JPH08204163A - Infrared rays detector - Google Patents

Infrared rays detector

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Publication number
JPH08204163A
JPH08204163A JP1133995A JP1133995A JPH08204163A JP H08204163 A JPH08204163 A JP H08204163A JP 1133995 A JP1133995 A JP 1133995A JP 1133995 A JP1133995 A JP 1133995A JP H08204163 A JPH08204163 A JP H08204163A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
charge
discharging
charging
output
capacity
Prior art date
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Pending
Application number
JP1133995A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Yamamoto
有一 山本
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP1133995A priority Critical patent/JPH08204163A/en
Publication of JPH08204163A publication Critical patent/JPH08204163A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To provide an output circuit which can be simply constituted by increasing the charge amount which can be treated by a picture element of a two dimensional infrared rays detector. CONSTITUTION: Charge input (q) is inputted to an integrator 2 via a switch 1. Charge accumulated in a capacitance 22 of the integrator 2 is inputted to a comparator 5 and compared with a specified potential, and a judgment signal is obtained. The judgment signal is inputted to a control circuit 4, and discharging accumulated charge is discharged by the switch. A counter 6 counts the number of times of discharge, and the counted value is made the output of a detector.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は赤外線検知器に関し、特
に検知素子がマトリクス状に配置された2次元赤外線検
知器の出力回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared detector, and more particularly to an output circuit of a two-dimensional infrared detector having detector elements arranged in a matrix.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の2次元赤外線検知器に一般に用い
られる出力回路を図3に示す。本図において各画素で発
生した電荷qは、入力端子10に入力され、出力ゲート
(OG)12を通った後、リセットゲート(RG)14
の開閉によって所定のリセット電圧(VR)17に設定
された電荷容量(CFJ)13に所定の時間だけ注入さ
れる。
2. Description of the Related Art An output circuit generally used in a conventional two-dimensional infrared detector is shown in FIG. In the figure, the charge q generated in each pixel is input to the input terminal 10, passes through the output gate (OG) 12, and then is reset gate (RG) 14.
The charge capacity (CFJ) 13 set to a predetermined reset voltage (VR) 17 is opened and closed for a predetermined time.

【0003】この場合のリセットゲート(RG)14の
制御電圧(φR)15と電荷容量(CFJ)13の出力
電圧とのタイムチャートを表わした図が図4である。本
図において、制御電圧(φR)15は、1画素読み出し
時間(TR )周期毎に所定のリセット時間(TRS)だけ
ハイレベルとなっている。この結果、リセットゲート
(RG)14は、TRSの時間だけオンとなり、リセット
電圧(VR)17が電荷容量(CFJ)13に印加され
る。
FIG. 4 shows a time chart of the control voltage (φR) 15 of the reset gate (RG) 14 and the output voltage of the charge capacity (CFJ) 13 in this case. In the figure, the control voltage (φR) 15 is at a high level for a predetermined reset time (T RS ) every one pixel read time (T R ) cycle. As a result, the reset gate (RG) 14 is turned on for the time T RS , and the reset voltage (VR) 17 is applied to the charge capacitance (CFJ) 13.

【0004】電荷容量(CFJ)13の電位は、リセッ
ト時間(TRS)の間にリセット電圧(VR)に充電され
た後に、リセットゲート(RG)14がオフとなって電
荷入力(q)が入力される。入力される電荷は、負電位
を与えるため電位は減少することになる。但し、リセッ
ト時間(TRS)直後については、浮遊容量の影響を受け
るため一定の電位(フィールドスルー電圧)VFとな
る。
After the charge capacity (CFJ) 13 is charged to the reset voltage (VR) during the reset time (T RS ), the reset gate (RG) 14 is turned off and the charge input (q) is changed. Is entered. The electric charge that is input gives a negative electric potential, so that the electric potential decreases. However, immediately after the reset time (T RS ), the potential is constant (field through voltage) VF because it is affected by the stray capacitance.

【0005】このフィールドスルー電圧VFから電位の
最小値までの電圧変化をΔVS に示している。この電圧
変化ΔVS は、1画素読み出し時間毎に異なった値とな
っている。
The voltage change from the field through voltage VF to the minimum value of the potential is indicated by ΔV S. This voltage change ΔV S has a different value for each pixel read time.

