JP5017895B2 - Infrared detector - Google Patents

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Description

本発明は、入射赤外光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被写体の温度分布を撮像する赤外線検出装置に関する。   The present invention relates to an infrared detection apparatus that images a temperature distribution of a subject using a plurality of infrared detection elements that convert incident infrared light into an electrical signal.

従来、複数の赤外線検出素子を並べて配置することで、被写体の温度分布をリアルタイムに検出する赤外線検出装置が広く知られている。このような赤外線検出装置において、信号出力に混入するノイズを低減する様々な方法が提案されている。たとえば特許文献1には、ライン上に配列したダミー画素を用いて走査スイッチングノイズを低減する赤外線検出装置が開示されている。また特許文献2には、MOSFETを使用したときに生じる1/fノイズや固定パターンノイズを低減するボロメータ型の赤外線検出装置が開示されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, an infrared detection device that detects a temperature distribution of a subject in real time by arranging a plurality of infrared detection elements side by side is widely known. In such an infrared detection device, various methods for reducing noise mixed in the signal output have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses an infrared detection device that reduces scanning switching noise using dummy pixels arranged on a line. Patent Document 2 discloses a bolometer-type infrared detection device that reduces 1 / f noise and fixed pattern noise generated when a MOSFET is used.

特開平7−87399号公報JP 7-87399 A 特開平8−105794号公報JP-A-8-105794

たとえば熱電対を赤外線検出素子のセンサ部分に使用したサーモパイル型の赤外線検出装置のように、センサ出力信号が微弱な赤外線検出装置では、各素子に増幅器を設け、センサ出力信号を増幅器によって増幅してから出力する必要がある。この増幅器には一般的にトランジスタが用いられ、センサ出力信号からの入力がない時には、オフセット電圧と呼ばれる出力が生じる。各素子の増幅器によってセンサ出力信号を増幅して得られる各素子からの出力信号には、上記のオフセット電圧の分がオフセット成分として含まれているが、特許文献1や2に開示される赤外線検出装置では、この出力信号のオフセット成分を補正することができない。   For example, in an infrared detector with a weak sensor output signal, such as a thermopile type infrared detector using a thermocouple for the sensor part of the infrared detector, an amplifier is provided for each element, and the sensor output signal is amplified by the amplifier. Needs to be output. A transistor is generally used for this amplifier, and when there is no input from the sensor output signal, an output called an offset voltage is generated. The output signal from each element obtained by amplifying the sensor output signal by the amplifier of each element includes the offset voltage component as an offset component, but infrared detection disclosed in Patent Documents 1 and 2 The apparatus cannot correct the offset component of the output signal.

本発明による赤外線検出装置は、半導体基板上に配列されており、所定の基準電圧が一
端に印加され、入射光強度に応じた電圧値を検出信号として他端に出力する複数のサーモパイル型赤外線検出素子と、赤外線検出素子の各々に対応して設けられており、各赤外線検出素子からその入射赤外線強度に応じて出力される検出信号を増幅して、個体毎の特性差に応じたオフセット成分を含む出力信号をそれぞれ出力する複数の増幅手段と、その複数の増幅手段を順次選択する選択手段と、増幅手段のいずれかと接続されることによって差動増幅器を構成する差動増幅手段と、赤外線検出素子の両端間に赤外線検出素子と並列に接続されており、外部から入力される制御信号の変化に応じて、基準電圧が増幅手段に出力されるように赤外線検出素子の両端間を短絡する、または検出信号が赤外線検出素子から増幅手段に出力されるように赤外線検出素子の両端間を開放する短絡スイッチとを備える。選択手段によりいずれかの増幅手段が選択される度に制御信号を変化させ、各増幅手段の選択期間内で短絡スイッチにより赤外線検出素子の両端間の接続状態を、検出信号が赤外線検出素子から増幅手段に出力される開放状態、基準電圧が増幅手段に出力される短絡状態、検出信号が赤外線検出素子から増幅手段に再び出力される開放状態に順次切り替える。そして、選択手段により選択された増幅手段と差動増幅手段を接続し、その接続された増幅手段および差動増幅手段によって構成される差動増幅器を用いて、短絡スイッチにより赤外線検出素子の両端間を短絡したときに当該増幅手段から出力される出力信号と、短絡スイッチにより赤外線検出素子の両端間を開放したときに当該増幅手段から出力される出力信号とに基づいて、当該増幅手段から出力される出力信号に含まれるオフセット成分を補正する。
または、本発明による赤外線検出装置は、半導体基板上に配列されており、所定の基準電圧が一端に印加され、入射光強度に応じた電圧値を検出信号として他端に出力する複数のサーモパイル型赤外線検出素子と、赤外線検出素子の各々に対応して設けられており、各赤外線検出素子からその入射赤外線強度に応じて出力される検出信号を増幅して、個体毎の特性差に応じたオフセット成分を含む出力信号をそれぞれ出力する複数の増幅手段と、その複数の増幅手段を順次選択する選択手段と、赤外線検出素子の両端間に赤外線検出素子と並列に接続されており、外部から入力される制御信号の変化に応じて、基準電圧が増幅手段に出力されるように赤外線検出素子の両端間を短絡する、または検出信号が赤外線検出素子から増幅手段に出力されるように赤外線検出素子の両端間を開放する短絡スイッチとを備える。選択手段によりいずれかの増幅手段が選択される度に制御信号を変化させ、各増幅手段の選択期間内で短絡スイッチにより赤外線検出素子の両端間の接続状態を、検出信号が赤外線検出素子から増幅手段に出力される開放状態、基準電圧が増幅手段に出力される短絡状態、検出信号が赤外線検出素子から増幅手段に再び出力される開放状態に順次切り替える。そして、短絡スイッチにより赤外線検出素子の両端間を短絡したときに選択された増幅手段から出力される出力信号と、短絡スイッチにより赤外線検出素子の両端間を開放したときに選択された増幅手段から出力される出力信号とに基づいて、選択された増幅手段から出力される出力信号に含まれるオフセット成分を補正する
The infrared detection device according to the present invention is arranged on a semiconductor substrate, and a predetermined reference voltage is constant.
A plurality of thermopile type infrared detection elements that are applied to the end and output a voltage value corresponding to the incident light intensity to the other end as a detection signal, are provided corresponding to each of the infrared detection elements. Amplifying the detection signal output according to the intensity of the incident infrared rays, and sequentially selecting a plurality of amplifying means for outputting an output signal including an offset component according to the characteristic difference for each individual, and the plurality of amplifying means A control unit that is connected in parallel with the infrared detection element between both ends of the infrared detection element and the differential amplification unit that constitutes the differential amplifier by being connected to either the selection unit or the amplification unit according to the change of the signal, the reference voltage is short-circuited across the infrared detection element to be output to the amplifying means, or the detection signal is outputted to the amplification means from the infrared detection element And a short-circuit switch to open between both ends of the infrared detection element. The control signal is changed each time one of the amplification means is selected by the selection means, and the connection state between both ends of the infrared detection element is amplified by the short-circuit switch within the selection period of each amplification means, and the detection signal is amplified from the infrared detection element. The circuit is sequentially switched to an open state output to the means, a short circuit state where the reference voltage is output to the amplifying means, and an open state where the detection signal is output again from the infrared detection element to the amplifying means. Then, the amplifying means selected by the selecting means and the differential amplifying means are connected, and a differential amplifier constituted by the connected amplifying means and the differential amplifying means is used to connect between both ends of the infrared detecting element by a short-circuit switch. Output from the amplifying means based on the output signal output from the amplifying means when short-circuited and the output signal output from the amplifying means when both ends of the infrared detecting element are opened by the short-circuit switch. The offset component included in the output signal is corrected.
Alternatively, the infrared detection device according to the present invention is arranged on a semiconductor substrate, and a plurality of thermopile types that apply a predetermined reference voltage to one end and output a voltage value corresponding to the incident light intensity to the other end as a detection signal. An infrared detection element and an infrared detection element are provided corresponding to each of the infrared detection elements, amplifying the detection signal output from each infrared detection element according to the incident infrared intensity, and an offset corresponding to the individual characteristic difference A plurality of amplifying means each for outputting an output signal including components, a selecting means for sequentially selecting the plurality of amplifying means, and an infrared detecting element connected in parallel between both ends of the infrared detecting element are inputted from the outside. depending on the change in the control signals that, the reference voltage is short-circuited across the infrared detection element to be output to the amplifying means, or the detection signal is outputted to the amplification means from the infrared detection element And a short-circuit switch to open between both ends of the infrared detection element as. The control signal is changed each time one of the amplification means is selected by the selection means, and the connection state between both ends of the infrared detection element is amplified by the short-circuit switch within the selection period of each amplification means, and the detection signal is amplified from the infrared detection element. The circuit is sequentially switched to an open state output to the means, a short circuit state where the reference voltage is output to the amplifying means, and an open state where the detection signal is output again from the infrared detection element to the amplifying means. An output and an output signal outputted from the amplification means selected when the short-circuit the two ends of the infrared detection element by short-circuiting switch, the amplifying means is selected when you open across the infrared detection element by short-circuiting switch Based on the output signal, the offset component included in the output signal output from the selected amplification means is corrected .

本発明によれば、赤外線検出装置の出力信号におけるオフセット成分を補正することができる。   According to the present invention, the offset component in the output signal of the infrared detection device can be corrected.

−第1の実施の形態−
本発明の第1の実施の形態について説明する。図1は、第1の実施の形態による赤外線検出装置の回路構成図である。図1に示す赤外線検出装置は、赤外線検出素子部1、カウンタ2、垂直方向デコーダ3、水平方向デコーダ4および黒画素部5を備えている。
-First embodiment-
A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an infrared detection device according to the first embodiment. The infrared detection apparatus shown in FIG. 1 includes an infrared detection element unit 1, a counter 2, a vertical direction decoder 3, a horizontal direction decoder 4, and a black pixel unit 5.

