KR101881461B1 - 마이크로 볼로미터 기반 적외선 검출기 - Google Patents

마이크로 볼로미터 기반 적외선 검출기 Download PDF

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이귀로
이학용
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Abstract

자기 가열(self heating)에 따라 발생되는 전류 성분에 의한 영향을 감소시킬 수 있는 마이크로 볼로미터 기반 적외선 검출기가 제공된다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 적외선 검출기는, 적외선에 반응하여 감지 신호를 출력하는 마이크로 볼로비터를 구비하는 액티브 셀; 상기 감지 신호의 백그라운드 성분을 제거하는 스키밍 신호를 발생시키는 스키밍 셀; 감지 신호와 스키밍 신호의 차이를 검출하는 검출회로; 및 스키밍 신호의 바이어스 전압을 변조하는 바이어스 전압발생기를 포함한다. 바이어스 전압발생기는, 검출시간 동안 액티브 셀의 마이크로 볼로미터의 자기 가열에 의한 저항값 감소에 따른 전류 증가분을 상쇄하는 전류가 상기 스키밍 셀에 흐르도록 하는 바이어스 전압을 출력한다.

Description

마이크로 볼로미터 기반 적외선 검출기{Micro bolometer based infra-red detector}
본 발명은 마이크로 볼로미터 기반 적외선 검출기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기 가열(self heating)에 따라 발생되는 전류 성분에 의한 영향을 감소시킬 수 있는 마이크로 볼로미터 기반 적외선 검출기에 관한 것이다.
적외선 검출기는 일반적으로 원적외선 복사에 응답하는 광기반 검출기와 열기반 검출기로 나뉜다. 열기반 검출기는 열감지 센서 어레이를 이용하여 대상 물체의 온도 이미지를 생성한다. 이와 같이 피사체에서 방출되는 흑체 복사 에너지를 모아 온도 이미지를 획득하는 장치를 원적외선 열영상 시스템(Far-Infrared Thermal Imaging System)이라 한다.
열기반 검출기는 볼로미터(bolometer), 마이크로 볼로미터(microbolometer), 초전기 및 열전대열을 포함하는 것으로 알려져 있다. 모든 물체에서 흑체 복사하는 8~14μm 대역의 원적외선을 렌즈로 마이크로 볼로미터 상에 집속하면, 마이크로 볼로미터의 온도가 상승/하강하게 되고, 이에 따라 마이크로 볼로미터의 전기적 저항이 변화하게 된다. 따라서, 마이크로 볼로미터 셀의 어레이, 즉, 마이크로 볼로미터 어레이(microbolometer array)를 이용함으로써 대상 장면의 온도 분포를 원격으로 이미징할 수 있게 된다.
전기적 저항체의 온도 변화 특성을 위해서는 바이어스 전압을 인가한 후 전기적 저항체에 흐르는 전류를 측정하거나, 전류 바이어스를 인가한 후 저항체 양단에 걸리는 전압을 측정해야 한다. 이때, 줄열(joule-heating)에 의하여 전기적 저항체의 온도가 상승하게 된다. 이러한 현상을 자기 가열(self-heating)이라 지칭하며, 이는 검출하고자 하는 원적외선 복사와는 무관한 값으로서 반드시 보정되어야 한다.
한국 등록특허공보 10-1274026 (공고일자 2013년 06월 12일) 한국 등록특허공보 10-1804860 (공고일자 2017년 12월 6일)
본 발명의 실시예를 통해 해결하고자 하는 과제는, 셀프 히팅에 의해 발생하는 아날로그 동적 범위의 낭비 문제를 해소하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예를 통해 해결하고자 하는 다른 과제는 적분기에 입력되는 직류 성분과 자기 가열 성분을 최소화할 수 있는 마이크로 볼로미터 기반 적외선 검출기를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 상기 과제들로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 적외선 검출기는, 적외선에 반응하여 감지 신호를 출력하는 마이크로 볼로비터를 구비하는 액티브 셀; 상기 감지 신호의 백그라운드 성분을 제거하는 스키밍 신호를 발생시키는 스키밍 셀; 상기 감지 신호와 상기 스키밍 신호의 차이를 검출하는 검출회로; 및 상기 스키밍 신호의 바이어스 전압을 변조하는 바이어스 전압발생기를 포함한다.
