DE10322860B4 - Schaltungsanordnung zum Auslesen elektronischer Signale aus hochauflösenden thermischen Sensoren - Google Patents
Schaltungsanordnung zum Auslesen elektronischer Signale aus hochauflösenden thermischen Sensoren Download PDFInfo
- Publication number
- DE10322860B4 DE10322860B4 DE10322860A DE10322860A DE10322860B4 DE 10322860 B4 DE10322860 B4 DE 10322860B4 DE 10322860 A DE10322860 A DE 10322860A DE 10322860 A DE10322860 A DE 10322860A DE 10322860 B4 DE10322860 B4 DE 10322860B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- reading out
- electronic signals
- thermal sensors
- circuit arrangement
- multiplexer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000003491 array Methods 0.000 abstract description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/20—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices
- G01J5/22—Electrical features thereof
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/44—Electric circuits
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/12—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
- G01J5/14—Electrical features thereof
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/28—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using photoemissive or photovoltaic cells
- G01J5/30—Electrical features thereof
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/44—Electric circuits
- G01J2001/4446—Type of detector
- G01J2001/448—Array [CCD]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Facsimile Heads (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)
Abstract
Anordnung
zum Auslesen elektronischer Signale aus hochauflösenden thermischen Sensoren,
bestehend aus einer hohen Anzahl von Einzelsensoren (Sensorarray),
Verstärkern
und Multiplexer, wobei die Signale einer Vielzahl von Sensorelementen
jeweils mittels eines Multiplexers über eine oder einige wenige
Datenleitungen seriell ausgelesen werden und zwischen jedem einzelnen
thermischen Sensorelement und dem Multiplexer jeweils ein Verstärker geschaltet
ist, wobei die Schaltung in CMOS-Technologie integriert hergestellt
ist, und daß Vorkehrungen
in der Schaltung vorhanden sind, durch welche die Verstärker zur
Verringerung der Wärmelast
zyklisch ein- und ausgeschaltet werden können.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum störungsfreien Auslesen elektronischer Signale von Einzelheiten hochauflösender Anordnungen (Arrays) von thermischen Sensoren wie Thermoelemente, Thermopiles, Pyrometer und Bolometer.
- In vielen Bereichen werden hochauflösende Sensoren mit einer großen Anzahl von Einzelelementen eingesetzt. Die Anzahl der Einzelelemente kann stark variieren und reicht heute typischerweise von einigen Dutzend bis zu einigen Millionen (Mega-Pixel-Sensoren). Ein paralleles Auslesen derartig vieler Datenkanäle ist in der Regel nicht praktikabel, da dann die Anzahl der Anschlüsse gleich der Anzahl der Einzelelemente sein müsste. Stattdessen werden die Sensorsignale mittels eines Multiplexers über ein oder einige wenige Datenleitungen seriell ausgelesen. Der Multiplexer ist dabei in die Anordnung der Einzelsensoren integriert. Bei störanfälligen Sensoren wird in einigen Fällen noch ein Verstärker pro Datenleitung hinter dem Multiplexer angeordnet nachgeschaltet. Den Stand der Technik repräsentiert z. B. der Artikel „UNCOOLED LOW-COST THERMAL IMAGER USING MICROMACHINED CMOS INTEGRATED SENSOR ARRAY", Technical Digest Transducers, Vol. 1, p. 606-609 (1999) von A. Schaufenbuehl, N. Schneeberger, U. Muench, O. Paul, H. Baltes, C. Menolfi, Q. Huang.
- Bei sehr kleinen Signalen und besonders mit geringer Signaldynamik kann es beim Auslesen zu empfindlichen Störungen kommen, insbesondere auch durch den Multiplexer selbst. Ein typisches Beispiel hierfür sind integrierte Thermopile-Anordnungen, bei denen aufgrund des hohen Innenwiderstandes nur sehr kleine Ströme fließen, die sehr störanfällig sind.