赤外線検出素子部1は、縦方向すなわち列方向にm個、横方向すなわち行方向にn個の画素が半導体基板上に二次元状に配列されている。図1では、縦方向にp番目、横方向にq番目に位置している画素を、画素pq(p=1〜m、q=1〜n)と表している。各画素にはそれぞれ、入射赤外線の強度に応じた電圧値を検出信号として出力することにより、入射赤外線を電気信号に変換するサーモパイル(熱電対)T11a〜Tmnaが備えられている。サーモパイルT11a〜Tmnaは、図1に示すように抵抗と電圧源を直列して基準電圧Vrefを印加した等価回路として表すことができる。このような赤外線検出素子は、サーモパイル型の二次元赤外線検出素子と呼ばれる。   In the infrared detection element section 1, m pixels in the vertical direction, that is, the column direction, and n pixels in the horizontal direction, that is, the row direction, are two-dimensionally arranged on the semiconductor substrate. In FIG. 1, a pixel located at the p-th in the vertical direction and the q-th in the horizontal direction is represented as a pixel pq (p = 1 to m, q = 1 to n). Each pixel is provided with thermopiles (thermocouples) T11a to Tmna that convert incident infrared rays into electric signals by outputting a voltage value corresponding to the intensity of incident infrared rays as a detection signal. The thermopiles T11a to Tmna can be expressed as an equivalent circuit in which a reference voltage Vref is applied in series with a resistor and a voltage source as shown in FIG. Such an infrared detection element is called a thermopile type two-dimensional infrared detection element.

赤外線検出素子部1に用いられるサーモパイル型の赤外線検出素子は、入射赤外光を吸収して熱に変換する受熱部が基板部に対して梁を介して支えられることで中空に置かれ、その梁内にサーモパイルが配線された構造を有している。このような構造はマイクロマシーニング加工によって実現される。このような構造を有する画素11〜画素mnにおいて、受熱部と基板部の温度差によってそれぞれのサーモパイルに発生する電圧を検出することで、入射赤外光を電気信号に変換する。この時に発生する電圧の大きさは、入射赤外光の強度により異なるが、サーモパイル型の赤外線検出素子ではせいぜい±数十μV程度と微小であるため、そのままではノイズに弱く扱いにくい。したがって、各画素による検出信号を増幅して出力する必要が生じる。   The thermopile type infrared detection element used in the infrared detection element unit 1 is placed in a hollow space by supporting a heat receiving unit that absorbs incident infrared light and converts it into heat via a beam, It has a structure in which a thermopile is wired in the beam. Such a structure is realized by micromachining. In the pixels 11 to mn having such a structure, incident infrared light is converted into an electrical signal by detecting a voltage generated in each thermopile due to a temperature difference between the heat receiving portion and the substrate portion. The magnitude of the voltage generated at this time varies depending on the intensity of the incident infrared light, but the thermopile infrared detection element is as small as about ± several tens of μV, so that it is weak to noise and difficult to handle as it is. Therefore, it is necessary to amplify and output the detection signal from each pixel.

赤外線検出素子部1の各画素に設けられたサーモパイルT11a〜Tmnaには、N型MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)を用いた信号増幅用のトランジスタM11a〜Mmnaのゲート端子がそれぞれ接続されている。この増幅トランジスタM11a〜Mmnaのドレイン端子には電源電圧Vccが入力されており、そのソース端子には、同じくN型MOSFETを用いたスイッチ用のトランジスタM11〜Mmnのドレイン端子が接続されている。このスイッチM11〜Mmnのスイッチング動作は、垂直方向デコーダ3からゲート端子に入力される垂直方向選択信号Y1〜Ymによって制御される。スイッチM11〜Mmnのソース端子には、画素列ごとにそれぞれ定電流源I1〜Inが接続されている。   The gate terminals of signal amplification transistors M11a to Mmna using N-type MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors) are connected to the thermopiles T11a to Tmna provided in each pixel of the infrared detection element unit 1, respectively. ing. The power supply voltage Vcc is input to the drain terminals of the amplification transistors M11a to Mmna, and the drain terminals of switching transistors M11 to Mmn using N-type MOSFETs are connected to the source terminals. The switching operations of the switches M11 to Mmn are controlled by vertical direction selection signals Y1 to Ym input from the vertical direction decoder 3 to the gate terminals. Constant current sources I1 to In are connected to the source terminals of the switches M11 to Mmn for each pixel column, respectively.

カウンタ2は、入力されるクロック信号(CLK)に基づいて、赤外線検出素子部1の画素数に応じたアドレスカウント信号を垂直方向デコーダ3および水平方向デコーダ4に出力する。垂直方向デコーダ3は、カウンタ2から出力されたアドレスカウント信号に基づいて、垂直方向選択信号Y1〜Ymを赤外線検出素子部1の各画素に対して出力する。一方水平方向デコーダ4は、カウンタ2から出力されたアドレスカウント信号に基づいて、水平方向選択信号X1〜Xnを黒画素部5の各画素に対して出力する。   The counter 2 outputs an address count signal corresponding to the number of pixels of the infrared detection element unit 1 to the vertical direction decoder 3 and the horizontal direction decoder 4 based on the input clock signal (CLK). The vertical direction decoder 3 outputs vertical direction selection signals Y1 to Ym to each pixel of the infrared detection element unit 1 based on the address count signal output from the counter 2. On the other hand, the horizontal decoder 4 outputs horizontal direction selection signals X1 to Xn to each pixel of the black pixel unit 5 based on the address count signal output from the counter 2.

黒画素部5は、赤外線検出素子部1の最下行、すなわち画素m1〜画素mnによって構成される行に隣接して設置されており、横方向にn個の黒画素を有している。このn個の黒画素(黒画素1〜黒画素nと表す)は、赤外線検出素子部1の各画素と同様の構造および回路構成を有しているが、赤外線検出素子部1の各画素とは違って入射赤外線の強度に応じた電気信号を出力しない画素である。黒画素1〜黒画素nにはそれぞれ、図1に示すように基準電圧Vrefが印加された抵抗R1a〜Rnaと、N型MOSFETを用いた増幅トランジスタM1a〜MnaおよびスイッチM1〜Mnとが備えられている。これらの各構成は、二次元状に配列された画素11〜画素mnの列ごとにそれぞれ一対ずつ設けられている。このような黒画素は、標準画素、光学黒画素またはダミー画素などとも呼ばれる。   The black pixel unit 5 is disposed adjacent to the lowermost row of the infrared detection element unit 1, that is, the row constituted by the pixels m1 to mn, and has n black pixels in the horizontal direction. The n black pixels (represented as black pixel 1 to black pixel n) have the same structure and circuit configuration as the pixels of the infrared detection element unit 1, but the pixels of the infrared detection element unit 1 Is a pixel that does not output an electrical signal according to the intensity of incident infrared rays. As shown in FIG. 1, each of the black pixels 1 to black pixels n includes resistors R1a to Rna to which a reference voltage Vref is applied, amplification transistors M1a to Mna using N-type MOSFETs, and switches M1 to Mn. ing. Each of these components is provided in pairs for each column of the pixels 11 to mn arranged in a two-dimensional manner. Such black pixels are also called standard pixels, optical black pixels, dummy pixels, or the like.

黒画素部5の黒画素1〜黒画素nに設けられた増幅トランジスタM1a〜Mnaのドレイン端子は、出力電圧Vpに接続される。電源電圧Vccと出力電圧Vpの間には、出力抵抗RLが接続されている。スイッチM1〜Mnのゲート端子には水平方向デコーダからの水平方向選択信号X1〜Xnがそれぞれ入力され、これによってスイッチM1〜Mnのスイッチング動作が制御される。   The drain terminals of the amplification transistors M1a to Mna provided in the black pixels 1 to n of the black pixel unit 5 are connected to the output voltage Vp. An output resistor RL is connected between the power supply voltage Vcc and the output voltage Vp. The horizontal direction selection signals X1 to Xn from the horizontal decoder are respectively input to the gate terminals of the switches M1 to Mn, and thereby the switching operations of the switches M1 to Mn are controlled.

なお、黒画素部5は、赤外線検出素子部1と同一の半導体チップ内、すなわち同一の半導体基板上に設けられている。図2は、赤外線検出素子部1と黒画素部5のチップフロアプラン図の例を示している。この図では前述のように、赤外線検出素子部1の最下行(画素m1〜画素mn)に隣接して黒画素部5(黒画素1〜黒画素n)が配設、接続されていることが示されている。このようにして、赤外線検出素子部1の増幅トランジスタM11a〜Mmnaと黒画素部5の増幅トランジスタM1a〜Mnaを同一の半導体基板上に設けることにより、同一の特性が得られるようにしている。   The black pixel portion 5 is provided in the same semiconductor chip as the infrared detection element portion 1, that is, on the same semiconductor substrate. FIG. 2 shows an example of a chip floor plan diagram of the infrared detection element unit 1 and the black pixel unit 5. In this figure, as described above, the black pixel portion 5 (black pixel 1 to black pixel n) is disposed and connected adjacent to the lowermost row (pixel m1 to pixel mn) of the infrared detection element portion 1. It is shown. In this way, by providing the amplification transistors M11a to Mmna of the infrared detection element unit 1 and the amplification transistors M1a to Mna of the black pixel unit 5 on the same semiconductor substrate, the same characteristics can be obtained.

