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JP3344163B2 - 赤外線撮像素子 - Google Patents

赤外線撮像素子

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Publication number
JP3344163B2
JP3344163B2 JP13934095A JP13934095A JP3344163B2 JP 3344163 B2 JP3344163 B2 JP 3344163B2 JP 13934095 A JP13934095 A JP 13934095A JP 13934095 A JP13934095 A JP 13934095A JP 3344163 B2 JP3344163 B2 JP 3344163B2
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diode
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vertical
amplifier
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訓生 大川
進 高橋
雅史 上野
修 兼田
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
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    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
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    • H04N25/21—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming only infrared radiation into image signals for transforming thermal infrared radiation into image signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • H04N5/33—Transforming infrared radiation

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  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は赤外線撮像素子のＳ／
Ｎの向上、及び素子温度の変動による出力オフセットレ
ベルの変動の低減に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図９は従来の赤外線撮像素子の一実施例
を示す接続図である。図中、１〜４はボロメータ、５〜
８はアノードをボロメータ１〜４にそれぞれ接続した画
素分離用ダイオード、９，１０はソースを上記ボロメー
タ１〜４に接続した水平ＦＥＴスイッチ、１１は水平Ｆ
ＥＴスイッチ９，１０のゲートＧに接続した水平走査回
路、１２はバイアス電流出力端子、１３，１４は画素分
離用ダイオード５〜８のカソードにドレインＤを接続し
バイアス電流出力端子１２にソースＳを接続した垂直Ｆ
ＥＴスイッチ、１５は垂直ＦＥＴスイッチ１３，１４の
ゲートＧに接続した垂直走査回路、１６はバイアス電流
入力端子、１７は水平ＦＥＴスイッチ９，１０のドレイ
ンＤとバイアス電流入力端子１６との間に接続した固定
負荷抵抗、１８は水平ＦＥＴスイッチ９，１０のドレイ
ンＤと固定負荷抵抗１７との接点に入力を接続したアン
プ、１９はアンプ１８の出力端子であり、上記１〜１９
はシリコン等で形成した基板２０上に形成したものであ
る。ここでは説明の簡素化のため、２×２画素のものを
示した。また、固定負荷抵抗１７の抵抗値はボロメータ
１〜４の各抵抗値と、垂直ＦＥＴスイッチ１３，１４の
各導通抵抗値と、水平ＦＥＴスイッチ９，１０の各導通
抵抗値の和にほぼ等しい値に設定してある。次に図１０
