WO2010106286A1 - Method for adjusting a radiation detection circuit - Google Patents

Method for adjusting a radiation detection circuit Download PDF

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WO2010106286A1
WO2010106286A1 PCT/FR2010/050476 FR2010050476W WO2010106286A1 WO 2010106286 A1 WO2010106286 A1 WO 2010106286A1 FR 2010050476 W FR2010050476 W FR 2010050476W WO 2010106286 A1 WO2010106286 A1 WO 2010106286A1
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PCT/FR2010/050476
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Inventor
Bertrand Dupont
Original Assignee
Commissariat A L'energie Atomique
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/20—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices
    • G01J5/22—Electrical features thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/67—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response
    • H04N25/671—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response for non-uniformity detection or correction
    • H04N25/673—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response for non-uniformity detection or correction by using reference sources
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
    • H04N5/33—Transforming infrared radiation

Definitions

  • the present invention relates to a method for adjusting or calibrating a radiation detection circuit.
  • the main purpose of the invention is to reduce the congestion associated with the presence of a current / voltage conversion circuit occurring in different radiation detection circuits.
  • the present invention is also applicable, in general, to the field of radiation detection, for example visible or ultraviolet radiation or terahertz (THz).
  • the field of the invention is, in general, that of the detection of radiation, in particular infrared radiation.
  • detection circuits also referred to as "imagers".
  • An imager typically consists of a rectangular matrix of X * Y pixels, where X is the number of columns and Y is the number of rows.
  • the detectors used are generally made in the form of elementary detector matrices, reported on a substrate, most often made of silicon.
  • bolometers are used to capture an infrared flux from an observed scene; in order to perform infrared imaging of said scene, a bolometer per pixel of a final image to be produced is thus used.
  • the method according to the invention thus implements thermal detectors microbolometric type, also called bolometric detectors or bolometers.
  • this type of detector has the advantage of operating at ambient temperature, ie without the need for cooling, unlike quantum detector type devices.
  • This type of uncooled detector implements the variation of a property of one of the materials that constitutes them as a function of temperature. In the context of the implementation of bolometric detectors, this property is the resistivity of the material.
  • a bolometer is a resistive sensor whose resistance varies with the temperature, and therefore with the infrared flux coming from the scene. Reading the resistance value of a measuring bolometer, designated as a sensitive bolometer, therefore directly informs the received infrared flux.
  • a predetermined voltage is applied across said resistor and the current flowing in the resistor considered is measured.
  • the current variation related to a temperature variation of 5OK of a scene considered is of the order of one percent.
  • the useful part of the signal is therefore very small compared to the signal actually available at the bolometer output. It is therefore necessary to eliminate most of the measured current in order to efficiently process the current variation information.
  • reference bolometers To carry out such an elimination operation, referred to as the bashing operation, particular bolometers, referred to as reference bolometers, are used; the latter do not suffer the effects of the infrared flux coming from the scene.
  • Reference bolometers may be at the foot of the column or at the top of the imager line. Whatever the chosen architecture, the presence of the reference bolometers makes it possible to have a current to be evaluated as small as possible, said value being a direct expression of the variations in the resistance of the sensitive bolometer under the sole effect of the infrared flow of the scene.
  • thermometric means that use a variable resistive element as a function of the temperature to generate electrical signals
  • thermometry means of the reading circuit type, of electrical signals coming from the thermometry means, to produce information, from the electrical signals received, and thus from the infrared radiation picked up, information correlated with the infrared radiation actually received.
  • a major problem lies in the fact that, to be able to measure the electrical resistance of the bolometers, it is necessary to polarize them with a bias current.
  • a dispersion is observed on the value of the nominal resistance of the different detectors, even when these detectors are polarized by means of the same constant voltage. This dispersion has the consequence that the current of the polarization of the microbolometers is not uniform.
  • the dispersion signals due to the dispersion of the nominal values of the resistances, being very important in comparison with the variations of the initial signal, that is to say of the signal which has not undergone any operation. previous basing, observed for, for example, a variation of 5OK of a scene.
  • a first element of answer to this problem was to proceed to a global basking, by column of pixels, realized by means of a reference thermobolometer in order to focus on a useful signal associated with the dispersion signals.
  • FIG. 1 represents a block diagram of a bolometric detector 100 producing such global bashing.
  • a schematized pixel 1 implementing a sensitive bolometric detector 2 biased by means of a transistor 3 controlled voltage.
  • the resistivity of the detector 2 is proportional to the amount of radiation it receives, which results in a variation of its bias current.
  • This current is derived from a first bashing, called global bashing, which is carried out by means of a thermobased reference microbolometer 8 subjected to a constant baseline basing voltage.
  • thermobond microbolometer means a microbolometer whose resistivity is constant and independent of the perceived radiation. We also speak of blind microbolometer.
  • a row selection line 12 of the pixel in question, acting on a switch 4, allows the routing of the current resulting from the bolometric detector 2, and therefore of a sensor 101 consisting of the various elements which have just been mentioned, at the level of FIG. a CTIA 11 (according to the English expression "Capacitor Trans Impedance Amplifier”), also designated as integrator circuit.
  • the integrator circuit 11 carries out an amplification of said signal and a conversion into voltage of this signal via an integration capacitor 15. The voltage obtained is then exploited, in particular by a reading circuit (not shown), to perform a restitution, in particular in the form of video signals, of all the infrared signals received by a matrix consisting of a plurality of pixels of the type of the pixel 1.
  • the integrator circuit 11 and the integration capacitor 15 form a current / voltage converter circuit 16.
  • the global bashing operation induces the removal of a non-useful component in the signal produced by the sensitive bolometer.
  • the thermalized microbolometer 8 implemented has the consequence that the current integrated by the read circuit depends as much as possible on the infrared radiation or the detected radiation, and not on the bias current.
  • the pixel calibration operation is performed during a phase of integration, ie of acquisition, of the image, by means of a programmable current source.
  • a phase of integration ie of acquisition, of the image
  • ADC Analog to Digital Converter
  • the resolution of said converter is for example three bits; it is then appropriate to store for each pixel considered the binary calibration value on the three bits considered.
  • This calibration value is determined during a calibration phase which takes place in the following manner: a reference phase, with an application of bias currents previously determined, is presented to the detector array;
  • the first calibration data supplied to the circuit before integration are such that no matching current is injected; the reading and the analog-digital conversion of the video signal resulting from this image are carried out by means of an analog-digital converter;
  • the determined adaptation current is converted into a digital signal, called an adaptation signal, coded for example on three bits;
  • the three bits of the adaptation signal corresponding to the adaptive bashing to be performed for each pixel considered are stored in a memory external to the read circuit, and are then stored in internal memories.
  • each integration phase of a row of the matrix is preceded by a phase of acquisition of the calibration data stored in the memory for the pixel line considered.
  • the integration capabilities of the type of the integration capacity 15 must necessarily be capacities large so that the integrator circuit does not go into saturation, and so that the calibration signal can be directly correlated to the amount of infrared flux received, over the entire possible range of values of said flow; Now, as we have seen, it is necessary to have, for each column foot, such an integration capacity. This results in a large size of the imagers used.
  • the method according to the invention proposes a solution to the problems and disadvantages which have just been exposed.
  • a solution is proposed for equipping the radiation detection circuits with current / voltage converter circuits of reduced size compared to those used in the state of the art: in fact, in the invention, a calibration method for radiation detection circuits which involve a significantly reduced integration capacity compared to those used in the state of the art.
  • the presence of such an integration capacitance, of reduced size is made possible in the method according to the invention, by a determination of the calibration currents carried out according to a principle of successive approximations, the integrator circuit intervening in the operations of conversion current / voltage can then operate in saturation.
