JP3435629B2 - Thermal infrared detector - Google Patents
Thermal infrared detectorInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、赤外線検出装置
に関し、特に内部に増幅手段と走査手段を備える熱型赤
外線検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared detecting device, and more particularly to a thermal infrared detecting device having amplification means and scanning means inside.
【0002】[0002]
【従来の技術】極低温に冷却する必要がない熱型赤外線
検出装置では、測定中に周囲温度の変化が起きると検出
素子の感度を含めて増幅系のオフセットが大きく変化す
る。このため、オフセット補償は随時行なうことが望ま
しく、従来から熱型赤外線検出装置にはオフセットや感
度むら等を補正する手段が設けられている。2. Description of the Related Art In a thermal infrared detector that does not need to be cooled to an extremely low temperature, if the ambient temperature changes during measurement, the offset of the amplification system, including the sensitivity of the detection element, changes greatly. For this reason, it is desirable to perform offset compensation at any time, and conventionally, thermal-type infrared detectors have been provided with means for correcting offset, sensitivity unevenness, and the like.
【0003】このような熱型赤外線検出装置の感度むら
やその増幅回路のオフセット電圧を補償する方法として
は、例えば、特開平9−218090号公報に開示され
たものがある。上記の熱型赤外線検出装置では、検出素
子と電気的特性は同じであるが、熱的感度が低くて赤外
線の入射によって出力信号の変化しないように構成され
た補正素子を、検出素子の近傍に設け、上記補正素子の
出力に基づいて検出素子の感度むらやオフセットを補正
するように構成している。As a method of compensating for the sensitivity unevenness of such a thermal infrared detector and the offset voltage of its amplifier circuit, there is, for example, the one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-218090. In the above-mentioned thermal infrared detection device, although the electrical characteristics are the same as the detection element, a correction element configured so that the output signal does not change due to the incidence of infrared rays due to low thermal sensitivity is provided near the detection element. It is provided so as to correct sensitivity unevenness and offset of the detection element based on the output of the correction element.
【0004】すなわち、上記のような熱型赤外線検出装
置では、検出素子の感度を向上させるために検出素子の
構成部分を基板から熱分離する構造が取られていたり、
または入射赤外線を効率よく吸収するために赤外線吸収
膜が形成されていたり、あるいはこの両者を施している
場合もある。補正素子はこのいずれかあるいは両方が施
されていない構造をしており、そのために赤外線が入射
しても補正素子の出力信号値は変化せず、基板温度など
により決まる一定の信号値を出力する。そしてこのよう
な補正素子の電気特性は検出素子と同様であるため、基
板温度による直流出力変動や経時劣化による直流出力変
動等もほぼ同程度であると考えられる。このため、補正
素子の信号を増幅回路に入力すると、検出素子の直流出
力変動や増幅回路のオフセット電圧等の合成値が得られ
る。これをホールドキャパシタにサンプルホールドし、
このホールド値を用いて検出素子の出力値から加減算す
ることで、検出素子の直流出力変動や増幅回路のオフセ
ット電圧を補正した測定値を得るものである。また、複
数の検出素子を順次測定し、1サイクル毎にサンプルホ
ールドすることによって、温度変化などの環境変化によ
る検出素子の出力変動を直ちに補正することができる。That is, in the thermal infrared detecting device as described above, there is adopted a structure in which the constituent parts of the detecting element are thermally separated from the substrate in order to improve the sensitivity of the detecting element.
Alternatively, an infrared absorbing film may be formed to efficiently absorb incident infrared rays, or both may be provided. The correction element has a structure in which one or both of these are not applied, and therefore the output signal value of the correction element does not change even when infrared rays are incident, and outputs a constant signal value determined by the substrate temperature and the like. . Since the electrical characteristics of such a correction element are similar to those of the detection element, it is considered that the DC output fluctuation due to the substrate temperature and the DC output fluctuation due to deterioration over time are substantially the same. Therefore, when the signal of the correction element is input to the amplification circuit, a combined value such as the DC output fluctuation of the detection element and the offset voltage of the amplification circuit can be obtained. This is sample-held in the hold capacitor,
The hold value is used to add or subtract from the output value of the detection element to obtain a measured value in which the DC output fluctuation of the detection element and the offset voltage of the amplifier circuit are corrected. Further, by sequentially measuring a plurality of detection elements and sample-holding for each cycle, it is possible to immediately correct the output variation of the detection elements due to environmental changes such as temperature changes.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の熱型赤外線検出装置において、複数の検出素
子を備えた構成では、各検出素子測定の1サイクル毎に
1回のオフセット電圧測定とサンプルホールドを行なう
必要があるため、検出素子の数が多い場合には、ホール
ドキャパシタの保持時間が長くなり、補正の基準電位と
なるホールド値がリーク電流によって変動する。このた
め、ホールドキャパシタの保持時間が長くなるほど、オ
フセット補正後の電圧値が不正確になるという問題があ
る。特に熱型赤外線検出素子は感度が低いため、S/N
を向上させるように測定周波数を低くすると、ホールド
キャパシタの保持時間がさらに長くなり、オフセット補
正後の電圧値が不正確になってしまう。However, in such a conventional thermal type infrared detection device, in the structure provided with a plurality of detection elements, the offset voltage measurement and the sample are performed once for each cycle of measurement of each detection element. Since it is necessary to hold, when the number of detection elements is large, the holding time of the hold capacitor becomes long, and the hold value as the reference potential for correction fluctuates due to the leak current. Therefore, there is a problem that the longer the holding time of the hold capacitor, the more inaccurate the voltage value after offset correction. In particular, thermal infrared detectors have low sensitivity, so S / N
If the measurement frequency is lowered so as to improve, the holding time of the hold capacitor becomes longer and the voltage value after offset correction becomes inaccurate.
