WO2011013197A1 - 赤外線撮像装置 - Google Patents

赤外線撮像装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2011013197A1
WO2011013197A1 PCT/JP2009/063408 JP2009063408W WO2011013197A1 WO 2011013197 A1 WO2011013197 A1 WO 2011013197A1 JP 2009063408 W JP2009063408 W JP 2009063408W WO 2011013197 A1 WO2011013197 A1 WO 2011013197A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pixel
infrared
pixels
thermoelectric conversion
unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/063408
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
浩大 本多
英之 舟木
Original Assignee
株式会社 東芝
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社 東芝 filed Critical 株式会社 東芝
Priority to PCT/JP2009/063408 priority Critical patent/WO2011013197A1/ja
Priority to JP2011524559A priority patent/JP5421371B2/ja
Publication of WO2011013197A1 publication Critical patent/WO2011013197A1/ja
Priority to US13/358,056 priority patent/US8344321B2/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • 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
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/0225—Shape of the cavity itself or of elements contained in or suspended over the cavity
    • G01J5/024—Special manufacturing steps or sacrificial layers or layer structures
    • 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
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/025—Interfacing a pyrometer to an external device or network; User interface
    • 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
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/026—Control of working procedures of a pyrometer, other than calibration; Bandwidth calculation; Gain control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14649—Infrared imagers
    • 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
    • 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
    • H04N25/618—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise for random or high-frequency noise
    • 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
    • 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
    • G01J2005/0077—Imaging