  • the invention therefore essentially relates to a method for adjusting a circuit for detecting electromagnetic radiation, in particular infrared radiation, the detection circuit consisting of a matrix of detection pixels, each of said detection pixels comprising a thermal detector of polarized bolometric type, said thermal detector delivering an electrical measurement current, representative of the radiation detected when the detection circuit is in operation, that is to say when actually used to measure electromagnetic radiation, said method comprising, for a pixel of said detection circuit, the various steps of:
  • a programmable current generator comprising a plurality of elementary current generators, for producing, by generating an adaptation current, an adaptation of the measurement current by successive approximation, said adaptation of the measuring current being carried out by successively activating the different elementary current generators, each elementary current generator being kept active or inactive again according to a new binary dispersion information between the reference information and a new measurement information correlated to the measurement current supplemented by the current of adaptation generated in particular by the elementary current generator considered.
  • the method according to the invention may comprise, in addition to the main steps which have just been mentioned in the preceding paragraph, one or more additional characteristics among the following:
  • the step of determining the scattering information comprises the various operations of: performing a current / voltage conversion operation of the measurement current in order to obtain, from the measurement current, a measurement voltage; o determining the dispersion information by comparing the measurement voltage obtained with a reference voltage constituting the reference information.
  • the measurement current is a current which has undergone a preliminary global deballing operation performed by means of a reference bolometer.
  • the programmable current generator comprises three elementary current generators.
  • each elementary current generator delivers a specific matching current, different from the matching current delivered by the other elementary current generators.
  • the method comprises the additional step of, prior to the step of activating the programmable current generator, selecting an operating mode of said programmable current generator from two modes of operation, a first mode of operation in which the current adaptation is a subtracted current and a second mode of operation in which the matching current is an added current, the selection of said mode being performed as a function of the value of the binary dispersion information.
  • FIG. 1 already described, schematically illustrates a microbolometric detector according to the prior art
  • - Figure 2 illustrates schematically; an example microbolometric detector capable of performing an exemplary implementation of the method according to the invention
  • FIG. 3 shows a flowchart illustrating an exemplary implementation of the method according to the invention.
  • FIG. 2 shows a detection circuit 200 adapted to an exemplary implementation of the method according to the invention.
  • the detection circuit 200 can be broken down into four distinct elements:
  • a first element constitutes the sensor 201; the sensor 201 is identical to the sensor 101 of the detection circuit 100 existing in the state of the art, and previously described with reference to FIG.
  • a second element resides in a programmable current generator 202 capable of delivering an adaptation current; in the example shown, the programmable current generator consists of a first elementary current generator 205, a second elementary current generator 206 and a third elementary current generator 207, capable of respectively delivering a first current elementary adaptation circuit, a second elementary matching current and a third elementary matching current.
  • a third element resides in a current / voltage converter 203; it consists essentially of an integrator circuit comprising a CTIA 208 element and a capacitor 209. In FIG.
  • the three elementary current generators are symbolically represented above and below a conducting link connecting the output of the sensor 201 to a first input 213 of CTIA 208, to symbolically illustrate that the programmable current generator can be used either in a first mode, corresponding to an added matching current (current generator above the link), or in a second mode mode, corresponding to a current of abstraction
  • a fourth element resides in a data extraction and exploitation circuit 204 of the detection circuit 200.
  • This circuit notably comprises a comparator 210, a storage module 211, and a control device 212 of the programmable current generator 202. .
  • the third and fourth elements can be grouped under the name "reading circuit”.
  • a first step 301 the detection circuit 200 is activated by applying a predetermined bias current at the level of the transistor 3, after having selected the line of pixels to which the pixel 1 belongs by causing the closing of the switch device 4.
  • the sensor 201 thus produces a measurement current, which has advantageously undergone an overall deballing operation previously described.
  • the programmable current generator 202 is then not activated, none of the elementary current generators being activated.
  • a first comparison operation is performed to determine a first binary dispersion information; for this purpose, a reference information is used, taking the form of a reference voltage Vref applied at a second input 214 of the CTIA 208. If the voltage Vs present at the output of the integrator circuit is greater than the voltage of reference Vref, then the first reference binary information adopts a first value, for example the value 1; in the opposite case, the first reference bit information adopts a second value, here the value 0.
  • the comparison operation between the reference voltage Vref and the voltage present at the output of the integrator circuit is performed by means of the comparator circuit 210.
  • the information obtained is indicative of the dispersion between the reference information and the measurement information, correlated to the measurement current.
  • the comparator circuit 210 may be placed either directly at the output of the CTIA 208 or at different points in the circuit (for example after a video amplifier).
  • the integrating circuit can therefore operate in saturation without any effect on the value of the binary dispersion information, which allows the use of an integration capacitor 209 of significantly reduced size compared to the integration capabilities present in the circuits. detection of the state of the art.
  • the operating mode of the programmable current generator is selected; we sometimes talk about the determination of the sign bit in the realization of this step: current addition mode (we sometimes speak of a positive sign bit), or current subtraction mode (we sometimes speak of a bit of sign negative).
  • current addition mode we sometimes speak of a positive sign bit
  • current subtraction mode we sometimes speak of a bit of sign negative
  • the first scatter information is used. If the first dispersion information informs that the output voltage Vs of the integrator circuit is greater than the reference voltage Vref previously determined, then the programmable current generator 202 will act in the following process as a current subtractor ( subtractor mode); in the opposite case, the programmable current generator will act in the following process as a current adder (adder mode).
  • step 304 is used to activate one of the elementary current generators 205, 206 and 207. This is an adaptation of the measurement current. by successive approximation The elementary current generator considered then generates an elementary matching current, which is added to the measurement current, to obtain a modified measuring current.
  • a next comparison operation is performed to determine a next binary dispersion information; for this purpose, the reference voltage applied at the level of the second input of the CTIA 208 is used, as previously, to obtain a new voltage at the output of the integrator circuit, which makes it possible to obtain, by comparison with the reference voltage. Vref, a new binary dispersion information.
  • a next decision step 306 a comparison is made between the new dispersion information and the first dispersion information. If the two binary values are different, then, in a step 307, it is stored in the memory module 211 the fact that the elementary current generator that has just been activated must be deactivated. On the other hand, if the two binary values are identical, then, in a step 308, the memory module 211 stores the fact that the elementary current generator that has just been activated must be kept enabled to compensate for the technological dispersions.
  • a check operation is performed to determine if the last elementary current generator to be activated was, before its activation, the last elementary generator of the programmable current generator that has not yet been activated. If so, the implementation of the method is completed, and the active or inactive states of each of the elementary current generators are maintained, in a step 310, in the memory module. In the negative, the method according to the invention is repeated, with a next elementary current generator, in step 304 of activation of the new elementary current generator considered.
  • the sign bit is not determined, for example, if the initial signal has been voluntarily overbased or underbased. In such a case, we know from the outset the value of the first dispersion information, which therefore does not have to be determined.
  • the various steps of the method described above can be applied, with the first dispersion value a known value of the choice of the type of bashing (over-bashing or under-bashing).
  • the elementary current generators generate matching currents of different intensity, and are activated successively, the elementary current generator providing the most important elementary matching current (we speak of the strongest weight generator), to the elementary current generator supplying the least important elemental matching current (we speak of the weakest weight generator). In other examples of implementation of the method according to the invention, one proceeds to the simultaneous activation of several elementary current generators.
  • n is the number of elementary current generators present in the programmable current generator.
  • the memory module 211 is biased to apply, through the control device 212, to each pixel, the optimal matching current to cancel the technological dispersions.
  • the process according to the present invention as an essential advantage, to allow the use of capacitors 209, present at the bottom of columns or at the head of lines of the imager, of reduced size, the integrator circuit being able to operate, without prejudice, in saturation mode.

