• Current Optics and Photonics
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• 제7권2호
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• pp.200-206
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• 2023

Near-infrared (NIR) sensing technology using CMOS image sensors is used in many applications, including automobiles, biological inspection, surveillance, and mobile devices. An intuitive way to improve NIR sensitivity is to thicken the light absorption layer (silicon). However, thickened silicon lacks NIR sensitivity and has other disadvantages, such as diminished optical performance (e.g. crosstalk) and difficulty in processing. In this paper, a pixel structure for NIR sensing using a stacked CMOS image sensor is introduced. There are two photodetection layers, a conventional layer and a bottom photodiode, in the stacked CMOS image sensor. The bottom photodiode is used as the NIR absorption layer. Therefore, the suggested pixel structure does not change the thickness of the conventional photodiode. To verify the suggested pixel structure, sensitivity was simulated using an optical simulator. As a result, the sensitivity was improved by a maximum of 130% and 160% at wavelengths of 850 nm and 940 nm, respectively, with a pixel size of 1.2 ㎛. Therefore, the proposed pixel structure is useful for NIR sensing without thickening the silicon.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권6호
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• pp.954-961
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• 2010

지상원격측정 센서 반사율 지표는 비파괴적으로 실시간으로 빠르게 생육 중 작물의 생체량, 질소 스트레스 정도를 예측할 수 있는 도구로 연구되고 있다. 본 연구의 목적은 질소 시비량 수준별로 재배된 벼 (Oryza sativa L.)의 질소흡수량, 생체량 및 수량과 지상원격측정센서 반사율 지표들의 상호관계로부터 효율적인 반사율 지표를 선발하고 반사율 지표를 통한 벼 생육 중 질소시비수준을 평가하고자 하였다. 질소시비수준 0, 70, 100, 130 kg N $ha^{-1}$별로 처리된 시험구의 캐노피 반사율을 여러 종류의 수동형과 능동형 지상원격측정 센서로 각 생육시기별로 측정하였고 생체량과 질소흡수량 및 수량을 조사하여 상호관계를 분석하였다. 수동형 센서보다는 능동형 센서가 생육시기별 벼의 지상부 건물중, 수량, 질소농도 및 질소흡수량과 더 밀접한 상관을 나타냈으며 생육 후반으로 갈수록 상관계수 크기는 낮아지는 경향이었으나 유의성은 P<0.01 수준이 계속 유지되었다. 가장 밀접한 관계를 보인 반사율 지표는 Crop Circle-active 센서로 측정한 NIR/Red, NIR/Amber 지표였다. 특히 이삭거름 시비시기인 7월 중순의 Crop Circle 센서로 측정한 NIR/Red, NIR/Amber 지표는 건물중, 엽면적 지수와 상관계수 0.92 이상의 고도로 유의성 있는 정의 상관관계 (P<0.01)를 보였다. NIR/Red와 NIR/Amber 지표로 계산한 충족지수의 시비수준에 대한 회귀에서 회귀곡선은 충족지수 변동의 91%와 92%를 각각 설명하였다. 따라서 7월 중순~8월 초에 측정한 반사율지표의 충족지수는 실시간에 비파괴적으로 시비수준을 예측하여 위치별로 변량적인 질소시비량을 결정할 수 있는 방법으로 활용 가능할 것으로 판단되었다.

• 센서학회지
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• 제28권4호
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• pp.266-269
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• 2019

In this study, $Ag_2Se$ nanoparticles were synthesized by employing the colloidal method. The synthesized $Ag_2Se$ nanocrystals were spherical in shape with a diameter of approximately 4 nm and had high crystallinity. These attributes of $Ag_2Se$ nanocrystals were determined through images obtained from a high resolution transmission electron microscope. Thin films comprising the synthesized $Ag_2Se$ nanoparticles had an optical band gap of 1.5 eV. Furthermore, fabricated NIR sensors comprising $Ag_2Se$ nanoparticles exhibited a high detectivity of $5.5{\times}10^9$ Jones (above $1{\times}10^9$) at room temperature, leading to low power consumption

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제22권11호
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• pp.25-30
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• 2017

In this paper, We proposed an effective demosaicking method for single chip RGB-NIR sensors to recover RGB and NIR images. As the method operates in the spatial frequency domain, the frequency domain characteristics of the sampled CFA data are investigated. Using the luminance signal in the frequency domain and the chrominance signals are processed separately with different filters. The simulated images using the real images are compared with other state-of-art methods. As a result, the proposed demosaicking method resulted an effective calculation by a single processing which the existing alternating projection method requires repeated calculation.