【0006】一方、ホールドキャパシタのホールド値変
動の影響を最小限にして精度を高めるため、各検出素子
を測定する前にオフセット電圧測定とサンプルホールド
を行なう構成にすると、オフセット電圧測定とサンプル
ホールドを行なう間、増幅回路出力はゼロとなるため、
出力の空白時間が増加することになる。また、これに伴
って1サイクルの計測時間(全体の検出素子の信号出力
の周期)が長くなるという新たな問題が生じてしまう。On the other hand, in order to minimize the influence of the fluctuation of the hold value of the hold capacitor and improve the accuracy, if the offset voltage measurement and the sample hold are performed before the measurement of each detection element, the offset voltage measurement and the sample hold are performed. During the operation, the output of the amplifier circuit becomes zero, so
The output blank time will increase. Further, along with this, a new problem arises that the measurement time of one cycle (the cycle of signal output of the entire detection element) becomes long.
【0007】本発明は、上記のごとき従来技術の問題を
解決するためになされたものであり、検出素子の数が多
い場合でもオフセットの補正を正確に行なうことがで
き、しかも出力の空白時間を生じることのない熱型赤外
線検出装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above. Even when the number of detecting elements is large, the offset can be corrected accurately and the output blank time can be reduced. It is an object of the present invention to provide a thermal infrared detector that does not occur.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明においては、特許請求の範囲に記載するように
構成している。すなわち、請求項1に記載の発明におい
ては、所定の電気特性と赤外線感度とを有する検出素子
と、上記検出素子と近接して配設され、かつ、上記検出
素子と同じ電気特性を有するが赤外線感度が異なってい
て赤外線が入射しても出力値が変化しない補正素子と、
上記検出素子の信号と上記補正素子の信号とを順次切り
換えて出力する切り換え手段と、上記補正素子の信号が
与えられる毎に、それに対応した値をオフセットの補正
値として記憶する記憶手段と、上記検出素子の信号が与
えられる毎に、それを上記補正値を用いて補正して出力
する手段と、からなる回路を一つのブロックとして、複
数のブロックを有し、一つのブロックで上記補正値の記
憶が行なわれている時刻に、他の一つのブロックでは上
記検出素子の信号の補正と出力が行なわれ、かつその状
態が順次各ブロックを循環するように制御する手段と、
を備えるように構成している。In order to achieve the above object, the present invention is constructed as described in the claims. That is, in the invention described in claim 1, a detection element having a predetermined electric characteristic and infrared sensitivity and an infrared ray which is arranged close to the detection element and has the same electric characteristic as the detection element A correction element that has different sensitivities and whose output value does not change even when infrared rays enter,
Switching means for sequentially switching and outputting the signal of the detection element and the signal of the correction element; storage means for storing a value corresponding to the signal of the correction element as an offset correction value each time the signal of the correction element is given; Each time a signal from the detection element is given, a circuit that consists of a unit that corrects and outputs the signal using the correction value is provided as one block, and a plurality of blocks are provided. At the time when the memory is stored, the signal of the detection element is corrected and output in the other one block, and the state is controlled so as to sequentially circulate in each block,
It is configured to include.
【0009】上記のように、全体の検出素子を複数のブ
ロックに分け、それぞれのブロックに補正素子を設け、
一つのブロックで補正値の記憶が行なわれている時刻に
他のブロックの検出素子の信号の補正と出力を行ない、
それを順次循環させるように構成したことにより、一つ
の検出素子の信号検出が行なわれる毎に補正値が更新さ
れるので、検出素子数が増加しても記憶手段(ホールド
キャパシタ)の保持時間を最短とすることが出来る。そ
のため、リーク電流によるホールド値変動が無視でき、
高精度のオフセット補正値が得られる。また、一つのブ
ロックで補正値を更新している時刻に、他のブロックで
は検出素子の信号の補正と出力が行なわれるので、出力
端子の出力電圧がゼロとなる様な空白時間が無い。この
ため、空白時間によって1サイクルの計測時間(全体の
検出素子の信号出力の周期)が長くなるということも起
こらない。As described above, the entire detection element is divided into a plurality of blocks, and the correction element is provided in each block.
At the time when the correction value is stored in one block, the signal of the detection element of another block is corrected and output,
Since it is configured to circulate in sequence, the correction value is updated every time the signal of one detection element is detected, so that the holding time of the storage means (hold capacitor) is maintained even if the number of detection elements increases. It can be the shortest. Therefore, the hold value fluctuation due to leakage current can be ignored,
A highly accurate offset correction value can be obtained. Further, at the time when the correction value is updated in one block, the signal of the detection element is corrected and output in the other blocks, so there is no blank time such that the output voltage of the output terminal becomes zero. Therefore, the blank time does not cause the measurement time of one cycle (the cycle of the signal output of the entire detection element) to become long.
