TWI764351B - 熱感測器 - Google Patents
熱感測器Info
- Publication number
- TWI764351B TWI764351B TW109138127A TW109138127A TWI764351B TW I764351 B TWI764351 B TW I764351B TW 109138127 A TW109138127 A TW 109138127A TW 109138127 A TW109138127 A TW 109138127A TW I764351 B TWI764351 B TW I764351B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- thermal
- sensing
- information
- unshielded
- thermal sensing
- Prior art date
Links
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 22
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 19
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 claims 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 238000003491 array Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K15/00—Testing or calibrating of thermometers
- G01K15/005—Calibration
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/80—Calibration
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/0003—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiant heat transfer of samples, e.g. emittance meter
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/06—Arrangements for eliminating effects of disturbing radiation; Arrangements for compensating changes in sensitivity
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/12—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J2005/0077—Imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/06—Arrangements for eliminating effects of disturbing radiation; Arrangements for compensating changes in sensitivity
- G01J2005/065—Arrangements for eliminating effects of disturbing radiation; Arrangements for compensating changes in sensitivity by shielding
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/06—Arrangements for eliminating effects of disturbing radiation; Arrangements for compensating changes in sensitivity
- G01J2005/066—Differential arrangement, i.e. sensitive/not sensitive
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J2005/106—Arrays
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/12—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
