JP2930100B2 - Infrared sensor level adjustment circuit - Google Patents

Infrared sensor level adjustment circuit

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JP2930100B2
JP2930100B2 JP8308553A JP30855396A JP2930100B2 JP 2930100 B2 JP2930100 B2 JP 2930100B2 JP 8308553 A JP8308553 A JP 8308553A JP 30855396 A JP30855396 A JP 30855396A JP 2930100 B2 JP2930100 B2 JP 2930100B2
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bolometer
thermoelectric conversion
level adjustment
conversion elements
circuit
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飯田  潔
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は赤外線センサのレベ
ル調整回路に関し、特に感熱素子がボロメータである赤
外線FPA(Focal Plane Array)を
使用した赤外線撮像装置における赤外線センサのレベル
調整回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a level adjustment circuit of an infrared sensor, and more particularly to a level adjustment circuit of an infrared sensor in an infrared imaging apparatus using an infrared FPA (Focal Plane Array) whose thermal element is a bolometer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の赤外線撮像装置において
は、ボロメータ抵抗の変化を電圧変化に変換して読出す
ための積分回路を備えているが、ボロメータ抵抗のバラ
ツキによって積分回路の変換ゲインの上限値に制限を受
けている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an infrared imaging apparatus of this type is provided with an integrating circuit for converting a change in bolometer resistance into a voltage change and reading out the voltage change. The upper limit is restricted.

【0003】上記のボロメータ抵抗のバラツキを補正す
る方法としてはレベル調整を行う方法が考えられる。こ
のようなレベル調整を行う回路としては、例えば特開昭
59−37716号公報に開示されている自動利得制御
回路があり、この自動利得制御回路はIC化しやすくか
つ高精度が得られ、しかも無調整で低コストという特長
を生かして広い分野で用いられている。
As a method of correcting the variation of the bolometer resistance, a method of performing level adjustment can be considered. As a circuit for performing such a level adjustment, there is, for example, an automatic gain control circuit disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-37716. It is used in a wide range of fields, taking advantage of the low cost of adjustment.

【0004】レベル調整回路の一つである自動利得制御
回路は、図8に示すように、入力抵抗21と、オペアン
プ22と、整流回路23と、積分回路24と、基準電圧
回路25と、コンパレータ26と、シフトレジスタ27
と、帰還抵抗28とから構成されている。
As shown in FIG. 8, an automatic gain control circuit, which is one of the level adjustment circuits, includes an input resistor 21, an operational amplifier 22, a rectifier circuit 23, an integration circuit 24, a reference voltage circuit 25, a comparator 26 and shift register 27
And a feedback resistor 28.

【0005】オペアンプ22は利得を得るための中心と
なるアンプで、入力抵抗21は利得を決める一方の抵
抗、もう一方の抵抗が帰還抵抗28である。整流回路2
3はオペアンプ出力波形を整流する。積分回路24は整
流された信号を積分する。基準電圧回路25は基準電圧
を発生する。
The operational amplifier 22 is a central amplifier for obtaining a gain. The input resistor 21 is one resistor for determining the gain, and the other resistor is a feedback resistor 28. Rectifier circuit 2
3 rectifies the operational amplifier output waveform. The integration circuit 24 integrates the rectified signal. The reference voltage circuit 25 generates a reference voltage.

【0006】コンパレータ26は基準電圧と積分回路出
力電圧とを比較し、ハイ又はローの信号を出力する。シ
フトレジスタ27はコンパレータ出力信号に応じてデー
タを左右にシフトし、その結果でスイッチをオンまたは
オフする。
[0006] The comparator 26 compares the reference voltage with the output voltage of the integration circuit, and outputs a high or low signal. The shift register 27 shifts the data left and right according to the comparator output signal, and turns the switch on or off based on the result.

【0007】この自動利得制御回路の利得は抵抗21と
帰還抵抗28との比によって決まる。例えば、利得が大
きすぎた場合、オペアンプ22の出力が大きくなる。そ
の結果、整流回路23の出力も大きくなる。積分回路2
4はこの制御系を安定化させるために必要である。
The gain of the automatic gain control circuit is determined by the ratio between the resistor 21 and the feedback resistor 28. For example, when the gain is too large, the output of the operational amplifier 22 increases. As a result, the output of the rectifier circuit 23 also increases. Integrator 2
4 is necessary to stabilize this control system.

