JPH06317477A

JPH06317477A - 熱画像検出器

Info

Publication number: JPH06317477A
Application number: JP5320105A
Authority: JP
Inventors: Pierre Dautriche; ピエール、ドートリシュ
Original assignee: THOMSON C S F SEMIKONDEYUKUTAALE SUPESHIFUITSUKU; Thomson SCF Semiconducteurs Specifiques
Current assignee: THOMSON C S F SEMIKONDEYUKUTAALE SUPESHIFUITSUKU; Teledyne e2v Semiconductors SAS
Priority date: 1992-12-22
Filing date: 1993-12-20
Publication date: 1994-11-15
Anticipated expiration: 2018-11-05
Also published as: EP0604282B1; FR2699779A1; DE69319318T2; DE69319318D1; EP0604282A1; ATE167772T1; JP3464256B2; FR2699779B1; US5446283A; ES2117698T3

Abstract

(57)【要約】【目的】固定パターンノイズをなくす熱画像検出器の
提供。【構成】本発明は、熱画像検出器、特にリニアまたは
マトリックス検出器に関する。これらの検出器は、信号
処理回路に同期してシャッタによって照射及びマスキン
グの連続した位相で差動的に作動される。検出器はマス
キング位相及び照射位相を有する１つのサイクル中に記
憶されたパイロ電気信号の変化を表す測定信号の差を与
える。固定されたパターンノイズを無くすために、マス
キング及び照射の２つの連続したサイクルの間の差によ
って測定値をつくることが提案される。照射／マスキン
グサイクルの順は、２つのサイクルの間で反転するが両
サイクルの間で測定値が反転する。１サイクル中にメモ
リが信号を記録する。減算器が前のサイクルで記録され
た信号から現在のサイクルの信号を減算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、赤外線画像をつくるた
めに設計された熱画像検出器、明確にはパイロ電気検出
器に関し、特に大気温度で作動する検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】パイロ電気検出器は、次のように作動す
る。それらは、パイロ電気層、特に温度の関数として表
面電荷を発生する特性を有する層を加熱するために赤外
放射を吸収する。電圧に変換される発生電荷は、検出器
によって受けられた赤外線放射の強度を測定するために
処理される。パイロ電気効果以外の効果に基づく他のタ
イプの赤外線像検出器があるが、それらもまた層の加熱
に依存する。しかしながら、ここでは、パイロ電気検出
器に関してのみ説明する。

【０００３】その検出器は、点検出器であるか、または
赤外線の線像をつくるために一縦列のパイロ検出点から
なるか、または２Ｄ像を形成するために点のマトリクッ
スネットワークである。特に、この像は、観察される画
面の温度配分の像である。

【０００４】２つの基板、すなわち、１つの基板が、パ
イロ電気機能を満たし、他の基板が信号処理機能を満た
す基板を使用したハイブリッド検出器がある。この２つ
の基板は、第１の基板の各パイロ検出点を、第２の基板
の点に接続するために面と面が接合される。

【０００５】近年、単一の検出器が提案された。これら
の単一の検出器は、薄い層内に配置されたパイロ電気材
料（パイロ電気ポリマ材料）でカバーされた集積回路基
板によって構成される。この基板は、発生するパイロ電
気信号の処理が必要な電気素子を支持している。

【０００６】パイロ電気材料は、それに対する加熱に比
例して電荷を生じ、この加熱は受けられる放射の強度の
積分であるから、パイロ電気検出器は、微分的に作動し
なければならないが、特に、固定画面を観察するなら
ば、必ずしもそう作動しなくてもよい。赤外線放射を放
出する点の照度を表す一定の強度の放射は、受けられる
放射の強度を演繹するために使用されることがない飽和
値まで材料を次第に加熱する。さらに、温度の絶対値
は、検出器の大気温度による変化に大きく依存し、観察
される画面の温度配分を十分に表していない。

【０００７】この理由は、検出器が交互に照射され、す
なわち、赤外線放射を受け、次ぎにマスクされるからで
ある。照射及びマスキングの交替間隔は、パイロ電気材
料に照射中に加熱する時間とマスキング中に冷却する時
間を与えるに十分なものでなければならない。このサイ
クルは、例えば、５０ヘルツ（１０ミリ秒のマスキング
の間に１０ミリ秒）に等しい。測定されるものは、平均
加熱ではなく、交番中の加熱の変化の振幅である。この
振幅は、受ける強度を表し、あまりにも大きな他のパラ
メータに依存する平均の加熱より良好に強度を表す。