次に、以上説明した赤外線検出装置の動作について説明する。図3は、図1の赤外線検出装置において出力される信号のタイムチャートを示している。カウンタ2は、入力される基準クロックCLKに基づいて、赤外線検出素子部1の画素数分、すなわちm×n個のアドレスをカウントし、アドレスカウント信号として垂直方向デコーダ3および水平方向デコーダ4に出力する。   Next, the operation of the infrared detection apparatus described above will be described. FIG. 3 shows a time chart of signals output in the infrared detection apparatus of FIG. The counter 2 counts the number of pixels corresponding to the number of pixels of the infrared detection element unit 1, that is, m × n, based on the input reference clock CLK, and outputs it to the vertical direction decoder 3 and the horizontal direction decoder 4 as address count signals. To do.

垂直方向デコーダ3は、カウンタ2からのアドレスカウント信号をデコードし、図3の符号11に示す垂直方向選択信号Y1〜Ymを、赤外線検出素子部1の画素11〜画素mnに設けられたスイッチM11〜Mmnに対して出力する。また水平方向デコーダ4は、カウンタ2からのアドレスカウント信号をデコードし、図3の符号12に示す水平方向選択信号X1〜Xnを、黒画素部5の黒画素1〜黒画素nに設けられたスイッチM1〜Mnに対して出力する。   The vertical direction decoder 3 decodes the address count signal from the counter 2 and switches the vertical direction selection signals Y1 to Ym indicated by reference numeral 11 in FIG. 3 to the switches M11 provided in the pixels 11 to mn of the infrared detection element unit 1. Output for ~ Mmn. Further, the horizontal direction decoder 4 decodes the address count signal from the counter 2, and the horizontal direction selection signals X1 to Xn indicated by reference numeral 12 in FIG. 3 are provided to the black pixels 1 to black pixels n of the black pixel unit 5. Output to the switches M1 to Mn.

垂直方向選択信号Y1〜Ymと水平方向選択信号X1〜Xnは、符号11および12に示すようなタイミングで順次H(ハイ)レベルとなる。始めに、垂直方向選択信号Y1と水平方向選択信号X1がHレベルとなる。これにより、画素11のスイッチM11および黒画素1のスイッチM1がオンとなってドレイン−ソース間が導通し、画素11が走査選択される。このとき、画素11において検出された入射赤外線の強度に応じた電圧が、画素11の出力信号として出力電圧Vpに出力される。   The vertical direction selection signals Y1 to Ym and the horizontal direction selection signals X1 to Xn are sequentially set to the H (high) level at timings indicated by reference numerals 11 and 12. First, the vertical direction selection signal Y1 and the horizontal direction selection signal X1 become H level. As a result, the switch M11 of the pixel 11 and the switch M1 of the black pixel 1 are turned on, and the drain-source is conducted, and the pixel 11 is selected for scanning. At this time, a voltage corresponding to the intensity of the incident infrared ray detected in the pixel 11 is output as an output signal of the pixel 11 to the output voltage Vp.

次に、垂直方向選択信号Y1がHレベルとなっている間に水平方向選択信号X2〜Xnが順次Hレベルとなることで、画素12〜1nのスイッチM12〜M1nおよび黒画素1のスイッチM1〜Mnがオンとなり、画素12〜1nが順次走査選択される。これにより、画素12〜1nの入射赤外線の強度に応じた電圧が、画素12〜1nの出力信号として出力電圧Vpに順次出力される。その後は、垂直方向選択信号Y2、Y3・・・Ymが順次Hレベルとなり、そのそれぞれで水平方向選択信号X1〜Xnが順次Hレベルとなることで、画素mnまでが順次走査選択され、各画素の入射赤外線の強度に応じた電圧が出力信号として出力電圧Vpに出力される。   Next, the horizontal direction selection signals X2 to Xn sequentially become H level while the vertical direction selection signal Y1 is at H level, whereby the switches M12 to M1n of the pixels 12 to 1n and the switches M1 to M1 of the black pixel 1 are obtained. Mn is turned on, and the pixels 12 to 1n are sequentially scanned and selected. Thereby, the voltage according to the intensity | strength of the incident infrared rays of the pixels 12-1n is sequentially output to the output voltage Vp as an output signal of the pixels 12-1n. Thereafter, the vertical direction selection signals Y2, Y3,... Ym are sequentially set to H level, and the horizontal direction selection signals X1 to Xn are sequentially set to H level, so that the pixels mn are sequentially scanned and selected. Is output to the output voltage Vp as an output signal.

以上説明したようにして、画素11から画素mnまでを順次走査選択することにより、符合14に示すような波形の出力電圧Vpが得られる。この出力電圧Vpの値は、走査選択の間隔に合わせたタイミングで、各画素の入射赤外線強度に応じて変動している。なお、符号13に示すように基準電圧Vrefは常に一定である。画素mnまで走査選択されたら、再び画素11から走査選択が繰り返される。   As described above, an output voltage Vp having a waveform as indicated by reference numeral 14 is obtained by sequentially scanning and selecting pixels 11 to mn. The value of the output voltage Vp fluctuates according to the incident infrared intensity of each pixel at a timing according to the scanning selection interval. As indicated by reference numeral 13, the reference voltage Vref is always constant. When scanning is selected up to the pixel mn, scanning selection is repeated from the pixel 11 again.

次に、各画素が走査選択されたときの回路動作について説明する。図4は、図1の画素11と黒画素1に着目したときの回路構成を示す図である。図4に示されるように、画素11の増幅トランジスタM11aのドレイン端子が電源電圧Vccに接続されるとともに、黒画素1の増幅トランジスタM1aのドレイン端子が抵抗RLを介して電源電圧Vccに接続される。そして、スイッチM11またはM1を介して増幅トランジスタM11a、M1aの各ソース端子が定電流源I1に接続されている。また、増幅トランジスタM11aとM1aのゲート端子には、画素11のサーモパイルT11aと黒画素1の抵抗R1aがそれぞれ接続されている。なお、サーモパイルT11aと抵抗R1aの他方の端には、それぞれ基準電圧Vrefが印加されている。   Next, a circuit operation when each pixel is selected for scanning will be described. FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration when focusing on the pixel 11 and the black pixel 1 of FIG. As shown in FIG. 4, the drain terminal of the amplification transistor M11a of the pixel 11 is connected to the power supply voltage Vcc, and the drain terminal of the amplification transistor M1a of the black pixel 1 is connected to the power supply voltage Vcc via the resistor RL. . The source terminals of the amplification transistors M11a and M1a are connected to the constant current source I1 through the switch M11 or M1. Further, the thermopile T11a of the pixel 11 and the resistor R1a of the black pixel 1 are connected to the gate terminals of the amplification transistors M11a and M1a, respectively. A reference voltage Vref is applied to the other ends of the thermopile T11a and the resistor R1a.

図4に示す回路において、画素11が選択されることによりスイッチM11およびM1がオンされると、スイッチM11およびM1のソース−ドレイン間が導通する。このとき図4の回路は、スイッチM11およびM1を省いた図5の等価回路によって表すことができる。   In the circuit shown in FIG. 4, when the switches M11 and M1 are turned on by selecting the pixel 11, the sources and drains of the switches M11 and M1 become conductive. At this time, the circuit of FIG. 4 can be represented by the equivalent circuit of FIG. 5 in which the switches M11 and M1 are omitted.

図5に示す等価回路では、増幅トランジスタM11aと増幅トランジスタM1aが接続されているため、サーモパイルT11aの電圧源から入射赤外光の強度に応じて発生した起電圧ΔVが増幅トランジスタM11aに印加されると、増幅トランジスタM11aと増幅トランジスタM1aの間に差電圧ΔVが発生する。この差電圧ΔVは基準電圧Vrefに対する変動分を表している。このとき図5の等価回路は、増幅トランジスタM11aおよびM1aを差動対とする差動増幅器として動作する。その結果、発生した差電圧ΔVが差動増幅されて出力電圧Vpに出力される。このようにして、画素11による検出信号が増幅されて出力される。   In the equivalent circuit shown in FIG. 5, since the amplification transistor M11a and the amplification transistor M1a are connected, an electromotive voltage ΔV generated according to the intensity of incident infrared light from the voltage source of the thermopile T11a is applied to the amplification transistor M11a. A differential voltage ΔV is generated between the amplification transistor M11a and the amplification transistor M1a. This difference voltage ΔV represents a variation with respect to the reference voltage Vref. At this time, the equivalent circuit of FIG. 5 operates as a differential amplifier having the amplification transistors M11a and M1a as a differential pair. As a result, the generated difference voltage ΔV is differentially amplified and output to the output voltage Vp. In this way, the detection signal from the pixel 11 is amplified and output.

以上説明したのと同様の回路動作により、他の各画素についても、その画素の増幅トランジスタと黒画素1〜黒画素nのいずれかの増幅トランジスタを差動対として構成される差動増幅器により、サーモパイルからの出力が増幅され出力電圧Vpに順次出力される。このように、画素11〜画素mnの増幅トランジスタM11a〜Mmnaと、黒画素1〜黒画素nの増幅トランジスタM1a〜Mnaのうち、同一の特性を得られるように構成されたいずれか対応するもの同士を接続することにより、差動増幅器を構成し、それを用いて各画素の検出信号を増幅して出力する。こうして同一特性の増幅トランジスタを差動対として構成される差動増幅器を用いて各画素の検出信号を増幅する。   By the circuit operation similar to that described above, for each of the other pixels, a differential amplifier in which the amplification transistor of the pixel and the amplification transistor of any one of the black pixels 1 to black pixels n are configured as a differential pair The output from the thermopile is amplified and sequentially output to the output voltage Vp. As described above, among the amplifying transistors M11a to Mmna of the pixels 11 to mn and the amplifying transistors M1a to Mna of the black pixels 1 to n, any one corresponding to each other configured to obtain the same characteristics. Are connected to form a differential amplifier, which is used to amplify and output the detection signal of each pixel. In this way, the detection signal of each pixel is amplified using a differential amplifier in which amplification transistors having the same characteristics are configured as a differential pair.

