• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2007년도 하계종합학술대회 논문집
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• pp.341-342
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• 2007

The IRFPA (InfraRed Focal Plane Array) ROIC (ReadOut Integrated Circuit) was designed in folded-cascode Op-Amp using $0.35{\mu}m$ CMOS technology. As the folded-cascode has high open-loop voltage gain and fast settling time, that used in many analog circuit designs. In this paper, folded-cascode Op-Amp for ROIC of the $32{\times}32$ IRFPA has been designed. HSPICE simulation results are unit gain bandwidth of 13.0MHz, 90.6 dB open loop gain, 8 V/${\mu}m$ slew rate, 600 ns settling time and $66^{\circ}$ phase margin.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제10권2호
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• pp.152-159
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• 2007

This paper describes the design, fabrication, and measurement of ROIC(ReadOut Integrated Circuit) for $320{\times}256$ IRFPA(InfraRed Focal Plane Array). A ROIC plays an important role that transfer photocurrent generated in a detector device to thermal image system. Recently, the high performance and low power ROIC adding various functions is being required. According to this requirement, the design of ROIC focuses on 7MHz or more pixel rate, low power dissipation, anti-blooming, multi-channel output mode, image reversal, various windowing, and frame CDS(Correlated Double Sampling). The designed ROIC was fabricated using $0.6{\mu}m$ double-poly triple-metal Si CMOS process. ROIC function factors work normally, and the power dissipation of ROIC is 33mW and 90.5mW at 7.5MHz pixel rate in the 1-channel and 4-channel operation, respectively.

• 항공우주기술
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• 제11권1호
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• pp.98-102
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• 2012

비냉각형 열상 시스템에 대한 관심이 국방 및 항공우주 분야에서 증가하고 있다. 특히, 국방분야 무기체계에서는 무인화 및 주야간 적군 탐지를 위한 요소기술로 활용되고 있다. 비냉각형 열상 시스템의 연구 분야 중 저비용, 저전력, 소형화를 위한 비냉각형 TEC(Thermal Electric Cooler)-less 열상 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 TEC-less로 운영하기 위해서는 최적화된 불균일보정 계수의 추출 및 적용이 요구된다. 본 논문에서는 TEC-less로 최적화 된 보정 계수 획득 방법으로 선형 보간법을 이용한 보정 계수 추정 방법인 DCCE-LI(Dynamic Calibration Coefficient Estimation with Linear Interpolation)을 제안하고, 실험을 통해 제안 기법이 기존의 정적 보정 계수를 적용한 것에 비해 IR 영상 품질이 우수하고, 실시간 보정 계수 추정이 가능함을 보인다.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제17권2호
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• pp.213-218
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• 2013

Although infrared focal plane array (IRFPA) detectors have been commonly used, non-uniformity correction (NUC) remains an important problem in the infrared imaging realm. Non-uniformity severely degrades image quality and affects radiometric accuracy in infrared imaging applications. Residual non-uniformity (RNU) significantly affects the detection range of infrared surveillance and reconnaissance systems. More effort should be exerted to improve IRFPA uniformity. A novel NUC method that considers the surrounding temperature variation compensation is proposed based on the binary nonlinear non-uniformity theory model. The implementing procedure is described in detail. This approach simultaneously corrects response nonlinearity and compensates for the influence of surrounding temperature shift. Both qualitative evaluation and quantitative test comparison are performed among several correction technologies. The experimental result shows that the residual non-uniformity, which is corrected by the proposed method, is steady at approximately 0.02 percentage points within the target temperature range of 283 K to 373 K. Real-time imaging shows that the proposed method improves image quality better than traditional techniques.

• 전자공학회논문지C
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• 제36C권5호
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• pp.27-37
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• 1999

비냉각 열상장비의 핵심 부품으로 사용되는 InfraRed Focal Plane Array(IRFPA)용 CMOS ReadOut IC (ROIC)를 설계하였다. 설계된 ROIC는 64×64 배열의 Barium Strontium Titanate(BST) 적외선 검출기에서 검출되는 신호를 받아 이를 적절히 증폭하고 잡음제거 필터링을 거쳐 pixel 단위로 순차적으로 출력하는 기능을 수행하며, 검출기 소자와의 임피던스 매칭, 저잡음 및 저전력 소모, 검출기 소자의 pitch 등의 사양을 만족하도록 설계되었다. 검출기 소자와 전치 증폭기 사이의 임피던스 매칭을 위해 MOS 다이오드 구조를 기본으로 하는 새로운 회로를 고안하여 적용함으로써 표준 CMOS 공정으로 구현이 가능하도록 하였다. 또한, tunable 저역통과 필터를 채용하여 신호대역 이상의 고주파 잡음이 제거되도록 하였으며, 단위 셀 내부에 클램프 회로를 삽입하여 출력신호의 신호 대 잡음비가 개선되도록 하였다. 64×64 IREPA ROIC는 0.65-㎛ 2P3M (double poly, tripple metal) N-Well CMOS 공정으로 설계되었으며, 트랜지스터, 커패시터 및 저항을 포함하여 약 62,000여개의 소자로 구성되는 코어 부분의 면적은 약 6.3-{{{{ { mm}_{ } }}}}×6.7-{{{{ { mm}_{ } }}}}이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제39권11호
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• pp.7-13
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• 2002

적외선 열 영상 system에서 가장 핵심이 되는 BSCT 320X240 IRFPA를 구현하였다. 검출기 module은 두 개의 부분, 즉 적외선 감지 pixel의 array와 감지된 신호를 읽어내는 ROIC로 구성된다. 50-${\mu}m$의 pitch와 95-%의 fill-factor를 만족하도록, laser scriber공정과 10-${\mu}m$ 크기의 ball을 갖는 micro bump공정을 적용하였다. ROIC는 선택된 신호를 읽어서 순차적으로 출력하게 설계되었으며, 단일 transistor amplifier, HPF, tunable LPF 그리고 clamp circuit를 삽입하여 SNR이 개선되도록 설계하였다. Detector와 ROIC의 결합으로 제작된 hybrid chip은 좀더 안정한 동작을 하도록 TEC가 내장된 ceramic package에 탑재하였다. 제작된 IRFPA sample은 원하는 특성을 만족하였으며, 특히 fill-factor, 탐지도, 반응도면에서 설계의 목표에 잘 근사함을 알 수 있었다.