【0006】この電位変化ΔVS は、増幅回路16を通
った後、出力端子18より外部に出力される。
This potential change ΔV S , after passing through the amplifier circuit 16, is output from the output terminal 18 to the outside.

【0007】以上説明したような赤外線検知器の出力回
路に関しては、例えば、竹村裕夫著、「超小型カメラ一
体型VTRの設計」,トリケップ社(平成3年8月26
日発行)に詳細な記載がある。
Regarding the output circuit of the infrared detector as described above, for example, Hiroo Takemura, "Design of VTR with ultra-small camera", Trikep (August 26, 1991)
Issued in detail).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】この従来の2次元赤外
線検知器は、出力回路が図3のような構成になっている
ため、一画素で扱える電荷量は、電荷容量13の容量に
よって制限を受けるため適切な容量を選択するのが困難
であるという問題を有していた。また電荷容量13の容
量は、電荷読み出しレート、物理的な寸法、半導体製造
プロセス等によって制限されるため、多大な電荷量を扱
おうとする場合、電荷の読み出し方式によっては、赤外
線検知器の外部に電荷容量を設ける必要となる問題も有
していた。
Since the output circuit of this conventional two-dimensional infrared detector has a structure as shown in FIG. 3, the amount of charge that can be handled by one pixel is limited by the capacity of the charge capacity 13. Therefore, there is a problem that it is difficult to select an appropriate capacity to receive the data. Further, since the capacity of the charge capacity 13 is limited by the charge read rate, physical size, semiconductor manufacturing process, etc., when a large amount of charge is to be handled, it may be stored outside the infrared detector depending on the charge read method. There is also a problem that it is necessary to provide a charge capacity.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の赤外線検知器
は、赤外線検知器の任意の一画素で発生した電荷を受
け、前記電荷量を蓄積する積分手段と、前記積分手段の
電荷容量に充電された電荷が最大容量となると放電する
放電手段と、前記放電後さらに前記積分手段で充電する
充電手段と、前記放電手段と前記充電手段とを繰り返え
す手段と、前記充放電された回数を計数する計数手段と
を具備している。
An infrared detector according to the present invention receives an electric charge generated in any one pixel of the infrared detector, accumulates the amount of electric charge, and charges an electric charge capacity of the integrating unit. The discharging means that discharges the discharged electric charge when it reaches the maximum capacity, the charging means that further charges the integrating means after the discharging, the means that repeats the discharging means and the charging means, and the number of times of charging and discharging. And counting means for counting.

【0010】[0010]

【実施例】本発明について図面を参照して説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described with reference to the drawings.

【0011】図1は、本発明の2次元赤外線検知器の出
力回路の一実施例のブロック図である。マトリクス状に
配置された画素の中のある1つの画素で発生した信号電
荷(q)の一部が出力ゲート(OG)12を通りオペア
ンプ23と電荷容量22とスイッチ21で構成される積
分器2によって電荷容量22に蓄積される。なお、この
場合に、スイッチ1はON、スイッチ21はOFF状態
となるよう制御回路4の制御信号31により制御されて
いる。また、定電圧源7の電圧値は、信号電荷qが、電
化容量22に最大容量まで充填された状態の時に積分器
2から出力される電圧値と同一となるよう設定してお
く。比較器5は、積分器2の出力が、容量最大まで充電
された場合の設定電圧値と等しくなった時に、判定信号
を制御回路4に出力する。この判定信号を受けた制御回
路4は直ちにスイッチ21をON状態とするよう制御信
号31を出力する。スイッチ21がONとなることによ
り、電荷容量22に蓄積された電荷が放電され、放電を
終了するとスイッチ21をOFFにして再び残りの電荷
の蓄積を始める。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of an output circuit of a two-dimensional infrared detector according to the present invention. A part of the signal charge (q) generated in one pixel among the pixels arranged in a matrix passes through the output gate (OG) 12 and the integrator 2 including the operational amplifier 23, the charge capacitance 22 and the switch 21. Is accumulated in the charge capacity 22 by In this case, the switch 1 is turned on and the switch 21 is turned off by the control signal 31 of the control circuit 4. Further, the voltage value of the constant voltage source 7 is set to be the same as the voltage value output from the integrator 2 when the signal charge q is filled up to the maximum capacity in the charge capacity 22. The comparator 5 outputs a determination signal to the control circuit 4 when the output of the integrator 2 becomes equal to the set voltage value when the capacity is charged to the maximum. Upon receiving this determination signal, the control circuit 4 immediately outputs the control signal 31 to turn on the switch 21. When the switch 21 is turned on, the charge accumulated in the charge capacity 22 is discharged, and when the discharge is completed, the switch 21 is turned off and the accumulation of the remaining charge is started again.

