CN103459994B - 红外线图像传感器以及信号读出方法 - Google Patents

Abstract

一种检测红外线的红外线图像传感器，具备具有排列了多个像素的像素区域以及至少一个参考像素的受光部（12）、取得作为包含于像素区域的一个像素的信号与参考像素的信号的差分信号的第1差分信号以及作为包含于像素区域的多个像素中的规定的两个像素的信号的差分信号的第2差分信号的差分电路、以及基于第1差分信号和第2差分信号算出像素的信号的像素信号算出部而构成。

Description

红外线图像传感器以及信号读出方法

技术领域

本发明的各个方面以及实施方式涉及红外线图像传感器以及信号读出方法。

背景技术

一直以来，作为红外线图像传感器，已知有使用电阻值根据温度变化的材料来检测红外线的热型的检测器（例如参照专利文献1、2）。专利文献1所记载的检测器是所谓测辐射热计（bolometer）型的红外线检测器，通过多个由感知入射的红外线的热敏电阻体构成的像素二维状地排列而构成。在该红外线检测器，在所有的像素的每个上设置有该像素用的参考（reference）像素，通过取得像素的信号与参考像素的信号的差分从而补偿由于围绕红外线检测器的环境变化引起的影响。

专利文献2所记载的红外线检测器通过多个由感知入射的红外线的热敏电阻体构成的像素二维状地排列而构成。在该红外线检测器，在每个像素列上设置有参考像素，通过取得像素的信号与参考像素的信号的差分从而补偿由于电流流过像素的时候的自身发热而引起的二极管温度上升。即，使用一个参考像素来进行相对于包含于像素列的多个像素的自身发热的补偿。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开平10-227689号公报

专利文献2：日本专利申请公开平2001-215152号公报

发明内容

发明所要解决的课题

专利文献1所记载的红外线图像传感器有必要邻接于所有的像素地设置参考像素，所以与具有同一像素区域的红外线图像传感器相比较开口率变小且灵敏度降低。专利文献2所记载的红外线图像传感器由于相对于像素列设置一个参考像素而能够保持灵敏度，但是，会有不能够恰当地补偿自身发热的担忧。例如，在读取像素列一条线的情况下，对于检测用的像素，分别仅通电一次来读取信息，但是，对于参考像素，以像素数份的次数通电来读取信息。因此，参考像素的自身发热量与检测用的像素的自身发热量相比较变大，从而会有不能够恰当地补偿自身发热的情况。

在该技术领域中，期望能够充分地补偿自身发热量并能够确保灵敏度的红外线图像传感器以及信号读出方法。

解决课题的技术手段

本发明的一个方面所涉及的红外线图像传感器，是检测红外线的红外线图像传感器，具备以下构件而构成：受光部，具有排列了多个像素的像素区域以及至少一个参考像素；差分电路，取得作为包含于像素区域的一个像素的信号与参考像素的信号的差分信号的第1差分信号以及作为包含于像素区域的多个像素中的规定的两个像素的信号的差分信号的第2差分信号；像素信号算出部，基于第1差分信号以及第2差分信号，算出像素的信号。

在本发明的一个方面所涉及的红外线图像传感器中，相对于像素区域配置至少一个参考像素。因此，能够确保传感器的灵敏度。再有，由差分电路取得作为包含于像素区域的一个像素的信号与参考像素的信号的差分信号的第1差分信号以及作为包含于像素区域的多个像素中的规定的两个像素的信号的差分信号的第2差分信号，并由像素信号算出部，基于第1差分信号以及第2差分信号来算出像素的信号。如以上所述，因为通过使用像素之间的差分信号从而没有必要将包含于像素区域的所有像素与一个参考像素进行比较，所以能够减小参考像素的自身发热量与检测用的像素的自身发热量的差分。因此，能够充分地补偿自身发热量并能够确保灵敏度。

在一个实施方式中，也可以是如下方式：规定的两个像素，各自的一端互相连接而串联连接，并且各自的另一端连接于不同的电位， 差分电路基于规定的两个像素的连接点上的电位与规定的电位的差分来取得第2差分信号。或者，在一个实施方式中，也可以是如下方式：规定的两个像素，各自的一端与不同的电阻相连接而分别与电阻串联连接，并且各自的另一端连接于相同的电位，差分电路基于规定的两个像素与电阻的各个连接点上的电位的差分来取得第2差分信号。通过如以上所述进行构成，从而能够容易地算出规定的两个像素中的差分信号即第2差分信号。

在一个实施方式中，也可以是如下方式：像素区域由至少一个像素列所构成，参考像素配置于至少一个像素列的一端。通过如以上所述进行构成，从而能够以不影响红外线图像传感器的灵敏度的方式配置参考像素。

在一个实施方式中，也可以是如下方式：像素区域由至少一个像素列所构成，参考像素配置于至少一个像素列的两端。通过如以上所述进行构成，从而例如通过求得分别将两个参考像素作为基准的像素的信号并进行平均化而能够进一步减少自身发热所引起的影响。

在一个实施方式中，也可以是如下方式：规定的两个像素为邻接的像素。通过如以上所述进行构成，从而能够减少使用环境中的温度变化所造成的影响或元件形成面内的不同的位置上的特性的偏差所造成的影响。

另外，本发明的另一个方面所涉及的信号读出方法是具备受光部的红外线图像传感器中的信号读出方法，该受光部具有由至少一个像素列构成的像素区域、以及配置于像素列的一端的两个参考像素，具备：差分信号取得步骤，取得作为包含于像素区域的一个像素的信号与参考像素的信号的差分信号的第1差分信号以及作为包含于像素区域的多个像素中的规定的两个像素的信号的差分信号的第2差分信号；像素信号算出步骤，基于第1差分信号以及第2差分信号，算出像素的信号；差分信号取得步骤以将第1参考像素作为起点来探索所邻接的像素的方式取得第1差分信号以及第2差分信号，并且以将第2参考像素作为起点来探索所邻接的像素的方式取得第1差分信号以及第2差分信号，像素信号算出步骤基于将第1参考像素作为起点来获得的第1差分信号以及第2差分信号，算出像素的信号，并且基于将第2 参考像素作为起点来获得的第1差分信号以及第2差分信号，算出像素的信号，并基于所算出的两个结果来算出像素的信号。

根据本发明的另一个方面所涉及的信号读出方法，能够使用两个参考像素来算出两个第2差分信号，并且能够通过求得分别将两个参考像素作为基准的像素的信号并进行平均化从而进一步减少自身发热所引起的影响。

发明的效果

如以上所说明的那样，根据本发明的各个方面以及实施方式，能够充分地补偿自身发热量并能够确保灵敏度。

附图说明

图1是实施方式所涉及的红外线图像传感器的构成概要图。

图2是图1的受光部的一部分放大平面图。

图3是图1的受光部中的测辐射热计元件的立体图。

图4是图1的受光部的各行中的差分检测电路的电路图。

图5是用于说明图4所表示的红外线图像传感器的第1信号读取动作的流程图。

图6是用于说明图4所表示的红外线图像传感器的第2信号读取动作的流程图。

图7是说明图5所表示的动作实行时的自身发热所引起的温度上升量的时间依赖性的概要图。

图8是说明图6所表示的动作实行时的自身发热所引起的温度上升量的时间依赖性的概要图。

图9是第2实施方式所涉及的红外线图像传感器的受光部的各行中的差分检测电路的电路图。

图10是说明图9所表示的红外线图像传感器的信号读取动作的流程图。

图11是第3实施方式所涉及的红外线图像传感器的受光部的各行中的差分检测电路的电路图。

图12是说明图11所表示的红外线图像传感器的信号读取动作的流程图。

图13是第4实施方式所涉及的红外线图像传感器的受光部的各行中的差分检测电路的电路图。

图14是第5实施方式的一个例子所涉及的红外线图像传感器的受光部的各行中的差分检测电路的电路图。

图15是第6实施方式的其他例子所涉及的红外线图像传感器的受光部的各行中的差分检测电路的电路图。

具体实施方式

以下，参照附图，对实施方式进行说明。还有，在附图的说明中，将相同的符号标注于相同的要素上，省略反复的说明。

(第1实施方式)

第1实施方式所涉及的红外线图像传感器是使用电阻值根据温度变化的材料来检测红外线的、所谓测辐射热计型的红外线图像传感器，并且优选使用于红外成像或热成像等中。首先，说明本实施方式所涉及的红外线图像传感器的构成。图1是本实施方式所涉及的红外线图像传感器的构成概要图，图2是图1的受光部的一部分放大平面图，图3是表示图1的受光部的一个像素的构成的立体图。

如图1所示，红外线图像传感器1是根据热变化检测红外线的检测器，具备起到作为红外线受光器的作用的受光部12。受光部12构成为具有排列了m列×n行的多个像素的像素区域的二维红外线传感器阵列。在受光部12的各行，分别连接有积分放大器21。在各个积分放大器21，分别连接有保持从积分放大器21输出的模拟信号的取样/保持电路22。在取样/保持电路22，按顺序连接有开关电路23以及A/D转换器24。开关电路23依次选择取样/保持电路22的输出并输出至A/D转换器24。A/D转换器24数字转换由开关电路23进行选择的各行的像素信号，将数字输出存储于没有图示的存储器。存储于存储器的数字输出在没有图示的信号处理部进行信号处理而构筑图像，并被送至图像显示电路或者图像运算电路。还有，图1中，表示用开关电路23来切换所有的行的信号并用一个A/D转换器24来数字转换的例子，但是，也可以将行整体分成几块并且在每一块上设置开关电路23以及A/D转换器24。在此情况下，不需要高速的A/D转换器24。另 外，也可以将A/D转换器24设置于每一行而不需要开关电路23。

如图2所示，受光部12是通过在基板10上对多个像素（测辐射热计元件11）实施二维阵列化而形成的、所谓表面微机械（micromachine）。构成像素的测辐射热计元件11，如图3所示，具备形成于基板10的表面的ROIC（Read Only IC，只读IC）焊垫（pad）16,17、分别形成于ROIC焊垫16,17上的电极插头18,19、从基板10的表面分离地配置的测辐射热计薄膜15而构成。

ROIC焊垫16,17是具有导电性的矩形状的焊垫，与信号处理电路部（没有图示）电连接。电极插头18,19以在ROIC焊垫16,17上沿层叠方向进行延伸的方式形成为大致圆柱状，并与ROIC焊垫16,17电连接。电极插头18,19由具有导电性的材料所构成，例如可以使用Al。

测辐射热计薄膜15是与基板10大致平行地配置的薄膜，具有对红外线进行受光的矩形平面的受光部15a、形成于受光部15a的角部15b,15c的梁部15d,15e。梁部15d,15e以角部15b,15c为起点并沿着受光部15a的外周进行延伸，并相对地进行形成。再有，在受光部15a与梁部15d,15e之间，经由狭缝（slit）而分别在空间上被隔开，并被热性分离。测辐射热计薄膜15使用温度变化所引起的电阻率变化大的材料，例如可以使用非晶硅。

