DE60316114T2 - Rekonfigurierbare detektoranordnung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine rekonfigurierbare Detektoranordnung und insbesondere, aber nicht ausschließlich, eine x-y-Anordnung von Thermodetektoren, wobei jeder Detektor ein Pixel bildet.
• Eine derartige Anordnung wird zweckmäßigerweise zur Bereitstellung eines Wärmebildes einer Szene von Interesse, beispielsweise bei der Überwachung von Räumen, Wegen oder Parkflächen, in der Brennpunktsebene eines Bildgebungssystems angeordnet. Wärmebildkameras sind zweckmäßig, da sie natürliche Strahlung ohne zusätzliche Beleuchtung nutzen können, was besonders bei Nacht von Vorteil ist. Die Wärmebildfotografie operiert üblicherweise in Strahlungsbanden zwischen 3 und 14 μm. Die vorliegende Erfindung könnte auch andere Infrarot-Wellenlängen-Anordnungen, sowie Anordnungen für sichtbare Wellenlängen verwenden.
• Einige Anwendungen der Infrarotfotografie können Änderungen der Bildfolgefrequenz oder der Empfindlichkeit in Realzeit erfordern. Ein Beispiel hierfür ist die Erfassung der Kopfstellung für eine korrekte Auslösung des Airbag in Fahrzeugen bei einem Unfall. In der maßgeblichen Zeit bis zum Unfall ist es wichtig, den Kopf des Insassen in drei Dimensionen örtlich zu bestimmen und während des Unfalls ist es wichtig, die Bewegung des Kopfes zu verfolgen. Die Erfassungsoperation kann eine relativ langsame sein, aber eine hohe Empfindlichkeit erfordern, um sicherzustellen, dass die Konturen des Kopfes ordnungsgemäß erfaßt sind. Demgegenüber muß aber beim Unfall die Position des Kopfes rasch verfolgt werden, um sicherzustellen, dass der richtige Airbag zur richtigen Zeit ausgelöst wird.
• Die gegenwärtigen Wärmebildkameras haben üblicherweise feste Ausleseraten und eine feste Anzahl von Pixeln. Die Mittelung aufeinanderfolgender Datenrahmen ist ein gebräuchliches Verfahren zur Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses (in einem idealen System verbessert sich das Verhältnis mit der Quadratwurzel der Anzahl der addierten Rahmen). Einige sichtbare Band-Camcorder ermöglichen ferner die Hinzufügung benachbarter Pixel, wobei räumliche Auflösung gegen Empfindlichkeit ausgetauscht wird. Bei einigen Geräten ist ebenfalls ein Direktzugriff möglich, so dass kleinere Teilflächen der Brennpunktsebene in einer kürzeren Zeit ausgelesen werden können. Andere Anordnungen zum Zusammenschluß von Einzelelementen sind in GB-2332585A , WO-97/21080-A1 , US-5229609 , WO-00/51345-A1 , US-A-5129595 und US-A-5541654 beschrieben.
• Bei den gegenwärtig verfügbaren Geräten erreicht man die Hinzufügung aufeinanderfolgender Datenrahmen und benachbarter Pixel eher in der Kameraverarbeitung als in der Brennpunktsebene.
• Die Airbag-Steuersysteme, die gegenwärtig auf dem Markt sind, verwenden zur Steuerung von bis zu sechs Airbags Beschleuniger, um die Insassen bei einem Unfall zu schützen. Die optimale Zeitsteuerung und der Grad der Aufblähung jedes Airbag muß zur Gewährleistung des besten Schutzes variiert werden. Wenn man sich allein auf die Beschleunigungsablesungen stützt, wird die Position des Insassen nicht berücksichtigt, und es können Fehler auftreten. Die aufgeblasenen Airbags können sich zu nahe an der Person befinden, oder der Airbag könnte sich entleert haben, bevor die Person ihn erreicht hat. Wird nicht der richtige Airbag aufgeblasen, könnte die Person gefährdet bleiben.
• Eine sichtbare Kamera benötigt einen weiten dynamischen Bereich, damit sowohl volles tropisches Sonnenlicht durch ein offenes Schiebedach, als auch Zwielicht berücksichtigt wird. Sie benötigt bei Nacht aktive Beleuchtung.
