CN116210227A - 用于成像系统和方法的真空健康检测 - Google Patents

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Abstract

提供了用于促进成像系统和方法的真空健康检测的技术。在一个示例中，成像设备包括被配置为生成第一参考信号的检测器。成像设备还包括被配置为存储第一参考信号的值的缓冲电路。成像设备还包括联接到缓冲电路的处理电路。处理电路被配置为基于与检测器关联的第一温度来确定第一预定值。处理电路还被配置为至少基于第一参考信号的值和第一预定值来确定与检测器关联的真空完整性。还提供了相关的方法和系统。

Description

用于成像系统和方法的真空健康检测
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年7月21日提交且题为“用于成像系统和方法的真空健康检测(VACUUM HEALTH DETECTION FOR IMAGING SYSTEMS AND METHODS)”的美国专利申请第63/054,729号的权益和优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
一个或多个实施例总体上涉及成像，更具体地，例如，涉及用于成像系统和方法的真空健康检测。
背景技术
成像系统可以包括检测器的阵列，其中，每个检测器用作像素来产生二维图像的一部分。存在各种各样的图像检测器，例如可见光图像检测器、红外图像检测器或可以在图像检测器阵列中设置用于捕获图像的其他类型的图像检测器。作为示例，可以在图像检测器阵列中设置多个传感器，以检测期望波长的电磁(EM)辐射。在一些情况下，例如对于红外成像，检测器捕获的图像数据的读出可以由读出集成电路(ROIC)以时间复用的方式执行。读出的图像数据可以被传送到其他电路，例如进行处理、存储和/或显示。在某些情况下，检测器阵列和ROIC的组合可称为焦平面阵列(FPA)。FPA和图像处理工艺技术的进步导致所产生的成像系统的功能和复杂性提高。
发明内容
在一个或多个实施例中，成像设备包括被配置为生成第一参考信号的检测器。成像设备还包括被配置为存储第一参考信号的值的缓冲电路。成像设备还包括联接到缓冲电路的处理电路。处理电路被配置为基于与检测器关联的第一温度来确定第一预定值。处理电路还被配置为至少基于第一参考信号的值和第一预定值确定与检测器关联的真空完整性。
在一个或多个实施例中，一种方法包括由检测器生成第一参考信号。该方法还包括由缓冲电路存储第一参考信号的值。该方法还包括由处理电路基于与检测器关联的第一温度确定第一预定值。该方法还包括由处理电路至少基于第一参考信号的值和第一预定值确定与检测器关联的真空完整性。
本公开的范围由权利要求限定，其通过引用并入本部分。通过考虑以下对一个或多个实施例的详细描述，本领域的技术人员将更完整地理解本公开的实施例，并实现其附加优点。将参考首先简要描述的附图。
附图说明
图1示出了根据本公开的一个或多个实施例的示例成像系统的框图。
图2示出了根据本公开的一个或多个实施例的示例测辐射热计电路。
图3示出了根据本公开的一个或多个实施例的示例测辐射热计电路。
图4示出了根据本公开的一个或多个实施例的用于促进真空健康检测的示例系统。
图5示出了根据本公开的一个或多个实施例的用于促进真空健康检测的示例过程的流程图。
图6示出了根据本公开的一个或多个实施例的用于促进真空检测的示例偏置电路。
图7示出了随时间变化的与斜坡发生器关联的斜坡电压和与计数器电路关联的数字计数值的曲线图。
图8示出了根据本公开的一个或多个实施例的随时间变化的温度与对于不同环境温度的热跨导之间的关系的曲线图。
图9示出了根据本公开的一个或多个实施例的随温度变化的参考电压信号与热跨导之间的关系的曲线图。
图10示出了根据本公开的一个或多个实施例的随帧编号变化的在两个不同热跨导下的参考电压信号的差异与温度之间的关系的曲线图。
图11示出了根据本公开的一个或多个实施例的示例测辐射热计电路。
本公开的实施例及其优点通过参考以下详细描述得到最好的理解。需要注意的是，各个部件的尺寸和这些部件之间的距离在图中未按比例绘制。应当理解，相似的附图标记用于标识一幅或多幅图中所示的相似元件。
具体实施方式
下面给出的详细描述旨在作为对主题技术的各种配置的描述，而不是为了表示主题技术可以在其中实践的唯一配置。附图并入本文并构成详细描述的一部分。详细描述包括具体细节，目的是提供对主题技术的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员来说清楚和明显的是，主题技术不限于本文阐述的具体细节并且可以使用一个或多个实施例来实践。在一个或多个实例中，结构和部件以框图形式示出以避免模糊主题技术的构思。本公开的一个或多个实施例由一个或多个附图示出和/或结合一个或多个附图描述，并在权利要求中阐述。
提供了各种系统和方法来促进真空健康检测。在各种实施例中，成像系统和方法可以使用基于测辐射热计的检测器。根据各种实施例的成像设备可以包括具有检测器和读出电路的FPA。检测器也可称为检测器像素、检测器元件或简称为像素或元件。每个检测器可以捕获入射场景(例如，入射EM辐射)的一部分并生成关联的检测器输出。检测器输出可以是电信号(例如，电压或光电流)并且可以被称为像素输出或图像数据。读出电路执行读出，以从每个检测器获得指示由检测器检测到的EM辐射的图像数据。
在某些方面，FPA可以包括有效单位单元和参考单位单元。每个有效单元可包括检测器。每个参考单位单元可包括检测器和选择性地阻挡参考单位单元的检测器免受入射在单位单元阵列上的场景(例如，入射或外部辐射，例如热辐射)的结构(例如，快门、盖、罩、板叶)或其一部分。该结构可用于向参考单位单元的检测器提供/呈现均匀的场景。参考单位单元的检测器被有效地被阻挡而看不到场景。因此，参考单位单元及其检测器可分别称为盲单位单元和盲检测器。
FPA(例如，有效和盲检测器以及读出电路)可以位于真空封装内，以提供促进从检测器获得期望灵敏度的高真空环境。由于各种因素，例如除气和/或泄漏，真空完整性可能会随着时间的推移而降低。例如，当丧失真空时，空气和/或其他气体可能会进入传感器腔体并对检测器的热隔离产生不利影响。真空完整性的这样的降低可能导致真空压力的逐渐丧失，并因此降低FPA的灵敏度和整体性能。FPA的参考检测器屏蔽于入射或外部辐射，并且与有效检测器类似，与基板基本上热隔离。有效检测器和参考检测器可以共享各种属性，例如在同一真空腔体内操作和共享噪声属性(例如，时间噪声属性)。
在一些实施例中，真空的完整性可以通过保存/存储盲检测器生成的参考信号VREF的值来确定。在一方面，参考信号VREF可被称为偏置设置参考信号。参考信号VREF可用于补偿有效检测器的自发热(例如，脉冲偏置发热)。因此，参考信号VREF也可以称为补偿信号或反斜坡信号(例如，以补偿与自发热关联的斜坡/斜率)。在一些情况下，可以为每行有效检测器生成参考信号。例如，当逐行读出检测器阵列时，线可以称为行。参考信号VREF可以根据温度具有不同斜率。在一个实施例中，温度可以是FPA的读出电路(例如，ROIC)的温度，其也可以被称为环境温度或基板温度。在一方面，更热的温度与更高的脉冲偏置发热关联并且因此与更大的斜率关联。当FPA和检测器所在的真空具有高质量时，参考信号VREF具有较大的斜率，因为脉冲偏置发热不会因到空气的热分流而降低。随着真空降低，缓冲到检测器的参考信号VREF的斜坡变平。在这点上，随着真空降低，像素可能变得热分流到像素周围的空气的温度，从而导致像素对场景的响应降低。
在校准期间(例如，在工厂中)，由于参考信号VREF的最终值不仅会会随真空变化，而且还会随温度变化，因此在高质量真空的情况下可以确定并保存对于成像设备的操作温度范围内的温度(例如，ROIC温度)的参考信号VREF的值。参考信号VREF的这样的值可以称为预期参考信号值或校准参考信号值。例如，查找表、等式和/或其他数据结构/关系可用于存储和/或计算操作温度范围内的温度的参考信号VREF的值。
在现场，对于给定温度(例如，由成像设备的温度传感器测量或以其他方式联接到成像设备的温度传感器测量)下的盲检测器，如果盲检测器生成的参考信号VREF的值偏离该温度下的预期参考信号值超过阈值量，则可以确定有效和盲检测器所处的真空已经显著降低。在各个方面，ROIC温度可以被认为是盲检测器的温度。可以基于应用(例如，与图像数据完整性关联的要求)、成本考虑等来选择该阈值量。例如，该阈值量可与一定量/百分比的真空丧失(例如，10％的真空丧失)关联。在某些情况下，当检测到这样的偏差时，成像系统电子设备可以标记标志，以警告成像设备和/或用户检测器可能由于真空的丧失/降低而性能下降(例如，检测器生成的图像数据可能会劣化)。如果盲检测器生成的参考信号VREF的值与该温度下的预期参考信号值具有阈值量内的偏差，则可以确定真空没有显著降低(例如，没有降低到需要用户或成像设备注意的程度)，尽管偏差可以被存储和/或报告(例如，给成像系统电子设备和/或用户)以供监测。
通常，可以执行成像设备的真空完整性监测/验证，以检测错误状态(例如，也称为故障模式)存在或不存在并报告诊断(例如，给用户)。应注意，在一些情况下，错误状态存在或不存在的检测可与一个或多个置信水平关联。这样的置信水平可以是假阳性和假阴性概率的指示。可以执行成像设备的这样的真空完整性验证，以确保成像设备提供的图像数据没有损坏。损坏的图像数据可能会在各种应用中导致假阳性和/或故障，例如无法在自主载具的感知系统中检测到对象，用于自主载具应用。报告的诊断可有助于减轻任何检测到的错误状态。
可以使用通知(例如，诊断标志)提醒用户检测到的错误状态，使得用户可以进行故障排除和/或执行缓解动作。在一方面，诊断标志可以是或可以引起发送到适当电路的通用输入/输出(GPIO)中断。作为非限制性示例，缓解动作可以包括由于真空丧失而调整成像设备(例如，成像设备的处理器)执行的处理，重置成像设备(或其部分)以确定错误是否是瞬时故障，循环与成像设备(或其部分)关联的电源以确定错误是否是瞬时故障，或更换成像设备(例如，用不同的相机更换包含成像设备的相机)。作为非限制性示例，可以通过用户设备(例如，移动电话)上的显示器、包括成像设备的相机上的显示器和/或通过其他方式向用户传送错误状态。这样的提醒可以是可见提醒，例如文本或由通信地联接到成像设备的发光二极管发出的光脉冲，和/或可听提醒，例如由通信地联接到成像设备的扬声器发出的哔哔声。
