(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗型同相除去ボロメータ（２６；５０）を介して流れる電流が抵抗型イメージングボロメータ（１２）を介して流れる電流から引かれるために、信号形成回路（１０）に電気的に接続されるよう意図され、検出すべき電磁放射に敏感な抵抗型イメージングボロメータ（１２）と、第１及び第２の端子を含み、前記第１の端子が定電圧源に接続され、前記第２の端子（Ｃ；Ｄ）が抵抗型イメージングボロメータ（１２）に電気的に関連付けられる抵抗型同相除去ボロメータ（２６；５０）と、を具備し、
抵抗型同相除去ボロメータに所定の参照電流（Ｉｒｅｆ；Ｉｒｅｆ＿ｃｏｍｐ）を流すことによって抵抗型同相除去ボロメータの抵抗を制御するための手段（４０）を具備し、抵抗型同相除去ボロメータ（２６；５０）の抵抗を制御するための手段（４０）は、
・抵抗型同相除去ボロメータ（２６；５０）で所定の参照電流（Ｉｒｅｆ；Ｉｒｅｆ＿ｃｏｍｐ）を生成するのに適した電流源（４２）と、
・所定の参照電流（Ｉｒｅｆ；Ｉｒｅｆ＿ｃｏｍｐ）が抵抗型同相除去ボロメータ（２６；５０）に流れることで抵抗型同相除去ボロメータ（２６；５０）の第２の端子（Ｃ；Ｄ）の電圧の変化を意味するように、抵抗型同相除去ボロメータ（２６；５０）に電流源（４２）を接続するための手段（４８）と、
・抵抗型同相除去ボロメータ（２６；５０）から電流源を接続解除するための手段（４５、４８）と、を具備し、前記手段（４５、４８）は、
−抵抗型同相除去ボロメータ（２６；５０）の第２の端子（Ｃ；Ｄ）に接続される第１の端子と、所定の参照電圧（Ｖｒｅｆ；Ｖｒｅｆ＿ｃｏｍｐ）に接続される第２の端子とを有する比較器（４５）と、
−抵抗型同相除去ボロメータ（２６；５０）の第２の端子（Ｃ；Ｄ）の電圧が所定の参照電圧（Ｖｒｅｆ；Ｖｒｅｆ＿ｃｏｍｐ）に実質的に等しくなる時、抵抗型同相除去ボロメータ（２６；５０）から電流源（４２）を接続解除し、それにより所定の参照電流の値に対する電流源（４２）の接続解除の時の抵抗型同相除去ボロメータ（２６；５０）にわたる電圧の値の比率に、抵抗型同相除去ボロメータ（２６；５０）の抵抗を設定するために、比較器（４５）の出力における信号によって制御可能なスイッチ（４８）と
を具備することを特徴とする電磁放射を検出するための装置。
【請求項２】
参照電圧（Ｖｒｅｆ；Ｖｒｅｆ＿ｃｏｍｐ）は、接続手段（４８）によって抵抗型同相除去ボロメータ（２６；５０）に電流源（４２）を接続する時の抵抗型同相除去ボロメータの第２の端子（Ｃ；Ｄ）における電圧をとる値よりも高い値に設定されることを特徴とする請求項１に記載の赤外放射を検出するための装置。
【請求項３】
抵抗型同相除去ボロメータは、参照ボロメータであり、前記装置は、制御可能なスイッチ（３０）を介して抵抗型イメージングボロメータの端子（Ｃ）へ第１のブランチ上で、及び制御可能なスイッチ（２０）を介して参照ボロメータ（２６）の端子へ第２のブランチ上で電気的に接続される電流ミラー（３４）を具備することを特徴とする請求項１または２に記載の赤外放射を検出するための装置。
【請求項４】
抵抗型同相除去ボロメータは、補償ボロメータ（５０）であることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項５】
抵抗型同相除去ボロメータの抵抗を制御するための手段（４０）は、所定の参照抵抗に同相除去ボロメータ（２６；５０）の抵抗を固定するために、抵抗型同相除去ボロメータ（２６；５０）が形成される基板の温度に応じて参照電圧（Ｖｒｅｆ；Ｖｒｅｆ＿ｃｏｍｐ）を制御するための電子回路を具備することを特徴とする請求項１〜４のうち何れか１項に記載の装置。
【請求項６】
抵抗型イメージングボロメータ及び抵抗型同相除去ボロメータは、ホイートストンブリッジで配置されることを特徴とする請求項１から５のうち何れか１項に記載の装置。
【請求項７】
装置の少なくとも１つのラインからなる行列を具備する電磁放射を検出するためのシステムであって、各々は、
・抵抗型同相除去ボロメータ（２６；５０）を介して流れる電流が抵抗型イメージングボロメータ（１２）を介して流れる電流から引かれるように、放射に敏感な抵抗型イメージングボロメータ（１２）と、抵抗型イメージングボロメータ（１２）に電気的に関連付けられる抵抗型同相除去ボロメータ（２６；５０）と、
・抵抗型イメージングボロメータ（１２）に電気的に接続されるのに適した信号形成回路（１０）と、を具備し、
装置は、請求項１〜６のうち何れか１項に各々適合することを特徴とするシステム。
【請求項８】
抵抗型同相除去ボロメータの抵抗を制御するための手段（４０）は、シーンから独立した値に同相除去ボロメータの抵抗を調整することを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
信号形成回路（１０）は、抵抗型イメージングボロメータ（１２）の読み出し前に初期化されるのに適し、抵抗型同相除去ボロメータの抵抗を制御するための手段（４０）は、信号形成回路の初期化の間に前記抵抗を調整することを特徴とする請求項７及び８のうち何れか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
電磁放射を検出するためのシステムを構成する抵抗型イメージングボロメータの行列からなる抵抗型イメージングボロメータ（１２）の抵抗における変化を読み出すための方法であって、前記システムは、ボロメータの行列の行または列ごとに抵抗型同相除去ボロメータを含み、前記方法は、
・抵抗型同相除去ボロメータで行列の同相電流を流す段階と、
・抵抗型イメージングボロメータを流れる電流と抵抗型同相除去ボロメータを流れる電流との間の電流差を生成する段階と、
・電流差に従って抵抗型イメージングボロメータに関連して信号を形成する段階と、からなり、前記方法はまた、
抵抗型同相除去ボロメータで同相電流を流す段階の前に、抵抗型同相除去ボロメータが所定のシーンダイナミックの上限に等しい温度を有するシーンに曝露される時、全ての抵抗型同相除去ボロメータの抵抗より低い値に抵抗型同相除去ボロメータの抵抗を設定する段階からなり、抵抗型同相除去ボロメータの抵抗を前記設定する段階は、
・所定の参照電流（Ｉｒｅｆ；Ｉｒｅｆ＿ｃｏｍｐ）が抵抗型同相除去ボロメータ（２６；５０）に流れるように抵抗型同相除去ボロメータ（２６；５０）に電流源（４２）を接続する段階と、
