JP2002310783A - ボロメータ型赤外センサアレイ - Google Patents

ボロメータ型赤外センサアレイ

Info

Publication number
JP2002310783A
JP2002310783A JP2001120980A JP2001120980A JP2002310783A JP 2002310783 A JP2002310783 A JP 2002310783A JP 2001120980 A JP2001120980 A JP 2001120980A JP 2001120980 A JP2001120980 A JP 2001120980A JP 2002310783 A JP2002310783 A JP 2002310783A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pixel
temperature
resistor
infrared sensor
bolometer
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.)
Pending
Application number
JP2001120980A
Other languages
English (en)
Inventor
Osamu Kaneda
修 兼田
Takanori Sone
孝典 曽根
Hisatoshi Hata
久敏 秦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2001120980A priority Critical patent/JP2002310783A/ja
Publication of JP2002310783A publication Critical patent/JP2002310783A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボロメータ型のアレイセンサでは、基板温度
が所定の温度になっていない場合、出力レベルがずれ、
検出できなくなるため、基板温度一定に保つためのペル
チェなどの温調装置が別途必要になる。 【解決手段】 画素の非選択時に画素内の画素抵抗に対
し、センサの基板温度に応じて電力を供給して、画素抵
抗の抵抗値を一定範囲に保つ。あるいは、画素の選択時
に画素内の画素抵抗に電力を供給する際、センサの基板
温度に応じて電力を供給して、画素抵抗の抵抗値を一定
範囲に保つ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、赤外線を検知す
るボロメータ型の赤外アレイに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来例として特許公報、第2710228号中
の図面を説明のために簡略化したものを図6に示し、図
中の画素3'の詳細を図7に示す。ここの赤外センサア
レイ40では、水平回路11'よりの水平選択線11A
と、垂直シフトレジスタ9よりの垂直選択線9Aとがマ
トリックスに組まれ、両選択線の交差点に画素3'が形
成されている。各選択線の1本をそれぞれハイレベルに
すると、これに対応する一つの画素トランジスタ2がス
イッチオンし、画素3'が選択される。この選択された
画素3'の画素抵抗1に画素トランジスタ2を通じて電
流が流れ、このとき、画素抵抗1の抵抗値に応じた電圧
が信号として水平回路11'に取り込まれる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ここで、画素抵抗1が
ある抵抗レンジ内にないと、出力レベルがずれ、水平回
路11'の入力レンジからはずれ、信号として捕らえる
ことができなくなる。すなわち、撮像素子として機能し
なくなる。ボロメータ型のセンサでは、画素抵抗に温度
により抵抗値が変化する抵抗を使うため、基板温度が所
定の温度になっていない場合、このような不具合が起こ
る。
【0004】これを回避するには、基板温度を一定に保
つためのペルチェなどの温調装置が別途必要になる(同
公報ではこの点については指摘していない)。ボロメー
タ型のセンサは、高感度化のため温度抵抗変化率の高い
材料を使うので、高性能センサほど温調装置が重要にな
ってくる。
【0005】なお、前記公報では温度抵抗変化率のそれ
ほど高くない材料Tiを使用しているため、感度をかせ
ぐために抵抗をつづら折りにしている。このため、同じ
画素ピッチのセンサと比べて高感度化に不利である。逆
に言えば、温度抵抗変化率の高い材料を使えるセンサが
高感度化に対して有利である。
【0006】また、画素抵抗に通電されるのは、画素が
選択されている間のみである。前記公報では、フレーム