は従来の赤外線撮像素子を用いて撮像を行なう際の構成
を示すブロック図である。図中、２１は赤外光学系、２
２は基板２０に熱的に接続したペルチェ素子、２３は水
平走査回路１１、垂直走査回路１５、バイアス電流入力
端子１６、バイアス電流出力端子１２、出力端子１９に
接続した素子駆動及び表示処理回路である。
【０００３】次に動作について説明する。まず基板２０
をペルチェ素子２２を用いて一定の温度に制御する。次
に素子駆動及び表示処理回路２３から垂直走査回路駆動
クロック、水平走査回路駆動クロックを水平走査回路１
１、垂直走査回路１５にそれぞれ入力する。同様に素子
駆動及び表示処理回路２３からバイアス電圧をバイアス
電流入力端子１６、バイアス電流出力端子１２間に入力
する。
【０００４】次に被撮像物体が放射する赤外線を赤外光
学系２１によりボロメータ１〜４が配列した基板２０上
に結像する。ボロメータ１〜４は被撮像物体が放射する
赤外線を吸収し、放射赤外線の強度に比例した微小な温
度上昇がボロメータ１〜４にそれぞれ生じる。ボロメー
タ１〜４はポリシリコンや酸化バナジウム等、温度によ
る抵抗変化の大きな材料により形成されており、上記温
度上昇によりボロメータ１〜４の抵抗値がおのおの変化
する。次に垂直走査回路１５及び水平走査回路１１から
垂直ＦＥＴスイッチ１３，１４及び水平ＦＥＴスイッチ
９，１０にクロックを送り、順次導通状態にする。一例
として、ボロメータ１の抵抗を読み出す際には垂直ＦＥ
Ｔスイッチ１３と水平ＦＥＴスイッチ９を導通状態とす
る。この時、電流はバイアス電流入力端子１６→固定負
荷抵抗１７→水平ＦＥＴスイッチ９→ボロメータ１→画
素分離用ダイオード５→垂直ＦＥＴスイッチ１３→バイ
アス電流出力端子１２の順に流れる。この時に、ボロメ
ータ３→画素分離用ダイオード７→画素分離用ダイオー
ド８→ボロメータ４→ボロメータ２→画素分離用ダイオ
ード６の順に経由するバイパスが本来のルートに対して
並列に出来るが、画素分離用ダイオード８が逆方向とな
り、上記バイパスを電気的に遮断し、所望の画素を選択
して読み出す。ボロメータ２，３，４を読み出す際には
画素分離用ダイオード７，６，５がそれぞれ逆方向とな
り、所望の画素を選択する。
【０００５】図１１は赤外線撮像素子の読出しのタイミ
ングとアンプ１８への入力電圧の関係を示す図であり、
各ボロメータの抵抗値に対応する信号電圧はバイアス電
圧の約５０％において入射赤外線の量に応じて微小に変
化する。一方、水平ＦＥＴスイッチ９，１０が共にＯＦ
Ｆの期間はアンプ１８への入力はバイアス電圧まで上昇
する。この電圧をアンプ１８で増幅した後、出力端子１
９から出力する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の赤外線撮像素子
は上記のように構成されており、水平ＦＥＴスイッチ
９，１０のいずれか一方が導通状態の期間にアンプ１８
に入力される信号電圧はバイアス電圧の約５０％におい
て入射赤外線の量に応じて微小に変化するのに対し、水
平ＦＥＴスイッチ９，１０が共にＯＦＦの期間はアンプ
１８への入力はバイアス電圧まで上昇するため、両期間
のレベルの差が入射赤外線の強弱により生じる信号の振
幅と比較して非常に大きく、素子駆動及び表示処理回路
２３の周波数帯域幅を信号読出し必要な周波数帯域と比
較して十分広帯域にして過渡応答特性を向上させる必要
があり、雑音が増加し、Ｓ／Ｎが低下するという難点が
あった。さらに、ボロメータ１〜４の抵抗、垂直ＦＥＴ
スイッチ１３，１４の導通抵抗、水平ＦＥＴスイッチ
９，１０の導通抵抗は温度により変化するため、基板２
０の温度は一定値に制御しているものの、周囲温度の変
化等の外乱により基板２０の温度が少しでも変動すると
入射赤外線の変化による信号出力よりも大きなオフセッ
ト変動が出力されるという難点があった。
【０００７】この発明は上記のような難点を解決するた
めになされたもので、外部回路の狭帯域化が可能で高い
Ｓ／Ｎで撮像が可能であり、さらに、基板の温度変動に
よる出力オフセット変動が小さい赤外線撮像素子を得る
ことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の実施例１によ