・抵抗型同相除去ボロメータ（２６；５０）の第２の端子（Ｃ；Ｄ）の電圧が所定の参照電圧（Ｖｒｅｆ；Ｖｒｅｆ＿ｃｏｍｐ）に実質的に等しくなる時、抵抗型同相除去ボロメータ（２６；５０）から電流源（４２）を接続解除し、それにより電流源（４２）の接続解除の時に所定の参照電流の値に対する抵抗型同相除去ボロメータ（２６；５０）にわたる電圧の値の比率に、抵抗型同相除去ボロメータ（２６；５０）の抵抗を設定する段階と
からなることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁放射の検出分野に関し、より具体的に、マイクロボロメータ装置に基づき赤外放射を検出する分野に関する。
【０００２】
より具体的に、本発明は、電磁放射を検出するための装置に関し、同相除去ボロメータを介して流れる電流がイメージングボロメータを介して流れる電流から引かれるように、信号形成回路に電気的に接続されるよう意図され、放射に敏感な抵抗型イメージングボロメータと、イメージングボロメータに電気的に関連付けられる抵抗型同相除去ボロメータとを含む。
【背景技術】
【０００３】
赤外検出器の分野において、行列形式で配置され、大気温度で動作するのに適した、即ち、通常液体窒素のかなり低い温度で動作する必要のある、いわゆる“量子検出器”の検出装置と対照的にかなり低い温度に冷却する必要のない装置を使用することが知られている。
【０００４】
これら冷却されない検出器は従来、３００Ｋ近傍の温度に応じて、適切な材料の物理量における変化を使用する。ボロメータ検出器の場合、この物理量は、抵抗率である。
【０００５】
そのような冷却されない検出器は一般的に
−赤外放射を吸収してそれを熱に変換するための手段
−検出器を熱的に隔離して赤外放射下で加熱できるようにする手段
−ボロメータ検出器に関連して抵抗要素を使用する検温手段、及び
−検温手段によって提供された電気信号を読み出すための手段
を関連付ける。
【０００６】
赤外イメージングのための検出器は従来、１又は２次元の要素的検出器からなる行列形式で作成され、前記行列は、いわゆる“モノリシック”方法で形成され、一般的にシリコンで作成された基板に移され、要素的検出器へ連続的にアドレス指定するための手段が構成され、電気信号に対する電気的励起及び前処理のための手段は、これら要素的検出器によって生成される。この基板及び統合された手段は、用語“読み出し回路”によって一般的に示される。
【０００７】
この検出器を用いてシーンを得るために、シーンは、要素的検出器からなる行列に適応した光学素子を介して投影され、時間調整された電気的刺激は、読み出し回路を介して各要素的検出器に、又はそのような検出器の各行に適用され、前記要素的検出器の各々が到達した温度の画像を構成する電気信号を得る。この信号は、読み出し回路によって大体精巧な方法で処理され、その後状況に応じてパッケージ外の電気装置によって処理され、観察されるシーンの熱画像を生成する。
【０００８】
ボロメータ検出器の使用における本質的な問題は、これら抵抗の平均値と比較して、観察されるシーンの局所的温度変化を示す、その電気抵抗におけるかなり小さな相対変化にある。
【０００９】
実際、８及び１４μｍ間（ボロメータ検出器が通常使用される地球大気の透明帯域に相当）で観察されたシーンの赤外熱放射の物理法則は、シーン温度が３００Ｋ付近で１Ｋだけ変化する時、検出器の焦点面において約５０μＷ／ｃｍ２の微小電力ｄＰをもたらす。この値は、上記物理法則を適用することによって当業者にとって簡単に決定される。
【００１０】
この推定は、検出器が特定の波長帯域外で無視できるエネルギー量のみ受けた時、例えば、及び一般的に、パッケージがこの間隔で透明であって指定された限度の両側上で不透明な窓を備える場合、ｆ／１の開口を備えた光学素子に有効であり、シーンと検出器との間の移動が早い。
【００１１】
当然の結果として、その表面Ｓ上で吸収された赤外パワーｄＰに関する熱平衡におけるボロメータの温度差ｄＴは、dT=Rth.dPの式によって与えられ、ここでＲｔｈは、赤外放射効果で加熱されるボロメータの敏感部分とそれを支援する等熱基板（isothermal substrate）との間の熱抵抗である。
【００１２】
故に、９．１０−６ｃｍ２のエリアを示す約３０μｍ×３０μｍの典型的な大きさを有するボロメータに関して、従来技術による典型的な熱抵抗は、約２０から６０ＭＫ／Ｗであり、このボロメータによって観察されるシーン要素の温度が１Ｋだけ変わる時、約０．０１Ｋから０．０３Ｋのボロメータの温度上昇をもたらす。
【００１３】
Ｒｂがボロメータ敏感材料における２つの電流取り入れポール間で観察された電気抵抗を意味する場合、結果として生じる抵抗変化ｄＲｂは、dRb=TCR.dTの式によって表現され、ここでＴＣＲは、この分野で一般的に使用される材料（酸化バナジウム、アモルファスシリコン）について従来−２％／Ｋである動作温度の周辺でボロメータの敏感部分を構成する材料の抵抗の相対変化係数である。結果として、シーンにおける１Ｋの差から生じる抵抗ｄＲ／Ｒの相対変化は、約０．０２から０．０６％、又は２．１０−４から６．１０−４／Ｋである。
【００１４】
しかし今日、要求される熱イメージング解像度は、１Ｋ及び通常０．０５Ｋ又はそれ以下よりも良好である。そのような結果は、洗練された技術の使用を含むかなり高い熱抵抗Ｒｔｈを有する構造の準備によって得ることができる。しかし、数十ミリケルビンの時空間温度変化を分解するために、先に説明した通り、一般的に約数１０−６の抵抗における微小相対変化を測定する必要性が残っている。
【００１５】
そのような小さな変化を用いる困難性を明確にするために、図１は、赤外放射に曝露され、所定の定バイアス電圧ＶＤＤＡにその端子のうち１つで接続された抵抗Ｒｂを有する抵抗型ボロメータ１２の読み出し回路の概略図を示す。読み出し回路は、以下から形成された積分器１０を含む。
−非反転入力（＋）が所定の定電圧Ｖｂｕｓである演算増幅器１４
−増幅器１４の反転入力（−）とその出力との間に接続され、所定の静電容量Ｃｉｎｔを有するキャパシタ１６
−キャパシタ１６から並列で接続され、リセット信号を用いて制御可能なゼロリセットスイッチ１８
【００１６】
読み出し回路は、以下をさらに含む。
−“選択”信号を用いて制御可能であり、演算増幅器の反転入力（−）に接続される第１の読み出しスイッチ２０
−グリッドが所定の定電圧ＧＦＩＤに設定され、ソースがボロメータ１２のもう一方の端子に接続され、ドレインが第１の選択スイッチ２０の他の端子に接続される、ＭＯＳ注入トランジスタ２２