【０００８】図１の曲線は、パイロ電気層を交互に照射
するときに、パイロ電気層の温度の変化を示す。この曲
線は、時間の関数として電圧に関して直接表現される
が、指示電圧は、検出器の出力信号を表す犠制の電圧で
あり、この信号は、パイロ電気材料の加熱に比例すると
仮定される。

【０００９】温度は、照射位相の開始時に上昇し、受け
る赤外線の強度に依存するだけでなくパイロ電気層の熱
損に依存する高い飽和値に向かう傾向がある。次に、温
度は、マスキング位相がスタートするとすぐに落下し始
め、熱損に依存する速度で低い飽和値に向かう傾向があ
る。照射位相の最後の電圧と、マスキング位相の最後の
電圧との間の差は、受ける赤外線放射の強度の良好な測
定値を与える。

【００１０】検出は、概して照射位相の最後に信号ＶＳ
Ｈのサンプルとマスキング位相の最後の信号ＶＳＢのサ
ンプルを測定する段階と、ＶＳＨとＶＳＢとの差をとる
段階と、それから受ける赤外線強度の値を演繹する段階
からなる。

【００１１】パイロ電気像検出器の多くの構造におい
て、避けることのできない技術的な問題として生じる電
気的な像は「固定パターンノイズ」すなわちＦＰＮとし
て知られる固定された欠陥を示すことが分かる。これら
の欠点は、観察される画面の照射から生じる像上に重複
される望ましくない固定像の形態をとる。検出器は、各
像点または画素での電気信号からなり、各画素の増幅
は、異なる増幅毎に異なるシフト電圧を有する。これは
固定パターンノイズが現れる１つの原因である。特に、
すべての回路部分の構造的な不完全性は、あまりあるこ
とではないが、各画素と個々に関連する回路の構造的な
不完全性は、ＦＰＮタイプのノイズを生じる。

【００１２】この固定パターンノイズを消去するために
使用される方法は、いくつかの像の平均の暗さを計算
し、その結果を画素毎に記憶する方法を使用する。次に
像がショットされる各時間に、画素で測定され、画素毎
に記憶された暗さ信号から画素毎の減算が行われる。固
定パターンノイズが時間の経過において変化するなら
ば、補正操作が薦められ、平均暗さの新しい像が記憶さ
れなければならない。また、温度、検出器等を照射する
物体のダイヤフラム開口のようなパラメータの関数とし
て標本化を行うことによって既知の補正係数を適用する
必要がある。

【００１３】いずれの場合でも、これらの固定された欠
陥を有する回路は、集積回路面積に関してコストが高
い。

【００１４】従って、本発明の１つの目的は、現在の方
法を改良して像検出器の固定パターンノイズをなくすこ
とである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、交替す
る検出器の照射及びマスキング用のシャッタと、照射位
相中照射される画素の測定用の少なくとも１つの信号及
びマスキング位相中にマスクされる画素の測定用の少な
くとも１つの信号を周期的に供給するための手段と、１
つのサイクル中、与えられた測定信号の間の差によっ
て、このサイクル用の画素の温度の測定値を表す温度信
号をつくるためにこれらの測定信号を使用する手段とを
有する熱画像検出器であって、２つの連続サイクルの間
に測定信号を同時につくるための手段であって、各サイ
クルは、少なくとも１つのマスキング位相及び１つの照
射位相を有し、これらの信号を上昇させるマスキング及
び照射位相の順序が２つの連続サイクルの間で反転する
手段と、第２のサイクルの信号から第１のサイクルの信
号を減算するための手段とを有する熱画像検出器が提供
される。

【００１６】減算の結果は、画素の温度を表す信号であ
る。固定されたパターンノイズは、この減算によって実
質的に除去される。

【００１７】要するに、２つの連続するマスキング及び
照射サイクルの間の差をとることによって測定が行わ
れ、照射及びマスキングのサイクルの順は、２つのサイ
クルの間で逆になるが、双方のサイクルで同じように行
われる。

【００１８】好ましくは、第１のサイクルは、照射の第
１のアクティブな位相と、マスキングの第２のアクティ
ブな位相と、照射の第３の受動的な位相からなり、第２
のサイクルは、マスキングの第１のアクティブな位相
と、照射の第２のアクティブな位相と、マスキングの第
３の受動的な位相からなる。アクティブな位相は、測定
値を上昇させる位相である。アクティブな位相は、基本
的にはすべてが同じ期間である。受動的な位相も、同じ
期間であることが好ましい。