【0010】また、請求項2に記載の発明においては、
n個(n>2)のブロックを有し、i(1≦i≦n)番
目のブロックで補正値の記憶が行なわれている時刻には
i−1番目のブロックで検出素子の信号の補正と出力が
行なわれ、iを1からnまで順次移動させ、それを循環
させるように構成したことにより、常に補正値を更新し
た直後のブロックの検出素子の信号が補正されて出力さ
れるので、リーク電流によるホールド値の変動を小さく
することができる。According to the second aspect of the invention,
It has n (n> 2) blocks, and at the time when the correction value is stored in the i (1 ≦ i ≦ n) th block, the signal of the detection element is corrected in the i−1th block. Since i is sequentially moved from 1 to n and is circulated, the signal of the detection element of the block immediately after updating the correction value is corrected and output. It is possible to reduce the fluctuation of the hold value due to the leak current.
【0011】また、請求項3に記載の発明においては、
各ブロック毎にm(m>2)個の検出素子を有するn個
(n>2)のブロックを備え、n×m個の検出素子の信
号を順次補正して出力することが出来る。Further, in the invention described in claim 3,
Each block is provided with n (n> 2) blocks having m (m> 2) detection elements, and signals of n × m detection elements can be sequentially corrected and output.
【0012】[0012]
【発明の効果】本発明においては、一つの検出素子の信
号検出が行なわれる毎に補正素子の信号に対応した値を
オフセットの補正値として記憶するように構成している
ので、検出素子数が増加しても記憶手段(ホールドキャ
パシタ)の保持時間を最短とすることが出来るため、リ
ーク電流によるホールド値変動が無視でき、高精度のオ
フセット補正値が得られるという効果が得られる。ま
た、一つのブロックで補正素子の信号に対応した値を補
正値として記憶している時刻に、他のブロックでは検出
素子の信号の補正と出力が行なわれるので、出力端子の
出力電圧がゼロとなる様な空白時間が無い。このため、
空白時間によって全体の検出素子の信号出力の周期が長
くなるということも生じないという利点がある。According to the present invention, since the value corresponding to the signal of the correction element is stored as the offset correction value every time the signal of one detection element is detected, the number of detection elements is reduced. Since the holding time of the storage means (hold capacitor) can be minimized even if it increases, the hold value fluctuation due to the leak current can be ignored, and an effect that a highly accurate offset correction value is obtained can be obtained. Further, at the time when the value corresponding to the signal of the correction element is stored as the correction value in one block, the signal of the detection element is corrected and output in the other block, so that the output voltage of the output terminal is zero. There is no blank time to become. For this reason,
There is an advantage that the blanking time does not lengthen the cycle of signal output of all the detection elements.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説
明する。図1は本発明の実施の形態の構成を示す回路図
である。図1に示す回路は(A)と(B)の二つのブロ
ック(それぞれ破線で囲んだ部分)により回路が構成さ
れており、名称および機能が同一の個所については同一
番号にAまたはBを併記するものとして、主として
(A)ブロックのものについて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention. The circuit shown in FIG. 1 is composed of two blocks (A) and (B) (portions encircled by broken lines), and for portions having the same name and function, A or B is added to the same number. The following mainly describes the block (A).
【0014】検出素子1A、2A、3A、4A、補正素
子5Aが一列に整列した状態で近接して設置されてい
る。なお、各検出素子は、例えば半導体基板上に形成さ
れた微小構造の素子であり、温接点と冷接点とでP型サ
ーモパイルとN型サーモパイルが交互に接続されて構成
され、かつ温接点が基板と熱分離(例えば基板の空洞上
に設けられている)されていると共に、温接点上にはA
u黒膜等の赤外線吸収膜が設けられている。そのため赤
外線が入射すると温接点と冷接点とに温度差が生じ、そ
れに対応した出力が送出される。それに対して補正素子
は、温接点と冷接点とでP型サーモパイルとN型サーモ
パイルが構成される点は検出素子と同一であるが、温接
点が基板と熱分離されておらず(基板上に直接設置)、
かつ温接点上に赤外線吸収膜も設けられていない。した
がって温接点と冷接点とに温度差が生じないので、赤外
線に対応した出力は生じないように構成されている。な
お、検出素子および補正素子の構造の詳細は前記の従来
例(特開平9−218090号)に記載されている。The detection elements 1A, 2A, 3A, 4A and the correction element 5A are closely arranged in a line. Each detection element is, for example, a microstructured element formed on a semiconductor substrate, and is configured by alternately connecting a P-type thermopile and an N-type thermopile with a hot junction and a cold junction, and the hot junction has a substrate. Is thermally separated (for example, provided on the cavity of the substrate), and A is provided on the hot junction.
An infrared absorbing film such as a u black film is provided. Therefore, when infrared rays enter, a temperature difference occurs between the hot junction and the cold junction, and an output corresponding to the temperature difference is transmitted. On the other hand, the correction element is the same as the detection element in that the hot junction and the cold junction form a P-type thermopile and an N-type thermopile, but the hot junction is not thermally separated from the substrate (on the substrate. Direct installation),
Moreover, no infrared absorption film is provided on the hot junction. Therefore, since there is no temperature difference between the hot junction and the cold junction, the output corresponding to infrared rays is not produced. The details of the structures of the detection element and the correction element are described in the above-mentioned conventional example (JP-A-9-218090).