−演算増幅器１４の出力で接続され、その出力における電圧Ｖｏｕｔに従い、前記ボロメータが受けた赤外放射によって引起されるボロメータ１２の抵抗変化を赤外放射であると判断するデータ処理ユニット２２
【００１７】
ボロメータ１２の読み出しサイクルの開始時、ゼロリセットスイッチ１８は、キャパシタ１６の放電サイクル後に閉状態であり、適切な値でリセット信号を設定することによって開状態に切換えられる。第１の読み出しスイッチ２０は、開状態であり、“選択”信号を調整することによって閉状態に切換えられる。その後、ボロメータ１２を介して流れる電流は、キャパシタ１６によって統合される。読み出しサイクル開始から所定の統合時間ΔＴｉｎｔが経過した時、第１の読み出しスイッチ２０は、その開状態に切換えられる。その時、この積分器の出力における電圧Ｖｏｕｔは、ボロメータの抵抗Ｒｂの画像として、Vout=Vbolo/RbxΔTint/Cintの式によって与えられ、ここでＶｂｏｌｏは、Ｒｂが統合時間Ｔｉｎｔの間に僅かだけ変化すると仮定することによる、ボロメータ１２の端子電圧である。
【００１８】
故に、Ｎ個の抵抗（ボロメータ）からなる行列は、（Ｎ個の積分器による）同時統合又は（ラインの端又は列の端に設置された積分器、又は行列に対して単一の積分器上の）順次統合を用いるこの原則によって読み出すことができる。
【００１９】
故に、準備された行列が赤外シーンの投影によって灯される時、Ｖｏｕｔは、シーンを示す（各ボロメータが発する）空間的変化を表示する。先に表現した電圧Ｖｏｕｔが１つの検出器から次の検出器まで大半が定部分（いわゆる“同相”信号）からなるので、イメージングに対して関与しないことが回想される。（１つのボロメータと他のボロメータとの間の）局所的な差に関連付けられたＶｏｕｔにおける微小変化と、受けた屈折力における一時的変化（シーンが時間と共に変化する）とだけは、観察されるシーンに対して有益な信号を構成する。
【００２０】
実際、電圧（数ボルト）に関して超小型電子回路に固有な制限と、ボロメータ抵抗Ｒｂ（数十から数百キロオーム）のアクセス及び制御可能な値と、十分に短い統合時間を使用する必要性とは、どんな場合でも（ボロメータのそれに対する）各要素的点又は検出画素において利用可能なエリア（限定されていない）に対して互換性がなく、敏感な行列に対応する読み出し回路の表面外部にこの静電容量を移すことに対して実際に互換性がない、かなり高い静電容量Ｃｉｎｔの使用をもたらす。従って、合理的に取得可能な静電容量に互換性のあるレベルに統合されるよう電流を制限する読み出しモードを導入することが必要である。
【００２１】
また、基板とボロメータとの間の熱結合の存在により、基板が受けた熱変化は、ボロメータに移される。共通のボロメータは、そのような変化にかなり高い感度を有し、その結果、有益な出力信号は、この背景要素によって妨害され、赤外放射の検出量に害を与える。
【００２２】
これら欠点を克服するため、第１の抵抗構造が提案され、Proc. SPIE, vol 5074 Yutaka Tanakaらによる文献“Performance of 320x240 Uncooled Bolometer-type Infrared Focal Plane Arrays”に記載されたいわゆる“参照”電流である、同相電流を抑制するよう設計される。
【００２３】
参照抵抗構造の原理は、第１のボロメータと同一の基板に二極化及び接続された第２の同一の抵抗型ボロメータに図１の抵抗型ボロメータ１２を関連付けることにある。また、この第２のボロメータは、不透明な金属膜によって通常、シーンからのストリームに対して本質的に鈍感になるよう配置される。また、第１及び第２の抵抗型ボロメータは、第２のボロメータを介して流れる電流が第１のボロメータへ流れる電流から引かれるように関連付けられ、この電流差は、読み出し回路によって使用される。
【００２４】
これら２つのボロメータの機能を区別するために、例えば体温測定のような特定用途において画像が形成される必要はないが温度測定が必要な場合でも、“イメージング”ボロメータは、第１のボロメータに使用され、“参照”ボロメータは、第２のボロメータに使用される。
【００２５】
参照構造２４は、図２Ａに概略的に示され、図１の要素を再使用し、いわゆる“参照”回路２４が関連付けられる。参照回路２４は、参照ボロメータ２６と、ＭＯＳ分極トランジスタ２８と、第２の読み出しスイッチ３０とを含み、それぞれイメージングボロメータ１２、ＭＯＳ注入トランジスタ２２、及び第１の読み出しスイッチ２０に実質的に同じである。
【００２６】
また、要素２６、２８及び３０は、要素１２、２２及び２０と同じ方法で二極化及び配置され、参照ボロメータ２６がシーンから発せられる放射から保護される不透明な金属膜３２を備える点のみ異なる。
【００２７】
また、抵抗参照構造は、電流ミラー３４を含み、その入力ブランチは、第２の読み出しスイッチ３０の端子Ａに接続され、そのもう一方の入力ブランチは、第１の読み出しスイッチ２０の端子Ｂに接続される。この電流ミラー３４は、端子Ｂで参照ボロメータ２６を介して流れる電流ｉ２を再生成する。
【００２８】
電流ミラーの使用は、ライン毎に単一の参照構造を有するのに役立ち、これら構造の組合せは、行列検出器に対する参照“列”に沿って配置される。電流ミラーは、当業者に知られた構造である。それらは一般的に、遠い構造に参照電流を複製し、特にそれらは、その抵抗電荷（resistive charge）に関係なく、複数の回路要素に対してこの参照電流の分配を可能にする。
【００２９】
故に、参照ボロメータを介して流れる電流ｉ２は、同相電流に実質的に等しく、参照ボロメータは、イメージングボロメータと同じ、基板からの熱変化に曝露される。従って、イメージングボロメータを介して流れる電流ｉ１と参照ボロメータを介して流れる電流ｉ２との間の差ｉ１−ｉ２は、同相電流及び基板の熱変化に関連付けられた要素から実質的に妨害されない。従って、この電流差ｉ１−ｉ２は、シーンから発せられる赤外放射によってそれを加熱することによって、イメージングボロメータ１２の抵抗変化によって導かれた電流に実質的に相当する。
【００３０】
しかし、抵抗参照構造は、生成するのが技術的に困難である。実際、その十分な動作を得るためには、参照ボロメータを保護する金属膜３２が、シーンから発せられるストリームに対して完全に不透明であり、また参照ボロメータ上で任意の熱妨害（thermal disturbance）を回避するために他の構造要素から熱的に隔離されることが必要である。そのような膜の設計及び製造が困難であることは容易に分かる。