る赤外線撮像素子は、アンプの入力にアノードを接続し
たクランプ用ダイオードと、上記クランプ用ダイオード
のカソードに接続したクランプ電圧入力端子とを備えた
ものである。
【０００９】この発明の実施例２による赤外線撮像素子
は、従来の画素分離用ダイオードを各ボロメータにカソ
ードを接続した画素分離用ダイオードにより置き換え、
アンプの入力にアノードを接続したクランプ用ダイオー
ドと、上記クランプ用ダイオードのカソードに接続した
クランプ電圧入力端子とを備えたものである。
【００１０】この発明の実施例３による赤外線撮像素子
は、バイアス電流入力端子とバイアス電流出力端子とを
互いに置き換え、アンプの入力にカソードを接続したク
ランプ用ダイオードと、上記クランプ用ダイオードのア
ノードに接続したクランプ電圧入力端子とを備えたもの
である。
【００１１】この発明の実施例４による赤外線撮像素子
は、バイアス電流入力端子とバイアス電流出力端子とを
互いに置き換え、実施例３の画素分離用ダイオードを各
ボロメータにカソードを接続した画素分離用ダイオード
により置き換え、アンプの入力にカソードを接続したク
ランプ用ダイオードと、上記クランプ用ダイオードのア
ノードに接続したクランプ電圧入力端子とを備えたもの
である。
【００１２】この発明の実施例５による赤外線撮像素子
は、抵抗値がボロメータと同様の温度変化をする変動負
荷抵抗と、順方向電圧が画素分離用ダイオードと同様の
温度変化をする補償用ダイオードと、垂直ＦＥＴスイッ
チの導通抵抗と水平ＦＥＴスイッチの導通抵抗の和にほ
ぼ等しい擬似抵抗とにより上記固定負荷抵抗を置き換え
たものである。
【００１３】この発明の実施例６による赤外線撮像素子
は、抵抗値がボロメータと同様の温度変化をする変動負
荷抵抗と、順方向電圧が画素分離用ダイオードと同様の
温度変化をする補償用ダイオードと、各温度において垂
直ＦＥＴスイッチとほぼ等しい導通抵抗を有する補償用
垂直ＦＥＴスイッチと、各温度において水平ＦＥＴスイ
ッチとほぼ等しい導通抵抗を有する補償用水平ＦＥＴス
イッチとにより上記固定負荷抵抗を置き換え、上記補償
用垂直ＦＥＴスイッチのゲートに接続した補償用垂直Ｆ
ＥＴスイッチ制御端子と、上記補償用水平ＦＥＴスイッ
チのゲートに接続した補償用水平ＦＥＴスイッチ制御端
子とを備えたものである。
【００１４】
【作用】この発明の実施例１，２による赤外線撮像素子
は、クランプ用ダイオードにより水平ＦＥＴスイッチが
ＯＦＦの期間のアンプへの入力電圧をバイアス電圧より
も低い電圧に維持し、アンプへの入力電圧のスイング幅
を小さくする。
【００１５】この発明の実施例３，４による赤外線撮像
素子は、クランプ用ダイオードにより、水平ＦＥＴスイ
ッチがＯＦＦの期間のアンプへの入力電圧をバイアス電
流出力端子１２よりも高い電位に維持し、アンプへの入
力電圧のスイング幅を小さくする。
【００１６】この発明の実施例５による赤外線撮像素子
は、変動負荷抵抗の抵抗値がボロメータの抵抗値に対し
各温度において常に等しくなるよう変化し、さらに、補
償用ダイオードの順方向電圧が画素分離用ダイオードの
順方向電圧に対し各温度において常に等しくなるよう変
化し、基板の温度変動によるアンプへの入力電圧の変動
を相殺する。
【００１７】この発明の実施例６による赤外線撮像素子
は、変動負荷抵抗の抵抗値と補償用垂直ＦＥＴスイッチ
の導通抵抗と補償用水平ＦＥＴスイッチの導通抵抗の和
がボロメータの抵抗値と垂直ＦＥＴスイッチの導通抵抗
と水平ＦＥＴスイッチの導通抵抗の和に対し各温度にお
いて常に等しくなるように変化し、さらに、補償用ダイ
オードの順方向電圧が画素分離用ダイオードの順方向電
圧に対し各温度において常に等しくなるよう変化し、基
板の温度変動によるアンプへの入力電圧の変動を実施例
５よりもさらに精度よく相殺する。
【００１８】
【実施例】
実施例１．図１はこの発明による赤外線カメラの実施例
１を示す接続図である。図中、１〜２０は従来の素子と
同じものである。２４はアンプ１８の入力端にアノード
を接続したクランプ用ダイオード、２５はクランプ用ダ
イオード２４のカソードに接続したクランプ電圧入力端
子である。以降、実施例６までの説明においては、固定