【００１９】検出器は、第１のサイクルの第１の位相中
に画素の熱放出を表す第１の差信号と、第１のサイクル
の第２の位相中の第２の差信号と、第２のサイクルの第
１の位相及び第２の位相中、第３の差信号と第４の差信
号とを生成する手段と、第１及び第２の差信号と第３及
び第４の差信号との間の差である２つの結果信号を生成
する手段と、２つの結果信号の間の差である正しい信号
をつくる手段とを有する。

【００２０】各位相の差信号は、各アクティブな位相の
最初及び最後でそれぞれつくられた測定信号の間の差を
基礎としてつくられる。

【００２１】補正信号は、パイロ電気コンデンサの温度
を表し、この温度は、検出器によって監視される画面の
一点の温度または強度を表す。

【００２２】本発明は、特別に適用されるが、信号処理
の少なくとも一部が電荷転送または電荷結合素子（ＣＣ
Ｄ）よって行われるモノリシック検出器を除外するもの
ではない。パイロ電気効果によって発生する電荷は、電
荷転送素子の電位障壁の水準の制御するために使用され
る。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。本発明は、マトリックスタイプのモノリシック
パイロ電気検出器を参照して詳細に説明する。このモノ
リシックパイロ電気検出器において、電気信号処理はシ
リコン基板の電荷転送素子によって行われるが、本発明
は、他のタイプの赤外線検出器にも等しく適用可能であ
り、その場合欠くことができない基準は、それらが検出
層の温度を交互に上昇させ、それを再び降下させるよう
にシャッタとともに機能しなければならないということ
である。

【００２４】モノリシックパイロ電気マトリクス検出器
の構造及び作動に関する詳細な理解に関しては、本発明
とともに出願されたフランス国特許第９０／１５４７６
号に開示されている。概して図２に示すような検出器
は、基本的には電荷転送素子及び関連する制御回路を有
する集積回路が形成されているモノリシックシリコン基
板１０を有する。電荷転送素子は、平行なコラムによっ
て電荷転送されるシフトレジスタである。この素子は、
レジスタの領域またはコンパートメントに測定される赤
外線照射に関連する、すなわち観察される赤外線像の各
画素の温度に関する電荷量の注入を行う手段を有する。
制御回路は、第１にレジスタへの電荷の注入、第２にレ
ジスタに沿った電荷のパケットの周期的なシフト及び最
後にこれらの電荷の読み取り、電荷のパケットを電圧に
変換することができる回路である。半導体基板は、例え
ばポリイミドで製造された電気及び熱絶縁体１２でカバ
ーされている。この絶縁体は、熱絶縁層の上面と底面と
の間に導電バイアス１４を構成するために導電材料で充
填された開口部によって局所的に貫通されている。この
層の下でバイアスの各々が下の集積層の各導体に接触さ
れている。個々の矩形の電極１８は、検出器の表面の主
な部分を占めるマトリックス網の熱絶縁層１２上に配置
されている。各電極１８は、観察される画素を規定し、
導管バイアス１４を介して各導体に、従って、半導体基
板の各導体１６に接続されている。集積回路に接続され
た電極によってコートされた熱絶縁層は、パイロ電気層
２０、好ましくはパイロ電気ポリマ材料の層によってカ
バーされている。最後に導体層２２が、パイロ電気層の
表面上に堆積され、（通常８から１４マイクロメータ）
の所望の範囲において赤外線を吸収する層２４が、導体
層２２上に堆積されている。層２２及び２４は、１つ及
び同じ層であってもよい。

【００２５】各電極は、それをカバーするパイロ電気層
の部分によって個々の下方のプレート１８及び収集上方
プレート２２を有するパイロ電気コンデンサを形成す
る。このコンデンサは、温度の関数として充電され、こ
の充電から生じる電気信号を集積回路でつくるために下
の集積回路に接続される。

【００２６】図２に示す例示的な実施例において、下の
集積回路は、電荷転送回路であり、この回路は、通常、
多結晶シリコンからつくられ併置された電極２６を特徴
とする。これらの電極は、電荷が流れる半導体基板１０
から薄い絶縁層２８によって絶縁されている。各コンデ
ンサの導体バイアス１４に接続されている導体１６は、
図２において参照符号３０によって指定されたこれらの
電極の１つに電気的に接続されている。この電極は、各
パイロ電気コンデンサの充電の関数として電荷のパケッ
トが変調されることができるように基板内で流れる電荷
の変化可能な高さの電位障壁として作用する。変調され
た電荷は、シフトレジスタに転送され、シフトレジスタ
は、この電荷をネットワークのコンデンサのコラムに平
行に、すなわち、図２の平面に垂直な方向にこれらの電
荷をシフトする。