【００３１】
上記欠点を克服するため、同相電流を抑制するための第２の抵抗構造がさらに提案され、いわゆる“補償”抵抗構造は、Proc. SPIE, Technology and Application XXVIII, Vol 4820のE Mottinらによる文献“Uncooled amorphous silicon enhancement for 25um pixel pitch achievement”で説明されている。
【００３２】
図２Ｂは、この補償構造５２を概略的に示し、活性化ボロメータ１２と同じ材料を用いて一般的に構成されるが、基板と比べて構造上かなり弱い熱抵抗に起因して入射光に対して本質的に鈍感で、場合によって光学シールドを備えたボロメータ５０と、さらにボロメータ５０の二極化のためのトランジスタ５４とを含む。いわゆる“熱運動化”ボロメータ５０は、固定電圧源ＶＳＫにその端子のうち１つが接続され、トランジスタ５４のソースに他の端子が接続され、そのグリッドが固定電位ＧＳＫに上昇され、そのドレインが増幅器１４の反転入力（−）に接続される。
【００３３】
抵抗５０の値及び分極は、電流Ｉ１に対して互換性のある強度を備えた同相電流Ｉ３を生成するよう設定され、それは、積分器１０の加算点で電流Ｉ１から引かれ、従って、電流Ｉ１−Ｉ３を統合する。
【００３４】
この構造は、ボロメータ５０の熱抵抗がイメージングボロメータ１２のそれと比べてかなり低い、通常少なくとも約１０３だけ低い場合、同相除去に対して有効であり、なぜなら、もしそうでない場合、好ましくない対比が形成され、画像品質に有害であり、シーンのうちかなり暖かいゾーンがこれら構造上の画像を形成するとき、シーンを示さない。この高い熱伝導の結果は、例えば基板に直接ボロメータ要素５０を接触させるよう構成することによって達成されうる。
【００３５】
しかし、そのような構成は、技術的組み立ての間に構造の平坦性（structure of planeity）を制御するのが困難な問題を提起し、実際、一つの構造において、ボロメータ１２の敏感膜と同じレベルでボロメータ５０を形成することが必要である。非ゼロの熱抵抗は通常、複雑な技術的測定がとられない限り、要素５０と基板との間に存在することになり、それは、製造業生産高及び検出器の費用に有害であるため、準備される。
【００３６】
補償構造の使用中には少なくとも有益な、この参照構造の用途の場合、これら同相除去構造上に光学的な鈍感性の不透明なシールドを提供することが故に必要である一方、そのような膜の準備が意味する実質的な複雑性（complexification）は、製造における追加的段階及び不可避的な低い製品歩留まりに起因して、追加的コストを伴う。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００３７】
【非特許文献１】Performance of 320x240 Uncooled Bolometer-type Infrared Focal Plane Arrays
【非特許文献２】Uncooled amorphous silicon enhancement for 25um pixel pitch achievement
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３８】
本発明の目的は、物理的保護シールドを用いることなく、シーンから発せられる放射から効率的に隔離された同相除去ボロメータを有する構造を提案することによって上記問題を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
この目的のため、本発明は、同相除去ボロメータを介して流れる電流がイメージングボロメータを介して流れる電流から引かれるために、信号形成回路に電気的に接続されるよう意図され、放射に敏感な抵抗型イメージングボロメータと、イメージングボロメータに電気的に関連付けられる抵抗型同相除去ボロメータと、を含む。
【００４０】
本発明によると、この装置は、そこに電流を流すことによって同相除去ボロメータの抵抗を制御するための手段を含む。
【００４１】
故に、同相除去ボロメータの抵抗を制御するための手段を用いて、シーンから発せられる放射から独立した値で前記抵抗を設定することができるので、これら電気的手段によってこの放射から同相除去ボロメータを隔離できる。
【００４２】
本発明の特定の実施形態によると、装置は、以下の特徴のうち１つ以上を含む。
【００４３】
同相除去ボロメータの抵抗を制御するための手段は、そこへ所定の参照電流を流すための手段を含む。
【００４４】
制御手段は、同相除去ボロメータの端子における電圧が所定の参照電圧に実質的に等しくなる時、電流注入手段を接続解除するための手段を含む。
【００４５】
参照電圧は、電流注入手段の活性化中に同相除去ボロメータの端子における電圧よりも高い値に設定される。
【００４６】
同相除去ボロメータは、参照ボロメータであり、イメージングボロメータの端子へ第１のブランチ上で、及び参照ボロメータの端子へ第２のブランチ上で電気的に接続されるのに適した電流ミラーを含む。
【００４７】
同相除去ボロメータは、補償ボロメータである。
【００４８】
制御手段は、イメージングボロメータが形成される基板の温度に依存して参照抵抗に同相除去ボロメータの抵抗を固定するのに適している。
【００４９】
イメージングボロメータ及び同相除去ボロメータは、ホイートストンブリッジで配置される。
【００５０】
また、本発明は、装置の少なくとも１つのラインからなる行列を具備する電磁放射を検出するためのシステムに関し、各々は、同相除去ボロメータを介して流れる電流がイメージングボロメータを介して流れる電流から引かれるように、放射に敏感な抵抗型イメージングボロメータと、イメージングボロメータに電気的に関連付けられる抵抗型同相除去ボロメータと、を含む。また、それは、その抵抗における変化を読み出すためのイメージングボロメータに電気的に接続されるのに適した信号形成回路を含む。このシステムの検出装置は、上記タイプである。
【００５１】
本発明の特定の実施形態によると、システムは、以下の特徴のうち１つ以上を含む。
【００５２】
同相除去ボロメータの抵抗を制御するための手段は、シーンから独立した値にその抵抗を調整するのに適している。
【００５３】
信号形成回路は、イメージングボロメータの読み出し前に初期化されるのに適し、同相除去ボロメータの抵抗を制御するための手段は、積分回路の初期化の間に前記抵抗を調整するのに適する。
【００５４】