【0015】各検出素子および補正素子のプラス側出力
のそれぞれは、スイッチングトランジスタ11A、12
A、13A、14A、41A、42A、43A、44
A、61Aを介してプラスバス線32Aに接続されてい
る。また、各検出素子および補正素子のマイナス側出力
は、それぞれマイナスバス線33Aに接続されている。
この33Aは基準電位である。プラスバス線32Aおよ
びマイナスバス線33Aは増幅回路7A(破線で囲んだ
部分)に接続されており、増幅回路7Aはプラスバス線
32A上の信号を増幅して出力する。この増幅回路7A
の出力は、オフセット補正回路8Aに接続されている。The positive side outputs of the detection elements and the correction elements are respectively connected to the switching transistors 11A and 12A.
A, 13A, 14A, 41A, 42A, 43A, 44
It is connected to the plus bus line 32A through A and 61A. The negative output of each detection element and correction element is connected to the negative bus line 33A.
This 33A is a reference potential. The plus bus line 32A and the minus bus line 33A are connected to an amplifier circuit 7A (a portion surrounded by a broken line), and the amplifier circuit 7A amplifies and outputs a signal on the plus bus line 32A. This amplifier circuit 7A
The output of is connected to the offset correction circuit 8A.
【0016】オフセット補正回路8A(破線で囲んだ部
分)はオペアンプ81A、抵抗82A、83Aからなる
非反転増幅器を基本とし、それにサンプルトランジスタ
84Aおよびホールドキャパシタ85Aで構成されてい
る。増幅回路7Aの出力線34Aはオペアンプ81Aの
一方の比較入力とされ、かつ、サンプルトランジスタ8
4Aを介してホールドキャパシタ85Aに印加される。
このホールドキャパシタ85Aの端子電圧が抵抗82A
を介してオペアンプ81Aの他方の比較入力とされる。
オフセット補正回路8Aの出力線35Aはスイッチング
トランジスタ91Aを介して出力端子110に接続され
ている。The offset correction circuit 8A (the portion surrounded by a broken line) is basically a non-inverting amplifier composed of an operational amplifier 81A and resistors 82A and 83A, and is composed of a sample transistor 84A and a hold capacitor 85A. The output line 34A of the amplifier circuit 7A is used as one comparison input of the operational amplifier 81A, and the sample transistor 8
It is applied to the hold capacitor 85A via 4A.
The terminal voltage of the hold capacitor 85A is the resistance 82A.
Is used as the other comparison input of the operational amplifier 81A.
The output line 35A of the offset correction circuit 8A is connected to the output terminal 110 via the switching transistor 91A.
【0017】ブロック走査回路100の信号線101
は、(A)ブロックの41A、42A、43A、44
A、91Aおよび(B)ブロックの61B、84Bのト
ランジスタのゲートに接続されている。同様に信号線1
02は(B)ブロックの41B、42B、43B、44
B、91Bおよび(A)ブロックの61A、84Aのト
ランジスタのゲートに接続されている。すなわち、
(A)ブロックと(B)ブロックとでは、信号線101
と102とが反対の素子群に接続されている。また、ブ
ロック走査回路100の信号線101は検出素子アドレ
ス走査回路6の入力にも接続されている。The signal line 101 of the block scanning circuit 100
41A, 42A, 43A, 44 of the (A) block
The gates of the transistors A, 91A and 61B, 84B of the (B) block are connected. Similarly, signal line 1
02 is 41B, 42B, 43B, 44 of the (B) block
B, 91B and 61A, 84A of the (A) block are connected to the gates of the transistors. That is,
In the (A) block and the (B) block, the signal line 101
And 102 are connected to opposite element groups. The signal line 101 of the block scanning circuit 100 is also connected to the input of the detection element address scanning circuit 6.
【0018】検出素子アドレス走査回路6の出力端子2
1、22、23、24は夫々(A)ブロックの11A、
12A、13A、14Aおよび(B)ブロックの11
B、12B、13B、14Bの順番で各トランジスタの
ゲートに接続されている。Output terminal 2 of detection element address scanning circuit 6
1, 22, 23, and 24 are 11A of the (A) block,
11 of 12A, 13A, 14A and (B) block
B, 12B, 13B, and 14B are sequentially connected to the gates of the transistors.
【0019】次に、図2は図1の回路各部における信号
波形を示すタイミングチャートである。以下、図1の構
成における動作を図2に基づいて説明する。Next, FIG. 2 is a timing chart showing signal waveforms in each part of the circuit of FIG. The operation of the configuration shown in FIG. 1 will be described below with reference to FIG.
【0020】図2中、(a)、(b)はそれぞれブロッ
ク走査回路100の出力端子101、102からの波形
を示し、(c)、(d)、(e)、(f)はそれぞれ検
出素子アドレス走査回路6の出力端子21、22、2
3、24からの波形を示し、(g)、(h)はそれぞれ
プラスバス線32A、32B上の信号、(i)は出力端
子110からの出力を示す。In FIG. 2, (a) and (b) respectively show waveforms from the output terminals 101 and 102 of the block scanning circuit 100, and (c), (d), (e) and (f) are detected respectively. Output terminals 21, 22, 2 of the element address scanning circuit 6
Waveforms from 3 and 24 are shown, (g) and (h) show signals on the plus bus lines 32A and 32B, and (i) shows an output from the output terminal 110.
