DE60222127T2 - Vorrichtung und Verfahren zum Auslesen zusammengesetzter Mikrobolometermatrizen - Google Patents
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Description
- Erfindungsgebiet
- Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Mikrobolometer-Brennebenen-Array und betrifft insbesondere eine verbesserte Auslesetechnik für das Mikrobolometer-Array.
- Allgemeiner Stand der Technik
- Thermische Infrarotdetektoren sind Detektoren, die dadurch arbeiten, daß sie den Erwärmungseffekt von Infrarotstrahlung erfassen. Thermische Detektoren brauchen im allgemeinen nicht unter Raumtemperatur abgekühlt zu werden, wodurch sie in der Praxis einen wichtigen Vorteil haben. Thermische Infrarotdetektoren, die bei Raumtemperatur arbeiten, sind seit 200 Jahren bekannt, doch hat die Verfügbarkeit integrierter Schaltungs- und Mikrobearbeitungstechnologie das Interesse auf diesem Gebiet stark erhöht. Es ist nun praktisch möglich, ein Array herzustellen, das viele Tausende von thermischen Infrarotdetektoren enthält und weit unter Raumtemperatur arbeitet.
- Ein Bolometer ist ein Detektor für thermische Strahlung, der dadurch arbeitet, daß er einfallende elektromagnetische Strahlung (in der Regel Infrarotstrahlung) absorbiert, die absorbierte Infrarotenergie in Wärme umwandelt und dann die resultierende Temperaturänderung in dem Detektor über eine Änderung bei seinem elektrischen Widerstand anzeigt, der eine Funktion der Temperatur ist. Ein Mikrobolometer ist ein kleines Bolometer, in der Regel von ein paar Dutzend Mikrometern in seitlicher Größe. Mikrobolometer-Infrarotabbildungssysteme sind in der Regel so ausgelegt, daß sie gegenüber langwelligem Infrarot, in der Regel in einem Wellenlängenbereich von etwa 8–12 Mikrometern, empfindlich sind. Ein zweidimensionales Array aus solchen Mikrobolometern, in der Regel 120 × 160 Mikrobolometer, kann Variationen bei der Strahlungsmenge detektieren, die von Objekten innerhalb seines Blickfeldes emittiert wird, und kann daraus zweidimensionale Bilder erzeugen. Ein typisches Array kann mehr als 80,000 Mikrobolometer aufweisen. Lineare Arrays aus Mikrobolometer können analog ausgebildet werden, um Zeilenbilder herzustellen. Bei derart großen Arrays aus Mikrobolometern muß der Widerstand aller individuellen Mikrobolometer in dem Array gemessen werden, ohne daß das Signal/Rauschverhältnis der Mikrobolometer beeinträchtigt wird. Weil es unpraktisch ist, Tausende von elektrischen Drähten an einem derartigen Array anzubringen, um in dem Array alle elektrischen Mikrobolometerwiderstände zu messen, werden Mikrobolometerarrays in der Regel auf einem als ein "Ausleseschaltkreis" (ROIC – read out integrated circuit) bezeichneten monolithischen Silizium aufgebaut, das dafür ausgelegt ist, alle individuellen elektrischen Mikrobolometerwiderstände in einer als die "Rahmenzeit" bezeichneten kurzen Zeit zu messen. Der Ausdruck "Rahmenzeit" bezieht sich auf eine Zeit, in der ein Mikrobolometerarray von einem betrachteten Objekt ein fertiges Bild erzeugt. Die Rahmenzeit beträgt in der Regel etwa 1/30stel einer Sekunde, sie kann aber schneller oder langsamer sein als die typische Zeit von 1/30stel einer Sekunde. Damit das Mikrobolometerarray adäquat auf zeitabhängige Änderungen in der detektierten Infrarotstrahlung reagieren kann, wird die thermische Reaktionszeit jedes Mikrobolometers in der Regel durch Leistungsdesign auf etwa den gleichen Wert wie die Rahmenzeit justiert.