Definitions

  • the present invention relates to an infrared imaging device.
  • Infrared rays have the feature of being more permeable to smoke and fog than visible light, so infrared imaging is possible day and night.
  • infrared imaging can also obtain temperature information of a subject, it has a wide range of applications such as surveillance cameras and fire detection cameras in the defense field.
  • uncooled infrared imaging devices that do not require a cooling mechanism has become active.
  • An uncooled type or thermal type infrared imaging device converts incident infrared light having a wavelength of about 10 ⁇ m into heat by an infrared absorption film, and changes the temperature of the heat-sensitive part caused by the weak heat converted by some thermoelectric conversion element. Convert to electrical signal.
  • the uncooled infrared imaging apparatus obtains infrared image information by reading out the electrical signal.
  • an infrared imaging device using a silicon pn junction that converts a temperature change into a voltage change by applying a constant forward current is known (for example, see Patent Document 1).
  • This infrared imaging device has a feature that it can be mass-produced using a silicon LSI manufacturing process by using an SOI (Silicon-on-Insulator) substrate as a semiconductor substrate.
  • SOI Silicon-on-Insulator
  • the row selection function is realized by utilizing the rectification characteristics of the silicon pn junction that is a thermoelectric conversion element, there is also a feature that the pixel structure can be configured extremely simply.
  • NETD Noise Equivalent Temperature Difference
  • Patent Document 1 describes a threshold voltage clamping process for reducing the influence of threshold variation of amplification transistors.
  • this threshold voltage clamping process when the sampling transistor is turned on, negative charges are accumulated in the gate of the amplification transistor capacitively coupled to the signal line.
  • the voltage of the coupling capacitance between the signal line and the amplification transistor is preferably converged to (Vdd ⁇ Vref) ⁇ Vth.
  • Vdd is a bias voltage applied to the pixel by the row selection circuit
  • Vref is a voltage applied to the signal line from the constant current source
  • Vth is a threshold voltage of the pixel.
  • This threshold voltage clamping process can compensate for variations in the threshold voltage of the amplification transistors in each column at the time of signal readout.
  • the noise component present in the signal line is held at the moment the threshold voltage is clamped. Therefore, since the information is always referred to at the time of selecting a row, there is a problem that vertical streak noise appears.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an infrared imaging apparatus capable of reducing noise at the time of signal readout as much as possible.
  • An infrared imaging device is a semiconductor substrate and an imaging region which is provided over the semiconductor substrate and in which a plurality of pixels are arranged in a matrix, and the plurality of pixels are arranged in at least one row.
  • a plurality of reference pixels and a plurality of infrared detection pixels arranged in the remaining rows for detecting incident infrared rays, each reference pixel having a first thermoelectric conversion element, and each infrared detection pixel receiving the incident infrared rays
  • An imaging region including a thermoelectric conversion unit including an infrared absorption film that absorbs and converts heat into heat, and a second thermoelectric conversion element that converts heat converted by the infrared absorption film into an electrical signal, and the imaging
  • a plurality of row selection lines provided in a region corresponding to the plurality of pixel rows, each of which is connected to one end of the thermoelectric conversion element of the corresponding row of pixels to select the corresponding row of pixels; ,
  • the imaging area Are provided corresponding to the
  • an infrared imaging device capable of reducing noise during signal readout as much as possible.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an infrared imaging device according to an embodiment of the present invention.
  • the block diagram which shows the infrared imaging device by the modification of one Embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the infrared detection pixel along the cutting line AA shown in FIG. 3.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the thermally insensitive pixel along the cutting line BB shown in FIG. 5.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of an infrared reflective pixel taken along a cutting line CC shown in FIG.
  • the circuit diagram which shows one specific example of the infrared detection part used for the infrared imaging device by one Embodiment.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific example of a signal processing unit used in the infrared imaging device according to the embodiment.
  • FIG. 1 shows an infrared imaging device according to an embodiment of the present invention.
  • the infrared imaging device according to the present embodiment includes an infrared detection unit 1 and a signal processing unit 50.
  • the infrared detector 1 is formed on a semiconductor substrate 100, and includes an imaging region 10 including pixels arranged in a matrix, a readout circuit 30, a row selection circuit 40, a column selection circuit 42, and a buffer 44. Yes.
  • the imaging region 10 includes, for example, 25 pixels 11 1 to 11 5 and 12 11 to 12 45 arranged in 5 rows and 5 columns.
  • the imaging area usually includes more than 25 pixels, but in this embodiment, 25 pixels are used for the sake of simplicity.
  • the pixels 11 1 to 11 5 arranged in the first row are insensitive pixels that do not have sensitivity to infrared rays. These insensitive pixels are also referred to as reference pixels.
  • the pixels 12 11 to 12 45 arranged in the second to fifth rows are sensitive pixels that can detect infrared rays. This sensitive pixel is also referred to as an infrared detection pixel.
  • the insensitive pixels 11 1 to 11 5 may be either thermal insensitive pixels or optical insensitive pixels. The structure of the thermal insensitive pixel or the optical insensitive pixel will be described later.
  • Each of the pixels 11 1 to 11 5 and 12 11 to 12 45 includes at least one thermoelectric conversion element, for example, a diode formed of a pn junction.
  • the pixel in the i-th row is selected.
  • the readout circuit 30 is provided corresponding to the vertical signal line, and is provided corresponding to the sample units 32 1 to 32 5 for sampling the electric signal from the corresponding vertical signal line, and corresponding to the vertical signal line, and the sample unit 32 1. includes an amplifier 34 1-34 5 for amplifying the electric signal sampled by ⁇ 32 5, the column select switches 36 1 to 36 5 provided corresponding to the vertical signal line, and a horizontal signal line 38, the Yes. Column selecting switches 36 1 to 36 5 are selected by the column selection circuit 42. These column select switches 36 1 to 36 5 are commonly referred to as column select transistors is a transistor.
  • the signal processing unit 50 includes an AD conversion unit 52, an average value calculation unit 54, a line memory 56, and a subtraction unit 58.
  • the configurations and operations of the AD conversion unit 52, the average value calculation unit 54, the line memory 56, and the subtraction unit 58 will be described in detail later.
  • the signal processing unit 50 is not provided in the semiconductor substrate 100 in the present embodiment, but may be provided in the semiconductor substrate 100 as shown in a modification of the present embodiment shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of the sensitive pixel 12 of the infrared imaging device according to the present embodiment
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the cutting line AA shown in FIG.
  • the sensitive pixel 12 is formed on an SOI substrate.
  • This SOI substrate includes a support substrate 101, a buried insulating layer (BOX layer) 102, and an SOI (Silicon-On-Insulator) layer made of silicon single crystal, and a recess 110 is formed on the surface portion. .
  • the sensitive pixel 12 includes a thermoelectric conversion unit 13 formed in the SOI layer and support structure units 130 a and 130 b that support the thermoelectric conversion unit 13 above the recess 110.
  • the thermoelectric conversion unit 13 is formed so as to cover a plurality of (two in FIG. 3 and FIG. 4) diodes 14 connected in series, a wiring 120 connecting these diodes 14, and these diodes 14 and wirings 120.
  • Infrared absorbing film 124 is provided.
  • the support structure portion 130a includes a connection wiring 132a connected to one end of a series circuit composed of a diode having one end connected to a corresponding row selection line and the other end connected in series, and an insulating film 134a covering the connection wiring 132a. It has.
  • the other support structure 130b includes a connection wiring 132b connected to the other end of a series circuit composed of a diode having one end connected to a corresponding vertical signal line and the other end connected in series, and an insulation covering the connection wiring 132b. And a film 134b.
  • the infrared absorption film 124 generates heat due to incident infrared rays.
  • the diode 14 converts heat generated in the infrared absorption film 124 into an electrical signal.
  • the support structure portions 130 a and 130 b are formed to be elongated so as to surround the periphery of the thermoelectric conversion portion 13. Thereby, the thermoelectric conversion part 13 is supported on an SOI substrate in the state substantially insulated from the SOI substrate.
  • the sensitive pixel 12 can store heat generated according to incident infrared rays and output a voltage based on the heat to the signal line.
  • the bias voltage Vd from the row selection line is transmitted to the diode 14 through the wiring 132a.
  • the signal that has passed through the diode 14 is transmitted to the vertical signal line through the wiring 132b.
  • the insensitive pixel 11 of this specific example is a thermal insensitive pixel, and a plan view thereof is shown in FIG. 5, and a cross-sectional view taken along the cutting line BB shown in FIG. 5 is shown in FIG.
  • the insensitive pixel 11 is formed on the SOI substrate in the same manner as the sensitive pixel 12. However, unlike the sensitive pixel 12, the recess 110 is not formed in the region of the SOI substrate where the insensitive pixel 11 is formed.
  • the insensitive pixel 11 includes a plurality of (two in FIG. 5 and FIG.
  • diodes 14 formed in the SOI layer of the SOI substrate and connected in series, a wiring 120 connecting these diodes 14, and one end thereof. From a connection wiring 142a connected to one end of a series circuit composed of diodes connected to the row selection line and connected in series to the other end, and from a diode connected in series to the corresponding vertical signal line and connected to the other end in series A connection wiring 142b connected to the other end of the series circuit, and an insulating film 125 formed so as to cover the diode 14, the wiring 120, and the connection wirings 142a and 142b.
  • the heat generated by the diode 14 is diffused to the surrounding insulating film 125, the buried insulating layer 102, and the support substrate 101. That is, the thermal conductance between the diode 14 and the surrounding structure is higher than that of the sensitive pixel 12.
  • the insensitive pixel 11 of this specific example does not have the concave portion 110 and therefore does not have a heat storage function. Therefore, the insensitive pixel 11 of this specific example reflects the temperature of the SOI substrate.
  • Such insensitive pixels are also called substrate temperature measurement pixels.
  • FIG. 7 shows a plan view of the insensitive pixel 11A of this specific example
  • FIG. 8 shows a cross-sectional view taken along the cutting line CC shown in FIG.
  • the insensitive pixel 11 ⁇ / b> A of this specific example is formed on an SOI substrate in which the concave portion 110 is formed on the surface portion, similarly to the sensitive pixel 12.
  • the insensitive pixel 11 ⁇ / b> A includes a reflective portion 13 ⁇ / b> A formed in the SOI layer, and support structure portions 140 a and 140 b that support the reflective portion 13 ⁇ / b> A above the recess 110.
  • the reflecting portion 13A includes a plurality of (two in FIG. 8) diodes 14 connected in series, a wiring 120 connecting these diodes 14, and an infrared reflection formed so as to cover these diodes 14 and the wiring 120.
  • a film 150 and an infrared absorption film 124 formed so as to cover the diode 14, the wiring 120, and the infrared reflection film 150 are provided.
  • the support structure 140a includes a connection wiring 142a connected to one end of a series circuit composed of a diode having one end connected to a corresponding row selection line and the other end connected in series, and an insulating film 144a covering the connection wiring 142a. It has.
  • the other support structure 140b includes a connection wiring 142b connected to the other end of a series circuit composed of a diode having one end connected to a corresponding vertical signal line and the other end connected in series, and an insulation covering the connection wiring 142b. And a film 144b.
  • the insensitive pixel 11A having such a configuration is also called an optical insensitive pixel, and is different from the sensitive pixel 12 in that the infrared absorbing film 124 is included in the infrared absorbing film 124.
  • This optical insensitive pixel 11A is insensitive to infrared rays because it reflects infrared rays.
  • the structure is the same as that of the sensitive pixel 12, and therefore, the reference pixel is more suitable than the substrate temperature measurement pixel (thermal insensitive pixel) 11.