本文公开的方法和系统的各种实施例可以被包括在或实现为各种设备和系统，例如可见光成像系统、红外成像系统(例如，热红外成像系统)、具有可见光和红外成像能力的成像系统、移动数码相机、视频监视系统、视频处理系统或可能需要获得EM频谱的一个或多个部分中的图像数据的其他系统或设备。
现在参考附图，图1示出了根据本公开的一个或多个实施例的示例成像系统100(例如，红外相机)的框图。然而，并非所有描绘的部件都是必需的，并且一个或多个实施例可包括图中未示出的附加部件。在不脱离本文所阐述的权利要求的精神或范围的情况下，可以对部件的布置和类型进行变化。可以提供附加的部件、不同的部件和/或更少的部件。
根据本公开的实施例，成像系统100可用于捕获和处理图像。成像系统100可以表示任何类型的成像系统，其检测EM辐射的一个或多个范围(例如，波段)并提供表示性数据(例如，一个或多个静止图像帧或视频图像帧)。成像系统100可以包括至少部分地包围成像系统100的部件的外壳，以便于成像系统100的紧凑性和保护。例如，图1中标记为175的实线框可以表示成像系统100的外壳。外壳可以包含比图1中的实线框内描绘的那些部件更多、更少和/或不同的成像系统100的部件。在一个实施例中，成像系统100可以包括便携式设备并且可以例如结合到需要存储和/或显示图像的载具或非移动装置。载具可以是陆基载具(例如，汽车、卡车)、海基载具、飞行器(例如，无人飞行器(UAV))、太空载具或者一般地可以包含成像系统100(例如，安装在其内、安装在其上等)的任何类型的载具。在另一示例中，成像系统100可以通过一种或多种类型的安装件联接到各种类型的固定位置(例如，家庭安全安装件、露营地或户外安装件或其他位置)。
根据一种实施方式，成像系统100包括处理部件105、存储器部件110、图像捕获部件115、图像接口120、控制部件125、显示部件130、感测部件135和/或网络接口140。根据各种实施例，处理部件105包括处理器、微处理器、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、单核处理器、多核处理器、微控制器、可编程逻辑器件(PLD)(例如，现场可编程门阵列(FPGA))、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理(DSP)器件或可通过硬连线、执行软件指令或两者的组合而被配置为执行本文针对本公开的实施例所讨论的各种操作的其他逻辑器件中的一个或多个。处理部件105可以被配置为与成像系统100的各种其他部件(例如，110、115、120、125、130、135、140等)连接和通信以执行这样的操作。例如，处理部件105可以被配置为处理从成像捕获部件115接收的捕获的图像数据，将图像数据存储在存储器部件110中，和/或从存储器部件110获取存储的图像数据。在一个方面，处理部件105可以被配置为执行各种系统控制操作(例如，控制成像系统100的各种部件的通信和操作)和其他图像处理操作(例如，数据转换、视频分析等)。
处理部件105可以执行操作以处理从成像捕获部件115的读出电路170接收的像素值(例如，作为帧的一部分)。作为非限制性示例，处理部件105可以执行诸如非均匀性校正(NUC)(例如，平场校正(FFC)或其他校准技术)、空间和/或时间滤波和/或对像素值的辐射测量转换的操作。处理部件105可以包括硬件和软件处理功能的组合，并且可以与其他部件一起设置/设置在其他部件中和/或通信地联接到其他部件，以执行适当的指令，例如存储在存储器部件110中的软件指令和/或处理参数(例如，滤波系数、NUC校正项)。在各种实施例中，处理部件105可以被配置为执行存储在存储器部件110中的软件指令以按照本文描述的方式执行各种方法、过程或操作。在一些方面，读出电路170和/或处理部件105可以包括和/或可以联接到电路以生成和提供定时/时钟信号和/或控制信号，以促进成像捕获部件115的图像检测器电路165捕获的图像数据的读出。作为示例，这样的信号可以包括与图像的开始关联的FSYNC信号和/或与图像的结束关联的帧结束(EOF)。
在一个实施例中，存储器部件110包括一个或多个存储器设备，其被配置为存储数据和信息，包括红外图像数据和信息。存储器部件110可以包括一种或多种不同类型的存储器设备，包括易失性和非易失性存储器设备，例如随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM)、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、硬盘驱动器和/或其他类型的存储器。如上所述，处理部件105可以被配置为执行存储在存储器部件110中的软件指令，以便执行方法和过程步骤和/或操作。处理部件105和/或图像接口120可以被配置为在存储器部件110中存储由成像捕获部件115捕获的图像或数字图像数据。处理部件105可以被配置为将经处理的静止图像和/或视频图像存储在存储器部件110中。
在一些实施例中，单独的机器可读介质145(例如，存储器，例如硬盘驱动器、紧凑式盘、数字视频磁盘或闪存)可以存储软件指令和/或配置数据，其可以由计算机(例如，基于逻辑器件或处理器的系统)执行或访问以执行各种方法和操作，例如与处理图像数据关联的方法和操作。在一方面，机器可读介质145可以是便携式的和/或位置与成像系统100分开，其中，通过将机器可读介质145联接到成像系统100和/或通过成像系统100从机器可读介质145下载(例如，通过有线链路和/或无线链路)，存储的软件指令和/或数据被提供给成像系统100。应当理解，各种模块可以整合在软件和/或硬件中作为处理部件105的一部分，其中，用于模块的代码(例如，软件或配置数据)存储在例如存储器部件110中。
成像系统100可以表示成像设备，例如视频和/或静态相机，以捕获和处理场景160的图像和/或视频。在这方面，成像系统100的图像捕获部件115可以被配置为以特定频谱或模态捕获场景160的图像(例如，静止图像和/或视频图像)。图像捕获部件115包括图像检测器电路165(例如，热红外检测电路)和读出电路170(例如，ROIC)。在一些情况下，图像捕获部件115不具有快门，使得图像检测器电路165暴露于由图像捕获部件115的视场包围的场景。例如，图像捕获部件115可以包括IR成像传感器(例如，IR成像传感器阵列)，其被配置为检测近、中和/或远IR光谱中的IR辐射，并提供表示来自场景160的IR辐射的IR图像(例如，IR图像数据或信号)。例如，图像检测器电路165可以捕获(例如，检测、感测)波长在从约700nm到约2mm的范围或其一部分内的IR辐射。例如，在一些方面，图像检测器电路165可以对短波IR(SWIR)辐射、中波IR(MWIR)辐射(例如，波长为2μm至5μm的EM辐射)和/或长波IR(LWIR)辐射(例如，波长为7μm至14μm的EM辐射)或任何期望的IR波长(例如，通常在0.7μm至14μm范围内)敏感(例如，更好地检测)。在其他方面，图像检测器电路165可以捕获来自EM频谱的一个或多个其他波段的辐射，例如可见光、紫外光等。
图像检测器电路165可以捕获与场景160关联的图像数据。为了捕获图像，图像检测器电路165可以检测场景160的图像数据(例如，以EM辐射的形式)并基于场景160生成图像的像素值。图像可以被称为帧或图像帧。在一些情况下，图像检测器电路165可以包括检测器阵列(例如，也称为像素阵列)，其可以检测特定波段的辐射，将检测到的辐射转换成电信号(例如，电压、电流等)，并基于电信号生成像素值。阵列中的每个检测器可以捕获图像数据的相应部分并且基于检测器捕获的相应部分生成像素值。检测器生成的像素值可以称为检测器的输出。作为非限制性示例，每个检测器可以是光电检测器，例如雪崩光电二极管、红外光电检测器、量子阱红外光电检测器、微测辐射热计或能够将EM辐射(例如，特定波长的EM辐射)转换为像素值的其他检测器。检测器阵列可以布置成行和列。
图像可以是或可以被认为是包括像素的数据结构并且是与场景160关联的图像数据的表示，其中，每个像素具有表示从场景的一部分发射或反射并由生成像素值的检测器接收的EM辐射的像素值。基于上下文，像素可指代图像检测器电路165的检测器，其生成关联的像素值或由生成的像素值形成的图像的像素(例如，像素位置、像素坐标)。
在一个方面，由图像检测器电路165生成的像素值可以根据基于从转换检测到的辐射而获得的电信号生成的数字计数值来表示。例如，在图像检测器电路165包括或以其他方式联接到ADC电路的情况下，ADC电路可以基于电信号生成数字计数值。对于可以使用14位表示电信号的ADC电路，数字计数值的范围可以从0到16383。在这样的情况下，检测器的像素值可以是从ADC电路输出的数字计数值。在其他情况下(例如，在没有ADC电路的情况下)，像素值可以在本质上是模拟的，其值是或指示电信号的值。作为示例，对于红外成像，入射到图像检测器电路165(例如，IR图像检测器电路)上并由图像检测器电路165检测到的更大量的IR辐射与更高的数字计数值和更高的温度关联。
读出电路170可以用作检测图像数据的图像检测器电路165和处理由读出电路170读出的检测到的图像数据的处理部件105之间的接口，其中，由图像接口120促进来自读出电路170的数据到处理部件105的传送。图像捕获帧速率可以指图像检测器电路165按序列检测图像并且该图像被读出电路170提供给对处理部件105的速率(例如，每秒的图像数)。读出电路170可以根据积分时间(例如，也称为积分时段)读出由图像检测器电路165生成的像素值。
在各种实施例中，图像检测器电路165和读出电路170的组合可以是、可以包括或者可以一起提供FPA。在一些方面，图像检测器电路165可以是包括微测辐射热计阵列的热图像检测器电路，并且图像检测器电路165和读出电路170的组合可以称为微测辐射热计FPA。在某些情况下，微测辐射热计阵列可以布置成行和列。微测辐射热计可以检测IR辐射并基于检测到的IR辐射生成像素值。例如，在一些情况下，微测辐射热计可以是热IR检测器，其检测热能形式的IR辐射并基于检测到的热能的量生成像素值。微测辐射热计可以吸收入射IR辐射并在微测辐射热计中产生对应的温度变化。该温度变化与微测辐射热计电阻的对应变化关联。在每个微测辐射热计用作像素的情况下，可以通过将每个微测辐射热计的电阻变化转换为时分复用电信号来生成入射IR辐射的二维图像或图片表示。转换可以由ROIC执行。微测辐射热计FPA可以包括IR检测材料，例如非晶硅(a-Si)、氧化钒(VOx)、其组合和/或其他检测材料。在一方面，对于微测辐射热计FPA，积分时间可以是或者可以指示微测辐射热计被偏置的时间间隔。在这种情况下，较长的积分时间可以与IR信号的较高增益关联，但没有收集更多IR辐射。IR辐射可以由微测辐射热计以热能的形式收集。
