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KR100900770B1 - 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출회로 및 검출방법 - Google Patents

볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출회로 및 검출방법 Download PDF

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KR100900770B1
KR100900770B1 KR1020070096306A KR20070096306A KR100900770B1 KR 100900770 B1 KR100900770 B1 KR 100900770B1 KR 1020070096306 A KR1020070096306 A KR 1020070096306A KR 20070096306 A KR20070096306 A KR 20070096306A KR 100900770 B1 KR100900770 B1 KR 100900770B1
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infrared
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infrared signal
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Abstract

본 발명은 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출 회로 및 검출 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 적외선 영상센서를 위한 검출회로를 만드는데 있어서, 볼로미터를 공정하는 과정에서 발생하는 고정 패턴 노이즈를 감소시키기 위해서 셀을 4개의 병렬로 연결함으로써, 볼로미터의 저항값을 평균화하여 고정 패턴 노이즈를 감소시킬 수 있도록 하는 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출 회로 및 검출 방법에 관한 것이다.
본 발명의 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출회로에 있어서, 적외선 리드 아웃 셀이 매트릭스 형태로 배열된 셀 어레이; 로우 신호를 이용하여 상기 셀 어레이에 디코딩하기 위한 로우 디코더; 상기 로우 신호를 하나 이상의 셀에 인가하기 위한 적어도 하나 이상의 OR 게이트; 상기 셀 어레이로부터 출력되는 값을 적분하고 증폭하기 위한 적어도 하나 이상의 적분기; 및 상기 적분기로부터 출력되는 출력 값을 디코딩하기 위한 컬럼 디코더를 포함함에 기술적 특징이 있다.
볼로미터, 적외선 센서, 열상 장비