- G01J2005/123—Thermoelectric array
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
本發明提出了一種熱感測器。熱感測器包含熱感測陣列及校正電路。熱感測陣列包含多個熱感測胞。熱感測胞包含第一未遮蔽熱感測胞及第一遮蔽熱感測胞。第一未遮蔽熱感測胞獲得第一未遮蔽感測資訊。第一遮蔽熱感測胞相鄰於第一未遮蔽熱感測胞而設置,並獲得第一遮蔽感測資訊。校正電路耦接第一未遮蔽熱感測胞及第一遮蔽熱感測胞。校正電路依據第一遮蔽感測資訊,對相鄰的第一未遮蔽熱感測胞所獲得的第一未遮蔽感測資訊進行校正。
Description
本發明是有關於一種感測器,且特別是有關於一種熱感測器。
熱感測器通常可針對目標區域或目標物所發出的熱輻射進行感測,可據此產生對應的熱感測結果或熱影像。但熱感測器除了會接收到目標區域或目標物所發出的熱輻射之外,往往也會接收到其他介質透過熱傳導所提供的熱能,因而造成感測結果的誤差或是熱影像中的不均勻。
為了校正熱傳導所產生的誤差,傳統的熱感測器通常會控制快門(shutter)的開關來阻隔射入熱感測器的熱輻射,僅針對熱傳導進行感測以進行校正。但首先,快門的開關需要設置額外的控制電路來操控,其會造成成本上升。再者,快門關閉時會阻隔所有熱輻射,造成感測結果或熱影像中的訊息遺漏。最後,機械式的快門更容易受到損壞,造成熱感測器無法執行校正功能。因此,傳統技術的熱感測器實有改善的必要。
本發明提供一種熱感測器,其透過熱感測器中未遮蔽熱感測胞及遮蔽熱感測胞的感測結果來進行感測結果的校正。
本發明的熱感測器包含熱感測陣列及校正電路。熱感測陣列包含多個熱感測胞。熱感測胞包含第一未遮蔽熱感測胞及第一遮蔽熱感測胞。第一未遮蔽熱感測胞獲得第一未遮蔽感測資訊。第一遮蔽熱感測胞相鄰於第一未遮蔽熱感測胞而設置,並獲得第一遮蔽感測資訊。校正電路耦接第一未遮蔽熱感測胞及第一遮蔽熱感測胞。校正電路依據第一遮蔽感測資訊,對相鄰的第一未遮蔽熱感測胞所獲得的第一未遮蔽感測資訊進行校正。
基於上述,熱感測器透過遮蔽熱感測胞所獲得的遮蔽感測資訊,來對遮蔽熱感測胞所相鄰的未遮蔽熱感測胞所獲得的未遮蔽感測資訊進行校正,以排除感測結果的誤差或不均勻等非理想因素。
1、2:熱感測器
10、10-1、10-2、10-3、10-4:熱感測陣列
10m:遮蔽熱感測胞
10u:未遮蔽熱感測胞
11、21、21a、21b、21c:校正電路
12:鏡頭
23:運算電路
210:類比減法器
211、212:類比數位轉換器
213:數位減法器
214:開關電路
CH:熱傳導
RH:熱輻射
圖1A為本發明實施例一熱感測器的示意圖。
圖1B為圖1A所繪示的熱感測陣列的部分放大示意圖。
圖2A為本發明實施例一熱感測器的示意圖。
圖2B為本發明實施例一校正電路的示意圖。
圖2C為本發明實施例一校正電路的示意圖。
圖2D為本發明實施例一校正電路的示意圖。
圖3A~3D為本發明實施例多個熱感測陣列的示意圖。
圖1A為本發明實施例一熱感測器1的示意圖。熱感測器1包含熱感測陣列10、校正電路11及鏡頭12。鏡頭12可接收來自目標物或目標區域所發出的熱輻射RH。熱感測陣列10可用來感測透過鏡頭12所傳入的熱輻射RH。熱感測陣列10包含多個熱感測胞,其中包含有未遮蔽熱感測胞10u及遮蔽熱感測胞10m。未遮蔽熱感測胞10u及遮蔽熱感測胞10m可進行感測,以分別獲得未遮蔽感測資訊及遮蔽感測資訊。校正電路11耦接未遮蔽熱感測胞10u及遮蔽熱感測胞10m,校正電路11可依據遮蔽感測資訊來校正未遮蔽感測資訊,進而產生目標區域或目標物的熱感測影像。
大致而言,在熱感測陣列10中,未遮蔽熱感測胞10u會相鄰於至少一個遮蔽熱感測胞10m。進一步,校正電路11可依據遮蔽熱感測胞10m所獲得的遮蔽感測資訊,對相鄰的未遮蔽熱感測胞10u所獲得的未遮蔽感測資訊進行校正。因此,熱感測器1所產生的熱感測影像中,熱感測影像的誤差或不均勻等非理想因素可較佳地被排除。
詳細而言,針對熱感測器1的整體操作,熱感測器1的鏡頭12可接收目標區域或目標物所發出的熱輻射RH,熱輻射RH
通過鏡頭12後可射入至熱感測陣列10。