在某些情况下，成像捕获部件115可以包括一个或多个滤波器，该滤波器适用于使某些波长的辐射通过但基本上阻挡其他波长的辐射。例如，成像捕获部件115可以是IR成像设备，其包括适于使某些波长的IR辐射通过而基本上阻挡其他波长的IR辐射的一个或多个滤波器(例如，MWIR滤波器、热IR滤波器和窄带滤波器)。在此示例中，这样的滤波器可用于定制成像捕获部件115，以增加对IR波长的期望频段的灵敏度。在一方面，当IR成像设备被定制用于捕获热IR图像时，该IR成像设备可以被称为热成像设备。其他成像设备，包括针对捕获热范围之外的红外IR图像而定制的IR成像设备，可以称为非热成像设备。
在一个特定的非限制性示例中，图像捕获部件115可以包括IR成像传感器，该IR成像传感器具有响应包括近红外(NIR)、短波IR(SWIR)、MWIR、长波IR(LWIR)和/或甚长波IR(VLWIR)辐射的IR辐射的检测器的FPA。在一些其他实施例中，替代地或附加地，图像捕获部件115可以包括可以在任何消费型相机(例如，可见光相机)中找到的互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器或电荷耦合器件(CCD)传感器。
可以在图像捕获部件115中实现的其他成像传感器包括光子混合器设备(PMD)成像传感器或其他飞行时间(ToF)成像传感器、光检测和测距(LIDAR)成像设备、毫米成像设备、正电子发射断层扫描(PET)扫描仪、单光子发射计算机断层扫描(SPECT)扫描仪、超声成像设备或以特定模态和/或频谱操作的其他成像设备。值得注意的是，对于被配置为以特定模态和/或频率(例如，红外光谱等)捕获图像的这些成像传感器中的一些，例如，当与一般的基于CMOS或基于CCD的成像传感器或其他成像传感器、成像扫描仪或不同模态的成像设备进行比较时，它们更易于产生具有低频阴影的图像。
由图像捕获部件115提供的图像或对应于图像的数字图像数据可以与相应的图像尺寸(也称为像素尺寸)关联。图像尺寸或像素尺寸通常是指图像中的像素数量，例如，对于二维图像，其可以表示为宽度乘以高度，或者以适合于图像的相关尺寸或形状以其他方式表示。因此，可以将具有原始分辨率的图像的大小调整为较小的大小(例如，具有较小的像素尺寸)，以便例如降低处理和分析图像的成本。可以基于对调整大小的图像的分析来生成滤波器(例如，非均匀性估计)。然后，在将滤波器应用于图像之前，可以将滤波器的大小调整为图像的原始分辨率和尺寸。
在一些实施例中，图像接口120可以包括适当的输入端口、连接器、开关和/或电路，其被配置为与外部设备(例如，远程设备150和/或其他设备)接口连接，以接收由外部设备生成或以其他方式存储在外部设备中的图像(例如，数字图像数据)。可以将接收的图像或图像数据提供给处理部件105。在这方面，可以将接收的图像或图像数据转换成适合于由处理部件105处理的信号或数据。例如，在一个实施例中，图像接口120可以被配置为接收模拟视频数据，并将其转换成合适的数字数据以提供给处理部件105。
在一些实施例中，图像接口120可以包括各种标准视频端口，其可以连接到视频播放器、摄像机或能够生成标准视频信号的其他设备，并且可以将接收的视频信号转换成适合于由处理部件105处理的数字视频/图像数据。在一些实施例中，图像接口120还可以被配置为与图像捕获部件115接口连接并从其接收图像(例如，图像数据)。在其他实施例中，图像捕获部件115可以直接与处理部件105连接。
在一个实施例中，控制部件125包括适于生成用户输入控制信号的用户输入和/或接口设备，例如可旋转旋钮(例如，电位器)、按钮、滑动条、键盘和/或其他设备。处理部件105可以被配置为通过控制部件125感测来自用户的控制输入信号并且响应从其接收的任何感测的控制输入信号。如本领域技术人员通常理解的那样，处理部件105可以被配置为将这样的控制输入信号解释为值。在一个实施例中，控制部件125可以包括控制单元(例如，有线或无线手持控制单元)，其具有适于与用户交互并接收用户输入控制值的按钮。在一种实施方式中，控制单元的按钮可以用于控制成像系统100的各种功能，例如自动对焦、菜单启用和选择、视场、亮度、对比度、噪声滤波、图像增强和/或成像系统或相机的各种其他功能。
在一个实施例中，显示部件130包括图像显示设备(例如，液晶显示器(LCD))或各种其他类型的众所周知的视频显示器或监视器。处理部件105可以被配置为在显示部件130上显示图像数据和信息。处理部件105可以被配置为从存储器部件110获取图像数据和信息并且在显示部件130上显示任何获取的图像数据和信息。显示部件130可以包括显示电路，其可以被处理部件105用于显示图像数据和信息。显示部件130可适于直接从图像捕获部件115、处理部件105和/或图像接口120接收图像数据和信息，或者图像数据和信息可经由处理部件105从存储器部件110传输。
在一个实施例中，如本领域技术人员所理解的那样，取决于应用或实施方式要求，感测部件135包括不同类型的一个或多个传感器。感测部件135的传感器至少向处理部件105提供数据和/或信息。一方面，处理部件105可以被配置为与感测部件135通信。一方面，感测部件135可以包括温度传感器，用于测量成像系统100的读出电路170和/或其他部件的温度。在各种实施方式中，感测部件135可以提供关于环境条件的信息，例如外部温度、照明条件(例如，白天、夜晚、黄昏和/或黎明)、湿度水平、特定天气条件(例如，太阳、雨和/或雪)、距离(例如，激光测距仪或飞行时间相机)和/或是否已进入或退出隧道或其他类型的封闭体。感测部件135可以表示本领域技术人员通常已知的用于监测可能对图像捕获部件115提供的图像数据产生影响(例如，对图像外观产生影响)的各种条件(例如，环境条件)的常规传感器。
在一些实施方式中，感测部件135(例如，一个或多个传感器)可以包括经由有线和/或无线通信将信息中继到处理部件105的设备。例如，感测部件135可以适于从卫星、通过本地广播(例如射频(RF))传输、通过移动或蜂窝网络和/或通过基础设施(例如，交通或公路信息信标基础设施)中的信息信标或各种其他有线和/或无线技术接收信息。在一些实施例中，处理部件105可以使用从感测部件135获取的信息(例如，感测数据)来修改图像捕获部件115的配置(例如，调整感光度水平、调整图像捕获部件115的方向或角度、调整光圈等)。
在一些实施例中，成像系统100的各种部件可以分布在网络115上并通过网络155彼此通信。在这方面，成像系统100可以包括网络接口140，该网络接口被配置为促进成像系统100的各种部件之间通过网络155的有线和/或无线通信。在这样的实施例中，如果需要，部件也可以被复制以用于成像系统100的特定应用。也就是说，被配置用于相同或相似操作的部件可以分布在网络上方。此外，如果需要，可以使用通过网络155经由网络接口140与成像系统100的各种部件通信的远程设备150(例如，常规数字视频录像机(DVR)、被配置用于图像处理的计算机和/或其他设备)的适当部件来实现各种部件中的任何一个的全部或部分。因此，例如，可以在远程设备150处实现或复制处理部件105的全部或部分、存储器部件110的全部或部分和/或显示部件130的全部或部分。在一些实施例中，成像系统100可以不包括成像传感器(例如，图像捕获部件115)，而是从位置与处理部件105和/或成像系统100的其他部件分开且远离的成像传感器接收图像或图像数据。将应当理解，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，成像系统100的分布式实施方式的许多其他组合也是可能的。
此外，在各种实施例中，成像系统100的各种部件可以根据需要或根据应用或要求组合和/或实现或不组合和/或不实现。在一个示例中，处理部件105可以与存储器部件110、图像捕获部件115、图像接口120、显示部件130、感测部件135和/或网络接口140组合。在另一示例中，处理部件105可以与图像捕获部件115组合，使得处理部件105的某些功能由图像捕获部件115内的电路(例如，处理器、微处理器、逻辑器件、微控制器等)执行。
图2示出了根据本公开的一个或多个实施例的示例测辐射热计电路200。然而，并非所有描绘的部件都是必需的，并且一个或多个实施例可包括图中未示出的附加部件。在不脱离本文所阐述的权利要求的精神或范围的情况下，可以对部件的布置和类型进行变化。可以提供附加的部件、不同的部件和/或更少的部件。在一个实施例中，测辐射热计电路200可以是FPA、可以包括FPA或者可以是FPA的一部分，例如，被实现为图1的成像捕获部件115、处理部件105、感测部件135和/或其他部件。在一个实施例中，测辐射热计电路200可以是相机(例如热红外相机)的一部分。
测辐射热计电路200包括多个有效测辐射热计205，其可被配置为布置成矩形、正方形、圆形、线或其他形状的阵列。在一些非限制性示例中，有效测辐射热计205可以被设置为具有80×60(例如，80行和60列单位单元)、160×120、320×240、512×512、1024×1024、2048×2048、4096×4096、8192×8192或特定应用所需的任何其他尺寸的尺寸的矩形阵列。测辐射热计电路200可包括各种部件和电路，其可统称为ROIC，其与有效测辐射热计205接口连接以生成输出。具有一起形成在基板上的有效辐射热计阵列和关联电路的辐射热计电路(例如辐射热计电路200的一些实施例)也可称为FPA。
ROIC的一些部分(例如，用于特定测辐射热计的开关)可以与有效测辐射热计205中的每个特定的有效测辐射热计关联并放置在其附近。有效测辐射热计205中的每一个与其关联的ROIC的一部分一起也可以称为单位单元。由于有效测辐射热计205可以被配置为阵列，因此对应的单位单元可以形成单位单元阵列210。另外，在成像的上下文中，有效测辐射热计205中的每一个也可以被称为像素。在一些实施例中，辐射热计电路200的部件可以在一个晶片上实现，其中，辐射热计阵列位于(例如，生长在)具有ROIC电路的基板上。在其他实施例中，测辐射热计电路200的部件可以被实现为混合晶片布置，使得单位单元阵列210混合到(例如，接合到、连接到、配合到)ROIC电路。这样的混合的示例关于图3进行描述。