- Die Störanfälligkeit von thermischen Sensoren mit einer hohen Anzahl von Einzelelementen kann verringert werden, d.h. das Auflösungsvermögen bei Verkleinerung des Einzelelementes ist zu steigern, indem bei integrierten Schaltungen, insbesondere mittels CMOS-Technologie hergestellt, bei denen die Signale einer hohen Anzahl einzelner thermischer Sensoren mittels eines Multiplexers über eine oder einige wenige Datenleitungen seriell ausgelesen werden, zwischen jedem einzelnen thermischen Sensorelement und dem Multiplexer jeweils ein Verstärker geschaltet ist. Diese Art der Schaltung ist bei diskreten Schaltungen aus der Patentschrift WO 93/094 13 A2 bekannt. Bei Hochintegration einer solchen Schaltung entsteht durch die hohe Dichte der Verstärker ein thermisches Problem.
- Zweck der Erfindung ist die Minimierung des thermischen Problems bei Hochintegration der Schaltungsanordnung zum Auslesen elektrischer Signale bei der zwischen jedem einzelnen Sensorelement und dem Multiplexer ein Verstärker vorhanden ist.
- Gelöst wird die Aufgabe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
- Die Verstärker können als Operationsverstärker, Differenzverstärker oder auch als Impedanzwandler ausgelegt sein. Die Verringerung der Wärmelast ergibt sich durch ein zyklisches Zu- und Abschalten.
- Zur weiteren Erläuterung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dient die Figur.
- Die schematische Darstellung bedarf keiner weiteren Erläuterung.
-
- 1
- thermische Sensorelemente, z.B. Thermopiles
- 2
- Verstärker
- 3
- Multiplexer
- 4
- serielle Datenleitung
Claims (1)
- Anordnung zum Auslesen elektronischer Signale aus hochauflösenden thermischen Sensoren, bestehend aus einer hohen Anzahl von Einzelsensoren (Sensorarray), Verstärkern und Multiplexer, wobei die Signale einer Vielzahl von Sensorelementen jeweils mittels eines Multiplexers über eine oder einige wenige Datenleitungen seriell ausgelesen werden und zwischen jedem einzelnen thermischen Sensorelement und dem Multiplexer jeweils ein Verstärker geschaltet ist, wobei die Schaltung in CMOS-Technologie integriert hergestellt ist, und daß Vorkehrungen in der Schaltung vorhanden sind, durch welche die Verstärker zur Verringerung der Wärmelast zyklisch ein- und ausgeschaltet werden können.
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10322860A DE10322860B4 (de) | 2003-05-21 | 2003-05-21 | Schaltungsanordnung zum Auslesen elektronischer Signale aus hochauflösenden thermischen Sensoren |
DE502004003410T DE502004003410D1 (de) | 2003-05-21 | 2004-05-21 | Schaltungsanordnung und verfahren zum auslesen elektronischer signale aus hochaufloesenden thermischen sensoren |
AT04738533T ATE358814T1 (de) | 2003-05-21 | 2004-05-21 | Schaltungsanordnung und verfahren zum auslesen elektronischer signale aus hochaufloesenden thermischen sensoren |
PCT/DE2004/001063 WO2004106875A1 (de) | 2003-05-21 | 2004-05-21 | Schaltungsanordnung und verfahren zum auslesen elektronischer signale aus hochaufloesenden thermischen sensoren |
EP04738533A EP1625368B1 (de) | 2003-05-21 | 2004-05-21 | Schaltungsanordnung und verfahren zum auslesen elektronischer signale aus hochaufloesenden thermischen sensoren |
DE112004000742T DE112004000742D2 (de) | 2003-05-21 | 2004-05-21 | Schaltungsanordnung und Verfahren zum Auslesen elektronischer Signale aus hochauflösenden thermischen Sensoren |
DK04738533T DK1625368T3 (da) | 2003-05-21 | 2004-05-21 | Kredslöbsindretning og fremgangsmåde til udlæsning af elektroniske signaler fra termiske sensorer med höj opklösningsevne |