【0021】ブロック走査回路100の出力端子101
と102の信号波形は(a)と(b)に示すように
“H”と“L”が交互に、かつ相互に逆位相で順次出力
される。この出力端子101の信号は(A)ブロックの
スイッチングトランジスタ41A、42A、43A、4
4A、91Aおよび(B)ブロックの61B、84Bの
ゲートに送られ、また、出力端子102の信号は(B)
ブロックのスイッチングトランジスタ41B、42B、
43B、44B、91Bおよび(A)ブロックの61
A、84Aのゲートに送られる。そのため、上記信号が
“H”のとき各スイッチングトランジスタがオンする。
また、ブロック走査回路100の出力端子101の信号
に同期して、検出素子アドレス走査回路6の出力端子2
1、22、23、24は(c)、(d)、(e)、
(f)に示すように“H”信号が順次出力される。この
信号は(A)ブロックのスイッチングトランジスタ11
A、12A、13A、14Aおよび(B)ブロックの1
1B、12B、13B、14Bのゲートに順次送られ、
対応するスイッチングトランジスタが順次オンする。Output terminal 101 of block scanning circuit 100
As shown in (a) and (b), the signal waveforms of and 102 are sequentially output with "H" and "L" alternately and in opposite phases to each other. The signals at the output terminal 101 are the switching transistors 41A, 42A, 43A, 4A of the (A) block.
4A, 91A and (B) are sent to the gates of 61B and 84B of the block, and the signal at the output terminal 102 is (B).
Block switching transistors 41B, 42B,
43B, 44B, 91B and 61 of the (A) block
A, sent to the gate of 84A. Therefore, each switching transistor is turned on when the signal is "H".
The output terminal 2 of the detection element address scanning circuit 6 is synchronized with the signal of the output terminal 101 of the block scanning circuit 100.
1, 22, 23, and 24 are (c), (d), (e),
As shown in (f), "H" signals are sequentially output. This signal is the switching transistor 11 of the (A) block.
A, 12A, 13A, 14A and (B) block 1
It is sent to the gates of 1B, 12B, 13B, 14B in sequence,
The corresponding switching transistors sequentially turn on.
【0022】以下、時刻順に説明する。まず、時刻t=
TEでは、(b)に示す出力端子102の信号が“H”
になるので、スイッチングトランジスタ61Aがオン
(このとき101が“L”なので、トランジスタ41A
〜44Aは全てオフ)になり、補正素子5Aの出力が増
幅回路7Aを介してオフセット補正回路8Aに入力す
る。そして、このときサンプルトランジスタ84Aもオ
ンなので、補正素子5Aの出力すなわちオフセット電圧
がホールドキャパシタ85Aに入力する。次に、出力端
子102の信号が“L”になるとサンプルトランジスタ
84Aがオフになり、上記のオフセット電圧がホールド
キャパシタ85Aに保存される。このオフセット電圧は
オペアンプ81Bのマイナス側入力に接続されている。Hereinafter, description will be made in order of time. First, time t =
In TE, the signal at the output terminal 102 shown in (b) is “H”.
Therefore, the switching transistor 61A is turned on (at this time, 101 is “L”, so the transistor 41A
44A is turned off), and the output of the correction element 5A is input to the offset correction circuit 8A via the amplifier circuit 7A. Since the sample transistor 84A is also turned on at this time, the output of the correction element 5A, that is, the offset voltage is input to the hold capacitor 85A. Next, when the signal at the output terminal 102 becomes "L", the sample transistor 84A is turned off, and the above offset voltage is stored in the hold capacitor 85A. This offset voltage is connected to the negative side input of the operational amplifier 81B.
【0023】次に、時刻t=TAにでは、(a)に示す
出力端子101の信号および(c)に示す出力端子21
の信号が共に“H”になるので、スイッチングトランジ
スタ11Aと41Aがオンして、(g)のG1に示すよ
うな検出素子1Aの出力がプラスバス線32Aに送出さ
れ、これが増幅回路7Aを介してオフセット補正回路8
Aに入力する。なお、このとき(b)に示す出力端子1
02の信号は“L”でサンプルトランジスタ84Aはオ
フなので、検出素子1Aの出力はホールドキャパシタ8
5Aには入力しない。Next, at time t = TA, the signal of the output terminal 101 shown in (a) and the output terminal 21 shown in (c).
Since both signals become "H", the switching transistors 11A and 41A are turned on, and the output of the detection element 1A as shown in G1 of (g) is sent to the plus bus line 32A, which is passed through the amplifier circuit 7A. Offset correction circuit 8
Enter in A. At this time, the output terminal 1 shown in (b)
Since the signal of 02 is "L" and the sample transistor 84A is off, the output of the detection element 1A is the hold capacitor 8
Do not enter in 5A.
【0024】オフセット補正回路8Aのオペアンプ81
Aは、入力した検出素子1Aの出力(G1)と、ホール
ドキャパシタ85Aに保存してあるオフセット電圧との
差の電圧を出力する。これにより検出素子1Aの出力
(G1)からオフセット電圧が除かれ、時刻t=TAの
(i)に示す正確な出力信号I1が出力端子110より
外部に出力される。Operational amplifier 81 of offset correction circuit 8A
A outputs a voltage that is the difference between the input output (G1) of the detection element 1A and the offset voltage stored in the hold capacitor 85A. As a result, the offset voltage is removed from the output (G1) of the detection element 1A, and the accurate output signal I1 shown at (i) at time t = TA is output from the output terminal 110 to the outside.
