JP2006170930A - Infrared detection apparatus - Google Patents
Infrared detection apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006170930A JP2006170930A JP2004367234A JP2004367234A JP2006170930A JP 2006170930 A JP2006170930 A JP 2006170930A JP 2004367234 A JP2004367234 A JP 2004367234A JP 2004367234 A JP2004367234 A JP 2004367234A JP 2006170930 A JP2006170930 A JP 2006170930A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- infrared detection
- scanning
- detection element
- selection
- block
- 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.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
Description
本発明は赤外線検出装置に関する。 The present invention relates to an infrared detection device.
近年、被写体の温度分布をリアルタイムで撮像したいと言う要求が強く、2次元の赤外線検出装置の需要が高まっている。これに伴い、安価で高性能な赤外線検出装置開発が望まれている。 In recent years, there is a strong demand for imaging the temperature distribution of a subject in real time, and the demand for two-dimensional infrared detection devices is increasing. Accordingly, development of an inexpensive and high-performance infrared detector is desired.
下記特許文献1には、多画素、高速走査に対応する為に、2次元配列された画素を水平方向にブロック分割し、走査選択された画素信号を、ブロック毎に(並列で)読出す(出力する)固体撮像装置が記載されているが、ブロック毎の出力を1つに纏めることまでは記載されていない。
In the following
赤外線検出素子として、入射赤外線の吸収による温度上昇を計測する形のものを用い、さらに、水平方向のブロック分割を採用する赤外線検出装置においては、温度上昇を計測するために、サーモパイル等のように高出力インピーダンスを用いた場合に、垂直方向走査切り換わりの際に発生するスイッチングノイズが、切り換わり直後に走査選択される赤外線検出素子の出力信号に重畳されてしまう、という問題がある。 Infrared detectors that measure the temperature rise due to absorption of incident infrared rays are used. In addition, in infrared detectors that employ horizontal block division, a thermopile or the like is used to measure the temperature rise. When a high output impedance is used, there is a problem that switching noise generated at the time of switching in the vertical direction is superimposed on an output signal of an infrared detection element that is selected for scanning immediately after switching.
又、精度良く赤外線検出素子の出力信号を取り出す為には、スイッチングノイズの影響が無くなった後の期間に、A/D変換器でのサンプリング等により、出力信号を取り出すこととなり、結果として、1つの画素を走査選択している時間を長く取る必要がある為、例えば、高速での被写体の温度分布撮像が困難となるという問題がある。 In order to accurately extract the output signal of the infrared detection element, the output signal is extracted by sampling with an A / D converter in the period after the influence of the switching noise is eliminated. Since it is necessary to take a long time to scan and select one pixel, there is a problem that, for example, it is difficult to image a temperature distribution of a subject at high speed.
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、走査選択時に発生するスイッチングノイズによる影響を受けずに、高精度の赤外線検出素子出力信号が得られる赤外線検出装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an infrared detection device capable of obtaining a highly accurate infrared detection element output signal without being affected by switching noise generated at the time of scanning selection. Is to provide.
m行n列の行列状に配設された複数の赤外線検出素子を有する2次元赤外線検出素子ブロックをk個、1行に並べてなる赤外線検出部の、同じ番目の行に並んだ赤外線検出素子の出力信号を、第1行から第m行まで、走査選択する第1の走査手段と、その第1の走査手段によって走査選択された赤外線検出素子の出力信号を、各2次元赤外線検出素子ブロック毎に、第1列から第n列まで、走査選択して出力するk個の第2の走査手段と、その第2の走査手段の出力信号を、1番目の第2の走査手段からk番目の第2の走査手段まで、走査選択して出力するブロック走査手段とを備え、第1の走査手段によって1つの行に並んだ赤外線検出素子の出力信号が選択されている時間をT1とし、第2の走査手段によって1つの赤外線検出素子の出力信号が選択されている時間をT2とし、ブロック走査手段によって1つの第2の走査手段の出力信号が選択されている時間をT3としたとき、T1>T2>T3である赤外線検出装置において、iを2以上k以下の整数としたとき、第1の走査手段による行の選択が次の行の選択に切り換えられた時点からT3だけ遅れて1番目の第2の走査手段による赤外線検出素子の出力信号の走査選択が開始され、i−1番目の第2の走査手段による赤外線検出素子の出力信号の走査選択が開始された時点からT3だけ遅れてi番目の第2の走査手段による赤外線検出素子の出力信号の走査選択が開始されれることを特徴とする赤外線検出装置を構成する。 Infrared detectors arranged in the same row of the infrared detectors in which k two-dimensional infrared detector blocks each having a plurality of infrared detectors arranged in a matrix of m rows and n columns are arranged in one row. The first scanning means for scanning and selecting the output signal from the first row to the m-th row, and the output signal of the infrared detection element selected by scanning by the first scanning means for each two-dimensional infrared detection element block In addition, k second scanning means for scanning and outputting from the first column to the n-th column, and the output signal of the second scanning means from the first second scanning means to the kth Block scanning means for selecting and outputting the scanning up to the second scanning means, and the time when the output signals of the infrared detection elements arranged in one row by the first scanning means are selected is T1, and the second scanning means One infrared detection element is In the infrared detection device where T1> T2> T3, where T2 is the time when the signal is selected and T3 is the time when the output signal of one second scanning means is selected by the block scanning means, i Is an integer equal to or greater than 2 and equal to or less than k, the output of the infrared detecting element by the first second scanning unit is delayed by T3 from the time when the selection of the row by the first scanning unit is switched to the selection of the next row. Infrared detecting element by the i-th second scanning means is delayed by T3 from the time when scanning selection of the signal is started and the scanning selection of the output signal of the infrared detecting element by the (i-1) -th second scanning means is started. The infrared detection apparatus is characterized in that the scanning selection of the output signal is started.