周期を画素数で割った期間であり、ごく限られた期間の
通電になるので検知部の温度上昇はごく僅かである。
【0007】この発明は、検知部温度を所定温度にでき
るボロメータ型赤外センサアレイを提供するものであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に係わる、画素
のアレイからなるボロメータ型赤外センサにおいては、
画素の選択時(信号読出し期間)外の非選択時に、画素内
の画素抵抗に対し、センサの基板温度に応じて電力を供
給して、画素抵抗の抵抗値を一定範囲に保つ
【0009】センサの非選択時に、基板温度に応じて電
力を供給して発熱させることにより、画素抵抗の抵抗値
を一定範囲に保つことができ、温調装置は不要である。
【0010】画素抵抗に電力を供給するには、請求項2
にあるように、画素抵抗に接続した1方向のスイッチ素
子を通じ、画素抵抗に電力を供給するか、もしくは請求
項3にあるように、画素の非選択時にスイッチオンする
スイッチ素子を画素抵抗に接続し、そのスイッチ素子を
通じ、画素抵抗に電力を供給することができる。
【0011】請求項4に係わる、画素のアレイからなる
ボロメータ型赤外センサにおいては、画素の選択時(信
号読出し期間)に画素内の画素抵抗に電力を供給する
際、センサの基板温度に応じて電力を供給して、画素抵
抗の抵抗値を一定範囲に保つ。
【0012】この場合、回路構成が簡単なため、画素の
小ピッチ化が図れるので高画素数のセンサに適する。
【0013】
【発明の実施の形態】実施形態1 本発明の実施形態になるボロメータ型赤外センサアレイ
50の回路図を図1に示し、図中の画素3部の詳細を図
2に示している。図6の従来例と比較してわかるよう
に、電流源回路12が備えられ、この電源回路12か
ら、前記垂直選択線9Aのごとき制御用線12Aが設け
られており、各制御用線12Aは、各画素3毎に設けた
制御用トランジスタ4を介して画素抵抗1に接続され
る。
【0014】制御用トランジスタ4は、ゲートをソース
に接続してあるため、制御用線12Aがハイになるとス
イッチオンとなり、ローになるとスイッチオフする1方
向のスイッチ素子である。また、画素抵抗1はボロメー
タ材料であって、温度によってその抵抗値が大きく変化
する。本発明では酸化バナジゥム、シリコン、チタン、
その他ボロメータ材料のいずれを用いてもよい。
【0015】まず、本発明の原理について図3により説
明する。図3は、画素部分の断面の模式図である。検知
部5の中に画素抵抗(ボロメータ)1があり、検知部5は
基板7より支持構造13を介して中空部分にある。検知
部5は熱伝導の小さな支持構造13により支えられてい
るので、画素抵抗1で発生する発熱により基板7との間
には発熱量に応じた温度差を作ることができる。例え
ば、基板温度が下がり、それと共に検知部の温度が下が
った場合に、通電加熱により、検知部の温度を戻すこと
ができる。従来は基板温度と共に検知部温度が変化した
が、本発明では、ボロメータ素子の断熱構造を利用し
て、検知部温度を基板温度にはよらず一定に保つもので
ある。
【0016】この不具合を回避するため従来は既述した
ようにペルチェなどの温調装置が必要となったが、本発
明では、選択時(信号読出し期間)とは別の期間の非選択
時(非信号読出し期間)に、画素抵抗1を通電加熱し、通
電の調節により、検知部5の温度をほぼ一定値に保つよ
うにしている。例えば、基板7の温度が低いときは通電
の投入電力を大きくし、逆に基板7の温度が高いときは
通電の投入電力を小さくし、画素抵抗1の温度制御を行
なっている。
【0017】さて、図1において、従来例と同様に、垂
直シフトレジスタ9よりのいずれかの垂直選択線9A
と、水平回路11よりのいずれかの水平選択線11Aを
ハイレベルとすることにより、両選択線の交差点に位置
する画素3の画素トランジスタ2がスイッチオンし、画
素3が選択される。これにより、対応する画素抵抗1に
電流が流れ、その画素抵抗値に比例した電圧値が水平回
路11で取り込まれ、アンプAMPを通じて出力され
る。
【0018】次に垂直選択線9Aをローレベルにする
と、前記画素トランジスタ2はスイッチオフし、画素3
は非選択となる。この非選択時に、電源回路12の各制
御用線12Aを所定の時間、ハイレベルにする。これに
より、スイッチオンした各制御用トランジスタ4を通じ
て各画素抵抗1に電流が流れ、検知部5が発熱する。
【0019】このとき、基板温度にみあった電力を供給
することにより、温度抵抗変化するボロメータ材料で構
成された画素抵抗1を所定の値に維持することができ
る。例えば、環境温度が赤外センサを動作させた初期よ
りも低くなった場合は、上述の電力投入により検知部5
の温度を初期値に戻すことができる。