- Ein von dem ROIC zum Messen des elektrischen Widerstands aller Mikrobolometer in dem Array verwendetes typisches Verfahren besteht darin, einen "Bissimpuls" elektrischer Spannung (oder elektrischen Stroms) an jeden Mikrobolometer in dem Array anzulegen und einem resultierenden Signalstrom (oder eine resultierende Signalspannung) zu messen. Es ist üblicher, einen Spannungsbiasimpuls an jedem Mikrobolometer in dem Array anzulegen und ein resultierendes Stromsignal von jedem Mikrobolometer in dem Array während jeder Rahmenzeit zu messen. Bei großen Arrays wie etwa dem, das in den ROICs enthalten ist, werden solche Bissimpulse üblicherweise an mehr als einen Mikrobolometer gleichzeitig angelegt und die resultierenden Signalströme gleichzeitig gemessen. Es wird jedoch schwierig, jeden der Mikrobolometer in dem Array innerhalb der Rahmenzeit auszulesen. Es ist deshalb vorteilhaft, solch große Arrays in mehrere kleinere Arrays zu unterteilen, um den Ausleseprozeß von großen Arrays zu erleichtern. In solchen Fällen würde jedes kleinere Array ausgelesen werden, als wenn es ein separates Array wäre, wobei sein eigener Datenausleseport verwendet und Daten einer mit jedem kleineren Array assoziierten entsprechenden Meßschaltung zugeführt werden. Die Unterteilung der großen Arrays braucht keine physische Unterteilung zu sein.
- Ein derartiges Verfahren zum Unterteilen des Arrays in kleinere Arrays, wobei jedes kleinere Array seine eigene Meßschaltung besitzt, um das Auslesen des größeren Arrays zu erleichtern, kann jedoch in dem erzeugten Bild unerwünschte Mängel erzeugen. Dies ist im allgemeinen auf unterschiedliche Drifts in den Ausgangssignalen der kleineren Arrays zurückzuführen, die durch Änderungen in unterschiedlichen Meßschaltungscharakteristiken, wie Offsetspannung, Offsetstrom und Verstärkungsfaktor zurückzuführen sind.
- Es besteht deshalb ein Bedarf in der Technik, ein großes Array, das viele kleinere Arrays enthält, die ihre eigenen Datenausleseports aufweisen, derart auszulegen und zu betreiben, daß sie die unerwünschten Musterartefakte in dem produzierten Bild aufgrund von Drifts in mit jedem der kleineren Arrays assoziierten Meßschaltungen nicht erzeugen.
- Kurze Darstellung der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren nach Anspruch 1 zum Reduzieren unerwünschter Musterartefakte in einem Bild, das von einem Mikrobolometer erzeugt wird, das viele kleinere Arrays enthält. Dies wird bewerkstelligt, indem ein Bissimpuls an jeden der Mikrobolometer in den vielen kleineren Arrays angelegt und ein dem angelegten Bissimpuls für jeden der Mikrobolometer entsprechendes resultierendes Signal unter Verwendung mehrerer mit den vielen kleineren Arrays assoziierten Messchaltungen während der Rahmenzeit gemessen wird. Zudem erfordert die Technik das Anlegen eines oder mehrerer bekannter Bissimpulse (Kalibrierungssignale) während der Rahmenzeit an die mehreren mit den kleineren Arrays assoziierten Meßschaltungsanordnung und Messen eines oder mehrerer resultierender Kalibrierungssignale entsprechend dem angelegten einen bekannten Bissimpuls oder den angelegten mehreren bekannten Bissimpulsen. Danach erfordert die Technik das Berechnen eines Offsetparameters für jedes der vielen kleineren Arrays auf der Basis des oder der entsprechenden gemessenen einen oder mehreren resultierenden Kalibrierungssignale und das korrigieren des gemessenen resultierenden Signals unter Verwendung des assoziierten berechneten Offsetparameters, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das das unerwünschte Musterartefakt in dem Bild signifikant reduziert.
- Zudem liefert die vorliegende Erfindung eine Infrarotstrahlungsdetektorvorrichtung nach Anspruch 13.