  • the Joule heat component generated when the diode 14 is energized does not exist in the thermal insensitive pixel 11 and is different from the sensitive pixel 12 in this respect, but the optical insensitive pixel 11A.
  • the infrared reflecting film 124 is desirably made of aluminum in order to sufficiently reflect infrared rays. Further, the infrared reflection film 124 may be formed in the same layer as the wiring layer that forms the operational amplifiers 201 and 202. In this case, the manufacturing process can be shortened and the cost can be reduced.
  • the temperature of the infrared detection pixel 12 Joule heat generated when the thermoelectric conversion unit 13 is selected is added to the temperature of the semiconductor substrate formed of the support substrate 101 and the embedded insulating film 102, and a temperature component corresponding to the infrared signal is further added. ing. If the temperature of the semiconductor substrate is, for example, 25 ° C., the Joule heat is about 0.1 ° C., and the temperature component corresponding to the infrared signal is on the order of about 0.01 ° C. when the subject temperature changes by 1 ° C. It becomes.
  • the infrared reflective pixel 11A is a faithful insensitive pixel in that the temperature component of the semiconductor substrate and the temperature due to Joule heat among the above three temperature components are similar to those of the infrared detection pixel 12, and the temperature component is reproduced. It can be said.
  • the thermal insensitive pixel 11 does not have a temperature component due to Joule heat, but does not have the concave portion 110, and therefore, there is little variation in IV characteristics between the pixels caused by the concave portion 110. Therefore, there is an advantage that variation in the reference voltage value between elements can be suppressed by applying the thermal insensitive pixel.
  • FIG. 9 is a circuit diagram illustrating a configuration of a specific example of the infrared detection unit according to the present embodiment.
  • the pixels 11 1 and 11 2 in the first row are insensitive pixels
  • the pixels 12 11 and 12 12 in the second row are sensitive pixels (infrared detection pixels).
  • Each pixel 11 1 , 11 2 , 12 11 , 12 12 includes at least one thermoelectric conversion element, for example, a diode 14 formed of a pn junction.
  • the anode of the first row of non-sensitivity pixel 11 1, 11 2 of each diode 14 is connected to the row select line 16 0, the anode of each diode 14 in the second row of sensitive pixel 12 11, 12 12 It is connected to the row select line 16 1.
  • Each of the row selection lines 16 0 and 16 1 is sequentially selected row by row by the row selection circuit 40, and a bias voltage Vd is applied to the selected row selection line.
  • the cathodes of the diodes 14 of the pixels 11 1 and 12 11 in the first column are connected to a vertical signal line (hereinafter also simply referred to as a signal line) 18 1 in the first column, and the pixels 11 2 and 12 in the second column.
  • the cathode of each diode 14 of 12 is connected to the vertical signal line 18 2 of the second column.
  • the row selection circuit 40 applies the bias voltage Vd to the diode 14 in the selected row, the voltage Vd ⁇ Vd0 is applied to the diode 14 of the sensitive pixel in the selected row. Since the diodes 14 in the non-selected rows are all reverse-biased, the row selection lines 16 1 and 16 2 are separated from the signal lines 18 1 and 18 2 . That is, the diode 14 may have a pixel selection function.
  • the potential of the vertical signal lines 18 1 and 18 2 when no infrared light is received is defined as Vs10.
  • Vs10 When the infrared detection pixels 12 11 and 12 12 receive infrared rays, the pixel temperature rises. Thereby, the potential Vsl of the vertical signal lines 18 1 and 18 2 is increased.
  • the temperatures of the infrared detection pixels 12 11 and 12 12 change by about 5 mK.
  • the thermoelectric conversion efficiency is 10 mV / K
  • the potentials of the vertical signal lines 18 1 and 18 2 rise by about 50 ⁇ V. This is very small compared to the bias voltage Vd.
  • the infrared detection pixels 12 11 and 12 12 change their characteristics by reflecting the temperature of the semiconductor substrate, the signals and the substrate temperature cannot be distinguished. That is, for example, even if the environmental temperature changes by 1K, an output change corresponding to about 200 times the infrared signal occurs.
  • the insensitive pixels 11 1 and 11 2 are insensitive to infrared rays, only the temperature information of the semiconductor substrate is reflected. Therefore, if the difference between the signals of the infrared detection pixels 12 11 and 12 12 and the insensitive pixels 11 1 and 11 2 is taken, only infrared information can be detected.
  • Each sample section 32 of the readout circuit 30 includes a coupling capacitor 32a and a sampling transistor 32b.
  • One end of the coupling capacitor 32a is connected to the corresponding vertical signal line, and the other end is connected to the source of the sampling transistor 32b.
  • a sampling signal SMP is applied to the gate of each sampling transistor 32b.
  • Each amplifier 34 of the readout circuit 30 includes an amplification transistor 34a, a switching transistor 34b, a storage capacitor 34c, and a reset transistor 34d.
  • the gate of the amplification transistor 34a is connected to the other end of the coupling capacitor 32a, the drain 35 is connected to the drain of the sampling transistor 32b, and the source is connected to the source line SS.
  • the switching transistor 34b receives a control signal HASEL at its gate, and its source is connected to the drain of the amplification transistor 34a.
  • One end of the storage capacitor 34c is connected to the drain of the switching transistor 34b, and the other end is grounded.
  • the reset transistor 34d receives a reset signal RS at its gate, has its source connected to the drain of the switching transistor 34b, that is, one end of the storage capacitor 34c, and receives the reset potential Vrs at its drain.
  • FIG. 10 is a waveform diagram for explaining the operation of the infrared detecting unit 1 of the present embodiment.
  • the reset transistor 34d and the switching transistor 34b are set by setting the reset signal RS and the control signal HASEL to “H” level. Turn on. At this time, since the reset potential Vrs is applied to the drain of the reset transistor 34d, the wiring to the drain 35 of the amplification transistor 34a becomes the reset potential Vrs. Further, reset charges corresponding to the reset potential Vrs are stored in the storage capacitors 34c corresponding to the vertical signal lines in the first column and the second column, respectively. In FIG. 10, voltages of the storage capacitors 34c corresponding to the vertical signal lines in the first column and the second column are represented as Vc1 and Vc2, respectively.
  • the reset signal RS and the control signal HASEL are set to the “L” level, thereby turning off the reset transistor 34d and the switching transistor 34b.
  • the drain 35 of the amplification transistor 34a is isolated.
  • the control signal VCLK for selecting the row selection line 16 0 from the row selection circuit 40 becomes the "H” level, to apply a bias voltage Vd to the row selection circuit 40 row selection line 16 0.
  • the sampling signal SMP is set to the “H” level to turn on the sampling transistor 32b, and the potential of the source line SS is set to Vs, whereby the source potential of the amplification transistor 34a is set to Vs.
  • the vertical signal line 18 first potential Vs1
  • the gate potential Vg of the amplifying transistor 34a is transiently changes as shown in FIG. 10, respectively. Since the gate potential Vg and the drain potential Vdr of the amplification transistor 34a become the same potential, a current flows from the drain to the source according to the gate potential Vg.
  • Vth is a threshold voltage of the amplification transistor 34a.
  • the current flowing through the amplifying transistor is proportional to (Vg ⁇ Vs ⁇ Vth) 2 and approaches the threshold value Vs + Vth while supplying a negative charge to the coupling capacitor 32a.
  • the sampling signal SMP is set to the “L” level, thereby turning off the sampling transistor 32b and holding the charge of the coupling capacitor 32a at the value Qg (period t3).
  • the insensitive pixel 11 is a substrate temperature measuring pixel.
  • the infrared detection pixel exhibits a forward voltage lower than the substrate temperature measurement pixel by a voltage component Vsh reflecting self-heating due to Joule heat and a temperature increase component Vsig due to infrared absorption.
  • Vs1 Vd ⁇ Vref + Vsh + Vsig
  • Vg (Vd ⁇ Vref + Vsh + Vsig)
  • Vd ⁇ Vref ⁇ Vth ⁇ Vs Vsh + Vsig + Vth + Vs (2)
  • the reset signal RS is set to the “L” level to turn off the reset transistor 34d
  • the control signal HASEL is set to the “H” level following the period t4 to switch the switching transistor 34b. Is kept in the on state, whereby the charge accumulated in the storage capacitors 34c of each column is swept out to the source side of the amplification transistor 34a.
  • the decrease in the charge in the storage capacitor 34c is read by sequentially applying pulses H1 and H2 to the gates of the column selection transistors 36 1 and 36 2 in the horizontal read period t6.
  • the signal of each column accumulated in the selection period t5 of the infrared detection pixel is read out to the horizontal signal line 38 as a time-series signal Vout and output through the buffer 44.
  • This circuit operation that is, the Vth clamp operation makes it possible to amplify and read out only the temperature component of the infrared detection pixel, excluding the substrate temperature component, that is, the infrared signal component and the self-heating component.
  • An infrared imaging device that is not affected by temperature can be realized.
  • this Vth clamp operation can compensate for variations in the threshold value of the amplification transistor 34a in each pixel column, and can suppress fixed vertical streak noise that does not depend on time.
  • Vref (x) is a DC component of the output signal of the insensitive pixel 11 of the column number x, and includes substrate temperature information.
  • k is the Boltzmann constant
  • T is the absolute temperature (K) of the coupling capacitor 32a.
  • the signal processing unit 50 performs noise subtraction processing.
  • a circuit diagram of a specific example of the signal processing unit 50 is shown in FIG.
  • the signal processing unit 50 of this specific example includes an AD conversion unit 52, an average value calculation unit 54, a trigger generation unit 54, a line memory 56, and a subtraction unit 58.
  • the average value calculation unit 54 includes a trigger generation unit 54a and an addition unit 54b.
  • the insensitive pixel row is selected again after the sampling processing, the difference from the sampled voltage is taken in each column, the difference is amplified and output by the amplifier unit 34, the output signal V out (x) is 5) As shown.
  • This expression (5) represents that 1 / f noise of the newly selected insensitive pixel is added to the sampled noise voltage and amplified.
  • This value is analog / digital converted by the AD converter 52 and stored in the line memory 56.
  • the line memory 56 uses a line memory having a size of 160 words ⁇ 20 bits. Please tell me if the memory needs the above size).
  • the insensitive pixel row is selected a plurality of times, and the noise voltage expressed by the equation (5) is acquired and averaged a plurality of times. It is desirable.
  • the trigger generation unit 54a outputs a COPY signal at the start of signal acquisition of the insensitive pixel row, and copies the digital value of the signal of the insensitive pixel row to the line memory 56 as it is. Note that a row counter is input to the trigger generator 54a so that the current processing row can be understood. After the start of acquisition, the trigger generation unit 54 a outputs an ENABLE signal after the second line, and a new signal for the insensitive pixel line is added to the line memory 56.
  • the infrared detection pixel row is selected, and the voltage represented by the following equation (7) is output.
  • the subtraction unit 58 calculates the difference between the equations (7) and (6) for each column.
  • the output signal value after subtraction is expressed by the following equation (8).
  • the noise voltage at the time of sampling is canceled except for the last term.
  • random noise at the time of reading (during sampling) while maintaining the compensation of the threshold variation of the transistor of the amplifier in each column and the substrate temperature compensation characteristic which are the advantages of the Vth clamp operation. It is possible to reduce vertical streak-like noise by a simple algorithm, and the S / N ratio can be increased.
  • the reference pixel row including the reference pixels (insensitive pixels) is one row, but there may be a plurality of reference pixel rows. Further, the reference pixel row may be provided in any row of the imaging region.
  • thermoelectric conversion element is a single diode or a diode connected in series, but may be a resistor.
  • Infrared detector 10 Imaging region 11 Insensitive pixel (thermal insensitive pixel) 11 1 to 11 5 Insensitive pixel 11A Infrared reflective pixel 12 Infrared detection pixel 12 11 to 12 45 Sensitive pixel (infrared detection pixel) 16 0 to 16 4 row selection lines 18 1 to 18 5 Vertical signal lines (signal lines) 30 Reading circuit 32 1 to 32 5 Sample unit 34 1 to 34 5 Amplifier unit 36 1 to 36 5 Column selection switch (column selection transistor) 38 horizontal signal line 40 row selection circuit 42 column selection circuit 44 buffer 50 signal processing circuit 52 AD converter 54 average value calculator 56 line memory 58 subtractor 100 semiconductor substrate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