Abstract

According to the invention, a method is proposed for adjusting a circuit (200) for detecting electromagnetic radiation, consisting of a pixel matrix (1), wherein each of said pixels comprises a polarized bolometric heat detector (2) supplying an electrical measurement current representative of the detected radiation, said method comprising, for one pixel (1), the separate steps of: determining (302) binary dispersion information from reference information (Vref) and measurement information (Vs) correlating with the measurement current; and activating a programmable current generator (202), comprising a plurality of basic current generators (205; 206; 207), for producing, by means of generating an adaptation current, a measurement current adaptation by consecutive approximation.

Description

PROCEDE DE REGLAGE D'UN CIRCUIT DE DETECTION DE METHOD FOR ADJUSTING A DETECTION CIRCUIT
RAYONNEMENTSRADIATION
La présente invention a pour objet un procédé de réglage, ou calibration d'un circuit de détection de rayonnements. L'invention a essentiellement pour but de réduire l'encombrement lié à la présence d'un circuit de conversion courant/tension intervenant dans différents circuits de détection de rayonnement.The present invention relates to a method for adjusting or calibrating a radiation detection circuit. The main purpose of the invention is to reduce the congestion associated with the presence of a current / voltage conversion circuit occurring in different radiation detection circuits.
Bien que l'invention qui suit soit plus particulièrement décrite en relation avec la détection de rayonnements infrarouges, la présente invention est également applicable, d'une manière générale, au domaine de la détection de rayonnements, par exemple les rayonnements visibles ou ultraviolets ou Térahertz (THz).Although the following invention is more particularly described in relation to the detection of infrared radiation, the present invention is also applicable, in general, to the field of radiation detection, for example visible or ultraviolet radiation or terahertz (THz).
Le domaine de l'invention est, d'une façon générale, celui de la détection de rayonnements, notamment de rayonnements infrarouges. Pour la récupération de tels rayonnements, on utilise essentiellement des dispositifs dits circuits de détection, également désignés comme "imageurs". Un imageur est typiquement constitué d'une matrice rectangulaire de X*Y pixels, X étant le nombre de colonnes et Y le nombre de lignes. Dans le cadre de l'imagerie infrarouge, les détecteurs mis en œuvre sont généralement réalisés sous forme de matrices de détecteurs élémentaires, rapportés sur un substrat, le plus souvent constitué de silicium. En imagerie infrarouge non refroidie, ce sont des éléments de type bolomètres qui sont utilisés pour capter un flux infrarouge en provenance d'une scène observée ; afin de réaliser une imagerie infrarouge de ladite scène on utilise ainsi un bolomètre par pixel d'une image finale à produire.The field of the invention is, in general, that of the detection of radiation, in particular infrared radiation. For the recovery of such radiations, essentially used devices called detection circuits, also referred to as "imagers". An imager typically consists of a rectangular matrix of X * Y pixels, where X is the number of columns and Y is the number of rows. In the context of infrared imaging, the detectors used are generally made in the form of elementary detector matrices, reported on a substrate, most often made of silicon. In uncooled infrared imaging, bolometers are used to capture an infrared flux from an observed scene; in order to perform infrared imaging of said scene, a bolometer per pixel of a final image to be produced is thus used.
Le procédé selon l'invention met ainsi en œuvre des détecteurs thermiques de type microbolométrique, également appelés détecteurs bolométriques, ou encore bolomètres. En effet, ce type de détecteurs présente l'avantage de fonctionner à température ambiante, c'est à dire sans la nécessité de refroidissement, contrairement aux dispositifs de type détecteur quantique. Ce type de détecteurs non refroidi met en œuvre la variation d'une propriété de l'un des matériaux qui les constitue en fonction de la température. Dans le cadre de la mise en œuvre de détecteurs bolométriques, cette propriété est la résistivité du matériau.The method according to the invention thus implements thermal detectors microbolometric type, also called bolometric detectors or bolometers. Indeed, this type of detector has the advantage of operating at ambient temperature, ie without the need for cooling, unlike quantum detector type devices. This type of uncooled detector implements the variation of a property of one of the materials that constitutes them as a function of temperature. In the context of the implementation of bolometric detectors, this property is the resistivity of the material.
D'une manière générale, un bolomètre est un capteur résistif dont la résistance varie avec la température, et donc avec le flux infrarouge provenant de la scène. La lecture de la valeur de la résistance d'un bolomètre de mesure, désigné comme bolomètre sensible, renseigne donc directement sur le flux infrarouge reçu. Pour lire la valeur de la résistance du bolomètre qui correspond à un flux infrarouge, on applique une tension préalablement déterminée aux bornes de ladite résistance et on mesure le courant circulant dans la résistance considérée. Cependant, la variation de courant liée à une variation de température de 5OK d'une scène considérée est de l'ordre du pourcent. La partie utile du signal est donc très faible par rapport au signal effectivement disponible en sortie du bolomètre. Il est donc nécessaire d'éliminer la majeure partie du courant mesuré afin de traiter efficacement l'information de variation de courant. Pour procéder à une telle opération d'élimination, dite opération d'ébasage, des bolomètres particuliers, dits bolomètres de référence sont utilisés ; ces derniers ne subissent pas les effets du flux infrarouge provenant de la scène. Les bolomètres de référence peuvent être en pied de colonne ou en tête de ligne de l'imageur. Quelle que soit l'architecture choisie, la présence des bolomètres de référence permet de disposer alors d'un courant à évaluer de valeur aussi petite que possible, ladite valeur étant une expression directe des variations de la résistance du bolomètre sensible sous le seul effet du flux infrarouge de la scène.In general, a bolometer is a resistive sensor whose resistance varies with the temperature, and therefore with the infrared flux coming from the scene. Reading the resistance value of a measuring bolometer, designated as a sensitive bolometer, therefore directly informs the received infrared flux. To read the value of the resistance of the bolometer which corresponds to an infrared flux, a predetermined voltage is applied across said resistor and the current flowing in the resistor considered is measured. However, the current variation related to a temperature variation of 5OK of a scene considered is of the order of one percent. The useful part of the signal is therefore very small compared to the signal actually available at the bolometer output. It is therefore necessary to eliminate most of the measured current in order to efficiently process the current variation information. To carry out such an elimination operation, referred to as the bashing operation, particular bolometers, referred to as reference bolometers, are used; the latter do not suffer the effects of the infrared flux coming from the scene. Reference bolometers may be at the foot of the column or at the top of the imager line. Whatever the chosen architecture, the presence of the reference bolometers makes it possible to have a current to be evaluated as small as possible, said value being a direct expression of the variations in the resistance of the sensitive bolometer under the sole effect of the infrared flow of the scene.
Ainsi, de manière classique, un détecteur thermique de type microbolométrique non refroidi, associé pour chaque photosite, ou pixel, d'un imageur, comporte: - des moyens d'absorption du rayonnement (le bolomètre sensible), pour la conversion dudit rayonnement en chaleur;Thus, conventionally, an uncooled microbolometric type thermal detector, associated for each photosite, or pixel, of an imager comprises: radiation absorption means (the sensitive bolometer) for converting said radiation into heat;
- des moyens d'isolation thermique du détecteur considéré, permettant à celui-ci de s'échauffer en fonction de la seule quantité de rayonnement absorbé;thermal insulation means of the detector considered, allowing it to heat up depending on the only amount of radiation absorbed;
- des moyens de thermométrie qui utilisent un élément résistif variable en fonction de la température pour générer des signaux électriques; etthermometric means that use a variable resistive element as a function of the temperature to generate electrical signals; and
- des moyens de lecture, de type circuit de lecture, de signaux électriques issus des moyens de thermométrie, pour produire une information, à partir des signaux électriques reçus, et donc à partir du rayonnement infrarouge capté, information corrélée au rayonnement infrarouge effectivement reçu.reading means, of the reading circuit type, of electrical signals coming from the thermometry means, to produce information, from the electrical signals received, and thus from the infrared radiation picked up, information correlated with the infrared radiation actually received.