- Weitere Aspekte der Erfindung ergeben sich bei der Lektüre der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung und Betrachtung der Zeichnungen, die einen Teil davon darstellen.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 veranschaulicht die Verwendung eines Mikrobolometer-Arrays in einem Abbildungssystem. -
2 veranschaulicht eine typische ROIC-Schaltung, die viele kleinere Arrays enthält, um den Ausleseprozeß zu vereinfachen. -
3 veranschaulicht eine typische Auslese-Schaltung, die einen Integrierer und einen A/D-Wandler enthält, womit ein Ausgangssignal in einen digitalen Signalwert von jedem der vielen kleineren Arrays umgewandelt wird. -
4 veranschaulicht ein Verfahren zum Reduzieren unerwünschter Artefakte, die erzeugt werden, wenn viele kleinere Arrays mit ihrer eigenen Ausleseschaltungsanordnung verwendet werden. -
5 veranschaulicht Hauptkomponenten einer Infrarotstrahlungsdetektorvorrichtung und ihrer Zwischenverbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung. - Ausführliche Beschreibung
- Dieses Dokument beschreibt eine Technik zum Reduzieren unerwünschter Mängel in einem von einem Mikrobolometer-Array erzeugten Bild, das viele an jeweilige mehrere Meßschaltungen gekoppelte kleinere Arrays enthält.
- In
1 veranschaulicht eine Ausführungsform die Verwendung eines Mikrobolometer-Arrays110 in einem Abbildungssystem100 . Das Abbildungssystem100 enthält weiterhin eine infrarotdurchlässige Linse120 . Das Array110 kann ein ein oder zweidimensionales Array sein. Das Array110 ist auf einem Ausleseschaltkreis ROIC115 aus monolithischem Silizium ausgebildet. Bei der in1 gezeigten Ausführungsform ist das Array110 in der Brennebene der infrarotdurchlässigen Linse120 derart angeordnet, daß die Strahlen aus Infrarotstrahlung130 auf die Brennebene fokussiert werden, um ein Bild eines entfernten Objekt oder einer entfernten Szene140 auf die gleiche Weise zu erzeugen, wie ein fotografischer Film ein Bild erzeugt, wenn er in der Brennebene einer Kameralinse plaziert wird. Der Erwärmungseffekt des fokussierten Bilds bewirkt Temperaturänderungen in den individuellen Mikrobolometern in dem Array110 . Diese Temperaturänderung in jedem der Mikrobolometer induziert eine Änderung beim Widerstandswert in jedem der Mikrobolometer in dem Array110 . Der ROIC115 fragt jeden Mikrobolometer in dem Array110 ab, um die Widerstandsänderung in jedem der Mikrobolometer in dem Array110 zu messen. Die Widerstandsänderung in jedem der Mikrobolometer wird innerhalb einer Rahmenzeit gemessen. Allgemein beträgt die Rahmenzeit etwa 1/30stel einer Sekunde. Die thermische Reaktionszeit jedes Mikrobolometers in dem Array ist im allgemeinen so zugeschnitten, daß sie etwa gleich der Rahmenzeit ist. Die oben angegebene Messung der Widerstandsänderung in jedem der Mikrobolometer wird in jeder Rahmenzeit wiederholt, so daß ein Echtzeitbild der Szene oder des Objekts140 , die oder das betrachtet wird, angezeigt wird. -
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines ROIC115 , das beim Ausbilden des Mikrobolometer-Arrays110 verwendet wird, das zwei kleinere Arrays280 enthält. Jeder Mikrobolometer in dem Array110 ist als ein elektrischer Widerstand220 dargestellt. Mit jedem Mikrobolometer220 in dem Array110 ist ein Feldeffekttransistor (FET)230 assoziiert. Die Mikrobolometer220 und die FETs230 sind wie in2 gezeigt durch metallische Dünnfilmleiter240 zusammengeschaltet. Der ROIC115 enthält weiterhin Spalten- und Reihenschieberegister250 und260 . Das Spaltenschieberegister250 legt Steuerspannungen an Spalten des Arrays110 an, und das Schieberegister260 legt Steuerspannungen an einen Reihenmultiplexer270 an. Eine globale Biasspannung VDDR wird an alle Mikrobolometer in dem Array110 angelegt. Die beiden Ausgangssignalleitungen285 , die mit jedem der beiden kleineren Arrays280 assoziiert sind, werden von zwei Meßschaltungen290 auf 0 Volt gehalten. - Bei Betrieb legt der ROIC