本発明の実施により、走査選択時に発生するスイッチングノイズによる影響を受けずに、高精度の赤外線検出素子出力信号が得られる赤外線検出装置を提供することが可能となる。 By implementing the present invention, it is possible to provide an infrared detection device that can obtain an infrared detection element output signal with high accuracy without being affected by switching noise generated when scanning is selected.
本発明は、入射赤外線を電気信号に変換する複数の赤外線検出素子を利用して、2次元の赤外線強度分布を検出する赤外線検出装置に関し、例えば、被写体の温度分布を撮像する赤外線検出装置に関し、より詳しくは、被写体の温度分布を高速、且つ高精度に撮像する為の技術に係わる。 The present invention relates to an infrared detection device that detects a two-dimensional infrared intensity distribution using a plurality of infrared detection elements that convert incident infrared light into an electrical signal, for example, an infrared detection device that images a temperature distribution of a subject, More specifically, the present invention relates to a technique for imaging a temperature distribution of a subject at high speed and with high accuracy.
以下、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態による赤外線検出装置を説明する回路構成図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a circuit configuration diagram illustrating an infrared detection device according to an embodiment of the present invention.
図1において、11〜1k(ここに、kは2以上の整数とする)は2次元赤外線検出素子ブロック、2はカウンタ、3は垂直方向デコーダ、41〜4kは水平方向デコーダ、51〜5kは水平方向スキャナ、61〜6kは差動増幅器、7はブロックデコータ、8はブロックスキャナである。 In FIG. 1, 11 to 1k (here, k is an integer of 2 or more) is a two-dimensional infrared detection element block, 2 is a counter, 3 is a vertical decoder, 41 to 4k is a horizontal decoder, and 51 to 5k are A horizontal scanner, 61 to 6k are differential amplifiers, 7 is a block decoder, and 8 is a block scanner.
又、2次元赤外線検出素子ブロック11〜1k、水平方向スキャナ51〜5kを代表して、2次元赤外線検出素子ブロック11、水平方向スキャナ51について、その詳細回路を図1中に記載している。尚、2次元赤外線検出素子ブロック12〜1kは2次元赤外線検出素子ブロック11と、水平方向スキャナ52〜5kは水平方向スキャナ51と各々同一回路である。
In addition, as a representative of the two-dimensional infrared
2次元赤外線検出素子ブロック11〜1kの各々は、m及びnを2以上の整数として、第1の方向である垂直方向にm行、第2の方向である水平方向にn列を持つm行n列の行列状に配設された赤外線検出素子(図中、抵抗と電圧源の直列回路として表す)を有する。2次元赤外線検出素子ブロック11〜1kは、第2の方向である水平方向に1行に並べて配設され、これによって、赤外線検出部が構成されている。 Each of the two-dimensional infrared detection element blocks 11 to 1k has m and n as integers of 2 or more, and m rows having m columns in the vertical direction as the first direction and n columns in the horizontal direction as the second direction. Infrared detection elements (represented as a series circuit of a resistor and a voltage source in the figure) arranged in a matrix of n columns. The two-dimensional infrared detection element blocks 11 to 1k are arranged in a row in the horizontal direction, which is the second direction, and thereby an infrared detection unit is configured.