【００２７】電荷転送素子の他の実施例において、パイ
ロ電気電極は、半導体へのパイロ電気電荷の直接的な注
入のために基板に直接接続されている。電荷転送素子を
使用しない他の実施例において、パイロ電気コンデンサ
は、これらのコンデンサの端子で電圧を直接測定するた
めに回路に接続されている。

【００２８】検出器は、一般に検出器の表面で観察され
る画像の赤外線像を形成する光エレメントの背後に配置
されている。１０マイクロメータ台の波長においてゲル
マニウムレンズが適している。観察する画像と検出器と
の間、原理的にはレンズと検出器との間に周期的に作動
するシャッタが配置されている。

【００２９】吸収層は、観察画像上に局所的に依存する
強度で赤外線放射を受ける。従って、それは観察画像に
対応する温度パターンに従って局所的に加熱される。従
って、パイロ電気コンデンサは、この画像の関数として
加熱され、マトリックスネットワークのコンデンサの数
によって規定される解像度によって吸収層の温度のパタ
ーンを再生する画素を規定する。

【００３０】各コンデンサは、与えられた瞬間におい
て、与えられたコンデンサが、この点及びこの瞬間にお
いて検出器によって受けられる赤外線放射の影響を表す
それ自身の電荷を所有するようにそれ自身の平均温度の
関数として表面電荷を発生する。

【００３１】これまで説明したように、赤外線像の検出
によって照射から生じる電荷と暗さの電荷との間の差の
測定を実行することが必要になる。検出器の前に配置さ
れたシャッタは、この差の測定を行うことを可能にす
る。シャッタは機械的もの（検出器の前を周期的に通る
光プレートまたは振動ミラー）であるか、または電気光
学的なもの（例えば、液晶セル）である。

【００３２】パイロ電気コンデンサで発生されたパイロ
電気電荷は、電圧によって表される。なぜならば、この
電圧は、コンデンサの端子で直接測定された電圧、また
はこの電圧から演繹された電圧であり、または、この電
圧は、コンデンサによって基板に注入されたパイロ電気
電荷のパケットの変換であり、また、パイロ電気コンデ
ンサの端子の電圧によって変調された電荷のパケットの
変換の結果であるからである。どの場合であっても、パ
イロ電気電荷を表す電圧の変化によってとられる形態
は、図１を参照して説明したものである。

【００３３】パイロ検出点の測定の原理は、マスキング
位相の最後の電圧ＶＳＢと、照射位相の最後の電圧ＶＳ
Ｈを決定することからなる。差ＶＳＨ−ＶＨＢを得る。
この差は、この点の赤外線放射を表す。測定値の品質、
特に信号対ノイズ比は、１つ及び同じマスキング及び照
射サイクルにおいて２つの連続した測定を実行すること
によって改良される。照射の始めと最後との間で発生す
る差、マスキング位相の始めとマスキング位相の最後と
の間の差の測定が行われ、これらの２つの測定値の間の
差が計算される。（例えば、パイロ電気コンデンサと基
板との間に接続されたダイオードの電荷キャリヤの熱発
生を生じるドリフトを防止するために、（このダイオー
ドは、パイロ電気材料の最初の分極作用である。上述し
た特許出願第９０１５４７６号参照））パイロ電気コン
デンサの下方のプレートの電圧が各位相の最後でリセッ
トされるときに、原理は同じである。この場合に、パイ
ロ電気コンデンサの端子での電圧の展開は、図３に示し
たものと同様である。一点における温度の測定は、照射
位相の始めと最後との間で発生する電圧差、好ましくは
マスキング位相の始めと最後の間に発生された差を決定
することからなり、また、これらの２つの測定値の間の
差をとることが可能である。例えば、照射位相の開始時
点で電圧ＶＤＥ１の測定、電圧リセット（ＲＡＺ）の直
後に、照射位相の最後に電圧ＶＦＥ１の測定が行われ
る。つぎにリセットが行われる。このリセットの後のマ
スキング位相のスタートに電圧ＶＤＭ２、及びマスキン
グ位相の最後に電圧ＶＦＭ２の測定が行われる。再び電
圧のリセットが行われる。この有効な信号は、差ＶＦＥ
１−ＶＤＥ１またはＶＦＭ２−ＶＤＭ２によって、さら
に好ましくは、（ＶＦＥ１−ＶＤＥ１）−（ＶＦＭ２−
ＶＤＭ２）によって得られる。