また、本発明は、電磁放射を検出するためのシステムを構成するボロメータの行列からなる抵抗型イメージングボロメータの抵抗における変化を読み出すための方法に関する。
【００５５】
この方法は：
・同相除去ボロメータで行列の同相電流を循環する段階と、
・イメージングボロメータを流れる電流と同相除去ボロメータを流れる電流との間の電流差を生成する段階と、
・電流差に従ってイメージングボロメータに関連して信号を形成する段階と、からなる。
【００５６】
本発明によると、同相除去ボロメータで同相電流を循環する段階の前に、それらが所定のシーンダイナミックの上限に近い温度を有するシーンに曝露される時、全てのこれらボロメータの抵抗より低い値に同相除去ボロメータの抵抗を調整する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、従来技術による敏感ボロメータ及びその読み出し回路の概略図である。
【図２Ａ】図２Ａは、従来技術による抵抗型参照構造及び関連する回路要素を用いて同相補償で図１を補足する概略図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、従来技術及び関連する回路要素による抵抗型補償構造を用いて同相補償で図１を補足する概略図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明による抵抗型参照構造を用いて同相補償で図２Ａを補足する概略表示である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明による抵抗型補償構造を用いて同相補償で図２Ｂを補足する概略表示である。
【図４】図４は、図３Ａ及び図３Ｂに概略的に示した回路を用いてイメージングボロメータを読み出すための方法のフローチャートである。
【図５Ａ】図５Ａは、参照構造を用いた本発明によるボロメータ検出器の概略図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、補償構造を用いた本発明によるボロメータ検出器の概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
本発明による抵抗型参照構造は、ボロメータ検出器に配置され
・赤外線に対して光学的に透過な焦点面に配置されるイメージングボロメータの１次元又は２次元イメージング行列と
・行列の表面下の基板に形成され、ライン毎にアドレス指定し、列毎に行列を統合するための手段を含む読み出し回路と
・イメージング行列のライン毎に、又は代わりに列毎に配置されるが、イメージング用途の画像を形成する敏感ゾーンから離れて配置される、１つ以上の同相補償ボロメータとを具備する。
【００５９】
そのようなボロメータ検出器の配置は、従来技術であり、以下詳細に説明しない。一例として、ラインの端に配置される参照ボロメータの用途に関して、Proc. SPIE, vol 5074 Yutaka Tanakeらによる文献“Performance of 320x240 Uncooled Bolometer-type Infrared Focal Plane Arrays”を参考にすることができ、列の端に配置される補償ボロメータの用途に関して、Proc. SPIE Technology and Application XXVIII Vol 4820 E. Mottinらによる文献“Uncooled amorphous silicon enhancement for 25um pixel pitch achievement”を参考にすることができる。
【００６０】
図３Ａ及び５Ａに関して、ここで、第１の好ましい配置は、いわゆる“参照”タイプの、イメージングボロメータ、その読み出し回路、及び同相除去ボロメータを説明するものである。
【００６１】
図３Ａに示す通り、本発明による参照構造は、参照列３８を含み、保護金属膜の代わりに、図２Ａに示す従来技術の放射に対して参照ボロメータを鈍感にし、回路４０は、参照ボロメータ２６の抵抗を制御するために備えられる。
【００６２】
従って、参照ボロメータ２６は、イメージングボロメータ１２と同じ方法でシーンから発せられる赤外放射に曝露されうることが分かる。
【００６３】
制御回路４０は、定電流源４２を有し、それは、Calib信号によって制御可能な第１の較正スイッチ４４を介して参照ボロメータ２６の端子Ｃに接続される。電流源４２は、第１の較正スイッチ４４がその閉状態にある時、所定強度の電流Ｉｒｅｆを参照ボロメータ２６に投入する。
【００６４】
また、制御回路４０は、第２の較正スイッチ４６を含み、それは、Calibバー信号を用いて制御可能であり、その信号は、Calib信号に対して相補的な信号である。この第２の較正スイッチは、ボロメータの端子Ｃと、ＭＯＳトランジスタ２８のソースとの間に配置される。
【００６５】
また、回路４０は、比較器４５を含み、それは、参照ボロメータ２６の端子Ｃの電圧ＶＣと、所定の参照電圧Ｖｒｅｆとを比較する。
【００６６】
最後に、第３のスイッチ４８は、比較器４５の出力信号によって制御され、電流源４２と参照ボロメータ２６との間に配置される。具体的に、比較器４５は、電圧Ｖｒｅｆが端子Ｃの電圧ＶＣより大きい時、第３のスイッチ４８をその閉状態に維持し、電圧Ｖｒｅｆが電圧ＶＣに実質的に等しい時、第３のスイッチ４８をその開状態に切換える。
【００６７】
ボロメータ検出器は、イメージング行列を含み、それは、上記説明した要素を含む参照構造からの同相電流除去を備えた読み出し回路によって読み出され、図５に示される。
【００６８】
ここで、制御回路４０が用いる感知ボロメータ１２を読み出すための方法は、図４に関して説明される。
【００６９】
この方法の第１ステップは、初期ステップ５０である。ステップ５０は特に、以下詳細に説明する方法で、電流Ｉｒｅｆの値及び電圧Ｖｒｅｆの値を選択することにある。
【００７０】
ステップ５２では、定電流Ｉｒｅｆで参照ボロメータ２６を予熱し、その後積分器１０の初期化は、“リセット”スイッチ１８の閉によって引起される。ここで、本明細書で用語“予熱”は、従来技術の動作に対する追加のサイクルが、イメージングボロメータ１２の従来の読み出しサイクルの前に実行されることを意味するのに用いる。この追加のサイクルは、以下説明する通り、値Ｉｒｅｆ及びＶｒｅｆに依存して、参照ボロメータ２６の温度を特定の値に上げることにある。
【００７１】
ボロメータについてその温度又はその抵抗を言うことは、これら２つの量が実際に一対一に関連付けられているので、同意義である点に留意すべきである。