画素11〜画素mn中のN型MOSFETスイッチM11〜Mmnは、垂直方向デコーダ3の出力を入力として、同じ番目の行に並んだ赤外線検出素子の出力信号を、第1行から第m行の順に、走査選択する第1の走査手段となっている。
The N-type MOSFET switches M11 to Mmn in the
又、水平方向スキャナ51〜5kは、2次元赤外線検出素子ブロック11〜1kと夫々1対1に対応し、対応する2次元赤外線検出素子ブロックにおいて上記第1の走査手段により走査選択された赤外線検出素子の出力信号を、第1列から第n列の順に、走査選択して出力するk個の第2の走査手段となっている。
The
また、ブロックスキャナ8は、第2の走査手段である水平方向スキャナ51〜5kの出力信号を、水平方向スキャナ51から水平方向スキャナ5kの順に、走査選択して出力するブロック走査手段となっている。
The
又、差動増幅器61〜6kは、第2の走査手段である水平方向スキャナ51〜5kとブロック走査手段であるブロックスキャナ8との間に介在するインピーダンス変換手段となっていて、第2の走査手段である水平方向スキャナ51〜5kの出力は差動増幅器61〜6kによってインピーダンス変換されてブロック走査手段であるブロックスキャナ8に入力される。
The
赤外線検出素子の出力信号は、基準電圧Vrefに入射赤外線の強さに応じた起電圧を重畳したものであるので、赤外線検出素子の出力信号をVrefと比較して差動増幅して出力する差動増幅器61〜6kからは、各赤外線検出素子に入射する入射赤外線の強さに応じた起電圧が増幅されて出力される。
Since the output signal of the infrared detection element is obtained by superimposing an electromotive voltage corresponding to the intensity of the incident infrared ray on the reference voltage Vref, the difference between the output signal of the infrared detection element and the differential amplification compared with Vref is output. From the
ここで、赤外線検出素子としてサーモパイル(複数の熱電対を、熱起電力が直列合成されるように接続したもの)を仮定すると、等価回路としては、図1に示すように、抵抗と電圧源の直列回路として表すことができる。 Here, assuming that a thermopile (a plurality of thermocouples connected so that the thermoelectromotive forces are combined in series) is assumed as the infrared detection element, as an equivalent circuit, as shown in FIG. It can be expressed as a series circuit.
又、垂直方向m行、水平方向n列に赤外線検出素子を配列した2次元赤外線検出素子ブロック11には、垂直方向スキャナの役目をするN型MOSFETスイッチM11〜M1n、M21〜M2n、…、Mm1〜Mmnが各赤外線検出素子に接続されており、同様に、水平方向スキャナ51にはN型MOSFETスイッチM1〜Mnが赤外線検出素子列ごとに接続されている。
The two-dimensional infrared
上記の構成は、従来例においても見られるものであるが、本実施の形態が従来例と異なる点の1つは、下記の遅延回路を用いることである。すなわち、図1において、91〜9kは遅延回路であり、入力信号を所定時間遅延させて出力する。本発明の効果は、この遅延回路91〜9kの設置によって得られる。
Although the above configuration is also found in the conventional example, one of the differences of the present embodiment from the conventional example is that the following delay circuit is used. That is, in FIG. 1,
図2に、垂直方向デコーダ3と水平方向デコーダ41の各出力波形、2次元赤外線検出素子ブロック11での走査選択画素、及び差動増幅器61の出力電圧Vp1の各タイムチャートを示し、図3に、各2次元赤外線検出素子ブロック11〜1kでの走査選択画素、各差動増幅器61〜6kの出力電圧Vp1〜Vpk、ブロックデコータ7の各出力波形(Z1〜Zk)、走査選択ブロック、及び、ブロックスキャナ8の出力電圧Voutの各タイムチャートを示す。
FIG. 2 shows time charts of the output waveforms of the
図1〜図3に従い、本発明の赤外線検出装置の動作について説明する。 The operation of the infrared detection device of the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、カウンタ2では、入力する基準クロックCLKに基づいてアドレスがカウントされ、垂直方向デコーダ3、遅延回路91、ブロックデコータ7に出力される。
First, the
垂直方向デコーダ3及びブロックデコータ7では、カウンタ2からのアドレスカウントをデコードして、行毎の垂直方向選択信号Y1〜Ym或いはブロック毎のブロック選択信号Z1〜Zkとして、垂直方向選択信号Y1〜Ymは2次元赤外線検出素子ブロック11〜1k内の垂直方向スキャナ(各2次元赤外線検出素子ブロックのN型MOSFETスイッチM11〜Mmnのゲート端子)に、ブロック選択信号信号Z1〜Zkはブロックスキャナ8に夫々印加される。
In the
図2、図3から明らかなように、第1の走査手段(N型MOSFETスイッチM11〜Mmn)によって1つの行に並んだ赤外線検出素子の出力信号が選択されている時間をT1とし、第2の走査手段である水平方向スキャナ51〜5kによって1つの赤外線検出素子の出力信号が選択されている時間をT2とし、ブロック走査手段であるブロックスキャナ8によって1つの水平方向スキャナ51〜5kの出力信号が選択されている時間をT3としたとき、T1>T2>T3である。
As is apparent from FIGS. 2 and 3, the time during which the output signals of the infrared detection elements arranged in one row are selected by the first scanning means (N-type MOSFET switches M11 to Mmn) is defined as T1. The time during which the output signal of one infrared detecting element is selected by the