【００３４】本発明によれば、望ましくない固定ノイズ
パターンを無くすような方法で測定を改良する方法が提
供される。このノイズは、すべての画素において同一な
測定が行われるという事実から生じるが、個々の回路を
通してすべての点において厳密に同一ではない。

【００３５】本発明によれば、連続した２つマスキング
と照射サイクルであって、２つのサイクルの間に照射及
びマスキング位相の順序が反転するサイクルの間で測定
点をつくることが提案される。要するに、第１のサイク
ルにおいて、まず第１に照射が行われ、次ぎにマスキン
グが行われるならば、第１のサイクルのすぐ後に、まず
マスキングが、次ぎに照射が行われ、これらの２つのサ
イクルの測定の結果の差が、照射の所望の測定を得るた
めにとられる。

【００３６】実際は、最もよい結果を得るために、各位
相で、すなわち各位相毎にリセットすることによって異
なる測定を使用し、電圧リセット操作の直後の位相の始
のパイロ電気電荷の水準と、リセット操作の直前の位相
の終わりでの水準との差が測定される。

【００３７】図３を参照すると、同じように繰り返して
得られる一連の測定サイクルがあるが、照射及びマスキ
ング位相の順序は、１つのサイクルの各変化において逆
転する。サイクルは照射位相である第１の位相で始ま
り、マスキング位相である第２の位相が続き、これらの
２つの位相は、これらの位相中に測定が行われる場合に
アクティブな位相である。この第１のサイクルは、（測
定を除いて）受動位相である照射の第３の位相で終了す
る。好ましくは、すべたの位相は、全く同じ期間を有す
るが、（これは必ずそうでなければならないというもの
ではなく、特に受動位相は、他の値と非常に異なる値で
あってもよい。）第２のサイクルは、第１のマスキング
位相と、第２の照射位相と、第３のマスキング位相とを
有する。ここにおいて、好ましくは、位相が他と同一で
あり、第１のサイクルの対応する位相と同一である。

【００３８】従って、（最初に照射及び次ぎにマスキン
グの）「偶数順」サイクル及び（最初のマスキング及び
次ぎに照射の）「奇数順」サイクルと称される交番サイ
クルがあると仮定される。

【００３９】信号は、電圧リセット操作の直後のアクテ
ィブ位相の始めと、新しいリセットの直前のアクティブ
位相の最後で測定される。測定とリセットとの間の時間
の間隔は、位相間の期間、例えば３マイクロ秒続く照射
またはマスキング位相における測定とリセットとの間で
数マイクロ秒に比較して非常に小さい。第１のサイクル
の２つの位相において、次のように測定される。

【００４０】−第１に、第１の位相（照射）の始めと最
後でＶＤＥ及びＶＦＥ１； −つぎに、第２の位相（照射）の始めと最後でＶＤＭ２
及びＶＦＭ２；を測定する。

【００４１】第２のサイクルにおいて、次のように測定
される。 −第１に、第１の位相（マスキング）の始めと最後でＶ
ＤＭ１及びＶＦＭ１； −つぎに、第２の位相（照射）の始めと最後でＶＤＥ２
及びＶＦＥ２；を測定する。

【００４２】計算回路は、サイクルが第１のサイクルか
または第２のサイクルかを知らず、すなわち、それらが
信号ＶＤＦ１及びＶＦＥ１であるかのように信号ＶＤＭ
１及びＶＦＭ１を処理するか、それらが信号ＶＤＭ２及
びＶＦＭ２であるかのように信号ＶＤＥ１及びＶＦＥ１
を処理する。しかしながら、処理のある段階において、
すべての２サイクルにおいて、１回、信号の逆転が必要
になり、サイクルと同期をとられたスイッチオーバー回
路は、適当な符号を回復する。

【００４３】上述した測定信号を使用することによっ
て、次の差信号が設定される。 −照射位相でパイロ電気電荷の変化を表す第１の差信号
ＶＦＥ１−ＶＤＥ１（偶数順サイクル）； −マスキング位相で電荷の変化を表す第２の差信号ＶＦ
Ｍ２−ＶＤＭ２（偶数順サイクル）； −第３の差信号ＶＦＭ１−ＶＤＭ１（マスキング位相、
奇数順サイクル）； −及び第４の差信号ＶＦＥ２−ＶＤＥ２（照射位相、奇
数順サイクル）。