　信号の読み出し時のノイズを可及的に少なくすることを可能にする。　少なくとも１行に配列される複数の参照画素と、残りの行に配列され入射赤外線を検出する複数の赤外線検出画素とを有する複数の画素の出力を列毎に順次読み出す読み出し部と、読み出し部によって読み出された電気信号をＡＤ変換するＡＤ変換部と、ＡＤ変換部によって変換された複数の参照画素からの電気信号の平均値を画素列毎に計算し、記憶するメモリ部と、ＡＤ変換部によって変換された複数の赤外線検出画素からの電気信号をメモリ部に記憶された平均値との差を、画素列毎に演算する減算部と、を備えている。

Description

赤外線撮像装置
　本発明は赤外線撮像装置に関する。
　赤外線は、可視光よりも煙、霧に対して透過性が高いという特長を有するので、赤外線撮像は、昼夜にかかわらず可能である。また、赤外線撮像は、被写体の温度情報をも得ることができるので、防衛分野をはじめ監視カメラや火災検知カメラのように広い応用範囲を有する。
　近年、冷却機構を必要としない「非冷却型赤外線撮像装置」の開発が盛んになってきている。非冷却型すなわち熱型の赤外線撮像装置は、入射された波長１０μ程度の赤外線を赤外線吸収膜により熱に変換し、この変換された微弱な熱により生じる感熱部の温度変化をなんらかの熱電変換素子により電気信号に変換する。非冷却型の赤外線撮像装置は、この電気信号を読み出すことで赤外線画像情報を得る。
　例えば、一定の順方向電流を与えることにより温度変化を電圧変化に変換するシリコンｐｎ接合を用いた赤外線撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この赤外線撮像装置は、半導体基板としてＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を用いることによって、シリコンＬＳＩ製造プロセスを用いて量産することができるという特長がある。また、熱電変換素子であるシリコンｐｎ接合の整流特性を利用して、行選択の機能を実現しているので画素構造が極めてシンプルに構成できるという特長もある。
　赤外線撮像装置の性能を表す指標の一つは、赤外線撮像装置の温度分解能を表現するＮＥＴＤ（Noise Equivalent Temperature Difference（等価雑音温度差））である。ＮＥＴＤを小さくすること、すなわち、雑音に相当する検出温度差を小さくすることが重要である。そのためには信号の感度を高くすること、および雑音を低減することが必要である。
特開２００２－３００４７５号公報
　特許文献１には、増幅トランジスタの閾値ばらつきの影響を低減するための閾値電圧クランプ処理が記載されている。この閾値電圧クランプ処理は、サンプリングトランジスタがオンになると、信号線と容量結合された増幅トランジスタのゲートに負電荷が蓄積される。このとき、信号線と増幅トランジスタとの間の結合容量の電圧は、（Ｖｄｄ－Ｖｒｅｆ）－Ｖｔｈに収束させることが好ましい。ここで、Ｖｄｄは行選択回路が画素に与えるバイアス電圧であり、Ｖｒｅｆは定電流源から信号線に与えられる電圧であり、Ｖｔｈは画素の閾値電圧である。この閾値電圧クランプ処理では、信号の読み出し時に、各列の増幅トランジスタの閾値電圧のばらつきを補償することができるが、閾値電圧のクランプを行った瞬間に信号線に存在するノイズ成分がホールドされてしまい、以降、行選択時に常にその情報を参照するため、縦スジ状のノイズが現れるという問題がある。
　本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、信号の読み出し時のノイズを可及的に少なくすることのできる赤外線撮像装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様による赤外線撮像装置は、半導体基板と、前記半導体基板に設けられ、複数の画素がマトリクス状に配列された撮像領域であって、前記複数の画素は、少なくとも１行に配列される複数の参照画素と、残りの行に配列され入射赤外線を検出する複数の赤外線検出画素とを有し、各参照画素は第１熱電変換素子を有し、各赤外線検出画素は前記入射赤外線を吸収して熱に変換する赤外線吸収膜と、この赤外線吸収膜によって変換された熱を電気信号に変換する第２熱電変換素子と、を有する熱電変換部を備えている、撮像領域と、前記撮像領域内に前記複数の画素の行に対応して設けられ、それぞれが対応する行の画素の前記熱電変換素子の一端に接続されて前記対応する行の画素を選択する、複数の行選択線と、前記撮像領域内に前記複数の画素の列に対応して設けられ、それぞれが対応する列の画素の前記熱電変換素子の他端に接続されて前記対応する列の画素からの電気信号を読み出すための複数の信号線と、信号線に対応して設けられ、それぞれが対応する信号線から送られてくる、同一行の画素の電気信号をサンプリングし、ホールドする複数のサンプル部と、サンプル部に対応して設けられ、それぞれが、対応するサンプル部によってホールドされた電気信号を増幅して出力する複数の増幅部と、前記複数の増幅部の出力を順次読み出す読み出し部と、前記読み出し部によって読み出された電気信号をＡＤ変換するＡＤ変換部と、前記ＡＤ変換部によって変換された前記複数の参照画素からの電気信号の平均値を画素列毎に計算し、記憶するメモリ部と、前記ＡＤ変換部によって変換された前記複数の赤外線検出画素からの電気信号を前記メモリ部に記憶された前記平均値との差を、画素列毎に演算する減算部と、を備えていることを特徴とする。
　本発明によれば、信号の読み出し時のノイズを可及的に少なくすることのできる赤外線撮像装置を提供することができる。
本発明の一実施形態による赤外線撮像装置を示すブロック図。 一実施形態の変形例による赤外線撮像装置を示すブロック図。 一実施形態の赤外線撮像装置に用いた赤外線検出画素の平面図。 図３に示す切断線Ａ－Ａに沿った赤外線検出画素の断面図。 一実施形態の赤外線撮像装置に用いた熱的無感度画素の平面図。 図５に示す切断線Ｂ－Ｂに沿った熱的無感度画素の断面図。 一実施形態の赤外線撮像装置に用いた赤外線反射画素の平面図。 図７に示す切断線Ｃ－Ｃに沿った赤外線反射画素の断面図。 一実施形態による赤外線撮像装置に用いた赤外線検出部の一具体例を示す回路図。 図９に示す赤外線検出部の動作を説明する波形図。 一実施形態による赤外線撮像装置に用いた信号処理部の一具体例を示す回路図。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
　本発明の一実施形態による赤外線撮像装置を図１に示す。本実施形態の赤外線撮像装置は、赤外線検出部１と、信号処理部５０と、を備えている。赤外線検出部１は半導体基板１００に形成され、マトリクス状に配列された画素を含む撮像領域１０と、読み出し回路３０と、行選択回路４０と、列選択回路４２と、バッファ４４と、を備えている。
　撮像領域１０は、例えば５行５列に配列された２５個の画素１１１～１１５、１２１１～１２４５を備えている。撮像領域は、通常２５個より多くの画素を備えているが、本実施形態では、説明を簡単にするため２５画素とする。第１行に配列された画素１１１～１１５は、赤外線に対する感度を有しない無感度画素である。これらの無感度画素は参照画素とも称される。第２行乃至第５行に配列された画素１２１１～１２４５は、赤外線を検出することの可能な有感度画素である。この有感度画素は赤外線検出画素とも称される。無感度画素１１１～１１５は、熱的無感度画素または光学的無感度画素のいずれかでよい。熱的無感度画素または光学的無感度画素の構造は後述する。各画素１１１～１１５、１２１１～１２４５は、熱電変換素子、例えばｐｎ接合からなるダイオードを少なくとも１個備えている。第ｉ（ｉ＝１，２，３，４，５）行の画素は行選択線１６ｉ－１を介して行選択回路４０に接続され、行選択回路４０が行選択線１６ｉ－１を選択することにより、第ｉ行の画素が選択される。また、第ｊ（ｊ＝１，２，３，４，５）列の画素は、垂直信号線１８ｊに接続され、対応する垂直信号線１８ｊを介して、熱電変換された画素信号が読み出される。
　読み出し回路３０は、垂直信号線に対応して設けられ、対応する垂直信号線からの電気信号をサンプリングするサンプル部３２１～３２５と、垂直信号線に対応して設けられ、サンプル部３２１～３２５によってサンプリングされた電気信号を増幅するアンプ部３４１～３４５と、垂直信号線に対応して設けられた列選択スイッチ３６１～３６５と、水平信号線３８と、を備えている。列選択スイッチ３６１～３６５は列選択回路４２によって選択される。これらの列選択スイッチ３６１～３６５は通常、トランジスタから構成され列選択トランジスタとも称される。
　信号処理部５０は、ＡＤ変換部５２と、平均値計算部５４と、ラインメモリ５６と、減算部５８と、を備えている。ＡＤ変換部５２、平均値計算部５４、ラインメモリ５６、および減算部５８の構成および作用については、後で詳述する。この信号処理部５０は、本実施形態では半導体基板１００には設けられていないが、図２に示す本実施形態の変形例に示すように、半導体基板１００に設けてもよい。
　次に、本実施形態による赤外線撮像装置の有感度画素の構造を図３および図４を参照して説明する。図３は本実施形態による赤外線撮像装置の有感度画素１２の平面図であり、図４は図３に示す切断線Ａ－Ａで切断した場合の断面図である。有感度画素１２は、ＳＯＩ基板上に形成される。このＳＯＩ基板は、支持基板１０１と、埋め込み絶縁層（ＢＯＸ層）１０２と、シリコン単結晶からなるＳＯＩ（Silicon-On-Insulator）層と、を有し、表面部分に凹部１１０が形成されている。そして有感度画素１２は、上記ＳＯＩ層に形成された熱電変換部１３と、熱電変換部１３を凹部１１０の上方に支持する支持構造部１３０ａ、１３０ｂと、を備えている。熱電変換部１３は、直列に接続された複数（図３および図４では２個）のダイオード１４と、これらのダイオード１４を接続する配線１２０と、これらのダイオード１４および配線１２０を覆うように形成された赤外線吸収膜１２４とを備えている。支持構造部１３０ａは、一端が対応する行選択線に接続され他端が直列に接続されたダイオードからなる直列回路の一端に接続される接続配線１３２ａと、この接続配線１３２ａを覆う絶縁膜１３４ａとを備えている。他方の支持構造部１３０ｂは、一端が対応する垂直信号線に接続され他端が直列に接続されたダイオードからなる直列回路の他端に接続される接続配線１３２ｂと、この接続配線１３２ｂを覆う絶縁膜１３４ｂとを備えている。
　赤外線吸収膜１２４は入射された赤外線によって発熱する。ダイオード１４は、赤外線吸収膜１２４で発生した熱を電気信号に変換する。支持構造部１３０ａ、１３０ｂは、熱電変換部１３の周囲を取り巻くように細長く形成されている。これにより、熱電変換部１３は、ＳＯＩ基板からほぼ断熱された状態でＳＯＩ基板上に支持される。