遅延回路91では、カウンタ2からの水平方向アドレスカウントを、ブロック走査選択期間の1期間分(T3)遅延し、水平方向デコーダ41に送ると共に、遅延回路92に送る。遅延回路92では、遅延回路91からのアドレスカウントを、ブロック走査選択期間の1期間分(T3)遅延し、水平方向デコーダ42に送ると共に、遅延回路93に送る。以下同様に、遅延回路93〜9(k−1)にて入力するアドレスカウントを、ブロック走査選択期間の1期間分(T3)遅延し、後続の水平方向デコーダと遅延回路に送り、最終的に、遅延回路9kでは、遅延回路9(k−1)からのアドレスカウントを、ブロック走査選択期間の1期間分(T3)遅延し、水平方向デコーダ4kに送る。この場合に、従来例と同様に、T2≧k×T3である必要があり、図3はT2=k×T3の場合を示している。
In the
水平方向デコーダ41〜4kでは、遅延回路91〜9kからのアドレスカウントをデコードして、列毎の水平方向選択信号として、水平方向スキャナ51〜5kに印加する。尚、水平方向アドレスカウント数(周期)は、各2次元赤外線検出素子ブロック11〜1kの水平方向画素数nに対して1カウント(周期)多いn+1カウント(周期)となっている。この水平方向アドレスカウント数はn+1より大きくてもよい。すなわち、この場合にT1=(n+1)T2であり、T1>(n+1)T2であってもよい。
In the
上記の構成を用いることによって、iを2以上k以下の整数としたとき、第1の走査手段であるN型MOSFETスイッチM11〜Mmnによる行の選択が次の行の選択に切り換えられた時点からT3だけ遅れて1番目の第2の走査手段である水平方向スキャナ51による赤外線検出素子の出力信号の走査選択が開始され、i−1番目の前記第2の走査手段である水平方向スキャナ5(i−1)による前記赤外線検出素子の出力信号の走査選択が開始された時点からT3だけ遅れてi番目の前記第2の走査手段である水平方向スキャナ5iによる前記赤外線検出素子の出力信号の走査選択が開始されるようにすることができる。ここに、「行の選択が次の行の選択に切り換えられた時点」とは、1つの行に並んだ赤外線検出素子の出力信号の選択が次の行に並んだ赤外線検出素子の出力信号の選択に移行した時点を意味する。
By using the above configuration, when i is an integer of 2 or more and k or less, the selection of the row by the N-type MOSFET switches M11 to Mmn as the first scanning means is switched to the selection of the next row. After a delay of T3, scanning selection of the output signal of the infrared detection element by the
ここで、2次元赤外線検出素子ブロック11を例にとり、画素の走査選択動作について説明する。図2に示すタイムチャートの様に、垂直方向選択信号Y1〜Ym或いは水平方向選択信号X1〜XnがH(ハイ)レベルになると、接続されているN型MOSFETスイッチがオン(導通)する。この結果、まず垂直方向選択信号Y1がHレベルになると、N型MOSFETスイッチM11〜M1nがオンし、画素11〜画素1nの赤外線検出素子出力信号がV1〜Vnとして水平方向スキャナ51に送られる。
Here, the pixel scanning selection operation will be described by taking the two-dimensional infrared
この後、ブロック走査選択期間の1期間分(T3)の時間が経過すると、水平方向選択信号X1がHレベルになって、N型MOSFETスイッチM1がオンし、水平方向スキャナ51の出力には画素11の赤外線検出素子出力信号が走査選択され、差動増幅器61により画素11の赤外線検出素子の入射赤外線の強さに応じた起電圧が増幅され、電圧Vp1として出力される。
Thereafter, when one time (T3) of the block scanning selection period elapses, the horizontal direction selection signal X1 becomes H level, the N-type MOSFET switch M1 is turned on, and the output of the
その後、順次水平方向選択信号X2〜XnがHレベルとなり、差動増幅器61の出力電圧Vp1には画素11の赤外線検出素子出力信号に続いて、画素12〜画素1nの赤外線検出素子出力信号が走査選択される。
Thereafter, the horizontal direction selection signals X2 to Xn sequentially become H level, and the output voltage Vp1 of the
画素1nの赤外線検出素子出力信号が走査選択された後は、水平方向選択信号X1〜Xn中の決められた選択信号(何れでも可。以下、例として、X3とする)がHレベルになって、画素11〜画素1n中の前記選択信号(X3)に対応した画素(画素13)が再び選択される。
After the infrared detection element output signal of the pixel 1n is selected for scanning, a selected selection signal (any one is acceptable in the horizontal direction selection signals X1 to Xn, hereinafter referred to as X3 as an example) becomes H level. The pixel (pixel 13) corresponding to the selection signal (X3) in the
次に、垂直方向選択信号Y2がHレベルになると、N型MOSFETスイッチM21〜M2nがオンし、画素21〜画素2nの赤外線検出素子出力信号がV1〜Vnとして水平方向スキャナ51に送られる。この時、水平方向選択信号は、垂直方向選択信号Y2がHレベルになる直前の選択信号(X3)のままである為、画素21〜画素2n中の前記選択信号(X3)に対応した画素(画素23)が選択されることになる。