【0025】一方、上記の時刻t=TAにおける(B)
ブロックでは、ブロック走査回路100の出力端子10
1から(a)の“H”信号が出力されているため、スイ
ッチングトランジスタ61Bがオンして、(h)の信号
H1に示すようにプラスバス線32Bに補正素子5Bの
出力が送出される。この信号は増幅回路7Bで増幅され
たのち、信号線34Bにオフセット電圧として現れる。
このオフセット電圧はオフセット補正回路8Bに入力さ
れる。このときサンプルトランジスタ84Bがオンして
いるため、ホールドキャパシタ85Bにはオフセット電
圧に対応した電圧が生じる。次に出力端子101からの
信号(a)が“H”信号から“L”信号に変わると、ス
イッチングトランジスタ61Bとサンプルトランジスタ
84Bがオフし、ホールドキャパシタ85Bの電圧は固
定され、上記のオフセット電圧が保存される。On the other hand, (B) at the above time t = TA
In the block, the output terminal 10 of the block scanning circuit 100
Since the "H" signal of (a) is output from 1 (a), the switching transistor 61B is turned on, and the output of the correction element 5B is sent to the plus bus line 32B as shown by the signal H1 of (h). This signal is amplified by the amplifier circuit 7B and then appears as an offset voltage on the signal line 34B.
This offset voltage is input to the offset correction circuit 8B. At this time, since the sample transistor 84B is turned on, a voltage corresponding to the offset voltage is generated in the hold capacitor 85B. Next, when the signal (a) from the output terminal 101 changes from the "H" signal to the "L" signal, the switching transistor 61B and the sample transistor 84B are turned off, the voltage of the hold capacitor 85B is fixed, and the above offset voltage becomes Saved.
【0026】次に、時刻t=TBでは、(b)と(c)
の信号が“H”となるので、検出素子1Bの出力信号が
増幅回路7Bで増幅されてH2信号となり、オフセット
補正回路8Bでオフセット電圧を補正されて出力端子1
10よりI2信号として出力される。この時(A)ブロ
ックでは、前記のように補正素子5Aの出力がオフセッ
ト電圧としてホールドキャパシタ85Aに読み込まれ、
保持される。Next, at time t = TB, (b) and (c)
Signal becomes "H", the output signal of the detection element 1B is amplified by the amplifier circuit 7B to become the H2 signal, the offset voltage is corrected by the offset correction circuit 8B, and the output terminal 1 is output.
It is output as I2 signal from 10. At this time, in the block (A), the output of the correction element 5A is read into the hold capacitor 85A as an offset voltage as described above,
Retained.
【0027】上記のように、(a)に示す出力端子10
1の出力と(b)に示す出力端子102の出力とが、交
互に“H”と“L”に切り換わるごとに、(A)ブロッ
クと(B)ブロックとで、補正素子によるオフセット電
圧の読み込み保存と検出素子の信号検出とが交互に行な
われる。また、検出素子アドレス走査回路6の各出力端
子21、22、23、24の信号が“H”になるごと
に、該当する検出素子の信号が読み出され、前記と同様
に、オフセット補正回路でオフセット電圧が除かれ、正
確な出力信号として出力端子110から外部に出力され
る。As described above, the output terminal 10 shown in FIG.
Every time the output of 1 and the output of the output terminal 102 shown in (b) are switched to “H” and “L” alternately, the offset voltage of the correction element is changed in the (A) block and the (B) block. Reading and saving and signal detection of the detection element are alternately performed. Further, every time the signal at each output terminal 21, 22, 23, 24 of the detection element address scanning circuit 6 becomes “H”, the signal of the corresponding detection element is read out, and the offset correction circuit performs the same operation as described above. The offset voltage is removed, and an accurate output signal is output from the output terminal 110 to the outside.
【0028】上記のように、一つの検出素子を測定する
ごとに補正素子によるオフセット電圧の検出とホールド
を行なうので、検出素子数が増加してもホールドキャパ
シタの保持時間を最短とすることが出来る。そのため、
リーク電流によるホールド値の変動を無視できる程度に
小さくでき、高精度のオフセット補正値が得られる。As described above, since the offset voltage is detected and held by the correction element every time one detection element is measured, the holding time of the hold capacitor can be minimized even if the number of detection elements increases. . for that reason,
The hold value variation due to the leak current can be reduced to a negligible level, and a highly accurate offset correction value can be obtained.
【0029】また、同じ機能を有するブロックを二つ以
上備え、一つのブロックで検出素子の測定を行なってい
る間に次のブロックでオフセット電圧の検出とホールド
を行なうので、出力端子の出力電圧がゼロとなる様な空
白時間が生じない。このため、空白時間のために、全体
の検出素子の信号出力の周期、すなわち1サイクルの計
測時間が長くなるという問題も生じない。Further, since two or more blocks having the same function are provided, and while the detection element is being measured in one block, the offset voltage is detected and held in the next block, the output voltage at the output terminal is There is no blank time that is zero. Therefore, the blank time does not cause a problem that the cycle of signal output of all the detection elements, that is, the measurement time of one cycle becomes long.