【0008】上記の場合、積分回路24の出力と基準電
圧との比較の結果はハイとなり、シフトレジスタ27を
右方向へシフトさせる。このシフトレジスタ27内部の
データに応じて帰還抵抗28内のスイッチがコントロー
ルされ、帰還抵抗値が小さくなる。その結果、この回路
の利得は小さくなる。上述したようにして、自動利得制
御回路の利得が自動的に調整される。
In the above case, the result of the comparison between the output of the integration circuit 24 and the reference voltage becomes high, and the shift register 27 is shifted rightward. The switch in the feedback resistor 28 is controlled according to the data in the shift register 27, and the feedback resistance value decreases. As a result, the gain of this circuit is reduced. As described above, the gain of the automatic gain control circuit is automatically adjusted.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の赤外線
撮像装置では、ボロメータ抵抗のバラツキによって積分
回路の変換ゲインの上限値が制限されているので、積分
回路の変換ゲインを上げることができず、後段の回路ノ
イズが無視できなくなり、S/N比(Signal−t
o−Noise Ratio)の劣化を引き起こしてい
る。
In the above-mentioned conventional infrared imaging apparatus, the upper limit of the conversion gain of the integration circuit is limited by the variation of the bolometer resistance, so that the conversion gain of the integration circuit cannot be increased. The subsequent circuit noise cannot be ignored, and the S / N ratio (Signal-t
o-Noise Ratio).

【0010】ボロメータ抵抗のバラツキを補正する方法
としてはレベル調整を行う方法が考えられるが、上記の
自動利得制御回路では整流回路で求めた信号の平均値を
基にし、その大きさが一定になるように利得を制御して
しまうので、利得の時間的な平均値を制御してしまい、
短時間の信号レベルを制御することができない。
As a method of correcting the variation of the bolometer resistance, a method of adjusting the level can be considered. In the above automatic gain control circuit, the magnitude becomes constant based on the average value of the signal obtained by the rectifier circuit. Control the gain in such a way that the average value of the gain over time is controlled,
Inability to control short-time signal levels.

【0011】この場合、積分回路も制御応答時間を長く
する原因になっている。しかも、この種のフィードバッ
ク型制御回路では制御の安定性と精度とを確保するのに
積分回路が不可欠であり、高速応答を原理的に難しくし
ている。
In this case, the integration circuit also causes a longer control response time. In addition, in this type of feedback control circuit, an integrating circuit is indispensable for ensuring control stability and accuracy, and makes high-speed response difficult in principle.

【0012】つまり、赤外線撮像装置で扱われる赤外線
センサ信号のように高速で、かつ画素毎にレベルの調整
が必要な信号に対しては、上記のような自動利得制御回
路を用いることは困難である。
That is, it is difficult to use the above-described automatic gain control circuit for a signal such as an infrared sensor signal handled by an infrared imaging apparatus, which needs to be adjusted at high speed and for each pixel. is there.

【0013】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解
消し、赤外線センサ信号のように高速でかつ画素毎にレ
ベルの調整が必要な信号に対しても有効なレベル調整を
行うことができる赤外線センサのレベル調整回路を提供
することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to perform effective level adjustment for a signal such as an infrared sensor signal which requires high-speed and level adjustment for each pixel. An object of the present invention is to provide a level adjustment circuit for an infrared sensor.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明による赤外線セン
サのレベル調整回路は、格子状に配置された複数のボロ
メータ型熱電変換素子各々に定電圧バイアス回路からバ
イアス電圧を選択的に供給することで前記複数のボロメ
ータ型熱電変換素子各々に流れる電流を選択的に読出し
て前記ボロメータ型熱電変換素子毎のデータを得る赤外
線センサのレベル調整回路であって、前記複数のボロメ
ータ型熱電変換素子各々のレベル調整を行うために予め
計測して得た前記複数のボロメータ型熱電変換素子各々
の調整値データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に
記憶された調整値データに基づいて前記複数のボロメー
タ型熱電変換素子各々に対応するレベル調整用電流を供
給するディジタル制御型可変電流源と、前記複数のボロ
メータ型熱電変換素子各々から選択的に読出される電流
と前記ディジタル制御型可変電流源から供給される前記
レベル調整用電流との加減算を行う手段とを備えてい
る。
A level adjusting circuit of an infrared sensor according to the present invention selectively supplies a bias voltage from a constant voltage bias circuit to each of a plurality of bolometer type thermoelectric conversion elements arranged in a grid. A level adjustment circuit of an infrared sensor for selectively reading a current flowing through each of the plurality of bolometer-type thermoelectric conversion elements and obtaining data for each of the bolometer-type thermoelectric conversion elements, wherein a level of each of the plurality of bolometer-type thermoelectric conversion elements is Storage means for storing adjustment value data of each of the plurality of bolometer-type thermoelectric conversion elements obtained by performing measurement in advance, and the plurality of bolometer-type thermoelectric elements based on the adjustment value data stored in the storage means; A digitally controlled variable current source for supplying a level adjustment current corresponding to each of the conversion elements; And means for performing addition and subtraction of the level adjusting current supplied from the current that is selectively read from the child each said digital control variable current source.