【0020】画素3の非選択時に電流源回路12から供
給される電力の調整は、通電時間の調整、通電電圧の調
整、又は双方の調整によって行う。そのためには、例え
ば非選択時に、画素抵抗1を検知部5の温度センサとし
て用い、検出した温度に応じて電力を供給すればよい。
【0021】尚、電流源回路12から画素抵抗1に供給
される間は、非選択の期間なので、このとき画素抵抗1
に生じる電圧が信号として水平回路11に取り込まれる
ことはない。
【0022】実施形態1によれば、赤外センサアレイ5
0の温調のためにペルチェ素子を附加する等の処置をし
なくともよいので、センサシステム全体のコストダウン
が図れ、また駆動用電池も小型のもので済むので軽量化
できる。ボロメータ材料に高い抵抗値および抵抗温度変
化率をもつ酸化バナジゥムを用いた場合には高感度が得
られる反面、センサの温度制御については従来、十分な
措置が必用であったが、本発明ではそのような配慮が不
要なため、このようなボロメータ材料を用いて高感度セ
ンサを得るには特に好都合となる。
【0023】尚、本実施形態では制御用トランジスタ4
のゲートをソース、つまり制御用線8に接続したが、ゲ
ートの制御のためにゲート制御用線を設けてもよく、
又、図4の画素3Aに示したように、制御用トランジス
タ4に替え、ダイオードDを用いてもよい。
【0024】実施形態2 本発明の第2の実施形態では、図2に示した画素3に替
えて、図5に示すような画素3Bを採用している。この
実施形態では、制御用トランジスタ4Aの反転ゲートを
対応する垂直選択線9Aに接続している。この動作を次
に説明する。
【0025】水平回路11と垂直シフトレジスタ9によ
って画素3Bが選択され、画素抵抗1に電流が流れてい
る間は、画素抵抗1の抵抗値に対応する電圧が信号とし
て捕らえられる(ここまでは前実施形態と同じ動作)。次
に垂直選択線9Aがハイからローレベルに切り換えられ
ると、前記画素3Bの画素トランジスタ2がスイッチオ
フになり、画素3Bは非選択になり、画素抵抗1への通
電が停止されるが、この時、制御用トランジスタ4Aが
スイッチオンすることにより、電流源回路12から制御
用トランジスタ4Aを通じて画素抵抗1に電流が流れ、
検知部5が発熱する。
【0026】このとき、基板温度にみあった電流を供給
することにより、温度抵抗変化するボロメータ材料で構
成された画素抵抗を所定の値に維持することができる。
例えば、環境温度が赤外センサを動作させた初期よりも
低くなった場合は、上述の電力投入により検知部5の温
度を初期値に戻すことができる。
【0027】ここでは、電流源回路12側で投入電力の
期間を決めたが、画素3Bの選択時以外に連続通電し、
投入電力の調整は電圧の制御のみにすることもできる。
その場合は電流源回路12に期間調整のための回路を省
略することができ、簡素化できる。
【0028】実施形態3 本実施形態の回路構成は図6の従来例と同じになるので
説明にそれを転用する。画素3'の選択時、その選択期
間または、その選択時に画素抵抗1に流す電流の大きさ
を、基板温度に応じて制御する。
【0029】本実施形態では、画素3'(図7)自体の回
路構成が簡単で、又、画素を選択するための駆動クロッ
クのもの制御でよいため、温度制御不用の赤外センサア
レイが得られる。この場合、前実施形態1のように温調
範囲が広くとれないが、画素3'の回路構成が簡単なた
め、画素の小ピッチ化が図れるので高画素数のセンサに
適している。
【0030】
【発明の効果】請求項1に係わる発明は、画素のアレイ
からなるボロメータ型赤外センサにおいて、画素の選択
時(信号読出し期間)外の非選択時に、画素内の画素抵抗
に対し、センサの基板温度に応じて電力を供給して、画
素抵抗の抵抗値を一定範囲に保つようにしたものであ
り、センサの非選択時に、基板温度に応じて電力を供給
して発熱させることにより、画素抵抗の抵抗値を一定範
囲に保つことができ、温調装置などの追加は不要であ
る。従ってこの赤外線センサアレイを搭載した撮影カメ
ラシステムの価格および消費電力を削減でき、撮影カメ
ラシステムの利便性が向上する。
【0031】請求項4に係わる発明は、画素のアレイか
らなるボロメータ型赤外センサにおいては、画素の選択
時に画素内の画素抵抗に電力を供給する際、センサの基
板温度に応じて電力を供給して、画素抵抗の抵抗値を一
定範囲に保つようにしたものであり、この場合は、回路
構成が簡単なため、画素の小ピッチ化が図れるので高画
素数のセンサに適する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態になるボロメータ型赤
外センサアレイの回路図
【図2】 図1中の画素の詳細回路図
【図3】 画素の動作原理を説明するために用いた素子