Description

볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출회로 및 검출방법{Infrared signal detection circuit using bolometer and detection method}
본 발명은 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출 회로 및 검출 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 적외선 영상센서를 위한 검출회로를 만드는데 있어서, 볼로미터를 공정하는 과정에서 발생하는 고정 패턴 노이즈를 감소시키기 위해서 셀을 4개의 병렬로 연결함으로써, 볼로미터의 저항값을 평균화하여 고정 패턴 노이즈를 감소시킬 수 있도록 하는 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출 회로 및 검출 방법에 관한 것이다.
외부로부터 빛의 공급 없이 물체에서 방출되는 복사 에너지를 모아 피사체의 영상을 얻는 장비를 적외선(Infrared : IR) 열상 장비(Thermal Imaging System)라고 하며, 현재 미사일 유도 장치, 개인 화기 조준기, 항공 방재, 항공 무인 정찰 및 감시에 사용되는 무인 비행기(UAV)의 나이트 비젼 등의 군수용 장비를 비롯하여, 의학에서 인체에 고통이나 부담을 가하지 않고 인체 표면의 미세한 온도 변화 를 측정, 처리 분석하여 질병의 유무 또는 정도에 관한 의학적 정보를 출력하고, 예방하는 지능형 의료 시스템인 체열 영상 진단기, 무인 산물 감시기와 해양 오염 감시 등의 환경 감시 시스템, 또한, 반도체 공정 라인에서 온도 모니터링 시스템, 건물의 단열 및 누수 탐지 시스템, 전기·전자 PCB 회로 및 부품 검사 시스템 등 그 응용 분야와 수요가 급속히 확대되고 있다.
이러한 적외선 열상 장비는 도 1에 나타난 바와 같이 광학계(100), 적외선 검출기(110), 검출회로(110, 120) 및 기타 신호처리 회로(130) 등으로 구성되며, 적외선 열상장비의 개발을 위한 기술 요소로는 첫째, 적외선 검출기 재료 및 미세가공 기술, 둘째, 검출기에서 출력되는 전기신호를 처리하기 위한 검출회로 설계 기술, 그리고 검출기와 검출회로를 연결하기 위한 모놀리식 공정과 패키지 기술 등이 있다.
특히, 검출회로는 적외선 열상 장비의 지능화 및 다기능화를 가능하게 하며 궁극적으로 고부가가치 상품화를 위한 핵심 부품으로써, 고 해상도 열상 장비용 검출회로의 개발을 위해서는 검출기의 특성, 신호의 동작 범위, 검출 비율, 노이즈 특성, 셀 크기, 전력 소모 등 설계사양을 만족하는 고집적, 저전력 회로 설계기술이 필수적이다.
도 2는 종래의 적외선 신호 검출 회로를 나타낸 도면으로써, 종래의 신호 검출 방식은 단일 입력 방식이며, 적외선 신호를 검출하기 위한 센서는 마이크로머시닝 기술에 의해 제작되는 볼로미터형 적외선 센서로, 볼로미터 적외선 센서를 가변저항으로 표시하였다. 또한, 이는 16*16의 셀로 나타내었으나 이는 한정하지 않도 록 한다.
상기 회로의 내부에 적외선 입사와 상관없이 일정한 값의 볼로미터와 같은 저항값을 가지는 기준(reference) 저항을 두었다.
ROW 디코더에서 나오는 첫 번째 신호에 의해서 첫 번째 열의 스위치 M1_1, M1_2, M1_3부터 M1_16까지 켜지게 된다. 이때 INT(integration time) 신호(검출 신호가 적분되는 시간만큼 high)에 의해서 스위치 M_s1, M_s2, M_s3부터 M_s16까지 켜지게 된다.
이로 인하여, 기준 저항으로 사용되는 저항과 입사되는 적외선에 의해서 저항값이 변하는 볼로미터가 연결되고, 볼로미터와 기준 저항 사이의 전압분배법칙에 의해서 노드(node) A1_1, A1_2, A1_3부터 A1_16까지의 전압 레벨이 결정된다.
상기 각 노드의 전압 값과 바이어스 전압(Vbias)의 차이를 연산증폭기와 피드백 캐패시터(feedback capacitor)로 구성된 적분기에 의해 신호를 증폭하게 된다.
이때, 상온(20℃)에서 볼로미터의 저항값과 기준 저항의 저항값이 같다고 가정하여, 이 두 저항 사이의 전압 분배 법칙으로 생기는 전압 값(예를 들어 0.5VDD=REF)만큼을 외부로부터 적분기의 (+)단자에 인가한다.
그리고 볼로미터 저항값의 변화에 따른 전압 값의 변화와 상기 바이어스 전압 값과 비교하여 그 차이만큼을 검출하고 일정 시간 동안 적분하여 출력에 보내지게 된다.
마지막으로 각각의 적분기에 의해 일정 시간 동안 적분된 신호는 한 열의 어 레이(array)가 출력 값을 유지(holding)하고 있다가 컬럼 디코더 신호에 의해서 차례로 그 값을 최종 출력으로 전달되게 된다.
그러나, 종래에 사용된 단일 입력 방식의 신호검출 회로는 볼로미터 적외선 센서의 공정변화에 의하여 볼로미터가 원하는 저항값보다 크거나 작을 경우, 잘못된 신호 증폭이 일어날 수 있어 오작동을 일으키게 되며, 또한 각 셀(cell)간의 저항값이 불균일하게 되어 고정 패턴 노이즈(FPN, fixed pattern noise)가 발생하게 된다. 따라서, 볼로미터의 절대 값을 오차 없이 제작하여야 하나 이는 현실적으로 불가능하다.