• 센서학회지
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• 제26권2호
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• pp.91-95
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• 2017

Recently, infrared (IR) spectrometers have been required in various fields such as environment, safety, mobile, automotive, and military. This IR dispersive sensor detection method of substances is widely used. In this study, we fabricated a silicon (Si) prism-based near infrared (NIR) spectrometer utilizing micro electro mechanical system (MEMS) technology. Si prism-based NIR spectrometer utilizing MEMS technology consists of upper, middle, and lower substrates. The upper substrate passes through the incident IR ray selectively. The middle substrate, acting as a prism, disperses and separates the incident IR beam. The lower substrate has an amorphous Si (a-Si)-based bolometer array to detect the IR spectrum. The fabricated Si prism-based NIR spectrometer utilizing MEMS technology has the advantage of a simple structure, easy fabrication steps, and a wide NIR region operating range.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제34권5호
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• pp.382-389
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• 2009

An in-situ probe-based spectrophotometer has been developed. This system used two spectrometers to measure soil reflectance spectra from 450 nm to 2200 nm. It collects soil electrical conductivity (EC) and insertion force measurements in addition to the optical data. Six fields in Kansas were mapped with the VIS-NIR (visible-near infrared) probe module and sampled for calibration and validation. Results showed that VIS-NIR correlated well with carbon in all six fields, with RPD (the ratio of standard deviation to root mean square error of prediction) of 1.8 or better, RMSE of 0.14 to 0.22%, and $R^2$ of 0.69 to 0.89. From the investigation of carbon variability within the soil profile and by tillage practice, the 0-5 cm depth in a no-till field contained significantly higher levels of carbon than any other locations. Using the selected calibration model with the soil NIR probe data, a soil profile map of estimated carbon was produced, and it was found that estimated carbon values are highly correlated to the lab values. The array of sensors (VIS-NIR, electrical conductivity, insertion force) used in the probe allowed estimating bulk density, and three of the six fields were satisfactory. The VIS-NIR probe also showed the obtained spectra data were well correlated with nitrogen for all fields with RPD scores of 1.84 or better and coefficient of determination ($R^2$) of 0.7 or higher.

• 센서학회지
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• 제26권1호
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• pp.28-34
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• 2017

An NIR grism Si optical area sensor spectrometer with in-band reference wavelength is designed and fabricated. It is composed of a transmission type diffraction grating (spatial density 300 line/mm), a rectangular N-BK7 prism (apex angle 30 degree), NIR filter(cutoff wavelength 720 nm), an imaging convex lens(focal length 50 mm F1.8) and an IR modified DSLR camera (Canon EOS40D) of Si optical area sensor ($3,888{\times}2,592$ pixels, pixel size $5.710{\mu}m$). "In-band reference wavelength function" is implemented using non-dispersive 0th diffraction order optical beam. The NIR grism spectrometer is tested in a laboratory using a halogen lamp and a Neon lamp. And the spectrometer is used in an astronomy field for obtaining the planet Jupiter NIR spectrum. In-band reference wavelength i.e. un-deviation wavelength is 846 nm, an wavelength resolution is 0.3027 nm/pixel, an wavelength resolving power is 2,794 and an wavelength range is 650~1,000 nm.

• 한국광학회지
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• 제32권6호
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• pp.286-295
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• 2021