• Eine Wärmebildkamera arbeitet bei Tag oder bei Nacht, da der menschliche Kopf Strahlung aussendet, die sie abbilden kann. Es kann aber auch Zeiten geben, in denen die manifeste Temperatur innerer Teile des Fahrzeugs in der Nähe des Insassen (Kopfstütze, Rückenlehne) sich nahe an der Temperatur des Kopfes des Insassen befindet oder die gleiche ist. Im letzteren Fall müßte die Empfindlichkeit der Kamera verstärkt werden, damit die Kopfstellung sicher erfaßt wird.
• Das obige Problem ist erfindungsgemäß gelöst, daß, falls erforderlich, mehrere getrennte Detektoren zusammengekoppelt werden und jeder Detektor zu den anderen Zeiten getrennt bleibt.
• In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung umfaßt eine rekonfigurierbare Detektoranordnung:
  ein Substrat 2, das eine Anordnung von Widerstandsbolometer-Detektoren 4, 14, 15 trägt, wobei jeder Detektor ein Pixel bildet, Elektroden 5, 6, 7 zum unabhängigen Empfang eines elektrischen Signals von jedem Detektor und mehrere schaltbare Verbindungen S, a, b, c, d, die befähigt sind, die getrennten Detektoren zu mindestens einer Detektorengruppe zu verbinden, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass die mehreren schaltbaren Verbindungen derart konfigurierbar sind, dass die Anzahl der Detektoren, die die mindestens eine Gruppe enthalten, variabel ist und daß die getrennten Detektoren einzeln ausgelesen werden können, oder dass die mindestens eine Detektorgruppe ausgelesen werden kann, und daß im Betrieb die schaltbaren Verbindungen derart konfiguriert sind, dass die mindestens eine Detektorgruppe mehrere Untergruppen von Detektoren enthält, die miteinander elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei jede Untergruppe mehrere Detektoren umfaßt, die elektrisch miteinander parallel verbunden sind, damit gewährleistet ist, dass die kombinierte elektrische Impedanz der miteinander in der mindestens einen Detektorgruppe verbundenen Detektoren die gleiche wie die elektrische Impedanz eines einzelnen Detektors ist.
• Bevorzugt kann das Substrat eine elektronische Schaltungsanordnung, Verstärker, Schalter usw. zur Verarbeitung der Ausgangssignale jedes Detektors und zur Rekonfiguration der Anordnung, beispielsweise in Gruppen zu vier (2×2), neun (3×3) oder sechzehn (4×4) usw. Detektoren, ohne eine Änderung der effektiven Impedanz tragen.
• Die Anordnung kann eine optische Einrichtung zum Richten einer Szene auf die Detektoren enthalten. Die Anordnung kann ein x-y-Detektornordnung sein und die Werte x oder y können im Bereich von 24 bis einschließlich 96 liegen.
• Bei einer Anordnung von Thermodetektoren, z.B. Widerstandsbolometern, sind die Anordnung und das Substrat mit elektronischer Schaltungsanordnung bevorzugt eingekapselt, um die Detektoren von den Umgebungsbedingungen zu isolieren.
• Eine Brennpunktsebene mit 64×64 Pixeln könnte eine Empfindlichkeit von 100 mK bei einer Standard-Bildfolgefrequenz, beispielsweise von 30 Hz bieten. Die Detektoren sind kleine Widerstände und die Ausleseschaltung ist dahingehend optimiert, mit einer vorgegebenen Eingangsimpedanz zu arbeiten.
• Wenn die Brennpunktsebenen-Anordnung durch den Anschluß von Sätzen von 4 Detektoren zur Erstellung einer Anordnung 32×32, durch die Parallel-Verbindung von zwei Detektoren und von vier Reihe geschalteten parallelen Detektoren rekonfiguriert ist, bleibt der Widerstand der Vierergruppe der Detektoren in Bezug auf den Ausleseverstärker der gleiche und die thermische Zeitkonstante der Brücken bleibt die gleiche wie zuvor. Da jedoch vier Signale gemittelt wurden, verringert sich das Rauschen um die Quadratwurzel von 4, d.h. um 2. Die Empfindlichkeit wird hierdurch auf 50 mK verbessert. Es ist anzumerken, dass die Vorspannleistung bezüglich der einzelnen Detektoren aufrechterhalten werden muß, um Ansprechverluste zu vermeiden. Das kann zweckmäßigerweise durch eine Erhöhung der der gesamten, der Anordnung zugeführten Vorspannung erzielt werden.