일 실시예에서, 스키밍 셀은 기준 마이크로 볼로미터와, 상기 기준 마이크로 볼로미터에 흐르는 전류를 제어하기 위한 소스팔로워를 포함할 수 있다. 바이어스 전압발생기에서 출력되는 바이어스 전압은 상기 소스팔로워의 게이트에 입력되는 것일 수 있다. 바이어스 전압은 DC 성분과 변조성분을 포함한다.
다른 실시예에서, 스키밍 셀은 제1 기준 마이크로 볼로미터와 제2 기준 마이크로 볼로미터 및 상기 제1 기준 마이크로 볼로미터와 제2 기준 마이크로 볼로미터에 흐르는 전류를 각각 제어하기 위한 제1 소스팔로워와 제2 소스팔로워를 포함할 수 있다. 제1 기준 마이크로 볼로미터에는 DC 성분 전류가 흐르도록 하는 전압이 상기 제1 소스팔로워의 게이트에 입력되며, 바이어스 전압발생기에서 출력되는 바이어스 전압은 상기 제2 소스팔로워의 게이트에 입력된다. 바이어스 전압은 DC 성분과 변조성분을 포함하거나 변조성분만을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 바이어스 전압발생기에서 출력되는 바이어스 전압은 검출시간 동안 전압이 감소하는 파형을 갖는다. 상기 파형은 전압이 선형적으로 감소하는 것일 수 있다.
일 실시예에서, 바이어스 전압발생기는, 검출시간 동안 상기 액티브 셀의 마이크로 볼로미터의 자기 가열에 의한 저항값 감소에 따른 전류 증가분을 상쇄하는 전류가 상기 스키밍 셀에 흐르도록 하는 바이어스 전압을 출력할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면 액티브-전류의 자기 가열 성분 및 DC 성분을 모두 상쇄시킬 수 있으므로, 보다 정확한 적외선 감지가 가능하다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 확장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 한가지 실시예에 따른 마이크로 볼로미터 기반 적외선 검출기의 신호 검출 회로 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 실시예에 따른 신호 검출 회로에서의 전류 및 전압 변화를 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 볼로미터 기반 적외선 검출기의 신호 검출 회로 구성을 보여주는 회로도이다.
도 4는 도 3의 실시예에 따른 신호 검출 회로에서의 전류 및 전압 변화를 보여주는 그래프이다.
도 5는 자기 가열에 따른 성분을 제거하기 위한 바이어스 전압 발생기의 일 예이다.
도 6는 자기 가열에 따른 성분을 제거하기 위한 바이어스 전압 발생기의 다른 예이다.
도 7은 자기 가열에 따른 성분을 제거하기 위한 바이어스 전압 발생기의 또다른 예이다.
도 8은 종래의 마이크로 볼로미터 기반 적외선 검출기의 신호 검출 회로 구성을 보여주는 도면이다.
도 9는 일반적인 마이크로 볼로미터 기반 적외선 검출기의 회로 배치를 보여주는 도면이다.
도 10은 종래의 마이크로 볼로미터 기반 적외선 검출기의 신호 검출 회로에서의 전류 및 전압 변화를 보여주는 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이러한 용어는 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 8은 종래의 마이크로 볼로미터 기반 적외선 검출기의 신호 검출 회로의 구성도이고 도 9는 마이크로 볼로미터 기반 적외선 검출기의 회로 배치를 보여주는 도면이다. 마이크로 볼로미터 기반 적외선 검출기는 액티브 셀 어레이(92), 스키밍 셀(91), 검출회로(93) 및 기준전압생성기(94)를 포함하여 구성될 수 있다.
액티브 셀 어레이(92)는 복수의 액티브 셀을 구비한다. 각 액티브 셀은 제1소스팔로워(84), 마이크로 볼로미터(86) 및 제1스위치(85)를 포함하여 구성될 수 있다. 액티브 셀은 적외선에 반응하여 감지 신호를 출력하ㄴ다.
