JP2009020113A - 統合された熱調節手段を有する電子センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱画像センサ(100)であって、−各ピクセルが少なくとも1つのボロメータ(112)と前記ボロメータ(112)の端子に電圧を印加する手段とを有する1つのピクセルマトリクス(102)と、−前記ピクセルマトリクス(102)の出力(104)を各ピクセルの前記ボロメータ(112)の端子に電圧を印加する手段の入力(108)に接続すると共に、前記ピクセルマトリックス(102)の出力信号と基準値との間の比較を実行することができる比較手段(106)とを備え、各ピクセルの前記ボロメータ(112)の端子の電圧の値が、前記比較の結果に応じて、少なくとも部分的に決定されることを特徴とするセンサ(100)。
【選択図】図1
Description
"F.Simoens"等、"New IRCMOS architecture applied to uncooled microbolometers developed at LETI" PROC. OF SPIE, vol. 6542, 2007年05月14日, 65421T-1〜65421T-6頁 "M.Tchagaspanian"等、"Design of ADC in 25 m pixels pitch dedicated for IRFPA image processing at LETI" PROC. OF SPIE, vol. 6542, 2007年05月14日, 65421W-1〜65421W-12頁
102 ピクセルマトリクス
104 ピクセルマトリクス102の出力
106 比較手段(比較器)
108 ピクセルマトリクス102の入力
110 コンデンサ
112 ボロメータ
113 電流−電圧増幅器
114 NMOS注入トランジスタ
115 積分コンデンサ
116 コンバータ
117 演算増幅器
118 カウンタ
119 電圧源
120 記憶する手段
121 ブロッキングサンプラ
122 共通のバス
123 コンデンサ
124 マルチプレクサ
125 NMOSトランジスタ
126 補償ボロメータ
127、129 PMOSトランジスタ
128 PMOSトランジスタ
130 積分コンデンサ
132 比較器
134 電圧源
136 “再充電(recharge)”PMOSトランジスタ
138 インバータ
140 第1の入力
142、144 PMOSトランジスタ
146 第1のNMOSトランジスタ
148 第2の入力
150 第2のNMOSトランジスタ
152 第3のNMOSトランジスタ
154 比較器106の出力
156、158 PMOSトランジスタ
160 第3のPMOSトランジスタ
162、164 NMOSトランジスタ
166 第3のNMOSトランジスタ
168 抵抗器
170 第1のPMOSトランジスタ
172 第2のPMOSトランジスタ
174 第1のNMOSトランジスタ
176 第2のNMOSトランジスタ
178 第3のPMOSトランジスタ
180 第4のPMOSトランジスタ
182 第5のPMOSトランジスタ
184 第3のNMOSトランジスタ
186 第4のNMOSトランジスタ
188、190 入力端子
192、194 他の入力端子
195〜198 MOSトランジスタ
200〜203 他のMOSトランジスタ
Claims (16)
- 熱画像センサ(100)であって、
−各ピクセルが少なくとも1つのボロメータ(112)と前記ボロメータ(112)の端子に電圧を印加する手段とを有する1つのピクセルマトリクス(102)と、
−前記ピクセルマトリクス(102)の出力(104)を各ピクセルの前記ボロメータ(112)の端子に電圧を印加する手段の入力(108)に接続すると共に、前記ピクセルマトリックス(102)の出力信号と基準値との間の比較を実行することができる比較手段(106)とを備え、
各ピクセルの前記ボロメータ(112)の端子の電圧の値が、前記比較の結果に応じて、少なくとも部分的に決定される
ことを特徴とするセンサ(100)。 - 前記各ピクセルの前記ボロメータ(112)の端子に電圧を印加する手段が、MOSトランジスタ(114)を備えると共に、
これらの手段の入力(108)が、前記MOSトランジスタ(114)のゲートに接続されている
ことを特徴とする請求項1に記載のセンサ(100)。 - 前記ピクセルマトリクス(102)が、各ピクセルの前記ボロメータ(112)によって供給された電流の一部分を補償することができる手段を少なくとも備える
ことを特徴とする請求項1または請求項2のいずれか一項に記載のセンサ(100)。 - 前記各ピクセルの前記ボロメータ(112)によって供給された電流の一部分を補償することができる手段が、少なくとも1つの補償ボロメータ(126)を備える
ことを特徴とする請求項3に記載のセンサ(100)。 - 前記ピクセルマトリクス(102)が、
各ピクセルの前記ボロメータ(112)の測定値を一連のパルスを含む信号に変換する手段(116)と、
前記パルスを計数する手段(118)と、