【0015】すなわち、本発明の赤外線センサのレベル
調整回路は、画素毎のレベル調整値のデータを保持する
メモリと、このメモリの出力電圧をアナログスイッチを
駆動可能な電圧に変換するレベルシフタと、ディジタル
値で電流を制御するディジタル制御電流源と、各部を所
定のタイミングで動作させるシーケンサとを備えてい
る。
That is, the level adjustment circuit of the infrared sensor of the present invention comprises a memory for holding data of a level adjustment value for each pixel, a level shifter for converting an output voltage of the memory into a voltage capable of driving an analog switch, It has a digital control current source that controls the current with a value, and a sequencer that operates each unit at a predetermined timing.

【0016】上記のメモリには赤外線センサの画素毎の
レベル調整値データが予め計測されて書込まれている。
ディジタル制御電流源はこのレベル調整値データに応じ
てレベル調整用電流を発生させる。このレベル調整用電
流を使って画素(ボロメータ型熱電変換素子)毎にレベ
ル調整が行われる。このように、オープンループでレベ
ル調整が可能であるため、高速な調整が可能となる。
In the memory, level adjustment value data for each pixel of the infrared sensor is measured and written in advance.
The digital control current source generates a level adjustment current according to the level adjustment value data. The level adjustment is performed for each pixel (bolometer-type thermoelectric conversion element) using the level adjustment current. As described above, since the level can be adjusted in the open loop, high-speed adjustment can be performed.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。図1は本発明の一実施例による
赤外線センサのレベル調整回路を示す回路図である。図
において、本発明の一実施例による赤外線撮像装置は赤
外線センサ1と、読出し回路2と、ディジタル制御電流
源3と、レベルシフタ6,7と、メモリ8と、シーケン
サ9と、サンプルホールド回路10とを含んで構成され
ている。ここで、ディジタル制御電流源3にはR−2R
ラダー抵抗網5を用いたディジタル可変抵抗器(Rx)
4が配設されている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a level adjustment circuit of an infrared sensor according to one embodiment of the present invention. In the figure, an infrared imaging apparatus according to one embodiment of the present invention includes an infrared sensor 1, a readout circuit 2, a digital control current source 3, level shifters 6, 7, a memory 8, a sequencer 9, a sample and hold circuit 10, It is comprised including. Here, the digital control current source 3 has R-2R
Digital variable resistor (Rx) using ladder resistor network 5
4 are provided.

【0018】赤外線センサ1は複数のボロメータ1aが
2次元的(格子状)に配置されており、これら複数のボ
ロメータ1a各々が画素を構成し、夫々抵抗Rbを有し
ている。この赤外線センサ1においては垂直スイッチ1
bと水平スイッチ1cとによって任意の画素のボロメー
タ1aを選択することができる構造となっている。
In the infrared sensor 1, a plurality of bolometers 1a are arranged two-dimensionally (in a lattice), and each of the plurality of bolometers 1a forms a pixel and has a resistor Rb. In this infrared sensor 1, a vertical switch 1
The structure is such that the bolometer 1a of an arbitrary pixel can be selected by b and the horizontal switch 1c.

【0019】読出し回路2は赤外線センサ1にバイアス
電圧を供給するための電源Vbと、赤外線センサ1ヘ流
れる電流を読出すトランジスタQ1と、信号電流を蓄積
するコンデンサCと、コンデンサCをリセットするため
のFET(Field Effect Transis
tor)Q2とからなる。
A read circuit 2 supplies a bias voltage to the infrared sensor 1, a transistor Q 1 for reading a current flowing to the infrared sensor 1, a capacitor C for storing a signal current, and a reset circuit for resetting the capacitor C. FET (Field Effect Transistion)
tor) Q2.