• Da nun die Anzahl der auszulesenden Knoten nur 32×32, anstatt 64×64 beträgt, bleibt die Taktrate die gleiche (da sich die Zeitkonstanten nicht geändert haben), es ist möglich, 4 Sätze Auslesungen der Anordnung 32×32 in der gleichen Zeit vorzunehmen, wie für das Auslesen einer einzigen Anordnung 64×64 benötigt wird.
• Die vier Bilder 32×32 können daher digital in der zugehörigen Elektronik gemittelt werden und ergeben somit eine um einen weiteren Faktor 2 verbesserte Rauschleistung. Hierdurch erreicht die Empfindlichkeit den niedrigen Wert von 25 mK und die ursprüngliche Bildfolgefrequenz wird aufrechterhalten. Durch die Rekonfiguration der Brennpunktsebene wird die allgemeine Signal-/Bildverarbeitung minimiert und die Bildfolgefrequenz kann aufrechterhalten werden. Alternativ dazu hat die Anordnung 32×32 ein Leistungspotential von 50 mK bei einer Bildfolgefrequenz von 120 Hz, wodurch für die Verfolgung des Kopfes eine verbesserte Geschwindigkeit erzielt werden kann.
• Würde die Bildfolgefrequenz dann um einen Faktor 4 reduziert werden, ergäbe sich eine weitere Verbesserung um einen Faktor 2, was im vorliegenden Beispiel eine Empfindlichkeit von 12,5 mK bei 7,5 Hz ergeben würde. Das wäre für eine Anwendung als Kopfstellungserfassung für einen Airbag sehr vorteilhaft.
• Die oben angegebenen Verbesserungen sind von einer sorgfältig ausgearbeiteten Konstruktion der Signalverarbeitungselektronik abhängig und stellen die beste erzielbare Verbesserung dar.
• Im folgenden ist nun eine Ausführungsform der Erfindung beispielhaft unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
• 1 eine schematische Draufsicht auf eine Detektoranordnung mit dazugehöriger Schaltungsanordnung,
• 2 eine Schnittansicht eines Teils von 1,
• 3 eine schematische Darstellung, die die Verbindungen mit jedem Detektor in einer herkömmlichen Anordnung zeigt,
• 4 eine schematische Darstellung, die die rekonfigurierbaren Verbindungen mit jedem Detektor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
• 5 ein Wärmebild eines Fahrers in einem Fahrzeug, aufgenommen mit einer Detektoranordnung 64×64,
• 6 ist ein Wärmebild eines Fahrers in einem Fahrzeug, aufgenommen mit einer Detektoranordnung 32×32,
• 7 ein Algorithmus, der die Schritte zeigt, die bei der Verarbeitung der Ausgangssignale einer Detektoranordnung ausgeführt werden,
• 8 eine schematische Darstellung, die die rekonfigurierbaren Verbindungen mit jedem Detektor gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
• Eine Detektoranordnung, bei der die vorliegende Erfindung angewendet werden könnte, ist in den 1 und 2 gezeigt. Eine Thermografie-Anordnung 1 umfaßt eine Grundplatte 2 aus Silicium, auf welcher die Schaltungsanordnung 3, wie beispielsweise Verstärker, Gates usw., aufwachsen gelassen worden sind. Die Schaltungsanordnung 3 umfaßt bevorzugt die Bauteile zur Ausführung der im Algorithmus von 7 gezeigten Verarbeitung. Die Anordnung 1 hat 4096 Detektoren, die sich in einer Anordnung 64×64 befinden. Zu jedem Detektor 4 gehören zwei Reihen Elektroden 5, 6 und eine Säulenelektrode 7 zum Anlegen von Spannungen an jeden Detektor 4 und zum Auslesen des Ausgangssignals von denselben. Alle Reihenelektroden 5, 6 werden von einem Reihentreiber 8 betrieben und alle Säulenelektroden 7 werden von einem Säulentreiber 9 betrieben. Beide Treiber werden von einer Steuerschaltung 10 gesteuert, die mit einer externen Schaltungsanordnung kommuniziert, nicht gezeigt.