断面図
【図4】 図2の素子の変形例を示した詳細回路図
【図5】 本発明の第2実施形態になる画素の詳細回路
【図6】 従来のボロメータ型赤外センサアレイの回路
【図7】 図6中の画素の詳細回路図
【符号の説明】
1 画素抵抗、2 画素トランジスタ、3 画素、4
制御用トランジスタ、5検知部、7 素子基板、9 垂
直シフトレジスタ、11 水平回路、12 電流源回
路、9A 垂直選択線、11A 水平選択線、12A
制御用線、50ボロメータ型赤外センサアレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秦 久敏 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 2G065 AA04 AB02 BA12 BA34 CA21 5C024 AX06 EX15 GX08 HX44 HX46

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画素のアレイからなるボロメータ型赤外
    センサにおいて、画素の非選択時に画素内の画素抵抗に
    対し、センサの基板温度に応じて電力を供給して、画素
    抵抗の抵抗値を一定範囲に保つことを特徴とするボロメ
    ータ型赤外センサアレイ。
  2. 【請求項2】 画素抵抗に接続した1方向のスイッチ素
    子を通じ、画素抵抗に電力を供給する請求項1記載のボ
    ロメータ型赤外センサアレイ。
  3. 【請求項3】 画素の非選択時にスイッチオンするスイ
    ッチ素子を画素抵抗に接続し、そのスイッチ素子を通
    じ、画素抵抗に電力を供給する請求項1記載のボロメー
    タ型赤外センサアレイ。
  4. 【請求項4】 画素のアレイからなるボロメータ型赤外
    センサにおいて、画素の選択時に画素内の画素抵抗に電
    力を供給する際、センサの基板温度に応じて電力を供給
    して、画素抵抗の抵抗値を一定範囲に保つことを特徴と
    するボロメータ型赤外センサアレイ。
JP2001120980A 2001-04-19 2001-04-19 ボロメータ型赤外センサアレイ Pending JP2002310783A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001120980A JP2002310783A (ja) 2001-04-19 2001-04-19 ボロメータ型赤外センサアレイ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001120980A JP2002310783A (ja) 2001-04-19 2001-04-19 ボロメータ型赤外センサアレイ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002310783A true JP2002310783A (ja) 2002-10-23

Family

ID=18970932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001120980A Pending JP2002310783A (ja) 2001-04-19 2001-04-19 ボロメータ型赤外センサアレイ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002310783A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7122798B2 (en) 2003-02-13 2006-10-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Infrared image sensor
JP2008082789A (ja) * 2006-09-26 2008-04-10 Matsushita Electric Works Ltd 赤外線センサ装置
CN101458124A (zh) * 2007-12-12 2009-06-17 Ulis股份公司 检测红外辐射的器件和系统、读取成像测辐射热计的方法
JP2012525573A (ja) * 2009-04-30 2012-10-22 ユリス 赤外放射を検出するためのシステム及び方法
EP4202382A4 (en) * 2020-08-18 2023-09-27 Mitsubishi Electric Corporation INFRARED SENSOR DEVICE