【0020】ディジタル制御電流源3はディジタル可変
抵抗器4と、電圧源Vcと両数値に応じた電流を発生さ
せるトランジスタQ3,Q4とからなる。また、ディジ
タル可変抵抗器4はR−2Rラダー抵抗網5とアナログ
スイッチS1〜Skとから構成されている。
The digital control current source 3 comprises a digital variable resistor 4, a voltage source Vc and transistors Q3 and Q4 for generating currents corresponding to both values. The digital variable resistor 4 includes an R-2R ladder resistor network 5 and analog switches S1 to Sk.

【0021】メモリ8には画素(ボロメータ1a)毎に
予め計測して得た調整値データが書込まれている。レベ
ルシフタ6はディジタル可変抵抗器4のアナログスイッ
チS1〜Skを駆動するのに必要な電圧を作り出す。レ
ベルシフタ7は読出し回路2のFETQ2を駆動するの
に必要な電圧を作り出す。シーケンサ9は各部を適切な
タイミングで動作させるようなパルスを発生する。サン
プルホールド回路10は読出し回路2の出力波形を整形
する役割を持つ。
In the memory 8, adjustment value data obtained by measuring in advance for each pixel (bolometer 1a) is written. The level shifter 6 generates a voltage necessary to drive the analog switches S1 to Sk of the digital variable resistor 4. The level shifter 7 generates a voltage necessary to drive the FET Q2 of the read circuit 2. The sequencer 9 generates a pulse for operating each unit at an appropriate timing. The sample hold circuit 10 has a role of shaping the output waveform of the read circuit 2.

【0022】図2は図1のディジタル可変抵抗器4のア
ナログスイッチS1〜Skの構成例を示す図である。図
において、アナログスイッチS1〜SkはFETQa,
Qbで構成されている。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the analog switches S1 to Sk of the digital variable resistor 4 of FIG. In the figure, the analog switches S1 to Sk are FET Qa,
Qb.

【0023】図3は図1のメモリ8の出力データとディ
ジタル制御電流源3の出力電流との関係を説明するため
の図であり、図4は本発明の一実施例によるレベル調整
機能のタイミングチャートであり、図5は本発明の一実
施例によるレベル調整の動作を説明するタイミングチャ
ートである。これら図1〜図5を参照して本発明の一実
施例によるレベル調整の動作について説明する。
FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the output data of the memory 8 of FIG. 1 and the output current of the digital control current source 3. FIG. 4 is a timing chart of the level adjustment function according to one embodiment of the present invention. FIG. 5 is a timing chart for explaining the operation of level adjustment according to one embodiment of the present invention. The operation of level adjustment according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0024】ここで、ボロメータ1aとはTi等の金属
またはpoly−Si等の半導体を母材とする感熱素子
で、温度によってその抵抗値が変化する。このボロメー
タ1a上にレンズを使って赤外線を集光させると、その
エネルギーでボロメータ1aの温度が上昇するので、温
度の上昇を抵抗値の変化として読出すことによって赤外
線センサ1を実現することができる。
Here, the bolometer 1a is a heat-sensitive element whose base material is a metal such as Ti or a semiconductor such as poly-Si, and its resistance value changes with temperature. When infrared light is condensed on the bolometer 1a using a lens, the temperature of the bolometer 1a rises due to the energy. Therefore, the infrared sensor 1 can be realized by reading the rise in temperature as a change in resistance. .

【0025】図1では読出すべきボロメータ1aに一定
電圧を印加し、流れる電流の変化から抵抗値の変化を読
取る方式を採っている。これを行うのが読出し回路2
で、電流の変化をコンデンサCを使って電圧に変換す
る。
In FIG. 1, a method is adopted in which a constant voltage is applied to the bolometer 1a to be read, and a change in the resistance value is read from a change in the flowing current. This is done by the read circuit 2
Then, the change in the current is converted into a voltage using the capacitor C.

【0026】ボロメータ1aは格子状に配列されてお
り、その抵抗値はまちまちである。ボロメータ1aの抵
抗値をRbとすると、ボロメータ1aを流れる電流Ib
は、 Ib=(Vb−Vbe1)/Rb Vbe1:Q1のベース・エミッタ間電圧 となる。これを1次元モデルで示すと図4に示すように
なる。
The bolometers 1a are arranged in a lattice pattern, and have different resistance values. Assuming that the resistance value of the bolometer 1a is Rb, the current Ib flowing through the bolometer 1a
Ib = (Vb-Vbe1) / Rb Vbe1: Base-emitter voltage of Q1. FIG. 4 shows this as a one-dimensional model.