• Jeder Detektor 4 kann hergestellt sein, wie in WO/GB00/03243 beschrieben ist. In einer derartigen Vorrichtung ist ein Mikrobolometer 14 als Mikrobrücke 15 ausgebildet, in der eine Schicht, beispielsweise aus Titan, etwa 1 bis 4 μm, typischerweise 2,5 μm, von einer Substratoberfläche 16 mit Hilfe von dünnen Beinchen 17, 18 beabstandet ist. Das Titan hat typischerweise eine Dicke von etwa 0,1 bis 0,25 μm in einem Bereich von 0,05 bis 0,3 μm mit einem Bogenwiderstand von etwa 3,3 Ω/m² (sq) in einem Bereich von 1,5 bis 6 Ω/m² (sq). Die Detektor-Mikrobrücke 15 aus Titan ist unter einer Schicht 19 aus Siliciumoxid abgestützt, die eine Dicke von etwa λ/4 aufweist, wobei λ die Wellenlänge der zu erfassenden Strahlung ist. Ein solcher Titan-Detektor kann so ausgeführt sein, dass er eine Vielfalt von Wellenlängen erfaßt, beispielsweise solche im Infrarotstrahlungsband zwischen 8 und 14 μm. Die Infrarotenergie wird durch die Kombination der Schichten 15 und 19 absorbiert und durch die nachfolgende Änderung der Temperatur ändert sich der Widerstand des Titans. Somit liefert die Messung des Detektorwiderstands den Wert der Amplitude der einfallenden Strahlung.
• Alle Detektoren befinden sich in einem luftdichten Behälter mit Wänden 20 und einem Deckel 21, welcher ein Fenster oder eine Linse bildet. Die Wände 20 können aus Siliciumoxid und das Fenster 21 aus Germanium, Silicium oder einem Chalkogenid-Glas sein. Der Druck im Behälter beträgt typischerweise weniger als 10 Pa.
• 3 zeigt eine typische herkömmliche Ausleseschaltung. Die Anordnung von Widerständen Ra, Rb, ... stellt Pixel in der Anordnung dar, deren Widerstandswert sich mit der Temperatur ändert, und bildet somit eine Anordnung von Thermodetektoren, auf die die Strahlung gerichtet werden kann.
• Die Widerstandsanordnung ist durch eine Spannung (+Vbias) vorgespannt. Jeder Detektor kann sequentiell ausgelesen werden, indem S1 eingeschaltet wird, wodurch die oberste Reihe aktiviert wird, und nachfolgend, für die benötigte Integrationszeit, Sa, Sb eingeschaltet werden.
• Ein Abgleichwiderstand Rref des gleichen Nennwerts, wie der Nennwert der Anordnungswiderstände ist mit einer negativen Vorspannung (–Vbias) verbunden, die die gleiche Größe wie die positive Vorspannung (+Vbias) hat.
• Wenn der Anordnungswiderstande, z.B. Ra, und Rref die gleiche Temperatur haben, steht zur Ladung des integrierenden Kondensators kein Strom zur Verfügung und das Signal ist Null. Jede Differenz beim Widerstand wird jedoch über einen ausgewählten Zeitraum integriert und stellt, idealerweise, die Temperaturdifferenz zwischen einem Anordnungswiderstand und dem Referenzwiderstand dar.
• Die Anordnungswiderstände haben eine feste thermische Zeitkonstante, die eine Funktion ihrer Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit ist. Der Operationsverstärker wird nach einer vorgegebenen Eingangsimpedanz, einer vorgegebenen Bandbreite und einem vorgegebenen Dynamikbereich optimiert.
• 4 zeigt, wie jeder Detektor einzeln als Anordnung 64×64 ausgelesen werden, in Vierer-Gruppen verbunden werden und als Anordnung 32×32 ausgelesen werden kann. Es sind zwei Leitungen mit drei Detektoren in jeder gezeigt. Eine erste Leitung mit Detektoren ist durch die Widerstände R_1-1 bis R_1-64 angegeben, jede ist an einem Ende über einen Schalter S4 mit einer Elektrode 31 positiver Vorspannung verbunden. Die anderen Enden der Widerstände können durch die Schalter S_1-1-S_1-64 mit einer Ausleseelektrode verbunden werden, die über einen Schalter S1 mit einem Ende eines Referenzwiderstands R1 und mit einem integrierenden Kondensator-Verstärker 35 verbunden ist. Der Referenzwiderstand R1 ist mit einer negativen Vorspannung der gleichen Amplitude wie der Amplitude der positiven Vorspannung verbunden.