另外，与受光部15a电连接的配线沿着梁部15d,15e的形状而被设置于测辐射热计薄膜15的梁部15d,15e。然后，如图3所示，测辐射热计薄膜15通过梁部15d,15e的各自的一端部与电极插头18,19连接从而被支撑在基板10的表面上，在测辐射热计薄膜15与基板10之间，划分空隙。然后，梁部15d,15e的配线分别电连接于电极插头18,19。由此，配线经由电极插头18,19以及ROIC焊垫16,17而与电路部电连接。另外，在测辐射热计元件11的基板10的表面，在与测辐射热计薄膜15相对的区域上，层叠有反射膜20。该反射膜20使用相对于红外线的反射率大的金属。

如以上所述，测辐射热计元件11为测辐射热计薄膜15从基板10的表面分离并与基板10大致平行地配置的构成（膜构成），测辐射热计薄膜15与基板10之间为由空隙而在空间上隔开并热性分离的构成。于是，成为能够经由配线、电极插头18,19以及ROIC焊垫16,17而由 电路部来读取测辐射热计薄膜15的受光部15a的温度变化所引起的电阻率变化的构成。

图4是详细地表示受光部12的各行中的到积分放大器21为止的电路（差分电路）的电路图。如图4所示，受光部12的一条线部分具备用于将m（m：整数）个像素传感器P_m和一个参考传感器P₀以及规定的两个像素传感器P_x,P_y（x,y：整数）与积分放大器21连接的开关S_m而构成。即，参考传感器P₀在每个像素列上设置一个。参考传感器P₀例如被配置于像素列的一端部。参考传感器P₀是在与各个像素传感器P_m相同的环境下进行形成的传感器，并且具有与各个像素传感器P_m相同的构造，与像素传感器P_m的不同在于，相对于红外线不具有灵敏度。参考传感器P₀例如为具有相对于红外线进行遮光的功能、或者、不具备在像素传感器P_m中通常具有的红外线吸收膜的构成。还有，仅有参考传感器P₀，在一端部上连接有开关S₀，在另一端部上连接有开关S_v。参考传感器P₀被构成为由开关S_v而能够既连接于电源电位V又能够连接于接地电位（GND：电位0[V]）。还有，由开关S_m进行连接的规定的两个像素传感器P_x,P_y例如选择像素传感器P_x,P_y之间的距离成为500[μm]以下的范围的像素传感器。规定的两个像素传感器P_x,P_y也可以采用邻接的像素传感器。在第1实施方式中考虑说明理解的容易性，使两个像素传感器P_x,P_y作为邻接的像素传感器来进行说明。

邻接的像素传感器P_n-1,P_n（n：整数），其一端部交替地连接于电源电位V和接地电位0[V]。如果用开关S_n-1,S_n来连接任意的邻接的两个像素传感器P_n-1,P_n的话，则在电源电位V与接地电位0[V]之间，串联连接两个像素传感器P_n-1,P_n。两个像素传感器P_n-1,P_n的连接点被连接于积分放大器21的一个输入端。积分放大器21是电流检测型的积分放大器。在积分放大器21的+输入端，输入参考电压V_m（在此，V_m=V/2）。例如，如果开启（ON）开关S₁、S₂的话，则像素传感器P₁和像素传感器P₂连接于积分放大器21，流过像素传感器P₁以及像素传感器P₂的电流的差分被蓄积于积分放大器21的积分电容C。这样，本实施方式中，一直以所邻接的像素传感器P_m被开关S_m连接，其差分信号被积分放大器21积分并作为电压信号而被输出的方式构成。

接着，对本实施方式所涉及的红外线图像传感器的动作进行说明。 本实施方式所涉及的红外线图像传感器的信号取得动作存在两条路。图5是表示本实施方式所涉及的红外线图像传感器的第1信号取得动作的流程图。图5所表示的控制处理例如根据红外线图像传感器的电源被开启（ON）的时机以规定的间隔被反复实行。还有，图5所表示的控制处理是由配备于红外线图像传感器的控制部（没有图示）来实行的控制处理。控制部例如具备CPU等的运算处理部。

首先，控制部实行初始处理（S10）。在S10的处理中，控制部将规定处理顺序的计数值n（n：整数）设定为1。之后，控制部实行差分电路前处理（S12）。在S12的处理中，控制部，作为用于获得邻接的像素传感器P_n-1以及像素传感器P_n的差分信号V_n的初始处理，如图4所示，开启被安装于积分放大器21的负反馈部的开关S_r，放出被蓄积于积分电容C的电荷，之后关闭（OFF）开关S_r。如果S12的处理结束，则向差分信号取得·存储处理转移（S14）。

在S14的处理中，控制部取得邻接的像素传感器P_n-1以及像素传感器P_n的差分信号V_n。控制部开启开关S_n-1和开关S_n，串联连接像素传感器P_n-1和像素传感器P_n，用积分放大器21对差分信号进行积分。控制部在积分时间_s秒之后，将积分放大器21的输出的输出电压作为V_n并取入到取样/保持电路22。还有，控制部仅在n=1的时侯将开关S_v切换到GND侧，从而取得参考传感器P₀和像素传感器P₁的差分信号V₁。如果S14的处理结束，则向计数处理转移（S16）。

在S16的处理中，控制部对计数值n进行计数。如果S16的处理结束，则向计数值判定处理转移（S18）。

在S18的处理中，控制部判定由S18的处理进行计数的计数值n是否大于像素数m。在S18的处理中，在控制部判定为计数值n不大于像素数m的情况下，再次向差分电路前处理转移（S12）。这样，直至取得所有的邻接的像素传感器P_n-1以及像素传感器P_n的差分信号V_n，反复实行S12～S18的处理。还有，控制部以将反复动作容纳于一帧的时间内的方式实行，并将差分信号V₁～V_m取入到取样/保持电路22。另外，被蓄积于取样/保持电路22的各个像素传感器P_n之间的差分信号V_n由开关电路23而被送至A/D转换器24，在转换成数字信号之后，存储在存储器中。

另一方面，在S18的处理中，在控制部判定为计数值n大于像素数m的情况下，因为对于所有的像素传感器取得了差分信号V_n，所以向绝对值信号算出处理转移（S20）。

在S20的处理中，控制部使用由S14的处理所取得的差分信号V_n来算出绝对值信号。还有，该部分由包含于控制部的像素信号算出部来实行。各个差分信号V₁、V₂、V₃、……、V_m，仅差分信号V₁是与参考传感器P₀的差分信号。因此，仅差分信号V₁（第1差分信号）能够获得与像素传感器P₁所受光的红外线的光量成比例的信号。但是，差分信号V₂之后，成为与相邻的像素传感器的红外线量的差分信号（第2差分信号）。因此，为了取得整体的图像，有必要进行运算。如果分别将与各个像素传感器中的红外线光量成比例的信号作为M₁、M₂、M₃、……、M_m的话，则V_m能够如以下所述进行表达。

[数1]

$\begin{array}{c}{V}_1=M_1\\ V_2=M_1-M_2\\ V_3=M_3-M_2\\ .\\ .\\ V_m=M_{m-1}-M_m\end{array}$

为了从上式求得像素传感器P₂的绝对值信号M₂，可以计算V₁-V₂。另外，如果是算出了绝对值信号M₂之后的话，则绝对值信号M₃能够由绝对值信号M₂+差分信号V₃来进行算出。之后，依次实施加法运算以及减法运算，从而能够如以下所述求得所有的像素传感器P_n的绝对值。

[数2]

$\begin{array}{c}{M}_1=V_1\\ M_2=M_1-V_2=V_1-V_2\\ M_3=V_3+M_2=V_1-V_2+V_3\\ M_4=M_3-V_4=V_1-V_2+V_3-V_4\\ .\\ .\\ M_m=M_{m-1}-V_m=V_1-V_2+V_3-V_4+...-V_m\end{array}$

还有，这些计算是单纯的加法算出和减法算出，无论是用软件还是用硬件，实时地进行计算是充分可能的。如果S20的处理结束的话，则结束图5所表示的控制处理。

如以上所述结束图5所表示的控制处理。通过实行图5所表示的控制处理，从而连接有所邻接的像素传感器的部分连接于放大器，并取得其差分信号。因为像素列的整体的长度成为数[mm]，所以在线整体，对于像素传感器的电阻值来说产生数%左右的偏差。然而，如果是所邻接的像素传感器之间的话，则因为例如仅分离数十[um]左右，所以元件形成时的半导体工艺上的环境基本上相等，所连接的两个像素传感器之间的特性基本上没有差异。因此，在无输入状态下，其分压电压成为V/2，并且对于输出来说不产生补偿（offset）。即，因为可以在基本上不受到半导体工艺的偏差的影响的状态下取得像素之间的差分信号，所以基本上能够使由于周围温度的变化而产生的补偿为零。

另外，通过实行图5所表示的控制处理，从而参考传感器P₀在一帧之间仅被通电一次。因此，通过与所有的像素传感器连接并多次通电，从而能够避免仅参考传感器P₀自身发热变大至极端。

接着，对本实施方式所涉及的红外线图像传感器的第2信号取得动作进行说明。图6是表示本实施方式所涉及的红外线图像传感器的第2信号取得动作的流程图。图6所表示的控制处理，例如根据红外线图像传感器的电源被开启的时机以规定的间隔被反复实行。还有，图6所表示的控制处理是由配备于红外线图像传感器的控制部（没有图示）来实行的控制处理。控制部例如具备CPU等的运算处理部。

首先，控制部实行初始处理（S30）。S30的处理与图5的S10的处理相同，控制部将计数值n设定为1。之后，控制部实行差分电路前 处理（S32）。S32的处理与S12的处理相同，控制部使被蓄积于积分电容C的电荷放电。如果S32的处理结束，则向差分信号取得·存储处理转移（S34）。S34的处理与S14的处理相同，控制部以积分时间s取得差分信号V_n并进行存储。如果S34的处理结束，则向计数处理转移（S36）。

在S36的处理中，控制部对计数值n进行计数。在此，控制部将2加到计数值n。如果S36的处理结束，则向计数值判定处理转移（S38）。

S38的处理与S18的处理相同，控制部判定由S36的处理进行计数的计数值n是否大于像素数m。在S38的处理中，在控制部判定为计数值n不大于像素数m的情况下，再次向差分电路前处理转移（S32）。然后，在S34的处理中，以积分时间s取得第n+2个的差分信号V。这样，控制部在S36的处理中将计数值各加上2，直至计数值n大于像素数m，如差分信号V₁、V₃、V₅、V_m-1那样依次仅取得差分信号V的下标的第奇数个。还有，控制部以容纳于1/2帧的时间内的方式实行反复动作，将所取得的差分信号V取入到取样/保持电路22。控制部为了以容纳于1/2帧的时间内的方式实行反复动作，相对于由将2加到像素数m的m+2除一帧时间而求得的时间T，将差分信号的积分时间s设定为相等或者短。

另一方面，在S38的处理中，在控制部判断为计数值n大于像素数m的情况下，向偶数判断处理转移（S40）。在S40的处理中，在控制部判断为计数值n不是偶数的情况下，向虚设（dummy）通电处理转移（S44）。