【００７２】
この目的のため、選択信号の値は、第１及び第２の読み出しスイッチ２０及び３０をその開状態に切換えるよう調整される。同時に、Calib信号の値は、第１の較正スイッチ４４をその閉状態に切換え、第２の較正スイッチ４６をその開状態に切換えるよう調整される。
【００７３】
従って、参照ボロメータ２６は、電流Ｉｒｅｆをそこへ流すことによって二極化され、故にジュール効果によって加熱を受ける。
【００７４】
例えばアモルファスシリコン又は酸化バナジウム等、ボロメータを作成するのに従来用いた材料の場合、ボロメータの抵抗Ｒｂは、以下の式によるアレニウスの法則に従って変わる。
【００７５】
【数１】
0005548360.tif 000002
ここで
・Ｅａは、ボロメータ材料の導電率の活性化エネルギー。
・ＲＡＢＳは、参照ボロメータの温度が無限大に向かう時、参照ボロメータの抵抗値。
・Ｋは、ボルツマン定数。
・Ｔは、ボロメータの膜が上昇する絶対温度。
【００７６】
式（１）から導かれる抵抗Ｒｂの温度の相対変化の係数“ＴＣＲ”は、TCR=-Ea/(KT2)によって表現される。
【００７７】
従って、この式は、負であり、抵抗Ｒｂは、温度上昇につれて下がる。
【００７８】
５２において、“リセット”制御のレベルは、ゼロリセットスイッチ１８をその閉状態に切換えるようさらに調整されるので、キャパシタ１６の放電を引起し、以下に説明するステップ５８までこの状態が維持される。
【００７９】
続くステップ５４の間、参照ボロメータ２６の抵抗Ｒｂが所定の抵抗Ｒｒｅｆに実質的に等しいか否かを決定するテストが実行される。このテストの結果が否定の場合、参照ボロメータ２６の予熱が続く。そうでない場合、テストステップ５４は、電流源４２から参照ボロメータ２６を接続解除することによって参照ボロメータ２６の予熱を停止して終了する。
【００８０】
具体的に、ステップ５４は、比較器４５によって実行される。
【００８１】
オームの法則によると、参照ボロメータ２６の端における電圧Ｖｂは、以下の式に従ってモデル化される。
【００８２】
【数２】
0005548360.tif 000003
【００８３】
その後、電圧ＶｒｅｆがVC=VDDA-Vbに実質的に等しくなる時、即ちＲｂが以下の式を満たす時、比較器４５は、第３のスイッチ４８をその開状態に切換えるので、参照ボロメータ２６から電流源４２を接続解除する。
【００８４】
【数３】
0005548360.tif 000004
【００８５】
故に、参照ボロメータ２６の予熱が終了する。
【００８６】
予熱の終わりに参照ボロメータが呈する抵抗Ｒｒｅｆは、参照ボロメータが受けた赤外放射量から独立している点に留意すべきである。故に、参照ボロメータ２６は、鈍感になる。
【００８７】
実際、比較器４５によって電流源４２から接続解除する時に参照ボロメータ２６が受けた温度上昇θは、以下の式によって第１のオーダへ近似できることが分かる。
【００８８】
【数４】
0005548360.tif 000005
【００８９】
以上のように、この温度上昇は、赤外放射に依存しないが、ボロメータの内部パラメータ、即ち制御回路４０のパラメータである電流Ｉｒｅｆ及び電圧Ｖｒｅｆのみに依存する。
【００９０】
後続ステップ５８の間、イメージングボロメータの読み出しは、一度参照ボロメータ２６が予熱されキャパシタ１６が放電されると、開始される。
【００９１】
このステップ５８では、“Calib”信号の値は、第１の較正スイッチ４４をその開状態に切換え、第２の較正スイッチ４６をその閉状態に切換えるよう調整される。
【００９２】
同時に、“選択”制御のレベルは、第１及び第２の読み出しスイッチ２０、３０をその閉状態に切換えるよう調整される。
【００９３】
同時に、“リセット”制御のレベルは、積分器１０の入力（−）で電流の統合を開始するために、スイッチ１８を開くよう調整される。
【００９４】
故に、参照ボロメータ２６を介して流れる電流ｉ２は、点Ｂで再生成される。従って、それは、イメージングボロメータ１２を介して流れる電流ｉ１から、積分器１０の入力で引かれる。
【００９５】
故に、イメージングボロメータを読み出すステップは、統合時間ΔＴｉｎｔが第１及び第２の読み出しスイッチ２０、３０の閉鎖から経過した時、６０で終了する。
【００９６】
電流Ｉｒｅｆ及び電圧Ｖｒｅｆの値は、以下の目的のため、ステップ５０の間に選択される。
・Ｖｒｅｆの値は、参照ボロメータの予熱の開始の間、端子Ｃの電圧ＶＣより小さい。故に、比較器４５の切換え状態は、始めに満たされない。逆の場合、参照ボロメータ２６の予熱は、抑制され、故に、参照ボロメータは、放射に対して敏感になる。
・ステップ５４が終わる時、参照ボロメータ２６の抵抗は、補償列３８の参照ボロメータ２６の最小抵抗を所定のシーンダイナミックの上限に近い温度を有するシーン要素と見なす時、補償列３８の参照ボロメータ２６の最小抵抗を下回る。代わりに、及び有利に、参照ボロメータ２６が通常イメージングボロメータ１２に等しいので、この値は、先行フレーム、又はより広く言えば、先のフレームの所定数を読み出すことから推定できる。実際、ステップ５４の前、参照ボロメータ２６は、シーンに対して敏感である。結果的に、Ｉｒｅｆ及びＶｒｅｆが下手に選択される場合、比較器４５は、参照ボロメータ２６の加熱を即座に切換え及び直ちに停止することができる。即ち、シーンが生じうる最大温度より高い、式（４）による温度θを選択すること、言い換えれば、シーンの最も熱い点においてシーンが生じうる抵抗より低い抵抗を与えるのが望ましい。この状態が無い場合、放射ストリームを鈍感にすることは、画像のうち最も熱いゾーンが参照画素の（複数の）列を偶然スキャンする場合、１つ以上のラインに対して非効果的になり易い。
・値Ｒｒｅｆに到達するために参照ボロメータの抵抗に必要な加熱時間は、フレーム周波数を考慮して許容できる推定固定時間より短い。実際、キャパシタ１６の放電は、参照ボロメータの加熱時間と比べて実質的に速い。故に、リセット及び選択信号のタイミングを保つことができる。
【００９７】
ここで、第２の好ましい配置は、いわゆる“補償”形式であって、本発明によるイメージングボロメータ、その読み出し回路、及び同相除去ボロメータからなる、図３Ｂ及び５Ｂに関して説明される。
【００９８】