【0030】なお、図1に示した実施の形態において
は、全体の検出素子を(A)と(B)の二つのブロック
に分け、それらを交互に切り換える場合を例示したが、
3個以上のブロックを有し、それらを順次切り換えるよ
うに構成してもよい。その場合には、例えば、ブロック
走査回路100から、各ブロックごとに検出素子の信号
をオンオフ制御する信号と補正素子の信号をオンオフ制
御する信号とを与える2本の信号線を設け、検出素子の
信号を読み出すブロックには前者の信号を“H”とし、
補正素子によるオフセット電圧の読み込み保存を行なう
ブロックには後者の信号を“H”とし、他の信号は全て
“L”とし、その状態を各ブロックごとに順次移動させ
るように構成すればよい。例えばn個のブロックの場合
には、i(1≦i≦n)番目のブロックでオフセット電
圧の読み込み保存を行なっている時刻にはi−1番目の
ブロックで検出素子の信号を読み出すようにし、iを1
からnまで順次移動させ、それを循環させるように構成
すれば、常にオフセット電圧を更新した直後に検出素子
の信号を読み出すことになるので、リーク電流によるホ
ールド値の変動を特に小さくすることができ、高精度の
オフセット補正値が得られる。In the embodiment shown in FIG. 1, the whole detecting element is divided into two blocks (A) and (B) and these blocks are switched alternately.
It may be configured to have three or more blocks and switch them sequentially. In that case, for example, two signal lines are provided from the block scanning circuit 100 to give a signal for ON / OFF controlling the signal of the detection element and a signal for ON / OFF control of the signal of the correction element for each block. Set the former signal to "H" in the block that reads the signal,
For the block in which the offset voltage is read and stored by the correction element, the latter signal may be set to “H”, all other signals may be set to “L”, and the state may be sequentially moved for each block. For example, in the case of n blocks, at the time when the offset voltage is read and stored in the i (1 ≦ i ≦ n) th block, the signal of the detection element is read in the i−1th block, i is 1
If the configuration is such that it is sequentially moved from 1 to n and is circulated, the signal of the detection element is always read immediately after updating the offset voltage, so that the fluctuation of the hold value due to the leak current can be made particularly small. A highly accurate offset correction value can be obtained.
【0031】また、全体でn×m個の検出素子を有する
場合には、それぞれm(m>2)個の検出素子を有する
n個(n>2)のブロックに分け、i(1≦i≦n)番
目のブロックで一つの検出素子の信号の補正と出力が行
なわれるとi+1番目のブロックに移動し、iを1から
nまで順次移動させ、それを循環させ、かつ、各ブロッ
ク内ではk(1≦k≦m)番目の検出素子の信号を補正
して出力させ、ブロックが一順する毎にkを1からmで
順次移動させ、それを循環させることにより、n×m個
の検出素子の信号を順次補正して出力することが出来
る。なお、この場合、補正素子の信号の読み込み保存と
検出素子の信号検出とのタイミングは上記の説明と同様
である。また、空白時間を生じない点も同様である。Further, in the case of having n × m detection elements as a whole, it is divided into n (n> 2) blocks each having m (m> 2) detection elements, and i (1 ≦ i) When the signal of one detection element is corrected and output in the (n) th block, it moves to the (i + 1) th block, i is sequentially moved from 1 to n, and it is circulated, and within each block. The signal of the k-th (1 ≦ k ≦ m) -th detection element is corrected and output, k is sequentially moved from 1 to m every time the block is in order, and this is circulated, so that n × m The signal of the detection element can be sequentially corrected and output. In this case, the timing of reading and storing the signal of the correction element and the detection of the signal of the detection element are the same as those described above. The same applies to the fact that no blank time is generated.
【0032】また、図1の回路においては、ブロック走
査回路100を設け、ブロック走査回路の信号によって
検出素子の切替えタイミングを制御する構成としたの
で、各ブロック毎に素子アドレス走査回路を設ける必要
がなく、回路規模が小さくなる。また、レイアウトに関
しても検出素子1個についてスイッチングトランジスタ
1個とブロック毎に信号配線1本の追加で済むため、検
出素子配列間隔の増加は少ない。Further, in the circuit of FIG. 1, since the block scanning circuit 100 is provided and the switching timing of the detection element is controlled by the signal of the block scanning circuit, it is necessary to provide the element address scanning circuit for each block. However, the circuit scale becomes smaller. Also regarding the layout, since one switching transistor for one detection element and one signal wiring for each block are added, the increase in the detection element arrangement interval is small.
【図1】本発明の実施の形態を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】図1の回路各部における信号波形を示すタイミ
ングチャート。FIG. 2 is a timing chart showing signal waveforms in various parts of the circuit of FIG.