115 in der Regel Steuerspannungen so an, daß nur an ein Mikrobolometer in jedem der beiden Arrays280 VDDR angelegt wird, und ein Signalstrom fließt entlang des entsprechenden metallischen Dünnfilmreihenleiters240 , durch den Multiplexer270 und hinaus zu den assoziierten Ausgangssignalleitungen285 . Zusätzlicher Strom wird von mit jedem der mehreren kleineren Arrays280 assoziierten Stromquellen291 geliefert, um den Nettoausgabestrom im wesentlichen nahe Null zu bringen. Die Stromquellen291 können verschiedene Biasstromwerte für verschiedene Mikrobolometer220 in dem Array110 während jedes Zeitintervals anlegen, währenddessen die Mikrobolometer220 vorgespannt werden, so daß der Ausgangsstrom selbst dann nahe Null bleibt, wenn der Widerstand verschiedener Mikrobolometer aufgrund kleiner Herstellungsvariationen zwischen verschiedenen Mikrobolometern220 in dem Array110 geringfügig unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen. - Der als "grobe Ungleichförmigkeitskorrektur" bezeichnete Signalnullungsprozeß wird zusammen mit anderen Verfahren und Vorrichtungen zum Korrigieren grober Ungleichförmigkeit in dem
US-Patent Nr. 4,752,694 gelehrt. Die Ausgangssignale294 werden in assoziierte Integrierer und A/D-Wandler296 eingegeben, um die Signale294 auf einen digitalen Signalwert298 umzuwandeln. Kalibrierungsschaltungen292 zum Anlegen von Kalibrierungsbiasimpulsen sind an die beiden Meßschaltungen290 gekoppelt, so daß die jeweiligen Ausgangssignale auch Kalibrierungssignale zum Korrigieren unerwünschter Drifts in den jeweiligen Integrierern und A/D-Wandlern296 enthalten. -
3 veranschaulicht eine typische, an einen digitalen Signalprozessor340 gekoppelte Meßschaltung290 . Die Ausgangssignale285 werden unter Verwendung eines Kondensators320 und eines Verstärkers310 integriert bis zum Entladen durch einen Schalter330 während einer Rahmenzeit. Das Signal294 wird unter Verwendung des A/D-Wandlers296 in einen digitalen Signalwert298 umgewandelt. Ein digitaler Signalprozessor340 enthält einen digitalen Speicher350 und eine Korrekturschaltung360 . Der digitale Speicher350 hält Korrekturwerte für jeden Mikrobolometer in dem jeweiligen kleineren Array280 . Die Korrekturschaltung360 erzeugt anhand des digitalen Signalwerts298 und des im digitalen Speicher350 gespeicherten assoziierten Korrekturwerts das letzte Ausgangssignal365 . Die Korrekturen sind in der Regel "feine Offsetkorrekturen", was im allgemeinen kleine Nullfehlersignale entfernt. Zu den Korrekturen können auch "Verstärkungskorrektur" zählen, die unterschiedliche Empfindlichkeiten zwischen unterschiedlichen Mikrobolometern220 in dem Array110 korrigieren. Zu den Korrekturen können weiterhin ein "Tote-Pixel-Austausch" zählen, was der Austausch von Signalen von schlecht arbeitenden Mikrobolometern in dem Array110 durch von benachbarten Mikrobolometern abgeleiteten Signalwerten ist. Zu Korrekturen können auch Korrekturen hinsichtlich Kontrast, Helligkeit und/oder Pseudofarbe zählen, um ein Bild zu erzeugen, das von einem Betrachter leichter wahrgenommen werden kann. -