• Auf die gleiche Weise sind die Widerstände R_2-1 bis R_2-64 der zweiten Leitung der Detektoren über den Schalter S5 mit der positiven Vorspannung und über die Schalter S_2-1 bis S_2-64 und S2 mit einem integrierenden Kondensator-Verstärker 34 und dem Referenzwiderstand R2 verbunden. Die weiteren Schalter S3 und S5 ermöglichen verschiedene Kombinationen von Verbindungen, wie unten beschrieben ist.
• Ein relativ hoch aufgelöstes Wärmebild wird dadurch erzielt, dass es möglich ist, jeden Detektor 4 durch die Szene durch das Fenster oder die Linse 21 zu beleuchten und jeden Detektor 4 getrennt auszulesen. Diese Wärmestrahlung ändert die Temperatur jedes Detektors und ändert somit seinen Widerstandswert. Jeder Detektor in der ersten Leitung wird dann während einer Integrationszeit wiederum über die Schalter S_1-1-S_1-64 mit dem Verstärker 35 verbunden. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 34 ist somit proportional der Temperatur jedes Detektors. Alle anderen Leitungen werden in der gleichen Weise ausgelesen. Die Gesamtausgabe aller 64×64 Detektoren ergibt ein elektrisches Bild der Wärmeszene mit einem guten Standard der Einzelheiten. Ein Beispiel einer solchen Anordnung 64×64 ist in 5 gezeigt.
• Zur Änderung der Brennpunktanordnung, damit diese effektiv ein Viertel der Anzahl der Pixel enthält, können vier Anordnungswiderstände in Reihe/parallel verbunden werden, indem die zusätzlichen Schalter S3 und S5, wie in 4 gezeigt ist, verbunden werden.
• Wenn S1 und S5 offengehalten werden, werden die Schaltung und S2, S3 und S4 geschlossen; dann kann die Anordnung gescannt werden, indem die Gruppen von vier Pixelebenenschalter auf einmal geschlossen werden, d.h. schließe S_1-1, S_1-2, S_2-1 und S_2-2, um ein "Superpixel" auszulesen, das aus den vier Widerstanden R_1-1, R_1-2, R_2-1 und R_2-2 besteht, deren kombinierter Widerstand nominal gleich Rref ist und dessen thermische Zeitkonstante nicht verändert ist.
• Das Ergebnis ist ein um einen Faktor 2 verringertes "Superpixel"-Rauschen (ein um die Quadratwurzel 4 verbessertes Rauschen) und eine um einen Faktor 4 erhöhte Bildfolgefrequenz (da nur ein Viertel der Anzahl der Pixel mit der gleichen Abtastfrequenz ausgelesen werden muß).
• Um die Leistung der Anordnung bei Anwendung des Impulsvorspannverfahren aufrechtzuerhalten, kann es zur Erzielung des gleichen Stromflusses durch jedes Element erforderlich sein, die Vorspannungen um einen Faktor 2 zu erhöhen. Es kann hierzu nötig sein, dass der Reihenverstärker einen ausreichenden dynamischen Bereich aufweist.
• S3 führt zwar einen kleinen aber zusätzlichen Widerstand in das "Superpixel" ein, was durch eine entsprechende Einstellung der Vorspannungen korrigiert werden könnte, beispielsweise durch eine leichte Erhöhung der positiven Vorspannung oder durch Einführung eines Anpassungsschalters in Reihe mit Rref.
• Als Ergebnis der Verbindung der Detektor-Pixel in Gruppen zu vier wird die Anordnung 32×32 erhalten, in 6 ist ein Beispiel hierfür gezeigt. Wird sie mit der Anordnung 64×64 in 5 verglichen, wird der Verlust an Bildschärfe deutlich. Eine höhere Auflösung ist für die Ortung der Position des Kopfes zweckmäßig; eine niedrigere Auflösung und ein schnelleres Auslesebild werden für eine schnelle Berechnung, beispielsweise bei einem Unfall, verwendet.