Cependant, la mise en œuvre de tels dispositifs de détection bolométrique n'est pas sans générer des problèmes d'ordre technique.However, the implementation of such bolometric detection devices is not without generating technical problems.
Un problème majeur réside dans le fait que, pour pouvoir mesurer la résistance électrique des bolomètres, il convient de les polariser avec un courant de polarisation. Or, sur une matrice de microbolomètres, on observe une dispersion sur la valeur de la résistance nominale des différents détecteurs, même quand ces détecteurs sont polarisés au moyen d'une même tension constante. Cette dispersion a pour conséquence que le courant de la polarisation des microbolomètres n'est pas uniforme. On parle ainsi de dispersion technologique, les signaux de dispersion, dus à la dispersion des valeurs nominales des résistances, étant très importants en comparaison avec les variations du signal initial, c'est-à-dire du signal n'ayant subi aucune opération d'ébasage préalable, observées pour, par exemple, une variation de 5OK d'une scène..A major problem lies in the fact that, to be able to measure the electrical resistance of the bolometers, it is necessary to polarize them with a bias current. However, on a matrix of microbolometers, a dispersion is observed on the value of the nominal resistance of the different detectors, even when these detectors are polarized by means of the same constant voltage. This dispersion has the consequence that the current of the polarization of the microbolometers is not uniform. We thus speak of technological dispersion, the dispersion signals, due to the dispersion of the nominal values of the resistances, being very important in comparison with the variations of the initial signal, that is to say of the signal which has not undergone any operation. previous basing, observed for, for example, a variation of 5OK of a scene.
Aussi, un premier élément de réponse à ce problème a consisté à procéder à un ébasage global, par colonne de pixels, réalisé au moyen d'un microbolomètre thermalisé de référence afin de se concentrer sur un signal utile, associé aux signaux de dispersion.Also, a first element of answer to this problem was to proceed to a global basking, by column of pixels, realized by means of a reference thermobolometer in order to focus on a useful signal associated with the dispersion signals.
La figure 1 représente un schéma de principe d'un détecteur bolométrique 100 réalisant un tel ébasage global. Sur cette figure, on a ainsi représenté un pixel 1 schématisé mettant en œuvre un détecteur bolométrique sensible 2, polarisé au moyen d'un transistor 3 piloté en tension. Comme précédemment expliqué, la résistivité du détecteur 2 est proportionnelle à la quantité de rayonnement qu'il reçoit, ce qui se traduit par une variation de son courant de polarisation. Ce courant est issu d'un premier ébasage, dit ébasage global, qui est réalisé au moyen d'un microbolomètre thermalisé de référence 8 soumis à une tension d'ébasage VEbasage constante. Par microbolomètre thermalisé, on désigne un microbolomètre dont la résistivité est constante et indépendante du rayonnement perçu. On parle également de microbolomètre aveugle. Une ligne 12 de sélection par ligne du pixel considéré, agissant sur un interrupteur 4, permet l'acheminement du courant résultant du détecteur bolométrique 2, et donc d'un capteur 101 constitué des différents éléments qui viennent d'être cités, au niveau d'un CTIA 11 (selon l'expression anglo-saxonne "Capacitor Trans Impédance Amplifier"), également désigné comme circuit intégrateur. Le circuit intégrateur 11 réalise une amplification dudit signal et une conversion en tension de ce signal via une capacité d'intégration 15. La tension obtenue est alors exploitée, notamment par un circuit de lecture non représenté, pour réaliser une restitution, sous forme notamment de signaux vidéo, de l'ensemble des signaux infrarouge reçus par une matrice constituée d'une pluralité de pixels du type du pixel 1. Le circuit intégrateur 11 et la capacité d'intégration 15 forment un circuit convertisseur courant/tension 16.FIG. 1 represents a block diagram of a bolometric detector 100 producing such global bashing. In this figure, there is thus shown a schematized pixel 1 implementing a sensitive bolometric detector 2 biased by means of a transistor 3 controlled voltage. As previously explained, the resistivity of the detector 2 is proportional to the amount of radiation it receives, which results in a variation of its bias current. This current is derived from a first bashing, called global bashing, which is carried out by means of a thermobased reference microbolometer 8 subjected to a constant baseline basing voltage. By thermobond microbolometer means a microbolometer whose resistivity is constant and independent of the perceived radiation. We also speak of blind microbolometer. A row selection line 12 of the pixel in question, acting on a switch 4, allows the routing of the current resulting from the bolometric detector 2, and therefore of a sensor 101 consisting of the various elements which have just been mentioned, at the level of FIG. a CTIA 11 (according to the English expression "Capacitor Trans Impedance Amplifier"), also designated as integrator circuit. The integrator circuit 11 carries out an amplification of said signal and a conversion into voltage of this signal via an integration capacitor 15. The voltage obtained is then exploited, in particular by a reading circuit (not shown), to perform a restitution, in particular in the form of video signals, of all the infrared signals received by a matrix consisting of a plurality of pixels of the type of the pixel 1. The integrator circuit 11 and the integration capacitor 15 form a current / voltage converter circuit 16.
L'opération d'ébasage global induit la suppression d'une composante non utile dans le signal produit par le bolomètre sensible. Le microbolomètre thermalisé 8 mis en œuvre a pour conséquence que le courant intégré par le circuit de lecture dépende le plus possible du rayonnement infrarouge ou du rayonnement détecté, et non pas du courant de polarisation.The global bashing operation induces the removal of a non-useful component in the signal produced by the sensitive bolometer. The thermalized microbolometer 8 implemented has the consequence that the current integrated by the read circuit depends as much as possible on the infrared radiation or the detected radiation, and not on the bias current.