　このような構造を有することにより、有感度画素１２は、入射された赤外線に応じて発生した熱を蓄熱し、この熱に基づいた電圧を信号線に出力することができる。
行選択線からのバイアス電圧Ｖｄは、配線１３２ａを介してダイオード１４へ伝達される。ダイオード１４を通過した信号は、配線１３２ｂを介して垂直信号線に伝達される。
　次に、本実施形態による赤外線撮像装置の無感度画素の一具体例の構成を図５乃至図６を参照して説明する。この具体例の無感度画素１１は、熱的無感度画素であってその平面図を図５に示し、図５に示す切断線Ｂ－Ｂで切断した場合の断面図を図６に示す。この無感度画素１１は、有感度画素１２と同様に、ＳＯＩ基板上に形成される。しかし、無感度画素１１が形成されるＳＯＩ基板の領域には、有感度画素１２の場合と異なり、凹部１１０は形成されていない。そして無感度画素１１は、上記ＳＯＩ基板のＳＯＩ層に形成され直列に接続された複数（図５および図６では２個）のダイオード１４と、これらのダイオード１４を接続する配線１２０と、一端が行選択線に接続され他端が直列に接続されたダイオードからなる直列回路の一端に接続される接続配線１４２ａと、一端が対応する垂直信号線に接続され他端が直列に接続されたダイオードからなる直列回路の他端に接続される接続配線１４２ｂと、これらのダイオード１４、配線１２０、接続配線１４２ａ、１４２ｂを覆うように形成された絶縁膜１２５と、を備えている。
　このように構成された無感度画素１１においては、ダイオード１４で発生した熱は、その周囲の絶縁膜１２５、埋め込み絶縁層１０２および支持基板１０１へ拡散する。即ち、ダイオード１４とその周囲の構造との熱コンダクタンスは、有感度画素１２のそれよりも高い。この具体例の無感度画素１１は、凹部１１０を有しないため、蓄熱機能を有しない。したがって、この具体例の無感度画素１１は、ＳＯＩ基板の温度を反映する。このような無感度画素は基板温度測定画素とも呼ばれる。
　次に、本実施形態による赤外線撮像素子の無感度画素の他の具体例の構成を、図７および図８を参照して説明する。この具体例の無感度画素１１Ａの平面図を図７に示し、図７に示す切断線Ｃ－Ｃで切断した場合の断面図を図８に示す。この具体例の無感度画素１１Ａは、有感度画素１２と同様に、表面部分に凹部１１０が形成されたＳＯＩ基板に形成される。そして無感度画素１１Ａは、上記ＳＯＩ層に形成された反射部１３Ａと、反射部１３Ａを凹部１１０の上方に支持する支持構造部１４０ａ、１４０ｂと、を備えている。反射部１３Ａは、直列に接続された複数（図８では２個）のダイオード１４と、これらのダイオード１４を接続する配線１２０と、これらのダイオード１４および配線１２０を覆うように形成された赤外線反射膜１５０と、これらのダイオード１４、配線１２０、および赤外線反射膜１５０を覆うように形成された赤外線吸収膜１２４とを備えている。支持構造部１４０ａは、一端が対応する行選択線に接続され他端が直列に接続されたダイオードからなる直列回路の一端に接続される接続配線１４２ａと、この接続配線１４２ａを覆う絶縁膜１４４ａとを備えている。他方の支持構造部１４０ｂは、一端が対応する垂直信号線に接続され他端が直列に接続されたダイオードからなる直列回路の他端に接続される接続配線１４２ｂと、この接続配線１４２ｂを覆う絶縁膜１４４ｂとを備えている。
　このような構成の無感度画素１１Ａは、光学的無感度画素とも呼ばれ、赤外線吸収膜１２４内に赤外線反射膜１５０を有している点で、有感度画素１２と異なっている。この光学的無感度画素１１Ａは、赤外線を反射するため、赤外線に対し不感である。それ以外の点は、有感度画素１２と構造が同じであるため、参照画素としては基板温度測定画素（熱的無感度画素）１１よりも適している。例えば、ダイオード１４に通電を行った際に生じるジュール熱による成分は、熱的無感度画素１１には存在せず、この点で有感度画素１２と差異があったが、光学的無感度画素１１Ａでは赤外線による温度変化以外は同じ温度成分を持つ。赤外線反射膜１２４は、赤外線を充分に反射するために、アルミニウムを用いることが望ましい。また、赤外線反射膜１２４は、オペアンプ２０１、２０２等を構成する配線層と同層に構成してもよい。この場合、製造プロセスを短縮することができ、コスト低減が可能である。
　赤外線検出画素１２の温度は、支持基板１０１および埋め込み絶縁膜１０２からなる半導体基板の温度に、熱電変換部１３を選択した際に発生したジュール熱が加わり、さらに赤外線信号に対応する温度成分が加わっている。半導体基板の温度が例えば２５℃であるとすると、ジュール熱はおよそ０．１℃程度、赤外線信号に対応する温度成分は、被写体の温度が１℃変化した際におよそ０．０１℃程度のオーダーとなる。
　赤外線反射画素１１Ａは上記３温度成分のうち、赤外線検出画素１２と同じく、半導体基板の温度およびジュール熱による温度成分を持っており、温度成分を再現している点で忠実な無感度画素であるといえる。
　一方、熱的無感度画素１１は、ジュール熱による温度成分を持たないが、凹部１１０を有していないため、凹部１１０に起因して発生する画素間のＩ－Ｖ特性のばらつきが少ない。したがって、熱的無感度画素を適用することにより、素子間の参照電圧値のばらつきが抑えられるという利点がある。
　次に、図９および図１０を参照しながら、本実施形態の赤外線撮像装置に係る赤外線検出部１の構成および動作を説明する。図９は、本実施形態による赤外線検出部の一具体例の構成を示す回路図である。この具体例においては、図９に示すように、説明を簡単にするために、撮像領域１０には、２行２列に配列された４個の画素が設けられているものとする。第１行目の画素１１１、１１２は無感度画素であり、第２行目の画素１２１１、１２１２は有感度画素（赤外線検出画素）である。
　各画素１１１、１１２、１２１１、１２１２は、熱電変換素子、例えばｐｎ接合からなるダイオード１４を少なくとも１個備えている。
　第１行の無感度画素１１１、１１２のそれぞれのダイオード１４のアノードは、行選択線１６０に接続され、第２行の有感度画素１２１１、１２１２のそれぞれのダイオード１４のアノードは、行選択線１６１に接続されている。行選択線１６０、１６１のそれぞれは、行選択回路４０によって１行ずつ順次選択され、選択された行選択線にはバイアス電圧Ｖｄが印加される。
　第１列の画素１１１、１２１１のそれぞれのダイオード１４のカソードは、第１列の垂直信号線（以下、単に信号線ともいう）１８１に接続され、第２列の画素１１２、１２１２のそれぞれのダイオード１４のカソードは、第２列の垂直信号線１８２に接続されている。
　各垂直信号線１８ｉ（ｉ＝１，２）の一端は、負荷トランジスタ４１ｉのドレインに接続され、他端は差動増幅回路３１ｉの正側入力端子に接続されている。各負荷トランジスタ４１ｉ（ｉ＝１，２）は、飽和領域で動作し、そのゲートに印加されるゲート電圧に応じて、対応する垂直信号線に定電流を供給する。すなわち、負荷トランジスタ４１ｉ（ｉ＝１，２）は、定電流源として機能する。負荷トランジスタ４１ｉ（ｉ＝１，２）のソース電圧をＶｄ０とする。
　行選択回路４０がバイアス電圧Ｖｄを、選択した行のダイオード１４に印加すると、選択した行の有感度画素のダイオード１４に電圧Ｖｄ―Ｖｄ０が印加されることになる。非選択行のダイオード１４は、すべて逆バイアスされているので、行選択線１６１、１６２は信号線１８１、１８２から分離されている。即ち、ダイオード１４は、画素選択機能を担っているといってもよい。
　赤外線非受光時の垂直信号線１８１、１８２の電位をＶｓｌ０と定義する。赤外線検出画素１２１１、１２１２は、赤外線を受光すると、画素温度が上昇する。それにより、垂直信号線１８１、１８２の電位Ｖｓｌは高くなる。例えば、被写体温度が１Ｋ（ケルビン）変化すると、赤外線検出画素１２１１、１２１２の温度は約５ｍＫ変化する。熱電変換効率を１０ｍＶ／Ｋとすると、垂直信号線１８１、１８２の電位は約５０μＶだけ上昇する。これは、バイアス電圧Ｖｄに比べて非常に小さい。
　また、赤外線検出画素１２１１、１２１２は半導体基板の温度に反映して特性が変化するため、信号と基板温度を区別することができない。すなわち、例えば環境温度が１Ｋ変化しただけでも赤外線信号の２００倍程度に相当する出力変化が生じてしまうことになる。
　無感度画素１１１、１１２は、赤外線に対して不感であるため、半導体基板の温度情報のみを反映している。したがって赤外線検出画素１２１１、１２１２と、無感度画素１１１、１１２の信号の差分をとれば、赤外線情報のみを検出することができることになる。
　読み出し回路３０の各サンプル部３２は、結合容量３２ａと、サンプリングトランジスタ３２ｂとを備えている。結合容量３２ａの一端は、対応する垂直信号線に接続され、他端は、サンプリングトランジスタ３２ｂのソースに接続されている。また、各サンプリングトランジスタ３２ｂのゲートには、サンプリング信号ＳＭＰが印加される。
　読み出し回路３０の各アンプ３４部は、増幅トランジスタ３４ａと、スイッチングトランジスタ３４ｂと、蓄積容量３４ｃと、リセットトランジスタ３４ｄとを備えている。増幅トランジスタ３４ａのゲートが結合容量３２ａの他端に接続され、ドレイン３５がサンプリングトランジスタ３２ｂのドレインに接続され、ソースがソース線ＳＳに接続されている。スイッチングトランジスタ３４ｂは、ゲートに制御信号ＨＡＳＥＬを受け、ソースが増幅トランジスタ３４ａのドレインに接続される。蓄積容量３４ｃの一端はスイッチングトランジスタ３４ｂのドレインに接続され、他端が接地される。リセットトランジスタ３４ｄは、ゲートにリセット信号ＲＳを受け、ソースがスイッチングトランジスタ３４ｂのドレイン、すなわち蓄積容量３４ｃの一端に接続され、ドレインにリセット電位Ｖｒｓを受ける。
　また、列選択スイッチ（列選択トランジスタ）３６ｉ（ｉ＝１，２）は、ゲートに列選択回路４２からの選択信号３７ｉを受け、ソースがリセットトランジスタ３４ｄのソースに接続され、ドレインが水平信号線３８に接続される。
　次に、本実施形態による赤外線検出部１の動作を、図１０を参照して説明する。図１０は、本実施形態の赤外線検出部１の動作を説明する波形図である。
　先ず、基板温度測定画素（無感度画素）１１の行選択期間ｔ２の直前のリセット期間ｔ１において、リセット信号ＲＳおよび制御信号ＨＡＳＥＬを「Ｈ」レベルにすることにより、リセットトランジスタ３４ｄおよびスイッチングトランジスタ３４ｂをオン状態にする。このときリセットトランジスタ３４ｄのドレインにリセット電位Ｖｒｓが印加されているため、増幅トランジスタ３４ａのドレイン３５までの配線がリセット電位Ｖｒｓとなる。また、第１列および第２列の垂直信号線に対応する蓄積容量３４ｃのそれぞれにはリセット電位Ｖｒｓに応じたリセット電荷が蓄えられる。図１０では、第１列および第２列の垂直信号線に対応する蓄積容量３４ｃの電圧をそれぞれＶｃ１、Ｖｃ２と表す。