4 veranschaulicht einen Überblick über eine Ausführungsform des Prozesses400 der vorliegenden Erfindung. Wie im Schritt410 dargestellt, liegt dieser Prozeß während einer Rahmenzeit einen separaten Bissimpuls an jeden der Mikrobolometer in einem in mehrere kleinere Arrays unterteilten Mikrobolometer-Array an. Die Rahmenzeit ist die Zeit, die das Array benötigt, um von einem von dem Array betrachteten Objekt ein vollständiges Bild herzustellen. Der Bissimpuls kann ein Spannungsbiasimpuls sein. Der Bissimpuls kann eine Zeitdauer im Bereich von etwa 0,1 bis 20 Mikrosekunden aufweisen. Bei anderen Ausführungsformen kann das Anlegen des Bissimpulses das Anlegen mehrerer Bissimpulse beinhalten, so daß sie während der Rahmenzeit substantiell sequentiell und substantiell von gleicher Größe sind. Die mehreren Bissimpulse können im Bereich von etwa 2 bis 100 Bissimpulsen liegen. - Schritt
420 mißt ein dem angelegten Bissimpuls entsprechendes resultierendes Signal während der Rahmenzeit für jeden der Mikrobolometer in den kleineren Arrays unter Verwendung einer mit jedem der kleineren Arrays assoziierten Meßschaltungsanordnung. Bei einigen Ausführungsformen ist das resultierende Signal ein Stromsignal. Schritt430 legt während der Rahmenzeit einen oder mehrere Kalibrierungsbiasimpulse an jede der mit den kleineren Arrays assoziierten Meßschaltungsanordnungen an. Schritt440 mißt während der Rahmenzeit ein oder mehrere den angelegten Kalibrierungsbiasimpulsen entsprechende resultierende Kalibrierungssignale. Schritt450 berechnet Korrekturparameter für jedes der kleineren Arrays auf der Basis jedes der assoziierten gemessenen resultierenden Kalibrierungssignale. Bei einigen Ausführungsformen können Korrekturparameter Offsetspannung, Offsetstrom und/oder Verstärkungskorrektur sein. Schritt460 korrigiert das gemessene resultierende Signal unter Verwendung jedes der assoziierten berechneten Korrekturparameter, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das in dem erzeugten Bild zwischen den kleineren Arrays eine im wesentlichen reduzierte unerwünschte Mängel aufweist. Der Prozeß400 beinhaltet das Wiederholen der obigen Schritte in jeder Rahmenzeit zum Reduzieren unerwünschter Mängel in dem erzeugten Bild durch jedes der kleineren Arrays einschließlich seiner eigenen Meßschaltungsanordnung. - Bei einigen Ausführungsformen kann der Prozeß
400 weiterhin das Anwenden eines korrigierenden Signals auf jedes Ausgangssignal zum Korrigieren einer Widerstandsungleichförmigkeit zwischen den Mikrobolometern in jedem der kleineren Arrays beinhalten, um ein im wesentlichen gleichförmigeres Ausgangssignal zu erhalten. Bei einigen Ausführungsformen wird das mit jedem der Mikrobolometer in dem Array assoziierte, im wesentlichen gleichförmigere Ausgangssignal in einem digitalen Signalwert umgewandelt. Bei einigen Ausführungsformen kann der Prozeß400 auch beinhalten, jeden der mit jedem der Mikrobolometer in dem Array assoziierten digitalen Signalwerte durch einen digitalen Bildprozessor zu schicken, um Bilddefekte zu korrigieren. Bei einigen Ausführungsformen können zu Bilddefekten Offsets, Mängel, Verstärkungsungleichförmigkeiten und/oder tote Pixel zählen. -
5 zeigt Hauptabschnitte einer Infrarotstrahlungsdetektorvorrichtung500 und ihre Zwischenverbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Infrarotstrahlungsdetektorvorrichtung enthält ein Mikrobolometer-Array110 . Das Mikrobolometer-Array110 ist weiter in mehrere kleinere Arrays280 unterteilt. Bei dem in5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Mikrobolometer-Array110 in zwei kleinere Arrays unterteilt. Die Vorrichtung500 enthält weiterhin eine erste und zweite Zeitsteuerschaltung510 bzw.520 . Die Vorrichtung500 enthält weiterhin mehrere Kalibrierungs- und Meßschaltungen292 bzw.290 , entsprechend jedem der kleineren Arrays280 . Die erste Zeitsteuerschaltung ist an das Array110 gekoppelt. Die zweite Zeitsteuerschaltung520 ist an jede der Kalibrierungsschaltungen292 gekoppelt. Die Vorrichtung500 enthält weiterhin einen Integrierer und einen A/D- Wandler296 und einen digitalen Bildprozessor340 . Der digitale Bildprozessor340 enthält weiterhin eine Korrekturschaltung360 und digitale Speicher350 . - Im Betrieb legt die erste Zeitsteuerschaltung