Pour autant, ce seul ébasage global ne suffit pas pour obtenir un signal de sortie satisfaisant, réellement représentatif de la quantité de signaux infrarouges reçue. En effet, comme mentionné précédemment, compte-tenu du mode de fabrication des détecteurs bolométriques, on observe que ceux-ci présentent des valeurs de résistance dispersées. Ainsi, pour un rayonnement et une capacité d'intégration déterminés, plusieurs microbolomètres peuvent atteindre la zone de saturation située en dehors de la plage de l'excursion de sortie du CTIA. Dans un tel cas, le circuit de lecture ne pourra pas produire une information directement corrélée à la quantité d'infrarouge effectivement reçue au niveau du pixel considéré. Afin de rester dans la zone de linéarité du circuit de lecture disponible, on a donc proposé d'adjoindre au dispositif d'ébasage global, un dispositif supplémentaire, dit dispositif de calibration ou dispositif d'ébasage adaptatif, dont le paramétrage est spécifique pour chacun des pixels de la matrice du circuit de détection. La présence d'un tel dispositif d'ébasage adaptatif permet d'améliorer l'ébasage, et donc de mieux traiter le signal utile. Dans l'état de la technique, on a proposé, afin d'assurer cette opération de calibration, parfois désignée comme opération d'ébasage adaptatif, de rajouter pour chaque pixel considéré, un générateur de courant programmable 9, qui génère un courant d'adaptation dont la valeur est soustraite du signal correspondant à la somme des signaux présents en sortie du bolomètre de référence 8 et du bolomètre sensible 2, la valeur du courant d'adaptation étant établie en fonction de la dispersion inhérente au pixel considéré par rapport à un signal de référence SRéf. Une fois déterminée, la valeur du courant d'adaptation est stockée dans un module de mémoire déterminé. L'opération de calibration par pixel est réalisée pendant une phase d'intégration, c'est à dire d'acquisition, de l'image, au moyen d'une source de courant programmable. A cet effet, on utilise par exemple un dispositif convertisseur analogique numérique, dit ADC (« Analog to Digital Converter » en langue anglaise). La résolution dudit convertisseur est par exemple de trois bits ; il convient alors de mémoriser pour chaque pixel considéré la valeur de calibration binaire sur les trois bits considérés. Cette valeur de calibration est déterminée durant une phase de calibration qui se déroule de la manière suivante: -une phase de référence, avec une application de courants de polarisation préalablement déterminés, est présentée à la matrice de détecteurs;However, this only global bashing is not enough to obtain a satisfactory output signal, truly representative of the amount of infrared signals received. Indeed, as mentioned above, given the manufacturing method of the bolometric detectors, it is observed that they have dispersed resistance values. Thus, for a given radiation and integration capability, several microbolometers can reach the saturation zone outside the range of the CTIA output excursion. In such a case, the reading circuit can not produce information directly correlated to the amount of infrared actually received at the pixel in question. In order to remain in the linearity zone of the available read circuit, it has therefore been proposed to add to the global debonding device, an additional device, called calibration device or adaptive skimming device, the parameterization of which is specific for each pixels of the matrix of the detection circuit. The presence of such an adaptive skimming device makes it possible to improve the skimming, and therefore to better process the useful signal. In the state of the art, it has been proposed, in order to ensure this calibration operation, sometimes referred to as an adaptive bashing operation, to add for each pixel considered, a programmable current generator 9, which generates a current of adaptation the value of which is subtracted from the signal corresponding to the sum of the signals present at the output of the reference bolometer 8 and the sensitive bolometer 2, the value of the matching current being established as a function of the dispersion inherent to the pixel considered with respect to a reference signal SRef. Once determined, the value of the matching current is stored in a determined memory module. The pixel calibration operation is performed during a phase of integration, ie of acquisition, of the image, by means of a programmable current source. For this purpose, it is used for example a digital analog converter device, called ADC ("Analog to Digital Converter" in English). The resolution of said converter is for example three bits; it is then appropriate to store for each pixel considered the binary calibration value on the three bits considered. This calibration value is determined during a calibration phase which takes place in the following manner: a reference phase, with an application of bias currents previously determined, is presented to the detector array;
-les premières données de calibration fournies au circuit avant intégration sont telles qu'aucun courant d'adaptation n'est injecté; -la lecture et la conversion analogique-numérique du signal vidéo issu de cette image sont réalisées grâce à un convertisseur analogique numérique;the first calibration data supplied to the circuit before integration are such that no matching current is injected; the reading and the analog-digital conversion of the video signal resulting from this image are carried out by means of an analog-digital converter;
- une comparaison entre le signal de référence et le signal observé en sortie du circuit permet de déterminer l'amplitude du courant d'adaptation à injecter par la suite pour le pixel considéré ;a comparison between the reference signal and the signal observed at the output of the circuit makes it possible to determine the amplitude of the adaptation current to be injected subsequently for the pixel in question;
- le courant d'adaptation déterminé est converti en un signal numérique, dit signal d'adaptation, codé par exemple sur trois bits ;the determined adaptation current is converted into a digital signal, called an adaptation signal, coded for example on three bits;
-les trois bits du signal d'adaptation, correspondant à l'ébasage adaptatif à réaliser pour chaque pixel considéré sont stockés dans une mémoire externe au circuit de lecture, et sont ensuite mémorisés dans des mémoires internes.the three bits of the adaptation signal corresponding to the adaptive bashing to be performed for each pixel considered are stored in a memory external to the read circuit, and are then stored in internal memories.
Ainsi, lors d'un fonctionnement nominal du circuit, chaque phase d'intégration d'une ligne de la matrice est précédée d'une phase d'acquisition des données de calibration stockées dans la mémoire pour la ligne de pixels considérée. Si la mise en œuvre d'un tel ébasage adaptatif donne satisfaction au niveau de la qualité des signaux ainsi détectés, transcrit sous forme analogique, en revanche les capacités d'intégration du type de la capacité d'intégration 15, doivent nécessairement être des capacités de grande taille pour que le circuit intégrateur n'entre pas en saturation, et pour que le signal de calibration puisse être directement corrélé à la quantité de flux infrarouge reçu, sur toute la plage possible de valeurs dudit flux ; or, comme on l'a vu, il est nécessaire de disposer, pour chaque pied de colonne, d'une telle capacité d'intégration. Il en résulte un encombrement important des imageurs utilisés.Thus, during a nominal operation of the circuit, each integration phase of a row of the matrix is preceded by a phase of acquisition of the calibration data stored in the memory for the pixel line considered. If the implementation of such an adaptive bashing satisfies the level of the quality of the signals thus detected, transcribed in analog form, on the other hand the integration capabilities of the type of the integration capacity 15, must necessarily be capacities large so that the integrator circuit does not go into saturation, and so that the calibration signal can be directly correlated to the amount of infrared flux received, over the entire possible range of values of said flow; Now, as we have seen, it is necessary to have, for each column foot, such an integration capacity. This results in a large size of the imagers used.
Le procédé selon l'invention propose une solution aux problèmes et inconvénients qui viennent d'être exposés. Dans l'invention, on propose une solution pour équiper les circuits de détection de rayonnement de circuits convertisseurs courants/tension de taille réduite par rapport à ceux utilisés dans l'état de la technique : en effet, dans l'invention, on propose un procédé de calibration pour circuits de détection de rayonnements qui font intervenir une capacité d'intégration de taille nettement réduite par rapport à celles utilisées dans l'état de la technique. La présence d'une telle capacité d'intégration, de taille réduite, est rendue possible dans le procédé selon l'invention, par une détermination des courants de calibration réalisée selon un principe d'approximations successives, le circuit intégrateur intervenant dans les opérations de conversion courant/tension pouvant alors fonctionner en saturation.The method according to the invention proposes a solution to the problems and disadvantages which have just been exposed. In the invention, a solution is proposed for equipping the radiation detection circuits with current / voltage converter circuits of reduced size compared to those used in the state of the art: in fact, in the invention, a calibration method for radiation detection circuits which involve a significantly reduced integration capacity compared to those used in the state of the art. The presence of such an integration capacitance, of reduced size, is made possible in the method according to the invention, by a determination of the calibration currents carried out according to a principle of successive approximations, the integrator circuit intervening in the operations of conversion current / voltage can then operate in saturation.
L'invention concerne donc essentiellement un procédé de réglage d'un circuit de détection de rayonnements électromagnétiques, notamment de rayonnements infrarouges, le circuit de détection étant constitué d'une matrice de pixels de détection, chacun desdits pixels de détection comportant un détecteur thermique de type bolométrique polarisé, ledit détecteur thermique délivrant un courant électrique de mesure, représentatif du rayonnement détecté lorsque le circuit de détection est en fonctionnement, c'est çà dire lorsqu'il est effectivement utilisé pour mesurer un rayonnement électromagnétique, ledit procédé comportant, pour un pixel dudit circuit de détection, les différentes étapes consistant à :The invention therefore essentially relates to a method for adjusting a circuit for detecting electromagnetic radiation, in particular infrared radiation, the detection circuit consisting of a matrix of detection pixels, each of said detection pixels comprising a thermal detector of polarized bolometric type, said thermal detector delivering an electrical measurement current, representative of the radiation detected when the detection circuit is in operation, that is to say when actually used to measure electromagnetic radiation, said method comprising, for a pixel of said detection circuit, the various steps of:
- déterminer une information binaire de dispersion entre une information de référence et une information de mesure corrélée au courant de mesure ;- determining a binary dispersion information between reference information and measurement information correlated to the measurement current;
- activer un générateur de courant programmable, comportant une pluralité de générateurs de courant élémentaires, pour réaliser, en générant un courant d'adaptation, une adaptation du courant de mesure par approximation successive, ladite adaptation du courant de mesure étant réalisée en activant successivement les différents générateurs de courant élémentaires, chaque générateur de courant élémentaire étant maintenu actif ou redevenant inactif en fonction d'une nouvelle information binaire de dispersion entre l'information de référence et une nouvelle information de mesure corrélée au courant de mesure complété par le courant d'adaptation généré notamment par le générateur de courant élémentaire considéré.- activating a programmable current generator, comprising a plurality of elementary current generators, for producing, by generating an adaptation current, an adaptation of the measurement current by successive approximation, said adaptation of the measuring current being carried out by successively activating the different elementary current generators, each elementary current generator being kept active or inactive again according to a new binary dispersion information between the reference information and a new measurement information correlated to the measurement current supplemented by the current of adaptation generated in particular by the elementary current generator considered.