熱感測陣列10中具有多個熱感測胞,熱感測胞包含有未遮蔽熱感測胞10u及遮蔽熱感測胞10m。熱感測胞可針對熱輻射RH進行感測以獲得感測資訊,並據以產生出熱感測影像。在此實施例中,未遮蔽熱感測胞10u及遮蔽熱感測胞10m在行方向上及列方向上互相交錯設置,也就是說,未遮蔽熱感測胞10u在行方向跟列方向上都相鄰於遮蔽熱感測胞10m。但本發明不以此排列方式為限,只要未遮蔽熱感測胞10u相鄰於至少一個遮蔽熱感測胞10m即可。對於熱感測陣列10的感測操作而言,除了會透過熱輻射方式由鏡頭12接收到目標區域或目標物所傳遞的熱輻射RH之外,熱感測器1本身更會透過熱傳導或其他方式,接收到由空氣、感測器支撐材料、操作者或其他來源的熱傳導CH,而並非目標區域或目標物所提供的熱能,進而造成熱感測影像的誤差或不均勻(non-uniformity)。因此,熱感測陣列10中設置有未遮蔽熱感測胞10u及遮蔽熱感測胞10m。未遮蔽熱感測胞10u可感測到穿透鏡頭12所射入的熱輻射RH及熱傳導CH,並獲得未遮蔽感測資訊。遮蔽熱感測胞10m為被遮蔽的熱感測胞,其可感測到熱傳導CH,並獲得遮蔽感測資訊。在一實施例中,遮蔽熱感測胞10m可透過在未熱感測胞10u上設置或塗設熱遮蔽材料來實現,本發明對遮蔽熱感測胞10m的實現方式並不限制。
校正電路11接收未遮蔽感測資訊及遮蔽感測資訊後,校正電路11可依據遮蔽熱感測胞10m所感測的遮蔽感測資訊,來校
正該遮蔽熱感測胞10m相鄰的未遮蔽熱感測胞10u所感測的未遮蔽感測資訊,如此一來,熱感測影像中的誤差或不均勻可被有效地消除。
在一實施例中,校正電路11將未遮蔽熱感測胞10u所感測的未遮蔽感測資訊,扣除該未遮蔽熱感測胞10u相鄰的遮蔽熱感測胞10m所感測的遮蔽感測資訊,以產生出經校正的未遮蔽感測資訊。舉例而言,請參考圖1B,圖1B為圖1A所繪示的熱感測陣列10的部分放大示意圖,校正電路11依據遮蔽感測資訊校正未遮蔽感測資訊的操作,可參考下方的公式(1)~(3)。
v(m+1,n)=r(m+1,n)+c(m+1,n) (1)
v(m,n)=c(m,n) (2)
r’(m+1,n)=v(m+1,n)-v(m,n)=r(m+1,n)+[c(m+1,n)-c(m,n)] (3)其中,在公式(1)中,v(m+1,n)是設置在位置(m+1,n)的未遮蔽熱感測胞10u所感測的未遮蔽感測資訊,其包含了r(m+1,n)的熱輻射資訊以及c(m+1,n)的熱傳導資訊。在公式(2)中,v(m,n)是設置在位置(m,n)的遮蔽熱感測胞10m所感測的遮蔽感測資訊,其僅包含了c(m,n)的熱傳導資訊。
在公式(3)中,校正電路11在取得v(m,n)及v(m+1,n)之後,可將v(m+1,n)扣除v(m,n)來產生經校正的未遮蔽感測資訊r’(m+1,n)。具體而言,由於c(m+1,n)及c(m,n)兩者是由相鄰的未遮蔽熱感測胞10u及遮蔽熱感測胞10m所獲得的,校正電路11可
以把c(m,n)用來近似於c(m+1,n),v(m+1,n)在扣除c(m,n)後,其中的熱傳導資訊c(m+1,n)可被較佳地消去,使得經校正的未遮蔽感測資訊r’(m+1,n)中僅保留下熱輻射資訊。
另外,在一實施例中,校正電路11可依據遮蔽感測資訊的平均來校正未遮蔽感測資訊。舉例而言,請參考圖1B,圖1B為圖1A所繪示的熱感測陣列10的部分放大示意圖,接下將以圖1B中熱感測陣列10的排列以及下方的公式(4)、(5)來說明校正電路11的操作。
c’(m+1,n)=(v(m+1,n-1)+v(m,n)+v(m+2,n)+v(m+1,n+1))/4 (4)
r’(m+1,n)=v(m+1,n)-c’(m+1,n) (5)其中,在公式(4)中,v(m+1,n-1)、v(m,n)、v(m+2,n)、v(m+1,n+1)分別為位置(m+1,n-1)、(m,n)、(m+2,n)、(m+1,n+1)上的遮蔽熱感測胞10m所獲得的遮蔽感測資訊,其僅包含有熱傳導資訊,而c’(m+1,n)即為該些未遮蔽感測資訊的平均。進一步,在公式(5)中,校正電路11可將在(m+1,n)上的未遮蔽熱感測胞10u所獲得的未遮蔽感測資訊v(m+1,n)扣除掉相鄰遮蔽熱感測胞10m所獲得的未遮蔽感測資訊的平均c’(m+1,n),以獲得經校正的未遮蔽感測資訊r’(m+1,n)。
換言之,校正電路11可取得相鄰於位置(m+1,n)的多個遮蔽感測資訊,校正電路11可以把該些遮蔽感測資訊的平均c’(m+1,n)用來近似於位置(m+1,n)的熱傳導資訊c(m+1,n),透過
扣除c’(m+1,n)來消去未遮蔽感測資訊中的熱傳導資訊,使得經校正的未遮蔽感測資訊r’(m+1,n)中僅保留下熱輻射資訊。
因此,熱感測器1可透過在熱感測陣列10設置未遮蔽熱感測胞10u及遮蔽熱感測胞10m,使未遮蔽熱感測胞10u相鄰於至少一個遮蔽熱感測胞10m。如此一來,校正電路11即可利用遮蔽熱感測胞10m所獲得的遮蔽感測資訊來校正相鄰的未遮蔽熱感測胞10u所感測的未遮蔽感測資訊,排除熱感測影像中的誤差或不均勻等非理想因素。另一方面而言,熱感測器1可在不需中斷感測操作的情況下,即時地校正熱感測器的感測結果,避免熱影像的訊息遺漏,進而提升熱感測器1的操作便利性。
