(57)【要約】センサ読み出しおよび較正の方法、ならびに本方法を実行するための回路が開示される。いくつかの実施形態では、本方法は、電圧でアクティブセンサを駆動することを含む。いくつかの実施形態では、本方法は、較正センサの使用を含み、回路は、較正センサを含む。いくつかの実施形態では、本方法は、較正電流源の使用を含み、回路は、較正電流源を含む。いくつかの実施形態では、センサ回路は、シグマ−デルタＡＤＣを含む。いくつかの実施形態では、センサの列は、同じ行時間中に、第１および第２の読み出し回路を使用して読み出される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力を含む読み出し要素と、
第１の電流源と、
第２の電流源と、
出力を含む電圧ドライバと、
第１の端子および第２の端子を備える基準センサであって、前記第１の端子が、前記第１の電流源に電気的に結合されており、前記第２の端子が、前記電圧ドライバの前記出力に電気的に結合されている、基準センサと、
第１の端子および第２の端子を備えるアクティブセンサであって、前記第１の端子が、前記第２の電流源および前記読み出し要素の前記入力に電気的に結合されており、前記第２の端子が、前記電圧ドライバの前記出力に電気的に結合されている、アクティブセンサと
を備え、
前記アクティブセンサが、センサ画像への曝露のために構成されている、
センサ読み出し回路。
【請求項２】
前記第１の電流および前記第２の電流が、一定である、請求項１に記載の回路。
【請求項３】
前記電圧ドライバが、前記アクティブセンサに対するバイアス電圧を発生させる、請求項１に記載の回路。
【請求項４】
前記アクティブセンサが前記センサ画像に曝露されるときに、前記アクティブセンサの前記第１の端子から前記読み出し要素の前記入力への電流を変更するように、前記アクティブセンサがさらに構成されている、請求項１に記載の回路。
【請求項５】
前記アクティブセンサが前記センサ画像に曝露されるときに、前記アクティブセンサのインピーダンスを変更するように、前記アクティブセンサがさらに構成されている、請求項１に記載の回路。
【請求項６】
前記基準センサが、基準ボロメータピクセルであり、前記アクティブセンサが、アクティブボロメータピクセルである、請求項１に記載の回路。
【請求項７】
第１の端子および第２の端子を備える第２の基準センサであって、前記第１の端子が、前記第１の電流源に電気的に結合されており、前記第２の端子が、前記電圧ドライバに電気的に結合されている、第２の基準センサと、
第１の端子および第２の端子を備える第２のアクティブセンサであって、前記第１の端子が、前記第２の電流を出力する前記第２の電流源に電気的に結合されており、前記第２の端子が、前記電圧ドライバの前記出力に電気的に結合されており、前記第２のアクティブセンサが、前記第１の端子から前記読み出し要素の前記入力への前記電流を変更するように構成されている、第２のアクティブセンサと、
前記基準センサを前記第１の電流源に選択的に電気的に結合させるように構成された第１のスイッチと、
前記アクティブセンサを前記第２の電流源に選択的に電気的に結合させるように構成された第２のスイッチと、
前記第２の基準センサを前記第１の電流源に選択的に電気的に結合させるように構成された第３のスイッチと、
前記第２のアクティブセンサを前記第２の電流源に選択的に電気的に結合させるように構成された第４のスイッチと
をさらに備える、請求項１に記載の回路。
【請求項８】
オフセットを除去するように構成された相関２重サンプリング（ＣＤＳ）回路をさらに備える、請求項１に記載の回路。
【請求項９】
前記読み出し要素の電圧が、前記基準センサと前記アクティブセンサとの間のインピーダンス差に比例する、請求項１に記載の回路。
【請求項１０】
前記基準センサの前記第２の端子に電気的に結合されたオペアンプの出力をさらに含む、請求項１に記載の回路。
【請求項１１】
前記基準センサの前記第１および第２の端子に電気的に結合されたフィードバック要素をさらに備える、請求項１に記載の回路。
【請求項１２】
第１の端子および前記電圧ドライバの前記出力に電気的に結合された第２の端子を備える第３の基準センサと、