トランジスタのしきい値電圧には一般に個体差があるため、そのしきい値電圧の個体差により、各画素の増幅トランジスタM11a〜Mmnaにおいて個体ごとの特性差が生じる。各画素の検出信号を増幅して得られる出力信号にはオフセット電圧によるオフセット成分が含まれるため、たとえ入射赤外線の強度が同じであっても、上記のような増幅トランジスタM11a〜Mmnaの特性差によってオフセット成分の大きさに差が生じ、各素子からの出力信号は一定とならない。このように、増幅トランジスタM11a〜Mmnaから出力される出力信号をそのまま用いると、個体ごとのオフセット成分の違いによる誤差が生ずる。このような誤差は、オフセット誤差と呼ばれる。   Generally, there is an individual difference in the threshold voltage of the transistor. Due to the individual difference in the threshold voltage, there is a characteristic difference for each individual in the amplification transistors M11a to Mmna of each pixel. Since an output signal obtained by amplifying the detection signal of each pixel includes an offset component due to an offset voltage, even if the intensity of incident infrared rays is the same, due to the characteristic difference between the amplification transistors M11a to Mmna as described above. There is a difference in the magnitude of the offset component, and the output signal from each element is not constant. As described above, if the output signals output from the amplification transistors M11a to Mmna are used as they are, an error due to the difference in offset component for each individual occurs. Such an error is called an offset error.

しかし、上記のように同一特性の増幅トランジスタを差動対として構成される差動増幅器を用いると、差動増幅器の動作によってオフセット成分が打ち消され、出力信号の変動分のみが増幅される。このようにして、出力信号のオフセット成分を補正することができる。したがって、オフセット誤差のない正しい出力信号を得ることができる。   However, when a differential amplifier having an amplification transistor with the same characteristics as a differential pair as described above is used, the offset component is canceled by the operation of the differential amplifier, and only the fluctuation of the output signal is amplified. In this way, the offset component of the output signal can be corrected. Therefore, a correct output signal without an offset error can be obtained.

以上説明した第1の実施の形態によれば、次の作用効果を奏することができる。
(1)垂直方向デコーダ3から出力される垂直方向選択信号Y1〜Ymと、水平方向デコーダ4から出力される水平方向選択信号X1〜Xnにより、スイッチM11〜MmnおよびスイッチM1〜Mnを制御することで、画素11〜画素mnに設けられた増幅トランジスタM11a〜Mmnaを順次選択する。そして、選択された増幅トランジスタM11a〜Mmnaのいずれかと、黒画素1〜黒画素nの増幅トランジスタM1a〜Mnaのいずれかを接続して差動増幅器を構成する。こうして構成された差動増幅器を用いて、選択された当該増幅トランジスタから出力される出力信号に含まれるオフセット成分を補正することとした。このようにしたので、赤外線検出装置の出力信号におけるオフセット成分を補正することができる。
According to the first embodiment described above, the following operational effects can be achieved.
(1) The switches M11 to Mmn and the switches M1 to Mn are controlled by the vertical direction selection signals Y1 to Ym output from the vertical direction decoder 3 and the horizontal direction selection signals X1 to Xn output from the horizontal direction decoder 4. Thus, the amplification transistors M11a to Mmna provided in the pixels 11 to mn are sequentially selected. Then, any one of the selected amplification transistors M11a to Mmna and any one of the amplification transistors M1a to Mna of the black pixels 1 to n are connected to form a differential amplifier. Using the differential amplifier configured in this manner, the offset component included in the output signal output from the selected amplification transistor is corrected. Since it did in this way, the offset component in the output signal of an infrared detector can be corrected.

(2)画素11〜画素mnの増幅トランジスタM11a〜Mmnaと、黒画素1〜黒画素nの増幅トランジスタM1a〜Mnaは、同一の半導体基板上に設けられることとした。このようにしたので、両増幅トランジスタで同一の特性を得ることができる。したがって、オフセット成分を適切に補正できる差動増幅器を構成することができる。 (2) The amplification transistors M11a to Mmna of the pixels 11 to mn and the amplification transistors M1a to Mna of the black pixels 1 to n are provided on the same semiconductor substrate. Since it did in this way, the same characteristic can be acquired with both amplification transistors. Therefore, a differential amplifier that can appropriately correct the offset component can be configured.

(3)黒画素1〜黒画素nの増幅トランジスタM1a〜Mnaは、二次元状に配列された画素11〜画素mnおよび増幅トランジスタM11a〜Mmnaの列ごとにそれぞれ設けられることとした。このようにしたので、差動増幅器を構成するための増幅トランジスタの数を必要最小限とすることができる。 (3) The amplification transistors M1a to Mna of the black pixel 1 to the black pixel n are provided for each column of the pixels 11 to mn and the amplification transistors M11a to Mmna arranged two-dimensionally. Since it did in this way, the number of the amplification transistors for comprising a differential amplifier can be minimized.

なお以上説明した第1の実施の形態では、二次元状に配列された画素11〜画素mnの列ごとに、黒画素1〜黒画素nの各構成がそれぞれ一対ずつ設けられている例を説明した。しかし、赤外線検出素子部1の縦と横を入れ替えることにより、二次元状に配列された画素11〜画素mnの行ごとに、黒画素1〜黒画素nの各構成をそれぞれ一対ずつ設けることとしてもよい。このようにしても、上記と同様の作用効果を得ることができる。   In the first embodiment described above, an example is described in which each pair of the black pixels 1 to the black pixels n is provided for each column of the pixels 11 to mn arranged in a two-dimensional manner. did. However, by replacing the vertical and horizontal sides of the infrared detection element unit 1, a pair of each of the black pixels 1 to the black pixels n is provided for each row of the pixels 11 to the pixels mn arranged two-dimensionally. Also good. Even if it does in this way, the effect similar to the above can be acquired.

−第2の実施の形態−
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図6は、第2の実施の形態による赤外線検出装置の回路構成図であり、赤外線検出素子部1A、カウンタ2、垂直方向デコーダ3、水平方向デコーダ4および黒画素部5Aを備えている。このうちカウンタ2、垂直方向デコーダ3および水平方向デコーダ4は、図1に示す第1の実施の形態による赤外線検出装置と同じものである。以下、第1の実施の形態との相違点を中心に、本実施形態について説明する。
-Second Embodiment-
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a circuit configuration diagram of the infrared detection device according to the second embodiment, and includes an infrared detection element unit 1A, a counter 2, a vertical direction decoder 3, a horizontal direction decoder 4, and a black pixel unit 5A. Among these, the counter 2, the vertical direction decoder 3, and the horizontal direction decoder 4 are the same as those of the infrared detection apparatus according to the first embodiment shown in FIG. Hereinafter, the present embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment.

赤外線検出素子部1Aには、図1の赤外線検出素子部1と同様に画素11〜画素mnが配置されている。この画素11〜画素mnには、図1で説明したサーモパイルT11a〜Tmna、増幅トランジスタM11a〜MmnaおよびスイッチM11〜Mmnがそれぞれ設けられている。画素11〜画素mnにはさらに、N型MOSFETを用いたサーモパイル短絡用のスイッチM11b〜Mmnbが設けられている。この短絡スイッチM11b〜Mmnbは、外部から入力される制御信号Vchkの変化に応じてオン状態またはオフ状態のいずれかに切り替えられることより、サーモパイルT11a〜Tmnaの入出力間を短絡またはその赤外線検出素子を介して接続するように動作する。   In the infrared detection element unit 1A, pixels 11 to mn are arranged as in the infrared detection element unit 1 of FIG. The pixels 11 to mn are provided with the thermopiles T11a to Tmna, amplification transistors M11a to Mmna, and switches M11 to Mmn described in FIG. The pixels 11 to mn are further provided with thermopile short-circuit switches M11b to Mmnb using N-type MOSFETs. The short-circuit switches M11b to Mmnb are switched between the on state and the off state in accordance with a change in the control signal Vchk input from the outside, thereby short-circuiting the input and output of the thermopiles T11a to Tmna or their infrared detection elements. Works to connect through.

黒画素部5Aも、赤外線検出素子部1Aと同様の構造を有している。すなわち、赤外線検出素子部1Aの画素m1〜画素mnに隣接して黒画素1〜黒画素nが配置され、そのそれぞれにおいて、抵抗R1a〜Rna、増幅トランジスタM1a〜MnaおよびスイッチM1〜Mnが設けられている。黒画素1〜黒画素nにはさらに、制御信号Vchkが入力されることによってオンし、抵抗R1a〜Rnaを短絡するように動作する短絡スイッチM1b〜Mnbが設けられている。   The black pixel portion 5A also has the same structure as the infrared detection element portion 1A. That is, black pixels 1 to black pixels n are arranged adjacent to the pixels m1 to mn of the infrared detection element unit 1A, and resistors R1a to Rna, amplification transistors M1a to Mna, and switches M1 to Mn are provided in each of them. ing. The black pixels 1 to n are further provided with short-circuit switches M1b to Mnb that are turned on when the control signal Vchk is input and operate to short-circuit the resistors R1a to Rna.