　かかる後に無感度画素の行選択期間ｔ２において、リセット信号ＲＳおよび制御信号ＨＡＳＥＬを「Ｌ」レベルにすることにより、リセットトランジスタ３４ｄおよびスイッチングトランジスタ３４ｂをオフ状態にする。このとき増幅トランジスタ３４ａのドレイン３５は孤立することになる。この期間、行選択回路４０から行選択線１６０を選択する制御信号ＶＣＬＫが「Ｈ」レベルとなり、行選択回路４０は行選択線１６０にバイアス電圧Ｖｄを印加する。このとき、サンプリング信号ＳＭＰを「Ｈ」レベルにしてサンプリングトランジスタ３２ｂをオン状態にするとともに、ソース線ＳＳの電位をＶｓとすることにより、増幅トランジスタ３４ａのソース電位をＶｓにする。このとき、垂直信号線１８１の電位Ｖｓ１と、増幅トランジスタ３４ａのゲート電位Ｖｇは、それぞれ図１０に示すように過渡的に変化する。そして増幅トランジスタ３４ａのゲート電位Ｖｇとドレイン電位Ｖｄｒが同電位となるため、ゲート電位Ｖｇに応じてドレインからソースへと電流が流れる。ここで増幅トランジスタ３４ａは、Ｖｄｒ＝Ｖｇ＞Ｖｇ－Ｖｔｈの関係より、飽和領域で動作している。ここで、Ｖｔｈは増幅トランジスタ３４ａの閾値電圧である。増幅トランジスタを流れる電流は、（Ｖｇ－Ｖｓ－Ｖｔｈ）２に比例し、結合容量３２ａに負電荷を供給しながら、閾値Ｖｓ＋Ｖｔｈに近づいていく。
　サンプリングトランジスタ３２ｂをオフ状態にしている場合の垂直信号線の電位Ｖｓ１は、定電流Ｉｆに応じた無感度画素の順方向電圧をＶｒｅｆとすると、Ｖｄ－Ｖｒｅｆとなるが、増幅トランジスタ３４ａのゲート電位Ｖｇと、結合容量３２ａの電圧Ｖｃｃの和で定義される電位に抑えられてしまうため、結合容量３２ａのキャパシタンスをＣｃｃとすると、増幅トランジスタ３４ａ側に、
　　　Ｑｇ＝－（Ｖｄ－Ｖｒｅｆ－Ｖｔｈ－Ｖｓ）／Ｃｃｃ　　・・・　（１）
で表されるだけの負電荷が蓄積されたとき、初めてＶｓ１＝Ｖｄ－ＶｒｅｆおよびＶｇ＝Ｖｔｈ＋Ｖｃｃとなる。
　無感度画素の行選択期間ｔ２の終了後に、サンプリング信号ＳＭＰを「Ｌ」レベルにすることにより、サンプリングトランジスタ３２ｂをオフ状態にし、結合容量３２ａの電荷を上記の値Ｑｇでホールドする（期間ｔ３）。
　次に、リセット期間ｔ４において、制御信号ＨＡＳＥＬおよびリセット信号ＲＳを「Ｈ」レベルにすることにより、スイッチングトランジスタ３４ｂおよびリセットトランジスタ３４ｄをオン状態にし、増幅トランジスタ３４ａのドレイン電位３５を再びリセット電位Ｖｒｓに戻す。
　次に、行選択信号ＶＣＬＫを「Ｈ」レベルにすることにより、行選択線１６１にバイアス電圧Ｖｄを印加する。すると、赤外線検出画素１２１１、１２２２のダイオード１４に順方向電圧（＝Ｖｒｅｆ－Ｖｓｈ－Ｖｓｉｇ）がかかる。ここで上記無感度画素１１は基板温度測定画素であるとした。赤外線検出画素は基板温度測定画素に比較して、ジュール熱による自己加熱を反映する電圧成分Ｖｓｈと、赤外線吸収による温度上昇成分Ｖｓｉｇ分だけ低い順方向電圧を示す。
　したがって、垂直信号線１８１、１８２の電位は、
　Ｖｓ１＝Ｖｄ－Ｖｒｅｆ＋Ｖｓｈ＋Ｖｓｉｇ
となり、増幅トランジスタ３４ａのゲート電圧は、
　Ｖｇ＝（Ｖｄ－Ｖｒｅｆ＋Ｖｓｈ＋Ｖｓｉｇ）－（Ｖｄ－Ｖｒｅｆ－Ｖｔｈ－Ｖｓ）
　　　＝Ｖｓｈ＋Ｖｓｉｇ＋Ｖｔｈ＋Ｖｓ　　　・・・　（２）
となる。すると増幅トランジスタ３４ａのドレインとソース間には、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 で表される電流Ｉｄｓが流れる。この（３）式からわかるように、Ｖｓの大きさによって、増幅トランジスタ３４ａの相互コンダクタンスｇｍをコントロールすることができる。
　赤外線検出画素の選択期間ｔ５においては、リセット信号ＲＳを「Ｌ」レベルにすることによりリセットトランジスタ３４ｄをオフ状態にし、制御信号ＨＡＳＥＬを期間ｔ４に引き続いて「Ｈ」レベルとすることによりスイッチングトランジスタ３４ｂをオン状態のままとすることによって、各列の蓄積容量３４ｃに蓄積された電荷を増幅トランジスタ３４ａのソース側に掃き出す。
　蓄積容量３４ｃの電荷の減少分は、水平読み出し期間ｔ６において、列選択トランジスタ３６１、３６２のゲートに、順番にパルスＨ１、Ｈ２を印加することによって読み出していく。赤外線検出画素の選択期間ｔ５にて蓄積された各列の信号は、時系列の信号Ｖｏｕｔとなって水平信号線３８に読み出され、バッファ４４を介して出力される。
　この回路動作、すなわちＶｔｈクランプ動作によって、赤外線検出画素の持つ温度成分のうち、基板温度成分を除いた成分、すなわち赤外線信号成分と、自己加熱成分のみを増幅し、読み出しすることが可能となり、環境温度に影響されない赤外線撮像装置を実現することができる。
　また、このＶｔｈクランプ動作によって、各画素列の増幅トランジスタ３４ａの閾値ばらつきを補償することができ、時間に依存しない、固定の縦筋状のノイズが抑えられる。
　しかし、Ｖｔｈクランプ処理を行うごとに、結合容量３２ａにはランダムノイズが重畳する。列番号ｘの結合容量Ｃ（ｘ）には、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 で表される電圧Ｖsample（ｘ）が記憶される。Ｖｒｅｆ（ｘ）は列番号ｘの無感度画素１１の出力信号のうちＤＣ成分であり、基板温度情報を含んでいる。平方根部分は記憶された電圧のうちノイズ成分であり、結合容量３２ａに電圧を記憶した際に必然的に発生するリセットノイズ（＝ｋＴ／Ｃ（ｘ））と、無感度画素の揺らぎノイズ、すなわち１／ｆノイズ（δＶ1/f-ref（ｘ））の二乗和との和の平方根となっている。このノイズ成分がサンプルする度に変動することが問題である。ここで、ｋはボルツマン定数、Ｔは結合容量３２ａの絶対温度（Ｋ）である。
　そこで、本実施形態においては、ノイズ成分を低減するために、信号処理部５０において、ノイズ減算処理を行う。信号処理部５０の一具体例の回路図を図１１に示す。この具体例の信号処理部５０は、ＡＤ変換部５２と、平均値計算部５４と、トリガー発生部５４と、ラインメモリ５６と、減算部５８とを備えている。平均値計算部５４は、トリガー発生部５４ａと、加算部５４ｂとを備えている。
　サンプリング処理後に再度、無感度画素行を選択し、サンプリングされた電圧との差分を各列にてとり、アンプ部３４にて差分を増幅し出力すると、出力信号Ｖｏｕｔ（ｘ）は次の（５）式に示すようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　この（５）式は、サンプリングされたノイズ電圧に、新しく選択された無感度画素の１／ｆノイズが加算され、増幅されるということを表している。この値を、ＡＤ変換部５２にてアナログ／デジタル変換し、ラインメモリ５６に蓄積する。ここで、赤外線検出部１が１６０×１２０個の画素からなり、ＡＤ変換部５２が１６ビットである場合、ラインメモリ５６は、１６０ワード×２０ビットのサイズのラインメモリを使用する（何故、ラインメモリは上記サイズが必要なのかをご教示下さい）。
　無感度画素行の各画素が発生している１／ｆノイズを低減するために、無感度画素行を複数回選択し、（５）式で表されるノイズ電圧を複数回取得、平均化することが望ましい。無感度画素行をＮ回選択、平均化を行った場合、平均化された電圧値は次の（６）式に示すように、無感度画素の１／ｆノイズが選択回数に応じて低減されていく。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 例えば、Ｎ＝１６とすると、ラインメモリ５６には１６回分の無感度画素行の信号が加算されていく。
　以下に無感度画素行の信号平均化の方法を説明する。トリガー発生部５４ａは、無感度画素行の信号取得開始の際にＣＯＰＹ信号を出力し、無感度画素行の信号のデジタル値をラインメモリ５６にそのままコピーさせる。なお、現在の処理行がわかるように、トリガー発生部５４ａには行カウンタが入力されている。取得開始後、２行目以降は、トリガー発生部５４ａはＥＮＡＢＬＥ信号を出力し、無感度画素行の新しい信号がラインメモリ５６に加算されていく。無感度画素行の信号は、列数分、１６０個の１６ビットデータであり、各列のデータがそれぞれ足されていくことになる。１６回分の加算が終了したとき、ラインメモリ５６には、１６ビット＋４ビット＝２０ビット分の大きさを持った値が書き込まれている。そのうち上位１６ビットを出力することで、１６回分の和データが１６で除算されることになり、平均値データとなる。
　引き続き赤外線検出画素行が選択され、次の（７）式で表される電圧が出力される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　減算部５８では（７）式と（６）式の差分を各列に対して計算する。減算後の出力信号値は、次の（８）式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 この（８）式からわかるように、サンプリング時のノイズ電圧は最終項を除いてキャンセルされている。
　以上説明したように、本実施形態によれば、Ｖｔｈクランプ動作の利点である、各列におけるアンプのトランジスタの閾値ばらつきの補償および基板温度補償特性を保ちつつ、読み出し時（サンプリング時）のランダムノイズによる縦筋状のノイズを簡単なアルゴリズムで低減することが可能となり、Ｓ／Ｎ比を高くすることができる。
　なお、上記実施形態においては、参照画素（無感度画素）からなる参照画素行は、１行であったが、参照画素行が複数であってもよい。また、参照画素行は、撮像領域の任意の行に設けても良い。
　上記実施形態においては、熱電変換素子は、ダイオード単体または、直列に接続されたダイオードであったが、抵抗体であってもよい。
１　赤外線検出部
１０　撮像領域
１１　無感度画素（熱的無感度画素）
１１１～１１５　無感度画素
１１Ａ　赤外線反射画素
１２　赤外線検出画素
１２１１～１２４５　有感度画素（赤外線検出画素）
１６０～１６４　行選択線
１８１～１８５　垂直信号線（信号線）
３０　読み出し回路
３２１～３２５　サンプル部
３４１～３４５　アンプ部
３６１～３６５　列選択スイッチ（列選択トランジスタ）
３８　水平信号線
４０　行選択回路
４２　列選択回路
４４　バッファ
５０　信号処理回路
５２　ＡＤ変換部
５４　平均値計算部
５６　ラインメモリ
５８　減算部
１００　半導体基板