在S44的处理中，控制部连接图4所表示的参考传感器P₀和像素传感器P_m。此时，控制部使开关S_v连接于电源V侧。S44的处理是为了使设置于像素列的两端的传感器的通电次数相等而进行的处理，并成为仅是通电目的的操作。以下，详细地说明。在上述的第1信号取得动作中，如根据算出上述的差分信号V_n的式而能够理解的那样，各个像素传感器P_m在一条线中被通电两次。例如，像素传感器P₁在取得差分信号V₁的时候以及在取得差分信号V₂的时候被通电。因此，在第1信号取得动作中，成为仅参考传感器P₀以及像素传感器P_m的通电次数与其它的像素传感器的通电次数不同的结果。即，参考传感器P₀成为在取得差分信号V₁的时候的仅一次的通电，像素传感器P_m成为在取得差分信号V_m的时候的仅一次的通电。因此，在第2信号取得动作中，除了用于取得信号的通电之外，还追加连接参考传感器P₀和像素传感器P_m的仅是通电目的的操作，参考传感器P₀以及像素传感器P_m也以与其他的像素传感器相同的方式被通电两次。在S44的处理中，在所有的像素中成为相同的自身发热。如果S44的处理结束，则向时间调整处理转移(S45)。

在S45的处理中，是控制部待机直至到达1/2帧时间的处理。这是由于，也会有各个差分信号的取得在短时间结束的情况，但是，从自身发热的放热起取得后半(第偶数个)的差分信号。由该处理，能够使后半的信号取得处理开始延迟直至经过1/2帧，从而能够由前半(第奇数个)的信号取得来对发热的元件实施充分放热。还有，也会有等待时间成为0的情况。前半以及后半的总的信号取得时间也可以分别被设定为1/2帧时间。或者，也可以配置虚设传感器P_d来独立地进行P₀和P_m的虚设通电。如果S45的处理结束，则向计数复位处理转移(S46)。

在S46的处理中，控制部将计数值n设定为2。即，以从偶数开始的方式进行设定。还有，因为如以上所述设定积分时间s，所以第奇数个的差分信号的取得和虚设通电在一帧时间的前半1/2帧时间内结束，从而能够在从差分信号V₁的信号取得延迟1/2帧时间的时刻开始差分信号V₂的信号取得。如果S46的处理结束，则再次向差分电路前处理转移(S32)。然后，控制部在S34的处理中取得差分信号V₂，在S36的处理中将2加到计数值n，在S38的处理中，判定在S36的处理中被计数的计数值n是否大于像素数m。在S38的处理中，在控制部判定为计数值n不大于像素数m的情况下，再次向差分电路前处理转移(S32)。然后，控制部在S34的处理中取得第n+2个的差分信号V。这样，控制部在S36的处理中将计数值各加上2，直至计数值n大于像素数m为止，如差分信号V₂、V₄、V₆、V_m那样依次仅取得差分信号V的下标的第偶数个。另一方面，在S38的处理中，在控制部判定为计数值n大于m的情况下，向偶数判断处理转移(S40)。在S40的处理中，在控制部判定为计数值n是偶数的情况下，向绝对值信号算 出处理转移（S42）。

在S42的处理中，像素信号算出部使用由S34的处理取得的差分信号V_n来算出绝对值信号M_m。还有，该处理与S20的处理相同。如果S42的处理结束，则结束图6所表示的控制处理。

如上所述结束图6所表示的控制处理。通过实行图6所表示的控制处理，从而与实行图5所表示的控制处理的情况相同，因为在基本上不受到半导体工艺的偏差的影响的状态下能够取得像素之间的差分信号，所以能够使由于周围温度的变化而产生的补偿大致为零。

另外，通过实行图6所表示的控制处理，从而参考传感器P₀在一帧之间被通电两次。因此，通过与所有的像素传感器相连接并被通电多次，从而能够避免仅参考传感器P₀自身发热变大，并且能够使参考传感器P₀的通电次数和像素传感器的通电次数相等。

再有，通过实行图6所表示的控制处理，从而在取得了第奇数个的差分信号V之后取得第偶数个的差分信号V。通过这样进行通电，从而能够避免连续地对一度通电了的像素传感器进行通电。即，因为可以确保自身发热的放热时间，所以能够使用放热后的像素传感器来取得差分信号。

以下，使用图7、8来对自身发热的放热时间进行详细的说明。图7是表示图5所表示的依次信号取得时的每个像素传感器的温度上升量的时间依赖性，图8是表示图6所表示的偶奇顺序信号取得时的每个像素传感器的温度上升量的时间依赖性。如图7所示，因为如果以V₁、V₂、V₃……的顺序进行差分信号的取得的话，则在一个前的信号取得时单侧的像素传感器被通电，因而取得已经被通电的像素传感器与还没有被通电（实际上，在一帧前被通电，但是相对于时间常数经过长的时间并且放热基本上结束）的传感器的差分信号，所以不能够完全地取消自身发热的温度上升量。

自身发热的温度上升量与在像素传感器的电阻上被消耗的电力成比例。如果将该电力设为P_h（W），将传感器的热传导率设为G_t，将传感器的热容量设为C_t，将传感器的时间常数设为τ=C_t/G_t，将从通电开始起的时间设为t，则在到达t时间后的自身发热所引起的温度上升dT_h由以下的式（1）进行表示。

[数3]

$d{T}_h=\frac{P_h}{G_t}\·(1-\exp (-\frac{t}{\mathrm{\τ}}))...\left(1\right)$

即，由上述式1所表示的温度上升作为补偿而被另加到信号。如果对补偿部分相对于实际的信号成为哪种程度的大小进行估算的话，则成为以下所述。例如，作为320×240的像素数的图像传感器，将积分放大器21配置于各行并用开关S_m进行切换来读取像素传感器P_m的信号。在此情况下，有必要在一帧的1/320的时间内、即在33（msec）/320=约100（usec）内进行读取。因此，积分时间s成为约100（usec）以下的值。如果将该时间设为s，τ被设定为一帧的1/3、即10（msec）左右的话，则s/τ＜＜1。因此，对上述式1进行积分后的式作为近似式而由以下的式2进行提供。

[数4]

$\∫d{T}_h=\frac{P_h}{G_t}\·\left(\frac{1}{2}\right)\·\frac{s^2}{\mathrm{\τ}}...\left(2\right)$

另一方面，如果将有助于信号的发热的能量设为P_s（W）并且将其温度上升部分设为dT_s的话，则在时间s内的被积分的信号部分成为以下的式3。

[数5]

$\∫d{T}_h=\frac{P_h}{G_t}\·s...\left(3\right)$

因此，所获得的信号（总的温度上升部分）dT成为以下的式4。

[数6]

$\∫\mathrm{dT}=\∫d{T}_s+\∫d{T}_h=\left(\frac{s}{G_t}\right)\·[P_s+P_h\·\left(\frac{s}{\mathrm{\τ}}\right)\·\frac{1}{2}]...\left(4\right)$

上述式4的中括号[]内的第2项是自身发热所引起的补偿，其相对于第1项的信号部分为哪种程度的大小变得重要。

例如，使用F值1.0的透镜来聚光于像素尺寸50（μm）的检测器的能量相对于从人体36℃发出的红外线为数十（nW）左右。在将检测 器的电阻设为100（kΩ）并且将2（V）施加于两端的情况下，电力P_h成为以下的式5

[数7]

$P_h=\frac{2\·2}{100\×{10}^3}=40\left[\mathrm{uW}\right]...\left(5\right)$

因为如果将积分时间s作为最大的积分时间100（usec）的话，则成为s/τ=0.01，所以补偿成为以下的式6。

[数8]

$\frac{P_h}{2}\·\frac{s}{\mathrm{\τ}}=\frac{40\×0.01}{2}=200\left[\mathrm{nW}\right]...\left(6\right)$

如式6所示，相对于有助于发热的能量P_s大一位数而不能够无视。施加电压或者电阻能够在设计的范围内进行变更。但是，用这样的方法来降低自身发热，是指也要降低流过检测器的电流，因而信号电力变小。因此，相对于其他的噪音的余量（margin）变小。因此，与信号电力同等的自身发热产生在所难免是目前实际状况。在通电解除后，由于自身发热而产生的温度上升以相同的时间常数τ进行下降，时间t秒后的温度上升部分由以下的式7进行表示。

[数9]

$\mathrm{dT}=\frac{P_h}{G_t}\·\frac{s}{\mathrm{\τ}}\·\exp (-\frac{t}{\mathrm{\τ}})...\left(7\right)$

在此，如图8所示，在本实施方式所涉及的红外线图像传感器中，通过以第奇数个和第偶数个进行分组来实施通电，从而避免连续地通电并确保放热时间。信号的积分时间s相对于用像素数+2除一帧时间的时间T被设定为相等或者短。由此，第奇数个的差分信号V_m取得和虚设通电（差分信号V₀的取得）在一帧时间的前半1/2帧时间内结束，从而能够在从差分信号V₁的信号取得延迟1/2帧时间的时刻开始差分信号V₂的信号取得。如果将该延迟时间设为T_d的话，则在差分信号V₂取得开始时间点，像素传感器P₁因为在延迟时间T_d时间前与参考传感器P₀一起为了差分信号V₁的信号取得而开始通电，并且成为在T_d-s时间前结束通电的状态，所以像素传感器P₁的自身发热所引起的温度 上升部分以时间常数τ被放热T_d-s时间部分。此时的放热未完部分可以由式7计算，并作为约20%左右补偿而残留。

在差分信号V₂的信号取得中，因为取得像素传感器P₁与像素传感器P₂的差分，所以不得不也考虑像素传感器P₂的自身发热残存部分。像素传感器P₃在最初的像素传感器P₁的通电后s时间之后，为了差分信号V₃取得而开始通电，并且在2·s时间后成为结束了通电的状态，所以相对于差分信号V₂取得开始时间，自身发热被放热T_d-2·s时间部分。该放热时间与像素传感器P₁存在仅时间s的差，但是，在NTSC（National Television SystemCommittee）中的视频率的情况下，延迟时间T_d约为16（msec）且s为0.1（msec）以下，所以其差非常小并且可以认为像素传感器P₂的自身发热残存部分也为大致20%。再有，在差分信号V₂取得时，为了计算像素传感器P₁与像素传感器P₂的差分，可以除去s时间部分的差，并且还可以取消自身发热的残存部分。还有，在对所有的像素传感器P_m与参考传感器P₀进行比较的现有的方法中，即使缩短积分时间s也因为不能够进行参考传感器P₀的自身发热的放热，所以不能够缩短信号取得间隔T。另一方面，在本实施方式所涉及的红外线图像传感器中，为了避免连续地对相同的元件进行通电，可以使积分时间_s与信号取得间隔T相同。使积分时间_s与信号取得间隔T相同，能够使两个传感器的自身发热残存部分接近。用图来表示该自身发热部分的取消机构的图成为图8。

接着，用式来说明上述的取消机构。最初，为了差分信号V₁取得而被通电的像素传感器P₁在经过积分时间s之后，变成通电关闭（OFF），并开始放热。通电关闭后的自身发热部分的补偿由式7来给予，但是，式7的t在经过了T_d-s的时候再次为了差分信号V₂取得而被通电，积分时间_s的期间被积分的部分成为信号的补偿。补偿的大小由式8给予。