有效测辐射热计205可以设置在基板215上，但与基板215基本热隔离(例如，从基板215释放，使得有效测辐射热计205基本上不受基板215的热影响)。有效测辐射热计205可以被配置为接收来自外部场景的IR辐射，例如，该外部场景通过诸如IR透射透镜的光学元件被引导到有效测辐射热计205上。入射在有效测辐射热计205上的IR辐射改变温度，并因此改变有效测辐射热计205的电阻率。有效测辐射热计205的温度和电阻率也可以跟踪基板215的温度，但是因为有效测辐射热计205与基板215热隔离，因此，由于基板215引起的温度变化率比由于入射IR辐射引起的温度变化率慢。测辐射热计电路200的ROIC包括被配置为基于有效测辐射热计205由于入射IR辐射引起的电阻率变化而生成输出的各种部件和电路。
测辐射热计电路200包括偏置电路220，该偏置电路被配置为在生成这样的输出时控制跨越有效测辐射热计205的偏置信号(例如，偏置电压或电流)。通常，可以跨辐射热计施加偏置，使得可以测量辐射热计的电阻(或其任何变化)。根据测辐射热计电路200的各种实施例，偏置电路220可用于将跨越有效测辐射热计205施加的偏置控制到适当的电平，使得可以将有效测辐射热计测量的标称值调整为落入期望范围内。在这方面，根据一些实施例，偏置电路220可以被配置为基于存储在校准数据存储器225中的校准数据(例如，作为二进制位存储的调整值)设置偏置。在其他实施例中，这样的校准数据可以从测辐射热计电路200外部的源(例如，从外部处理器和/或存储器)直接或经由校准数据存储器225而提供到偏置电路220。在一个实施例中，跨测辐射热计施加的偏置可以是至少部分地基于偏置设置参考信号VREF。在一些方面，偏置设置参考信号VREF可用于促进测辐射热计电路200的真空健康检测。
在一些实施例中，偏置电路220可以被配置为全局地对所有有效测辐射热计205设置偏置。在其他实施例中，偏置电路220可以被配置为对有效测辐射热计205中的每个单独的一个有效测辐射热计或一组有效测辐射热计提供特定偏置电平。在另一其他的实施例中，偏置电路220可以被配置为对所有有效测辐射热计205设置全局偏置水平并且应用特定于有效测辐射热计205中的每一个有效测辐射热计或每一组有效测辐射热计的调整。
单位单元阵列210中的每个单位单元可以接收偏置信号(例如，偏置电压、偏置电流)，以偏置单位单元的检测器，从而补偿单位单元可归因于例如温度变化、制造差异和/或其他因素的不同响应特性。例如，偏置电路220可以生成偏置信号并将它们提供给单位单元。通过向每个单位单元提供适当的偏置信号，可以有效地校准单位单元阵列210以响应于入射在单位单元的检测器上的光(例如，IR光)而提供准确的图像数据。
测辐射热计电路200包括呈阵列或其他布置的有效测辐射热计205。根据测辐射热计电路200的一个或多个实施例，可以通过将有效测辐射热计205适当多路复用到ROIC的各种部件来实现电路和互连的减少。例如，在一个实施例中，不是对单位单元阵列210的每一行230复制相似的电路，行230可以被多路复用到列电路235，包括可以以时间复用的方式用于所有行230的公共部件240到252。列电路235通常可以表示适用于给定应用(模拟和/或数字)(例如放大信号和对信号滤波)的任何列处理电路。列电路235接收的信号，例如模拟总线上的模拟信号和/或数字总线上的数字信号，可以根据信号的模拟或数字性质进行处理。作为非限制性示例，在图2中，根据一个或多个实施例，列电路235的部件可以包括负载测辐射热计240、放大器242、反馈电阻器244、低通滤波器(LPF)246、采样保持电路248、比较器250、锁存器252和/或其他部件。
在图2所示的示例中，单位单元阵列210的每一列具有列电路235中的对应一个，使得单个列中的所有行的单位单元可以被多路复用到单个对应的列电路。列电路235又可以由列多路复用器255多路复用，以例如以复用的方式生成单位单元阵列210的组合输出。应注意，列电路的数量可以设置为大于或小于单位单元阵列210中的列数量。还应注意，单位单元阵列210可以包括适当的ROIC部件以在不进行多路复用的情况下生成输出。需要说明的是，此处的术语“列”和“行”仅用作便于说明的标记，因此可以根据所描述的结构互换使用。
在一个或多个实施例中，测辐射热计电路200包括定时和控制电路260，其被配置为生成用于多路复用有效测辐射热计230和列电路235的控制信号。例如，定时和控制电路260可以被配置为控制与有效测辐射热计205和列电路235关联的开关，以根据指定的定时选择性地将有效测辐射热计205连接到适当的列电路235，从而实现有效测辐射热计205到列电路235的定时多路复用。在这方面，定时和控制电路260可以生成用于寻址单位单元阵列210的控制信号(例如，以接通或关断开关)以允许访问单位单元阵列210的被寻址部分并从该被寻址部分读出图像数据。出于解释目的，单位单元阵列210可以被寻址以从单位单元阵列210逐行访问和读出图像数据，但是在其他实施方式中，可以逐列或通过其他方式寻址单位单元阵列210。在一些实施例中，定时和控制电路260还可以被配置为提供对测辐射热计电路100的其他部件的定时控制。例如，通过由定时和控制电路260根据适当定时生成的控制信号，偏置电路220的一些部分、盲测辐射热计单元或其他部件可以与对有效测辐射热计205的多路复用结合被选择性地启用和/或连接。在另一示例中，响应于来自定时和控制电路260的控制信号，根据指定的定时，校准数据(例如，存储在校准数据存储器225中的调整位)或其他数据可以提供(例如，传输、转移和/或锁存)到测辐射热计电路200的适当部件(例如，偏置电路220)。
测辐射热计电路200包括盲测辐射热计275。盲测辐射热计275与基板215热隔离(例如，从其释放)，类似于有效测辐射热计205。然而，与有效测辐射热计205不同，盲测辐射热计275被屏蔽于来自外部场景的IR辐射。例如，一个或多个结构(例如，盖、快门、罩)可以阻挡盲测辐射热计275看到入射在单位单元阵列210上的场景。该结构可以定位在盲测辐射热计275上方(例如，制造在盲测辐射热计275的顶部)以阻挡(例如，遮蔽)场景到达盲测辐射热计275。盲测辐射热计275的信号输出基于环境温度并且可以被认为与场景无关。盲测辐射热计275可以捕获入射在有效测辐射热计205和盲测辐射热计275上的温度基座(temperature pedestal)的值(例如，绝对值)。
因此，盲测辐射热计275基本上不会响应来自外部场景的入射辐射水平而改变温度，却会由于自发热(例如，脉冲偏置发热)和基板215中的温度变化而改变温度。在一些情况下，由于有效测辐射热计205和盲测辐射热计275到一阶跟踪温度因自发热和基板温度变化而发生变化，因此盲测辐射热计275可以被配置为用于调整有效测辐射热计205的偏置的参考。盲测辐射热计275中的每一个连同其关联的电路(例如，关联的开关和结构或其一部分)可以被称为盲测辐射热计单元、参考测辐射热计单元、盲单位单元或参考单位单元。
例如，单位单元阵列230可以包括2048×2048个有效单位单元，具有定位于FPA附近的2048×20个参考单位单元。参考单位单元可以位于有效单位单元之间、周围、沿着侧面或大体相对于有效单位单元定位，使得参考单位单元经历的环境温度等于或基本等于有效单位单元经历的环境温度。在一些情况下，参考单位单元可以与有效单位单元在相同的行和/或列中。在一些情况下，参考单位单元可以是与有效单位单元相邻的附加行，如图2所示。在一些情况下，参考单位单元可以是与有效单位单元相邻的附加列。在一些情况下，参考单位单元中的至少一个可以不与任何有效单位单元共享行和/或列。在各种实施例中，对单位单元阵列210的寻址通常不依赖于被寻址线是否仅包括有效单位单元、仅包括参考单位单元或包括有效单位单元和参考单位单元。
根据一些实施例，测辐射热计电路200包括斜坡发生器265。斜坡发生器265可以被配置为生成用于在辐射热计电路200中执行斜坡比较模数(A/D)转换或用于其他用途(例如，作为检测时钟速率的参考信号)的斜坡信号。在辐射热计电路200的其他实施例中，例如在不包括A/D转换电路的实施例中，斜坡发生器265可以从辐射热计电路200中省略。例如，根据一些实施例，A/D转换电路和斜坡发生器可以在辐射热计电路200的外部。
根据一些实施例，测辐射热计电路200包括温度传感器270，该温度传感器被配置为检测与测辐射热计电路200的基板215关联的环境温度。在一些实施例中，温度传感器270可以紧邻有效测辐射热计205和/或盲测辐射热计275设置在基板215上，使得由温度传感器270获得的温度读数可以密切跟踪影响这些部件的基板温度。在一些实施例中，辐射热计电路200可以被配置为基于温度传感器270检测到的温度输出基板温度读数，使得基板温度读数可以被辐射热计电路200外部的部件访问(例如，被测辐射热计电路200外部的处理器访问)。例如，这样的基板温度读数可用于通过处理器或其他逻辑器件执行各种校正(例如，非均匀性校正)和校准过程。
通过温度传感器270获得的温度读数(例如，基板温度读数)可以例如用于获得和应用一定温度(例如，基板温度)范围内的校准数据。在一些情况下，校准数据可以包括用于促进真空健康检测(例如，真空丧失检测)的数据，例如与辐射热计电路200的操作温度范围内的各个温度的参考信号关联的值。对于给定温度(例如，由温度传感器270提供)，与参考信号关联的值与在校准期间(例如，在工厂)确定并作为校准数据存储(例如，在校准数据存储器225中)的在给定温度下的预期值的偏差可以指示可能的真空丧失。
在一些实施例中，测辐射热计电路200包括处理器或其他逻辑器件280，其被配置为基于存储在配置数据存储器225中的配置数据执行与测辐射热计电路200关联的各种操作。例如，在一个实施例中，该处理器或其他逻辑器件280可以被配置为执行本文讨论的各种过程的至少一部分。例如，对于给定温度(例如，由温度传感器270测量)，该处理器或其他逻辑器件280可以基于与参考信号关联的值(例如，表示与参考信号关联的值的数字计数值)和与这样的信号关联的预期值来确定真空健康。在其他实施例中，其他外部部件(例如，主机设备的处理器)或内部部件(例如，定时和控制电路260)可以附加地或替代地被配置为执行本文在下面公开的各种过程的至少一部分。