【0027】ボロメータ1aの抵抗値Rbをさらに分解
すると、 Rb=Rbo+ΔRb となる。Rboは変化しない固定値で、ΔRbはボロメ
ータ1aに集光させる赤外線エネルギによって変化する
成分である。
When the resistance value Rb of the bolometer 1a is further decomposed, Rb = Rbo + ΔRb is obtained. Rbo is a fixed value that does not change, and ΔRb is a component that changes according to infrared energy focused on the bolometer 1a.

【0028】通常、ΔRbはRboの1万分の1以下で
ある。したがって、図4に示すボロメータ1aの抵抗値
Rbの画素によるばらつきは、そのほとんどが固定値R
boのばらつきであり、電流Ibのばらつきも固定値R
boのばらつきに起因するものといえる。
Usually, ΔRb is equal to or less than 1/10000 of Rbo. Therefore, most of the variation in the resistance value Rb of the bolometer 1a shown in FIG.
and the variation of the current Ib is also a fixed value R
This can be attributed to the variation in bo.

【0029】ディジタル制御電流源3はディジタルデー
タによってコントロールできる可変電流源である。R−
2Rラダー抵抗網5、アナログスイッチS1〜Sk、抵
抗Reはディジタルデータによってコントロールできる
ディジタル可変抵抗器(Rx)4を構成し、電圧源Vc
とトランジスタQ3とを組合せることで電流源を形成し
ている。ディジタル制御電流源3で発生できるレベル調
整電流をIcとすると 、 Ic=(Vc−Vbe3)/Rx Vbe3:Q3のベース・エミッタ間電圧 となる。レベル調整電流Icはディジタルデータの関数
であり、その特性を図3に示す。
The digital control current source 3 is a variable current source that can be controlled by digital data. R-
A 2R ladder resistor network 5, analog switches S1 to Sk, and a resistor Re constitute a digital variable resistor (Rx) 4 that can be controlled by digital data, and a voltage source Vc
And the transistor Q3, a current source is formed. Assuming that the level adjustment current that can be generated by the digital control current source 3 is Ic, Ic = (Vc−Vbe3) / RxVbe3: Base-emitter voltage of Q3. The level adjustment current Ic is a function of digital data, and its characteristics are shown in FIG.

【0030】最小のレベル調整電流Icmin及び最大
のレベル調整電流Icmaxは、 Icmin=(Vc−Vbe3)/Re Icmax=(Vc−Vbe3)/(Re//R) となる。この場合、所望の可変範囲になるように抵抗R
e,Rを選べばよい。
The minimum level adjustment current Icmin and the maximum level adjustment current Imax are as follows: Icmin = (Vc-Vbe3) / ReImax = (Vc-Vbe3) / (Re // R) In this case, the resistance R
e and R may be selected.

【0031】メモリ8には予め計測して得た赤外線セン
サ1の画素(ボロメータ1a)毎のレベル調整値データ
が書込まれている。メモリ8は図5に示すタイミングで
シーケンサ9から画素のメモリアドレスとリードパルス
とを受け、赤外線センサ1から読出そうとしている画素
に対応したレベル調整値データを出力する。
In the memory 8, level adjustment value data for each pixel (bolometer 1 a) of the infrared sensor 1 obtained in advance by measurement is written. The memory 8 receives the memory address and read pulse of the pixel from the sequencer 9 at the timing shown in FIG. 5 and outputs level adjustment value data corresponding to the pixel to be read from the infrared sensor 1.

【0032】そのレベル調整値データはレベルシフタ6
でアナログスイッチS1〜Skを駆動できる電圧に変換
され、上記のようにしてレベル調整電流Icが作られ
る。レベル調整電流Icは例えば図4に示すようにな
る。そして、このレベル調整電流IcはトランジスタQ
1のコレクタに注入されているので、結局コンデンサC
に蓄積される電流Iiは、 Ii=Ib−Ic となり、レベル調整値データが適切であれば、図4に示
すように画素間のばらつきが補正されることになる。
The level adjustment value data is stored in the level shifter 6.
Are converted to voltages that can drive the analog switches S1 to Sk, and the level adjustment current Ic is generated as described above. The level adjustment current Ic is, for example, as shown in FIG. The level adjustment current Ic is
1 is injected into the collector of the capacitor C.
Is stored as Ii = Ib-Ic, and if the level adjustment value data is appropriate, the variation between pixels is corrected as shown in FIG.