510 einen Bissimpuls während einer Rahmenzeit an jeden der Mikrobolometer in den kleineren Arrays280 an. Bei einigen Ausführungsformen kann der Bissimpuls mehrere Bissimpulse enthalten, die von der Größe her substantiell gleich sind. Die mehreren Bissimpulse können auch derart angelegt werden, daß sie zeitlich substantiell gleich beabstandet sind. Bei einigen Ausführungsformen ist der Bissimpuls ein Spannungsbiasimpuls. Der Bissimpuls kann eine Zeitdauer von 1 bis 100 Mikrosekunden aufweisen. Die Rahmenzeit ist die Zeit, die das Array110 benötigt, um ein vollständiges Bild eines von dem Array110 gesehenen Objekts zu erzeugen. - Die mehreren Meßschaltungen
290 messen während der Rahmenzeit mit jedem der angelegten Bissimpulse assoziierte resultierende Signale. Bei einigen Ausführungsformen kann es sich bei den resultierenden Signalen um Stromsignale handeln. Die zweite Zeitsteuerschaltung520 legt während der Rahmenzeit einen oder mehrere Biaskalibrierungs-Biasimpulse an jede der Meßschaltungen290 an. Dann messen die Meßschaltungen290 ein oder mehrere resultierende Kalibrierungssignale entsprechend dem angelegten einen oder den angelegten mehreren Kalibrierungsbiasimpulsen. Dann berechnen die Meßschaltungen290 Korrekturparameter für jedes der kleineren Arrays auf der Basis jedes des gemessenen einen resultierenden Kalibrierungssignals oder jedes der gemessenen mehreren resultierenden Kalibrierungssignale. Weiterhin legen die Meßschaltungen290 jeden der berechneten Korrekturparameter an das gemessene resultierende Signal an, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das unerwünschte Mängel in einem Bild reduziert, das von dem Mikrobolometer-Array erzeugt wird, das mehrere kleinere Arrays280 enthält. Bei den Korrekturparametern kann es sich um eine Offsetspannung, einen Offsetstrom und/oder eine Verstärkungskorrektur handeln. - Bei einigen Ausführungsformen wandeln der Integrierer und A/D-Wandler
296 das Ausgangssignal in einen digitalen Signalwert für jeden der Mikrobolometer in den kleineren Arrays280 um. Bei einigen Ausführungsformen empfängt der die Korrekturschaltung360 enthaltende digitale Bildprozessor340 den mit jedem der Mikrobolometer in den kleineren Arrays280 assoziierten digitalen Signalwert und korrigiert hinsichtlich Bilddefekten wie etwa Offsets, Verstärkungsungleichförmigkeiten und/oder tote Pixel. Bei einigen Ausführungsformen wendet die Korrekturschaltung360 weiterhin ein korrigierendes elektrisches Signal an, um eine etwaige in jedem der Mikrobolometer in den kleineren Arrays280 vorliegende Widerstandsungleichfömigkeit zu korrigieren, um einen substantiell gleichförmigen Ausgangssignalwert zu erhalten. Die mit jedem der Mikrobolometer in dem Array110 assoziierten korrigierenden elektrischen Signale werden in den digitalen Speichern350 gespeichert. - Schlußfolgerung
- Das oben beschriebene Verfahren und die oben beschriebene Vorrichtung sorgen für reduzierte unerwünschte Mängel in einem Bild, das von einem Mikrobolometer-Array hergestellt wird, das in mehrere kleinere Arrays unterteilt ist, die ihre eigenen Meßschaltungen enthalten.