図7は、以上説明した赤外線検出装置において出力される信号のタイムチャートを示している。図3の場合と同様に、垂直方向デコーダ3は、カウンタ2からのアドレスカウント信号をデコードして符号21に示す垂直方向選択信号Y1〜Ymを出力する。また水平方向デコーダ4は、カウンタ2からのアドレスカウント信号をデコードして符号22に示す水平方向選択信号X1〜Xnを出力する。   FIG. 7 shows a time chart of signals output in the infrared detection apparatus described above. 3, the vertical direction decoder 3 decodes the address count signal from the counter 2 and outputs vertical direction selection signals Y1 to Ym indicated by reference numeral 21. The horizontal direction decoder 4 decodes the address count signal from the counter 2 and outputs horizontal direction selection signals X1 to Xn indicated by reference numeral 22.

垂直方向選択信号Y1〜Ymと水平方向選択信号X1〜Xnは、符号21および22に示すようなタイミングで順次H(ハイ)レベルとなる。始めに、垂直方向選択信号Y1と水平方向選択信号X1がHレベルとなる。これにより、画素11のスイッチM11および黒画素1のスイッチM1がオンとなってドレイン−ソース間が導通し、画素11が走査選択される。このとき、画素11において検出された入射赤外線の強度に応じた電圧が、画素11の出力信号として出力電圧Vpに出力される。   The vertical direction selection signals Y1 to Ym and the horizontal direction selection signals X1 to Xn are sequentially set to the H (high) level at timings indicated by reference numerals 21 and 22, respectively. First, the vertical direction selection signal Y1 and the horizontal direction selection signal X1 become H level. As a result, the switch M11 of the pixel 11 and the switch M1 of the black pixel 1 are turned on, and the drain-source is conducted, and the pixel 11 is selected for scanning. At this time, a voltage corresponding to the intensity of the incident infrared ray detected in the pixel 11 is output as an output signal of the pixel 11 to the output voltage Vp.

上記のようにして画素11の出力信号が出力されているときに、符号23に示すように制御信号VchkがLレベルからHレベルに変化すると、短絡スイッチM11bがオンしてサーモパイルT11aの両端が短絡される。このときには、後で説明するような回路動作により、増幅トランジスタM11aによるオフセット電圧が出力電圧Vpに出力される。制御信号VchkがLレベルに戻ると、再び画素11の出力信号が出力電圧Vpに出力される。   When the control signal Vchk changes from L level to H level when the output signal of the pixel 11 is output as described above, the short-circuit switch M11b is turned on and both ends of the thermopile T11a are short-circuited. Is done. At this time, the offset voltage by the amplification transistor M11a is output to the output voltage Vp by a circuit operation as described later. When the control signal Vchk returns to the L level, the output signal of the pixel 11 is output to the output voltage Vp again.

次に、垂直方向選択信号Y1がHレベルとなっている間に水平方向選択信号X2〜Xnが順次Hレベルとなり、そのそれぞれで制御信号VchkがLレベルからHレベルに変化する。これにより、画素12〜1nが順次走査選択され、その出力信号が出力電圧Vpに出力されるとともに、画素12〜1nの増幅トランジスタM12a〜M1naによるオフセット電圧が出力電圧Vpに出力される。その後は、垂直方向選択信号Y2、Y3・・・Ymが順次Hレベルとなり、そのそれぞれで水平方向選択信号X1〜Xnが順次Hレベルとなって制御信号Vchkが変化することで、変化画素mnまでが順次走査選択され、各画素の入射赤外線の強度に応じた電圧と増幅トランジスタのオフセット電圧が出力信号として出力電圧Vpに出力される。   Next, while the vertical direction selection signal Y1 is at the H level, the horizontal direction selection signals X2 to Xn are sequentially at the H level, and the control signal Vchk changes from the L level to the H level. Accordingly, the pixels 12 to 1n are sequentially scanned and selected, and an output signal thereof is output to the output voltage Vp, and an offset voltage by the amplification transistors M12a to M1na of the pixels 12 to 1n is output to the output voltage Vp. Thereafter, the vertical direction selection signals Y2, Y3... Ym are sequentially set to H level, and the horizontal direction selection signals X1 to Xn are sequentially set to H level to change the control signal Vchk. Are sequentially scanned and a voltage corresponding to the intensity of incident infrared rays of each pixel and an offset voltage of the amplification transistor are output as an output signal to the output voltage Vp.

以上説明したようにして、画素11から画素mnまでを順次走査選択し、その間に制御信号Vchkをそれぞれ変化させることで、符合25に示すような波形の出力電圧Vpが得られる。この出力電圧Vpの値は、走査選択の間隔に合わせたタイミングで各画素の入射赤外線強度に応じて変動するとともに、制御信号Vchkが変化するタイミングで増幅トランジスタのオフセット電圧に応じて変動している。なお、符号24に示すように基準電圧Vrefは常に一定である。画素mnまで走査選択されたら、再び画素11から走査選択が繰り返される。   As described above, the scanning voltage is sequentially selected from the pixel 11 to the pixel mn, and the control signal Vchk is changed during that time, whereby the output voltage Vp having a waveform as indicated by reference numeral 25 is obtained. The value of the output voltage Vp fluctuates according to the incident infrared intensity of each pixel at a timing according to the scanning selection interval, and fluctuates according to the offset voltage of the amplification transistor at the timing when the control signal Vchk changes. . As indicated by reference numeral 24, the reference voltage Vref is always constant. When scanning is selected up to the pixel mn, scanning selection is repeated from the pixel 11 again.

次に、各画素が走査選択されたときの回路動作について説明する。図8は、図6の画素11と黒画素1に着目したときの回路構成を示す図である。この回路構成は、画素11に短絡スイッチM11bが設けられ、黒画素1に短絡スイッチM1bが設けられている点以外は、図4に示す回路構成と同じである。なお、短絡スイッチM11bおよびM1bのゲート端子には制御信号Vchkが入力される。   Next, a circuit operation when each pixel is selected for scanning will be described. FIG. 8 is a diagram showing a circuit configuration when focusing on the pixel 11 and the black pixel 1 of FIG. This circuit configuration is the same as the circuit configuration shown in FIG. 4 except that the pixel 11 is provided with a short-circuit switch M11b and the black pixel 1 is provided with a short-circuit switch M1b. The control signal Vchk is input to the gate terminals of the short-circuit switches M11b and M1b.

図8に示す回路において、画素11が選択されることによりスイッチM11およびM1がオンされると、スイッチM11およびM1のソース−ドレイン間が導通する。このとき図8の回路は、制御信号VchkがLレベルである場合、すなわち短絡スイッチM11bおよびM1bがオフであってソース−ドレイン間が導通していない場合には、スイッチM11、M1および短絡スイッチM11b、M1bを省いた図9の等価回路によって表すことができる。この等価回路は、図5に示した等価回路と同じものである。すなわち前述したような回路動作により、出力電圧Vpには画素11による検出信号が増幅されて出力される。   In the circuit shown in FIG. 8, when the switches M11 and M1 are turned on by selecting the pixel 11, the sources and drains of the switches M11 and M1 are brought into conduction. At this time, in the circuit of FIG. 8, when the control signal Vchk is at L level, that is, when the short-circuit switches M11b and M1b are off and the source and drain are not conducting, the switches M11 and M1 and the short-circuit switch M11b , M1b can be represented by the equivalent circuit of FIG. This equivalent circuit is the same as the equivalent circuit shown in FIG. That is, by the circuit operation as described above, the detection signal from the pixel 11 is amplified and output to the output voltage Vp.

また図8の回路は、画素11が選択されて制御信号VchkがHレベルである場合、すなわちスイッチM11、M1および短絡スイッチM11b、M1bがいずれもオンであってソース−ドレイン間が導通している場合には、図10の等価回路によって表すことができる。この等価回路では、スイッチM11およびM1と、両端を短絡されたサーモパイルT11aおよび抵抗R1aとが省略されている。   Further, in the circuit of FIG. 8, when the pixel 11 is selected and the control signal Vchk is at the H level, that is, the switches M11 and M1 and the short-circuit switches M11b and M1b are all on, and the source and drain are conductive. The case can be represented by the equivalent circuit of FIG. In this equivalent circuit, the switches M11 and M1, and the thermopile T11a and the resistor R1a whose both ends are short-circuited are omitted.

図10に示す等価回路では、差動対を形成する増幅トランジスタM11aおよびM1aには電圧源による差電圧が印加されないため、増幅トランジスタM11aとM1aの特性が全く同一であれば増幅された電圧は出力されない。しかし、実際は増幅トランジスタM11aとM1aの特性にばらつきがあるため、そのばらつきに応じたオフセット電圧が出力電圧Vpとして出力される。こうして制御信号VchkがHレベルのときに検出されるオフセット電圧の分を、制御信号VchkがLレベルのときの出力信号、すなわちオフセット成分を含む出力信号から減算することで、オフセット成分を取り除いた画素11による真の出力信号を得ることができる。   In the equivalent circuit shown in FIG. 10, since the differential voltage from the voltage source is not applied to the amplification transistors M11a and M1a forming the differential pair, the amplified voltage is output if the characteristics of the amplification transistors M11a and M1a are exactly the same. Not. However, since the characteristics of the amplification transistors M11a and M1a are actually varied, an offset voltage corresponding to the variation is output as the output voltage Vp. Thus, the offset voltage detected when the control signal Vchk is at the H level is subtracted from the output signal when the control signal Vchk is at the L level, that is, the output signal including the offset component, thereby removing the offset component. 11 can be obtained as a true output signal.