在一實施例中,校正電路11除了可依據遮蔽感測資訊來對相鄰的未遮蔽熱感測胞10u所獲得的未遮蔽感測資訊進行校正之外,校正電路11還可依據未遮蔽感測資訊,來還原相鄰的遮蔽熱感測胞10m的感測結果,進而產生熱感測影像。接下來將以圖1B以及下方的公式(6)、(7)來說明校正電路11的操作。
v’(m,n)=(v(m,n-1)+v(m-1,n)+v(m+1,n)+v(m,n+1))/4 (6)
r’(m,n)=v’(m,n)-v(m,n) (7)其中,在公式(6)中,v(m,n-1)、v(m-1,n)、v(m+1,n)、v(m,n+1)分別為位置(m,n-1)、(m-1,n)、(m+1,n)、(m,n+1)上的未遮蔽熱感測胞10u所獲得的未遮蔽感測資訊,v’(m,n)即為該些未遮蔽感測資訊的平均。在公式(7)中,v(m,n)即為位置上的遮蔽熱感測胞10m所獲得的遮蔽感測資訊,其僅包含熱傳導資訊。校正電路11
將未遮蔽感測資訊的平均v’(m,n)扣除遮蔽感測資訊v(m,n),進而產生經還原的遮蔽感測資訊。
換言之,校正電路11可以把該些未遮蔽感測資訊的平均v’(m,n)用來近似於位置(m,n)的未遮蔽感測資訊,透過扣除掉熱傳導資訊v(m,n)來消去熱傳導資訊,使得經還原的感測資訊中僅保留下熱輻射資訊。
因此,熱感測器1可透過未遮蔽感測資訊來對相鄰的遮蔽熱感測胞的感測結果進行還原。如此一來,熱感測器1所產生的熱感測影像中不但可排除熱感測影像中的誤差或不均勻等非理想因素之外,熱感測器1更可還原遮蔽熱感測胞的感測結果,進而提升熱感測影像的畫質及解析度。
圖2A為本發明實施例一熱感測器2的示意圖。圖2所繪示的熱感測器2相似於圖1所繪示的熱感測器1,只是在熱感測器2中,校正電路11被校正電路21所替代,且熱感測器2還包含有耦接於校正電路21的運算電路23。校正電路21可將經校正的感測資料轉換為數位資料,並提供至運算電路23。運算電路23可接收經校正的感測資料進行數位運算,並據此產生熱影像。大致而言,熱感測器2可透過校正電路21校正熱傳導CH所產生的誤差之外,熱感測器2還可透過運算電路23以數位運算的方式來消除熱感測器2的其他非理想因素,以較佳地產生熱影像。
圖2B為本發明實施例一校正電路21a的示意圖。在此實施例中,校正電路21a中可包含類比減法器210及類比數位轉換
器(analog to digital converter,ADC)211。類比減法器210耦接於熱感測陣列10,用以接收遮蔽熱感測資訊v(m,n)及未遮蔽熱感測資訊v(m+1,n)。類比減法器210可用來將類比資料的未遮蔽熱感測資訊v(m+1,n)及相鄰的遮蔽熱感測資訊v(m,n)進行相減,以產生經校正的未遮蔽感測資訊r’(m+1,n)。類比數位轉換器211耦接於類比減法器210,用來將類比資料的經校正未遮蔽熱感測資訊r’(m+1,n)轉換為數位資料的經校正未遮蔽熱感測資訊R’(m+1,n),並提供至運算電路23,其中小寫的r’(m+1,n)及大寫的R’(m+1,n)分別代表類比及數位的經校正未遮蔽熱感測資訊。據此,運算電路23可接收數位資料的感測資料,並進行數位運算,並據此消除熱感測器2中,例如為製程不均勻或雜訊干擾等其他的非理想因素,以較佳地產生高畫質的熱影像。
圖2C為本發明實施例一校正電路21b的示意圖。在此實施例中,校正電路21b中可包含類比數位轉換器212及數位減法器213。在此實施例中,校正電路21b透過類比數位轉換器212先接收類比的遮蔽熱感測資訊v(m,n)及未遮蔽熱感測資訊v(m+1,n),並轉換為數位資料的遮蔽熱感測資訊V(m,n)及未遮蔽熱感測資訊V(m+1,n),再提供給數位減法器213進行相減,其中小寫的v(m+1,n)及V(m+1,n)分別代表類比及數位的未遮蔽熱感測資訊。在此實施例中,數位減法器213可為用來對數位資料的未遮蔽熱感測資訊V(m+1,n)及遮蔽熱感測資訊V(m,n)進行相減,以產生數位資料的經校正未遮蔽熱感測資訊R’(m+1,n)。運算電路23可據此進
行數位運算以產生熱影像。
圖2D為本發明實施例一校正電路21c的示意圖。圖2D所繪示的校正電路21c相似於圖2B所繪示的校正電路21a,只是在校正電路21c還包含有開關電路214。校正電路21c包含有類比減法器210、類比數位轉換器211及開關電路214。關於類比減法器210及類比數位轉換器211的操作請參考前述圖2B的相關段落,於此不另贅述。
詳細而言,在圖2D的校正電路21c中還可包含開關電路214接收熱感測資訊v(0,0)~v(x,y),開關電路214中選擇出欲進行運算的未遮蔽熱感測資訊v(m+1,n)及遮蔽熱感測資訊v(m,n),並分別提供至類比減法器210的正輸入端及負輸入端。如此一來,類比減法器210可依據開關電路214所提供的訊號,使未遮蔽熱感測資訊v(m+1,n)正確地扣除遮蔽熱感測資訊v(m,n),以利校正電路21c及運算電路23後續的運算。