Le procédé selon l'invention peut comporter, en plus des étapes principales qui viennent d'être mentionnées dans le paragraphe précédent, une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires parmi les suivantes:The method according to the invention may comprise, in addition to the main steps which have just been mentioned in the preceding paragraph, one or more additional characteristics among the following:
- l'étape de détermination de l'information de dispersion comporte les différentes opérations consistant à : o réaliser une opération de conversion courant/tension du courant de mesure pour obtenir, à partir du courant de mesure, une tension de mesure ; o déterminer l'information de dispersion en comparant la tension de mesure obtenue à une tension de référence constituant l'information de référence. - le courant de mesure est un courant ayant subi une opération préalable d'ébasage global réalisée au moyen d'un bolomètre de référence.the step of determining the scattering information comprises the various operations of: performing a current / voltage conversion operation of the measurement current in order to obtain, from the measurement current, a measurement voltage; o determining the dispersion information by comparing the measurement voltage obtained with a reference voltage constituting the reference information. the measurement current is a current which has undergone a preliminary global deballing operation performed by means of a reference bolometer.
- le générateur de courant programmable comporte trois générateurs de courant élémentaire.the programmable current generator comprises three elementary current generators.
- chaque générateur de courant élémentaire délivre un courant d'adaptation spécifique, différent du courant d'adaptation délivré par les autres générateurs de courant élémentaires.each elementary current generator delivers a specific matching current, different from the matching current delivered by the other elementary current generators.
- le procédé comporte l'étape supplémentaire consistant à, préalablement à l'étape d'activation du générateur de courant programmable, sélectionner un mode de fonctionnement dudit générateur de courant programmable parmi deux modes de fonctionnement, un premier mode de fonctionnement dans lequel le courant d'adaptation est un courant soustrait et un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le courant d'adaptation est un courant ajouté, la sélection dudit mode étant réalisée en fonction de la valeur de l'information binaire de dispersion.the method comprises the additional step of, prior to the step of activating the programmable current generator, selecting an operating mode of said programmable current generator from two modes of operation, a first mode of operation in which the current adaptation is a subtracted current and a second mode of operation in which the matching current is an added current, the selection of said mode being performed as a function of the value of the binary dispersion information.
Les différentes caractéristiques supplémentaires du procédé selon l'invention, dans la mesure où elles ne s'excluent pas mutuellement, sont combinées selon toutes les possibilités d'association pour aboutir à différents exemples de mise en œuvre du procédé selon l'invention.The various additional features of the method according to the invention, insofar as they are not mutually exclusive, are combined according to all the possibilities of association to lead to different examples of implementation of the method according to the invention.
L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention.The invention and its various applications will be better understood by reading the following description and examining the figures that accompany it. These are presented only as an indication and in no way limitative of the invention.
- la figure 1 , déjà décrite, illustre de manière schématique un détecteur microbolométrique conforme à l'art antérieur; - la figure 2 illustre schématiquement; un exemple de détecteur microbolométrique apte à réaliser un exemple de mise en œuvre du procédé selon l'invention ;FIG. 1, already described, schematically illustrates a microbolometric detector according to the prior art; - Figure 2 illustrates schematically; an example microbolometric detector capable of performing an exemplary implementation of the method according to the invention;
- la figure 3 montre un organigramme illustrant un exemple de mise en œuvre du procédé selon l'invention.FIG. 3 shows a flowchart illustrating an exemplary implementation of the method according to the invention.
Les éléments apparaissant sur différentes figures auront conservé, sauf précision contraire, les mêmes références.The elements appearing in different figures will have preserved, unless otherwise specified, the same references.
La figure 2 montre un circuit de détection 200 adapté à un exemple de mise en œuvre du procédé selon l'invention. Le circuit de détection 200 peut être décomposé en quatre éléments distincts :FIG. 2 shows a detection circuit 200 adapted to an exemplary implementation of the method according to the invention. The detection circuit 200 can be broken down into four distinct elements:
- un premier élément constitue le capteur 201 ; le capteur 201 est identique au capteur 101 du circuit de détection 100 existant dans l'état de la technique, et précédemment décrit en référence à la figure 1 .a first element constitutes the sensor 201; the sensor 201 is identical to the sensor 101 of the detection circuit 100 existing in the state of the art, and previously described with reference to FIG.
- un deuxième élément réside dans un générateur de courant programmable 202 apte à délivrer un courant d'adaptation ; dans l'exemple représenté, le générateur de courant programmable est constitué d'un premier générateur de courant élémentaire 205, d'un deuxième générateur de courant élémentaire 206 et d'un troisième générateur de courant élémentaire 207, aptes à délivre respectivement un premier courant d'adaptation élémentaire, un deuxième courant d'adaptation élémentaire et un troisième courant d'adaptation élémentaire. - un troisième élément réside dans un convertisseur courant/tension 203 ; il est essentiellement constitué d'un circuit intégrateur, comportant un élément de type CTIA 208 et une capacité 209. Sur la figure 2, on a symboliquement représenté les trois générateurs de courant élémentaire au-dessus et en-dessous d'une liaison conductrice reliant la sortie du capteur 201 à une première entrée 213 du CTIA 208, pour illustrer symboliquement le fait que le générateur de courant programmable peut être utilisé soit selon un premier mode, correspondant à un courant d'adaptation ajouté (générateur de courant au-dessus de la liaison), soit selon un deuxième mode, correspondant à un courant d'adaptation soustraita second element resides in a programmable current generator 202 capable of delivering an adaptation current; in the example shown, the programmable current generator consists of a first elementary current generator 205, a second elementary current generator 206 and a third elementary current generator 207, capable of respectively delivering a first current elementary adaptation circuit, a second elementary matching current and a third elementary matching current. a third element resides in a current / voltage converter 203; it consists essentially of an integrator circuit comprising a CTIA 208 element and a capacitor 209. In FIG. 2, the three elementary current generators are symbolically represented above and below a conducting link connecting the output of the sensor 201 to a first input 213 of CTIA 208, to symbolically illustrate that the programmable current generator can be used either in a first mode, corresponding to an added matching current (current generator above the link), or in a second mode mode, corresponding to a current of abstraction
(générateur de courant en-dessous de la liaison).(current generator below the link).
- un quatrième élément réside dans un circuit d'extraction et d'exploitation de données 204 du circuit de détection 200. Ce circuit comporte notamment un comparateur 210, un module de mémorisation 211 , et un dispositif de contrôle 212 du générateur de courant programmable 202.a fourth element resides in a data extraction and exploitation circuit 204 of the detection circuit 200. This circuit notably comprises a comparator 210, a storage module 211, and a control device 212 of the programmable current generator 202. .
Les troisième et quatrième élément peuvent être regroupés sous l'appellation "circuit de lecture".The third and fourth elements can be grouped under the name "reading circuit".
Un exemple de mise en œuvre du procédé selon l'invention est à présent décrit en référence à l'organigramme de la figure 3.An exemplary implementation of the method according to the invention is now described with reference to the flowchart of FIG.