負荷抵抗１７の抵抗値は従来の素子と同様のボロメータ
１〜４の各抵抗値と、垂直ＦＥＴスイッチ１３，１４の
各導通抵抗値と、水平ＦＥＴスイッチ９，１０の各導通
抵抗値の和にほぼ等しい値であるとする。また、垂直Ｆ
ＥＴスイッチ１３，１４、水平ＦＥＴスイッチ９，１０
の各ドレイン、ソースの向きは逆でもよく、さらに、バ
イアス電流出力端子１２の電位は０Ｖであるとして説明
を行なう。
【００１９】次にこの発明による赤外線撮像素子の動作
について説明する。基板２０を一定温度に制御し、次に
垂直ＦＥＴスイッチ１３，１４及び水平ＦＥＴスイッチ
９，１０を図２に示すタイミングで順次導通状態にして
バイアス電流入力端子１６からバイアス電流出力端子１
２に向かってバイアス電流を流し、ボロメータ１〜４の
各抵抗値に対応する信号電圧を出力端子１９から出力す
る動作は従来の素子と同じである。クランプ電圧入力端
子２５はバイアス電圧よりも低いクランプ電圧を入力
し、水平ＦＥＴスイッチ９，１０が共にＯＦＦの期間の
アンプ１８への入力電圧が読出し期間中の信号電圧より
高く、かつ、バイアス電圧より低くなるようにする。図
２はこの発明による赤外線撮像素子の読出しのタイミン
グとアンプ１８への入力電圧の関係を示す図であり、図
中、２６は従来の素子のアンプ１８への入力電圧の波
形、２７はこの発明の赤外線撮像素子のアンプ１８への
入力電圧の波形である。ボロメータ１〜４を読み出して
いる期間のアンプ１８への入力電圧は従来の素子と同様
にバイアス電圧の約５０％であり、水平ＦＥＴスイッチ
９，１０が共にＯＦＦの期間はクランプ用ダイオード２
４が順方向となるため、バイアス電圧より低い電圧がア
ンプ１８へ入力され、アンプ１８への入力電圧のスイン
グ幅は従来と比較して小さくなる。
【００２０】実施例２．図３はこの発明による赤外線撮
像素子の実施例２を示す接続図である。図中、１〜４，
９〜２０は従来と同じもの、２４，２５は実施例１と同
じものである。２８〜３１はカソードをボロメータ１〜
４にそれぞれ接続し、アノードを水平ＦＥＴスイッチ
９，１０のソースに接続した画素分離用ダイオードであ
る。
【００２１】次にこの発明による赤外線撮像素子の動作
について説明する。この発明による赤外線撮像素子にお
いては、画素分離用ダイオード２８，２９，３０，３１
は、それぞれ実施例１の画素分離用ダイオード５，６，
７，８と同様に、読出しの際の各画素の電気的分離を行
なう。例えば、垂直ＦＥＴスイッチ１３、水平ＦＥＴス
イッチ９を導通状態にしてボロメータ１を読み出す際に
は、画素分離用ダイオード３０→ボロメータ３→ボロメ
ータ４→画素分離用ダイオード３１→画素分離用ダイオ
ード２９→ボロメータ２の順に経由するバイパスが本来
のルートに対して並列に出来るが、画素分離用ダイオー
ド３１が逆方向となり、上記バイパスを電気的に遮断す
る。ボロメータ２，３，４を読み出す際には画素分離用
ダイオード３０，２９，２８がそれぞれ逆方向となり、
バイパスを電気的に遮断する。他の動作は、クランプ用
ダイオード３６の動作を含め、実施例１と同じである。
【００２２】実施例３．図４はこの発明による赤外線撮
像素子の実施例３を示す接続図である。図中、１〜４，
９〜２０は従来と同じもの、２５は実施例１と同じもの
である。３２〜３５はアノードをボロメータ１〜４にそ
れぞれ接続し、カソードを水平ＦＥＴスイッチ９，１０
のソースに接続した画素分離用ダイオードである。３６
はアンプ１８の入力にカソードを接続したクランプ用ダ
イオードである。
【００２３】次にこの発明による赤外線撮像素子の動作
について説明する。基板２０の温度を一定に制御し、バ
イアス電流入力端子１６からバイアス電流出力端子１２
に向かって従来及び実施例１，２とは逆の方向にバイア
ス電流を流す。次に垂直ＦＥＴスイッチ１３，１４、水
平ＦＥＴスイッチ９，１０を図５に示すタイミングで順
次導通状態にしてボロメータ１〜４の抵抗値に対応する
信号電圧を出力端子１９から出力する。０Ｖより高いク
ランプ電圧をクランプ電圧入力端子２５に入力し、水平
ＦＥＴスイッチ９，１０が共にＯＦＦの期間のアンプ１
８への入力電圧が０Ｖより高く、かつ、読出し期間中の
信号電圧より低くなるようにする。図５はこの発明によ