스키밍 셀(91)은 복수의 단위 스키밍 셀을 구비하며, 적외선에 반응하지 않는 셀이다. 각 단위 스키밍 셀은 감지 신호의 백그라운드 성분을 제거하는 스키밍 신호를 발생시킨다. 하나의 단위 스키밍 셀은 액티브 셀 어레이의 동일한 행 또는 열에 위치하는 셀들이 서로 공유할 수 있다. 단위 스키밍 셀은 제2소스팔로워(83)와 기준 마이크로 볼로미터(82)를 포함하여 구성될 수 있다. 제2 마이크로 볼로미터(82)는 원격의 온도 신호에 반응하지 않으며 기준 마이크로 볼로미터(82)에 흐르는 전류(Is)는 원격 온도 신호와 무관한 고정된 값을 가질 수 있다.
검출회로(93)는 액티브 셀의 저항변화를 검출해내기 위한 회로로서, 동일한 행(column) 에 위치한 액티브 셀들은 채널 검출회로를 공유한다. 피사체로부터 방사된 적외선 에너지는 렌즈를 통해 액티브 셀 어레이(active-cell array)에 흡수되고, 각각의 액티브 셀들에 흐르는 전류을 검출함으로써 적외선 열 영상을 얻을 수 있다.
도 8의 종래의 마이크로 볼로미터 기반 적외선 검출기의 신호 검출 회로 구성에서 클럭 Φa가 스위치(85)를 닫으면 액티브 셀(86)의 양단에 Va 전압이 걸리며 액티브 전류(Ia)가 흐르게 된다. 액티브 전류에는 적외선 신호와는 무관한 큰 DC 성분 전류가 포함되어 있으며, 이를 제거하기 위하여 적외선에 반응하지 않는 스키밍 셀(82)의 양단에 Vs 전압을 가함으로써 스키밍-전류(Is)를 생성해 낸다. 스위치(85)가 닫혀있는 시간, 즉 검출시간(Tread) 동안 두 전류의 차이(Is-Ia)가 적분기로 입력된다. 적분기는 OP앰프(11)와 커패시터(Cint)로 구성될 수 있으며, 검출시간에 따라 증폭 및 전압으로 변환되어 수학식 1과 같은 출력전압(Vo)을 발생시킨다. 적분기는 용량성 트랜스-임피던스 증폭기(CTIA: capacitive trans-impedance amplifier)를 포함할 수 있다.
Figure 112018032468624-pat00001
검출시간 동안 저항체에서 소모된 전력은 열로 변환되어 액티브 셀의 온도를 상승시킨다. 볼로미터는 음의 온도계수를 가지므로 볼로미터의 저항 값 Ra는 도 10의 (b)에 도시한 것처럼 검출시간 동안 점점 낮아지게 된다. 따라서, 도 10의 (d)에 도시한 것처럼 액티브 전류 Ia도 검출시간 동안 점차적으로 증가하게 되고, 스키밍 전류를 이용하여 불필요한 DC 성분이 제거될 지라도 셀프 히팅 성분은 그대로 남게 된다.
결과적으로, 적분기의 입력전류는 시간에 대한 1차식(Is - Ia = a1 t + a0) 으로, 출력전압은 2차식(Vo = Vref - (1/Cint)(a1 t 2 + a0 t))으로 각각 표현될 수 있으며, 이로 인해 도 10의 (e)에 도시한 것처럼 적분시간 동안 아날로그 동적 범위(ΔV)를 낭비하게 된다. 특히, 주변온도가 고온(예를 들면 섭씨 60도 이상)으로 갈수록 볼로미터의 저항 값은 지수함수적으로 감소하며 자기 가열에 의한 문제가 더욱 심각해 질 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 스키밍 전류의 바이어스 전압을 검출시간(Tread) 동안 변조한다. 바이어스 전압은 검출시간 동안 전압이 선형적으로 감소하는 것일 수 있다. 바이어스 전압은, 검출시간 동안 액티브 셀의 마이크로 볼로미터의 자기 가열에 의한 저항값 감소에 따른 전류 증가분을 상쇄하는 전류가 스키밍 셀에 흐르도록 하는 것일 수 있다.