Dans une première étape 301 , on active le circuit de détection 200 en appliquant un courant de polarisation préalablement déterminé au niveau du transistor 3, après avoir sélectionné la ligne de pixels à laquelle appartient le pixel 1 en provoquant la fermeture du dispositif interrupteur 4. Le capteur 201 produit ainsi un courant de mesure, qui a avantageusement subi une opération d'ébasage global précédemment décrite. Le générateur de courant programmable 202 n'est alors pas activé, aucun des générateurs de courant élémentaire n'étant activé.In a first step 301, the detection circuit 200 is activated by applying a predetermined bias current at the level of the transistor 3, after having selected the line of pixels to which the pixel 1 belongs by causing the closing of the switch device 4. The sensor 201 thus produces a measurement current, which has advantageously undergone an overall deballing operation previously described. The programmable current generator 202 is then not activated, none of the elementary current generators being activated.
Dans une deuxième étape 302, on réalise une première opération de comparaison pour déterminer une première information binaire de dispersion ; à cet effet, on utilise une information de référence, prenant la forme d'une tension de référence Vref appliquée au niveau d'une deuxième entrée 214 du CTIA 208. Si la tension Vs présente en sortie du circuit intégrateur est supérieure à la tension de référence Vref, alors la première information binaire de référence adopte une première valeur, par exemple la valeur 1 ; dans le cas contraire, la première information binaire de référence adopte une deuxième valeur, ici la valeur 0. L'opération de comparaison entre la tension de référence Vref et la tension présente en sortie du circuit intégrateur est réalisée au moyen du circuit comparateur 210. L'information obtenue est révélatrice de la dispersion entre l'information de référence et l'information de mesure, corrélée au courant de mesure. Le circuit comparateur 210 peut être placé soit directement en sortie du CTIA 208, soit à différents endroits du circuit (par exemple après un amplificateur vidéo).In a second step 302, a first comparison operation is performed to determine a first binary dispersion information; for this purpose, a reference information is used, taking the form of a reference voltage Vref applied at a second input 214 of the CTIA 208. If the voltage Vs present at the output of the integrator circuit is greater than the voltage of reference Vref, then the first reference binary information adopts a first value, for example the value 1; in the opposite case, the first reference bit information adopts a second value, here the value 0. The comparison operation between the reference voltage Vref and the voltage present at the output of the integrator circuit is performed by means of the comparator circuit 210. The information obtained is indicative of the dispersion between the reference information and the measurement information, correlated to the measurement current. The comparator circuit 210 may be placed either directly at the output of the CTIA 208 or at different points in the circuit (for example after a video amplifier).
Ainsi, dans le procédé selon l'invention, il n'est pas nécessaire de connaître la valeur de la tension en sortie Vs du circuit intégrateur, mais simplement de déterminer si elle supérieure ou inférieure à la tension de référence Vref. Le circuit intégrateur peut donc fonctionner en saturation sans conséquence sur la valeur de l'information binaire de dispersion, ce qui permet l'utilisation d'une capacité d'intégration 209 de taille nettement réduite par rapport aux capacités d'intégration présentes dans les circuits de détection de l'état de la technique.Thus, in the method according to the invention, it is not necessary to know the value of the output voltage Vs of the integrator circuit, but simply to determine whether it exceeds or falls below the reference voltage Vref. The integrating circuit can therefore operate in saturation without any effect on the value of the binary dispersion information, which allows the use of an integration capacitor 209 of significantly reduced size compared to the integration capabilities present in the circuits. detection of the state of the art.
A l'issue de la première étape de comparaison, on procède, dans une étape suivante 303, à la sélection du mode de fonctionnement du générateur de courant programmable ; on parle parfois de détermination du bit de signe dans la réalisation de cette étape : mode additionneur de courant (on parle alors parfois d'un bit de signe positif), ou mode soustracteur de courant (on parle alors parfois d'un bit de signe négatif). A cet effet, la première information de dispersion est utilisée. Si la première information de dispersion informe sur le fait que la tension de sortie Vs du circuit intégrateur est supérieure à la tension de référence Vref préalablement déterminée, alors le générateur de courant programmable 202 agira, dans la suite du procédé, en soustracteur de courant (mode soustracteur) ; dans le cas contraire, le générateur de courant programmable agira, dans la suite du procédé, en additionneur de courant (mode additionneur). Une fois le mode de fonctionnement du générateur de courant choisi, on procède, dans une étape suivante 304, à l'activation d'un des générateurs de courant élémentaires 205, 206 et 207. On parle ainsi d'une adaptation du courant de mesure par approximation successive Le générateur de courant élémentaire considéré génère alors un courant d'adaptation élémentaire, qui vient s'ajouter au courant de mesure, pour obtenir un courant de mesure modifié.At the end of the first comparison step, in a next step 303, the operating mode of the programmable current generator is selected; we sometimes talk about the determination of the sign bit in the realization of this step: current addition mode (we sometimes speak of a positive sign bit), or current subtraction mode (we sometimes speak of a bit of sign negative). For this purpose, the first scatter information is used. If the first dispersion information informs that the output voltage Vs of the integrator circuit is greater than the reference voltage Vref previously determined, then the programmable current generator 202 will act in the following process as a current subtractor ( subtractor mode); in the opposite case, the programmable current generator will act in the following process as a current adder (adder mode). Once the mode of operation of the current generator has been selected, the following step 304 is used to activate one of the elementary current generators 205, 206 and 207. This is an adaptation of the measurement current. by successive approximation The elementary current generator considered then generates an elementary matching current, which is added to the measurement current, to obtain a modified measuring current.
Dans une étape suivante 305, on réalise une opération de comparaison suivante pour déterminer une information binaire suivante de dispersion ; à cet effet, on utilise, comme précédemment, la tension de référence appliquée au niveau de la deuxième entrée du CTIA 208. On obtient alors une nouvelle tension en sortie du circuit intégrateur, qui permet d'obtenir, par comparaison à la tension de référence Vref, une nouvelle information binaire de dispersion. On procède alors, dans une étape de décision suivante 306, à une comparaison entre la nouvelle information de dispersion et la première information de dispersion. Si les deux valeurs binaires sont différentes, alors, dans une étape 307, on mémorise dans le module de mémoire 211 le fait que le générateur de courant élémentaire qui vient d'être activé doit être désactivé. En revanche, si les deux valeurs binaires sont identiques, alors on mémorise, dans une étape 308, dans le module de mémoire 211 le fait que le générateur de courant élémentaire qui vient d'être activé doit être maintenu activé pour compenser les dispersions technologiques.In a next step 305, a next comparison operation is performed to determine a next binary dispersion information; for this purpose, the reference voltage applied at the level of the second input of the CTIA 208 is used, as previously, to obtain a new voltage at the output of the integrator circuit, which makes it possible to obtain, by comparison with the reference voltage. Vref, a new binary dispersion information. Then, in a next decision step 306, a comparison is made between the new dispersion information and the first dispersion information. If the two binary values are different, then, in a step 307, it is stored in the memory module 211 the fact that the elementary current generator that has just been activated must be deactivated. On the other hand, if the two binary values are identical, then, in a step 308, the memory module 211 stores the fact that the elementary current generator that has just been activated must be kept enabled to compensate for the technological dispersions.
Dans une étape suivante de décision 309, quel que soit le résultat de l'étape de décision précédente 306, on procède à une opération de vérification pour déterminer si le dernier générateur de courant élémentaire à avoir été activé était, avant son activation, le dernier générateur élémentaire du générateur de courant programmable à ne pas encore avoir été activé. Dans l'affirmative, la mise en œuvre du procédé est achevée, et les états actifs ou inactifs de chacun des générateurs de courant élémentaires sont maintenus, dans une étape 310, dans le module de mémoire. Dans la négative, le procédé selon l'invention est repris, avec un générateur de courant élémentaire suivant, à l'étape 304 d'activation du nouveau générateur de courant élémentaire considéré.In a next decision step 309, regardless of the result of the preceding decision step 306, a check operation is performed to determine if the last elementary current generator to be activated was, before its activation, the last elementary generator of the programmable current generator that has not yet been activated. If so, the implementation of the method is completed, and the active or inactive states of each of the elementary current generators are maintained, in a step 310, in the memory module. In the negative, the method according to the invention is repeated, with a next elementary current generator, in step 304 of activation of the new elementary current generator considered.