前記第３の基準センサの前記第１の端子に電気的に結合されており、かつ前記第３の基準センサによって生成される自己発熱を反映する第７の電流を出力するように構成された、第３の電流源であって、前記第２の電流の値が、前記第７の電流に従って調整される、第３の電流源と
をさらに備える、請求項１に記載の回路。
【請求項１３】
前記第１の端子から前記読み出し要素の前記入力への前記電流の変化をサンプリングするように構成されたＡＤＣをさらに備える、請求項１に記載の回路。
【請求項１４】
前記第１の電流源および前記第２の電流源が、前記それぞれの第１の端子に対して同じ方向に等しい大きさの電流を出力するように構成されている、請求項１に記載の回路。
【請求項１５】
前記読み出し要素が、容量性トランスインピーダンス増幅器（ＣＴＩＡ）を備える、請求項１に記載の回路。
【請求項１６】
前記第１の電流源および前記第２の電流源が、アサーマル電圧源および抵抗器、高インピーダンスアサーマルトランジスタ電流源、ならびにウィルソンカレントミラーの群から選択される、請求項１に記載の回路。
【請求項１７】
前記基準センサの前記第２の端子に出力する増幅器をさらに備え、前記基準センサの前記第１の端子が、前記増幅器の負の入力に電気的に結合しており、前記第１の電流源が、前記負の入力および前記出力にわたって電圧降下を発生させるように構成されている、請求項１に記載の回路。
【請求項１８】
前記基準センサが、基準ボロメータピクセルであり、前記アクティブセンサが、長波長赤外線（「ＬＷＩＲ」）放射を検出するように構成されたボロメータピクセルである、請求項１に記載の回路。
【請求項１９】
前記読み出し要素が、シグマ−デルタＡＤＣを備える、請求項１に記載の回路。
【請求項２０】
前記シグマ−デルタＡＤＣの第１の段階が、ＣＴＩＡを含む、請求項１９に記載の回路。
【請求項２１】
前記基準センサが、センサ画像からシールドされている、請求項１に記載の回路。
【請求項２２】
前記電圧ドライバの前記出力と前記アクティブセンサの前記第２の端子との間で電気的に結合された電圧フォロワをさらに備える、請求項１に記載の回路。
【請求項２３】
２つ以上の電流バッファをさらに備え、前記２つ以上の電流バッファが、前記第１の電流源と前記基準センサとの間で電気的に結合された第１の電流バッファと、前記第２の電流源と前記アクティブセンサとの間で電気的に結合された第２の電流バッファと、を含む、請求項１に記載の回路。
【請求項２４】
前記アクティブセンサを前記電圧ドライバに選択的に電気的に結合させるように構成された第５のスイッチをさらに備える、請求項１に記載の回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年４月１７日出願の米国仮出願第６２／６５９，０４８号、２０１８年１１月７日出願の米国仮出願第６２／７５７，０７８号、および２０１９年３月１５日出願の米国仮出願第６２／８１９，３７６号の利益を主張するものであり、その開示全体は、すべての目的に対して参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
発明の分野
本開示は、概して、ＭＥＭＳセンサに関する。より具体的には、本開示は、センサ読み出し回路、較正回路、および回路に対応する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
ＭＥＭＳセンサアレイは、センサ画像を複数の個々のピクセル信号に変換し得る。例えば、ボロメータでは、ボロメータピクセルのアレイは、熱画像（例えば、長波長赤外線範囲、以下、「ＬＷＩＲ」内の波のスペクトル）に曝露される。次いで、曝露に応じて、各ボロメータピクセルでの２つの端子間のインピーダンス変化および変化が、熱画像を表す信号として捕捉される。
【発明の概要】
【０００４】
ＭＥＭＳセンサは、干渉に対処する必要がある。ボロメータの例では、干渉は、圧倒的である場合がある。ボロメータ干渉は、周囲条件での変化および抵抗要素（例えば、回路での抵抗器、ボロメータピクセル自体）の自己発熱から生じる、アレイでのすべてのピクセルに共通の大きな周囲干渉として現れ得る。これらのコモンモード変化は、典型的に、所与のピクセル上の検出可能な最小の熱画像信号（例えば、約０．５ｍＫ）と比較して、（例えば、最大＋／−５０Ｋ）大きい。言い換えれば、ボロメータノイズは、何桁もの大きさで、意図された信号を支配する。