1A〜4A…検出素子 1B〜4B…検
出素子
5A、5B…補正素子 6…検出素子ア
ドレス走査回路
7A、7B…増幅回路 8A、8B…オ
フセット補正回路
11A〜14A…スイッチングトランジスタ
11B〜14B…スイッチングトランジスタ
21〜24…検出素子アドレス走査回路の出力端子
32A、32B…プラスバス線
33A、33B…マイナスバス線
34A、34B…増幅回路の出力線
35A、35B…オフセット補正回路の出力線
41A〜44A…スイッチングトランジスタ
41B〜44B…スイッチングトランジスタ
61A、61B…スイッチングトランジスタ
81A、81B…オペアンプ 82A、83A
…抵抗
82B、83B…抵抗 84A、84B
…サンプルトランジスタ
85A、85B…ホールドキャパシタ
91A、91B…スイッチングトランジスタ 10
0…ブロック走査回路
101、102…ブロック走査回路の出力端子 11
0…出力端子1A to 4A ... Detection element 1B to 4B ... Detection element 5A, 5B ... Correction element 6 ... Detection element address scanning circuit 7A, 7B ... Amplifier circuit 8A, 8B ... Offset correction circuit 11A-14A ... Switching transistor 11B-14B ... Switching transistor 21-24 ... Output terminals 32A, 32B of detection element address scanning circuit ... Positive bus lines 33A, 33B ... Minus bus lines 34A, 34B ... Output lines 35A, 35B of amplifier circuit ... Output lines 41A-44A of offset correction circuit ... Switching Transistors 41B to 44B ... Switching transistors 61A, 61B ... Switching transistors 81A, 81B ... Operational amplifiers 82A, 83A
... resistors 82B, 83B ... resistors 84A, 84B
... Sample transistors 85A and 85B ... Hold capacitors 91A and 91B ... Switching transistors 10
0 ... Block scanning circuit 101, 102 ... Output terminal of block scanning circuit 11
0 ... Output terminal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01J 5/00 - 5/62 G01J 1/00 - 1/60 H04N 5/33 JICSTファイル(JOIS)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01J 5/00-5/62 G01J 1/00-1/60 H04N 5/33 JISST file (JOIS)
Claims (3)
出素子と、 上記検出素子と近接して配設され、かつ、上記検出素子
と同じ電気特性を有するが赤外線感度が異なっていて赤
外線が入射しても出力値が変化しない補正素子と、 上記検出素子の信号と上記補正素子の信号とを順次切り
換えて出力する切り換え手段と、 上記補正素子の信号が与えられる毎に、それに対応した
値をオフセットの補正値として記憶する記憶手段と、 上記検出素子の信号が与えられる毎に、それを上記補正
値を用いて補正して出力する手段と、からなる回路を一
つのブロックとして、複数のブロックを有し、 一つのブロックで上記補正値の記憶が行なわれている時
刻に、他の一つのブロックでは上記検出素子の信号の補
正と出力が行なわれ、かつその状態が順次各ブロックを
循環するように制御する手段と、を備えたことを特徴と
する熱型赤外線検出装置。1. A detection element having predetermined electric characteristics and infrared sensitivity, and a detection element which is disposed close to the detection element and has the same electric characteristics as the detection element but different infrared sensitivity. A correction element whose output value does not change even when incident, a switching means for sequentially switching and outputting the signal of the detection element and the signal of the correction element, and a value corresponding to each time the signal of the correction element is given Is stored as a correction value of the offset, and means for correcting and outputting the signal of the detection element each time the signal of the detection element is given, is output as one block, At the time when the correction value is stored in one block, the signal of the detection element is corrected and output in the other block, and the state is in order. Means for controlling so as to circulate the respective blocks, the thermal type infrared sensing device characterized by comprising a.
≦i≦n)番目のブロックで上記補正値の記憶が行なわ
れている時刻にはi−1番目のブロックで上記検出素子
の信号の補正と出力が行なわれ、iを1からnまで順次
移動させ、それを循環させることにより、常にオフセッ
トの補正値を更新した直後のブロックの検出素子の信号
が出力されるように構成したことを特徴とする請求項1
に記載の熱型赤外線検出装置。2. Having n (n> 2) blocks, i (1
At the time when the correction value is stored in the ≦ i ≦ n) th block, the signal of the detection element is corrected and output in the i−1th block, and i is sequentially moved from 1 to n. The signal of the detection element of the block immediately after updating the offset correction value is always output by circulating the offset correction value.
The thermal infrared detection device described in.
を有するn個(n>2)のブロックを備え、i(1≦i
≦n)番目のブロックで一つの検出素子の信号の補正と
出力が行なわれるとi+1番目のブロックに移動し、i
を1からnまで順次移動させ、それを循環させ、かつ、
各ブロック内ではk(1≦k≦m)番目の検出素子の信
号を補正して出力させ、ブロックが一順する毎にkを1
からmで順次移動させ、それを循環させることにより、
n×m個の検出素子の信号を順次補正して出力するよう
に構成したことを特徴とする請求項1または請求項2に
記載の熱型赤外線検出装置。3. An n (n> 2) block having m (m> 2) detector elements for each block, and i (1 ≦ i)
When the signal of one detection element is corrected and output in the (n) th block, the block moves to the (i + 1) th block.
Sequentially move from 1 to n, circulate it, and
Within each block, the signal of the k-th (1 ≦ k ≦ m) -th detection element is corrected and output, and k is set to 1 every time the block makes a turn.
From m to m, and by circulating it,
The thermal infrared detection device according to claim 1 or 2, wherein the signals of nxm detection elements are sequentially corrected and output.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09758698A JP3435629B2 (en) | 1998-04-09 | 1998-04-09 | Thermal infrared detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09758698A JP3435629B2 (en) | 1998-04-09 | 1998-04-09 | Thermal infrared detector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11295151A JPH11295151A (en) | 1999-10-29 |
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ID=14196353
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP09758698A Expired - Lifetime JP3435629B2 (en) | 1998-04-09 | 1998-04-09 | Thermal infrared detector |
Country Status (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2734971B2 (en) * | 1994-02-08 | 1998-04-02 | 日本電気株式会社 | Signal processing circuit of charge-coupled device |
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JP3339291B2 (en) * | 1996-02-08 | 2002-10-28 | 日産自動車株式会社 | Thermal infrared detecting device and thermal infrared detecting element unit used therefor |
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- 1998-04-09 JP JP09758698A patent/JP3435629B2/en not_active Expired - Lifetime
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