Dans d'autres exemples de mise en œuvre, on ne procède pas à la détermination du bit de signe, par exemple si on a volontairement sur- ébasé ou sous-ébasé le signal initial. Dans un tel cas, on connait dès le départ la valeur de la première information de dispersion, qui n'a donc pas à être déterminée. Dans ce mode de mise en œuvre, on peut appliquer les différentes étapes du procédé qui viennent d'être décrites, avec comme première valeur de dispersion une valeur connue du choix du type de l'ébasage (sur-ébasage ou sous-ébasage). Avantageusement, les générateurs de courant élémentaires génèrent des courants d'adaptation d'intensité différente, et sont activés successivement, du générateur de courant élémentaire fournissant le courant d'adaptation élémentaire le plus important (on parle de générateur de poids le plus fort), au générateur de courant élémentaire fournissant le courant d'adaptation élémentaire le moins important (on parle de générateur de poids le moins fort). Dans d'autres exemples de mise en œuvre du procédé selon l'invention, on procède à l'activation simultanée de plusieurs générateurs de courant élémentaires.In other implementation examples, the sign bit is not determined, for example, if the initial signal has been voluntarily overbased or underbased. In such a case, we know from the outset the value of the first dispersion information, which therefore does not have to be determined. In this embodiment, the various steps of the method described above can be applied, with the first dispersion value a known value of the choice of the type of bashing (over-bashing or under-bashing). Advantageously, the elementary current generators generate matching currents of different intensity, and are activated successively, the elementary current generator providing the most important elementary matching current (we speak of the strongest weight generator), to the elementary current generator supplying the least important elemental matching current (we speak of the weakest weight generator). In other examples of implementation of the method according to the invention, one proceeds to the simultaneous activation of several elementary current generators.
Ainsi, pour chaque pixel de l'imageur, on mémorise une série de n bits, éventuellement complété par le bit de signe, n étant le nombre de générateurs de courant élémentaires présents dans le générateur de courant programmable. Lors de l'activation de l'imageur, le module de mémoire 211 est sollicité pour appliquer, par l'intermédiaire du dispositif de contrôle 212, à chaque pixel, le courant d'adaptation optimal pour annuler les dispersions technologiques. Le procédé selon l'invention présente comme avantage essentiel, de permettre l'utilisation de capacités 209, présentes en bas de colonnes ou en têtes de lignes de l'imageur, de taille réduite, le circuit intégrateur pouvant fonctionner, sans préjudice, en régime de saturation. Thus, for each pixel of the imager, a series of n bits is stored, possibly supplemented by the sign bit, where n is the number of elementary current generators present in the programmable current generator. Upon activation of the imager, the memory module 211 is biased to apply, through the control device 212, to each pixel, the optimal matching current to cancel the technological dispersions. The process according to the present invention as an essential advantage, to allow the use of capacitors 209, present at the bottom of columns or at the head of lines of the imager, of reduced size, the integrator circuit being able to operate, without prejudice, in saturation mode.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé de réglage d'un circuit de détection (200) de rayonnements électromagnétiques, notamment de rayonnements infrarouges, le circuit de détection étant constitué d'une matrice de pixels (1 ) de détection, chacun desdits pixels de détection comportant un détecteur thermique (2) de type bolométrique polarisé, ledit détecteur thermique (2) délivrant un courant électrique de mesure, représentatif du rayonnement détecté lorsque le circuit de détection (200) est en fonctionnement, ledit procédé comportant, pour un pixel (1 ) dudit circuit de détection (200), les différentes étapes consistant à :1 - Method for adjusting a detection circuit (200) for electromagnetic radiation, in particular for infrared radiation, the detection circuit consisting of a matrix of detection pixels (1), each of said detection pixels comprising a thermal detector (2) polarized bolometric type, said thermal detector (2) delivering an electrical measurement current, representative of the radiation detected when the detection circuit (200) is in operation, said method comprising, for a pixel (1) of said circuit of detection (200), the various steps of:
- déterminer (302) une information binaire de dispersion entre une information de référence (Vref) et une information de mesure (Vs) corrélée au courant de mesure ; - activer un générateur de courant programmable (202), comportant une pluralité de générateurs de courant élémentaires (205 ;206 ;207), pour réaliser, en générant un courant d'adaptation, une adaptation du courant de mesure par approximation successive, ladite adaptation du courant de mesure étant réalisée en activant (304) successivement les différents générateurs de courant élémentaires- determining (302) binary dispersion information between reference information (Vref) and measurement information (Vs) correlated to the measurement current; - activating a programmable current generator (202), comprising a plurality of elementary current generators (205; 206; 207), for producing, by generating an adaptation current, an adaptation of the measuring current by successive approximation, said adaptation measuring current being achieved by activating (304) successively the various elementary current generators
(205 ;206 ;207), chaque générateur de courant élémentaire étant maintenu actif ou redevenant inactif en fonction d'une nouvelle information binaire de dispersion entre l'information de référence et une nouvelle information de mesure corrélée au courant de mesure complété par le courant d'adaptation généré notamment par le générateur de courant élémentaire considéré (202).(205; 206; 207), each elementary current generator being kept active or becoming inactive according to new binary dispersion information between the reference information and new measurement information correlated to the measurement current supplemented by the current adaptation generated in particular by the elementary current generator considered (202).
2- Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'étape de détermination de l'information de dispersion comporte les différentes opérations consistant à : - réaliser une opération de conversion courant/tension du courant de mesure pour obtenir, à partir du courant de mesure, une tension de mesure ;2- Method according to the preceding claim characterized in that the step of determining the dispersion information comprises the various operations of: - perform a current / voltage conversion operation of the current of measuring to obtain a measurement voltage from the measurement current;
- déterminer l'information de dispersion en comparant la tension de mesure obtenue à une tension de référence constituant l'information de référence.- Determining the dispersion information by comparing the measurement voltage obtained with a reference voltage constituting the reference information.
3- Procédé selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que le courant de mesure est un courant ayant subi une opération préalable d'ébasage global réalisée au moyen d'un bolomètre de référence (8). 4- Procédé selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que le générateur de courant programmable (202) comporte trois générateurs de courant élémentaire (205 ; 206 ; 207).3- Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the measurement current is a stream having undergone a preliminary operation of global debonding performed by means of a reference bolometer (8). 4. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the programmable current generator (202) comprises three elementary current generators (205; 206; 207).
5- Procédé selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que chaque générateur de courant élémentaire (205 ; 206 ; 207) délivre un courant d'adaptation spécifique, différent du courant d'adaptation délivré par les autres générateurs de courant élémentaires.5. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that each elementary current generator (205; 206; 207) delivers a specific matching current, different from the matching current delivered by the other elementary current generators. .
6- Procédé selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte l'étape supplémentaire consistant à, préalablement à l'étape d'activation du générateur de courant programmable (202), sélectionner (303) un mode de fonctionnement dudit générateur de courant programmable (202) parmi deux modes de fonctionnement, un premier mode de fonctionnement dans lequel le courant d'adaptation est un courant soustrait et un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le courant d'adaptation est un courant ajouté, la sélection dudit mode étant réalisée en fonction de la valeur de l'information binaire de dispersion. 6. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that it comprises the additional step of, prior to the step of activating the programmable current generator (202), selecting (303) a mode of operating said programmable current generator (202) among two modes of operation, a first mode of operation in which the matching current is a subtracted current and a second mode of operation in which the matching current is an added current; selecting said mode being performed according to the value of the binary dispersion information.
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