Claims (24)
- Verfahren zum Reduzieren unerwünschter Mängel in einem von einem in mehrere kleine Arrays (
280 ) mit ihren eigenen Ausleseports und Meßschaltungen (290 ) unterteilten Mikrobolometerarray (110 ) erzeugten Bild umfaßt: Anlegen eines separaten Bissimpulses während einer Rahmenzeit an jedes der Mikrobolometer in den kleineren Arrays; Messen eines dem angelegten Bissimpuls entsprechenden resultierenden Signals während der Rahmenzeit für jedes der Mikrobolometer in den mehreren mit jedem der kleineren Arrays assoziierten Meßschaltungen (290 ); Anlegen eines oder mehrerer Kalibrierungsbiasimpulse während der Rahmenzeit an die mit jedem der kleineren Arrays assoziierten Meßschaltungen (290 ); Messen eines oder mehrerer resultierender Kalibrierungssignale entsprechend den während der Rahmenzeit angelegten Kalibrierungsbiasimpulsen; Berechnen von Korrekturparametern für jedes der kleineren Arrays auf der Basis jedes der assoziierten gemessenen resultierenden Kalibrierungssignale und Korrigieren des gemessenen resultierenden Signals unter Verwendung jedes der assoziierten berechneten Korrekturparameter zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das die unerwünschten Mängel bei dem erzeugen Bild, die auf verschiedene Drifts bei den mit jedem der kleineren Arrays assoziierten Meßschaltungen (290 ) zurückzuführen sind, reduziert. - Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: kontinuierliches Wiederholen der Schritte des Anlegens, Messens, Berechnens und Korrigierens zum Berechnen des Ausgangssignals entsprechend jedem Mikrobolometer in den mehreren kleineren Arrays während jeder Rahmenzeit zum Reduzieren der unerwünschten Mängel in dem von den mehreren kleineren Arrays produzierten Bild.
- Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: Anlegen eines korrigierenden elektrischen Signals an jedes Ausgangssignal eines kleinen Arrays zum Korrigieren einer Widerstandsungleichförmigkeit zwischen den Mikrobolometern in jedem der kleineren Arrays, um ein substantiell gleichförmigeres Ausgangssignal zu erhalten.
- Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: Umwandeln des substantiell gleichförmigeren Ausgangssignals, das mit jedem der Mikrobolometer in dem Array assoziiert ist, in einen digitalen Signalwert.
- Verfahren nach Anspruch 4, weiterhin umfassend: Schicken jedes der mit jeweiligen Mikrobolometern in dem Array assoziierten digitalen Signalwerte durch einen digitalen Bildprozessor, um Bilddefekte zu korrigieren.
- Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Bilddefekte umfassen: Offsets, Mängel, Verstärkungsungleichförmigkeiten und/oder tote Pixel.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anlegen des Bissimpulses folgendes umfaßt: Anlegen mehrerer Bissimpulse, so daß sie während der Rahmenzeit substantiell sequentiell und substantiell gleich sind.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Bissimpuls folgendes umfaßt: einen Spannungsbiasimpuls.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei das resultierende Signal folgendes umfaßt: ein Stromsignal.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Bissimpuls eine Zeitdauer im Bereich von etwa 0,1 bis 20 Mikrosekunden aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Rahmenzeit die Zeit ist, die das Array benötigt, um ein vollständiges Bild eines von dem Array gesehenen Objekts zu produzieren.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Offsetparameter folgendes umfassen: Offsetspannung, Offsetstrom und/oder Verstärkungskorrektur.