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7122798B2 (en) 2003-02-13 2006-10-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Infrared image sensor
JP2008082789A (ja) * 2006-09-26 2008-04-10 Matsushita Electric Works Ltd 赤外線センサ装置
CN101458124A (zh) * 2007-12-12 2009-06-17 Ulis股份公司 检测红外辐射的器件和系统、读取成像测辐射热计的方法
JP2009145330A (ja) * 2007-12-12 2009-07-02 Ulis 抵抗型イメージングボロメータを具備する赤外放射を検出する装置、そのボロメータのアレイを具備するシステム、及びそのシステムに統合されるイメージングボロメータを読み出すための方法
EP3205991A1 (fr) * 2007-12-12 2017-08-16 Ulis Dispositif pour la detection d'un rayonnement infrarouge comportant un bolometre resistif d'imagerie, systeme comprenant une matrice de tels bolometres, et procede de lecture d'un bolometre d'imagerie integre dans un tel systeme
JP2012525573A (ja) * 2009-04-30 2012-10-22 ユリス 赤外放射を検出するためのシステム及び方法
EP4202382A4 (en) * 2020-08-18 2023-09-27 Mitsubishi Electric Corporation INFRARED SENSOR DEVICE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5736744B2 (ja) 熱センサーデバイス及び電子機器
US8080793B2 (en) Device for detecting infrared radiation comprising a resistive imaging bolometer, a system comprising an array of such bolometers and a method for reading an imaging bolometer integrated into such a system
JP3278716B2 (ja) 光センサ回路
KR100316432B1 (ko) 최적 온 오프 콘트라스트비를 제공하는 장치 및 그 제조 방법
US8803091B2 (en) Detection circuit, sensor device, and electronic instrument
US9222838B2 (en) Detection device, sensor device, and electronic device
JP2002310783A (ja) ボロメータ型赤外センサアレイ
US8481940B2 (en) Detection device, sensor device, and electronic apparatus
US8357900B2 (en) Thermal infrared detecting device
JP2006121652A (ja) 赤外線センサ
JP2008022315A (ja) 熱型赤外線検出回路
JPH10227689A (ja) 赤外線検出器および赤外線フォーカルプレーンアレイ
JP4840046B2 (ja) 赤外線センサ装置
JP3974902B2 (ja) 熱型赤外線検出素子
JP3531422B2 (ja) 赤外線検出器及び赤外線アレイ
JP3874077B2 (ja) ヒステリシスを有するボロメ−タ型赤外線検出器及びその駆動方法
CN109238477B (zh) 红外焦平面读出电路及红外焦平面探测器
US8895927B2 (en) Detection device, sensor device and electronic apparatus
JP3237822B2 (ja) 赤外線撮像装置
JP2003198931A (ja) 赤外線カメラ
JP2000275619A (ja) 液晶表示装置
JP2010283514A (ja) 赤外線撮像装置
CN109238478B (zh) 红外焦平面读出电路及红外焦平面探测器
JP4071122B2 (ja) 熱型赤外線固体撮像素子
KR101439081B1 (ko) 적외선 영상데이터 취득용 신호처리 회로 및 방법