る赤外線撮像素子の読出しのタイミングとアンプ１８へ
の入力電圧の関係を示す図であり、図中、３７は従来の
赤外線撮像素子のアンプ１８への入力電圧の波形、３８
は本発明の赤外線撮像素子のアンプ１８への入力電圧の
波形である。ボロメータ１〜４を読み出している期間の
アンプ１８への入力電圧は従来と同様にバイアス電圧の
約５０％であり、水平ＦＥＴスイッチ９，１０が共にＯ
ＦＦの期間はクランプ用ダイオード３６が順方向となる
ため、０Ｖよりも高い電圧がアンプ１８へ入力され、ア
ンプ１８への入力電圧のスイング幅は従来と比較して小
さくなる。
【００２４】実施例４．図６はこの発明による赤外線撮
像素子の実施例４を示す接続図である。図中、１〜４，
９〜２０は従来と同じもの、２５，３６は実施例１と同
じものである。３９〜４２はカソードをボロメータ１〜
４にそれぞれ接続し、アノードを垂直ＦＥＴスイッチ１
３，１４のドレインに接続した画素分離用ダイオードで
ある。
【００２５】次にこの発明による赤外線撮像素子の動作
について説明する。この発明による赤外線撮像素子にお
いては、画素分離用ダイオード３９，４０，４１，４２
は、それぞれ実施例３の画素分離用ダイオード３２，３
３，３４，３５と同様に、読出しの際の各画素の電気的
分離を行なう。例えば、垂直ＦＥＴスイッチ１３、水平
ＦＥＴスイッチ９を導通状態にしてボロメータ１を読み
出す際には、画素分離用ダイオード４０→ボロメータ２
→ボロメータ４→画素分離用ダイオード４２→画素分離
用ダイオード４１→ボロメータ３の順に経由するバイパ
スが本来のルートに対して並列に出来るが、画素分離用
ダイオード４２が逆方向となり、上記バイパスを電気的
に遮断する。ボロメータ２，３，４を読み出す際には画
素分離用ダイオード４１，４０，３９がそれぞれ逆方向
となり、バイパスを電気的に遮断する。他の動作は、ク
ランプ用ダイオード３６の動作を含め、実施例３と同じ
である。
【００２６】実施例５．図７はこの発明による赤外線撮
像素子の実施例５を示す接続図である。図中、１〜４，
９〜２０，２５，３６，３９〜４２は実施例４と同じも
のである。４３はボロメータ１〜４と同一の材料、構造
で製造した変動負荷抵抗、４４は垂直ＦＥＴスイッチ１
３、１４の１個当たりの導通抵抗と水平ＦＥＴスイッチ
９，１０の１個当たりの導通抵抗の和にほぼ等しい擬似
抵抗、４５は画素分離用ダイオード３９〜４２と同一の
材料、構造で製造した補償用ダイオードである。変動負
荷抵抗４３、擬似抵抗４４、補償用ダイオード４５はア
ンプ１８の入力端子とバイアス電流出力端子１２との間
に直列に接続されている。補償用ダイオード４５はバイ
アス電流入力端子１６からバイアス電流出力端子１２に
向かい画素分離用ダイオード３９〜４２と順方向が同じ
向きとなるよう、接続されている。変動負荷抵抗４３は
ボロメータ１〜４と同一の材料、構造で製造することに
より、各温度においてボロメータ１〜４とほぼ等しい抵
抗値を有するように製造されている。補償用ダイオード
４５に関しても、画素分離用ダイオード３９〜４２と同
一の材料、構造で製造することにより、各温度におい
て、画素分離用ダイオード３９〜４２とほぼ等しい順方
向電圧を有するように製造されている。
【００２７】次にこの発明による７赤外線撮像素子の動
作について説明する。外乱等により基板２０の温度が変
動すると、ボロメータ１〜４の抵抗、垂直ＦＥＴスイッ
チ１３，１４の導通抵抗、水平ＦＥＴスイッチ９，１０
の導通抵抗、画素分離用ダイオード３９〜４２の順方向
電圧は変化するが、同時に変動負荷抵抗４３の抵抗、補
償用ダイオード４５の順方向電圧もボロメータ１〜４及
び画素分離用ダイオード３９〜４２と同じように変化
し、互いの変化を相殺し、従来の素子及び実施例１〜４
と比較して出力オフセットの変動を低減する。その他の
動作は実施例４と同じである。
【００２８】実施例６．図８はこの発明による赤外線撮
像素子の実施例６を示す接続図である。図中、１〜４，
９〜２０，２５，３６，３９〜４３，４５は実施例４と
同じものである。４６は垂直ＦＥＴスイッチ１３，１４
と同一の材料、構造で製造した補償用垂直ＦＥＴスイッ
チ、４７は補償用垂直ＦＥＴスイッチ４６のゲートに接
続した補償用垂直ＦＥＴスイッチ制御端子、４８は水平