- Infrarotstrahlungsdetektorvorrichtung (
500 ), umfassend: ein Mikrobolometerarray (110 ) einschließlich mehrerer kleinerer Mikrobolometerarrays (280 ); eine an das Array gekoppelte erste Zeitsteuerschaltung (510 ) zum Anlegen eines Bissimpulses an jedes der Mikrobolometer in den kleineren Arrays während eines Zeitrahmens; mehrere Meßschaltungen (290 ), die jeweils an ein kleineres Array gekoppelt sind, um mit jedem der angelegten Bissimpulse assoziierte resultierende Signale während der Rahmenzeit zu messen; mehrere Kalibrierungsschaltungen (292 ), die jeweils an eine entsprechende Meßschaltung gekoppelt sind; und eine an die Kalibrierungsschaltungen (292 ) gekoppelte zweite Zeitsteuerschaltung (520 ) zum Anlegen eines oder mehrerer Kalibrierungsbiasimpulse während der Rahmenzeit an jede der Meßschaltungen (290 ), wobei die Meßschaltungen (290 ) ein oder mehrere resultierende Kalibrierungssignale entsprechend dem angelegten einen oder den angelegten mehreren Kalibrierungsbiasimpulsen messen, wobei die Meßschaltungen (290 ) Korrekturparameter für jedes der kleineren Arrays auf der Basis jedes des einen gemessenen oder der mehreren gemessenen resultierenden Kalibrierungssignale berechnen, und die Meßschaltungen (290 ) weiterhin jeden der berechneten Korrekturparameter auf das gemessene resultierende Signal anwenden, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das unerwünschte Mängel in einem von dem Mikrobolometerarray, das mehrere kleinere Arrays enthält, erzeugten Bild reduziert, wobei die Mangel auf unterschiedliche Drifts in den mit jedem der kleineren Arrays assoziierten Meßschaltungen zurückzuführen sind. - Vorrichtung nach Anspruch 13, weiterhin umfassend: einen Integrierer und einen A/D-Wandler zum Umwandeln des Ausgangssignals in einen digitalen Signalwert für jeden der Mikrobolometer in den kleineren Arrays.
- Vorrichtung nach Anspruch 14, weiterhin umfassend: einen digitalen Bildprozessor einschließlich einer Korrekturschaltung ist an den A/D-Wandler gekoppelt, um den mit jedem der Mikrobolometer in den kleineren Arrays assoziierten digitalen Signalwert zu empfangen und hinsichtlich Bilddefekten wie etwas Offsets, Verstärkungsungleichförmigkeiten und/oder toten Pixeln zu korrigieren.
- Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei der digitale Bildprozessor weiterhin folgendes umfaßt: eine Korrekturschaltung zum Anlegen eines korrigierenden elektrischen Signals auf der Basis eines Korrekturwerts an das Ausgangssignal zum Korrigieren einer etwaigen Widerstandsungleichförmigkeit in jedem der Mikrobolometer der kleineren Arrays, um einen substantiell gleichförmigen Ausgangssignalwert zu erhalten.
- Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der digitale Bildprozessor weiterhin folgendes umfaßt: digitale Speicher zum Speichern mit jedem der Mikrobolometer in den kleineren Arrays assoziierter korrigierender elektrischer Signale.
- Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Bissimpuls mehrere Bissimpulse umfaßt, die substantiell von gleicher Größe sind.
- Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die mehreren Bissimpulse zeitlich substantiell gleich beabstandet sind.
- Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Bissimpuls ein Spannungsbiasimpuls ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die resultierenden Signale Stromsignale sind.
- Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Bissimpuls eine Zeitdauer im Bereich von etwa 0,1 bis 20 Mikrosekunden aufweist.
- Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Rahmenzeit die Zeit ist, die das Array benötigt, um ein vollständiges Bild eines von dem Array gesehenen Objekts zu produzieren.
- Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Offsetparameter folgendes umfassen: Offsetspannung, Offsetstrom und/oder Verstärkungskorrektur.
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