먼저, 도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 첫번째 실시예를 설명한다. 도 1은 본 발명의 한가지 실시예에 따른 신호 검출 회로의 구성을 보여주는 회로도이고, 도 2는 도 1의 실시예에 따른 신호 검출 회로에서의 전류 및 전압 변화를 보여주는 그래프이다.
도 1의 실시예에서는 액티브 전류의 자기 가열(self-heating) 성분을 상쇄시키기 위하여, 스키밍 전류의 바이어스 전압을 검출시간(Tread) 동안 변조한다. 즉, 바이어스 전압발생기(18)가 자기 가열에 따른 성분을 제거하기 위한 바이어스 전압(Vrt)를 발생시키고, 발생된 바이어스 전압 Vr(t)는 제2소스팔로워(13)의 게이트에 입력된다. 바이어스 전압 Vr(t)는 도 1에 도시된 것처럼 검출시간 동안 전압이 선형적으로 감소하는 것일 수 있다. 그러면, 제2소스팔로워(13)의 양단에 걸리는 전압이 변화하여 기준 마이크로 볼로미터(12) 양단의 전압 Vs도 도 2의 (c)에 도시한 것과 같이 변하게 되며, 이에 따라 기준 마이크로 볼로미터(12)에 흐르는 전류 Is도 도 2의 (d)에 도시된 것처럼 변하게 된다.
이를 수식으로 표현하면 수학식 2와 같다. 수학식 2는 적외선 신호에 의한 전류를 0으로 놓았을 때에 적분기에 입력되는 전류를 나타낸다. 수학식 2에서 Vs0는 검출시간 시작점에서의 기준 마이크로 볼로미터(12) 양단의 전압이고, b는 검출시간 동안의 Vs의 기울기(도 2의 (c))를 나타내며, Ra0는 검출시간 시작점에서의 마이크로 볼로미터(16)의 저항값이고, c는 검출시간 동안의 Ra의 기울기(도 2의 (b))를 나타낸다.
Figure 112018032468624-pat00002
수학식 2에서 1/(Rao(1-ct))는 ct<<1 이라면 근사적으로 (1+ct)/Rao라고 볼 수 있으므로 수학식 2와 같이 근사식을 구할 수 있다. 수학식 2의 마지막 식에서 Vs0(1+bt)/Rs ≒ Va(1+ct)/Ra0라면 Is-Ia≒0이 됨을 알 수 있다. 이때의 출력파형의 예가 도 2의 (d)에 도시되어 있다. 이와 같이, 바이어스 전압발생기(18)에서 검출시간 동안 Vs0(1+bt)/Rs ≒ Va(1+ct)/Ra0가 되도록 하는 적절한 바이어스 전압 Vr(t)를 인가함으로써, 적분기의 입력에서 적외선 신호에 의한 전류, 즉 원하는 신호를 제외한 나머지 불필요한 성분들(DC 성분 및 자기 가열 성분)을 모두 최소화 함으로써, 아날로그 동적 범위가 낭비되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 도 3과 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신호 검출 회로의 구성을 보여주는 회로도이고, 도 4는 도 3의 실시예에 따른 신호 검출 회로에서의 전류 및 전압 변화를 보여주는 그래프이다.
도 3의 실시예에서는 단위 스키밍 셀을 두 개로 분리하여 제1 기준 마이크로 볼로미터(12a)에 흐르는 제1 스키밍 전류 Is1은 DC 성분 전류를, 제2 기준 마이크로 볼로미터(12b)에 흐르는 제2 스키밍-전류 Is2는 DC성분 + 변조성분 또는 변조성분만을 발생시킴으로써 두 전류의 합 Is = Is1 + Is2을 최종 스키밍 전류로 사용한다. 이를 위하여 제1 기준 마이크로 볼로미터(12a)에 연결된 소스팔로워(13a)의 게이트에는 종래와 같이 Vgsk를 인가하고, 제2 기준 마이크로 볼로미터(12b)에 연결된 소스팔로워(13b)의 게이트에는 바이어스 전압발생기(18')로부터 바이어스 전압 Vr(t)를 인가한다. 이와 같이 구성하면 스키밍-전류의 변조성분을 생성하기 위한 바이어스 전압 발생기(18')의 설계를 보다 정교하고 유연하게 만들 수 있다.