Claims (7)

  1. 　半導体基板と、
    　前記半導体基板に設けられ、複数の画素がマトリクス状に配列された撮像領域であって、前記複数の画素は、少なくとも１行に配列される複数の参照画素と、残りの行に配列され入射赤外線を検出する複数の赤外線検出画素とを有し、各参照画素は第１熱電変換素子を有し、各赤外線検出画素は前記入射赤外線を吸収して熱に変換する赤外線吸収膜と、この赤外線吸収膜によって変換された熱を電気信号に変換する第２熱電変換素子と、を有する熱電変換部を備えている、撮像領域と、
    　前記撮像領域内に前記複数の画素の行に対応して設けられ、それぞれが対応する行の画素の前記熱電変換素子の一端に接続されて前記対応する行の画素を選択する、複数の行選択線と、
    　前記撮像領域内に前記複数の画素の列に対応して設けられ、それぞれが対応する列の画素の前記熱電変換素子の他端に接続されて前記対応する列の画素からの電気信号を読み出すための複数の信号線と、
    　信号線に対応して設けられ、それぞれが対応する信号線から送られてくる、同一行の画素の電気信号をサンプリングし、ホールドする複数のサンプル部と、
    　サンプル部に対応して設けられ、それぞれが、対応するサンプル部によってホールドされた電気信号を増幅して出力する複数の増幅部と、
    　前記複数の増幅部の出力を順次読み出す読み出し部と、
    　前記読み出し部によって読み出された電気信号をＡＤ変換するＡＤ変換部と、
    　前記ＡＤ変換部によって変換された前記複数の参照画素からの電気信号の平均値を画素列毎に計算し、記憶するメモリ部と、
    　前記ＡＤ変換部によって変換された前記複数の赤外線検出画素からの電気信号を前記メモリ部に記憶された前記平均値との差を、画素列毎に演算する減算部と、
    　を備えていることを特徴とする赤外線撮像装置。
  2. 　前記メモリ部は、ラインメモリを含むことを特徴とする請求項１記載の赤外線撮像装置。
  3. 　前記半導体基板の表面部分には、前記複数の赤外線検出画素に対応してマトリクス状に配列された複数の凹部が形成され、前記赤外線検出画素のぞれぞれは、前記熱電変換部を対応する凹部の上方に支持する第１および第２支持構造部を更に有し、前記第１支持構造部は一端が対応する赤外線検出画素の熱電変換素子の一端に接続され、他端が対応する赤外線検出画素が接続する行選択線に接続される第１接続配線を有し、前記第２支持構造部は一端が対応する赤外線検出画素の熱電変換素子の他端に接続され、他端が対応する赤外線検出画素が接続する信号線に接続される第２接続配線を有することを特徴とする請求項１記載の赤外線撮像装置。
  4. 　前記参照画素は、前記入射赤外線の熱に感度を有しない熱的無感度画素であることを特徴とする請求項１記載の赤外線撮像装置。
  5. 　前記参照画素は、前記熱電変換素子を覆うように形成され前記入射赤外線を反射する赤外線反射膜を有している光学的無感度画素であり、前記参照画素の下方の前記半導体基板の表面部分に凹部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の赤外線撮像装置。
  6. 　前記第１および第２熱電変換素子は直列に接続されたダイオードであることを特徴とする請求項１記載の赤外線撮像素子。
  7. 　前記第１および第２熱電変換素子は直列に接続された抵抗体であることを特徴とする請求項１記載の赤外線撮像素子。
PCT/JP2009/063408 2009-07-28 2009-07-28 赤外線撮像装置 WO2011013197A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2009/063408 WO2011013197A1 (ja) 2009-07-28 2009-07-28 赤外線撮像装置
JP2011524559A JP5421371B2 (ja) 2009-07-28 2009-07-28 赤外線撮像装置
US13/358,056 US8344321B2 (en) 2009-07-28 2012-01-25 Infrared imaging device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2009/063408 WO2011013197A1 (ja) 2009-07-28 2009-07-28 赤外線撮像装置