進一步,運算電路23可例如是中央處理單元(Central Processing Unit,CPU),或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微控制單元(Micro Control Unit,MCU)、微處理器(Microprocessor)、數位信號處理器(Digital Signal Processor,DSP)、可程式化控制器、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、圖形處理器(Graphics Processing Unit,GPU)、算數邏輯單元(Arithmetic Logic Unit,ALU)、複雜可程式邏輯裝置(Complex Programmable Logic Device,CPLD)、現場可
程式化邏輯閘陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA)或其他類似元件或上述元件的組合。或者,運算電路23可以是透過硬體描述語言(Hardware Description Language,HDL)或是其他任意本領域具通常知識者所熟知的數位電路的設計方式來進行設計,並透過現場可程式邏輯門陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA)、複雜可程式邏輯裝置(Complex Programmable Logic Device,CPLD)或是特殊應用積體電路(Application-specific Integrated Circuit,ASIC)的方式來實現的硬體電路。只要運算電路23可接收校正電路21所提供的經校正感測資料,並對經校正感測資料進行數位運算皆屬於本發明的範疇。
簡言之,熱感測器2透過校正電路21產生經校正的未遮蔽感測資訊並將其轉換為數位訊號的形式之後,熱感測器2還可進一步透過運算電路23以數位運算的方式來對感測資訊進行補償。因此,熱感測器2除了可消去熱傳導資訊以之外,還可進一步排除製程不均勻或雜訊干擾等其他的非理想因素,進而產生高畫質的熱影像。
圖2B~圖2D僅為熱感測器2中校正電路21的示例性實施例,本發明具通常知識者當然可依據不同的設計概念或使用需求來修改或組合。舉例而言,圖2B、2C中所繪示的校正電路21a、21b的結構可被修改以平行運算地方式來同時的產生多個經校正的未遮蔽感測資訊。或者,圖2D中所繪示的開關電路214亦可應用於圖2C所繪示的校正電路21b中,開關電路214可耦接於熱感
測陣列10與類比數位轉換器212之間,或者是開關電路214可耦接於類比數位轉換器212與數位減法器213之間。只要開關電路214耦接於數位減法器213之前,開關電路214可選擇正確的感測資訊以輸入至數位減法器213的正輸入端及負輸入端即可。
圖3A~3D為本發明實施例熱感測陣列10-1~10-4的示意圖。在圖3A所示的實施例中,熱感測陣列10-1中的未遮蔽熱感測胞10u可形成一矩形,以環繞方式與遮蔽熱感測胞10m相鄰設置。且每個未遮蔽熱感測胞10u所形成的矩形之間,可沿著熱感測陣列10-1的列方向及行方向來排列設置。
在圖3B所示的實施例中,熱感測陣列10-2相似於熱感測陣列10-1。同樣地,熱感測陣列10-2中的未遮蔽熱感測胞10u可形成一矩形,以環繞方式與遮蔽熱感測胞10m相鄰設置。不過在熱感測陣列10-2中,未遮蔽熱感測胞10u所形成的矩形,只有在列方向是對齊的,在行方向則為交錯設置的。
在圖3C所示的實施例中,未遮蔽熱感測胞10u與遮蔽熱感測胞10m可分別設置為熱感測陣列10-3的多個行,且未遮蔽熱感測胞10u的多個行可與遮蔽熱感測胞10m的多個行互相交錯排列。
在圖3D所示的實施例中,未遮蔽熱感測胞10u與遮蔽熱感測胞10m可分別設置為熱感測陣列10-4的多個列,且未遮蔽熱感測胞10u的多個列可與遮蔽熱感測胞10m的多個列互相交錯排列。
當然,本領域具通常知識者當然可依據不同設計概念或使用需求來修改或組合圖1A、1B、3A~3D中所繪示的熱感測陣列。舉例而言,在圖3A所繪示的熱感測陣列10-1中,每個遮蔽熱感測胞10m之間可由間隔一個未遮蔽熱感測胞10u變更為間隔兩個未遮蔽熱感測胞10u。或者,在圖3C所繪示的熱感測陣列10-3中,每個遮蔽熱感測胞10m所形成的多行之間可由間隔一行的未遮蔽熱感測胞10u變更為間隔兩行的未遮蔽熱感測胞10u。應注意的是,上述說明僅為示例性地說明熱感測陣列的排列方式,不應被用來限制熱感測陣列的實施態樣,只要未遮蔽熱感測胞10u相鄰於至少一個遮蔽熱感測胞10m,其皆屬於本發明的熱感測陣列的範疇。