ＦＥＴスイッチ９，１０と同一の材料、構造で製造した
補償用水平ＦＥＴスイッチ、４９は補償用水平ＦＥＴス
イッチ４８のゲートに接続した補償用水平ＦＥＴスイッ
チ制御端子である。変動負荷抵抗４３、補償用ダイオー
ド４５、補償用垂直ＦＥＴスイッチ４６、補償用水平Ｆ
ＥＴスイッチ４８はアンプ１８の入力とバイアス電流出
力端子１２との間に直列に接続されている。補償用垂直
ＦＥＴスイッチ４６、補償用水平ＦＥＴスイッチ４８は
それぞれ垂直ＦＥＴスイッチ１３，１４、水平ＦＥＴス
イッチ９，１０と同一の材料、構造で製造することによ
り、各温度において垂直ＦＥＴスイッチ１３，１４、水
平ＦＥＴスイッチ９，１０とほぼ等しい導通抵抗を有す
るように製造されている。なお、垂直ＦＥＴスイッチ１
３，１４、水平ＦＥＴスイッチ９，１０、補償用垂直Ｆ
ＥＴスイッチ４６、補償用水平ＦＥＴスイッチ４８の各
ソース、ドレインの接続が逆でもよい。
【００２９】次にこの発明による赤外線撮像素子の動作
について説明する。垂直ＦＥＴスイッチ１３，１４を導
通状態にする際に入力するゲート電圧に等しい電圧を補
償用垂直ＦＥＴスイッチ制御端子４７に入力する。同様
に、水平ＦＥＴスイッチ９，１０を導通状態にする際に
入力するゲート電圧に等しい電圧を補償用水平ＦＥＴ電
圧制御４９に印加する。基板２０の温度が変動すると、
その影響によりボロメータ１〜４の抵抗、垂直ＦＥＴス
イッチ１３，１４及び水平ＦＥＴスイッチ９，１０の導
通抵抗、画素分離用ダイオード３９〜４２の順方向電圧
は変化するが、同時に変動負荷抵抗４３の抵抗、補償用
ダイオード４５の順方向電圧、補償用垂直ＦＥＴスイッ
チ４６、補償用水平ＦＥＴスイッチ４８の導通抵抗もそ
れぞれボロメータ１〜４、画素分離用ダイオード３９〜
４２、垂直ＦＥＴスイッチ１３，１４、水平ＦＥＴスイ
ッチ９，１０と同じように変化するため、互いの変化を
実施例５よりも精度良く相殺し、素子の温度変動による
出力オフセットの変動をさらに低減する。
【００３０】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、クラ
ンプ用ダイオード２４又は３６をアンプ１８の入力端に
接続したため、水平ＦＥＴスイッチ９，１０がＯＮの期
間と共にＯＦＦの期間との電圧の差が小さくなり、外部
に接続した素子駆動及び表示処理回路の周波数帯域幅を
狭帯域化することが出来、雑音が少なくＳ／Ｎの高い撮
像の行なえる赤外線撮像素子が得られる効果がある。
【００３１】また、この発明によれば、各温度において
変動負荷抵抗４３、補償用ダイオード４５がそれぞれボ
ロメータ１〜４、画素分離用ダイオード３９〜４２とほ
ぼ等しい抵抗値となり、温度変動による変化を相殺する
ため、基板２０の温度変動による出力オフセット変動が
小さく、安定した赤外線撮像素子が得られる効果があ
る。
【００３２】この発明によれば、各温度において変動負
荷抵抗４３、補償用ダイオード４５、補償用垂直ＦＥＴ
スイッチ４６、補償用水平ＦＥＴスイッチ４８がそれぞ
れボロメータ１〜４、画素分離用ダイオード３９〜４
２、垂直ＦＥＴスイッチ１３，１４、水平ＦＥＴスイッ
チ９，１０とほぼ等しい抵抗値となり、温度変動による
変化をさらに精度良く相殺するため、基板２０の温度変
動に対する出力オフセット変動がさらに小さく、安定し
た赤外線撮像素子が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による赤外線撮像素子の実施例１を
示す接続図である。
【図２】 この発明による赤外線撮像素子の実施例１の
動作を示す図である。
【図３】 この発明による赤外線撮像素子の実施例２を
示す接続図である。
【図４】 この発明による赤外線撮像素子の実施例３を
示す接続図である。
【図５】 この発明による赤外線撮像素子の実施例３の
動作を示す図である。
【図６】 この発明による赤外線撮像素子の実施例４を
示す接続図である。
【図７】 この発明による赤外線撮像素子の実施例５を
示す接続図である。
【図８】 この発明による赤外線撮像素子の実施例６を
示す接続図である。
【図９】 従来の赤外線撮像素子の一実施例を示す接続
図である。
【図１０】 従来の赤外線撮像素子を用いて撮像を行な