Next, when the vertical direction selection signal Y2 becomes H level, the N-type MOSFET switches M21 to M2n are turned on, and the infrared detection element output signals of the
この後、ブロック走査選択期間の1期間分の時間(T3)が経過すると、水平方向選択信号X1がHレベルになって、N型MOSFETスイッチM1がオンし、水平方向スキャナ51の出力には画素21の赤外線検出素子出力信号が走査選択され、差動増幅器61により画素21の赤外線検出素子の起電圧が増幅され、電圧Vp1として出力される。
Thereafter, when the time (T3) for one block scanning selection period elapses, the horizontal direction selection signal X1 becomes H level, the N-type MOSFET switch M1 is turned on, and the output of the
その後、順次水平方向選択信号X2〜XnがHレベルとなり、差動増幅器61の出力電圧Vp1には画素21の赤外線検出素子出力信号に続いて、画素22〜画素2nの赤外線検出素子出力信号が走査選択される。画素2nの赤外線検出素子出力信号が走査選択された後は、前記した水平方向選択信号X1〜Xn中の決められた選択信号(X3)がHレベルになって、画素21〜画素2n中の前記選択信号(X3)に対応した画素(画素31)が再び選択される。
Thereafter, the horizontal direction selection signals X2 to Xn sequentially become H level, and the output voltage Vp1 of the
従って、これら動作の繰り返しにより、差動増幅器61の出力電圧Vp1には画素11〜画素1n、画素1*と画素2*、画素21〜画素2n、画素2*と画素3*、…、画素m1〜画素mn、画素m*と画素1*の順に走査選択され、再び画素11からの走査選択が繰り返される(*は、1〜n中の決められた番号、ここでは3としている)。
Therefore, by repeating these operations, the output voltage Vp1 of the
以上の動作により、図3に示すタイムチャートの様に、各2次元赤外線検出素子ブロック11〜1kにて走査選択され、差動増幅器61〜6kを介して出力される信号は、垂直方向の走査選択の切り換わりポイントを基準として、2次元赤外線検出素子ブロック11ではブロック走査選択期間の1期間分(T3)、2次元赤外線検出素子ブロック12ではブロック走査選択期間の2期間分(2×T3)、以下同様で、2次元赤外線検出素子ブロック1kではブロック走査選択期間のk期間分(k×T3)が各々遅延したタイミングにて、走査選択画素が切り換わることとなる。
Through the above operation, as shown in the time chart of FIG. 3, the signals selected by the two-dimensional infrared detection element blocks 11 to 1k and output through the
尚、ブロック選択信号Z1〜Zkは、垂直方向の走査選択(行の走査選択)の切り換わりポイントを基準として、順次Hレベルとなる為、ブロックスキャナ8の出力電圧Voutには、例えば垂直方向1行目に走査選択が切り換わると、ブロック11の画素1*、ブロック12の画素1*、…、ブロック1kの画素1*の順に走査選択され、その後、ブロック11の画素11、ブロック12の画素11、…、ブロック1kの画素11、更に、ブロック11の画素12、ブロック12の画素12、…、ブロック1kの画素12、…、ブロック11の画素1n、ブロック12の画素1n、…、ブロック1kの画素1nの順に走査選択されて、次に、垂直方向2行目に走査選択が切り換わる。これら一連の動作を繰り返すことにより、2次元赤外線検出素子ブロックの全画素の赤外線検出素子出力信号が走査選択されることになる。
The block selection signals Z1 to Zk sequentially become H level with reference to the switching point of the vertical scanning selection (row scanning selection), so that the output voltage Vout of the
尚、第1の走査手段(N型MOSFETスイッチM11〜Mmn)による行の選択が次の行の選択に切り換えられた直後、すなわち、この走査手段による1つの行に並んだ赤外線検出素子の出力信号の選択が次の行に並んだ赤外線検出素子の出力信号の選択に移行した直後のブロック走査選択1周期期間分に出力される信号、例えば、垂直方向1行目への走査選択切り換わりを考えると、切り換わり直後の2次元赤外線検出素子ブロック11〜1kの各画素1*信号は、垂直方向の走査選択の切り換わりの際に生じるスイッチングノイズによる影響を受けているので、例えば、被写体の温度分布を撮像したデータとしては使用せず、これ以降に走査選択されるブロック11の画素11からブロック1kの画素1nの赤外線検出素子の出力信号を、例えば、被写体の温度分布を撮像したデータとして使用する。すなわち、第1の走査手段(N型MOSFETスイッチM11〜Mmn)による行の選択が次の行の選択に切り換えられた直後における第2の走査手段である水平方向スキャナ51〜5kの出力信号を、入射赤外線の強さに応じた電気信号としては取り扱わない。
Incidentally, immediately after the selection of the row by the first scanning means (N-type MOSFET switches M11 to Mmn) is switched to the selection of the next row, that is, the output signals of the infrared detecting elements arranged in one row by this scanning means. A signal output for one cycle period of the block scanning selection immediately after the selection of the output signal of the infrared detection element arranged in the next row is shifted, for example, scanning selection switching to the first row in the vertical direction is considered. Since each