종래에는 이를 해결하기 위한 방안으로 각 셀 간의 저항값을 보상하여 주기 위한 DAC회로 등을 추가하였으나, 칩 전체 크기의 증가 및 보상 회로의 오차에 의한 에러가 발생하는 문제가 있으며, 증폭기의 부정합으로 인한 왜곡, 신호를 외부에서 입력하였을 경우 바이어스 전압의 흔들림 및 노이즈로 인한 공통 모드 전압의 불안정 등으로 인하여 민감하게 변하는 볼로미터 값을 정확하게 검출하기가 어려운 문제점이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 볼로미터를 공정하는 과정에서 발생하는 고정 패턴 노이즈를 감소하기 위하여 검출회로 ROW 디코더에 OR 게이트를 추가함으로써, 4개의 셀이 병렬로 연결되고, 볼로미터의 저항값이 평균화되어 고정 패턴 노이즈를 감소시키도록 하는 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출 회로 및 검출 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명은 4개의 셀을 병렬로 연결함으로써, 볼로미터의 저항값이 1/4로 줄어들도록 하는 다른 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 적외선 리드 아웃 셀이 매트릭스 형태로 배열된 셀 어레이; 로우 신호를 이용하여 상기 셀 어레이에 디코딩하기 위한 로우 디코더; 상기 로우 신호를 하나 이상의 셀에 인가하기 위한 적어도 하나 이상의 OR 게이트; 상기 셀 어레이로부터 출력되는 값을 적분하고 증폭하기 위한 적어도 하나 이상의 적분기; 및 상기 적분기로부터 출력되는 출력 값을 디코딩하기 위한 컬럼 디코더를 포함하는 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출회로에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 로우 디코더에 의해 로우 신호가 인가되는 제 1단계; 상기 로우 신호에 대응되는 하나 이상의 OR 게이트가 활성화되는 제 2단계; 상기 OR 게이트에 연결된 하나 이상의 셀이 활성화되는 제 3단계; 상기 셀에 연결 된 볼로미터의 변환된 신호를 적분기에 차동 입력하여 적분 및 증폭하는 제 4단계; 상기 적분기를 통해 증폭된 신호를 컬럼 신호에 의해 차례로 출력하는 제 5단계를 포함하는 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출방법에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 셀 어레이는 적외선에 의해 저항값이 변하는 적어도 하나 이상의 볼로미터; 및 상기 볼로미터에 일정한 전류를 흘려주기 위한 적어도 하나 이상의 고정전류원으로 구성됨이 바람직하다.
또한, 본 발명의 셀 어레이는 전원전압(VDD), 고정전류원, 볼로미터 및 접지(ground)순으로 배열됨이 바람직하다.
또한, 본 발명의 볼로미터는 OR 게이트의 입력 수에 따라 저항값이 변하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 OR 게이트는 하나 이상의 로우 신호를 입력받도록 하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출 회로 및 검출 방법은 검출회로 ROW 디코더에 OR 게이트를 추가함으로써 4개의 셀이 병렬로 연결되어 볼로미터에서 발생하는 고정 패턴 노이즈를 감소할 수 있는 장점이 있고, 볼로미터의 저항값을 1/4로 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 볼로미터의 저항값을 1/4로 줄임으로써, 신호증폭률을 향상시키고, 검출회로에 사용되는 IC 칩의 크기를 작게 구성할 수 있는 다른 효과가 있 다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출회로에 사용되는 검출방식에 관한 도면이다. 도 3을 참조하면, 도 3(a)는 기존에 사용하는 고정바이어스(Constant Bias)이고, 도 3(b)는 본 발명에서 사용되는 고정전류(Constant Current)의 방식이다.
도 3(a)는 볼로미터(Rbol)와 동일한 기준저항(Rref)을 이용하여 두 저항 사이의 전압분배법칙에 의해 생성된 전압신호를 검출회로의 입력전압으로 사용하는 방 식이다. 기준저항(Rref)의 정확도를 높이기 위하여 검출회로 칩에 다결정실리콘과 같은 물질을 사용하기 때문에 칩의 크기가 커지는 단점이 있다.
도 3(b)는 볼로미터(Rbol)에 일정한 전류(It)를 흘려주어 생성된 전압신호를 검출회로의 입력전압으로 사용하는 방식이다. 이는, 기준저항(Rref) 대신 고정 전류원(It)을 이용하기 때문에 칩의 크기가 작아지고, 도 3(a)보다 적외선 열에너지 입사량에 따른 출력 전압의 변화량을 나타내는 신호 감응도가 높다는 장점이 있다.
Figure 112007068611979-pat00001
Figure 112007068611979-pat00002
식 1과 식 2에서 보는 바와 같이, 식 1은 고정바이어스 방식에서의 신호감응도를 구하는 식이고, 식 2는 고정전류 방식에서의 신호 감응도를 구하는 식이다.
식 1과 식 2에서 Vt는 볼로미터 및 기준저항에 인가해주는 고정전압이고, Rbol0은 적외선 입사가 없는 상태의 볼로미터 저항값이며, ΔRIR은 적외선 열에너지 입사에 의한 볼로미터 값의 변화량을 나타낸 것이다. 또한, It는 고정전류원의 전류량을 나타낸다. 식 1과 식 2를 이용하여 신호 감응도를 계산하면, 고정전류 방식이 약 2배 정도의 큰 신호 감응도를 획득할 수 있어, 작은 적외선 열에너지 입사에도 큰 출력전압 변화를 확보할 수 있으며, 신호의 크기가 미세한 적외선 센서 검출회 로에 사용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출회로도이다. 도 4를 참조하면, 적외선 신호 검출회로에 관한 것으로, 적외선 리드 아웃 셀이 매트릭스 형태로 배열된 16*16의 셀 어레이를 예로 도시한 것이다.