[数10]

$\begin{array}{c}\∫d{T}_{h1}=\∫\frac{P_h}{G_t}\·\frac{s}{\mathrm{\τ}}\·\exp (-\frac{t}{\mathrm{\τ}})\mathrm{dt}\\ =\frac{P_h}{G_t}\·\frac{s}{\mathrm{\τ}}\·\mathrm{\τ}\·[\exp (-\frac{T_d-s}{\mathrm{\τ}})-\exp (-\frac{T_d}{\mathrm{\τ}})]\\ =\frac{P_h}{G_t}\·\frac{s^2}{\mathrm{\τ}}\·\exp (-\frac{T_d}{\mathrm{\τ}})\\ =\frac{s}{G_t}\·[P_h\·\frac{s}{\mathrm{\τ}}\·\exp (-\frac{T_d}{\mathrm{\τ}})]\end{array}...\left(8\right)$

另一方面，在差分信号V₂取得时被同时通电的像素传感器P₂在T_d-s时间前被通电，并且在T_d-2·s时间前被通电关闭。该情况下的补偿的大小由式9给予。

[数11]

$\begin{array}{c}\∫d{T}_{h2}=\∫\frac{P_h}{G_t}\·\frac{s}{\mathrm{\τ}}\·\exp (-\frac{t}{\mathrm{\τ}})\mathrm{dt}\\ =\frac{P_h}{G_t}\·\frac{s}{\mathrm{\τ}}\·\mathrm{\τ}\·[\exp (-\frac{T_d-2\·s}{\mathrm{\τ}})-\exp (-\frac{T_d-s}{\mathrm{\τ}})]\\ =\frac{P_h}{G_t}\·\frac{s^2}{\mathrm{\τ}}\·\exp (-\frac{T_d-s}{\mathrm{\τ}})\\ =\frac{s}{G_t}\·[P_h\·\frac{s}{\mathrm{\τ}}\·\exp (-\frac{T_d-s}{\mathrm{\τ}})]\end{array}...\left(9\right)$

差分信号V₂取得时，该差分成为补偿，所以重叠于最终的信号的补偿部分由以下的式10给予。

[数12]

$\begin{array}{c}{\∫\mathrm{dT}}_{\mathrm{off}}=\∫d{T}_{h1}-\∫d{T}_{h2}\\ =\left(\frac{s}{G_t}\right)\·[P_h\·\left(\frac{s}{\mathrm{\τ}}\right)\·\{\exp (-\frac{T_d}{\mathrm{\τ}})-\exp (-\frac{T_d-s}{\mathrm{\τ}})\left\}\right]\\ =-\left(\frac{s}{G_t}\right)\·[P_h\·\left(\frac{s}{\mathrm{\τ}}\right)\·\exp (-\frac{T_d}{\mathrm{\τ}})\·\left(\frac{s}{\mathrm{\τ}}\right)]\end{array}...\left(10\right)$

在此，为了对比，说明取得所有的像素传感器P_m与参考传感器P₀的差分信号的情况。如果将用一条线的像素数除一帧的时间后的时间作为T的话，则因为每T时间不得不进行像素的读取，所以在参考像素P₀中，每T时间产生由通电引起的自身发热。如果考虑在某个像素开始通电的瞬间的话，则在T时间前、2T时间前、3T时间前……的各个时间所产生的温度上升的放热未完的部分作为补偿dT_off而残留。补偿dT_off由以下的式11进行表示。

[数13]

$d{T}_{\mathrm{off}}=\frac{P_h}{G_t}\·\frac{s}{T}...\left(11\right)$

还有，在上述式11中，实行时间T相对于τ为充分短的时间这样的近似。由在s时间内的积分进行累计的补偿部分在式11中成为乘以时间s的值。在取得所有的像素传感器P_m与参考传感器P₀的差分信号的方法中，式4所表示的中括号[]内的第2项被消去，但是，因为新增加式11所表示的项，所以，最后补偿成为下述式12。

[数14]

$\∫\mathrm{dT}=\∫d{T}_s+\∫d{T}_{\mathrm{off}}=\frac{s}{G_t}\·[P_s+P_h\·\left(\frac{s}{T}\right)]...\left(12\right)$

将第1实施方式的方法（即，使用参考传感器P₀与像素传感器P₁的差分信号以及像素传感器P_m之间的差分信号的方法）与取得所有的像素传感器P_m与参考传感器P₀的差分信号的方法进行对比。将由式10所给予的补偿部分的中括号[]内的项与由其他的方式所给予的式12或式4的中括号[]内的第2进行比较。首先，由式10所给予的补偿部 分的中括号[]内的项显然小于由式12所给予的补偿部分。另一方面，在第1实施方式的方法中，如果考虑延迟时间T_d为1/2帧时间、τ为1/3帧时间左右的话，则即使是在将积分时间s作为100（usec）的情况下，补偿也成为Exp（-T_d/τ）×（s/τ）≈0.22×0.1（ms）/10（ms）～0.0022。因此，相对于式4的0.5×P_h×（s/τ），成为0.002×P_h×（s/τ），并且成为1/250的补偿。

如式6所示的那样，对于相对于来自体温36℃的人体的信号的向像素的入射能量数10（nW），在式12中存在200（nW）之类的不能够无视的自身发热所引起的补偿。相对于此，第1实施方式所涉及的红外线图像传感器中，能够抑制为1（nW）以下的补偿。这不是压迫积分放大器21的动态范围的程度的大小，作为充分校正值而预先取得，并成为能够除去的量。

还有，参考传感器P₀和最终像素传感器P_m通过进行虚设通电（差分信号V₀取得）从而进行两次通电，但是，与其他的像素不同，不是邻接的像素彼此的通电。因此，存在产生半导体工艺中的面内偏差数%的特性差的可能性。但是，虚设通电仅对于进行通电来说有意义，并且是否以与信号取得时相同的条件产生自身发热变得重要。由本实施方式的差分电路可知，连接有传感器的积分放大器21的负输入由虚短路（imaginary short）而一直成为电压V_m=V/2。因此，被施加于元件的两端的电压，即使连接哪个元件彼此也一直成为相同的状态。因此，参考传感器P₀在与像素传感器P₁相连接的时候以及在与最终像素传感器P_m相连接的时候产生相同量的自身发热，本实施方式的自身发热的取消机构有效地进行工作。

另外，在上述的例子中，将积分时间s设为100（usec），使各个像素的信号取得所必要的最大时间间隔T与100（usec）相同。积分时间s，为了使S/N比良好，可以较长。但是，如果在其他的杂音与信号之间存在某种程度的余量（margin）的话，则能够缩短积分时间s。在此情况下，在由式14或式12给予的其他的方法中，自身发热的补偿与积分时间s的长度成比例而变小。相对于此，在本实施方式所涉及的方式中，如式10所示的那样，补偿部分与积分时间s的两次方成比例而变小。

如以上所述，根据第1实施方式所涉及的红外线图像传感器，因为通过使用像素之间的差分信号从而没有必要比较包含于像素区域的所有像素和一个参考像素，所以能够减小参考像素的自身发热量与检测用的像素的自身发热量的差分。因此，能够充分地补偿自身发热量并能够确保灵敏度。这样，不降低开口率而能够实现自身发热所引起的温度变化的硬件的补偿，并且可以以低成本来实现小型的红外线照相机。

另外，根据第1实施方式所涉及的红外线图像传感器，因为将参考像素配置于至少一个像素列的一端，所以能够以不影响红外线图像传感器的灵敏度的方式配置参考像素。

另外，根据第1实施方式所涉及的红外线图像传感器，因为使用邻接的像素的差分信号，所以能够减少使用环境中的温度变化所造成的影响或元件形成面内的不同的位置上的特性的偏差所造成的影响。

（第2实施方式）

第2实施方式所涉及的红外线图像传感器是与第1实施方式所涉及的红外线图像传感器基本上相同地构成的红外线图像传感器，不同点在于，作为邻接于像素传感器P_m的参考传感器而配置有像素传感器P_m+1，再有，虚设的参考传感器P_d被配置于像素传感器P₀的旁边或者被配置于像素传感器P_m+1的旁边。以下，省略说明与第1实施方式所涉及的红外线图像传感器相同的部分，主要说明不同点。

本实施方式所涉及的红外线图像传感器的构成与图1所表示的第1实施方式所涉及的红外线图像传感器相同。图9是详细地表示受光部12的各行中的直至积分放大器21为止的电路（差分电路）的电路图。如图9所示，受光部12的一条线部分具备用于将m+1（m：整数）个的像素传感器P_m+1和一个参考传感器P₀、一个虚设的参考传感器P_d以及规定的两个像素传感器P_x,P_y（x、y：整数）与积分放大器21相连接的开关S_d,S_m+1来构成。即，与第1实施方式所涉及的红外线图像传感器的电路相比，不同点在于，追加了起到作为虚设的参考传感器P_d以及参考传感器的作用的像素传感器P_m+1，仅是参考传感器P_d，在一端部上连接有开关S_d，在另一端部上连接有开关S_v，其他的部分相同。

接着，对本实施方式所涉及的红外线图像传感器的信号取得动作进行说明。图10是表示本实施方式所涉及的红外线图像传感器的第2信号读取动作的流程图。图10所表示的控制处理例如从红外线图像传感器的电源被开启的时机起以规定的间隔被反复实行。还有，图10所表示的控制处理由配备于红外线图像传感器的控制部(没有图示)来实行。控制部例如具备CPU等的运算处理部。

首先，控制部实行初始处理(S50)。S50的处理与图5的S10的处理相同，控制部将计数值n设定为1。之后，向差分电路前处理转移(S56)。

S56的处理与S12的处理相同，控制部对被蓄积于积分电容C中的电荷进行放电。如果S56的处理结束，则向差分信号取得·存储处理转移(S58)。S58的处理与S14的处理相同，控制部以积分时间s来取得差分信号V_n并存储。如果S58的处理结束，则向计数处理转移(S60)。

在S60的处理中，控制部对计数值n进行计数。在此，控制部将2加到计数值n。如果S60的处理结束，则向计数值判定处理转移(S62)。

S62的处理与S18的处理相同，控制部判定由S60的处理进行计数的计数值n是否大于像素数m。在S62的处理中，在控制部判定为计数值n不大于像素数m的情况下，向差分电路前处理转移(S56)。之后，在S58的处理中控制部以积分时间s来取得第n+2个的差分信号V。这样，控制部在S60的处理中对计数值各加2，直至计数值n大于像素数m为止，如差分信号V₁、V₃、V₅、V_m-1那样依次仅取得差分信号V的下标的第奇数个。还有，控制部以容纳于1/2帧的时间内的方式实行反复动作，将所取得的差分信号V取入到取样/保持电路22。