以上説明したのと同様の回路動作により、他の各画素についても、その画素の増幅トランジスタと黒画素1〜黒画素nのいずれかの増幅トランジスタを差動対として構成される差動増幅器により、増幅された検出信号とオフセット電圧が出力電圧Vpに順次出力される。これを用いて、オフセット成分を取り除いた真の出力信号を各画素について求めることができる。   By the circuit operation similar to that described above, for each of the other pixels, a differential amplifier in which the amplification transistor of the pixel and the amplification transistor of any one of the black pixels 1 to black pixels n are configured as a differential pair, The amplified detection signal and offset voltage are sequentially output to the output voltage Vp. Using this, a true output signal from which the offset component has been removed can be obtained for each pixel.

以上説明した第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態で説明した作用効果に加えて、さらに次の作用効果を奏することができる。
(1)短絡スイッチM11b〜Mmnbのスイッチ動作により、サーモパイルT11a〜Tmnaの入出力間を短絡または各サーモパイルを介して接続する。そして、サーモパイルT11a〜Tmnaの入出力間を短絡したときに増幅トランジスタM11a〜Mmnaのうち選択された増幅トランジスタから出力される出力信号と、サーモパイルT11a〜Tmnaの入出力間を各サーモパイルを介して接続したときに当該増幅トランジスタから出力される出力信号とに基づいて、当該増幅トランジスタから出力される出力信号に含まれるオフセット成分を補正する。すなわち、オフセット電圧を表す前者の短絡時の出力信号を、オフセット成分を含む後者の接続時の出力信号から減算することにより、オフセット成分を補正することとした。このようにしたので、オフセット成分を取り除いた真の出力信号を各画素について求めることができる。したがって、赤外線検出装置の出力信号におけるオフセット成分をより正確に補正することができる。
According to the second embodiment described above, in addition to the functions and effects described in the first embodiment, the following functions and effects can be further achieved.
(1) The input and output of the thermopiles T11a to Tmna are short-circuited or connected via each thermopile by the switch operation of the short-circuit switches M11b to Mmnb. Then, when the input and output of the thermopiles T11a to Tmna are short-circuited, the output signal output from the amplification transistor selected from the amplification transistors M11a to Mmna and the input and output of the thermopiles T11a to Tmna are connected via each thermopile. The offset component included in the output signal output from the amplification transistor is corrected based on the output signal output from the amplification transistor. In other words, the offset component is corrected by subtracting the output signal at the time of the short circuit representing the offset voltage from the output signal at the time of the latter connection including the offset component. Since it did in this way, the true output signal which removed the offset component can be calculated | required about each pixel. Therefore, the offset component in the output signal of the infrared detection device can be corrected more accurately.

(2)垂直方向選択信号Y1〜Ymおよび水平方向選択信号X1〜XnによりスイッチM11〜MmnおよびスイッチM1〜Mnを制御することで、増幅トランジスタM11a〜Mmnaのいずれかを選択する。こうして増幅トランジスタM11a〜Mmnaのいずれかが選択される度に制御信号Vchkを変化させ、各増幅トランジスタの選択期間内で、短絡スイッチM11b〜MmnbによりサーモパイルT11a〜Tmnaの入出力間の接続状態を短絡および接続の両状態に切り替えることとした。このようにしたので、各画素を走査選択する度に確実にオフセット誤差を補正することができる。 (2) The switches M11 to Mmn and the switches M1 to Mn are controlled by the vertical direction selection signals Y1 to Ym and the horizontal direction selection signals X1 to Xn, thereby selecting any of the amplification transistors M11a to Mmna. In this way, the control signal Vchk is changed every time one of the amplification transistors M11a to Mmna is selected, and the connection state between the input and output of the thermopiles T11a to Tmna is short-circuited by the short-circuit switches M11b to Mmnb within the selection period of each amplification transistor. And switching to both connection states. Since this is done, the offset error can be reliably corrected every time each pixel is selected for scanning.

なお、上記の例では、図7のタイムチャートに示したように、1つの画素を走査選択している間に制御信号VchkがLレベルとHレベルの双方の状態を取ることができる。これにより、各増幅トランジスタの選択期間内で、短絡スイッチM11b〜MmnbによりサーモパイルT11a〜Tmnaの入出力間の接続状態を短絡および接続の両状態に切り替える例を説明した。しかし、1つの画素を走査選択している間は制御信号Vchkを変化させずに、全画素を走査選択する度に制御信号Vchkを変化させても良い。   In the above example, as shown in the time chart of FIG. 7, the control signal Vchk can take both L level and H level states while one pixel is selected for scanning. Thus, an example in which the connection state between the input and output of the thermopiles T11a to Tmna is switched between the short-circuit state and the connection state by the short-circuit switches M11b to Mmnb within the selection period of each amplification transistor has been described. However, the control signal Vchk may be changed every time scanning is selected for all the pixels without changing the control signal Vchk while one pixel is selected for scanning.

図11は、以上説明したようにして制御信号Vchkを変化させたときに赤外線検出装置において出力される信号のタイムチャートを示している。垂直方向選択信号Y1〜Ymが符号31に示すようなタイミングで順次Hレベルとなるとき、符合32に示すように、最初の周期では制御信号VchkがLレベル一定で変化しない。このとき符号34に示す出力信号Vpには、各画素の出力信号が順次出力される。しかし次の周期では、制御信号VchkがHレベルに切り替えられて一定となる。このとき符号34に示す出力信号Vpには、各画素のオフセット信号が順次出力される。こうして得られたオフセット電圧を出力信号から減ずることで、オフセット電圧の分を取り除いた真の出力信号が各画素について得られる。なお図11において、水平方向選択信号X1〜Xnは省略している。また符合33に示すように基準電圧Vrefは常に一定である。   FIG. 11 shows a time chart of signals output from the infrared detecting device when the control signal Vchk is changed as described above. When the vertical direction selection signals Y1 to Ym sequentially become H level at the timing indicated by reference numeral 31, as indicated by reference numeral 32, the control signal Vchk does not change at a constant L level in the first period. At this time, the output signal of each pixel is sequentially output as the output signal Vp indicated by reference numeral 34. However, in the next cycle, the control signal Vchk is switched to the H level and becomes constant. At this time, the offset signal of each pixel is sequentially output as the output signal Vp indicated by reference numeral 34. By subtracting the offset voltage thus obtained from the output signal, a true output signal from which the offset voltage has been removed is obtained for each pixel. In FIG. 11, the horizontal direction selection signals X1 to Xn are omitted. Further, as indicated by reference numeral 33, the reference voltage Vref is always constant.

以上説明したようにすることで、増幅トランジスタM11a〜Mmnaの全てが選択される度に制御信号Vchkを変化させ、各増幅トランジスタの選択期間内で、短絡スイッチM11b〜MmnbによりサーモパイルT11a〜Tmnaの入出力間の接続状態を短絡または接続のいずれか一状態とすることができる。このようにすれば、各画素を走査選択する間隔を短くしても、確実にオフセット成分を補正することができる。   As described above, the control signal Vchk is changed each time all of the amplification transistors M11a to Mmna are selected, and the thermopile T11a to Tmna is turned on by the short-circuit switches M11b to Mmnb within the selection period of each amplification transistor. The connection state between the outputs can be either a short circuit or a connection. In this way, the offset component can be reliably corrected even if the interval for scanning and selecting each pixel is shortened.

また、通常時は制御信号VchkをLレベル一定としておき、特定の条件が満たされたときにのみ制御信号VchkをHレベルに変化させてもよい。たとえば、赤外線検出装置が置かれている温度環境を調べるために周囲温度を測定し、測定された周囲温度が所定値以上変動した時に、制御信号VchkをHレベルに変化してオフセット電圧を検出するようにすることができる。このように周囲温度に基づいて制御信号Vchkの変化を許可または禁止することとすれば、オフセット電圧の温度特性に応じて適宜オフセット成分を補正することができる。その結果、オフセット成分の補正を適切なタイミングで効率良く行うことができる。   Further, the control signal Vchk may be kept constant at the L level during normal times, and the control signal Vchk may be changed to the H level only when a specific condition is satisfied. For example, the ambient temperature is measured in order to check the temperature environment where the infrared detection device is placed, and when the measured ambient temperature fluctuates by a predetermined value or more, the control signal Vchk is changed to the H level to detect the offset voltage. Can be. As described above, if the change of the control signal Vchk is permitted or prohibited based on the ambient temperature, the offset component can be appropriately corrected according to the temperature characteristic of the offset voltage. As a result, the offset component can be corrected efficiently at an appropriate timing.

−第3の実施の形態−
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。図12は、第3の実施の形態による赤外線検出装置の回路構成図であり、赤外線検出素子部1B、カウンタ2、垂直方向デコーダ3、水平方向デコーダ4および水平方向スキャナ6を備えている。このうちカウンタ2、垂直方向デコーダ3および水平方向デコーダ4は、図1に示す第1の実施の形態による赤外線検出装置および図6に示す第2の実施の形態による赤外線検出装置と同じものである。以下、第1および第2の実施の形態との相違点を中心に、本実施形態について説明する。
-Third embodiment-
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is a circuit configuration diagram of an infrared detection device according to the third embodiment, and includes an infrared detection element unit 1B, a counter 2, a vertical decoder 3, a horizontal decoder 4, and a horizontal scanner 6. Among them, the counter 2, the vertical direction decoder 3 and the horizontal direction decoder 4 are the same as the infrared detection apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 1 and the infrared detection apparatus according to the second embodiment shown in FIG. . Hereinafter, the present embodiment will be described focusing on the differences from the first and second embodiments.