図３Ｂに示す通り、本発明の第２の実施形態による同相除去構造は、補償ライン５２を含み、それは、先に説明したものと同一であって同じ機能を実行する補償ボロメータ５０の抵抗を制御するために提供される。各ボロメータ５０は、イメージングボロメータ１２と比べて低い熱抵抗を有するために、基板を熱運動化する１つ以上のボロメータ要素を含み、しかしながら、それは、簡単な方法、特に放射に対して不透明なシールドを形成することなく一般的に得られる点が重要である。
【００９９】
回路４０は他方で、第１の較正スイッチ４４がその閉状態にあり、かつボロメータ５０の端子ＤとＭＯＳトランジスタ５４のソースとの間に配置された第２のスイッチ４６が同時にその開状態にある時、所定の強度の電流Ｉｒｅｆ−ｃｏｍｐを補償ボロメータ５０に流し、他方で、回路４０は、比較器４５を用いて、補償ボロメータ５０の端子Ｄの電圧ＶＤと所定の参照電圧Ｖｒｅｆ−ｃｏｍｐとを比較し、最後に比較器４５は、電圧Ｖｒｅｆ−ｃｏｍｐが端子Ｄの電圧ＶＤより高い時、第３のスイッチ４８をその閉状態に維持し、電圧Ｖｒｅｆ−ｃｏｍｐが電圧ＶＤと実質的に等しい時、第３のスイッチ４８をその開状態に切換える。
【０１００】
図５Ｂは、ボロメータ検出器を示し、それは、イメージング行列を含み、イメージング行列は、上記説明した要素を含む補償構造からの同相電流除去を用いて読み出し回路によって読み出される。
【０１０１】
制御回路４０が用いる敏感ボロメータ１２を読み出すための方法は、同一のステップ５０から５４の順番を介して先に展開されたものと同じ方法で正確に説明され、“参照”に対して“補償”、Ｖｒｅｆに対してＶｒｅｆ−ｃｏｍｐ、Ｉｒｅｆに対してＩｒｅｆ−ｃｏｍｐ、“ボロメータ２６”に対して“ボロメータ５０”、“端子Ｃ”に対して“端子Ｄ”、ＶＣに対してＶＤ、ＶＤＤＡに対してＶＳＫ、Ｒｂに対してＲｃｏｍｐ、Ｒｃｏｍｐが補償ボロメータ５０の抵抗であることが、それぞれ考慮される。
【０１０２】
ステップ５４の終了時、補償ボロメータ５０の抵抗は、Ｖｒｅｆ−ｃｏｍｐ／Ｉｒｅｆ−ｃｏｍｐに等しい所定値Ｒｃｏｍｐ−ｒｅｆまで上昇される。
【０１０３】
ステップ５８及び６０は、先に説明したものと同じであるが、スイッチ２０は、読み出されるべきボロメータの選択に関係する点のみ異なる。
【０１０４】
ステップ５４の前、参照ボロメータ２６は、シーンに対して僅かではあるが測定可能な程度に敏感である。結果的に、Ｉｒｅｆ−ｃｏｍｐ及びＶｒｅｆ−ｃｏｍｐが下手に選択される場合、比較器４５は、補償ボロメータ５０の加熱を即座に切換え及び直ちに停止することができる。即ち、シーンが補償ボロメータ上で発生しうる最大温度より高い、式（４）による温度θを選択すること、言い換えれば、シーンがその最も熱い点で発生しうる抵抗より低い抵抗を与えるのが望ましい。この状態がない場合、鈍感にすることは、画像のうち最も熱いゾーンが補償ボロメータの（複数の）ラインをスキャンする場合、１つ以上の列上で非効率にしがちである。
【０１０５】
結果的に、電流Ｉｒｅｆ−ｃｏｍｐ及び電圧Ｖｒｅｆ−ｃｏｍｐの値は、以下の目的のためにステップ５０の間に選択される。
・Ｖｒｅｆ−ｃｏｍｐの値は、補償ボロメータの予熱の開始の間、端子Ｄの電圧ＶＤより低い。故に、比較器４５の切換え状態は、初めに満たされない。逆の場合、補償ボロメータ５０の予熱は、抑制され、補償ボロメータは、放射に対して鈍感にされない。
・ステップ５４の終わりに、補償ボロメータ５０の抵抗Ｒｃｏｍｐ−ｒｅｆは、補償ボロメータの最小抵抗を所定のシーンダイナミックの上限に近い温度を表示するシーン要素と見なす時、補償ボロメータの最小抵抗より低い。
・代わりに、値Ｖｒｅｆ−ｃｏｍｐ及びＩｒｅｆ−ｃｏｍｐは、補償ボロメータ５０の抵抗Ｒｃｏｍｐ−ｒｅｆが先行フレーム後の補償ボロメータの最小抵抗より低くなるよう選択される。有利に、この値は、先行フレームの読み出しから抽出され、先行フレームの終わりでは、補償ラインの抵抗の読み出しが既に実行される。より大まかに言うと、補償ラインの読み出しの結果は、先のフレームの所定数に関して使用できる。
・値Ｒｃｏｍｐ−ｒｅｆに到達するために補償ボロメータの抵抗に必要な加熱時間は、ライン読み出しの周波数を考慮して許容できる推定固定時間より短い。実際、キャパシタ１６の放電は、補償ボロメータの加熱時間と比べて実質的に早い。故に、リセット及び選択信号のタイミングを保つことができる。
【０１０６】
本発明により、シーンから発する放射に対する物理保護装置に訴えることなく、イメージングボロメータ１２の読み出しの間に以下のことが得られる。
・シーンから発する赤外放射に関する同相除去ボロメータの鈍感化。実際、読み出し時間は、約５０から１００マイクロ秒である一方、活性化又は参照ボロメータの熱時定数は、約数マイクロ秒である。従って、最悪の場合、読み出しサイクルの間にシーンから発する放射に起因した参照ボロメータの温度変化は、積分器の入力における電流の通常１％に満たない変化をもたらす。部分的に熱運動化された補償ボロメータを用いる場合、熱時定数は、統合時間と略同じな場合があり、鈍感化は、統合された入力の電流変化が無視できるよう本発明の結果が満足されるために、熱流束に対するこれらボロメータの感度が構成によって既に低いが、相対時間において相応してあまり効果的ではない。
・同相除去ボロメータの抵抗を制御するための回路が読み出し回路から直接成ることによる比較的低い製造コスト、放射に対して鈍感にするためのシールド生成を経済化、従来技術の同相除去ボロメータに対する必要性又は少なくとも役立つこと。
・これら要素の抵抗が参照ボロメータの全列について、または補償ボロメータの全ラインについて同じ値で与えられる事実による、同相除去ボロメータの抵抗の自然分散（natural dispersion）の効果の実質的希釈化。
【０１０７】
本発明の特定の実施形態が説明された。
【０１０８】
代替として、電流源が制御可能である。例えば、予熱時間中の可変電流プロフィールは、この時間をさらに最適化するために予め決定できる。
【０１０９】
さらに代替として、値Ｖｒｅｆ及びＩｒｅｆ、又はＩｒｅｆ−ｃｏｍｐ及びＶｒｅｆ−ｃｏｍｐの選択は、同相除去ボロメータの抵抗を制御するための回路が活性化されない時、抵抗Ｒｂ又はＲｃｏｍｐの熱平衡における平均値より所定の絶対量又は相対量だけ低い抵抗を、読み出しの前に均一温度に、同相除去ボロメータの調整の終わりに与えるために行われる。
【０１１０】
以下の検討により、参照又は補償構造を用いる場合の用語“所定”の意味が明らかになる。
【０１１１】
