는 적외선 광학부와,
    상기 적외선 광학부에서 출력된 적외선 신호를 편향시키는 반사부와,
    상기 반사부에서 편향되어 나온 적외선 신호의 수직/수평라인을 커버할 수 있는 2차원의 수직/수평 화소배열로 구성되고 상기 적외선 신호를 각 적외선 신호의 크기에 해당하는 전기적인 아날로그 신호로 검출하는 검출부와,
    상기 검출부에서 검출된 전기적인 아날로그 신호를 영상신호로 처리하는 영상신호처리부로 구성됨을 특징으로 하는 2차원배열 검출부를 구비한 적외선 열영상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출부가 240×320의 2차원으로 구성된 수직/수평화소배열을 가지는 경우, 상기 영상신호처리부는 화소수를 두배로 늘려 화면에 재생하는 것을 특징으로 하는 2차원배열 검출부를 구비한 적외선 열영상 장치
  3. 제1항에 있어서,
    상기 검출부가 240×320의 2차원으로 구성된 수직/수평화소배열을 가지는 경우, 상기 반사부에서 편향되어 나온 적외선 신호를 상하좌우 동기를 맞추어 미세하게 편향시키는 정밀주사부를 더 포함하여, 상기 검출부 480×640에 대응하는 신호를 받아들이도록 함으로써, 상기 영상처리부는 화소수를 두 배로 늘리지 않고 신호처리하여 화면에 재생하는 것을 특징으로 하는 2차원배열 검출부를 구비한 적외선 열영상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 검출부가 480×640의 2차원으로 구성된 수직/수평화소배열을 가지는 경우, 상기 영상신호처리부는 상기 검출부로부터 출력되는 전기적인 아날로그 신호를 그대로 신호처리하여 화면에 재생하는 것을 특징으로 하는 2차원배열 검출부를 구비한 적외선 열영상 장치.
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