US10/557,465 US20070187602A1 (en) | 2003-05-21 | 2004-05-21 | Circuit and method for reading out electric signals from a high-resolution thermal sensors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10322860A DE10322860B4 (de) | 2003-05-21 | 2003-05-21 | Schaltungsanordnung zum Auslesen elektronischer Signale aus hochauflösenden thermischen Sensoren |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10322860A1 DE10322860A1 (de) | 2004-12-23 |
DE10322860B4 true DE10322860B4 (de) | 2005-11-03 |
Family
ID=33482068
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10322860A Expired - Fee Related DE10322860B4 (de) | 2003-05-21 | 2003-05-21 | Schaltungsanordnung zum Auslesen elektronischer Signale aus hochauflösenden thermischen Sensoren |
DE112004000742T Ceased DE112004000742D2 (de) | 2003-05-21 | 2004-05-21 | Schaltungsanordnung und Verfahren zum Auslesen elektronischer Signale aus hochauflösenden thermischen Sensoren |
DE502004003410T Expired - Lifetime DE502004003410D1 (de) | 2003-05-21 | 2004-05-21 | Schaltungsanordnung und verfahren zum auslesen elektronischer signale aus hochaufloesenden thermischen sensoren |
Family Applications After (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE112004000742T Ceased DE112004000742D2 (de) | 2003-05-21 | 2004-05-21 | Schaltungsanordnung und Verfahren zum Auslesen elektronischer Signale aus hochauflösenden thermischen Sensoren |
DE502004003410T Expired - Lifetime DE502004003410D1 (de) | 2003-05-21 | 2004-05-21 | Schaltungsanordnung und verfahren zum auslesen elektronischer signale aus hochaufloesenden thermischen sensoren |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20070187602A1 (de) |
EP (1) | EP1625368B1 (de) |
AT (1) | ATE358814T1 (de) |
DE (3) | DE10322860B4 (de) |
DK (1) | DK1625368T3 (de) |
WO (1) | WO2004106875A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017059970A1 (de) | 2015-10-05 | 2017-04-13 | Heimann Sensor Gmbh | Hochauflösendes thermopile infrarot sensorarray mit monolithisch integrierter signalverarbeitung |
DE102017102833A1 (de) | 2017-01-18 | 2018-07-19 | Heimann Sensor Gmbh | Hochauflösendes Thermopile Infrarot Sensorarray |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5308814B2 (ja) | 2005-05-17 | 2013-10-09 | ハイマン・ゼンゾル・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | サーモパイル赤外線センサアレイ |
US8136984B1 (en) * | 2009-04-20 | 2012-03-20 | Fluke Corporation | Portable IR thermometer having thermal imaging capability |
WO2023184068A1 (zh) * | 2022-03-28 | 2023-10-05 | 京东方科技集团股份有限公司 | 瞳孔信息采集电路及方法、显示装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1993009413A2 (en) * | 1991-10-28 | 1993-05-13 | Critikon, Inc. | Filter selection for shutterless optically stabilized capnograph |
DE19962938A1 (de) * | 1999-12-24 | 2001-07-19 | Perkinelmer Optoelectronics | Verfahren zum Korrigieren des Ausgangssignals eines Infrarotstrahlungsmehrelementsensors, Infrarotstrahlungsmehrelementsensor und Infrarotstrahlungsmehrelementsensorsystem |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0066427B1 (de) * | 1981-05-29 | 1985-04-03 | The Marconi Company Limited | Schaltungsanordnung zur Abtastwandlung |
US4806761A (en) * | 1985-04-08 | 1989-02-21 | Irvine Sensors Corporation | Thermal imager incorporating electronics module having focal plane sensor mosaic |
US5926217A (en) * | 1993-07-27 | 1999-07-20 | Drs Technologies, Inc. | Focal plane array integrated circuit with individual pixel signal processing |
US5373151A (en) * | 1993-10-04 | 1994-12-13 | Raytheon Company | Optical system including focal plane array compensation technique for focusing and periodically defocusing a beam |
US6757018B1 (en) * | 1998-12-18 | 2004-06-29 | Agilent Technologies, Inc. | CMOS image sensor with pixel level gain control |
DE10040399A1 (de) * | 2000-08-18 | 2002-03-07 | Infineon Technologies Ag | Schaltbarer Operationsverstärker für Switched-Opamp-Anwendungen |
-
2003
