JP2010071987A - 抵抗型イメージングボロメータを具備した赤外線放射検出用デバイス、そのようなボロメータのアレイを具備したシステム、及びそのようなシステムに一体化されたイメージングボロメータの読み取り方法 - Google Patents
抵抗型イメージングボロメータを具備した赤外線放射検出用デバイス、そのようなボロメータのアレイを具備したシステム、及びそのようなシステムに一体化されたイメージングボロメータの読み取り方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】本発明によれば、このデバイスは、ボロメータ140の電気抵抗の基準値に対するボロメータ140の電気抵抗のドリフトを測定する測定手段16,38;16,24,38;16,140;16,24と、ドリフトの影響を補正する補正手段34又は抵抗のドリフトを補正する補正手段とを具備する。ボロメータ140の電気抵抗の基準値は、ボロメータ140の所定の動作条件に対応する。
【選択図】図2
Description
−赤外線放射を吸収し、それを熱に変換する手段と、
−赤外線放射の影響で検出器の温度が上昇可能となるように、検出器を熱的に隔離する手段と、
−ボロメトリック検出器に関連して、抵抗素子を使用する温度測定手段と、
−温度測定手段によって提供された電気信号を読み取る手段と
を具備する。
本発明によれば、このデバイスは、
・上記ボロメータの電気抵抗の基準値に対する上記ボロメータの電気抵抗のドリフトを測定する測定手段と、
・上記ドリフトの影響を補正する補正手段又は抵抗の上記ドリフトを補正する補正手段と
を具備する。上記基準値は、上記ボロメータの所定の動作条件に対応する。
・上記ドリフトの影響を受ける基準抵抗型ボロメータと、
・基準ボロメータの電気抵抗を測定する測定手段と、
・測定した電気抵抗に応じて上記ドリフトを決定する決定手段と
を具備する。
・基準ボロメータに流れる電流を積分する積分手段と、
・積分手段によって積分された電流に応じて基準ボロメータの電気抵抗を決定する決定手段と
を具備する。
・基準ボロメータに接続可能な所定の電気抵抗を有した抵抗部と、
・基準ボロメータに流れる電流と抵抗部に流れる電流との差を積分する積分手段と、
・積分手段によって積分された電流差に応じて基準ボロメータの電気抵抗を決定する決定手段と
を具備する。
・上記ボロメータの電気抵抗の基準値に対する上記ボロメータの電気抵抗のドリフトを測定する測定段階と、
・上記ドリフトの影響を補正する補正段階又は抵抗のドリフトを補正する補正段階と
を有する。上記基準値は、上記ボロメータの所定の動作条件に対応する。
・n行m列のイメージング画素14から成る2次元アレイ12:各イメージング画素14は、抵抗型ボロメータ140を具備する。ここで、n及びmは、1以上の整数である。イメージングアレイ12は、赤外線放射(図示していない)を透過する光学焦点面に配列される。
・補償回路24の行:補償回路24のそれぞれは、アレイ12の列に関連しており、補償ボロメータ50を具備する。
・積分器16の行:積分器16のそれぞれは、アレイ12の列に関連する。
・アレイ12を行毎にアドレス指定するアドレス指定回路18
・積分器16に接続された情報処理ユニット28:情報処理ユニット28は、演算論理ユニット30を具備する。ユニット30は、積分器によって出力された信号を処理するためのアルゴリズムを使用して、アレイ12上に投影された赤外線イメージを求める。このために、ユニット28は、シーンの温度に対する積分器16の電気的感度の1つ以上の値を含んだ算出パラメータを用いる。これらの値は、メモリバンクユニット32に格納される。また、ユニット28は、以下でより詳細に記載されるように、イメージングボロメータ140の測定されたドリフトを補償する補正ユニット34を具備する。
・ドリフト回路38の行:ドリフト回路38のそれぞれは、アレイ12の列に関連する。
・アレイ12のイメージング画素14と、
・イメージング画素14のボロメータ140を測定する積分器16と、
・イメージング画素14が読み取られるとき、イメージングボロメータ140に流れる共通ノード電流を補償する補償回路24と、
・ボロメータ140の電気抵抗のドリフトを測定するドリフト回路38と
を具備する。
・演算増幅器40:その非反転入力(+)は、所定の定電圧Vbusに保たれている。
・コンデンサ42:コンデンサ42は、所定の静電容量Cintを有するとともに、演算増幅器40の反転入力(−)と同出力との間に接続される。
・リセットスイッチ44:リセットスイッチ44は、コンデンサ42と並列に接続されるとともに、アドレス指定回路18によって制御される「Reset」信号によって制御可能である。
・リードスイッチ46:リードスイッチ46は、アドレス指定回路18によって制御される「Select」信号によって制御可能であり、かつその端子の一方が演算増幅器の反転入力(−)に接続される。
・第1MOSインジェクショントランジスタ48:そのゲートは、所定の定電圧Vfidに保たれ、そのソースは、ボロメータ140の第2端子Bに接続され、かつそのドレインは、リードスイッチ46の他方の端子に接続される。
・Rimagは、所定の基準条件下でのボロメータ140の基準電気抵抗であり、