実際、平衡温度が上がり、即ち同じことといえば、検出器が検出することを意図する最大放射の効果が及ぶ参照又は補償ボロメータの熱平衡における抵抗、即ち抵抗の温度が期待されるシーンダイナミックの上限に近いシーンとして見なされる時の抵抗は、その構成的特徴、特にその熱抵抗、その敏感な膜の有効エリア、及び抵抗が敏感なスペクトル帯域におけるその統合された吸収係数から容易に達成可能である。また、この抵抗は、前記温度に加熱される黒体の前に設置される代替の検出器の較正から直接的に導出可能である。
【０１１２】
従って、それは、本発明を用いて、及び式Vref/Iref=Rref又はVref-comp/Iref-comp=Rcomp-refによって相互に関連付けられたＶｒｅｆ及びＩｒｅｆ（又は、一方が推測的に訂正して次元付け（dimensioned）される場合、単にこれら２つの量のうち１つ）からなる適切な値の選択によって、先に示した状態で得られた抵抗値Ｒｒｅｆ又はＲｃｏｍｐ−ｒｅｆを与えるのに十分である。
【０１１３】
任意で、それは、同相除去抵抗の自然分散の効果を抑制するよう意図された追加の減少によって、先の表示に従い、期待されるシーンダイナミックに対する鈍感によって定義される抵抗における減少を補足するのに役立ちうる。
【０１１４】
役立つ大きさのオーダを提供するために、及びこの記述を明らかにするために、焦点面の温度より高い１００℃に加熱されたシーンに同相除去構造の鈍化を与えるには、検出器がシーンを大気温度と見なし、本発明による電気的熱運動化がない時、その平衡温度と比べて約２℃だけ、統合前に参照ボロメータを加熱する必要がある。これは、フィールドにおいて共通のボロメータ材料を考慮して約４％だけその抵抗を減少することに等しい。
【０１１５】
また、参照抵抗の自然分散は、約１％である場合、それは、最悪の場合を表し、１００℃に上るシーン温度にも関らず、統合段階の前に本発明を用いて全体として約５％だけ参照抵抗を減少して信号の形成中に参照抵抗のこの自然分散の部分的拡散効果を削除する必要がある。この温度を超えると、鈍感化は、せいぜい検出器のラインの１部にのみ有効であり、同相除去の自然分散は、漸次再出現する。
【０１１６】
補償ボロメータに適用すべき値Ｉｒｅｆ−ｃｏｍｐ及びＶｒｅｆ−ｃｏｍｐのこの選択に関して、先の場合より抵抗において実質的に小さな差は、同一のシーンダイナミックにわたり同相除去を鈍感にするのに効果的である。
【０１１７】
実際、例えば活性化ボロメータより放射において１００分の１ほど低い感度の補償ボロメータについて、約２０ｍＫによる統合段階の従来的な電気的加熱は、十分である。
【０１１８】
それは、先に説明した場合とは反対にむしろ、全列が鈍感化されることを確実にするために、統合前に与えられるべき抵抗における減少を定義する熱流束とは独立した抵抗Ｒｃｏｍｐの自然分散である。実際、先のようにＲｃｏｍｐ上で約１％の空間的分散が採用される場合、従来の加熱は、抵抗において少なくとも１％、即ち約１℃の減少をもたらす必要がある。そのような温度上昇は、フィールドの標準回路で簡単に取得可能な電圧Ｖｒｅｆ−ｃｏｍｐ及び電流Ｉｒｅｆ−ｃｏｍｐを用いて、検出器の動作に対する一般的な順序に対して互換性があって、数マイクロ秒の間における、現在の技術であるいわゆる熱運動化構造に関して達成可能である。
【０１１９】
“所定の違い”として言及される、現在のシーンとは独立しているので、画像信号から推定される推定、即ち補償ボロメータに固有な推定を用いて先に提案された方法より恐らく洗練されないが、簡単に有利に適用される方法で、全体的に考えて、比較的又は絶対的な違いがある。
【０１２０】
提案された代替の支援において先に生成されたコメントは、例えば、ペルシェ効果モジュール（ＴＥＣ）によって調整され、又は読み出し回路の調整加熱によって調整される、固定焦点面温度で維持される検出器に一般的及び正確に適用される。
【０１２１】
焦点面の温度が経済的理由で次第に広範に発生するにつれて変化すると予期される場合、検出器の動作範囲における任意の温度で、シーンの熱束に対する鈍感性を十分にもたらすために、同相除去ボロメータの熱運動化状態における付随的及び関連的変化を提供することが通常不可欠である。
【０１２２】
この目的のため、例えば（読み出し回路を支援する基板の）焦点面の温度に適切に応じて電圧Ｖｒｅｆ（resp. Vref-comp）又は電流Ｉｒｅｆ（resp. Iref-comp）を制御するよう意図した少なくとも１つの要素を含む、類似タイプの電子回路を提供できる。典型的な要素は、例えば（補償タイプであってシーンに関するエリア外に配置された）構造によって熱運動化されるボロメータによってフィードバックされる演算増幅器であり、前記ボロメータは、その抵抗に比例して増幅器の利得を定義し、それは、読み出し回路の基板温度に対する代表的な規則になる。
【０１２３】
焦点面温度の機能的制御に対するこの目的のためのもう１つの配置は、例えば基板表面に形成されたプローブを用いて、焦点面温度の測定を処理ユニット２８に提供することにあり、前記処理ユニットは、同相除去ボロメータを制御する電圧及び／又は電流源に適用すべき訂正又は複数の訂正を数的に行う。
【０１２４】
このように、特に焦点面温度に関して暗に本明細書に示した検討は、大気温度に近く広範囲な任意の温度に適用できる。
【０１２５】
同様に、代替として、イメージングボロメータ及び同相除去ボロメータは、文献US2003/0146383に説明されたホイートストンブリッジで配置される。
【０１２６】
本発明は、検出周波数帯域又はイメージング及び参照ボロメータを製造するのに用いるボロメータ材料の種類、例えばアモルファスシリコン（a−Si）、酸化バナジウム（Vox）、金属（Ti）に関らず、ボロメータ検出器を備えた画像センサの分野において用途を有する。
【０１２７】
ボロメータ検出器を備えた画像センサの各種動作温度に調整するその機能によって、本発明は、熱調整センサに、及び可変焦点面温度で動作するセンサ（通常、“ＴＥＣ−ＬＥＳＳ”として言及される）に、シャッターが光学要素を組み合わせて提供されるかに関係なく、同じように巧く適用される。
【符号の説明】
【０１２８】
１０  信号形成回路
１２  イメージングボロメータ
２６  同相除去ボロメータ
【図１】
0005548360.tif 000006
【図２Ａ】
0005548360.tif 000007
【図２Ｂ】
0005548360.tif 000008
【図３Ａ】
0005548360.tif 000009
【図３Ｂ】
0005548360.tif 000010
【図４】
0005548360.tif 000011
【図５Ａ】
0005548360.tif 000012
【図５Ｂ】
0005548360.tif 000013