另一方面，在S62的处理中，在控制部判断为计数值n大于像素数m的情况下，向偶数判断处理转移(S64)。在S64的处理中，在控制部判断为计数值n不是偶数的情况下，向虚设通电处理转移(S66)。在S66的处理中，控制部连接图9所表示的虚设的参考传感器P_d和像素传感器P_m+1。这时，控制部将开关S_v连接于GND侧。S66的处理是为了使像素传感器P_m+1的通电次数与其他的传感器的通电次数相等而进行的处理，并且成为仅通电目的的操作。如果S66的处理结束，则向待机直至经过1/2帧为止的处理转移(S67)。由该处理，能够使后半 的信号取得处理开始延迟直至经过1/2帧，能够使由前半的信号取得而发热的元件充分放热。接着，向计数复位处理转移(S68)。

在S68的处理中，控制部将计数值n设定成2。即，控制部以从偶数开始的方式进行设定。如果S68的处理结束，则向虚设通电处理转移(S69)。在S69的处理中，控制部连接图9所表示的虚设的参考传感器P_d和参考传感器P₀。这时，控制部将开关S_v连接于电源V侧。S69的处理是为了使参考传感器P₀的通电次数与其他的传感器的通电次数相等而进行的处理，并且成为仅通电目的的操作。如果S69的处理结束，则向差分电路前处理转移(S56)。然后，控制部在S58的处理中取得差分信号V₂，在S60的处理中将2加到计数值n，在S62的处理中，判定在S60的处理中被计数的计数值n是否大于像素数m。在S62的处理中，在控制部判定为计数值n不大于像素数m的情况下，再次向差分电路前处理转移(S56)。然后，在S58的处理中取得第n+2个的差分信号V。这样，控制部在S60的处理中对计数值各加上2，直至计数值n大于像素数m，如差分信号V₂、V₄、V₆、V_m那样依次仅取得差分信号V的下标的第偶数个。另一方面，在S62的处理中，在控制部判定为计数值n大于m的情况下，进行偶数判断处理(S64)。

关于到此为止的处理，说明与第1实施方式的不同。在第1实施方式中，以通电目的连接像素传感器P_m和参考传感器P₀，并成为两次的通电。相对于此，在本实施方式中，像素传感器P_m与作为参考传感器的像素传感器P_m+1相连接，并取得像素传感器P_m与像素传感器P_m+1的差分信号V_m+1。由此，像素传感器P_m为在差分信号V_m取得时和差分信号V_m+1取得时的两次通电。另一方面，照原样参考传感器P₀以及像素传感器P_m+1变成仅一次的通电，所以追加连接参考传感器P₀和虚设的参考传感器P_d的虚设通电和连接像素传感器P_m+1和虚设的参考传感器P_d的虚设通电的两个操作，并在所有的传感器中成为相同的自身发热。还有，也考虑了连接参考传感器P₀以及像素传感器P_m+1并使参考传感器P₀的通电次数为两次，但是，为了在所有的传感器中使通电间隔为1/2帧时间，如上述那样。

另外，如上述那样，即使是在本实施方式中，也与第1实施方式相同，分成前半和后半，进行第奇数个的信号取得和第偶数个的信号 取得。通过实行S50～S68的处理，从而信号取得所相关的向参考传感器P₀的通电在前半的最初被进行，在后半的最后进行向参考传感器P_m+1的通电。为了相对于所有的传感器等间隔地进行通电，在前半的最后进行向参考传感器P_m+1的虚设通电，在后半的最初进行向参考传感器P₀的虚设通电。为了该通电，使用虚设的参考传感器P_d。还有，在虚设通电的时候，如果不连接参考传感器P_d的话，则流过参考传感器P₀或者P_m+1的电流全部流入到放大器侧的积分电容，积分放大器21饱和。积分放大器21的负输入由虚短路而成为电压V_m＝V/2，但是，如果积分放大器21饱和的话，则虚短路不工作，作为结果，流到传感器的电流发生变化。因此，有必要设置虚设的参考传感器P_d。但是，如果积分放大器21的电流供给能力充分的话，则能够使开关S_r短路而不使积分放大器21饱和，所以，在此情况下，可以省略虚设的参考传感器P_d。

在S62的处理中，在控制部判定为计数值n大于m的情况下，向偶数判断处理转移(S64)。在S64的处理中，在控制部判定为计数值n是偶数的情况下，向绝对值信号算出处理转移(S70)。

在S70的处理中，像素信号算出部使用由S58的处理取得的差分信号V_n来算出绝对值信号M_m。在说明绝对值信号M_m的算出方法之前，首先，整理第1实施方式中的、包含由式10给予的补偿部分的绝对值图像算出式。在最初被通电并经过T_d-s时间被再次通电的像素上，将由式8给予的补偿部分∫dT_h1设为dM₁，将接着进行通电并且在经过T_d-2·s时间后被通电的、由式9给予的补偿部分∫dT_h2设为dM₂，从而dM₂-dM₁＝dM。各个像素的补偿部分即使在一条线上有数％左右的特性偏差，该偏差部分相对于减去了的dM仅数％不同，如果考虑dM自身小的话，则为能够忽视的水平。即，所有的信号取得中的补偿dM被看作相同的值而没有问题。因此，差分信号V_n如下所述进行表示。

[数15]

$\begin{array}{c}{V}_1=M_1+d{M}_2-(0+d{M}_1)=M_1+\mathrm{dM}\\ V_2=M_1+d{M}_1-(M_2+d{M}_2)=M_1-M_2-\mathrm{dM}\\ V_3=M_3+d{M}_2-(M_2+d{M}_1)=M_3-M_2+\mathrm{dM}\\ V_4=M_3+d{M}_1-(M_4+d{M}_2)=M_3-M_4-\mathrm{dM}\\ .\\ .\\ V_m=M_{m-1}+d{M}_1-(M_m+d{M}_2)=M_{m-1}-M_m-\mathrm{dM}\end{array}$

因此，绝对值M_x’如以下所述以包含补偿的形式进行计算。

[数16]

$\begin{array}{c}{M}_1^{\′}=M_1+\mathrm{dM}\\ M_2^{\′}=M_2+2\·\mathrm{dM}\\ M_3^{\′}=M_3+3\·\mathrm{dM}\\ .\\ .\\ M_m^{\′}=M_m+m\·\mathrm{dM}\end{array}$

即，如果使一条线的像素数为320的话，则第m个的像素的补偿具有dM的320倍的补偿。在第1实施方式的例子中，在将积分时间s设为100（usec）的情况下，相对于由式4给予的补偿，dM成为1/250，但是，其的320倍的第m个的像素的补偿明显大于由式4给予的补偿。但是，这不可以说第1实施方式所涉及的红外线图像传感器的方法是坏的方法。究其原因在于，用积分放大器21进行检测的补偿最终是dM，与由式4给予的补偿相比是小二位数以上的值。因此，不压迫积分放大器21或A/D转换器24的动态范围。上述的m倍了的补偿最终是在计算机上的运算结果，并且是作为校正值可以容易地减去的值。另外，如第1实施方式中所述的那样，dM由积分时间s的二次方而变小，所以仅通过稍许缩短积分时间s，从而能够成为充分小的补偿。

接着，对在S70的处理中实行的本实施方式所涉及的自身发热部分的取消方法进行说明。如上所述，除了第m个之外，也追加起到作 为参考传感器的作用的像素传感器P_m+1并取得像素传感器P_m与像素传感器P_m+1的差分信号V，但是，此时所获得的差分信号V_m+1也成为与差分信号V₁相同的绝对值信号（第1差分信号）。在仅是参考传感器P₀的情况下，一边从差分信号V₁按顺序加减V₂、V₃、V₄……一边求得绝对值信号M。相对于此，如果追加像素传感器P_m+1的话，则从m侧朝着第1个的像素，即使进行加减也能够求得各个像素传感器的绝对值信号。如果整理下标的从小的一方起的绝对值的计算值和从大的一方起的绝对值的计算值，则成为以下所述式。

[数17]

从1朝着m的情况

$\begin{array}{c}{M}_1^{\′}=M_1+\mathrm{dM}\\ M_2^{\′}=M_2+2\·\mathrm{dM}\\ M_3^{\′}=M_3+3\·\mathrm{dM}\\ .\\ .\\ M_m^{\′}=M_m+m\·\mathrm{dM}\end{array}$

[数18]

从m朝着1的情况

$\begin{array}{c}{M}_1^{\′\′}=M_1-m\·\mathrm{dM}\\ M_2^{\′\′}=M_2-(m-1)\·\mathrm{dM}\\ M_3^{\′\′}=M_3-(m-2)\·\mathrm{dM}\\ .\\ .\\ M_m^{\′\′}=M_m-\mathrm{dM}\end{array}$

使用该两组的数据来计算加权平均。例如，作为平均值M1’’’，相对于M1’和M1’’实施m：1的加权并平均化时，则成为以下所述式。

[数19]

$M_1^{\′\′\′}=\frac{M_1^{\′}\·m+M_1^{\′\′}}{m+1}=\frac{m\·M_1+m\·\mathrm{dM}+M_1-m\·\mathrm{dM}}{m+1}=(m+1)\·\frac{M_1}{m+1}=M_1$

这样，基于上式，能够完全地消去自身发热所引起的补偿。实际 上，因为所有的差分信号V_m中的dM不完全地相同，所以不能够完全地消去，但是，其偏差如上所述相对于dM可以认为为数%左右。因此，在实际使用上，即使认为能够完全地消去也没有问题。因此，如果是该方法的话，则没有必要定期地取得校正值。如果结束S70的处理，则结束图10所表示的控制处理。

如以上所述结束图10所表示的控制处理。通过实行图10所表示的控制处理，从而与实行图5所表示的控制处理的情况相同，因为能够以基本上不受到半导体工艺的偏差的影响的状态取得像素之间的差分信号，所以能够使由于周围温度的变化而产生的补偿基本上为零。

另外，通过实行图10所表示的控制处理，从而参考产感器P₀以及像素传感器P_m+1在1帧之间被通电两次。因此，通过与所有的像素传感器相连接并通电多次从而能够避免仅参考传感器P₀以及像素传感器P_m+1自身发热变大，并且能够使参考传感器P₀以及像素传感器P_m+1的通电次数与像素传感器的通电次数相等。

另外，通过实行图10所表示的控制处理，从而在第奇数个的差分信号V被取得了之后取得第偶数个的差分信号V。这样，通过进行通电，从而能够避免连续地对一度被通电的像素传感器进行通电。即，因为可以确保自身发热的放热时间，所以能够使用放热后的像素传感器来取得差分信号。

另外，通过实行图10所表示的控制处理，从而能够取消在第1实施方式中不能够完全取消的由式10所表示的补偿。该补偿通过预先作为校正值来取得，从而可以从实际图像数据减去。但是，自身发热因为由传感器的电阻值的变化而成为不同的量，因此，如果周围温度发生变化的话，则检测器自身的电阻值发生变化，补偿也发生变化。因此，有必要定期地取得校正。通过采用本实施方式所涉及的红外线图像传感器从而即使是在补偿发生变化的情况下也能够恰当地排除自身发热。