綜上所述,本發明的熱感測器可設置有未遮蔽熱感測胞及遮蔽熱感測胞,未遮蔽熱感測胞相鄰於至少一個遮蔽熱感測胞,如此一來,熱感測器中的校正電路即可依據遮蔽熱感測胞所獲得的感測資訊,來校正該遮蔽熱感測胞所相鄰的未遮蔽熱感測胞所獲得的感測資訊。據此,熱感測器可即時地校正熱感測器的感測結果,避免熱影像的訊息遺漏,進而提升熱感測器的操作便利性。另一方面,熱感測器還可還原遮蔽熱感測胞的感測結果,以提升熱影像的畫質。
1:熱感測器
10:熱感測陣列
11:校正電路
12:鏡頭
10m:遮蔽熱感測胞
10u:未遮蔽熱感測胞
CH:熱傳導
RH:熱輻射
Claims (12)
- 一種熱感測器,包括:一熱感測陣列,包括多個熱感測胞,該些熱感測胞包含:多個第一未遮蔽熱感測胞,獲得多個第一未遮蔽感測資訊;以及多個第一遮蔽熱感測胞,獲得多個第一遮蔽感測資訊,其中各該第一未遮蔽熱感測胞相鄰於該些第一遮蔽熱感測胞的至少一者;以及一校正電路,耦接各該第一未遮蔽熱感測胞及各該第一遮蔽熱感測胞,該校正電路依據該些第一遮蔽感測資訊,對相鄰的各該第一未遮蔽熱感測胞所獲得的各該第一未遮蔽感測資訊進行校正。
- 如請求項1所述的熱感測器,其中各該第一未遮蔽熱感測胞所感測的各該第一未遮蔽感測資訊包括熱輻射資訊及熱傳導資訊,各該第一遮蔽熱感測胞所感測的各該第一遮蔽感測資訊包括熱傳導資訊。
- 如請求項1所述的熱感測器,其中該校正電路將各該第一未遮蔽感測資訊扣除相鄰的該些第一遮蔽感測資訊的至少一者以產生經校正的各該第一未遮蔽感測資訊。
- 如請求項1所述的熱感測器,其中該些第一未遮蔽熱感測胞環繞該些第一遮蔽熱感測胞的至少一者,其中該校正電路依據該些第一遮蔽感測資訊的其中一者,對環繞的該些第一未遮蔽熱感測胞所獲得的該些第一未遮蔽感測資 訊進行校正。
- 如請求項1所述的熱感測器,其中該些熱感測胞的多個未遮蔽熱感測胞沿著一第一方向設置,該些熱感測胞的多個遮蔽熱感測胞沿著該第一方向設置,該些未遮蔽熱感測胞分別相鄰於該些遮蔽熱感測胞。
- 如請求項1所述的熱感測器,其中該些熱感測胞包括:多個未遮蔽熱感測胞及多個遮蔽熱感測胞,該些未遮蔽熱感測胞在一第一方向及一第二方向與該些遮蔽熱感測胞互相交錯設置。
- 如請求項1所述的熱感測器,其中該校正電路還取得相鄰於各該第一未遮蔽熱感測胞的該些第一遮蔽熱感測胞的至少一者所獲得的至少一遮蔽感測資訊,該校正電路將各該第一未遮蔽感測資訊扣除該至少一遮蔽感測資訊的平均,以產生經校正的各該第一未遮蔽感測資訊。
- 如請求項1所述的熱感測器,其中該校正電路還依據各該第一未遮蔽感測資訊,來還原相鄰的各該第一遮蔽熱感測胞的至少一者所感測的各該第一遮蔽感測資訊。
- 如請求項8所述的熱感測器,其中該校正電路取得相鄰於各該第一遮蔽熱感測胞的該些第一未遮蔽熱感測胞的至少一者所獲得的至少一未遮蔽感測資訊,該校正電路計算該至少一未遮蔽感測資訊的平均,並將該至少一未遮蔽感測資訊的平均扣除 相鄰的各該第一遮蔽感測資訊,以產生經還原的各該第一遮蔽感測資訊。
- 如請求項1所述的熱感測器,還包括:一運算電路,耦接於該校正電路,該運算電路依據經校正的各該第一未遮蔽感測資訊進行一數位運算,以產生一熱影像。
- 如請求項10所述的熱感測器,其中該校正電路還包括:一類比減法器,耦接該些第一未遮蔽熱感測胞及該些第一遮蔽熱感測胞,該類比減法器將各該第一未遮蔽感測資訊扣除相鄰的該些第一遮蔽感測資訊的其中一者以產生經校正的各該第一未遮蔽感測資訊;以及一類比數位轉換器(analog to digital converter,ADC),耦接該減法器及該運算電路,該類比數位轉換器接收經校正的各該第一未遮蔽感測資訊,並將經校正的各該第一未遮蔽感測資訊由類比轉換為數位。
- 如請求項10所述的熱感測器,其中該校正電路還包括:一類比數位轉換器,耦接該些第一未遮蔽熱感測胞及該些第一遮蔽熱感測胞,該類比數位轉換器將各該第一未遮蔽感測資訊及各該第一遮蔽感測資訊由類比轉換為數位;一數位減法器,耦接該類比數位轉換器及該運算電路,該數位減法器接收數位的各該第一未遮蔽感測資訊及各該第一遮蔽感 測資訊,並將各該第一未遮蔽資訊扣除相鄰的該些第一遮蔽資訊的其中一者以產生經校正的各該第一未遮蔽感測資訊。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW109138127A TWI764351B (zh) | 2020-11-02 | 2020-11-02 | 熱感測器 |
| CN202111056612.9A CN114526820A (zh) | 2020-11-02 | 2021-09-09 | 热传感器 |