상기 셀 어레이는 전원전압(VDD), 고정전류원, 볼로미터 및 접지(ground)순으로 배열된다.
ROW 디코더에 OR 게이트(410, 420, 430, 440, 450)를 추가함으로써, ROW_1신호가 인가되면 410, 420, 430, 440의 OR 게이트가 활성화되고, 이로 인해 볼로미터(M1_1, M2_1, M3_1, M4_1)의 4열의 셀이 동시에 켜지게 된다.
ROW_2신호가 인가될 경우, 420부터의 4개의 OR 게이트가 활성화되고, 볼로미터 M2_1부터 4열의 셀이 동시에 켜지게 되는 과정으로, 총 16*16의 셀 구조이기 때문에 ROW_16신호가 입력될 때까지 ROW 디코더가 ROW 신호를 인가하고, 그에 맞는 OR 게이트가 활성화되는 과정이다.
OR 게이트에 의해 4열의 셀이 동시에 켜지면, 볼로미터에 고정전류원(M_I1, M_I2··· M_I16)의 전류가 인가된다. 이때, 각 볼로미터는 입사되는 적외선 열에너지에 해당하는 저항값을 갖게 되고, 이 저항값은 고정전류원에 의하여 생성된 임의의 전압 값을 해당 적분기 입력단으로 전달한다. 전달된 신호는 인접 열에서 형성된 전압신호와 차동으로 적분되고, 적분된 신호는 Column 디코더의 신호에 따라 OUT 단자를 통해 외부로 출력되며, 영상을 통해 보여지게 된다.
기존의 볼로미터 저항값을 1MΩ으로 사용했다면, 본 발명은 4열의 셀을 동시 에 켜지게 하므로, 기존 값의 1/4배인 0.25MΩ을 사용할 수 있어, 칩의 크기를 작게 차지하는 고정전류 방식을 적용할 수 있다.
또한, 적분기의 신호 증폭 능력을 향상시키기 위하여 적분기의 커패시터 용량을 크게 하였던 기존의 검출회로에 비하여 고정전류방식을 적용함에 따라 적분기의 크기를 줄이면서 높은 이득을 얻을 수 있도록 한다.
도 4와 같이 구현된 회로의 검출 방식을 살펴보면, ROW 디코더에 의해 하나의 로우 신호가 인가되면, 그에 대응되는 4개의 OR 게이트가 활성화된다. 활성화된 OR 게이트와 연결된 4개의 셀이 활성화된다.
고정전류원을 통해 4개의 셀에 연결되어 있는 각 볼로미터는 입사되는 적외선 열에너지에 해당하는 저항값을 갖게 되고, 이 저항값은 고정전류원에 의하여 생성된 임의의 전압 값을 해당 적분기에 차동 입력하여 적분 및 증폭을 한다. 적분기에 의해 적분된 신호를 Column디코더에 의해 발생되는 컬럼 신호에 의해 차례로 출력되게 된다.
다음은 볼로미터를 이용한 적외선 검출 회로에 대한 실시예이다.
[실시예]
비정질 실리콘 볼로미터를 센서로 사용하고, 픽셀 크기는 50 * 50 ㎛2 이며, 외부에서 적외선 열에너지가 입사되지 않을 때 볼로미터의 저항은 1MΩ이다. 볼로미터의 온도계수(Temperature Coefficient Rate)는 2 %/K이고, 검출회로의 동작온도는 30℃로 가정하였다.
또한, 16 * 16 볼로미터 셀 배열을 구성하고, 셀 배열의 중앙에 80℃에 해당하는 적외선 열에너지가 5℃간격으로 0℃까지 선형적으로 감소하는 경우를 가정하였으며, 고정 패턴 노이즈 효과를 살펴보기 위해 (4,4), (4,13), (13,4), (13,13) 위치에 있는 볼로미터 셀에 1%의 고정 패턴 노이즈 효과를 추가하도록 설정하였다.
도 5의 (a)와 (b)는 상기 조건에 맞도록 설정한 시뮬레이션을 실행한 후 출력 전압 값을 추출하여 디지털 신호 처리과정을 거쳐 화면에서 나타나는 양상과 등압선을 나타낸 것이다.
도 5(a)는 도 2에 나타낸 종래기술에서 사용되는 검출회로의 실험결과이며, 도 5(b)는 도 4에 나타낸 본 발명에서 사용되는 검출회로의 실험결과이다. 도 5(a)는 적외선 열에너지가 중앙에서 외곽으로 갈수록 감소하므로 화면의 색깔이 점점 흐려지며, (4,4), (4,13), (13,4), (13,13)에 설정된 고정 패턴 노이즈의 영향이 그대로 나타난다.
도 5(b)도 적외선 열에너지가 중앙에서 외곽으로 감소하므로 화면의 색깔이 점점 흐려지나, 도 5(a)와 달리 고정 패턴 노이즈의 영향이 그대로 나타나지 않고, 인접 픽셀로 분산되어 흐리게 나타나는 것으로 볼 때, 본 발명은 고정 패턴 노이즈의 영향을 많이 받지 않는다는 것을 알 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명은 볼로미터에서 발생하는 고정 패턴 노이즈를 감소시키는 검출회로를 이용하는 적외선 열상 장비 등에 사용이 가능하다.
도 1은 적외선 영상 시스템 구성도,
도 2는 종래의 단일 입력 방식의 적외선 신호 검출 회로도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출회로에 사용되는 검출방식에 관한 도면,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출회로도,
도 5는 본 발명의 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출회로에 관한 실험결과이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 광학계 110 : 적외선 검출기, 검출회로
120 : 검출회로 130 : 기타 신호처리 회로
410 ~ 450 : OR 게이트