另外，在第1实施方式中，如果极端地缩短积分时间s的话，则参考传感器P₀的通电间隔从1/2帧时间偏离。其他的传感器全部每1/2帧被通电，但是，仅参考传感器P₀在差分信号V₁取得时和差分信号V₀取得时被通电。因此，如果缩短积分时间s的话，则前半的信号取得时间变短，差分信号V₁与差分信号V₀的通电时机接近，作为结果，仅参考传感器P₀的通电时间间隔不一定。相对于此，在第2实施方式中，因为具备虚设的参考传感器P_d并且在前半的最后和后半的最初进行虚设通电，所以即使缩短积分时间s也能够相对于所有的传感器等间隔地实行通电。

如以上所述，根据第2实施方式所涉及的红外线图像传感器，取得了与第1实施方式相同的作用效果，并且能够不降低开口率而实现周围温度变化或自身发热所引起的温度变化的硬件的补偿，并可以以低成本来实现小型的红外线照相机。

另外，根据第2实施方式所涉及的红外线图像传感器，因为将参考传像素配置于至少一个像素列的两端，所以通过求得分别将两个参考像素作为基准的像素的信号并平均化，从而能够进一步降低自身发热所引起的影响。

（第3实施方式）

第3实施方式所涉及的红外线图像传感器是与第1实施方式所涉及的红外线图像传感器基本上相同地构成的红外线图像传感器，不同点在于，配置有邻接于参考传感器P_a（对应于第1实施方式所涉及的红外线图像传感器的参考传感器P₀）的参考传感器P_b，虚设的参考传感器P_d被配置于参考传感器P_b的旁边或者被配置于像素传感器P_m的旁边，以及，邻接的像素的一端不是交替地连接于电源V和GND而是每两个像素地交替地连接于电源N和GND。以下，省略说明与第1实施方式所涉及的红外线图像传感器相同的部分，主要说明不同点。

本实施方式所涉及的红外线图像传感器的构成与图1所表示的第1实施方式所涉及的红外线图像传感器相同。图11是详细地表示受光部12的各行中的直到积分放大器21为止的电路（差分电路）的电路图。如图11所示，受光部12的一条线部分具备用于将m（m：整数）个的像素传感器P_m和两个参考传感器P_a、参考传感器P_b、一个的虚设的参考传感器P_d（没有图示）以及规定的两个像素传感器P_x,P_y（x,y：整数，a,b）与积分放大器21连接的开关S_a,S_b,S_m来构成。即，与第1实施方式所涉及的红外线图像传感器的电路相比，不同点在于，追加了参考传感器P_b以及虚设的参考传感器P_d，仅虚设的参考传感器P_d 在一端部连接有开关S_d、在另一端连接有开关S_v。再有，参考传感器P_a、参考传感器P_b以及像素传感器P_m为将邻接的两个像素彼此作为一组，在每组上像素的端部的连接对象不同的构成。例如，参考传感器P_a,P_b、像素P₁,P₂、像素P₃,P₄、像素P₅,P₆……形成一组，每组交替地连接于电源V和GND。即，每两个像素交替地连接于电源N和GND。其他的部分与第1实施方式所涉及的红外线图像传感器相同。还有，与第2实施方式所涉及的红外线图像传感器相同，如果在积分放大器21的电流供给能力上有富余的话，则也可以通过使开关S_r短路来进行通电从而不需要虚设的参考传感器P_d。

接着，对本实施方式所涉及的红外线图像传感器的信号取得动作进行说明。图12是表示本实施方式所涉及的红外线图像传感器的信号取得动作的流程图。图12所表示的控制处理例如从红外线图像传感器的电源被开启的时机起以规定的间隔被反复实行。还有，图12所表示的控制处理是由配备于红外线图像传感器的控制部（没有图示）实行的控制处理。控制部例如具备CPU等的运算处理部。

首先，控制部实行初始处理（S80）。S80的处理与图5的S10的处理基本上相同，控制部将k设定为1，将计数值n设定为k。k是规定反复处理的实行次数以及反复处理的最先的像素传感器编号的数字。之后，控制部向计数值判定处理转移（S82）。在S82的处理中，控制部判定计数值n是否为4。在S82的处理中判定为计数值n不是4的情况下，向计数值判定处理转移（S86）。在S86的处理中，控制部判定计数值n是否为3。在S86的处理中控制部判定为计数值n不是3的情况下，向差分电路前处理转移（S90）。

S90的处理与S12的处理相同，控制部使被蓄积于积分电容C中的电荷放电。如果S90的处理结束，则向差分信号取得·存储处理转移（S92）。S92的处理与S14的处理基本上相同，控制部以积分时间s取得差分信号V_n并进行存储。还有，在取得差分信号V₁的情况下，连接像素传感器P_a和像素传感器P₁来进行取得。控制部在取得差分信号V₂的情况下，连接像素传感器P_b和像素传感器P₂来进行取得。另外，控制部在取得差分信号V_n的情况下，连接像素传感器P_n-2和像素传感器P_n来进行取得。这样，控制部不是连接邻接的像素而是连接每隔一个的像素来取得差分信号。如果S92的处理结束，则向计数处理转移（S94）。

在S94的处理中，控制部对计数值n进行计数。在此，控制部将4加到计数值n。如果S94的处理结束，则向计数值判定处理转移（S96）。

S96的处理与S18的处理相同，控制部在S94的处理中判定被计数的计数值n是否大于从像素数m减去了3的m-3。在S96的处理中，在控制部判定为计数值n不大于m-3的情况下，再次向计数值判定处理转移（S82）。然后，在S82的处理中，在控制部判定为计数值n不是4的情况下，向S86的处理转移，在S86的处理中，在控制部判定为计数值n不是3的情况下，向差分电路前处理转移（S90）。之后，控制部在S92的处理中以积分时间s取得第n+4个的差分信号V。这样，控制部在S94的处理中对计数值各加上4，直至计数值n大于m-3，如差分信号V₁、V₅、V₉、V_m-3那样依次仅取得规定的差分信号V。

另一方面，在S96的处理中，在控制部判断为计数值n大于m-3的情况下，向反复次数判定处理转移（S98）。在S98的处理中，控制部判定反复次数k是否小于3。在S98的处理中，在控制部判定为反复次数k小于3的情况下，向虚设通电处理转移（S100）。

在S100的处理中，控制部连接图11所表示的图像传感器P_m+k-2和虚设的参考传感器P_d（没有图示）。S100的处理是为了使图像传感器P_m+k-2的通电次数与其他的传感器的通电次数相等而进行的处理，并且成为仅通电目的的操作。如果S100的处理结束，则向待机直至经过1/4帧的处理转移（S101）。通过该处理，从而能够使由于到此为止的信号取得而发热的元件充分放热。之后，向反复次数k的计数处理转移（S102）。

在S102的处理中，控制部对反复次数k的计数和计数值n初始化。控制部，在此，控制部将1加到反复次数k，并且将计数值n设定为k。如果S102的处理结束，则向计数值判定处理转移（S104）。

在S104的处理中，控制部判定反复次数k是否大于4。在S104的处理中，在控制部判定为反复次数k不大于4的情况下，再次向计数值判定处理转移（S82）。然后，在S82的处理中，在控制部判定为计数值n为4的情况下，向虚设通电处理转移（S84）。

在S84的处理中，控制部连接图11所表示的参考传感器P_b和虚设的参考传感器P_d（没有图示）。S84的处理是为了使参考传感器P_b的通电次数与其他的传感器的通电次数相等而进行的处理，并且成为仅通电目的的操作。如果S84的处理结束，则向S86的计数值判定处理转移，在控制部判定为计数值n不是3的情况下，向差分电路前处理转移（S90）。之后，控制部在S92的处理中以积分时间s取得第n+4个的差分信号V，并且在S94的处理中对计数值各加上4，在S96的处理中判定计数值是否大于m-3。这样，控制部对计数值各加上4，并直至计数值n大于m-3，如差分信号V₂、V₆、V₁₀、V_m-2那样依次仅取得规定的差分信号V。

另一方面，在S96的处理中，在控制部判断为计数值n大于m-3的情况下，向S98的反复次数判断处理转移，在控制部判定为反复次数k为小于3的情况下，向S100的虚设通电处理转移，并且向反复次数k的计数处理转移（S102）。在S102的处理中，控制部将1加到反复次数k并将k代入到计数值n。然后，在S104的处理中，在控制部判定为反复次数k不大于4的情况下，再次向计数值判定处理转移（S82）。然后，在S82的处理中，在控制部判定为计数值n不是4的情况下，向S86的计数值判定处理转移，在控制部判定为计数值n为3的情况下，向虚设通电处理转移（S88）。

在S88的处理中，控制部连接图11所表示的参考传感器P_a和虚设的参考传感器P_d（没有图示）。S88的处理是为了使参考传感器P_a的通电次数与其他的传感器的通电次数相等而进行的处理，并且成为仅通电目的的操作。如果S88的处理结束，则向差分电路前处理转移（S90）。之后，控制部在S92的处理中以积分时间s取得第n+4个的差分信号V，并且在S94的处理中对计数值各加上4，在S96的处理中判定计数值是否大于m-3。这样，控制部对计数值各加上4，直至计数值n大于m-3，如差分信号V₃、V₇、V₁₁、V_m-1那样依次仅取得规定的差分信号V。

另一方面，在S96的处理中，在控制部判断为计数值n大于m-3的情况下，向S98的反复次数判定处理转移，在控制部判定为反复次数k小于3的情况下，向反复次数k的计数处理转移（S102）。在S102的处理中，控制部将1加到反复次数k并将计数值设定为k。然后，在S104的处理中，在控制部判定为反复次数k不大于4的情况下，再次向计数值判定处理转移（S82）。然后，在S82的处理中，在控制部判定为计数值n不是4的情况下，向计数值判定处理转移，在控制部判定为计数值n不是3的情况下，向差分电路前处理转移（S90）。之后，控制部在S92的处理中以积分时间_s取得第n+4个的差分信号V。这样，控制部在S94的处理中对计数值各加上4，直至计数值n大于m-3，如差分信号V₄、V₈、V₁₂、V_m那样依次仅取得规定的差分信号V。

另一方面，在S96的处理中，在控制部判断为计数值n大于m-3的情况下，向反复次数判定处理转移（S98）。在S98的处理中，控制部判定反复次数k是否小于3。在S98的处理中，在控制部判定为反复次数k不小于3的情况下，向反复次数k的计数处理转移（S102）。

在S102的处理中，控制部对反复次数k的计数和计数值n实施初始化。控制部，在此，控制部将1加到反复次数k，并且将计数值n设定为k。如果S102的处理结束，则向计数值判定处理转移（S104）。