【0033】読出し回路2の出力波形でみると、図5に
示すように、レベル調整を行わなかった場合には読出し
回路出力電圧ΔVaは画素毎に大きくばらついてしま
う。しかしながら、レベル調整を行った場合には読出し
回路出力電圧をほぼ一定のΔVbにすることができる。
Referring to the output waveform of the readout circuit 2, as shown in FIG. 5, if the level adjustment is not performed, the readout circuit output voltage ΔVa greatly varies from pixel to pixel. However, when the level is adjusted, the output voltage of the readout circuit can be set to a substantially constant ΔVb.

【0034】Icmax−Icminをばらつきのpe
ak−to−peakに合わせれば、この補正を行うこ
とによってばらつきを、1/(2k −1)に低減するこ
とができる。ここで、kはディジタル可変抵抗器4のビ
ット数である。
Imax-Icmin is defined as the pe of the variation.
If it is adjusted to ak-to-peak, the variation can be reduced to 1 / (2 k -1) by performing this correction. Here, k is the number of bits of the digital variable resistor 4.

【0035】本発明の一実施例によるレベル調整は予め
記録されているメモリ8のレベル調整値データを基に調
整を行うオープンループ方式であるため、高速応答が可
能で赤外線センサ1からの高速信号のレベル調整にも適
用することができる。また、本発明の一実施例によるレ
ベル調整はアンプの利得ではなくオフセットの加減算に
より調整を行うのが特徴である。
The level adjustment according to the embodiment of the present invention is an open loop system in which adjustment is performed based on the level adjustment value data stored in the memory 8 in advance. It can also be applied to the level adjustment of. The level adjustment according to the embodiment of the present invention is characterized in that the adjustment is performed not by the gain of the amplifier but by the addition and subtraction of an offset.

【0036】図6は本発明の他の実施例による赤外線セ
ンサのレベル調整回路を示す回路図である。図におい
て、ディジタル制御電流源11のトランジスタQ3,Q
4がオペアンプAMP1,AMP2と組合わされてい
る。図1に示すディジタル制御電流源3において、トラ
ンジスタQ3のエミッタ電位とトランジスタQ4のエミ
ッタ電位は同電位でなければならない。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a level adjusting circuit of an infrared sensor according to another embodiment of the present invention. In the figure, transistors Q3 and Q
4 is combined with the operational amplifiers AMP1 and AMP2. In the digital control current source 3 shown in FIG. 1, the emitter potential of the transistor Q3 and the emitter potential of the transistor Q4 must be the same.

【0037】しかしながら、アナログスイッチS1〜S
kの状態によって、トランジスタQ3のコレクタ電流と
トランジスタQ4のコレクタ電流とが異なってしまい、
その結果トランジスタQ3のベース・エミッタ電圧とト
ランジスタQ4のベース・エミッタ電圧とが異なり、ト
ランジスタQ3及びトランジスタQ4のエミッタ電位が
同電位にならない。すると、図3に示すような特性が得
られなくなり、精度の悪化やひずみの増大を招くという
問題がある。
However, the analog switches S1 to S
Depending on the state of k, the collector current of the transistor Q3 and the collector current of the transistor Q4 differ,
As a result, the base-emitter voltage of the transistor Q3 is different from the base-emitter voltage of the transistor Q4, and the emitter potentials of the transistor Q3 and the transistor Q4 do not become the same. Then, the characteristics as shown in FIG. 3 cannot be obtained, resulting in a problem that accuracy is deteriorated and distortion is increased.

【0038】本発明の他の実施例によるディジタル制御
電流源11では、コレクタ電流に関わらずオペアンプA
MP1,AMP2によってトランジスタQ3及びトラン
ジスタQ4のエミッタ電位がVdd−Vcに固定される
ので、上記の問題を解消することができる。
In the digitally controlled current source 11 according to another embodiment of the present invention, the operational amplifier A
Since the emitter potentials of the transistors Q3 and Q4 are fixed to Vdd-Vc by MP1 and AMP2, the above problem can be solved.

【0039】図7は本発明の別の実施例による赤外線セ
ンサのレベル調整回路を示す回路図である。図におい
て、R−2Rラダー抵抗網5とアナログスイッチS1〜
SkとがトランジスタQ3のベースに入っている。これ
はディジタルデータでコントロール可能な電圧源と考え
られるから、この電圧をVbbとすると Ic=(Vbb−Vbe3)/Re となり、ディジタル制御電流源12を実現することがで
きる。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a level adjusting circuit of an infrared sensor according to another embodiment of the present invention. In the figure, an R-2R ladder resistor network 5 and analog switches S1 to S1 are shown.
Sk is in the base of the transistor Q3. Since this is considered to be a voltage source that can be controlled by digital data, if this voltage is Vbb, then Ic = (Vbb-Vbe3) / Re, and the digitally controlled current source 12 can be realized.