RGB/NIR CMOS 센서를 사용하여 가시광에서의 정면 시야각과 가시광(RGB) 및 근적외선(near-infrared, NIR)에서의 측면 시야각을 갖는 캡슐 내시경용 개선된 반사굴절식 전방위 광학계(modified catadioptric omnidirectional optical system, MCOOS)를 설계한다. 전방 시야각 내의 영상은 반사굴절식 전방위 광학계(catadioptric omnidirectional optical system, COOS)의 부경 뒤에 배치된 3개의 추가된 렌즈와 COOS의 결상 렌즈계로 구성된 MCOOS의 전방 결상 렌즈계로 결상한다. 측면 영상은 COOS로부터 얻어진다. 이 센서에 대한 가시광과 근적외선에서의 나이퀴스트 주파수는 각각 90 lp/mm와 180 lp/mm이다. 설계 사양에서 전장길이, F-수, 전방과 측면 반화각은 각각 12 mm, 3.5, 70°, 50°-120°로 결정하였다. MCOOS의 COOS에 대한 변조전달함수 0.3에서의 공간주파수, 초점심도, 가시광과 근적외선 영역에서의 공차에 따른 누적 확률은 각각 154 lp/mm, -0.051-+0.052 mm, 99%이다. MCOOS의 정면 결상광학계의 변조전달함수 0.3에서의 공간주파수, 초점 심도, 가시광 영역에서 공차에 따른 누적 확률은 각각 170 lp/mm, -0.035-0.051 mm, 99.9%이다.

• 지적과 국토정보
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• 제48권1호
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• pp.71-91
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• 2018

최근 영농분야에서 종자파종, 병충해 방제 등에 무인항공기(UAV ; Unmanned Aerial Vehicle)를 활용한 응용이 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 UAV에 다양한 파장대의 영상센서를 탑재하고 SfM(Structure from Motion) 영상해석기법과 연계한'고해상 저고도 원격탐측시스템(UAS ; Unmanned Aerial System)'를 구성, UAS 기반 식생조사의 효용성을 고찰하여 정밀영농의 활용성을 검토하였다. 이를 위해 저가 UAV에 가시 컬러(VIS_RGB ; Visible Red, Green, and Blue) 영상센서, 수정된 BG_NIR(Blue Green_Near Infrared Red) 근적외 영상 센서, $7.5{\sim}13.5{\mu}m$ 분광대역의 열적외 영상(TIR ; Thermal Infrared Red)센서를 조합 연계한 UAS를 구성하였다. 또한, 가시 근적외 및 열적외 파장대를 기본요소로 광합성에 따른 식물의 엽록소, 질소 및 수분 함유량 등을 검토할 수 있는 총 10종의 식생지수를 선정, 식생상태 검출에 활용하였다. 시험대상지에 대한 각 파장대역의 영상을 획득하고 사전에 조사된 지상 피복현황을 기준으로 각 식생지수의 분포도 및 식생지수 간 상관성(결정계수 R2) 등을 비교 고찰하여 무인항공기를 활용한 가시 컬러, 근 적외 및 열 적외 영상에 의한 식생상태의 검측 수행능력을 검토하였다. 저가 무인항공기에 VIS_RGB, BG_NIR 및 TIR 영상 센서를 탑재, 식생조사의 효용성을 종합적으로 검토한 결과, 인공위성과 항공영상에 의존한 과거의 식생조사방식 대비, 영상해상도, 경제성 및 운용성 면에서 UAV기반 고해상 저고도 원격탐측시스템(UAS)의 효용성을 입증할 수 있었으므로 정밀농업, 수계 및 산림조사 등의 분야에 그 활용이 기대된다.

• 공업화학
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• 제34권3호
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• pp.207-212
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• 2023

근적외선 흡수 염료는 전통적으로 정보 기록 및 정보 표시 분야에 사용되었을 뿐만 아니라 최근 광학 필터, 바이오, 에너지 저장 및 변환, 코팅 첨가제 등 다양한 응용 분야에 적용되고 있다. 핸드폰이나 디지털 카메라에 사용되는 이미지 센서는 근적외선 영역에서도 감도를 나타내기 때문에 보다 선명한 이미지를 구현하기 위해 근적외선 광학필터가 필수적이다. 에너지 저장 및 변환이 중요해짐에 따라 투명 태양 전지 분야에서는 근적외선 영역까지 흡수 영역을 확장할 수 있도록 다양한 근적외선 흡수 소재가 개발되고 있으며, 이를 이용해 소자 효율을 향상시키는 연구가 진행되고 있다. 미래 모빌리티 기술로 많은 관심을 받고 있는 자기치유 코팅 시스템에 광-열 효과를 갖는 근적외선 흡수 염료가 도입되어 보다 효율적인 자기치유 성능을 구현하는 연구들도 보고되고 있다. 본 총설에서는 대표적인 근적외선 흡수 염료들의 화학 구조들을 소개하고, 근적외선 흡수 염료들을 기반으로 한 최신 응용 연구 동향에 대해 다뤄보고자 한다.