Claims (9)

  1. 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출회로에 있어서,
    적외선 리드 아웃 셀이 매트릭스 형태로 배열된 셀 어레이;
    로우 신호를 이용하여 상기 셀 어레이에 디코딩하기 위한 로우 디코더;
    상기 로우 신호를 하나 이상의 셀에 인가하기 위한 적어도 하나 이상의 OR 게이트;
    상기 셀 어레이로부터 출력되는 값을 적분하고 증폭하기 위한 적어도 하나 이상의 적분기; 및
    상기 적분기로부터 출력되는 출력 값을 디코딩하기 위한 컬럼 디코더
    를 포함하는 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출회로.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 셀 어레이는,
    적외선에 의해 저항값이 변하는 적어도 하나 이상의 볼로미터; 및
    상기 볼로미터에 일정한 전류를 흘려주기 위한 적어도 하나 이상의 고정전류원
    을 포함하는 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출회로.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 셀 어레이는 전원전압(VDD), 고정전류원, 볼로미터 및 접지(ground)순으로 배열하는 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출회로.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 볼로미터는 OR 게이트의 입력 수에 따라 저항값이 변하는 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출회로.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 OR 게이트는 하나 이상의 로우 신호를 입력받도록 하는 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출회로.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 적분기는 연산 증폭기와 피드백 캐패시터를 포함하는 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출회로.
  7. 로우 디코더에 의해 로우 신호가 인가되는 제 1단계;
    상기 로우 신호에 대응되는 하나 이상의 OR 게이트가 활성화되는 제 2단계;
    상기 OR 게이트에 연결된 하나 이상의 셀이 활성화되는 제 3단계;
    상기 셀에 연결된 볼로미터의 변환된 신호를 적분기에 차동 입력하여 적분 및 증폭하는 제 4단계;
    상기 적분기를 통해 증폭된 신호를 컬럼 신호에 의해 차례로 출력하는 제 5단계
    를 포함하는 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 OR 게이트는 하나 이상의 로우 신호를 입력받아 하나 이상의 셀에 인가하도록 하는 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 볼로미터는 OR 게이트의 입력 수에 따라 저항값이 변하는 볼로미터를 이용한 적외선 신호 검출방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101195390B1 (ko) * 2010-11-12 2012-10-30 에스케이하이닉스 주식회사 적외선 신호 검출 회로 및 적외선 신호 검출 방법

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101158259B1 (ko) * 2011-11-07 2012-06-19 국방과학연구소 적외선 센서의 신호 검출 회로 및 그 보정방법
CN106813783B (zh) * 2017-01-20 2019-10-15 东南大学 基于运算放大器的阻性传感器阵列读出电路及其读出方法
KR102449352B1 (ko) 2020-12-24 2022-09-30 삼성전기주식회사 적외선 이미지 센서

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4792681A (en) 1986-10-23 1988-12-20 Varo, Inc. Infrared detector arrays
JPH08105794A (ja) * 1994-08-11 1996-04-23 Nec Corp ボロメータ型赤外線検知素子、その駆動方法、および検出用積分回路
JPH10145677A (ja) 1996-11-07 1998-05-29 Nikon Corp 熱型赤外線イメージセンサ
KR20070082281A (ko) * 2006-02-16 2007-08-21 주식회사 오카스 적외선 신호 검출 회로 및 검출 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4792681A (en) 1986-10-23 1988-12-20 Varo, Inc. Infrared detector arrays
JPH08105794A (ja) * 1994-08-11 1996-04-23 Nec Corp ボロメータ型赤外線検知素子、その駆動方法、および検出用積分回路
JPH10145677A (ja) 1996-11-07 1998-05-29 Nikon Corp 熱型赤外線イメージセンサ
KR20070082281A (ko) * 2006-02-16 2007-08-21 주식회사 오카스 적외선 신호 검출 회로 및 검출 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101195390B1 (ko) * 2010-11-12 2012-10-30 에스케이하이닉스 주식회사 적외선 신호 검출 회로 및 적외선 신호 검출 방법
US8610065B2 (en) 2010-11-12 2013-12-17 SK Hynix Inc. Readout integrated circuit for infrared signal and method of reading out infrared signal

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