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US13/358,056 Continuation US8344321B2 (en) 2009-07-28 2012-01-25 Infrared imaging device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011013197A1 true WO2011013197A1 (ja) 2011-02-03

Family

ID=43528874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2009/063408 WO2011013197A1 (ja) 2009-07-28 2009-07-28 赤外線撮像装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8344321B2 (ja)
JP (1) JP5421371B2 (ja)
WO (1) WO2011013197A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102564605A (zh) * 2011-11-09 2012-07-11 魏建明 高清热成像红外探测器
US20120228506A1 (en) * 2011-03-09 2012-09-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Solid state imaging device
JP2014053928A (ja) * 2013-10-15 2014-03-20 Toshiba Corp 固体撮像素子
WO2019087522A1 (ja) * 2017-10-31 2019-05-09 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置
JPWO2019031235A1 (ja) * 2017-08-10 2020-08-13 浜松ホトニクス株式会社 光検出器

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016203525A1 (ja) * 2015-06-15 2016-12-22 オリンパス株式会社 半導体装置
KR102355553B1 (ko) * 2016-09-02 2022-01-26 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 촬상 장치
JP6726087B2 (ja) * 2016-12-14 2020-07-22 浜松ホトニクス株式会社 光検出器
US12007137B2 (en) * 2018-06-06 2024-06-11 Mitsubishi Electric Corporation Infrared imaging element comprising temperature detection pixels, drive lines, signal lines, vertical scanning circuit, signal line selection circuit, and one or more read circuits, and air conditioner equipped with the same
FR3082385B1 (fr) * 2018-06-08 2021-05-14 Ulis Dispositif et procede de compensation de chaleur parasite dans une camera infrarouge
FR3082346B1 (fr) * 2018-06-08 2020-10-23 Ulis Dispositif et procede de compensation de chaleur parasite dans une camera infrarouge
CL2018002477A1 (es) * 2018-08-30 2018-10-19 SL CAPITAL SpA Sistema y método para la detección y digitalización del hormigón en estado fresco usando tecnología infraroja y funciones matemáticas de tendencia.

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1023335A (ja) * 1996-07-05 1998-01-23 Nec Corp 赤外線撮像装置
JP2002016841A (ja) * 2000-06-30 2002-01-18 Minolta Co Ltd 固体撮像装置
JP2007158916A (ja) * 2005-12-07 2007-06-21 Toshiba Corp 赤外線センサおよびその駆動方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6759657B2 (en) * 2001-03-27 2004-07-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Infrared sensor
JP3793033B2 (ja) 2001-03-29 2006-07-05 株式会社東芝 赤外線センサ及びその駆動方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1023335A (ja) * 1996-07-05 1998-01-23 Nec Corp 赤外線撮像装置
JP2002016841A (ja) * 2000-06-30 2002-01-18 Minolta Co Ltd 固体撮像装置
JP2007158916A (ja) * 2005-12-07 2007-06-21 Toshiba Corp 赤外線センサおよびその駆動方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120228506A1 (en) * 2011-03-09 2012-09-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Solid state imaging device
JP2012189357A (ja) * 2011-03-09 2012-10-04 Toshiba Corp 固体撮像素子
US8581199B2 (en) 2011-03-09 2013-11-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Solid state imaging device
CN102564605A (zh) * 2011-11-09 2012-07-11 魏建明 高清热成像红外探测器
JP2014053928A (ja) * 2013-10-15 2014-03-20 Toshiba Corp 固体撮像素子
JPWO2019031235A1 (ja) * 2017-08-10 2020-08-13 浜松ホトニクス株式会社 光検出器
WO2019087522A1 (ja) * 2017-10-31 2019-05-09 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置
JPWO2019087522A1 (ja) * 2017-10-31 2020-11-19 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置
JP7132235B2 (ja) 2017-10-31 2022-09-06 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置
US11438541B2 (en) 2017-10-31 2022-09-06 Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging device with first temperature detection element and second temperature detection element for temperature reference

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2011013197A1 (ja) 2013-01-07
JP5421371B2 (ja) 2014-02-19
US20120119088A1 (en) 2012-05-17
US8344321B2 (en) 2013-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5421371B2 (ja) 赤外線撮像装置
JP5443793B2 (ja) 赤外線固体撮像素子
US7361899B2 (en) Infrared sensor, infrared camera, method of driving infrared sensor, and method of driving infrared camera
US6759657B2 (en) Infrared sensor
US20090008556A1 (en) Device for detecting electromagnetic radiation, especially infrared radiation
JP3226859B2 (ja) 撮像装置
KR20110074481A (ko) 적외선 검출 회로, 센서 디바이스 및 전자 기기
JP2008268155A (ja) 熱型赤外線固体撮像素子
JP4343144B2 (ja) 赤外線センサ
JP5425127B2 (ja) 固体撮像素子
US9222838B2 (en) Detection device, sensor device, and electronic device
CN103900722A (zh) 非制冷红外焦平面阵列读出电路
US20150241282A1 (en) Imaging device
US7737400B2 (en) Bolometer type uncooled infrared ray sensor and method for driving the same
JP5443800B2 (ja) 赤外線固体撮像素子
JP4331160B2 (ja) 赤外線センサおよびその駆動方法
JP6026585B2 (ja) 赤外線撮像装置
JP3974902B2 (ja) 熱型赤外線検出素子
Ceylan et al. Implementation of pixel level digital TDI for scanning type LWIR FPAs
CN110214444A (zh) 背面照明的全局快门成像阵列
Lv et al. Novel low area CMOS readout circuit for uncooled microbolometers with low noise
JP5738954B2 (ja) 固体撮像素子

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09847789

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011524559

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09847789

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1