두 전류의 합 Is = Is1 + Is2는 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다. 수학식 3도 적외선 신호에 의한 전류를 0으로 놓았을 때에 적분기에 입력되는 전류를 나타낸다. 수학식 3에서 Vs2,0는 검출시간 시작점에서의 제2 기준 마이크로 볼로미터(12b) 양단의 전압이고, b는 검출시간 동안의 Vs2의 기울기를 나타낸다.
Figure 112018032468624-pat00003
수학식 3의 마지막 식에서 괄호안은 DC 성분을 나타내고 나머지 부분은 변조성분을 나타낸다. Vs2,0/Rs2 는 0이 될 수도 있으며, 이 경우 Is2 는 오로지 변조성분만을 갖는다. 이때의 예가 도 4의 (c)에 도시되어 있다.
도 3의 실시예는 도 1의 실시예와는 단위 스키밍 셀을 두 개로 분리하여 제1 기준 마이크로 볼로미터(12a)에 흐르는 제1 스키밍 전류 Is1은 DC 성분 전류를, 제2 기준 마이크로 볼로미터(12b)에 흐르는 제2 스키밍-전류 Is2는 DC성분 + 변조성분 또는 변조성분만을 발생시킨다는 점에서만 차이가 있을 뿐이며, 나머지 동작 원리는 동일하며, 출력 파형도 도 4의 (d)에 도시한 것처럼 나타나게 된다.
다음으로, 본 발명에 사용할 수 있는 바이어스 전압발생기(18 또는 18')의 몇가지 예를 설명한다. 도 5 내지 도 7은 자기 가열에 따른 성분을 제거하기 위한 바이어스 전압 발생기의 몇가지 예이다.
도 5의 바이어스 전압 발생기(18)는 램프전압발생부(18a)와 기준전압발생부(18b)를 구비한다. 램프 전압 발생부(18a)는 검출시간(Tread) 동안 램프 클럭 (Φx)이 하이 레벨에서 로 레벨로 떨어지면, 커패시터(55)가 방전하면서 출력전압(Vx)은 초기 전압(Vi)으로부터 기준 전류와 검출시간의 곱 (Iref x t) 만큼 감소하게 된다. 즉, Vx(t) = Vi - Iref t 와 같이 나타낼 수 있다. 기준 전압 발생부(18b)는 스키밍 회로와 동일한 구조에 증폭기(53)의 부궤환을 적용하여, 기준 저항기 Rg(51)의 양단에 걸리는 전압 Vg를 램프 출력전압 Vx로 정교하게 제어 가능하다. 또한, 이 때 필요한 P-채널 모스펫(52)의 게이트 전압 Vr(t)는 증폭기(53)의 출력으로부터 얻을 수 있다.
도 6의 바이어스 전압 발생기(18)는 램프전압발생부(18a')와 기준전압발생부(18b)를 구비한다. 도 6의 실시예는 램프 전압 발생부(18a')의 구성이 도 5와 상이하지만 동작원리는 대동소이하다. 검출시간(Tread) 동안 램프 클럭 (Φx)이 하이 레벨에서 로 레벨로 떨어지면, 커패시터(65)가 방전하면서 출력전압(Vx)은 초기 전압(Vi)으로부터 기준 전류와 검출시간의 곱 (Iref x t) 만큼 감소하게 된다. 즉, Vx(t) = Vi - Iref t 와 같이 나타낼 수 있다. 기준 전압 발생부(18b)는 도 5의 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 7의 바이어스 전압 발생기(18)는 램프전압발생부(18a'')와 기준전압발생부(18b)를 구비한다. 도 5 및 도 6의 램프전압 발생기들은 전류원을 캐패시터에 연속적(continuous)으로 적분하는 방식이다. 그러나, 도 7은 먼저 이산적(discrete)으로 계단파형(Vx’)을 만든 다음 저역통과필터(LPF)를 이용하여 램프파형(Vx)으로 만든다는 점에서 차이가 있다.