| US17/486,959 US20220136911A1 (en) | 2020-11-02 | 2021-09-28 | Thermal sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW109138127A TWI764351B (zh) | 2020-11-02 | 2020-11-02 | 熱感測器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI764351B true TWI764351B (zh) | 2022-05-11 |
| TW202220430A TW202220430A (zh) | 2022-05-16 |
Family
ID=81380922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW109138127A TWI764351B (zh) | 2020-11-02 | 2020-11-02 | 熱感測器 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220136911A1 (zh) |
| CN (1) | CN114526820A (zh) |
| TW (1) | TWI764351B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200929133A (en) * | 2007-10-29 | 2009-07-01 | Toshiba Matsushita Display Tec | Photodetector circuit |
| CN102564605A (zh) * | 2011-11-09 | 2012-07-11 | 魏建明 | 高清热成像红外探测器 |
| TW201404150A (zh) * | 2012-07-03 | 2014-01-16 | Himax Imaging Ltd | 數位攝像裝置及其影像處理方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6583416B1 (en) * | 1999-11-15 | 2003-06-24 | Sarnoff Corporation | Uncooled IR detector array having improved temperature stability and reduced fixed pattern noise |
| TWI455298B (zh) * | 2011-10-25 | 2014-10-01 | Pixart Imaging Inc | 感光元件及量測入射光的方法 |
| CN103095963A (zh) * | 2011-12-17 | 2013-05-08 | 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 | 基于fpga的红外线列探测器非均匀校正方法和装置 |
| CN103528690B (zh) * | 2013-09-24 | 2016-03-02 | 电子科技大学 | 一种红外热像仪的非均匀校正方法 |
| US20150226613A1 (en) * | 2014-02-07 | 2015-08-13 | Raytheon Company | Imaging device with shutterless non-uniformity correction |
| CN109632110A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-04-16 | 南京理工大学 | 消除微测辐射热计红外图像网格纹的装置及其消除方法 |
-
2020
- 2020-11-02 TW TW109138127A patent/TWI764351B/zh active
-
2021
- 2021-09-09 CN CN202111056612.9A patent/CN114526820A/zh not_active Withdrawn
- 2021-09-28 US US17/486,959 patent/US20220136911A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200929133A (en) * | 2007-10-29 | 2009-07-01 | Toshiba Matsushita Display Tec | Photodetector circuit |