【0040】このディジタル制御電流源12ではトラン
ジスタを1つ少なくすることができると同時に、図1に
示すディジタル制御電流源3の2つトランジスタQ3,
Q4のアンバランスによる問題を回避することができ
る。
In the digital control current source 12, the number of transistors can be reduced by one, and at the same time, the two transistors Q3 and Q3 of the digital control current source 3 shown in FIG.
Problems due to imbalance of Q4 can be avoided.

【0041】このように、ディジタル制御可変電流源
3,11,12から供給されるレベル調整電流を用いて
オープンループで赤外線センサ1の各ボロメータ1a
(画素)のレベル調整を行うことによって、赤外線セン
サ1の信号のように高速で、画素毎にレベルの調整が必
要な信号に対しても有効なレベル調整が可能となる。
As described above, the bolometers 1a of the infrared sensor 1 are opened in an open loop by using the level adjustment currents supplied from the digitally controlled variable current sources 3, 11, and 12.
By performing the (pixel) level adjustment, it is possible to perform effective level adjustment for a signal requiring a level adjustment for each pixel at a high speed, such as a signal from the infrared sensor 1.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、格
子状に配置された複数のボロメータ型熱電変換素子各々
に定電圧バイアス回路からバイアス電圧を供給する際に
複数のボロメータ型熱電変換素子各々に流れる電流を選
択的に読出してボロメータ型熱電変換素子毎のデータを
得る赤外線センサのレベル調整回路において、複数のボ
ロメータ型熱電変換素子各々のレベル調整を行うために
予め計測して得た複数のボロメータ型熱電変換素子各々
の調整値データを記憶しておき、この記憶された調整値
データに基づいて複数のボロメータ型熱電変換素子各々
に対応するレベル調整用電流を供給し、複数のボロメー
タ型熱電変換素子各々から選択的に読出される電流とデ
ィジタル制御型可変電流源から供給されるレベル調整用
電流との加減算を行うことによって、赤外線センサ信号
のように高速でかつ画素毎にレベルの調整が必要な信号
に対しても有効なレベル調整を行うことができるという
効果がある。
As described above, according to the present invention, when a bias voltage is supplied from a constant voltage bias circuit to each of a plurality of bolometer-type thermoelectric conversion elements arranged in a lattice, a plurality of bolometer-type thermoelectric conversion elements are provided. In a level adjustment circuit of an infrared sensor for selectively reading a current flowing through each of them and obtaining data for each of the bolometer-type thermoelectric conversion elements, a plurality of measurement results obtained in advance for performing the level adjustment of each of the plurality of bolometer-type thermoelectric conversion elements The adjustment value data of each of the bolometer-type thermoelectric conversion elements is stored, and a level adjustment current corresponding to each of the plurality of bolometer-type thermoelectric conversion elements is supplied based on the stored adjustment value data. Addition and subtraction of the current selectively read from each thermoelectric conversion element and the level adjustment current supplied from the digitally controlled variable current source Ukoto by, there is an effect that it is also possible to perform effective level adjustments to high speed and the required signal level of the adjustment for each pixel as an infrared sensor signal.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例による赤外線センサのレベル
調整回路を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a level adjustment circuit of an infrared sensor according to one embodiment of the present invention.

【図2】図1のディジタル可変抵抗器のアナログスイッ
チの構成例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an analog switch of the digital variable resistor in FIG. 1;

【図3】図1のメモリの出力データとディジタル制御電
流源の出力電流との関係を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a relationship between output data of a memory of FIG. 1 and an output current of a digital control current source.

【図4】本発明の一実施例によるレベル調整機能のタイ
ミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart of a level adjustment function according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施例によるレベル調整の動作を説
明するタイミングチャートである。
FIG. 5 is a timing chart illustrating an operation of level adjustment according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施例による赤外線センサのレベ
ル調整回路を示す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a level adjustment circuit of an infrared sensor according to another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の別の実施例による赤外線センサのレベ
ル調整回路を示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a level adjustment circuit of an infrared sensor according to another embodiment of the present invention.