【0012】以上説明した動作は、制御回路4に入力さ
れたマスタークロック33に基づいて繰り返される。す
なわち、の制御回路4は、さらに各画素毎に画素クロッ
ク信号34で与えられる画素の積分時間の間だけこの動
作を繰り返し、制御回路4からスイッチ21に信号が送
られた回数(即ち、充放電した回数)をカウンタ6で計
数し、n(正の整数)ビットのディジタル値で出力す
る。以上の動作により、各画素で発生した電荷量をnビ
ットのディジタル値で得ることができる。
The operation described above is repeated based on the master clock 33 input to the control circuit 4. That is, the control circuit 4 repeats this operation for each pixel during the integration time of the pixel given by the pixel clock signal 34, and the number of times the signal is sent from the control circuit 4 to the switch 21 (that is, charging / discharging). The number of times) is counted by the counter 6 and output as a digital value of n (positive integer) bits. By the above operation, the charge amount generated in each pixel can be obtained as an n-bit digital value.

【0013】次に、図1の各部の動作を図を用いて説明
する。
Next, the operation of each part in FIG. 1 will be described with reference to the drawings.

【0014】図2は、図1の赤外線検知器の出力回路の
各部の波形を示した図である。本図において、(a)
は、画素クロック34で与えられるM番目の画素と(M
+1)番目の画素における積分器2の出力波形を示した
ものである。M番目の画素の計数について充放電が4回
繰り返されている。この結果、(b)に示す通り比較器
5の出力に4個のパルスが発生する。
FIG. 2 is a diagram showing the waveform of each part of the output circuit of the infrared detector of FIG. In this figure, (a)
Is the M-th pixel given by the pixel clock 34 and (M
7 shows an output waveform of the integrator 2 in the +1) th pixel. Charging and discharging are repeated four times for the counting of the Mth pixel. As a result, four pulses are generated at the output of the comparator 5 as shown in (b).

【0015】制御回路4の出力信号32は、カウンタ6
に入力され(c)ごとくnビットパラレルのディジタル
出力が得られている。なお、(d)は、画素クロック3
4を示す波形であり、本クロックに同期して各画素の計
数が行われる。
The output signal 32 of the control circuit 4 is the counter 6
To (c), an n-bit parallel digital output is obtained. Note that (d) is the pixel clock 3
4 is a waveform showing 4 and each pixel is counted in synchronization with this clock.

【0016】なお、本図の各部の具体的な構成に関して
は以下の通りである。比較器5の構成は、例えば、周知
のオペアンプを用いた簡単な比較器で可能である。
The specific construction of each part in this figure is as follows. The structure of the comparator 5 can be, for example, a simple comparator using a known operational amplifier.

【0017】また、制御回路は、比較器5の判定信号を
検出して、マスタークロック33のクロック信号に基づ
いて制御信号31を出力すると共に、カウンタ6に対し
て出力信号22を出力する機能を有している。この機能
は、通常の倫理ゲートによって簡単に構成しうる。また
論理ゲートを使用せずにCPUを用いて構成しうること
も勿論である。
Further, the control circuit has a function of detecting the judgment signal of the comparator 5, outputting the control signal 31 based on the clock signal of the master clock 33 and outputting the output signal 22 to the counter 6. Have This function can be easily configured by a normal ethics gate. Further, it goes without saying that the CPU can be configured without using the logic gate.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、電荷容量
が充放電された回数を計数している為、赤外線検知器に
形成される電荷容量の容量に制限を受けることなく画素
発生電荷量を検出できる。
As described above, according to the present invention, since the number of times the charge capacity is charged and discharged is counted, the pixel generated charge amount is not limited by the capacity of the charge capacity formed in the infrared detector. Can be detected.

