Focal Plane Array : 초점면 배열 (FPA)
초점면 배열(FPA)은 적외선 카메라에서 적외선 복사를 감지하여 이를 전자 신호로 변환함으로써 열 영상을 생성하는 데 사용되는 센서 기술입니다. FPA는 카메라 광학 시스템의 초점면에 배치된 적외선 감지 소자들의 격자 구조로 구성되어 있습니다. 배열을 이루는 각 소자는 최종 영상에서 하나의 픽셀에 해당하며, 장면 속 물체에서 방출되거나 반사된 적외선 복사를 포착합니다.
적외선 복사가 초점면 배열(FPA)에 입사하면, 각 픽셀 소자는 수신한 적외선 복사량에 비례하는 전기 신호를 생성합니다. 이러한 신호들은 이후 처리되어 열 영상으로 변환되며, 장면 내의 온도 차이는 다양한 명암이나 색상으로 표현됩니다.
초점면 배열은 서로 다른 적외선 파장 대역에 민감한 다양한 재료로 제작될 수 있습니다. 예를 들어, 중파장 적외선(MWIR)에는 인듐 안티모나이드(InSb)가 사용되며, 장파장 적외선(LWIR)에는 바나듐 산화물(VOx)이나 비정질 실리콘(a-Si)이 사용됩니다. 재료의 선택과 FPA의 구체적인 설계는 적외선 카메라의 감도, 해상도, 그리고 분광 응답 특성에 직접적인 영향을 미칩니다.
A focal plane array (FPA) is a sensor technology used in infrared cameras to detect infrared radiation and convert it into electronic signals to create thermal images. The FPA consists of a grid of infrared-sensitive detector elements arranged at the focal point of the camera’s optical system. Each element in the array corresponds to a pixel in the final image, capturing the infrared radiation emitted or reflected by objects in the scene.
When infrared radiation strikes the focal plane array, each pixel element generates an electrical signal proportional to the amount of infrared radiation it receives. These signals are then processed and converted into a thermal image, where different levels of infrared radiation are represented by various shades or colors, depicting temperature differences within the scene.
Focal plane arrays can be made from various materials sensitive to different infrared wavelength ranges, such as indium antimonide (InSb) for mid-wave infrared (MWIR) or vanadium oxide (VOx) and amorphous silicon (a-Si) for long-wave infrared (LWIR). The choice of material and the specific design of the FPA influence the infrared camera’s sensitivity, resolution, and spectral response.