在S104的处理中，控制部判定反复次数k是否大于4。在S104的处理中，在控制部判定为反复次数k不大于4的情况下，向绝对值信号算出处理转移（S106）。

如以上所述，在到此为止的处理中取得反复次数k为1～4的值，并成为以下那样的流程。首先，控制部在参考传感器P_a与像素传感器P₁之间取得绝对值信号（第1差分信号）即差分信号V₁。接着，控制部连接像素传感器P₃和像素传感器P₅并取得差分信号V₅。接着，控制部连接像素传感器P₇和像素传感器P₉并取得差分信号V₉。控制部这样进行反复，直至差分信号V_m-3进行取得。接着，控制部在参考传感器P_b与像素传感器P₂之间取得绝对值信号（第1差分信号）即差分信号V₂。接着，控制部以连接像素传感器P₄和像素传感器P₆并取得差分信号V₆、连接像素传感器P₈和像素传感器P₁₀并取得差分信号V₁₀的方式直至差分信号V_m-2进行取得。之后，控制部以连接像素传感器P₁和像素传感器P₃并取得差分信号V₃、连接像素传感器P₅和像素传感器P₇并取得差分信号V₇的方式直至差分信号V_m-1进行取得。最后，控制部以连接像素传感器P₂和像素传感器P₄并取得差分信号V₄、连接像素传感器P₆和像素传感器P₈并取得差分信号V₈的方式直至差分信号V_m 进行取得。由此，一条线的像素信息全部被取得。还有，与第1实施方式所涉及的红外线图像传感器相同，因为使参考传感器P_a,P_b、像素传感器P_m-1,P_m上的通电间隔和通电次数与其它的像素相同，所以控制部在差分信号V_m-3的取得之后进行像素传感器P_m-1的虚设通电、在差分信号V_m-2的取得之后进行像素传感器P_m的虚设通电、在差分信号V₃取得之前进行参考传感器P_a的虚设通电、在差分信号V₄取得之前进行参考传感器P_b的虚设通电。

接着，在S106的处理中，像素信号算出部使用由S92的处理取得的差分信号V_n来算出绝对值信号M_m。自身发热所引起的补偿因为与第1实施方式相同，因此，为了容易看到式，如果省略并整理，则成为以下那样。

[数20]

$\begin{array}{c}(k=1)\\ V_1=M_1\\ V_5=M_5-M_3\\ V_9=M_9-M_7\\ .\\ V_{m-3}=M_{m-3}-M_{m-5}\end{array}$

[数21]

$\begin{array}{c}(k=2)\\ V_2=M_2\\ V_6=M_6-M_4\\ V_{10}=M_{10}-M_8\\ .\\ V_{m-2}=M_{m-2}-M_{m-4}\end{array}$

[数22]

$\begin{array}{c}(k=3)\\ V_3=M_1-M_3\\ V_7=M_5-M_7\\ V_{11}=M_9-M_{11}\\ .\\ V_{m-1}=M_{m-3}-M_{m-1}\end{array}$

[数23]

$\begin{array}{c}(k=4)\\ V_4=M_2-M_4\\ V_8=M_6-M_8\\ V_{12}=M_{10}-M_{12}\\ .\\ V_m=M_{m-2}-M_m\end{array}$

如以上所述，在本实施方式中，将一条线一分为二，获得两个种类的由取决于差分信号V₁的绝对值信号基准取得的像素信息和由取决于差分信号V₂的绝对值信号基准取得的像素信息，从而取得一个像素信息。如果S106的处理结束，则结束图12所表示的控制处理。

如以上所述结束图12所表示的控制处理。在第1实施方式以及第2实施方式中，说明了取得一条线（行）上的在邻接像素之间的差分信号并再构成图像的例子，但是，也可以如本实施方式那样不一定在邻接的像素之间取得差分信号。像素尺寸多为20～50[um]，在采用20[um]的情况下，即使在一个放置的像素之间取得差分像素之间的距离也最多是40[um]。因此，对于半导体工艺的环境来说能够看作为基本上相同。因此，与第1实施方式以及第2实施方式相同，因为能够在基本上不受到半导体工艺的偏差的影响的状态下取得像素之间的差分信号，所以可以使由于周围温度的变化而产生的补偿基本上为零。

另外，通过实行图12所表示的控制处理，从而能够使所有的像素传感器的通电次数相等，并且能够避免连续地对一度被通电的像素传感器实施通电。即，因为可以确保自身发热的放热时间，因而能够使 用放热后的像素传感器来取得差分信号。

再有，本实施方式所涉及的红外线图像传感器的信号读取方法可以如以下所述进行扩张。例如，也可以更换行与列的关系，并使用列的邻接的像素之间的差分信号。另外，也可以不一定是邻接的像素之间的差分。该方法的优点在于，因为等价地减少像素数，所以能够使第1实施方式所表示的运算后的补偿为一半。在本实施方式中，一个放置地连接各个像素，但是，如果仅将一条线一分为二的话，则也可以如第2实施方式那样将参考传感器配置于两端而独立地对右半部分和左半部分实施信号取得。但是，在如以上所述进行构成的情况下，无法实现将第1实施方式扩张成第2实施方式那样的、向补偿的完全的取消的方法的扩张。还有，能够通过在本实施方式所涉及的红外线图像传感器的像素列的右端上也追加两个追加的参考传感器来进行改良。

如以上所述，在本实施方式中，通过改变传感器的特性视为相同的范围内的连接，从而能够产生出各种各样的变形。如果特性可以看作相同的话，那么也可以两个放置地连接传感器，将一条线分成3个或者4个来取得独立的像素信息。作为另一个的例子，是将两条线分成左半部分和右半部分而以两条线连接于一个积分放大器21的方法。上面的线的左半部分以与第2实施方式相同的方式连接所邻接的传感器彼此，左半部分的最后的像素传感器P_m/2与下面的线的像素传感器P_m/2相连接。下面的左半部分也成为与上面的线相同的连接，在以像素传感器P_m/2进行折回之后，依次与像素传感器P_m/2-1、P_m/2-2、……P₁相连接，最后与下面的参考传感器相连接。这与在正中进行折回而将两条线看作一条线的第2实施方式相同。在该两条线的右半部分上也将参考传感器配置于右端，并使用别的积分放大器21来进行信号处理。还有，在所邻接的线上，因为传感器的特性与在线上邻接的传感器的关系相同等，所以在所邻接的线上即使上下地连接也能够进行同样的处理。

如以上所述，根据第3实施方式所涉及的红外线图像传感器，取得了与第1以及第2实施方式相同的作用效果，并且能够不降低开口率而实现由于周围温度变化或自身发热而引起的温度变化的硬件的补 偿，并且可以以低成本实现小型的红外线照相机。另外，在将热型图像传感器利用于太赫兹成像（terahertz imaging）的情况下，因为信号水平低于通常的热图像传感器1～2位数左右，所以具有高S/N比的信号检测单元成为必要。通过对于这样的用途也采取本实施方式所涉及的方法从而可以实现高灵敏度的照相机。

（第4实施方式）

第4实施方式所涉及的红外线图像传感器是与第3实施方式所涉及的红外线图像传感器基本上相同地构成的红外线图像传感器，不同点在于，相对于像素列配备多个积分放大器21。以下，省略说明与第1以及第3实施方式所涉及的红外线图像传感器相同的部分，主要说明不同点。

相对于像素列配备多个积分放大器21的红外线图像传感器，例如成为两个方式。作为第1例子，为了改善S/N比而具备多个积分放大器。在对于一条线而言一个放大器中，积分时间s不能够变长至以一条线的像素数除一帧时间后的时间T以上。在检测器的灵敏度相同的时候，对于改善S/N比来说，通过增加相对于一条线的积分放大器21的数量，从而可以延长积分时间s。在现有的技术中，在使用了热型检测器的图像传感器中，延长积分时间s会增大自身发热所引起的补偿，所以压迫积分放大器21或A/D转换器24的动态范围。特别是在现有技术中，不能成为现实的S/N改善的手段。但是，在由上述的实施方式进行说明的方式中，与现有技术相比能够缩小信号检测时的补偿两位数以上。因此，由增加放大器进行的S/N比的改善成为有效的手段。还有，如果进行第1实施方式或者第2实施方式所表示的像素传感器的连接的话，则必定产生取得信号的减法，所以积分放大器21自身所具有的补偿等也被抵消。因此，即使是在具备多个积分放大器21的情况下，也不是为了绝对值信号算出而运算由不同的放大器取得的差分信号，使用差分信号的运算也可以仅由来自一个放大器的输出进行。

本实施方式所涉及的第1构成是在上述的第3实施方式中使用两个积分放大器21的构成。在第3实施方式中，独立地获得将参考传感器P_a作为基准的差分信号V_m组（set）和将参考传感器P_b作为基准的差分信号组，但是，获得用不同的积分放大器21对其进行放大的构成。 由此，积分时间s与放大器为一个的情况相比能够取得两倍的时间。当然，如作为第1实施方式的改良版的第2实施方式那样，也可以在本实施方式所涉及的红外线图像传感器的像素列的右端也追加两个参考传感器。

本实施方式所涉及的第2构成表示于图13中。在第2构成中，其目的在于，通过具备多个积分放大器21来改善分辨率。图13是详细地表示受光部12的各行中的直至积分放大器为止的电路（差分电路）的电路图。如图13所示，本实施方式所涉及的红外线图像传感器的差分电路与第3实施方式所涉及的红外线图像传感器的差分电路相比，不同点在于，具备积分放大器21a、21b。

如图13所示，具备取得绝对值信号的像素传感器P₀与像素传感器P₁的差分检测用的积分放大器21b、以及像素之间的差分信号取得用的积分放大器21a。积分放大器21b使用具有与积分放大器21a不同的增益的积分放大器。另外，对于A/D转换器24来说也可以使用分辨率高的转换器。在通常的热图像中，因为在所邻接的像素之间存在急剧的温度变化那样的情况在现实的世界中是没有的，所以在像素彼此的差分信号检测中不要求大的动态范围。因此，提高增益来加强信号强度既有利于S/N比又有利于分辨率。

另一方面，绝对值信号有必要提高宽的动态范围和A/D转换器24的分辨率。在上述的实施方式中，因为以一个积分放大器21和A/D转换器24来取得绝对值信号和差分信号，所以作为动态范围，由绝对值信号的取得的要求规格来决定，A/D转换的转换时间由像素数来决定。一般而言，A/D转换器24，如果加快转换时间的话，则成为低分辨率，相反，如果延缓转换时间的话，则成为高分辨率。因此，在本实施方式中，对于绝对值信号取得来说连接个别地准备的积分放大器21a和A/D转换器24。此时，绝对值信号取得侧的A/D转换器24因为能够将长于像素之间的差分信号取得时间的时间作为转换时间来进行分配，所以成为高分辨率。另一方面，因为对于差分信号用来说不要求大的动态范围，所以可以使用低分辨率且高速的A/D转换器24。

还有，在本实施方式中，能够在绝对值信号取得时延长积分时间s来提高S/N比。在此情况下，也可以以不成为自身发热量与其它的像 素不同的状态的方式使积分时间s相同。另外，即使是在本实施方式的第2构成中，也如第2实施方式那样能够追加起到作为参考元件的作用的像素传感器P_m+1来取消自身发热的补偿。在此情况下，将像素传感器P_m+1与像素传感器P_m的差分信号检测器连接于动态范围宽的积分放大器21b侧。

如以上所述，根据第4实施方式所涉及的红外线图像传感器，取得了与第1～第3实施方式相同的作用效果，并且能够不降低开口率而实现由于周围温度变化或自身发热而引起的温度变化的硬件的补偿，并且可以以低成本实现小型的红外线照相机。