以下、他の垂直方向の走査選択切り換わりについても同様、走査選択切り換わり直後のブロック走査選択1周期期間分に出力される信号を使用せず、これ以降に走査選択される赤外線検出素子出力信号を、例えば、被写体の温度分布を撮像したデータとして使用する。 In the following, similarly for other vertical scanning selection switching, the signal output for one cycle period of the block scanning selection immediately after the switching of the scanning selection is not used, and the infrared detection element output signal that is selected for scanning after this is used. Is used as data obtained by imaging the temperature distribution of the subject, for example.
この結果、例えば、被写体温度分布の撮像データとして使用する期間内でのブロックスキャナ8による走査選択は、何れの2次元赤外線検出素子ブロックの、何れの画素の走査選択に対しても、2次元赤外線検出素子ブロック内の水平方向の走査選択が次の画素に切り換わる直前のタイミングで、当該2次元赤外線検出素子ブロックのブロック走査選択が為されて、最終出力として取り出され、又、2次元赤外線検出素ブロック11〜1kの各出力は、差動増幅器61〜6kによりインピーダンス変換されているので、ブロックスキャナ8の出力Voutにはスイッチングノイズは重畳しない。従って、サーモパイル(熱電対)のように高出力インピーダンスを持つ赤外線検出素子で、水平方向の走査選択の切り換わり直後にスイッチングノイズが発生する様な場合であっても、このスイッチングノイズの影響を受けずに画素信号を走査選択することができる。
As a result, for example, the scanning selection by the
以上により、本発明の実施形態によれば、各2次元赤外線検出素子ブロック11〜1kに入力する水平方向選択信号には、ブロックスキャナ8により第1番目に走査選択される2次元赤外線検出素子ブロック11に入力する水平方向選択信号を時間的基準とし、走査選択される2次元赤外線検出素子ブロック順に、ブロック走査選択期間の1期間分(T3)ずつが遅延時間として加算される構成としたので、走査選択時に発生するスイッチングノイズによる影響を受けずに、高精度の赤外線検出素子出力信号が得られ、例えば、高速で被写体の温度分布を撮像することができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the two-dimensional infrared detection element block that is first scanned and selected by the
又、水平方向選択信号の信号周期(垂直方向走査選択期間、T1)は、ブロック選択信号の信号周期(水平方向走査選択期間、T2)のn+1倍以上(nは水平方向の赤外線検出素子列数)であり、垂直方向走査選択切り換わり直後の第1番目の水平方向走査選択期間を除く水平方向選択信号周期の期間内において、各2次元赤外線検出素子ブロック内の全ての赤外線検出素子列が最低1回は走査選択され、垂直方向走査選択切り換わり直後の第1番目の水平方向走査選択期間に操作選択される赤外線検出素子の出力信号は、例えば、被写体の温度分布を撮像した結果としての電気信号としては取り扱わない構成としたので、垂直方向走査選択時に発生するスイッチングノイズによる影響を受けずに、高精度の赤外線検出素子出力信号が得られ、例えば、高速で被写体の温度分布を撮像することができる。 The signal cycle of the horizontal direction selection signal (vertical direction scanning selection period, T1) is not less than n + 1 times the signal period of the block selection signal (horizontal direction scanning selection period, T2) (n is the number of infrared detection element arrays in the horizontal direction). In the period of the horizontal direction selection signal period excluding the first horizontal direction scanning selection period immediately after the switching of the vertical direction scanning selection, all the infrared detection element arrays in each two-dimensional infrared detection element block are the lowest. The output signal of the infrared detection element that is selected once for scanning and is selected for operation in the first horizontal scanning selection period immediately after switching to the vertical scanning selection is, for example, an electric signal as a result of imaging the temperature distribution of the subject. Since it is not handled as a signal, a highly accurate infrared detector output signal can be obtained without being affected by the switching noise that occurs when vertical scanning is selected. , For example, it is possible to image the temperature distribution of the object at high speed.