【図8】従来の自動利得調整回路の構成を示すブロック
図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a conventional automatic gain adjustment circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 赤外線センサ 1a ボロメータ 1b 垂直スイッチ 1c 水平スイッチ 2 読出し回路 3,11,12 ディジタル制御電流源 4 ディジタル可変抵抗器 5 R−2Rラダー抵抗網 6,7 レベルシフタ 8 メモリ 9 シーケンサ 10 サンプルホールド回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Infrared sensor 1a Bolometer 1b Vertical switch 1c Horizontal switch 2 Readout circuit 3,11,12 Digital control current source 4 Digital variable resistor 5 R-2R ladder resistance network 6,7 Level shifter 8 Memory 9 Sequencer 10 Sample hold circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01J 1/44 G01J 5/22 H01L 27/14 H04N 5/33 G01J 1/02 G01J 5/02 G01J 5/48 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G01J 1/44 G01J 5/22 H01L 27/14 H04N 5/33 G01J 1/02 G01J 5/02 G01J 5 / 48

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 格子状に配置された複数のボロメータ型
熱電変換素子各々に定電圧バイアス回路からバイアス電
圧を選択的に供給することで前記複数のボロメータ型熱
電変換素子各々に流れる電流を選択的に読出して前記ボ
ロメータ型熱電変換素子毎のデータを得る赤外線センサ
のレベル調整回路であって、前記複数のボロメータ型熱
電変換素子各々のレベル調整を行うために予め計測して
得た前記複数のボロメータ型熱電変換素子各々の調整値
データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶され
た調整値データに基づいて前記複数のボロメータ型熱電
変換素子各々に対応するレベル調整用電流を供給するデ
ィジタル制御型可変電流源と、前記複数のボロメータ型
熱電変換素子各々から選択的に読出される電流と前記デ
ィジタル制御型可変電流源から供給される前記レベル調
整用電流との加減算を行う手段とを有することを特徴と
するレベル調整回路。
1. A bias voltage is selectively supplied from a constant voltage bias circuit to each of a plurality of bolometer-type thermoelectric conversion elements arranged in a lattice, so that a current flowing through each of the plurality of bolometer-type thermoelectric conversion elements is selectively selected. A level adjustment circuit of the infrared sensor for obtaining data for each of the bolometer-type thermoelectric conversion elements, wherein the plurality of bolometers obtained by measuring in advance to perform level adjustment of each of the plurality of bolometer-type thermoelectric conversion elements Means for storing adjustment value data for each of the thermoelectric conversion elements, and digital control for supplying a level adjustment current corresponding to each of the plurality of bolometer-type thermoelectric conversion elements based on the adjustment value data stored in the storage means Type variable current source, a current selectively read from each of the plurality of bolometer type thermoelectric conversion elements, and the digital control type variable current source. Means for performing addition and subtraction with the level adjustment current supplied from a current source.
【請求項2】 前記複数のボロメータ型熱電変換素子各
々に流れる電流を選択的に読出す際に当該ボロメータ型
熱電変換素子に対応する前記調整値データを前記記憶手
段から読出す読出し手段を含み、前記ディジタル制御型
可変電流源は前記読出し手段が前記記憶手段から読出し
た前記調整値データに基づいて当該ボロメータ型熱電変
換素子に前記レベル調整用電流を供給するようしたこと
を特徴とする請求項1記載のレベル調整回路。
2. A method for selectively reading a current flowing through each of the plurality of bolometer-type thermoelectric conversion elements, comprising: reading means for reading the adjustment value data corresponding to the bolometer-type thermoelectric conversion elements from the storage means; 2. The digitally controlled variable current source supplies the level adjusting current to the bolometer-type thermoelectric conversion element based on the adjustment value data read from the storage unit by the reading unit. Level adjustment circuit as described.
【請求項3】 前記ディジタル制御型可変電流源は、前
記調整値データに応じて可変する可変抵抗器を含むこと
を特徴とする請求項1または請求項2記載のレベル調整
回路。
3. The level adjustment circuit according to claim 1, wherein the digitally controlled variable current source includes a variable resistor that varies in accordance with the adjustment value data.
【請求項4】 前記可変抵抗器としてR−2Rラダー抵
抗網を用いたことを特徴とする請求項3記載の赤外線セ
ンサのレベル調整回路。
4. The level adjusting circuit for an infrared sensor according to claim 3, wherein an R-2R ladder resistor network is used as said variable resistor.
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