Φx=(High): Vx'(t) = Vi ? 리셋 상태
Φx=(Low): Vx'(t) = Vi + N*ΔV ? 적분 상태
위 식에서 N은 Φp 가 하이 레벨에서 로우 레벨로 천이한 횟수이다. Φpb 는 Φp의 반대 위상이며, non-overlapped clock 으로 형성된다. 즉, Φx가 로우 레벨로 떨어진 후에, Φp 클락이 고속으로 인가되면서 샘플링 캐패시터(77) 에 저장되는 전하(charge)가 적분 캐패시터(75)에 쌓여나가서 계단 파형(Vx')이 발생하게 된다. 계단 파형은 큰 시상수를 갖는 LPF를 지나면서 램프파형(Vx)으로 변하게 된다. 도 7과 같은 방식은 캐패시터의 비율과 클락 주파수를 이용하여 정교한 램프 출력을 손쉽게 만드는 장점이 있다.
도 5 내지 도 7의 바이어스 전압발생기는 예시적인 것으로서, 본 발명은 특정 바이어스 전압발생기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술분야의 당업자라면 다양한 형태의 바이어스 전압발생기가 구성 가능함을 이해할 것이다.
이상, 본 발명의 실시예들에 따른 마이크로 볼로미터 기반 적외선 검출기의 신호 검출 회로에 대하여 도면을 참조하여 설명하였지만, 상기 설명은 예시적인 것으로서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 적절하게 수정 및 변형되어 사용될 수 있음은 자명하다.

Claims (8)

  1. 적외선에 반응하여 감지 신호를 출력하는 마이크로 볼로미터를 구비하는 액티브 셀;
    상기 감지 신호의 백그라운드 성분을 제거하는 스키밍 신호를 발생시키는 스키밍 셀;
    상기 감지 신호와 상기 스키밍 신호의 차이를 검출하는 검출회로; 및
    상기 스키밍 신호의 바이어스 전압을 변조하는 바이어스 전압발생기
    를 포함하며,
    상기 바이어스 전압발생기에서 출력되는 바이어스 전압은 검출시간 동안 전압이 감소하는 것인, 적외선 검출기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스키밍 셀은 기준 마이크로 볼로미터와, 상기 기준 마이크로 볼로미터에 흐르는 전류를 제어하기 위한 소스팔로워를 포함하며,
    상기 바이어스 전압발생기에서 출력되는 바이어스 전압은 상기 소스팔로워의 게이트에 입력되는 것인, 적외선 검출기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스키밍 셀은 제1 기준 마이크로 볼로미터와 제2 기준 마이크로 볼로미터 및 상기 제1 기준 마이크로 볼로미터와 제2 기준 마이크로 볼로미터에 흐르는 전류를 각각 제어하기 위한 제1 소스팔로워와 제2 소스팔로워를 포함하며,
    제1 기준 마이크로 볼로미터에는 DC 성분 전류가 흐르도록 하는 전압이 상기 제1 소스팔로워의 게이트에 입력되며,
    상기 바이어스 전압발생기에서 출력되는 바이어스 전압은 상기 제2 소스팔로워의 게이트에 입력되는 것인, 적외선 검출기.
    적외선 검출기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 바이어스 전압은 DC 성분과 변조성분을 포함하는, 적외선 검출기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 바이어스 전압은 DC 성분과 변조성분을 포함하거나 변조성분만을 포함하는, 적외선 검출기.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이어스 전압발생기에서 출력되는 바이어스 전압은 검출시간 동안 전압이 선형적으로 감소하는 것인, 적외선 검출기.
  8. 삭제
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