更に、2次元赤外線検出素ブロック11〜1kの各出力とブロックスキャナ8の入力間に、インピーダンス変換手段である差動増幅器61〜6kが接続される構成としたので、ブロック走査選択時にスイッチングノイズを発生することなく、高精度の赤外線検出素子出力信号が得られ、高速で被写体の温度分布を撮像することができる。
Further, since the
尚、前述の本発明の実施の形態では、赤外線検出素子としてサーモパイルを仮定したが、赤外線検出素子はサーモパイルに限定されるものではなく、熱電対や赤外線光電池などであってもよい。 In the above-described embodiment of the present invention, a thermopile is assumed as the infrared detection element. However, the infrared detection element is not limited to the thermopile, and may be a thermocouple, an infrared photovoltaic cell, or the like.
11〜1k:2次元赤外線検出素子ブロック、2:カウンタ、3:垂直方向デコーダ、41〜4k:水平方向デコーダ、51〜5k:水平方向スキャナ、61〜6k:差動増幅器、7:ブロックデコータ、8:ブロックスキャナ、91〜9k:遅延回路。
11 to 1k: two-dimensional infrared detection element block, 2: counter, 3: vertical decoder, 41-4k: horizontal decoder, 51-5k: horizontal scanner, 61-6k: differential amplifier, 7: block decoder 8: Block scanner, 91-9k: Delay circuit.
Claims (3)
同じ番目の行に並んだ前記赤外線検出素子の出力信号を、1番目の行に並んだ前記赤外線検出素子の出力信号からm番目の行に並んだ前記赤外線検出素子の出力信号まで、走査選択する第1の走査手段と、
前記k個の2次元赤外線検出素子ブロックと1対1に対応し、対応する前記2次元赤外線検出素子ブロックにおいて前記第1の走査手段により走査選択された前記赤外線検出素子の出力信号を、1番目の列にある前記赤外線検出素子の出力信号からn番目の列にある前記赤外線検出素子の出力信号まで、走査選択して出力するk個の第2の走査手段と、
前記第2の走査手段の出力信号を、1番目の前記第2の走査手段の出力信号からk番目の前記第2の走査手段の出力信号まで、走査選択して出力するブロック走査手段とを備え、
前記第1の走査手段によって1つの行に並んだ前記赤外線検出素子の出力信号が選択されている時間をT1とし、前記第2の走査手段によって1つの前記赤外線検出素子の出力信号が選択されている時間をT2とし、前記ブロック走査手段によって1つの前記第2の走査手段の出力信号が選択されている時間をT3としたとき、T1はT2よりも長く、T2はT3よりも長い赤外線検出装置において、
iを2以上k以下の整数としたとき、前記第1の走査手段による行の選択が次の行の選択に切り換えられた時点からT3だけ遅れて1番目の前記第2の走査手段による前記赤外線検出素子の出力信号の走査選択が開始され、i−1番目の前記第2の走査手段による前記赤外線検出素子の出力信号の走査選択が開始された時点からT3だけ遅れてi番目の前記第2の走査手段による前記赤外線検出素子の出力信号の走査選択が開始されることを特徴とする赤外線検出装置。 When m, n, and k are integers of 2 or more, they are arranged in a matrix of m rows and n columns having m rows in the first direction and n columns in the second direction orthogonal to the first direction. An infrared detection unit comprising k two-dimensional infrared detection element blocks each having an infrared detection element arranged in a row in the second direction;
The output signals of the infrared detection elements arranged in the same row are scanned and selected from the output signals of the infrared detection elements arranged in the first row to the output signals of the infrared detection devices arranged in the mth row. First scanning means;
One-to-one correspondence with the k two-dimensional infrared detection element blocks, and the output signal of the infrared detection element selected by the first scanning means in the corresponding two-dimensional infrared detection element block is the first K second scanning means for scanning and selecting from the output signal of the infrared detection element in the column to the output signal of the infrared detection element in the nth column;
Block scanning means for selecting and outputting the output signal of the second scanning means from the output signal of the first second scanning means to the output signal of the kth second scanning means. ,
The time when the output signals of the infrared detection elements arranged in one row by the first scanning means are selected is T1, and the output signal of one of the infrared detection elements is selected by the second scanning means. T2 is longer than T2 and T2 is longer than T3. In
When i is an integer greater than or equal to 2 and less than or equal to k, the infrared ray by the first second scanning means is delayed by T3 from the time when the row selection by the first scanning means is switched to the selection of the next line. The scanning selection of the output signal of the detection element is started, and the i-th second scanning signal is delayed by T3 from the time when the scanning selection of the output signal of the infrared detection element is started by the (i-1) -th second scanning means. The infrared detection apparatus according to claim 1, wherein scanning selection of an output signal of the infrared detection element by the scanning means is started.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004367234A JP4466359B2 (en) | 2004-12-20 | 2004-12-20 | Infrared detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004367234A JP4466359B2 (en) | 2004-12-20 | 2004-12-20 | Infrared detector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006170930A true JP2006170930A (en) | 2006-06-29 |