- 2003-05-21 DE DE10322860A patent/DE10322860B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-05-21 AT AT04738533T patent/ATE358814T1/de not_active IP Right Cessation
- 2004-05-21 US US10/557,465 patent/US20070187602A1/en not_active Abandoned
- 2004-05-21 DE DE112004000742T patent/DE112004000742D2/de not_active Ceased
- 2004-05-21 DK DK04738533T patent/DK1625368T3/da active
- 2004-05-21 EP EP04738533A patent/EP1625368B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2004-05-21 WO PCT/DE2004/001063 patent/WO2004106875A1/de active IP Right Grant
- 2004-05-21 DE DE502004003410T patent/DE502004003410D1/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1993009413A2 (en) * | 1991-10-28 | 1993-05-13 | Critikon, Inc. | Filter selection for shutterless optically stabilized capnograph |
DE19962938A1 (de) * | 1999-12-24 | 2001-07-19 | Perkinelmer Optoelectronics | Verfahren zum Korrigieren des Ausgangssignals eines Infrarotstrahlungsmehrelementsensors, Infrarotstrahlungsmehrelementsensor und Infrarotstrahlungsmehrelementsensorsystem |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017059970A1 (de) | 2015-10-05 | 2017-04-13 | Heimann Sensor Gmbh | Hochauflösendes thermopile infrarot sensorarray mit monolithisch integrierter signalverarbeitung |
US10578493B2 (en) | 2015-10-05 | 2020-03-03 | Heimann Sensor Gmbh | High resolution thermopile infrared sensor array having monolithically integrated signal processing |
DE102017102833A1 (de) | 2017-01-18 | 2018-07-19 | Heimann Sensor Gmbh | Hochauflösendes Thermopile Infrarot Sensorarray |
WO2018134288A1 (de) | 2017-01-18 | 2018-07-26 | Heimann Sensor Gmbh | Hochauflösendes thermopile infrarot sensorarray |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20070187602A1 (en) | 2007-08-16 |
DE502004003410D1 (de) | 2007-05-16 |
DE112004000742D2 (de) | 2006-01-12 |
WO2004106875A1 (de) | 2004-12-09 |
EP1625368A1 (de) | 2006-02-15 |
ATE358814T1 (de) | 2007-04-15 |
EP1625368B1 (de) | 2007-04-04 |
DE10322860A1 (de) | 2004-12-23 |
DK1625368T3 (da) | 2007-07-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN113008385B (zh) | 具有单片集成信号处理的高分辨率热电堆红外传感器阵列 | |
CN101510964B (zh) | 图像感测设备、图像感测设备控制方法和成像系统 | |
DE10322860B4 (de) | Schaltungsanordnung zum Auslesen elektronischer Signale aus hochauflösenden thermischen Sensoren | |
CN207369179U (zh) | 模数转换器、模数转换器电路和处理器系统 | |
JP2008111754A (ja) | 熱型赤外線撮像装置及びその動作方法 | |
US20140014827A1 (en) | Infrared sensor chip, infrared detector and method for oeprating and testing the same | |
EP2651119B1 (de) | Strahlungsdetektor | |
EP2180329B1 (de) | Magnetische Sensorvorrichtung | |
US6388245B1 (en) | Built-in self test signals for column output circuits in X-Y addressable image sensor | |
EP1607715B1 (de) | Optischer sensor | |
Dawson et al. | Two-level switches for advanced time-division multiplexing | |
JP3433274B2 (ja) | マルチプレクサ | |
TW200644441A (en) | Device for converting analog signals to digital signals with non-uniform accuracy | |
DE60301305T2 (de) | Verfahren und apparat zur temperaturkontrolle in einem focal plane array mit aktiven thermischen kontrollelementen | |
US6992291B2 (en) | Testing resistance bolometer arrays | |
WO2016200068A1 (ko) | 지문 검출 장치 및 지문 검출 방법 | |
CN114279571B (zh) | 一种红外焦平面读出电路芯片及其制备方法 | |
KR101093803B1 (ko) | 터치 센싱 장치 | |
RU215680U1 (ru) | Инфракрасный одноэлементный термопарный сенсор температуры | |
Niewiadomski et al. | CMOS read-out IC with op-amp pixel amplifier for infrared focal plane arrays | |
Chen et al. | A CMOS TDI readout circuit for infrared focal plane array | |
Irwin et al. | seres denser | |
WO2023128782A1 (ru) | Инфракрасный одноэлементный термопарный сенсор температуры | |
JPWO2021201247A5 (de) | ||
JPS6267793A (ja) | メモリ装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20141202 |