根据一个或多个实施例，该处理器或其他逻辑器件280可以用处理设备的任何适当组合来实现，例如通用CPU、包括FPGA的PLD、硬连线ASIC、DSP、图像信号处理器(ISP)或可以通过执行从配置数据存储器285提供的指令和/或通过根据从配置数据存储器285提供的配置数据(例如，FPGA配置数据)配置逻辑电路来执行处理操作的其他逻辑器件。在一方面，由单位单元阵列230提供并由ROIC读出的输出信号可以是由来自单位单元阵列230的单位单元的像素值形成的图像。该处理器或其他逻辑器件280可以执行诸如NUC、空间和/或时间滤波的操作和/或其他操作。图像(例如，经处理图像)可以存储在存储器(例如，在成像系统外部或本地)中和/或显示在显示设备(例如，在成像系统外部和/或与成像系统集成)上。
如所讨论的，图2是有助于描述和解释本公开的一个或多个实施例的测辐射热计电路200及其各种部件的框图。因此，图2的框图并不旨在限制其中所示的各种部件的大小、数量、放置或取向。例如，虽然盲测辐射热计在图2中由单位单元阵列210上方的盲测辐射热计275的行表示，但是根据各种实施例，根据测辐射热计电路200的特定实施方式的需要，由盲测辐射热计275表示的一些或所有盲测辐射热计可以被设置为与单位单元阵列210的列相邻的一列或多列盲测辐射热计(以实现用于偏置列的盲测辐射热计)。
在一个实施例中，测辐射热计电路200可以被实现为成像系统(例如，100)的一部分。除了测辐射热计电路200的各种部件之外，成像系统还可以包括一个或多个处理器、存储器、逻辑件、显示器、接口、光学器件(例如，透镜、反射镜、分束器)和/或可合适于各种实施方式的其他部件。注意，图2的各种部件可以在单个芯片或多个芯片上实现。此外，虽然各种部件被示为一组单独的框，但是各个框可以合并在一起或者图2中所示的各种框可以被分成单独的框。
测辐射热计电路200可以使用单个晶片来实现，其中，测辐射热计阵列在各种实施例中可以位于(例如，生长在)ROIC上，或者在其他实施例中可以使用第二晶片上的混合电路或其他电路。在使用多个晶片的一个示例性实施例中，测辐射热计电路200的部件可以被实现为使得检测器阵列被混合(例如，接合到)读出电路。例如，图3示出了根据本公开的一个或多个实施例的示例测辐射热计电路300。然而，并非所有描绘的部件都是必需的，并且一个或多个实施例可包括图中未示出的附加部件。在不脱离本文所阐述的权利要求的精神或范围的情况下，可以对部件的布置和类型进行变化。可以提供附加的部件、不同的部件和/或更少的部件。在一个实施例中，测辐射热计电路300可以是测辐射热计电路200、可以包括测辐射热计电路200或可以是测辐射热计电路200的一部分。
测辐射热计电路300包括器件晶片305、读出电路310和触点315，以将器件晶片305接合(例如，机械和电接合)到读出电路310。器件晶片305可以包括检测器(例如，单位单元阵列210)。触点315可以接合器件晶片305的检测器和读出电路310。触点315可以包括器件晶片305的检测器的导电触点、读出电路310的导电触点和/或检测器的导电触点和读出电路310的导电触点之间的金属接合部。在一个实施例中，器件晶片305可以使用接合凸块(例如，铟凸块)而凸块接合到读出电路310。接合凸块可以形成在器件晶片305和/或读出电路310上，以允许器件晶片305和读出电路310之间的连接。在一方面，将器件晶片305混合到读出电路310可以涉及将器件晶片305(例如，器件晶片305的检测器)接合到读出电路310以将器件晶片305和读出电路310机械和电接合。
在各个方面，由检测器阵列(例如，有效测辐射热计阵列)、盲测辐射热计阵列和ROIC形成的FPA可以位于真空封装内，以提供有助于实现检测器阵列的期望灵敏度的高真空环境。由于各种因素，例如除气和/或泄漏，真空完整性可能会随着时间的推移而降低。例如，当丧失真空时，空气和/或其他气体可能会进入传感器腔体并对检测器的隔热产生不利影响。真空完整性的这样的降低会导致真空压力的逐渐丧失，并因此降低FPA的灵敏度和整体性能。FPA的参考检测器被屏蔽于入射或外部辐射，并且与有效检测器类似，与ROIC基板基本热隔离。有效检测器和参考检测器可以共享各种属性，例如在相同真空腔内操作和共享噪声属性(例如，时间噪声属性)。
在一个或多个实施例中，成像系统包括检测器阵列的有效单元和在相同真空腔内操作的盲单元。出于解释的目的，有效单元包括有效测辐射热计而盲单元包括盲测辐射热计，但是可以使用其他适当类型的IR检测器。由盲测辐射热计生成的参考信号VREF可用于促进检测器阵列(例如，图2的单元阵列210)的真空健康检测。在一方面，参考信号VREF可被称为偏置设置参考信号或偏置列信号(例如，当检测器阵列被逐行寻址时)。盲单元可以是偏置电路(例如，图2的偏置电路220)的一部分。参考信号VREF可用于补偿有效测辐射热计的自发热(例如，脉冲偏置发热)。在一方面，参考信号VREF可以被称为反斜坡电压。
使用各种实施例，可以通过保存/存储每个线的参考信号VREF的值来确定真空的质量。例如，当逐行读出检测器阵列时，线可以指行。在某些情况下，在线的结束时(例如，当来自该线的有效检测器的所有其他样本被获取/读出时)保存参考信号VREF的值。参考信号VREF通常在线结束时具有最大变化，因为测辐射热计在整个线时间内一直处于开启状态。线时间(例如，也称为线寻址时间段)可以指与寻址单位单元阵列210的线(例如，行或列，取决于实施方式)关联的时间段。当单位单元阵列210被逐行读出，线时间可以称为行时间。
在某些情况下，参考信号VREF可以被缓冲并提供给检测器阵列的有效像素。例如，参考信号VREF可以被提供给检测器阵列的所有列。参考信号VREF可以具有温度(例如，环境温度)上的不同斜率。在一方面，更热的温度与更高的脉冲偏置发热关联并且因此与更大的斜率关联。当FPA和测辐射热计所处的真空具有高质量时，参考信号VREF具有较大的斜率，因为脉冲偏置发热不会因热分流空气而降低。随着真空降低，缓冲到检测器阵列的参考信号VREF的斜率变平。就此而言，随着真空的降低，像素可能变得热分流到像素周围的空气温度，从而导致像素对场景的响应降低。
在校准期间(例如，在工厂中)，由于参考信号VREF的最终值不仅会会随真空变化，而且还会随温度变化，因此在高质量真空的情况下可以确定并保存对于热辐射热计的操作温度范围内的温度的参考信号VREF的值。参考信号VREF的这样的值可以称为预期参考信号值或校准参考信号值。例如，查找表、等式和/或其他数据结构/关系可用于存储和/或计算操作温度范围内的温度的参考信号VREF的值(例如，在校准数据存储器225中)。
在现场，对于给定温度(例如，由温度传感器270测量的环境温度)下的盲测辐射热计，如果盲检测器生成的参考信号VREF的值偏离该温度下的预期参考信号值超过阈值量，则可以确定检测器阵列的盲测辐射热计和有效测辐射热计所处的真空已经显著降低。可以基于应用(例如，与图像数据完整性关联的要求)、成本考虑等来选择该阈值量。该阈值量可以由真空水平(例如，真空丧失量)、热跨导和/或与测辐射热计电路200的真空关联的其他特性来表征。在一些方面，真空的变化(例如，丧失)可以与热跨导的变化(例如，增加)关联。作为一个示例，该阈值量可以与10％的真空丧失关联。在某些情况下，当检测到这种偏差时，成像系统电子设备标记标志，以警告成像设备和/或用户检测器阵列可能由于真空的丧失/降低而性能下降(例如，检测器阵列生成的图像数据可能会劣化)。作为非限制性示例，缓解动作可以包括由于真空丧失而调整成像系统(例如，成像系统的处理器或其他逻辑器件280)执行的处理，重置成像系统(或其部分)以确定错误是否是瞬时故障，循环与成像系统(或其部分)关联的电源以确定错误是否是瞬时故障，或更换成像系统(例如，用不同的相机更换包含成像系统的相机)。
如果由盲测辐射热计生成的参考信号VREF的值与该温度下的预期参考信号值具有阈值量内的偏差，则可以确定真空没有显著降低(例如，没有降低到需要用户或成像系统注意的程度)，但是偏差可以被存储和/或报告(例如，给成像系统电子设备和/或用户)以供监测。
图4示出了根据本公开的一个或多个实施例的用于促进真空健康检测的示例系统400。然而，并非所有描绘的部件都是必需的，并且一个或多个实施例可包括图中未示出的附加部件。在不脱离本文所阐述的权利要求的精神或范围的情况下，可以对部件的布置和类型进行变化。可以提供附加的部件、不同的部件和/或更少的部件。
系统400包括盲测辐射热计405、缓冲电路410、A/D转换器415和真空健康检测设备420。盲测辐射热计405生成参考信号VREF。缓冲电路410(例如，采样保持电路)存储(例如，临时存储、缓冲、保持、保存)参考信号VREF。在一种情况下，缓冲电路110对每个线的VREF的值进行采样和缓冲。例如，参考信号VREF的值可以在线时间结束左右被采样。在一方面，缓冲电路410可以包括一个或多个缓冲放大器、一个或多个多路复用器和/或一个或多个采样保持电路。可以适当地布置缓冲放大器、多路复用器和/或采样保持电路，以促进与参考信号VREF的值相对于有效测辐射热计的读出的读出关联的定时。多路复用器可以是可选的。在一些情况下，缓冲电路410不改变由盲测辐射热计405生成的参考信号VREF。在其他情况下，缓冲电路410可以进行处理(例如，电平移位和/或其他处理)以调整参考信号VREF的值。
A/D转换器415从缓冲电路410接收参考信号VREF的值，并生成指示该值的数字计数值。例如，A/D转换器415可以包括生成斜坡信号的斜坡发生器和比较器，该比较器接收来自斜坡发生器的斜坡信号并将其与来自缓冲电路410的参考信号VREF进行比较以提供数字计数值作为参考信号VREF的值的数字表示。
真空健康检测设备420从A/D转换器415接收数字计数值和与盲测辐射热计405关联的温度Tsub(例如，由系统400的或联接到系统400的温度传感器测量)。在一方面，温度Tsub可以是与系统400关联的ROIC的温度(例如，也称为环境温度或基板温度)。真空健康检测设备420基于数字计数值和温度Tsub的预期数字计数值确定真空健康。例如，真空健康检测设备420可以确定(例如，计算)该数字计数值和预期数字计数值之间的偏差，以确定与盲测辐射热计405关联的真空丧失是否高于阈值量(例如，10％的真空丧失)。在一些情况下，真空健康检测设备420可以输出真空健康的指示。作为一个示例，真空健康检测设备420可以仅在检测到可能的错误状态(例如，真空丧失超过阈值)时提供指示。作为另一示例，真空健康检测设备420可以在检测到可能的错误状态时以及在未检测到错误状态时提供指示。在一些实施例中，A/D转换器415是可选的，使得参考信号VREF的值是模拟信号，其直接被真空健康检测设备420用于与预期值比较以确定真空健康。
