Uncooled VOx thermal imaging systems at BAE Systems

Blackwell, Richard J.; Lacroix, Daniel; Bach, Tuyet; Ishii, Jonathan; Hyland, S. L.; Geneczko, Jeannie; Chan, Sherman; Sujlana, Balwinder; Joswick, Mike

doi:10.1117/12.783931

Cited by 17 publications

(4 citation statements)

References 0 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…Dual-band QWIP implementations like [85,86] extend vision capabilities to bispectral M/LWIR vision applications. Low-cost IR imaging solutions are mostly based on monolithic VOx [87,88] or a-Si [89][90][91] microbolometers thermal approaches, and avoid any incorporation of external cooling mechanisms. Common trend is to move ROIC designs to the digital domain performing A/D conversion either at column or pixel stages.…”

Section: State-of-the-art Ir Vision Sensorsmentioning

confidence: 99%

Low-Power CMOS Digital Pixel Imagers for High-Speed Uncooled PbSe IR Applications

Margarit¹

2017

Springer Theses

View full text Add to dashboard Cite

Certifiquen ResumLa present tesi doctoral descriu la recerca i el desenvolupament d'una nova tecnologia monolítica d'imatgeria infraroja de longitud d'ona mitja (MWIR), no refrigerada i de baix cost, per a usos industrials d'alta velocitat. El treball pren el relleu dels últims avenços assolits pel soci industrial NIT S.L. en el camp dels detectors MWIR de PbSe depositats en fase vapor (VPD), afegint-hi coneixement fonamental en la investigació de noves tècniques de disseny de circuits VLSI analògics i mixtes pel desenvolupament del dispositiu integrat de lectura unit al detector pixelat.Es parteix de la hipòtesi que, mitjançant l'ús de les esmentades tècniques de disseny, les tecnologies CMOS estàndard satisfan tots els requeriments operacionals del detector VPD PbSe respecte a connectivitat, fiabilitat, funcionalitat i escalabilitat per integrar de forma econòmica el dispositiu. La càmera PbSe-CMOS resultant ha de consumir molt baixa potència, operar a freqüències de kHz, exhibir bona uniformitat, i encabir els píxels actius CMOS de lectura en el pitch compacte del pla focal de la imatge, tot atenent a les particulars característiques del detector: altes relacions de corrent d'obscuritat a senyal, elevats valors de capacitat paràsita a l'entrada i dispersions importants en el procés de fabricació.Amb la finalitat de complir amb els requisits previs, es proposen arquitectures de sensors de visió de molt baix acoblament interpíxel basades en l'ús d'una matriu de pla focal (FPA) de píxels actius exclusivament digitals. Cada píxel sensor digital (DPS) està equipat amb mòduls de comunicació d'alta velocitat, autopolarització, cancel·lació de l'offset, conversió analògica-digital (ADC) i correcció del soroll de patró fixe (FPN). El consum en cada cel·la es minimitza fent un ús exhaustiu del MOSFET operant en subllindar.L'objectiu últim és potenciar la integració de les tecnologies de sensat d'imatge infraroja (IR) basades en PbSe per expandir-ne el seu ús, no només a diferents escenaris, sinó també en diferents estadis de maduresa de la integració PbSe-CMOS. En aquest sentit, es proposa investigar un conjunt complet de blocs funcionals distribuïts en dos enfocs paral·lels: viii• Dispositius d'imatgeria MWIR "Smart" basats en frames utilitzant noves topologies de circuit DPS amb correcció de l'FPN en guany i offset. Aquesta línia de recerca exprimeix el pitch del detector per oferir una programabilitat completament digital a nivell de píxel i plena funcionalitat amb compensació de la capacitat paràsita d'entrada i memòria interna de fotograma.• Dispositius de visió MWIR "Compact"-pitch "frame-free" en base a un novedós esquema d'integració analògica en el DPS i diferenciació temporal configurable, combinats amb protocols de comunicació asíncrons dins del pla focal. Aquesta estratègia es concep per permetre una alta compactació del pitch i un increment de la velocitat de lectura, mitjançant la supressió del filtrat digital intern i l'assignació dinàmica de l'ample de banda a cada píxel de l'FPA. Aquest treball ha cond...

show abstract

Section: State-of-the-art Ir Vision Sensorsmentioning

confidence: 99%

Low-Power CMOS Digital Pixel Imagers for High-Speed Uncooled PbSe IR Applications