【００４４】これらの差の各々は、与えられた画素での
サイクル中の観察される画面の温度、またはこの画素及
びこの瞬間での赤外線放射の強度を表す。

【００４５】次に、結果信号が生成される。 −第１と第２の差信号との間の差である第１の結果信
号；ＳＲ１＝（ＶＦＥ１−ＶＤＥ１）−（ＶＦＭ２−ＶＤＭ
２）； −第３と第４の差信号との間の差である第２の結果信
号；ＳＲ’１＝（ＶＦＭ１−ＶＤＭ１）−（ＶＦＥ２−ＶＤ
Ｅ２）そして、本発明によれば、正しい信号を得るために第２
と第１の結果信号の間の差がとられる。

【００４６】ＳＣ＝ＳＲ’１−ＳＲ１また、 −まず、差（ＶＦＥ１−ＶＤＥ１）−（ＶＦＭ１−ＶＤ
Ｍ１） −次ぎに差（ＶＦＭ２−ＶＤＭ２）−（ＶＦＥ２−ＶＤ
Ｅ２）を計算し、これらの結果の一方を他方から引くこ
とによって正しい信号ＳＣを得ることが可能であること
が理解できよう。

【００４７】正しい結果が得られた後、手順は、偶数順
／奇数順のサイクルの次の対に移る。好ましくは、正し
い信号が得られる速度を減少しないように、次の対のサ
イクルは、第１のサイクルとして前の対の第２のサイク
ルを使用する。図３を参照すると、処理操作は、第１の
サイクルとして、信号ＶＤＭ１，ＶＦＭ１，ＶＤＥ２，
ＶＦＥ２が測定される奇数順のサイクルを使用すること
によって行われる。

【００４８】この場合、常に同じ測定が行われ、信号処
理回路が使用されるならば、偶数順サイクルまたは奇数
順サイクルで対のサイクルがスタートする事実とは無関
係に各サイクルで交番する符号で正しい信号がつくられ
ることは理解できよう。従って、２サイクル毎に１回作
動される符号反転回路を有する必要がある。

【００４９】固定されたノイズパターンにおける改良
は、次のように説明することができる。各画素におい
て、この画素と独占的に関連される読み取り処理回路に
よってエラーが導入される。このノイズは、各測定で表
れる組織的なエラー電圧の形態で表現され、与えられた
画素において１つのサイクルから他のサイクルにおいて
一定である。例えば、与えられた画素において１サイク
ル中つくられる４つの測定値においてｖｄ１，ｖｆ１，
ｖｄ２，ｖｆ２である。正しい信号は、ＳＣ＝ＳＲ’１−ＳＲ１：ＳＲ１＝（ＶＦＥ１＋ｖｆ１−ＶＤＥ１−ｖｄ１）−
（ＶＦＭ２＋ｖｆ２−ＶＤＭ２−ｖｄ２）ＳＲ’１＝（ＶＦＭ１＋ｖｆ１−ＶＤＭ１−ｖｄ１）−
（ＶＦＥ２＋ｖｆ２−ＶＤＥ２−ｖｄ２）組織的なエラーは、引き算において除去される。使用さ
れる信号の水準（ＳＣ）は、ＳＲ１またはＳＲ’２の２
倍である絶対値またはＶＤＥ１−ＶＦＥ１のような差信
号より４倍大きい絶対値まで増加する。しかしながら、
ノイズは同じ比率によって増大しない（信号の水準、特
に電荷転送装置において増加の平方根である）。従っ
て、この結果は、本発明の追加の利点である信号対ノイ
ズ比における改良になる。

【００５０】もし固定されたパターンのノイズが（大気
温度等の変化によって）経時的に変化するならば、この
ドリフトは、自動的に計算され消去される。

【００５１】使用される信号処理装置のタイプによっ
て、本発明は、変形される。

【００５２】最も簡単な方法は、照射の順序の交番のな
い従来技術において各サイクルで得られる出力信号ＳＲ
１，ＳＲ’１をとることからなる。ＳＲ１は、ＳＲ’１
が得られるまで記憶され、ＳＲ’１が得られるとき、差
ＳＲ１−ＳＲ’１は、ＳＲ’１が記憶されると同時に計
算される。