赤外線検出素子部1Bには、図6の赤外線検出素子部1Aと同様に画素11〜画素mnが配置されており、画素11〜画素mnにはそれぞれ、サーモパイルT11a〜Tmna、スイッチM11〜Mmnおよびサーモパイル短絡用のスイッチM11b〜Mmnbが設けられている。画素11〜画素mnにはさらに、N型MOSFETを用いた増幅トランジスタM11c〜Mmncおよび抵抗R11〜Rmnが設けられている。   Pixels 11 to mn are arranged in the infrared detection element unit 1B in the same manner as the infrared detection element unit 1A in FIG. 6, and the thermopiles T11a to Tmna, the switches M11 to Mmn, and the thermopile are arranged in the pixels 11 to mn, respectively. Short-circuit switches M11b to Mmnb are provided. The pixels 11 to mn are further provided with amplification transistors M11c to Mmnc and resistors R11 to Rmn using N-type MOSFETs.

増幅トランジスタM11c〜Mmncはそれぞれ、ゲート端子にサーモパイルT11a〜Tmnaおよび短絡スイッチM11b〜Mmnb、ドレイン端子に抵抗R11〜Rmnが接続されており、ソース端子はグランドに接続されて接地されている。抵抗R11〜Rmnはいずれも電源電圧Vccに接続されている。スイッチM11〜Mmnと増幅トランジスタM11c〜Mmncのドレイン端子は、対応するもの同士が互いにそれぞれ接続されている。   The amplification transistors M11c to Mmnc have thermopiles T11a to Tmna and short-circuit switches M11b to Mmnb connected to their gate terminals, resistors R11 to Rmn connected to their drain terminals, and their source terminals connected to the ground and grounded. The resistors R11 to Rmn are all connected to the power supply voltage Vcc. The drain terminals of the switches M11 to Mmn and the amplification transistors M11c to Mmnc are connected to each other.

水平方向スキャナ6はN型MOSFETによるスイッチM1〜Mnによって構成されている。スイッチM1〜Mnは、水平方向デコーダ4から出力される水平方向選択信号X1〜Xnに応じて順次オンされる。この水平方向デコーダ4のスイッチM1〜Mnと、各画素に設けられたスイッチM11〜Mmnの動作により、前述したようにして画素11から画素mnまでが順次走査選択される。   The horizontal scanner 6 is composed of switches M1 to Mn made of N-type MOSFETs. The switches M1 to Mn are sequentially turned on according to the horizontal direction selection signals X1 to Xn output from the horizontal direction decoder 4. By the operations of the switches M1 to Mn of the horizontal decoder 4 and the switches M11 to Mmn provided for each pixel, the pixels 11 to mn are sequentially scanned and selected as described above.

次に、走査選択された回路の動作について説明する。たとえば画素11が走査選択された場合を考えると、制御信号VchkがLレベルであって短絡スイッチM11bがオフであれば、増幅トランジスタM11cと抵抗R11によって構成される反転増幅器の動作により、サーモパイルT11aからの出力が反転増幅され、出力電圧Vpとして出力される。一方、制御信号VchkがHレベルであって短絡スイッチM11bがオンのときには、反転増幅器によって基準電圧Vrefが増幅され、オフセット電圧として出力電圧Vpに出力される。これにより、第2の実施の形態と同じようにオフセット電圧の分を取り除いた画素11による真の出力信号を得ることができる。   Next, the operation of the circuit selected for scanning will be described. For example, when the pixel 11 is selected for scanning, if the control signal Vchk is at the L level and the short-circuit switch M11b is off, the operation of the inverting amplifier including the amplification transistor M11c and the resistor R11 causes the thermopile T11a to operate. Is inverted and amplified and output as an output voltage Vp. On the other hand, when the control signal Vchk is at the H level and the short-circuit switch M11b is on, the reference voltage Vref is amplified by the inverting amplifier and output as the offset voltage to the output voltage Vp. Thereby, a true output signal from the pixel 11 from which the offset voltage is removed can be obtained as in the second embodiment.

他の画素についても、画素11と同様に制御信号Vchkを変化させることにより、反転増幅器によって増幅された検出信号とオフセット電圧が出力電圧Vpに順次出力される。これを用いて、オフセット電圧の分を取り除いた真の出力信号を各画素について求めることができる。   For the other pixels, the detection signal and the offset voltage amplified by the inverting amplifier are sequentially output to the output voltage Vp by changing the control signal Vchk as in the pixel 11. Using this, a true output signal from which the offset voltage is removed can be obtained for each pixel.

以上説明した第3の実施の形態によれば、第2の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。   According to the third embodiment described above, the same operational effects as those of the second embodiment can be achieved.

なお、以上説明した第3の実施の形態においても、前述の第2の実施の形態と同様に、1つの画素を走査選択している間は制御信号Vchkを変化させずに、全画素を走査選択する度に制御信号Vchkを変化させても良い。また、通常時は制御信号VchkをLレベル一定としておき、特定の条件が満たされたとき、たとえば測定された周囲温度が所定値以上変動した時に、制御信号VchkをHレベルに変化してオフセット電圧を検出するようにしてもよい。このようにすれば、第2の実施の形態で説明したのと同様の作用効果を得ることができる。   In the third embodiment described above, as in the second embodiment, all pixels are scanned without changing the control signal Vchk while one pixel is selected for scanning. The control signal Vchk may be changed every time it is selected. Further, normally, the control signal Vchk is kept at the L level constant, and when a specific condition is satisfied, for example, when the measured ambient temperature fluctuates by a predetermined value or more, the control signal Vchk is changed to the H level and the offset voltage is changed. May be detected. In this way, the same effects as those described in the second embodiment can be obtained.

以上説明した各実施の形態では、入射赤外線を電気信号に変換する赤外線検出素子としてサーモパイルを用いる例を説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではなく、赤外線検出素子にどのようなものを用いてもよい。また、赤外線検出素子が二次元状に配列された例を説明したが、一次元の配列であってもよい。その場合は、たとえは第1の実施の形態では、図1の赤外線検出素子部1が画素11〜1nの一行で構成され、さらに垂直方向デコーダ3および赤外線検出素子部1内の垂直方向スキャナの役目をするスイッチM11〜M1nが省略される。これ以外の点については、図1の赤外線検出装置と同一の構成となる。したがって、前述した作用効果と同一の作用効果を得ることができる。その他の実施の形態についても同様である。   In each of the embodiments described above, an example in which a thermopile is used as an infrared detecting element that converts incident infrared light into an electrical signal has been described. However, the present invention is not limited to this content, and the infrared detecting element A thing may be used. Moreover, although the example in which the infrared detection elements are arranged in a two-dimensional manner has been described, a one-dimensional arrangement may be used. In that case, for example, in the first embodiment, the infrared detection element unit 1 of FIG. 1 is configured by one row of pixels 11 to 1n, and the vertical decoder 3 and the vertical scanner in the infrared detection element unit 1 The switches M11 to M1n serving as roles are omitted. Other than this, the configuration is the same as that of the infrared detection device of FIG. Therefore, the same effect as the above-described effect can be obtained. The same applies to other embodiments.

以上説明した各実施の形態では、増幅トランジスタやスイッチにMOSFETを用いた構成を説明したが、バイポーラ型のトランジスタを用いても同様の構成を実現することができる。   In each of the embodiments described above, the configuration using the MOSFET for the amplification transistor and the switch has been described. However, the same configuration can be realized even if a bipolar transistor is used.

以上説明した各実施の形態では、赤外線検出素子をサーモパイルT11a〜Tmna、増幅手段を増幅トランジスタM11a〜MmnaまたはM11c〜Mmnc、選択手段をカウンタ2、垂直方向デコーダ3、水平方向デコーダ4、スイッチM11〜MmnおよびスイッチM1〜Mn、差動増幅手段を増幅トランジスタM1a〜Mna、短絡手段を短絡スイッチM11b〜Mmnbによってそれぞれ実現することとした。しかし、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係には何ら限定も拘束もされない。   In each of the embodiments described above, the infrared detection elements are the thermopiles T11a to Tmna, the amplification means are the amplification transistors M11a to Mmna or M11c to Mmnc, the selection means is the counter 2, the vertical decoder 3, the horizontal decoder 4, and the switches M11 to M11. Mmn and switches M1 to Mn, differential amplification means are realized by amplification transistors M1a to Mna, and short-circuit means are realized by short-circuit switches M11b to Mmnb, respectively. However, the above description is merely an example, and when interpreting the invention, there is no limitation or restriction on the correspondence between the items described in the above embodiment and the items described in the claims.

以上説明した各実施の形態や各種の変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されない。   Each embodiment and various modifications described above are merely examples, and the present invention is not limited to these contents as long as the features of the invention are not impaired.