JP4466359B2 JP4466359B2 (en) | 2010-05-26 |
Family
ID=36671837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004367234A Active JP4466359B2 (en) | 2004-12-20 | 2004-12-20 | Infrared detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4466359B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009055592A (en) * | 2007-07-31 | 2009-03-12 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Signal readout circuit |
JP2009168497A (en) * | 2008-01-11 | 2009-07-30 | Optex Co Ltd | Photoelectric sensor |
-
2004
- 2004-12-20 JP JP2004367234A patent/JP4466359B2/en active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009055592A (en) * | 2007-07-31 | 2009-03-12 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Signal readout circuit |
JP2009168497A (en) * | 2008-01-11 | 2009-07-30 | Optex Co Ltd | Photoelectric sensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4466359B2 (en) | 2010-05-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107683603B (en) | Solid-state image pickup element, electronic apparatus, and method of controlling solid-state image pickup element | |
KR101195325B1 (en) | Data processing method, data processing apparatus, semiconductor device for detecting physical quantity distribution, and electronic apparatus | |
JP4449565B2 (en) | Semiconductor device for physical quantity distribution detection | |
TWI382756B (en) | A solid-state imaging device, a driving method of a solid-state imaging device, and an imaging device | |
KR100737916B1 (en) | Image sensor, and test system and test method for the same | |
US9332202B2 (en) | Solid-state imaging apparatus and imaging system | |
US9445029B2 (en) | Solid-state imaging apparatus with plural column circuits arranged separately in upper and lower positions and driving method therefor | |
JP4289244B2 (en) | Image processing method, semiconductor device for detecting physical quantity distribution, and electronic apparatus | |
TW200904164A (en) | Data transfer circuit, solid-state imaging device, and camera system | |
WO2019022017A1 (en) | Radiation image capturing device | |
US8120687B2 (en) | Signal reading method, signal reading circuit, and image sensor | |
US20140284491A1 (en) | Radiation image pickup system | |
JPWO2013157423A1 (en) | Solid-state imaging device | |
JP6108878B2 (en) | Imaging device, driving method of imaging device, imaging system, and driving method of imaging system | |
JP4470839B2 (en) | Semiconductor device | |
JP4466359B2 (en) | Infrared detector | |
JP2006109117A (en) | Method and device for transmitting reference signal for ad conversion, method and device of ad conversion, and method and device for acquiring physical information | |
JP2007251481A (en) | Infrared ray detection apparatus, and offset correction method of infrared ray detection apparatus | |
JPH11225289A (en) | Edge detection solid-state image pickup device and edge detection method by driving the solid-state image pickup device | |
JP2010081259A (en) | Solid-state imaging device | |
JP4581672B2 (en) | Infrared detector | |
JP4207831B2 (en) | Infrared detector | |
JP4501644B2 (en) | Infrared detector | |
JP5939923B2 (en) | Solid-state imaging device | |
US10785429B2 (en) | Image sensor having improved efficiency by reducing noise and time taken for capturing image |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070528 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090515 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090623 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090824 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100202 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100215 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4466359 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130305 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130305 Year of fee payment: 3 |