（第5实施方式）

第5实施方式所涉及的红外线图像传感器是与第1～第4实施方式所涉及的红外线图像传感器基本上相同地构成的红外线图像传感器，仅放大部的构成不同。以下，省略说明与第1～第4实施方式所涉及的红外线图像传感器相同的部分，主要说明不同点。

在第1～第4实施方式所涉及的红外线图像传感器中，以全部使用电流检测型的积分放大器并连接邻接的传感器的方法为例子进行了说明，但是，即使是在其它的构成中也可以取得差分信号。第5实施方式所涉及的红外线图像传感器的一个例子表示于图14中。如图14所示，与第1实施方式所涉及的红外线图像传感器相同，使用电流检测型的积分放大器21，但是，积分放大器21的输入不同。即，不是连接所邻接的像素传感器彼此，而是以包含参考传感器P₀的第偶数个的像素传感器P_2n能够连接于积分放大器21的正输入并且第奇数个的像素传感器P_2n+1能够连接于积分放大器21的负输入的方式配置开关S_m，所有的像素传感器的方端全部连接于相同的电压V。另外，在积分放大器21的负侧的线上连接有电阻R-，在正侧的线上连接有电阻R+。电阻R-、R+使用完全相同的电阻值的电阻。另外，电阻R-、R+没有必要是与像素传感器相同的构造，另外，以通过加强与电路基板的热性连接以不产生自身发热的方式进行构成。电阻R-、R+也可以是由温度特性小的通常的金属形成的电阻。

接着，对图14所表示的电路的动作进行说明。首先，开启（ON）参考传感器P₀的开关S₀并且也开启（ON）像素传感器P₁的开关S₁。此时，在积分放大器21的正输入施加由参考传感器P₀和电阻R+对电压V进行分压的电位。因为由积分放大器21的虚短路(imaginary short)的机构而使该正输入的电位表现为负输入的电位，因此，连接于负输入的电阻R-也流过与电阻R+相同的电流。此时，如果红外线完全不被入射到像素传感器P₁的话，则成为与参考传感器P₀相同的电阻值，所以流过的电流也相同，并且积分放大器21的输出成为0(实际上，表现为与正输入相同的电压)。如果红外线被入射到像素传感器P₁的话，则成为与参考传感器P₀不同的电阻值，如果没有流过与参考传感器P₀不同的电流的话，则不能够使负输入的电位相同，所以流过不同的电流。流到电阻R-的电流与流到电阻R+的电流相同，即，因为与流到参考传感器P₀的电流相同，所以作为结果，参考传感器P₀与像素传感器P₁的差分电流流入到积分电容C。

上述动作即使是在应用于第1实施方式的情况下也完全相同。因此，即使应用本实施方式所涉及的放大器构成，也能够构筑第1～第4实施方式所涉及的红外线图像传感器。

另外，电阻R-、R+由使与基板之间的热传导良好并且由温度变化引起的特性变化小的材料制作，所以即使在各个像素的信号取得中每次使用，也不产生自身发热的问题。因此，对于各个像素来说没有必要准备电阻R-、R+。

另外，通过采用上述构成，从而能够自由地选择施加于像素传感器的电压V。通常，能够施加于积分放大器21的电压有限制。例如，在电源电压5[V]的积分放大器21中，5[V]成为上限值。差分信号V_m能够正负地输出，所以在第1～第4所涉及的红外线图像传感器的放大器构成中，可以使差分信号V_m为电源电压的中央值、即2.5[V]。因此，提供给像素传感器的电压被决定为5[V]。可以设计像素传感器电阻值，但是，决定电源电压成为相对于设计的一个制约。但是，在本实施方式中，因为能够自由地设定电阻R-、R+的值，所以对于向像素传感器的施加电压来说产生自由度。例如，在像素传感器的电阻值为100[kΩ]的情况下，如果对于电阻R-、R+采用100[kΩ]的电阻值的话，则由施加电压5[V]而使积分放大器21的动作中心成为2.5[V]。在将电阻R-、R+设为50[kΩ]的情况下，能够就这样维持动作中心2.5[V]，并且能 够将施加电压提高到7.5[V]。在提高施加电压的情况下，因为信号电流增加，所以可以提高S/N比。

本实施方式所涉及的红外线图像传感器的其它的例子表示于图15中。如图15所示，本实施方式所涉及的红外线图像传感器具有电压检测型的放大器构成。在图15中，因为像素传感器的排列与图14相同，所以考虑说明理解的容易性，仅记载参考传感器P₀以及像素传感器P₁，省略其他的记载。

如图15所示，参考传感器P₀，其一端被连接于电压V。另外，参考传感器P₀通过开关S₀而串联连接于电流源I_s+。该连接点与放大器A+的正输入相连接。另外，像素传感器P₁，其一端被连接于电压V。另外，像素传感器P₁通过开关S₁而串联连接于电流源I_s-。该连接点与放大器A-的正输入相连接。电流源I_s-、I_s+两者均是流出相同的一定电流的电流源。另外，放大器A-、A+为缓冲放大器。放大器A+的输出侧被连接于放大器A_s的正输入，放大器A-的输出侧被连接于放大器A_s的负输入。放大器A_s为运算放大器A-、A+的电压的差分并进行积分的电路。电流源I_s-和I_s+因为是流出相同的一定电流的电流源，所以由于参考传感器P₀与像素传感器P₁的电阻值的不同，在放大器A-和放大器A+的正输入上施加不同的电位。该差分电位相当于差分信号。放大器A-、A+因为单单是缓冲放大器，所以输出被施加于各个放大器的正输入的电压被输出。放大器A_s因为是运算放大器A-、A+的电压的差分并进行积分的电路，所以作为结果，在输出中，获得参考传感器P₀以及像素传感器P₁的差分信号。之后，通过切换开关，并通过取得各个像素的差分信号，从而能够获得与第1～第4实施方式的红外线图像传感器相同的信号。即，上述构成可以应用到第1～第4实施方式中。

如以上所述，根据第5实施方式所涉及的红外线图像传感器，取得了与第1～第4实施方式相同的作用效果，并且能够不降低开口率而实现由于周围温度变化或自身发热而引起的温度变化的硬件的补偿，并且可以以低成本来实现小型的红外线照相机。

还有，上述的各个实施方式是表示本发明所涉及的红外线图像传感器的一个例子的实施方式。本发明所涉及的红外线图像传感器并不 限于各个实施方式所涉及的红外线图像传感器，可以对各个实施方式所涉及的红外线图像传感器进行变形，或者应用其它的方式。

例如，对于在上述的实施方式中进行说明的放大器构成，并不限于上述的实施方式，只要是能够取出两个传感器的差分信号的话，则可以具有任意的构成。另外，像素传感器并不限于测辐射热计，也可以是热电堆等的热型检测器。

另外，在上述实施方式中，以最初进行参考传感器P₀和图像传感器P₁的信号取得的方式进行了说明，但是，该顺序不是本质。例如，在第1实施方式中，对最初取得绝对值信号V₁的情况进行了说明，但是，也可以分成第偶数个以及第奇数个来实行，并且在前半取得第偶数个，在后半取得绝对值信号。在此情况下，来自绝对值信号的时间差成为1/2帧时间而变短。

再有，在上述实施方式中，对相对于一个像素列具备至少一个参考传感器P₀的例子进行了说明，但是，也可以是相对于多个像素列具备至少一个参考传感器P₀的情况，即，相对于由多个像素列构成的像素区域也可以具备至少一个参考传感器P₀。

符号的说明

1…红外线图像传感器、12…受光部。

Claims (6)

1.一种红外线图像传感器，其特征在于：

是检测红外线的红外线图像传感器，

具备：

受光部，具有排列了多个像素的像素区域以及至少一个参考像素；

积分放大器，在所述受光部的每行像素列设置，能够分别经由开关而连接于包含于该像素列的像素；

差分电路，使用对应于第1像素列的第1积分放大器来取得作为包含于所述第1像素列的一个像素的信号与所述参考像素的信号的差分信号的第1差分信号，使用所述第1积分放大器来取得作为包含于所述第1像素列的多个像素中的规定的两个像素的信号的差分信号的第2差分信号；

像素信号算出部，基于所述第1差分信号以及所述第2差分信号，算出所述像素的信号，

所述规定的两个像素，各自的一端互相连接而串联连接，并且各自的另一端连接于不同的电位，

所述差分电路基于所述规定的两个像素的连接点上的电位与规定的电位的差分来取得所述第2差分信号。

2.一种红外线图像传感器，其特征在于：

是检测红外线的红外线图像传感器，

具备：

受光部，具有排列了多个像素的像素区域以及至少一个参考像素；

积分放大器，在所述受光部的每行像素列设置，能够分别经由开关而连接于包含于该像素列的像素；

差分电路，使用对应于第1像素列的第1积分放大器来取得作为包含于所述第1像素列的一个像素的信号与所述参考像素的信号的差分信号的第1差分信号，使用所述第1积分放大器来取得作为包含于所述第1像素列的多个像素中的规定的两个像素的信号的差分信号的第2差分信号；

像素信号算出部，基于所述第1差分信号以及所述第2差分信号，算出所述像素的信号，

所述规定的两个像素，各自的一端与不同的电阻连接而分别与电阻串联连接，并且各自的另一端连接于相同的电位，

所述差分电路基于所述规定的两个像素与电阻的各个连接点上的电位的差分来取得所述第2差分信号。

3.如权利要求1或2所述的红外线图像传感器，其特征在于：

所述参考像素配置于所述第1像素列的一端。

4.如权利要求1或2所述的红外线图像传感器，其特征在于：

所述参考像素配置于所述第1像素列的两端。

5.如权利要求1～4中的任意一项所述的红外线图像传感器，其特征在于：

所述规定的两个像素为邻接的像素。

6.一种信号读出方法，其特征在于：

是具备受光部以及积分放大器的红外线图像传感器中的信号读出方法，所述受光部具有由至少一个像素列构成的像素区域、以及配置于所述像素列的一端的2个参考像素，所述积分放大器在所述受光部的每行像素列设置并且能够分别经由开关而连接于包含于该像素列的像素，

所述信号读出方法具备：

差分信号取得步骤，使用对应于第1像素列的第1积分放大器来取得作为包含于所述第1像素列的一个像素的信号与所述参考像素的信号的差分信号的第1差分信号，使用所述第1积分放大器来取得作为包含于所述第1像素列的多个像素中的规定的两个像素的信号的差分信号的第2差分信号；以及

像素信号算出步骤，基于所述第1差分信号以及所述第2差分信号，算出所述像素的信号，

所述差分信号取得步骤，以将第1所述参考像素作为起点来探索所邻接的像素的方式使用所述第1积分放大器来取得所述第1差分信号以及所述第2差分信号，并且以将第2所述参考像素作为起点来探索所邻接的像素的方式使用所述第1积分放大器来取得所述第1差分信号以及所述第2差分信号，

像素信号算出步骤，基于将第1所述参考像素作为起点而获得的所述第1差分信号以及所述第2差分信号，算出所述像素的信号，并且基于将第2所述参考像素作为起点而获得的所述第1差分信号以及所述第2差分信号，算出所述像素的信号，并基于算出的两个结果，算出所述像素的信号。