图5示出了根据本公开的一个或多个实施例的促进真空健康检测(例如，真空丧失检测)的示例过程500的流程图。出于解释的目的，在此主要参考图4的系统400来描述过程500。然而，过程500可以关于用于促进真空健康检测的其他系统来执行。注意，图5中的一个或多个操作可以根据需要组合、省略和/或以不同的顺序执行。
在框505处，盲测辐射热计405生成参考信号VREF。在框510处，缓冲电路410存储(例如，缓冲、保持、保存)参考信号VREF。在这点上，缓冲电路410可以对参考信号VREF进行采样，以获得参考信号VREF的采样值。一方面，缓冲电路410可以在线时间结束左右对参考信号VREF进行采样。线时间的结束可以是线时间的后半部、线时间的最后30％、线时间的最后20％、线时间的最后10％、线时间的最后5％、线时间的最后2％、线时间的最后1％、其间的任何时间或少于线时间的最后1％。在一些情况下，缓冲电路410不改变由盲测辐射热计405生成的参考信号VREF。在其他情况下，缓冲电路410可以进行处理(例如，电平移位和/或其他处理)以调整参考信号VREF的值。在框515处，真空健康检测设备420基于参考信号VREF和预期参考信号确定真空健康。在一方面，可以确定(例如，通过温度传感器270)与盲测辐射热计405关联的温度并且与该温度关联的预期参考信号可以由真空健康检测设备420使用。真空健康检测设备420可以通过确定参考信号VREF和预期参考信号之间的差来确定真空健康。在一些情况下，A/D转换器可将缓冲的参考信号转换为数字计数值，并且真空健康检测设备420可确定该数字计数值与预期数字计数值之间的差。
在框520处，真空健康检测设备420确定真空是否可以被认为是健康的。在一些情况下，真空健康检测设备420可以通过将参考信号VREF和预期参考信号之间的差与阈值进行比较，来确定真空是否可以被认为是健康的。例如，超过阈值的差可以表示多于10％的真空丧失。如果该差高于阈值(例如，该差表示10％或更多的真空丧失)，则可以认为真空不健康。如果在框520处确定真空可以被认为是健康的，则过程500进行到框505以引起参考信号的生成(例如，用于单位单元阵列210的下一线)。
如果在框520处确定真空不被认为是健康的，则过程500进行到框525。在框525处，真空健康检测设备420发送错误状态(例如，以促进用户和/或包括盲测辐射热计405的成像系统进行缓解动作和/或进一步分析)。在一些情况下，即使在检测到潜在的真空丧失并且发送了错误状态时(例如，在框525处)，成像系统也可以继续操作以捕获图像数据并且过程500可以返回到框505以生成参考信号(例如，用于下一帧或帧的下一线)。
虽然图5示出了使用单个阈值的示例，但在一些实施例中，可以使用多个阈值。例如，当参考信号VREF与预期参考信号之间的差表示真空丧失小于10％时，不发送错误状态。当该差表示真空丧失在10％和15％之间时，将发送错误状态，指示估计的真空丧失以用于监测目的，但在没有用户干预的情况下，成像系统不执行其他动作。当该差表示超过15％的真空丧失时，将发送错误状态，指示估计的真空丧失和建议给用户的缓解动作。多个阈值和与每个阈值关联的值可以由用户、成像系统的制造商(例如，基于一般成像应用要求)、成像系统的部署管理者(例如，作为更大的监视应用的一部分)和/或其他方限定。
作为非限制性示例，缓解动作可以包括由于真空丧失而调整成像系统执行的处理，重置成像系统(或其部分)以确定错误是否是瞬时故障，循环与成像系统(或其部分)关联的电源以确定错误是否是瞬时故障，或更换成像系统(例如，用不同的相机更换包含成像系统的相机)。例如，真空健康检测设备420可以将错误状态发送到成像系统的其他部件，例如处理器或其他逻辑器件280。该处理器或其他逻辑器件280可以处理由有效测辐射热计捕获的图像数据，以减轻可能与真空丧失关联的劣化。
图6示出了根据本公开的一个或多个实施例的用于促进真空检测(例如，真空丧失检测)的示例偏置电路600。然而，并非所有描绘的部件都是必需的，并且一个或多个实施例可包括图中未示出的附加部件。在不脱离本文所阐述的权利要求的精神或范围的情况下，可以对部件的布置和类型进行改变。可以提供附加的部件、不同的部件和/或更少的部件。在一个实施例中，偏置电路220和列电路235或其一些部分可以共同实现偏置电路600或其部分。偏置电路600可以表示测辐射热计电路200的一部分的示例实施方式。
偏置电路600包括偏置列(例如，包括偏置列605)、缓冲电路610、A/D转换器615和多路复用器620。在图6中，偏置列605是N个偏置列中的一个。其他偏置列可以包括与偏置列605中所示的部件类似的部件。偏置列605提供(例如，在图6中标记为BCOL的节点处)响应于跟踪有效测辐射热计的自发热的盲测辐射热计625的自发热而变化的电压电平VREF(图6中未示出)。盲测辐射热计625与基板热隔离(例如，从其释放)，同时基本上被屏蔽于入射IR辐射，因此盲测辐射热计625的温度由于自发热和基板温度变化但不会由于入射IR辐射而变化。在一些情况下，盲测辐射热计625可被实现为表现出与有效测辐射热计相似的电阻温度系数(TCR)和电阻值。
偏置列605包括热短路测辐射热计630，其可充当温度补偿负载。热短路测辐射热计630可以在传导路径中串联联接到盲测辐射热计625。在一方面，传导路径从电源电压节点延伸到公共电压节点并且与包括用于测量入射IR辐射的热短路测辐射热计和有效测辐射热计的传导路径形成镜像。由于使用跟踪由于自发热而在有效测辐射热计处电阻变化的盲测辐射热计对有效测辐射热计进行的这种镜像，偏置列605可以充当分压器，其提供指示偏置设置参考电压VREF应当处于什么电平的变化的电压电平(例如，当从标记为BCOL的节点获取时)，以便使与有效测辐射热计关联的输出主要表示给定的可归因于有效测辐射热计处的自发热的温度变化的来自场景的入射IR辐射。开关650A-C被设置用于盲测辐射热计625并且基于来自定时和控制电路(例如，定时和控制电路260)的信号而根据适当的定时选择性地闭合或打开。开关650A-C中的每一个可以适当地被闭合或打开，以选择性地使盲测辐射热计625能够跟踪对应有效测辐射热计的自发热。
偏置列605的节点BCOL联接到缓冲器640。在一些情况下，缓冲器640可以接收电压VREF并且输出电压VREF。在其他情况下，缓冲器640可以响应于偏置调整位来调整电压VREF并输出调整的电压。可以应用偏置调整位来对偏置列605提供的变化的自发热补偿电压电平进行全局精细调整。例如，可以将偏置调整位存储在校准数据存储器中。出于解释的目的，缓冲器640的输出被称为电压VREF。在一个方面，通过使用多个偏置列，可以对在对应BCOL节点处的电压电平进行平均以向缓冲器640提供平均参考电压VREF。平均参考电压VREF稍后可以用作用于检测与盲测辐射热计625和/或其他盲测辐射热计关联的真空丧失的基础。在一方面，缓冲器640可用于将BCOL节点处的信号驱动到大容性负载，因为参考信号VREF到达所有列。由于采样保持电路670和A/D转换器615是这些列中的一个并且参考信号VREF已经到达列，因此可以在BCOL上使用参考信号VREF。
缓冲器640的输出被提供给多路复用器665的IN2输入，以允许存储在采样保持电路670上的电压成为缓冲器640的输出或提供给多路复用器665的IN1输入的信号。多路复用器665的输出连接到采样保持电路670。可以操作多路复用器665和采样保持电路670以在使用来自定时和控制电路的信号控制的持续时间内存储电压VREF(例如，作为缓冲器640的输出)。这样的时间控制可以促进与参考信号VREF的值相对于有效测辐射热计的读出的读出关联的定时。在一种情况下，还可以将缓冲器640的输出提供给其他电路(图6中未示出)，例如为有效测辐射热计生成偏置信号的电路。
多路复用器665可以允许A/D转换器615与其他电路共享(例如，时间复用)。作为示例，在第一模式中，多路复用器665可用于将通过其IN2输入接收的缓冲器640的输出路由到采样保持电路670，以促进真空健康确定/检测。在第二模式中，多路复用器665可以用于将通过其IN1输入从其他电路(图6中未示出)接收的信号路由到采样保持电路670(例如，用于其他目的)。在一些方面，例如当A/D转换器615专用于促进真空健康确定/检测时，多路复用器665是可选的。在一些方面，可以使用一个以上的多路复用器(例如，以选择性地将多个信号中的一个提供给采样保持电路670)。在一些情况下，可以使用多路复用器，使得各种部件可以由更少数量的A/D转换器共享(例如，与成像系统用更少的多路复用器和更多的A/D转换器实现的情况相比)。在一些方面，缓冲器640和/或多路复用器665可以是可选的。在一些情况下，参考信号VREF从BCOL节点直接提供给采样保持电路670(例如，没有中间的缓冲放大器或多路复用器)。
采样保持电路670保持的电压VREF的值被提供给A/D转换器615的比较器675的输入。A/D转换器615的斜坡发生器680生成斜坡信号(例如，斜坡电压)。斜坡信号可以是关于时间线性上升的信号或线性下降的信号。在一些情况下，斜坡信号可以是锯齿信号，其在线时间开始左右的最小值处开始并且在线时间结束左右的最大值处结束。电平移位缓冲器685可以是可选的并且可以用于电平移位斜坡信号。在一些情况下，斜坡发生器680和电平移位缓冲器685可以统称为斜坡发生器。电平移位缓冲器685的输出被提供给比较器675的输入。