【００５３】図４は、対応する構造を示す。検出器ＤＥ
Ｔは、差信号ＳＲ１及びＳＲ’１の差を周期的に与え
る。例えば、これらの信号は、検出器の部分を形成する
アナログデジタル変換器から供給される。ディジタル化
された信号は、第１に減算器ＳＵＢにまず供給され、第
２にメモリＭＥＭに供給される。減算器は、ディジタル
化された信号及び前のサイクルで記憶された信号ＳＲ１
またはＳＲ’１を含むメモリの出力を受ける。減算器の
入力（または出力）は、結果信号ＳＲ１及びＳＲ’１の
差の交番符号の内容を利用する。逆転スイッチは、シャ
ッタの作動と同期しており、信号処理回路はシャッタに
同期している。３つの透明なセクタによって別れた３つ
の不透明なセクタを有する機械的なシャッタの可能な形
状は、図４に表されている。それは、シャッタの１回転
において２つの連続サイクルに対応する。しかしなが
ら、シャッタは、ただ１つの不透明な領域を有し、それ
は、電流サイクルを規定する集積回路の電子であること
を理解すべきである。シャッタが電気光学的であり、機
械的でないならば、これは、多くの場合にそれを行う方
法である。

【００５４】もちろん、もし、減算が各画素毎に個々の
回路によって行われないとするならば、最後の段階以外
の段階で減算によってＳＣが計算される他のアーキテク
チャも可能である。

【００５５】例えば、電荷転送回路において、これらの
電荷がアナログ電圧に変換される前に電荷パケットの減
算によって差を形成することができる。これらの減算
は、アナログ変換への変換後であって、ディジタル化の
前に行われる。

【００５６】電荷転送回路と関連するモノリシック検出
器の場合において、シフトレジスタの４つの隣接するコ
ンパートメント内に１サイクルに対応する４つの測定値
が記憶されるという事実が利用される。この場合におい
て、各サイクルの第３の位相は、（測定が行われないか
ら）有利に使用され、すべての画素においてこのサイク
ル中に生成される測定値を与えるすべてのシフトレジス
タを空にする。第３の位相の期間は、読み取りに必要な
時間の関数として調整される。第３の位相の時間がアク
ティブ位相の時間より短いことは望ましくない。可能な
らば、パイロ電気層の加熱及び冷却サイクルの均等性に
おいて、同じ時間を有することが好ましい。

【００５７】図５は、パイロ電気コンデンサーＣＰのコ
ラムに関連するシフトレジスタＲＤの構成の概略図であ
る。レジスタのコンパートメントの数は、コンデンサの
数より４倍大きい。コンデンサの下方のプレートは、リ
セットー水準電圧ＶＤＲの源に接続されたトランジスタ
Ｔ１による水準まで規則的にリセットされる。パイロ電
気コンデンサの電位によって制御された電荷インジェク
タは、すべてのコンデンサにおいて同時に作動する。イ
ンジェクタは、測定信号ＶＤＥ１，ＶＦＥ１に比例する
所定量の電荷をレジスタに注入する。このレジスタは、
異なる測定値、従って、注入の異なる瞬間と同期してシ
フトされる。

【００５８】このように、４つの注入操作が各サイクル
において互いに連続する。ＶＤＥ１を表す信号の注入、
ＶＦＥ１に対応する信号の注入、水準のリセット及びレ
ジスタのコンパートメントのシフティング；ＶＤＭ２の
注入；コンパートメントのシフティング；ＶＦＭ２の注
入；水準のリセット；第３の位相サイクル中のコラムレ
ジスタを次第に空けること（従来は、すべてのコラムレ
ジスタの最後の室が水平方向のレジスタＲＨの室に空け
られる；水平方向のレジスタは、コラムレジスタの２つ
のシフトの間で非常に迅速に空けられる）。２つのサイ
クルの間に、操作が同じ方法で行われ、注入信号ＶＤＭ
１，ＶＦＭ１，ＶＤＥ２，ＶＦＥ２が連続する。

【００５９】図２は、偶数順のサイクル中、レジスタの
コンパートメントの内容によって連続的な変化が行われ
ることを示している。すなわち、第１の位相中、ＶＤＥ
１及びＶＦＥ１によって２つのコンパートメントの充
填、次ぎに第２の位相中ＶＤＭ２及びつぎにＶＦＭ２に
よる他の２つのコンパートメントの充填及び最後に第３
の位相中にレジスタを空けることが行われる。パイロ電
気コンデンサに関連する４つのコンパートメントのみが
表される。他のコンパートメントは、同じコラムの他の
コンデンサ、すなわち同じコンデンサの他の画素に対応
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】シャッタ作動検出器のピエゾ電気層で発生する
温度変化によってとられる形態を説明するタイミング図
である。