Margarit¹

2017

Springer Theses

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The electrical noise increases at lower frequencies is due to the increasing contribution of 1/f -noise [3]. Several IR sensitive materials have been used in uncooled IR detection, including vanadium oxide (VOx) [7]- [9], a:Si [10]- [17], Yttrium-Barium-Copper-Oxide (YBaCuO) [2], [18], [19], Silicon Germanium (SiGe) [20], Silicon Germanium Oxide (Si-Ge-O) [21]- [28], metals [29], [30] and poly:SiGe [3], [31] (see table I). Vanadium Oxide (VOx) and amorphous silicon (a:Si) technology have comparable performance.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Noise Reduction of Amorphous Si_xGe_yO_1–x–yThin Films for Uncooled Microbolometers by Si₃N₄Passivation and Annealing in Vacuum

et al. 2016

View full text Add to dashboard Cite

This paper presents the fabrication and reduction of noise voltage power spectral density (PSD) of Si x Ge y O 1−x− y uncooled infrared microbolometers with four different compositions. The noise reduction was achieved by passivating Si x Ge y O 1−x− y with Si 3 N 4 layers and by annealing the devices in vacuum at 200°C, 250°C, or 300°C with different time intervals from 1 to 5 h. The voltage noise PSD was measured with a bias current between 0.07 and 0.6 µA before and after annealing. The lowest measured noise voltage PSD before annealing was on devices with Si 0.053 Ge 0.875 O 0.072 and Si 0.041 Ge 0.902 O 0.057 films. They were 7.42 × 10 −15 and 2.07 × 10 −14 V 2 /Hz at 23 Hz, respectively. The corresponding 1/f -noise coefficients, K f , of the devices were 3.65 × 10 −14 and 3.01 × 10 −14 , respectively.The voltage noise PSD was reduced as the annealing time and temperature were increased. The lowest measured noise was 1.96 × 10 −14 V 2 /Hz at the corner frequency, 12 Hz, on a device with Si 0.034 Ge 0.899 O 0.067 film annealed at 300°C for 4 h, before annealing the noise was 4.09 × 10 −13 V 2 /Hz at 12 Hz. This corresponds to a factor of 24 reduction of noise. The testing results demonstrate that annealing at higher temperature 300°C reduced the low-frequency voltage noise PSD more than that of 200°C and 250°C temperatures.

show abstract

“…Low-cost thermal imaging is dominated by uncooled infrared focal plane arrays (IRFPAs) using microbolometers based on vanadium oxide (Blackwell et al, 2008) or amorphous silicon (Durand et al, 2009) as the sensing material. According to Plank's law, each body with a temperature above absolute zero point emits electro-magnetic radiation.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

An uncooled VGA-IRFPA with novel readout architecture

et al. 2011

View full text Add to dashboard Cite

An uncooled VGA Infrared Focal Plane Array (IRFPA) based on microbolometers with a pixel pitch of 25 µm for thermal imaging applications is presented. The IRFPA has a 16-bit digital video data output at a frame rate of 30 Hz. Thousands of Analog to Digital Converters (ADCs) are located under the microbolometer array. One ADC consists of a Sigma-Delta-Modulator (SDM) of 2nd order and a decimation filter. It is multiplexed for a certain amount of microbolometers arranged in a so called "cluster". In the 1st stage of the SDM the microbolometer current is integrated time-continuously. The feedback is applied using a switchable current source. First measurements of Noise Equivalent Temperature Difference (NETD) as a key parameter for IRFPAs will be presented

show abstract

Uncooled VOx thermal imaging systems at BAE Systems

Cited by 17 publications

References 0 publications

Low-Power CMOS Digital Pixel Imagers for High-Speed Uncooled PbSe IR Applications

Low-Power CMOS Digital Pixel Imagers for High-Speed Uncooled PbSe IR Applications

Noise Reduction of Amorphous Si_xGe_yO_1–x–yThin Films for Uncooled Microbolometers by Si₃N₄Passivation and Annealing in Vacuum

An uncooled VGA-IRFPA with novel readout architecture

Contact Info

Product

Resources

About

Uncooled VOx thermal imaging systems at BAE Systems

Cited by 17 publications

References 0 publications

Low-Power CMOS Digital Pixel Imagers for High-Speed Uncooled PbSe IR Applications

Low-Power CMOS Digital Pixel Imagers for High-Speed Uncooled PbSe IR Applications

Noise Reduction of Amorphous SixGeyO1–x–yThin Films for Uncooled Microbolometers by Si3N4Passivation and Annealing in Vacuum

An uncooled VGA-IRFPA with novel readout architecture

Contact Info

Product

Resources

About

Noise Reduction of Amorphous Si_xGe_yO_1–x–yThin Films for Uncooled Microbolometers by Si₃N₄Passivation and Annealing in Vacuum