在某些方面，如图6所示，采样保持电路670可以被实现为两个采样保持部件，每个采样保持部件包括两个开关和分流电容器。第一采样保持部件包括开关SHO和CMPENO以及分流电容器Csh。第二采样保持部件包括开关SHE和CMPENE以及分流电容器Csh。在一个示例中，考虑至少具有第1行到第3行的单位单元阵列，其中，从第1行开始逐行读取单位单元阵列。在第一线时间期间，与第1行关联的参考电压VREF的值可以被驱动到第一采样保持部件中。在第二线时间期间，与第2行关联的电压参考VREF的值可以被驱动到第二采样保持部件中。当与第2行关联的VREF值被驱动到第二采样保持部件中时，与第1行关联的VREF值可以从第一采样保持部件提供到A/D转换器615。在第三线时间期间，与第3行关联的电压参考VREF的值可以被驱动到第一采样保持部件中。当与第3行关联的VREF值被驱动到第一采样保持部件时，与第2行关联的VREF值可以从第二采样保持部件提供到A/D转换器615。注意，采样保持电路670可以与图6中所示的不同地实现。作为一个示例，在其他方面，采样保持电路可以用一对开关和一个分流电容器来实现。作为另一示例，采样保持电路可以用多于两对开关和多于两个分流电容器来实现。
比较器675生成指示采样保持电路670提供的电压VREF的值是否标称等于(例如，基本等于、略高于)电平移位缓冲器685的输出的输出。当采样保持电路670提供的电压VREF的值标称等于电平移位缓冲器685的输出时，比较器675可以被称为被触发。比较器670的输出是电压VREF的值和电平移位缓冲器685的输出的交点。计数器电路690响应于接收时钟信号而调整(例如，递增或递减，取决于实施方式)计数值(例如，编码在一个或多个计数信号中)。由计数器电路690调整的计数值可以具有与由斜坡发生器680生成的斜坡信号基本相似的周期(例如，基本同时重置为零或基值)。在图6中，使用M个位表示计数值。当比较器675触发时，计数器电路690的计数值被选择并存储在锁存器695中。锁存器695将锁存的计数值提供给多路复用器620。多路复用器620多路复用存储在锁存器695中的数字值(例如，数字位)以生成数字输出信号660。数字输出信号660是采样保持电路670提供的电压VREF的数字表示。数字输出信号660可以提供给偏置电路600下游的处理电路，例如用于基于数字输出信号660和预期数字信号来确定真空健康的处理电路。
图7示出了与斜坡发生器关联的斜坡电压和随时间而变的与计数器电路关联的数字计数值的曲线图700。例如，斜坡电压可以由图2的斜坡发生器265和/或图6的斜坡发生器680生成，和/或数字计数值可以由图6的计数器电路690实现。在时间t＝t0时，斜坡电压和数字计数值可以在相应的水平。在图7中，斜坡电压和数字计数值显示为在时间t＝t0时为零。在其他情况下，斜坡电压和/或数字计数值可以在时间t＝t0时在相应的预定值(例如，预定的非零值)。数字计数值随时间递增。与数字计数值递增同步，斜坡电压开始随时间斜升(例如，线性增加)。
在时间t＝t0+t1时，当斜坡电压等于(例如，基本等于，略高于)参考信号VREF时，比较器(例如，图6的比较器675)转变其比较器输出电压(例如，从高到低或从低到高，取决于实施方式)。比较器输出电压的转变使得计数器电路在转变时间或转变时间左右的数字计数值被存储。在这点上，在比较器输出电压转变时或左右由计数器电路提供的数字计数值Ncount被存储。在一方面，存储器元件可以包括使用时钟来捕获数字计数值的锁存器或触发器电路。例如，锁存器可以是图6的锁存器695。
图8示出了根据本公开的一个或多个实施例的随时间变化的温度与不同环境温度的热跨导之间的关系的曲线图800。顶部曲线805与热跨导Gth关联，底部曲线810与热跨导1.1Gth关联(例如，比与顶部曲线805关联的热跨导高10％)。顶部曲线815与热跨导Gth关联并且底部曲线820与热跨导1.1Gth关联。与由曲线815和820表征的测辐射热计相比，曲线805和810可以表征与更高环境温度关联的测辐射热计。图8中还提供了与其他环境温度关联的其他未标记曲线。通常，降低的真空与更高的热跨导关联。在一些情况下，参考电压信号VREF可以在朝向线时间结束时被测量。如图8所示，由于热跨导的差异，在顶部曲线805和底部曲线810之间以及顶部曲线815和底部曲线820之间存在温度差异。
图9示出了根据本公开的一个或多个实施例的随温度而变的参考电压信号与热跨导之间的关系的曲线图900。底部曲线905和顶部曲线910分别表示对于热跨导Gth和1.1Gth的随温度变化的参考电压信号。在环境/ROIC温度范围(例如，范围从冷操作到热操作的温度)内，底部曲线905和顶部曲线910之间存在参考电压信号的差异。图10示出了根据本公开的一个或多个实施例的随帧号而变的两个不同热跨导(例如，Gth和1.1Gth)下的参考电压信号的差异与温度之间的关系的曲线图1000。曲线1005、1010、1015、1020和1025与范围从冷操作到暖操作的温度关联，这些曲线被排序/标记为从曲线1005的最低温度到曲线1025的最高温度。在几帧时间(例如，几个时间常数)之后，参考电压信号之间的差异稳定在某电压电平。
图11示出了根据本公开的一个或多个实施例的示例测辐射热计电路200。然而，并非所有描绘的部件都是必需的，并且一个或多个实施例可包括图中未示出的附加部件。在不脱离本文所阐述的权利要求的精神或范围的情况下，可以对部件的布置和类型进行改变。可以提供附加的部件、不同的部件和/或更少的部件。在一个实施例中，辐射热计电路300可以是图2的辐射热计电路200、可以包括图2的辐射热计电路200或者可以是图2的辐射热计电路200的一部分。在一个实施例中，辐射热计电路1100可以是相机(例如热红外相机)的一部分。
测辐射热计电路1100包括一个或多个列电路块1102(分别标识为列电路块1102(1)到1102(P)，其中，P可以表示单位单元阵列(例如，210)中的所需列数)。每个列电路块1102可以与一个或多个有效测辐射热计1104关联。在图11中，为清楚起见，只示出了与列电路块1102(1)关联的这一个或多个有效测辐射热计1104(分别标识为有效测辐射热计1106(1)到1106(Q)，其中，Q可以表示单位单元阵列中所需的行数)，但是应当理解，可以提供未在图11中明确示出的其他有效测辐射热计1104并这些其他有效测辐射热计1104与其他列关联电路块1102(2)到1102(P)关联。
每个有效测辐射热计1104可以伴随有开关1106和1108，用于选择性地启用和连接到列电路块1102中的对应一个。在一些实施例中，一个或多个盲测辐射热计(例如，图6中的625)可以附加地与每个列电路块1102关联。这样的盲测辐射热计可以被配置为选择性地启用并通过伴随的开关而连接到每个列电路块1102，例如以提供参考信号电平用于校准和其他目的。
在一些方面，列电路块1102可以表示列电路235之一，并且有效测辐射热计1104可以表示测辐射热计电路200中的有效测辐射热计205之一，其中，有效测辐射热计205可以通过开关选择性地联接到列电路235中的对应一个。在这方面，根据各种实施例，测辐射热计电路1100还可以包括列多路复用器1110、校准数据存储器1112、定时和控制电路1114、斜坡发生器1116、温度传感器1118、处理器或其他逻辑器件1120和/或配置数据存储器1122，所有这些可以以与测辐射热计电路200的对应部件类似的方式实现。根据各种实施例，每个列电路块1102可以包括热短路测辐射热计1124、放大器1126(运算放大器)、热短路测辐射热计1128(例如反馈测辐射热计)、LPF 1130(例如，RC LPF)和/或采样保持电路1132。
在各种实施例中，热短路测辐射热计1124可以在一端联接到电源电压节点1134，并且在另一端联接到通向一个或多个关联的有效测辐射热计1104(1)-1104(Q)的电路路径1136。一般而言，热短路测辐射热计1124的电阻和有效测辐射热计1104的电阻可以根据测辐射热计电路1100的特定实施方式的需要来确定，例如考虑电源电压范围、测辐射热计电路1100的其他部件的操作特性、期望的偏置范围和其他实施方式参数。例如，热短路测辐射热计1124的电阻与有效测辐射热计1104的电阻的比值可以设置为K，例如通过提供具有K×Rb的电阻的热短路测辐射热计1124，其中，K可以是特定实施方式参数的任何期望值，并且不需要是整数。
因此，一方面，可以设置和维持跨有效测辐射热计1104和热短路测辐射热计1124中的被连接并启用的一个的偏置。放大器1126的反相输入1138可以联接到电路路径1136上热短路测辐射热计1124和有效测辐射热计1104之间的节点(表示为“Col”)，而放大器1126的非反相输入1140可以被提供参考电压VREF。如此地被配置，有效测辐射热计1104中的被连接并启用的一个可以由偏移调整数模转换器(ODAC)1144的输出1142和出现在节点Col处的参考电压电平VREF进行偏置。
在各种实施例中，每个列电路块1102的ODAC 1144可以联接到电源电压节点1134和公共电压节点1144，并被配置为响应于偏移调整位1146(例如，指示期望偏移电压的一串二进制位)在其输出1142处生成期望的电压电平。也就是说，每个列电路块1102的ODAC1144可以对跨选择性地被启用并电连接到每个列电路块1102的有效测辐射热计1104的偏置应用调整。
在这方面，在一些实施例中，ODAC 1144可用于对于对应的列电路块1102调整有效测辐射热计偏置。在一些实施例中，ODAC 1144可用于对跨有效测辐射热计1104的偏置应用每像素调整。在这样的实施例中，校准数据存储器1112可以被配置为存储用于测辐射热计电路1100中每个像素(例如，用于有效测辐射热计1104中的每一个)的对应偏移调整位1146，并且定时和控制电路1114可以被配置为结合有效测辐射热计1104的每一行的开关和启用将对应的偏移调整位1146提供给列电路块1102中的对应一个的ODAC 1144。在各种实施例中，ODAC 1144可以包括电阻网络DAC、CMOS DAC或任何其他合适类型的DAC。
测辐射热计电路1100可以包括联接到放大器1126的非反相输入端1140以提供参考电压VREF的偏置电路1148(例如，CMOS偏置电路)。在一个实施例中，偏置电路1148可以包括图6的偏置电路600的至少一部分。例如，缓冲器640可以向放大器1126提供参考电压VREF。
在施加期望水平的偏置的情况下，由于在有效测辐射热计1104处的入射红外辐射而导致的电阻变化在放大器1126的输出1150处产生放大的输出电压。放大器1126的输出1150联接到LPF 1130，其在测辐射热计电路1100的实施例中可以被实现为电阻器-电容器(RC)网络LPF(例如图11中所示)。在另一端，LPF 1130联接到采样保持电路1132，其可以使用一个或多个开关和一个或多个电容器来实现(例如图11中所示)，以基本维持指示在有效测辐射热计1104处接收的入射红外辐射的强度的经滤波的模拟电压电平(例如，经滤波的模拟信号)。