【図２】電荷転送タイプの処理装置を有するモノリシッ
クパイロ電気検出器の一般的な構造を示す断面図であ
る。

【図３】本発明による検出器のパイロ電気コンデンサの
端子において、周期的にリセットされる電圧変化の形態
を示すグラフである。

【図４】本発明を実施するための一般的なブロック図で
ある。

【図５】電荷転送素子によって処理される場合において
検出器の構成を示すブロック図である。

【図６】瞬間的に同時に起こる測定信号を含むシフトレ
ジスタの作用を示す概略図である。

【符号の説明】

１０シリコン基板１２熱絶縁層１８電極２０パイロ電気層２２導体層２６，３０電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交替する検出器の照射及びマスキング用の
シャッタと、照射位相中照射される画素の測定用の少な
くとも１つの信号及びマスキング位相中にマスクされる
画素の測定用の少なくとも１つの信号を周期的に供給す
るための手段と、１つのサイクル中、与えられた測定信
号の間の差によって、このサイクル用の画素の温度の測
定値を表す温度信号をつくるためにこれらの測定信号を
使用する手段とを有する熱画像検出器であって、２つの連続サイクルの間に測定信号を同時につくるため
の手段であって、各サイクルは、少なくとも１つのマス
キング位相及び１つの照射位相を有し、これらの信号を
上昇させるマスキング及び照射位相の順序が２つの連続
サイクルの間で反転する手段と、第２のサイクルの信号から第１のサイクルの信号を減算
するための手段とを有する熱画像検出器。
【請求項２】第１のサイクルは、まず照射の第１のアク
ティブな位相と、マスキングの第２のアクティブな位相
と、照射の第３の受動的な位相からなり、第２のサイク
ルは、まずマスキングの第１のアクティブな位相と、照
射の第２のアクティブな位相と、マスキングの第３の受
動的な位相とからなり、測定信号は、アクティブな位相
中のみに生成される請求項１に記載の熱画像検出器。
【請求項３】すべてのアクティブな位相の期間は同一で
ある請求項２に記載の熱画像検出器。
【請求項４】受動的な位相の期間は、少なくともアクテ
ィブな位相の期間の長さと同程度である請求項３に記載
の熱画像検出器。
【請求項５】受動的な位相の期間は、アクティブな期間
と同一である請求項３に記載の熱画像検出器。
【請求項６】第１のサイクルの第１の位相中に画素の熱
放出を表す第１の差信号と、第１のサイクルの第２の位
相中の第２の差信号と、第２のサイクルの第１の位相及
び第２の位相中、第３の差信号と第４の差信号とを生成
する手段と、第１及び第２の差信号と第３及び第４の差
信号との間の差である２つの結果信号を生成する手段
と、２つの結果信号の間の差である正しい信号をつくる
手段とを有する請求項２から５のいずれか一項に記載の
熱画像検出器。
【請求項７】各作動位相の始めで測定信号を、各作動位
相の最後に信号を生成するための手段を有し、差信号
は、位相の最後の測定信号と、同じ位相の始の測定信号
との間の差である請求項５に記載の熱画像検出器。
【請求項８】各新しいサイクルで第１のサイクルの信号
と第２のサイクルの信号との間の減算の結果の符号を反
転するためのスイッチを有する請求項１から７に記載の
熱画像検出器。
【請求項９】現在のサイクルの前のサイクル中に生成さ
れた信号を記憶するためのメモリと、現在のサイクルの
間に生成された信号と記憶された信号を受ける減算器と
を有する請求項１から８のいずれか一項に記載の熱画像
検出器。
【請求項１０】検出器は、パイロ電気コンデンサの回路
網を有するパイロ電気検出器であり、各コンデンサの電
荷は、このコンデンサの温度の関数である請求項１から
９のいずれか一項に記載の熱画像検出器。
【請求項１１】コンデンサは、一行のパイロ電気コンデ
ンサに関連するシフトレジスタを有する電荷転送素子に
接続されており、各コンデンサは、レジスタの４つの連
続したコンパートメントに関連しており、パイロ電気コ
ンデンサの関数として電荷をこれらの４つのコンパート
メントの第１のコンパートメントに注入するための手段
と、第１にスタートの後に、第２に各サイクルの２つの
第１の位相の各々の最後の後に、レジズタをシフトさせ
る手段とを有する請求項１０に記載の熱画像検出器。
【請求項１２】パイロ電気コンデンサは、コンデンサの
温度の関数として変化可能な水準の電位障壁を設定する
ために電荷転送素子の電極に接続されている請求項１０
及び１１のいずれかに記載の熱画像検出器。