| CN102564605A (zh) * | 2011-11-09 | 2012-07-11 | 魏建明 | 高清热成像红外探测器 |
| TW201404150A (zh) * | 2012-07-03 | 2014-01-16 | Himax Imaging Ltd | 數位攝像裝置及其影像處理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20220136911A1 (en) | 2022-05-05 |
| CN114526820A (zh) | 2022-05-24 |
| TW202220430A (zh) | 2022-05-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9379156B2 (en) | Per-channel image intensity correction | |
| US8860853B2 (en) | Image signal correcting device, image device, image signal correcting method, and program with color mixing correction | |
| CN101268682B (zh) | 使用并行输入算术平均模块减少成像器噪声的方法和设备 | |
| EP2289167B1 (en) | Apparatus and method for gain correction in an image sensor | |
| US7142138B2 (en) | Multi-step analog/digital converter and on-line calibration method thereof | |
| CN103776544A (zh) | 一种非制冷红外焦平面阵列的读出电路 | |
| US11159169B2 (en) | Background calibration of non-linearity of samplers and amplifiers in ADCs | |
| CN109709597B (zh) | 平板探测器的增益校正方法 | |
| TW201626727A (zh) | 用於執行具有改良類比至數位轉換器線性之相關多重取樣的方法及系統 | |
| US20170366747A1 (en) | Generating high resolution images | |
| TWI764351B (zh) | 熱感測器 | |
| JPWO2007074518A1 (ja) | 固体撮像素子及び暗電流成分除去方法 | |
| KR100734272B1 (ko) | 옵티컬 블랙 영역의 크기를 줄인 cmos 이미지 센서 | |
| JP2013106225A (ja) | 撮像装置及び撮像システム | |
| KR100748196B1 (ko) | 화상 신호 처리 장치 및 화상 신호 처리 방법 | |
| US11368641B2 (en) | System and method for high dynamic range digital double sampling | |
| JP2003209713A (ja) | 黒レベル補正装置および黒レベル補正方法 | |
| CN102457684B (zh) | 黑电平校准方法与系统 | |
| KR20100057278A (ko) | Dsp 또는 마이크로 컨트롤러에서 a/d 변환시 각 채널의 입력신호의 변형을 보정하는 장치 및 방법. | |
| US8866939B2 (en) | Black level adjustment control device and solid-state imaging device | |
| JP2006217304A (ja) | 縦縞ノイズ低減方式 | |
| JP3535394B2 (ja) | ビーム走査式検査装置 | |
| JP7759761B2 (ja) | 撮像装置 | |
| Litwinek et al. | Digital implementation of the Inverse Error Function for subpixel resolution algorithms in hybrid pixel detectors. | |
| ZHANG | A Nonlinear Piecewise Scheme for Non-uniformity Correction in IRFPA |