本発明の第1の実施の形態による赤外線検出装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the infrared rays detection apparatus by the 1st Embodiment of this invention. チップフロアプラン図の例である。It is an example of a chip floor plan diagram. 第1の実施の形態による赤外線検出装置において出力される信号のタイムチャートである。It is a time chart of the signal output in the infrared rays detection apparatus by 1st Embodiment. 第1の実施の形態において画素11と黒画素1に着目したときの回路構成を示す図である。It is a figure which shows a circuit structure when paying attention to the pixel 11 and the black pixel 1 in 1st Embodiment. 図4の回路構成においてスイッチM11およびM1がオンされたときの等価回路を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an equivalent circuit when switches M11 and M1 are turned on in the circuit configuration of FIG. 本発明の第2の実施の形態による赤外線検出装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the infrared rays detection apparatus by the 2nd Embodiment of this invention. 第2の実施の形態による赤外線検出装置において出力される信号のタイムチャートである。It is a time chart of the signal output in the infrared rays detection apparatus by 2nd Embodiment. 第2の実施の形態において画素11と黒画素1に着目したときの回路構成を示す図である。It is a figure which shows a circuit structure when paying attention to the pixel 11 and the black pixel 1 in 2nd Embodiment. 図8の回路構成においてスイッチM11およびM1がオンされ、短絡スイッチM11bおよびM1bがオフであるときの等価回路を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an equivalent circuit when switches M11 and M1 are turned on and short-circuit switches M11b and M1b are turned off in the circuit configuration of FIG. 図8の回路構成においてスイッチM11およびM1がオンされ、短絡スイッチM11bおよびM1bがオンであるときの等価回路を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an equivalent circuit when switches M11 and M1 are turned on and short-circuit switches M11b and M1b are turned on in the circuit configuration of FIG. 第2の実施の形態の変形例による赤外線検出装置において出力される信号のタイムチャートである。It is a time chart of the signal output in the infrared rays detection apparatus by the modification of 2nd Embodiment. 本発明の第3の実施の形態による赤外線検出装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the infrared rays detection apparatus by the 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、1A、1B:赤外線検出素子部 2:カウンタ
3:垂直方向デコーダ 4:水平方向デコーダ
5、5A:黒画素部 6:水平方向スキャナ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A, 1B: Infrared detection element part 2: Counter 3: Vertical direction decoder 4: Horizontal direction decoder 5, 5A: Black pixel part 6: Horizontal direction scanner

Claims (6)

半導体基板上に配列されており、所定の基準電圧が一端に印加され、入射光強度に応じた電圧値を検出信号として他端に出力する複数のサーモパイル型赤外線検出素子と、
前記赤外線検出素子の各々に対応して設けられており、各赤外線検出素子からその入射赤外線強度に応じて出力される前記検出信号を増幅して、個体毎の特性差に応じたオフセット成分を含む出力信号をそれぞれ出力する複数の増幅手段と、
前記複数の増幅手段を順次選択する選択手段と、
前記増幅手段のいずれかと接続されることによって差動増幅器を構成する差動増幅手段と、
前記赤外線検出素子の両端間に前記赤外線検出素子と並列に接続されており、外部から入力される制御信号の変化に応じて、前記基準電圧が前記増幅手段に出力されるように前記赤外線検出素子の両端間を短絡する、または前記検出信号が前記赤外線検出素子から前記増幅手段に出力されるように前記赤外線検出素子の両端間を開放する短絡スイッチとを備え、
前記選択手段によりいずれかの増幅手段が選択される度に前記制御信号を変化させ、各増幅手段の選択期間内で前記短絡スイッチにより前記赤外線検出素子の両端間の接続状態を、前記検出信号が前記赤外線検出素子から前記増幅手段に出力される開放状態、前記基準電圧が前記増幅手段に出力される短絡状態、前記検出信号が前記赤外線検出素子から前記増幅手段に再び出力される開放状態に順次切り替え、
前記選択手段により選択された増幅手段と前記差動増幅手段を接続し、その接続された増幅手段および差動増幅手段によって構成される差動増幅器を用いて、前記短絡スイッチにより前記赤外線検出素子の両端間を短絡したときに当該増幅手段から出力される出力信号と、前記短絡スイッチにより前記赤外線検出素子の両端間を開放したときに当該増幅手段から出力される出力信号とに基づいて、当該増幅手段から出力される出力信号に含まれるオフセット成分を補正することを特徴とする赤外線検出装置。
A plurality of thermopile infrared detectors arranged on a semiconductor substrate , a predetermined reference voltage is applied to one end, and a voltage value corresponding to the incident light intensity is output to the other end as a detection signal ;
The infrared each is provided corresponding to the detector element, and amplifies the detection signal from the infrared detecting element is outputted in response to the incident infrared radiation intensity, including an offset component corresponding to the characteristic difference of each individual A plurality of amplifying means for outputting each output signal;
Selection means for sequentially selecting the plurality of amplification means;
Differential amplification means constituting a differential amplifier by being connected to any of the amplification means;
The infrared detection element is connected in parallel with the infrared detection element between both ends of the infrared detection element, and the reference voltage is output to the amplifying unit in response to a change in a control signal input from the outside. the short-circuiting between the two ends, or a short-circuit switch for the detection signal to open between both ends of the infrared detection element to be output to the amplifying means from the infrared detection element,
The control signal is changed every time one of the amplification means is selected by the selection means, and the connection state between both ends of the infrared detection element is selected by the short-circuit switch within the selection period of each amplification means. The open state output from the infrared detection element to the amplification means, the short circuit state where the reference voltage is output to the amplification means, and the open state where the detection signal is output again from the infrared detection element to the amplification means. switching,
The amplifying means selected by the selecting means and the differential amplifying means are connected, and a differential amplifier constituted by the connected amplifying means and the differential amplifying means is used, and the infrared detection element is connected by the short-circuit switch . Based on the output signal output from the amplification means when both ends are short-circuited and the output signal output from the amplification means when both ends of the infrared detection element are opened by the short-circuit switch An infrared detecting device, wherein an offset component included in an output signal output from the means is corrected.
請求項1の赤外線検出装置において、
前記増幅手段と前記差動増幅手段は、同一の半導体基板上に設けられることを特徴とする赤外線検出装置。
The infrared detection device of claim 1,
The infrared detecting device, wherein the amplifying means and the differential amplifying means are provided on the same semiconductor substrate.
請求項1または2の赤外線検出装置において、
前記赤外線検出素子および前記増幅手段は、前記半導体基板上に二次元状に配列されて
おり、
前記差動増幅手段は、二次元状に配列された赤外線検出素子および増幅手段の行または列ごとに設けられていることを特徴とする赤外線検出装置。
The infrared detection device according to claim 1 or 2,
The infrared detecting element and the amplifying means are arranged two-dimensionally on the semiconductor substrate,
The differential amplifying means is provided for each row or column of two-dimensionally arranged infrared detecting elements and amplifying means.
請求項1〜3いずれか一項の赤外線検出装置において、
周囲温度を測定する温度測定手段をさらに備え、
前記温度測定手段により測定された周囲温度に基づいて、前記制御信号の変化を許可または禁止することを特徴とする赤外線検出装置。
In the infrared detection device according to any one of claims 1 to 3 ,
A temperature measuring means for measuring the ambient temperature;
An infrared detecting device, wherein the change of the control signal is permitted or prohibited based on the ambient temperature measured by the temperature measuring means.
半導体基板上に配列されており、所定の基準電圧が一端に印加され、入射光強度に応じた電圧値を検出信号として他端に出力する複数のサーモパイル型赤外線検出素子と、
前記赤外線検出素子の各々に対応して設けられており、各赤外線検出素子からその入射赤外線強度に応じて出力される前記検出信号を増幅して、個体毎の特性差に応じたオフセット成分を含む出力信号をそれぞれ出力する複数の増幅手段と、
前記複数の増幅手段を順次選択する選択手段と、
前記赤外線検出素子の両端間に前記赤外線検出素子と並列に接続されており、外部から入力される制御信号の変化に応じて、前記基準電圧が前記増幅手段に出力されるように前記赤外線検出素子の両端間を短絡する、または前記検出信号が前記赤外線検出素子から前記増幅手段に出力されるように前記赤外線検出素子の両端間を開放する短絡スイッチとを備え、
前記選択手段によりいずれかの増幅手段が選択される度に前記制御信号を変化させ、各増幅手段の選択期間内で前記短絡スイッチにより前記赤外線検出素子の両端間の接続状態を、前記検出信号が前記赤外線検出素子から前記増幅手段に出力される開放状態、前記基準電圧が前記増幅手段に出力される短絡状態、前記検出信号が前記赤外線検出素子から前記増幅手段に再び出力される開放状態に順次切り替え、
前記短絡スイッチにより前記赤外線検出素子の両端間を短絡したときに前記選択された増幅手段から出力される出力信号と、前記短絡スイッチにより前記赤外線検出素子の両端間を開放したときに前記選択された増幅手段から出力される出力信号とに基づいて、前記選択された増幅手段から出力される出力信号に含まれるオフセット成分を補正することを特徴とする赤外線検出装置。
A plurality of thermopile infrared detectors arranged on a semiconductor substrate , a predetermined reference voltage is applied to one end, and a voltage value corresponding to the incident light intensity is output to the other end as a detection signal ;
The infrared each is provided corresponding to the detector element, and amplifies the detection signal from the infrared detecting element is outputted in response to the incident infrared radiation intensity, including an offset component corresponding to the characteristic difference of each individual A plurality of amplifying means for outputting each output signal;
Selection means for sequentially selecting the plurality of amplification means;
The infrared detection element is connected in parallel with the infrared detection element between both ends of the infrared detection element, and the reference voltage is output to the amplifying unit in response to a change in a control signal input from the outside. the short-circuiting between the two ends, or a short-circuit switch for the detection signal to open between both ends of the infrared detection element to be output to the amplifying means from the infrared detection element,
The control signal is changed every time one of the amplification means is selected by the selection means, and the connection state between both ends of the infrared detection element is selected by the short-circuit switch within the selection period of each amplification means. The open state output from the infrared detection element to the amplification means, the short circuit state where the reference voltage is output to the amplification means, and the open state where the detection signal is output again from the infrared detection element to the amplification means. switching,
An output signal outputted from the selected amplifying means when short circuit between both ends of the infrared detection element by the short-circuit switch, said selected when opened across the infrared detection element by the short-circuit switch An infrared detection apparatus, wherein an offset component included in an output signal output from the selected amplification means is corrected based on an output signal output from the amplification means.
請求項5の赤外線検出装置において、
周囲温度を測定する温度測定手段をさらに備え、
前記温度測定手段により測定された周囲温度に基づいて、前記制御信号の変化を許可または禁止することを特徴とする赤外線検出装置。
The infrared detection device of claim 5 ,
A temperature measuring means for measuring the ambient temperature;
An infrared detecting device, wherein the change of the control signal is permitted or prohibited based on the ambient temperature measured by the temperature measuring means.
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