・Vimagは、ボロメータ140が読み取られるときのボロメータ140の端子に掛かるバイアス電圧であり、
・TCRは、ボロメータ140の温度に応じたボロメータ140の電気抵抗変化量係数であり、
・Rthは、ボロメータ140と該ボロメータ140がその上を浮遊する基板との間の熱抵抗であり、
・Φ(θscene)は、ボロメータ140によって吸収されるエネルギー束であり、シーンθsceneの温度の関数である。
・赤外線マイクロボロメータ高温測定
・赤外線マイクロボロメータイメージング
・赤外線マイクロボロメータイメージングによる車両の運転補助及び歩行者の検出
・赤外線マイクロボロメータイメージングによるガス測定
・より広範な、マイクロボロメータを用いた物理的測定
12 2次元アレイ
14 イメージング画素
16 積分器
18 アドレス指定回路
24 補償回路
28 情報処理ユニット
30 演算論理ユニット
32 メモリバンクユニット
34 補正ユニット
38 ドリフト測定回路
40 演算増幅器
42 コンデンサ
44 リセットスイッチ
46 リードセレクトスイッチ
48 第1MOSインジェクショントランジスタ
50 抵抗型補償ボロメータ
52 シールド
54 第2MOSインジェクショントランジスタ
56 抵抗器
58 第3MOSインジェクショントランジスタ
60 第1ドリフト測定スイッチ
62 第2ドリフト測定スイッチ
140 抵抗型イメージングボロメータ
Claims (12)
- 抵抗型イメージングボロメータを具備した赤外線放射検出用デバイスであって、
前記ボロメータの電気抵抗の基準値に対する前記ボロメータの電気抵抗のドリフトを測定する測定手段と、
前記ドリフトの影響を補正する補正手段又は抵抗の前記ドリフトを補正する補正手段と
を具備し、
前記基準値は、前記ボロメータの所定の動作条件に対応することを特徴とする赤外線放射検出用デバイス。 - 前記測定手段が、
前記ドリフトの影響を受ける基準抵抗型ボロメータと、
基準ボロメータの電気抵抗を測定する測定手段と、
測定した電気抵抗に応じて、前記ドリフトを決定する決定手段と
を具備することを特徴とする請求項1に記載の赤外線放射検出用デバイス。 - 基準ボロメータが、イメージングボロメータに関連した補償ボロメータであることを特徴とする請求項2に記載の赤外線放射検出用デバイス。
- 基準ボロメータが、イメージングボロメータであることを特徴とする請求項2に記載の赤外線放射検出用デバイス。
- 基準ボロメータの電気抵抗を測定する測定手段が、
基準ボロメータに流れる電流を積分する積分手段と、
積分手段によって積分された電流に応じて基準ボロメータの電気抵抗を決定する決定手段と
を具備することを特徴とする請求項2、3、又は4に記載の赤外線放射検出用デバイス。 - 基準ボロメータの電気抵抗を測定する測定手段が、
基準ボロメータに接続可能な所定の電気抵抗を有した抵抗部と、
基準ボロメータに流れる電流と抵抗部に流れる電流との差を積分する積分手段と、
積分手段によって積分された電流差に応じて基準ボロメータの電気抵抗を決定する決定手段と
を具備することを特徴とする請求項2、3、又は4に記載の赤外線放射検出用デバイス。 - 抵抗部に流れる電流を積分することによってイメージングボロメータの電気抵抗を測定する測定回路をさらに具備し、
前記回路は、赤外線放射温度を測定するように構成され、
積分回路が、前記測定回路に含まれていることを特徴とする請求項5又は6に記載の赤外線放射検出用デバイス。 - 補正手段が、前記ドリフトを補償するように、イメージングボロメータの温度を制御する制御手段を具備することを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の赤外線放射検出用デバイス。
- イメージングボロメータの電気抵抗を測定する測定手段と、
測定された電気抵抗とイメージングボロメータの電気抵抗によって決まる少なくとも1つのパラメータとに応じてボロメータ上の入射放射の温度を決定する決定手段と
をさらに具備し、
補正手段が、温度を決定したとき、ドリフトの影響を補正するように、測定されたドリフトに応じて前記少なくとも1つのパラメータを補正する機能を有することを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の赤外線放射検出用デバイス。 - 前記少なくとも1つのパラメータが、イメージングボロメータの電気抵抗を測定する測定回路の温度に対する電気的感度であることを特徴とする請求項9に記載の赤外線放射検出用デバイス。
- 複数の前記赤外線放射検出用デバイスから成る少なくとも1つの行を具備した赤外線放射検出用システムであって、
前記デバイスのそれぞれが、請求項1ないし10のいずれか1項に記載されたデバイスであることを特徴とする赤外線放射検出用システム。 - 赤外線放射検出用システムを構成するボロメータアレイ内の抵抗型ボロメータを読み取る方法であって、
前記ボロメータの電気抵抗の基準値に対する前記ボロメータの電気抵抗のドリフトを測定する段階と、
前記ドリフトの影響を補正する段階又は抵抗の前記ドリフトを補正する段階と
を有し、
前記基準値は、前記ボロメータの所定の動作条件に対応することを特徴とする方法。
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