う際の構成を示す図である。
【図１１】 従来の赤外線撮像素子の動作を示す図であ
る。
【符号の説明】
１ ボロメータ、２ ボロメータ、３ ボロメータ、４
ボロメータ、５ 画素分離用ダイオード、６ 画素分
離用ダイオード、７ 画素分離用ダイオード、８ 画素
分離用ダイオード、９ 水平ＦＥＴスイッチ、１０ 水
平ＦＥＴスイッチ、１１ 水平走査回路、１２ バイア
ス電流出力端子、１３ 垂直ＦＥＴスイッチ、１４ 垂
直ＦＥＴスイッチ、１５ 垂直走査回路、１６バイアス
電流入力端子、１７ 固定負荷抵抗、１８ アンプ、１
９ 出力端子、２０ 基板、２４クランプ用ダイオー
ド、２５ クランプ電圧入力端子、２８ 画素分離用ダ
イオード、２９ 画素分離用ダイオード、３０ 画素分
離用ダイオード、３１ 画素分離用ダイオード、３２
画素分離用ダイオード、３３ 画素分離用ダイオード、
３４ 画素分離用ダイオード、３５ 画素分離用ダイオ
ード、３６ クランプ用ダイオード、３９ 画素分離用
ダイオード、４０ 画素分離用ダイオード、４１ 画素
分離用ダイオード、４２ 画素分離用ダイオード、４３
変動負荷抵抗、４４ 擬似抵抗、４５ 補償用ダイオ
ード、４６ 補償用垂直ＦＥＴスイッチ、４７ 補償用
垂直ＦＥＴスイッチ制御端子、４８ 補償用水平ＦＥＴ
スイッチ、４９ 補償用水平ＦＥＴスイッチ制御端子。
フロントページの続き (72)発明者 兼田 修 尼崎市塚口本町八丁目１番１号 三菱電 機株式会社 半導体基礎研究所内 (56)参考文献 特開 平７−154702（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−196929（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−253214（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−197279（ＪＰ，Ａ) 国際公開94／950（ＷＯ，Ａ１) (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 ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２次元に配列したボロメータと、上記各
    ボロメータにアノードを接続した画素分離用ダイオード
    と、各行に設置した垂直ＦＥＴスイッチと、上記垂直Ｆ
    ＥＴスイッチの各ゲートに接続した垂直走査回路と、各
    列に設置した水平ＦＥＴスイッチと、上記水平ＦＥＴス
    イッチの各ゲートに接続した水平走査回路と、上記画素
    分離用ダイオードのカソードに上記垂直ＦＥＴスイッチ
    のソース及びドレインを経由して接続したバイアス電流
    出力端子と、バイアス電流入力端子と、一方の端子を上
    記バイアス電流入力端子に接続しもう一方の端子を上記
    水平ＦＥＴスイッチのソース及びドレインを経由して上
    記ボロメータに接続した負荷抵抗と、上記水平ＦＥＴス
    イッチと上記負荷抵抗との接点に入力を接続したアンプ
    と、上記アンプの出力に接続した出力端子と、上記アン
    プの入力にアノードを接続したクランプ用ダイオード
    と、上記クランプ用ダイオードのカソードに接続したク
    ランプ電圧入力端子とを基板上に備えたことを特徴とす
    る赤外線撮像素子。
  2. 【請求項２】 ２次元に配列したボロメータと、上記各
    ボロメータにカソードを接続した画素分離用ダイオード
    と、各行に設置した垂直ＦＥＴスイッチと、上記垂直Ｆ
    ＥＴスイッチの各ゲートに接続した垂直走査回路と、各
    列に設置した水平ＦＥＴスイッチと、上記水平ＦＥＴス
    イッチの各ゲートに接続した水平走査回路と、上記各ボ
    ロメータに上記垂直ＦＥＴスイッチのソース及びドレイ
    ンを経由して接続したバイアス電流出力端子と、バイア
    ス電流入力端子と、一方の端子を上記バイアス電流入力
    端子に接続しもう一方の端子を上記水平ＦＥＴスイッチ
    のソース及びドレインを経由して上記画素分離用ダイオ
    ードのアノードに接続した負荷抵抗と、上記水平ＦＥＴ