• Die 8a-d zeigen eine weitere Anordnung zur Verbindung der Detektor-Pixel in Gruppen. Eine Anordnung 64×64 und eine Säulen-Anordnung von Pixeln enthält eine erste Leitung Detektorwiderstände R_1-1 bis R_1-64 mit nachfolgenden weiteren Reihen bis zur vierundsechzigsten Reihe R_64-1 bis R_64-64, obwohl nur ein Teil mit vier Säulen und drei Reihen gezeigt ist. Eine Vorspannungsleitung Vbias ist mit jeder Widerstandssäule über die Schalter a₁ bis a₆₄ verbunden. Die Ausgangsignale von jedem Widerstand zu einer Säulenausgangsleitung gehen durch einen Schalter, gekennzeichnet mit c_1-1 bis c_64-64. Die Ausgangssignale jeder Säule gehen durch einen Schalter d₁ bis d₆₄. Die Schalter b₁ bis b₆₃ verbinden die Ausgangsleitung einer Säule mit der Vorspannungsleitung ihres Nachbarn.
• Für einen Betrieb mit einer maximalen Auflösung werden die Ausgangssignale einzeln von jedem Widerstand R genommen, wie in 8 gezeigt ist. Alle Schalter a₁ bis a₆₄ und d₁ bis d₆₄ sind geschlossen. Jede Leitung wird durch Schließen aller Schalter c in einer Leitung sukzessive ausgelesen, und zwar jeweils eine Leitung, bis alle Leitungen gelesen worden sind.
• Für einen Betrieb mit einer Viertel-Auflösung werden die Widerstände in Gruppen zu 4 in einer Reihen- und Parallel-Anordnung zusammengeschaltet, so dass ihre kombinierte Impedanz etwa die eines einzelnen Widerstands ist. Das ist in 8c gezeigt, in der die Widerstände R_1-1, R_1-2, R_2-1 und R_2-2 miteinander verbunden werden, indem die Schalter a₁, b₁, c_1-1, c_2-1, c_2-2 d₂ geschlossen werden. Die restlichen Widerstände werden in der gleichen Weise miteinander verbunden.
• Für einen Betrieb mit einer Neuntel-Auflösung werden die Widerstände in Gruppen zu 9 in einer Reihen- und Parallel-Anordnung zusammengeschaltet, so dass ihre kombinierte Impedanz etwa die Impedanz eines einzelnen Widerstands ist. Das ist in 8d gezeigt, in der die Widerstände R_1-1, R_1-3, R_2-1 bis R_2-3, R_3-1 bis R_3-3 miteinander verbunden werden, indem die Schalter a₁, b₁, b₂, c_1-1 bis c_1-3, c_2-1 bis c_2-3, c_3-1 bis c_3-3, d₃ geschlossen werden. Die restlichen Widerstände werden in der gleichen Weise in Gruppen zu 6 miteinander verbunden.
• Auf die gleiche Weise können die Widerstände in Gruppen zu 4×4, 8×8, 16×16 und 32×32 miteinander verbunden werden, wobei jede Gruppe die gleiche Nennimpedanz, wie ein einzelner Widerstand hat. Die Widerstände können beispielsweise auch in Gruppen zu 5×5 oder 6×6 verbunden werden; das aber führt dazu, dass einige Pixel nicht genutzt werden, wie das bei der Anordnung 3×3 von 8d der Fall ist, wo nur 63 Widerstände in jeder Leitung verwendet werden.
• In den verschiedenen gezeigten Anordnungen sind die Widerstände gruppiert, indem die benachbarten Widerstände miteinander verbundenen sind. Es ist ebenfalls möglich, Gruppen zu bilden, ohne dass die benachbarten Widerstände verbunden sind. So könnte beispielsweise eine Gruppe aus vier Elementen durch eine Verbindung der Widerstände R_1-1, R_1-3, R_3-3 mit anderen, miteinander in der gleichen Weise verbundenen Widerstanden und der Gesamtauslesung der Anordnung gebildet werden. In eine derartige Anordnung könnte eine andere Gruppe aus vier Elementen eingefügt werden, wie beispielsweise Gruppen, die aus R_1-2, R_1-4, R_3-2, R_3-4 und/oder aus R_2-1, R_2-3, R_4-1, R_4-3 usw. bestehen.