前記パルスの計数結果を記憶する手段(120)とを少なくとも備える
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のセンサ(100)。 - 前記変換する手段(116)が、前記変換する手段(116)の入力と比較器(132)の第1の入力に接続された少なくとも1つの積分コンデンサ(130)を備え、
前記比較器(132)の第2の入力が、電圧源(134)に接続されている
ことを特徴とする請求項5に記載のセンサ(100)。 - 前記ピクセルマトリクス(102)が、前記ピクセルの内の1つのボロメータ(112)の少なくとも1つの測定値の入力を受け取るように設計されている少なくとも1つの電流−電圧増幅器(113)を備え、
前記電流−電圧増幅器の出力が、ブロッキングサンプラ(121)の少なくとも1つの入力に接続されている
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のセンサ(100)。 - 前記比較手段(106)が、少なくとも、
−前記ピクセルマトリクス(102)から出力信号を受け取ることができる第1の入力(140)と、
−前記基準値を受け取ることができる第2の入力(148)と、
−前記比較手段(106)の出力に出力電流“i”を供給することができる手段とを備え、
前記出力電流“i”の絶対値|i|が、前記比較手段(106)に印加されるように設計されている分極電圧によって決まると共に、
前記出力電流“i”の極性が、前記ピクセルマトリクス(102)の出力信号と前記基準値との間の比較の結果によって決定され、
前記ボロメータ(112)の端子の電圧値が、前記比較手段(106)により供給される前記出力電流“i”によって決まる
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のセンサ(100)。 - 前記比較手段(106)が、少なくとも、
−前記ピクセルマトリクス(102)から出力信号を受け取ることができる第1の入力(140、188、190、192、194)と、
−前記比較手段(106)の出力に出力電流“i”を供給することができる手段とを備え、
前記出力電流“i”の絶対値|i|が、前記比較手段(106)から獲得された分極電圧によって決まると共に、
前記出力電流“i”の極性が、前記ピクセルマトリクス(102)の出力信号と前記基準値との間の比較の結果によって決定され、
前記ボロメータ(112)の端子の電圧値が、前記比較手段(106)により供給される前記出力電流“i”によって決まる
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のセンサ(100)。 - 前記ピクセルマトリクス(102)の出力信号がデジタル値であるとき、前記出力信号の1つまたはいくつかの上位ビットが、前記比較手段(106)の第1の入力の1つまたはいくつかの端子(140、188、190、192、194)に印加されるように設計されている
ことを特徴とする請求項9に記載のセンサ(100)。 - 前記比較手段(106)が、複数のMOSトランジスタ(142〜146、150、152、156〜166、170〜186)を備え、
前記分極電圧の値が、前記MOSトランジスタのチャネルの幅と長さに少なくとも部分的に依存する
ことを特徴とする請求項9または請求項10のいずれか一項に記載のセンサ(100)。 - 前記比較手段(106)が、少なくとも1つの抵抗器を更に備え、
前記分極電圧の値が、前記抵抗器の値に少なくとも部分的に依存する
ことを特徴とする請求項9から請求項11のいずれか一項に記載のセンサ(100)。 - 熱画像センサ(100)によって温度を測定する方法であって、少なくとも以下の、
−測定された温度を代表する信号を生成する段階と、
−前記信号の値を基準値と比較する段階と、
−前記比較の結果に従って、前記信号の値を修正する段階と
を有することを特徴とする方法。 - 前記測定された温度を代表する信号を生成する段階が、以下の、
−前記測定された温度の値によって振幅値が変わる第1の信号を生成する段階と、
−前記第1の信号を、前記第1の信号の振幅値によってパルスの数が変わる第2のパルス信号に変換する段階と、
−前記第2のパルス信号のパルス数を計数する段階とを適用することによって獲得され、
前記測定された温度を代表する信号が、計数されたパルス数を含む
ことを特徴とする請求項13に記載の方法。 - 前記信号の値が、前記第1の信号の振幅値を修正することにより、前記比較の結果に従って訂正される
ことを特徴とする請求項14に記載の方法。 - 前記測定された温度を代表する信号が、デジタル信号であり、
前記測定する方法が、時間“τ=n×Tframe”の間用いられると共に、
ここで、“n”は、前記測定された温度を代表する信号の量子化レベルの数であり、“Tframe”は、センサ(100)によって画像を獲得するための時間である
ことを特徴とする請求項13から請求項15のいずれか一項に記載の方法。
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