【０００５】
センサノイズは、センサ画像の鮮明度に影響を及ぼし得る。ボロメータアレイでのノイズは、時間的にパターン化されたノイズおよび空間的にパターン化されたノイズの両方を含み得る。ノイズの例としては、１／ｆノイズ、熱ノイズ、およびプロセス依存変化が挙げられる。アレイでの信号が、列および行で配設された回路によって読み出されると、読み出しでの変化は、行間および列間の可視的なストライプにつながり得る。
【０００６】
従来の構成下では、コモンモード変化は、測定にとって望ましくなく出力され、その後の測定またはサンプリング段階のダイナミックレンジを低減させる。いくつかの既知のソリューションは、測定において望ましくないコモンモード効果を低減させるための回路を加えるが、欠点の例をいくつか挙げると、これらのソリューションは、適用可能性の環境範囲が小さく、反復性が乏しく、手動でのトリミングまたは較正を必要とし、複雑性、サイズ、およびコストを増加させ、より寄生的および未知のものを導入し、より多くの電力を消費する。
【０００７】
本開示の例は、本明細書で明らかにされた問題点を克服するＭＥＭＳセンサ読み出し回路および方法を対象とする。いくつかの実施形態では、センサ読み出し回路は、基準センサと、アクティブセンサと、電流源と、電圧ドライバと、読み出し要素と、を含む。いくつかの実施形態では、方法は、電流を基準センサに提供することと、アクティブセンサに電気的に結合されたコモンモード追跡バイアス電圧を発生させることと、読み出し要素で電流変化を測定することと、を含む。
【０００８】
例示的な利点として、開示される回路および方法は、追加の回路のコストおよび複雑性がなく、コモンモード効果を低減させる。本明細書で提示される回路は、センサアレイでコモンモード変化を効率的かつコンパクトに追跡し得る。したがって、測定された熱画像信号の精度が向上し得、補償のための追加の構成要素なしで、その後のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）の入力範囲要件が低減され得る。列電圧は、公称固定電圧であり、列寄生要素の影響を受けないため、コモンモード変化をバイアス電圧で追跡することによって、速度および精度が向上し得る。
【０００９】
いくつかの実施形態では、センサ読み出し回路は、読み出し要素と、第１の電流源と、第２の電流源と、電圧ドライバと、基準センサと、アクティブセンサと、を含む。読み出し要素は、入力を含む。電圧ドライバは、出力を含む。基準センサは、第１の端子と、第２の端子と、を含み、第１の端子は、第１の電流源に電気的に結合されており、第２の端子は、電圧ドライバの出力に電気的に結合されている。アクティブセンサは、第１の端子と、第２の端子と、を含み、第１の端子は、第２の電流源および読み出し要素の入力に電気的に結合されており、第２の端子は、電圧ドライバの出力に電気的に結合されている。アクティブセンサは、センサ画像への曝露のために構成されている。
【００１０】
いくつかの実施形態では、第１の電流源および第２の電流源は、一定の源である。
【００１１】
いくつかの実施形態では、電圧ドライバは、アクティブセンサに対するバイアス電圧を発生させる。
【００１２】
いくつかの実施形態では、アクティブセンサは、アクティブセンサがセンサ画像に曝露されるときに、アクティブセンサの第１の端子から読み出し要素の入力への電流を変更するようにさらに構成されている。
【００１３】
いくつかの実施形態では、アクティブセンサは、アクティブセンサがセンサ画像に曝露されるときに、アクティブセンサのインピーダンスを変更するようにさらに構成されている。
【００１４】
いくつかの実施形態では、基準センサは、基準ボロメータピクセルであり、アクティブセンサは、アクティブボロメータピクセルである。
【００１５】