• Zur Steigerung der Empfindlichkeit unter Verwendung von Off-Chip-Techniken könnte die digitale Bildverarbeitung angewendet werden, um die Gruppen der vier Pixel digital zu mitteln. Hierdurch würde. das Rauschen um einen Faktor 2 verbessert, die Bildfolgefrequenz jedoch nicht erhöht werden. Die vorliegende Erfindung bietet über diesen verbesserten Rauschwert hinaus (erforderlichenfalls) noch eine höhere Bildfolgefrequenz, oder es wird durch die Anwendung der digitalen Mittelung der vier empfangenen Bilder eine weitere Verbesserung des Signal-Rauschverhältnisses um einen Faktor 2 erhalten. Off-Chip-Zeitmittelung von Bildern bedeutet, dass ein Anstieg der effektiven Zeitkonstante eine unerwünschte Unschärfe des Bildes erzeugt.
• Was das Rauschen betrifft, ist die Technik der vorliegenden Erfindung doppelt so gut und sie bietet gegenüber den Off-Chip-Digitaltechniken die Option einer vierfachen Steigerung der Bildfolgefrequenz. Das sind sehr große Vorteile, die es ermöglichen, die Kosten der Linsensysteme zu reduzieren, und, falls erforderlich, rasch Informationen über rasch ablaufende Ereignisse zu erhalten.
• Ein Beispiel der für die Verarbeitung der Ausgangssignale der Detektoranordnung zweckmäßigen Schritte ist in 7 gezeigt.

Claims (8)

1. Rekonfigurierbare Detektoranordnung, die umfaßt: ein Substrat (2), das eine Anordnung von Widerstandsbolometer-Detektoren (4, 14, 15) trägt, wobei jeder Detektor ein Pixel bildet, Elektroden (5, 6, 7) zum unabhängigen Empfang eines elektrischen Signals von jedem Detektor und mehrere schaltbare Verbindungen (S, a, b, c, d), die befähigt sind, die getrennten Detektoren im der Detektoranordnung zu mindestens einer Detektorgruppe zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren schaltbaren Verbindungen derart konfigurierbar sind, dass die Anzahl der Detektoren, die die mindestens eine Gruppe enthalten, variabel ist und daß die getrennten Detektoren einzeln ausgelesen werden können, oder dass die mindestens eine Detektorgruppe ausgelesen werden kann, und daß im Betrieb die schaltbaren Verbindungen derart konfiguriert sind, dass die mindestens eine Detektorgruppe mehrere Untergruppen von Detektoren enthält, die miteinander elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei jede Untergruppe mehrere Detektoren umfaßt, die elektrisch miteinander parallel verbunden sind, damit gewährleistet ist, dass die kombinierte elektrische Impedanz der miteinander in der mindestens einen Detektorgruppe verbundenen Detektoren die gleiche wie die elektrische Impedanz eines einzelnen Detektors ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Anordnung eine Anordnung von Thermodetektoren ist, die im Bereich von 3 bis 14 μm empfindlich sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1, die eine x-y-Anordnung von Detektoren umfaßt und wobei mindestens einer der Werte, x oder y, im Bereich von 24 bis einschließlich 96 liegt.
4. Anordnung nach Anspruch 1, bei der das Substrat eine elektronische Schaltungsanordnung zur Verarbeitung der Ausgangssignale jedes Detektors und zur Rekonfiguration der Anordnung in Detektorgruppen trägt.
5. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Detektoren zu Gruppen von vier benachbarten Detektoren verbindbar sind, die eine Anordnung 2×2 ergeben.
6. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Detektoren zu Gruppen von sechzehn benachbarten Detektoren verbindbar sind, die eine Anordnung 4×4 ergeben.
7. Anordnung nach Anspruch 1, die eine Einrichtung zum Richten einer Szene auf die Anordnung umfaßt.
8. Anordnung nach Anspruch 4, bei der die Anordnung und das Substrat in ein einziges Modul eingekapselt sind, wobei die Detektoren von den Umgebungsbedingungen isoliert sind.