【0019】また、本発明で得られる出力はディジタル
値であるため、従来撮像装置に必要であったアナログ処
理が不必要となる効果も有している。さらに、本発明の
画素発生電荷量の検出はディジタル処理回路で構成でき
るため、集積化により小型化、低消費電力化を図ること
ができる効果も有している。
Further, since the output obtained by the present invention is a digital value, it also has an effect that the analog processing which has been necessary in the conventional image pickup apparatus becomes unnecessary. Further, since the pixel generated charge amount detection of the present invention can be configured by a digital processing circuit, there is an effect that miniaturization and low power consumption can be achieved by integration.

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

【図1】本発明の一実施例のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention.

【図2】図1に示したブロック図の各部のタイムチャー
トである。
FIG. 2 is a time chart of each part of the block diagram shown in FIG.

【図3】従来の出力回路の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional output circuit.

【図4】図3に示したブロック図の各部のタイムチャー
トである。
FIG. 4 is a time chart of each part of the block diagram shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 出力ゲート 2 積分器 3 インバータ 4 制御回路 5 比較器 6 カウンタ 7 基準電圧 10 電荷入力端子 11 バイアス電圧 12 出力ゲート 13 電荷容量(CFJ) 14 リセットゲート 15 制御電圧(φR) 16 増幅回路 17 リセット電圧 18 出力端子 21 FETスイッチ 22 電荷容量 23 オペアンプ 31 制御信号 32 制御回路4出力 33 マスタークロック信号 34 画素クロック信号 1 Output Gate 2 Integrator 3 Inverter 4 Control Circuit 5 Comparator 6 Counter 7 Reference Voltage 10 Charge Input Terminal 11 Bias Voltage 12 Output Gate 13 Charge Capacity (CFJ) 14 Reset Gate 15 Control Voltage (φR) 16 Amplification Circuit 17 Reset Voltage 18 output terminal 21 FET switch 22 charge capacity 23 operational amplifier 31 control signal 32 control circuit 4 output 33 master clock signal 34 pixel clock signal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 5/33 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H04N 5/33

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 赤外線検知器の任意の一画素で発生した
電荷を受け、前記電荷量を蓄積する積分手段と、前記積
分手段の電荷容量に充電された電荷が最大容量となると
放電する放電手段と、前記放電後さらに前記積分手段で
充電する充電手段と、前記放電手段と前記充電手段とを
繰り返す手段と、前記充放電された回数を計数する計数
手段とを有することを特徴とする赤外線検知器。
1. An integrating means for receiving an electric charge generated in any one pixel of an infrared detector and accumulating the electric charge amount, and a discharging means for discharging when an electric charge charged in a charge capacity of the integrating means reaches a maximum capacity. Infrared detection comprising: a charging means for charging the discharge means and the charging means after the discharging; a means for repeating the discharging means and the charging means; and a counting means for counting the number of times of charging / discharging. vessel.
【請求項2】 赤外線検知器の任意の一画素で発生した
電荷を入力し、前記電荷量を電荷容量に充電する積分回
路と、前記積分回路の出力電圧と前記電荷容量の最大容
量に相当する所定の基準電圧とを比較し両者が一致した
場合に判定信号を出力する比較器と,前記比較器の判定
信号を入力すると前記積分回路に電荷容量を放電する制
御信号を出力し、前記充放電を繰り返す制御回路と,前
記制御回路の出力信号を入力し、前記出力信号のカウン
トを行うカウンタとを有することを特徴とする赤外線検
知器。
2. An integration circuit for inputting the charge generated in any one pixel of the infrared detector and charging the charge amount to a charge capacity, and an output voltage of the integration circuit and a maximum capacity of the charge capacity. A comparator for comparing a predetermined reference voltage and outputting a judgment signal when they match each other, and a control signal for discharging the charge capacity to the integrating circuit when the judgment signal of the comparator is input, for charging / discharging An infrared detector, comprising: a control circuit that repeats the above steps; and a counter that inputs the output signal of the control circuit and counts the output signal.
JP1133995A 1995-01-27 1995-01-27 Infrared rays detector Pending JPH08204163A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100335838B1 (en) * 1999-09-21 2002-05-08 조계래 Active IR sensor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03181825A (en) * 1989-12-11 1991-08-07 Aloka Co Ltd Photometric apparatus for counting photon

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Effective date: 19971202