• Journal of the Korean Physical Society
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• 제73권12호
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• pp.1821-1826
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• 2018

Uniformity is a key feature of state-of-the-art infrared focal planed array (IRFPA) and infrared imaging system. Unlike traditional infrared telescope facility, a ground-based infrared radiant characteristics measurement system with an IRFPA not only provides a series of high signal-to-noise ratio (SNR) infrared image but also ensures the validity of radiant measurement data. Normally, a long integration time tends to produce a high SNR infrared image for infrared radiant characteristics radiometry system. In view of the variability of and uncertainty in the measured target's energy, the operation of switching the integration time and attenuators usually guarantees the guality of the infrared radiation measurement data obtainted during the infrared radiant characteristics radiometry process. Non-uniformity correction (NUC) coefficients in a given integration time are often applied to a specified integration time. If the integration time is switched, the SNR for the infrared imaging will degenerate rapidly. Considering the effect of the SNR for the infrared image and the infrared radiant characteristics radiometry above, we propose a-wide-dynamic-range NUC algorithm. In addition, this essasy derives and establishes the mathematical modal of the algorithm in detail. Then, we conduct verification experiments by using a ground-based MWIR(Mid-wave Infared) radiant characteristics radiometry system with an Ø400 mm aperture. The experimental results obtained using the proposed algorithm and the traditional algorithm for different integration time are compared. The statistical data shows that the average non-uniformity for the proposed algorithm decreased from 0.77% to 0.21% at 2.5 ms and from 1.33% to 0.26% at 5.5 ms. The testing results demonstrate that the usage of suggested algorithm can improve infrared imaging quality and radiation measurement accuracy.

• 전자공학회논문지CI
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• 제46권4호
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• pp.94-101
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• 2009

본 논문은 냉각형 적외선(infrared focal plane array; IRFPA) 영상시스템에서 하드웨어 뉴럴 네트워크를 이용한 실시간 고정패턴잡음 제어를 위해 고속 DSP & FPGA 기반의 H/W 설계 방법을 제안한다. 고정패턴잡음은 검출기의 불균일 보정처리후에도 관측영상의 온도분포 변화에 의해 발생한다. 이것은 열상 화질의 저하뿐만 아니라 다른 응용에도 문제되는 중요한 요소이다. 냉각형 적외선 영상시스템의 신호처리구조는 저온, 상온, 고온의 3개 테이블을 기준으로 이득(gain) 값과 편차(offset) 값을 연산한다. 제안된 방법은 3개 편차 테이블에서 각각 교차되는 영역을 세분화하여 가상의 테이블을 만들고, 입력 영상의 구분된 3개 영역에서 영상의 평균값으로 하드웨어 뉴럴 네트워크의 가중치 값을 조정하여 최적의 온도구간을 선정한다. 이와 같은 방법은 영상의 평균값으로부터 저온, 상온, 혹은 고온의 이득, 편차 테이블을 연산하고, 운용 중에 지속적으로 편차 보상을 적용하지 않아도 된다. 따라서 제안된 방법은 실시간 처리로 관측영상의 온도분포 변화에 의해 발생하는 고정패턴잡음을 제어하여 영상화질의 개선된 결과를 보였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2004년도 하계학술대회 논문집 D
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• pp.2600-2602
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• 2004

열상장비는 물체가 방출하는 적외선 영역의 미약한 에너지를 검출하여 눈에 보이는 영상으로 변환하는 장비이다. 주간과 동일한 영상을 야간에도 획득할 수 있기 때문에 야간 감시등 군사용 장비로 활용되지만 최근에는 송전선로의 이상 유무 판단, 저장 탱크의 저장량 확인, 사스 환자의 체열 검색 등 산업계와 의료계의 이용도 증가하고 있다. 본 논문에서는 최신 기술인 주사방식 초점면 배열 열상장비의 아날로그 및 디지털신호처리기 설계와 제작 기술을 다룬다. $480{\times}6$ 배열의 고밀도 검출 소자를 이용하여 고속, 저잡음 신호처리를 함으로써 안정된 열 영상을 실시간으로 획득하였다.

• 센서학회지
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• 제18권4호
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• pp.301-306
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• 2009

This paper describes the design and fabrication of 16$\times$16 microbolometer infrared focal plane arrays based on iMEMS technology. Amorphous silicon was used for infrared-sensitive material, and it showed the resistance of 18 Mohm and the temperature coefficient of resistivity of -2.4 %. The fabricated sensors exhibited responsivity of 78 kV/W and thermal time constant of 8.0 msec at a bias voltage of 0.5 V. The array performances had satisfactory uniformity less than 5 % within one-sigma. Also, 1/f noise of pixel was measured and the noise factor of $6\times10^{-11}$ was extracted. Finally, we obtained detectivity of $1.27\times10^9cmHz^{0.5}/W$ and noise equivalent temperature difference of 200 mK at a frame rate of 30 Hz.