    スイッチと上記負荷抵抗との接点に入力を接続したアン
    プと、上記アンプの出力に接続した出力端子と、上記ア
    ンプの入力にアノードを接続したクランプ用ダイオード
    と、上記クランプ用ダイオードのカソードに接続したク
    ランプ電圧入力端子とを基板上に備えたことを特徴とす
    る赤外線撮像素子。
  3. 【請求項３】 ２次元に配列したボロメータと、上記各
    ボロメータにアノードを接続した画素分離用ダイオード
    と、各行に設置した垂直ＦＥＴスイッチと、上記垂直Ｆ
    ＥＴスイッチの各ゲートに接続した垂直走査回路と、各
    列に設置した水平ＦＥＴスイッチと、上記水平ＦＥＴス
    イッチの各ゲートに接続した水平走査回路と、上記ボロ
    メータに上記垂直ＦＥＴスイッチのソース及びドレイン
    を経由して接続したバイアス電流入力端子と、バイアス
    電流出力端子と、上記画素分離用ダイオードのカソード
    に上記水平ＦＥＴスイッチのソース及びドレインを経由
    して一方の端子を接続しもう一方の端子をバイアス電流
    出力端子に接続した負荷抵抗と、上記水平ＦＥＴスイッ
    チと上記負荷抵抗との接点に入力を接続したアンプと、
    上記アンプの出力に接続した出力端子と、上記アンプの
    入力にカソードを接続したクランプ用ダイオードと、上
    記クランプ用ダイオードのアノードに接続したクランプ
    電圧入力端子とを基板上に備えたことを特徴とする赤外
    線撮像素子。
  4. 【請求項４】 ２次元に配列したボロメータと、上記各
    ボロメータにカソードを接続した画素分離用ダイオード
    と、各行に設置した垂直ＦＥＴスイッチと、上記垂直Ｆ
    ＥＴスイッチの各ゲートに接続した垂直走査回路と、各
    列に設置した水平ＦＥＴスイッチと、上記水平ＦＥＴス
    イッチの各ゲートに接続した水平走査回路と、上記画素
    分離用ダイオードのアノードに上記垂直ＦＥＴスイッチ
    のソース及びドレインを経由して接続したバイアス電流
    入力端子と、バイアス電流出力端子と、上記ボロメータ
    に上記水平ＦＥＴスイッチのソース及びドレインを経由
    して一方の端子を接続しもう一方の端子をバイアス電流
    出力端子に接続した負荷抵抗と、上記水平ＦＥＴスイッ
    チと上記負荷抵抗との接点に入力を接続したアンプと、
    上記アンプの出力に接続した出力端子と、上記アンプの
    入力にカソードを接続したクランプ用ダイオードと、上
    記クランプ用ダイオードのアノードに接続したクランプ
    電圧入力端子とを基板上に備えたことを特徴とする赤外
    線撮像素子。
  5. 【請求項５】 上記負荷抵抗は、抵抗値が上記ボロメー
    タと同様の温度変化をする変動負荷抵抗と、上記垂直Ｆ
    ＥＴスイッチと上記水平ＦＥＴスイッチの導通抵抗の和
    にほぼ等しい抵抗値を有する擬似抵抗と、順方向電圧が
    上記画素分離用ダイオードと同様の温度変化をする補償
    用ダイオードとにより構成したことを特徴とする請求項
    １，２，３，４いずれか記載の赤外線撮像素子。
  6. 【請求項６】 上記負荷抵抗は、抵抗値が上記ボロメー
    タと同様の温度変化をする変動負荷抵抗と、各温度にお
    いて上記垂直ＦＥＴスイッチの導通抵抗にほぼ等しい導
    通抵抗を有する補償用垂直ＦＥＴスイッチと、上記補償
    用垂直ＦＥＴスイッチのゲートに接続した補償用垂直Ｆ
    ＥＴスイッチ制御端子と、各温度において上記水平ＦＥ
    Ｔスイッチの導通抵抗にほぼ等しい導通抵抗を有する補
    償用水平ＦＥＴスイッチと、上記補償用水平ＦＥＴスイ
    ッチのゲートに接続した補償用水平ＦＥＴスイッチ制御
    端子と、順方向電圧が上記画素分離用ダイオードと同様
    の温度変化をする補償用ダイオードとにより構成したこ
    とを特徴とする請求項１，２，３，４いずれか記載の赤
    外線撮像素子。
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