在各种实施例中，每个列电路块1102可以包括比较器1152、开关1154、电容器1156和锁存器1158，其可以用于将在采样保持电路1132处捕获的经滤波的模拟电压电平转换为数字输出值(例如，通过执行斜坡比较A/D转换)。例如，比较器1152可以被配置为接收来自采样保持电路1132的电压电平和来自斜坡发生器1116的斜坡信号，并比较该电压电平和斜坡信号以在斜坡信号与电压电平基本匹配时触发(例如，生成到闭合开关1154的信号)。
在这方面，测辐射热计电路1100还可以包括计数器1160(例如，在一些实施例中为数字计数器)，该计数器被配置为响应于接收时钟信号而递增(或递减，取决于计数器1160的实施方式)计数值(例如，编码在一个或多个计数信号中)。由计数器1160递增或递减的计数值可以具有与由斜坡发生器1116生成的斜坡信号基本相似的周期(例如，基本同时重置为零或基值)。当比较器1152触发时，当前计数值可以被选择并作为数字值存储在锁存器1158中。每个列电路块1102的锁存器1158的输出可以联接到列多路复用器1110，该列多路复用器被配置为对于每个列电路块1102多路复用存储在的锁存器1158中的数字值，以生成测辐射热计电路1100中所有列的数字输出信号1162。在各种实施例中，定时和控制电路1114、处理器或其他逻辑器件1120和/或测辐射热计电路1100的其他部件可以被配置为根据预定定时对于有效测辐射热计1104的所有行重复数字输出信号1162的生成，使得数字输出信号1162的级联可以数字地表示在测辐射热计电路1100的有效测辐射热计1104处接收的红外辐射的图像帧。因此，例如，测辐射热计电路300的实施例可以被配置捕获红外图像帧的序列。
注意，图11示出了示例测辐射热计电路，其包括形成FPA以生成红外成像数据的模拟和/或数字输出的多列和多行有效测辐射热计。例如，在美国专利第10,197,448号中提供了测辐射热计电路的其他示例，该专利通过引用并入本文。根据各种实施例，可以至少基于与对有效测辐射热计的偏置关联的参考信号VREF来检测与各种测辐射热计电路的FPA关联的真空健康。
在适用的情况下，本公开提供的各种实施例可以使用硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。同样在适用的情况下，在不脱离本公开的精神的情况下，可以将本文中阐述的各种硬件部件和/或软件部件组合成包括软件、硬件和/或两者的复合部件。在适用的情况下，在不脱离本公开的精神的情况下，可以将本文中阐述的各种硬件部件和/或软件部件分成包括软件、硬件或两者的子部件。此外，在适用的情况下，预期软件部件可以实现为硬件部件，反之亦然。
根据本公开的软件，例如非暂时性指令、程序代码和/或数据，可以存储在一个或多个非暂时性机器可读介质上。还设想可以使用联网和/或不联网的一个或多个通用或专用计算机和/或计算机系统来实现本文标识的软件。在适用的情况下，可以改变此处描述的各种步骤的顺序、组合成复合步骤和/或分成子步骤以提供此处描述的特征。
上述描述并不旨在将本公开限制为所公开的精确形式或特定使用领域。上述实施例说明但不限制本发明。考虑到本发明的公开内容，无论是在本文中明确描述还是暗示，可以想到对本发明的各种替代实施例和/或修改是可能的。因此，本发明的范围仅由所附权利要求限定。

Claims (30)

1.一种成像设备，所述成像设备包括：
检测器，所述检测器被配置为生成第一参考信号；
缓冲电路，所述缓冲电路被配置为存储所述第一参考信号的值；和
处理电路，所述处理电路联接到所述缓冲电路并被配置为：
基于与所述检测器关联的第一温度确定第一预定值；和
至少基于所述第一参考信号的值和所述第一预定值来确定与所述检测器关联的真空完整性。
2.根据权利要求1所述的成像设备，其中，所述处理电路被配置为通过确定所述第一参考信号的值与所述第一预定值之间的差来确定真空完整性。
3.根据权利要求1所述的成像设备，还包括被配置为从所述检测器阻挡入射场景的结构。
4.根据权利要求3所述的成像设备，其中，所述检测器包括参考检测器，所述成像设备还包括被配置为接收所述入射场景并基于所述入射场景生成检测信号的有效检测器，其中，所述第一参考信号与所述有效检测器的偏置关联。
5.根据权利要求1所述的成像设备，其中，所述缓冲电路包括被配置为接收所述第一参考信号的值的采样保持电路，并且其中，所述处理电路联接到所述采样保持电路。
6.根据权利要求5所述的成像设备，其中，所述采样保持电路被配置为从所述检测器接收所述第一参考信号的值。
7.根据权利要求5所述的成像设备，其中，所述缓冲电路还包括：
联接到所述检测器和所述采样保持电路的缓冲放大器，其中，所述缓冲放大器被配置为从所述检测器接收所述第一参考信号的值。
8.根据权利要求7所述的成像设备，其中，所述缓冲电路还包括多路复用器电路，所述多路复用器电路被配置为：
从所述缓冲放大器接收所述第一参考信号的值；和
选择性地将所述第一参考信号的值提供给所述采样保持电路。
9.根据权利要求5所述的成像设备，其中，所述缓冲电路还包括：
联接到所述检测器和所述采样保持电路的多路复用器电路，其中，所述多路复用器电路被配置为从所述检测器接收所述第一参考信号的值。
10.根据权利要求9所述的成像设备，其中，所述多路复用器电路包括多个多路复用器。
11.根据权利要求5所述的成像设备，其中，所述采样保持电路包括多个采样保持部件。
12.根据权利要求11所述的成像设备，其中：
所述检测器被配置为生成第二参考信号；并且
所述多个采样保持部件中的第一个被配置为向所述处理电路提供所述第一参考信号的值，而所述第二参考信号的值被提供给所述多个采样保持部件中的第二个。
13.根据权利要求1所述的成像设备，还包括连接到所述缓冲电路并被配置为基于所述第一参考信号的值生成数字计数值的模数转换器，其中，所述处理电路联接到所述模数转换器并被配置为至少基于所述数字计数值和所述第一预定值来确定真空完整性。
14.根据权利要求1所述的成像设备，还包括被配置为存储多个预定值的存储器设备，其中，所述第一预定值是所述多个预定值中的一个，并且其中，所述多个预定值中的每一个与关联于所述检测器的相应温度关联。
15.根据权利要求1所述的成像设备，还包括被配置为测量与所述检测器关联的温度的温度传感器。
16.根据权利要求1所述的成像设备，其中，所述检测器包括测辐射热计，并且其中，所述第一温度是读出电路的温度。
17.根据权利要求1所述的成像设备，其中，所述第一参考信号、所述第一预定值和所述第一温度与第一线时间关联，其中，在第二线时间内：
所述检测器被配置为生成第二参考信号；
所述缓冲电路用以存储所述第二参考信号的值；并且
所述处理电路被配置为：
基于与所述检测器关联的第二温度确定第二预定值；和
至少基于所述第二参考信号的值和所述第二预定值来确定与所述检测器关联的真空完整性。
18.一种方法，所述方法包括：
通过检测器生成第一参考信号；
通过缓冲电路存储所述第一参考信号的值；
通过处理电路基于与所述检测器关联的第一温度来确定第一预定值；和
通过所述处理电路至少基于所述第一参考信号的值和所述第一预定值来确定与所述检测器关联的真空完整性。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，确定真空完整性包括确定所述第一参考信号的值与所述第一预定值之间的差。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述检测器具有设置在其上以从所述检测器阻挡入射场景的结构。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述检测器包括参考检测器，所述方法还包括：
通过有效检测器接收所述入射场景；和
通过所述有效检测器基于所述入射场景生成检测信号，其中，所述第一参考信号与对所述有效检测器的偏置关联。
22.根据权利要求18所述的方法，其中，所述存储包括通过所述缓冲电路的采样保持电路接收所述第一参考信号的值，其中，所述采样保持电路联接到所述处理电路。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述第一参考信号的值由所述采样保持电路从所述检测器接收。
24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述存储还包括：
通过所述缓冲电路的缓冲放大器接收来自所述检测器的所述第一参考信号的值，其中，所述缓冲放大器联接到所述采样保持电路。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述存储还包括：
通过所述缓冲电路的多路复用器电路接收来自所述缓冲放大器的所述第一参考信号的值；和
通过所述多路复用器电路选择性地向所述采样保持电路提供所述第一参考信号的值。
26.根据权利要求22所述的方法，其中，所述存储还包括通过所述缓冲电路的多路复用器电路接收来自所述检测器的所述第一参考信号的值，并且其中，所述多路复用器电路联接到所述检测器和所述采样保持电路。
27.根据权利要求22所述的方法，还包括：
通过所述检测器生成第二参考信号；和
通过所述采样保持电路的第一采样保持部件，将所述第一参考信号的值提供给所述处理电路，而将所述第二参考信号的值提供给所述采样保持电路的第二采样保持部件。
28.根据权利要求18所述的方法，还包括通过模数转换器基于所述第一参考信号的值生成数字计数值，其中，确定真空完整性至少基于所述数字计数值和所述第一预定值。
29.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第一参考信号、所述第一预定值和所述第一温度与第一线时间关联，所述方法还包括在第二线时间内：
通过所述检测器生成第二参考信号；
通过所述缓冲电路存储所述第二参考信号的值；
通过所述处理电路基于与所述检测器关联的第二温度确定第二预定值；和
通过所述处理电路至少基于所述第二参考信号的值和所述第二预定值来确定与所述检测器关联的真空完整性。
30.根据权利要求18所述的方法，还包括测量与所述检测器关联的温度。
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