いくつかの実施形態では、回路は、第２の基準センサと、第２のアクティブセンサと、第１のスイッチと、第２のスイッチと、第３のスイッチと、第４のスイッチと、をさらに含む。第２の基準センサは、第１の端子と、第２の端子と、を含み、第１の端子は、第１の電流源に電気的に結合されており、第２の端子は、電圧ドライバに電気的に結合されている。第２のアクティブセンサは、第１の端子と、第２の端子と、を含み、第１の端子は、第２の電流を出力する第２の電流源に電気的に結合されており、第２の端子は、電圧ドライバの出力に電気的に結合されている。第２のアクティブセンサは、第１の端子から読み出し要素の入力への電流を変更するように構成されている。第１のスイッチは、基準センサを第１の電流源に選択的に電気的に結合させるように構成されている。第２のスイッチは、アクティブセンサを第２の源に選択的に電気的に結合させるように構成されている。第３のスイッチは、第２の基準センサを第１の電流源に選択的に電気的に結合させるように構成されている。第４のスイッチは、第２のアクティブセンサを第２の電流源に選択的に電気的に結合させるように構成されている。
【００１６】
いくつかの実施形態では、回路は、オフセットを除去するように構成された相関２重サンプリング（ＣＤＳ）回路をさらに含む。
【００１７】
いくつかの実施形態では、読み出し要素の電圧は、基準センサとアクティブセンサとの間のインピーダンス差に比例する。
【００１８】
いくつかの実施形態では、回路は、基準センサの第２の端子に電気的に結合されたオペアンプの出力をさらに含む。
【００１９】
いくつかの実施形態では、回路は、基準センサの第１および第２の端子に電気的に結合されたフィードバック要素をさらに含む。
【００２０】
いくつかの実施形態では、回路は、第３の基準センサと、第３の電流源と、をさらに含む。第３の基準センサは、第１の端子と、電圧ドライバの出力に電気的に結合された第２の端子と、を含む。第３の電流源は、第３の基準センサの第１の端子に電気的に結合されており、かつ第３の基準センサによって生成される自己発熱を反映する第７の電流を出力するように構成されている。第２の電流の値は、第７の電流に従って調整される。
【００２１】
いくつかの実施形態では、回路は、第１の端子から読み出し要素の入力への電流の変化をサンプリングするように構成されたＡＤＣをさらに含む。
【００２２】
いくつかの実施形態では、第１の電流源および第２の電流源は、それぞれの第１の端子に対して同じ方向に等しい大きさの電流を出力するように構成されている。
【００２３】
いくつかの実施形態では、読み出し要素は、容量性トランスインピーダンス増幅器（ＣＴＩＡ）を含む。
【００２４】
いくつかの実施形態では、第１の電流源および第２の電流源は、アサーマル電圧源および抵抗器、高インピーダンスアサーマルトランジスタ電流源、ならびにウィルソンカレントミラーの群から選択される。
【００２５】
いくつかの実施形態では、読み出し回路の非センサ要素は、実質的にアサーマルであり、および／または自己発熱の効果を最小化するように設計されている。
【００２６】
いくつかの実施形態では、回路は、基準センサの第２の端子に出力する増幅器をさらに含む。基準センサの第１の端子は、増幅器の負の入力に電気的に結合している。第１の電流源は、負の入力および出力にわたって電圧降下を発生させるように構成されている。
【００２７】
いくつかの実施形態では、基準センサは、基準ボロメータピクセルであり、アクティブセンサは、ＬＷＩＲ放射を検出するように構成されたボロメータピクセルである。
【００２８】
いくつかの実施形態では、読み出し要素は、シグマ−デルタＡＤＣを含む。
【００２９】
いくつかの実施形態では、シグマ−デルタＡＤＣの第１の段階は、ＣＴＩＡを含む。
【００３０】
いくつかの実施形態では、基準センサは、センサ画像からシールドされている。
【００３１】
いくつかの実施形態では、回路は、電圧ドライバの出力とアクティブセンサの第２の端子との間で電気的に結合された電圧フォロワをさらに含む。
【００３２】
いくつかの実施形態では、回路は、２つ以上の電流バッファをさらに含み、２つ以上の電流バッファは、第１の電流源と基準センサとの間で電気的に結合された第１の電流バッファと、第２の電流源とアクティブセンサとの間で電気的に結合された第２の電流バッファと、を含む。
【００３３】
いくつかの実施形態では、回路は、アクティブセンサを電圧ドライバに選択的に電気的に結合させるように構成された第５のスイッチをさらに含む。
【００３４】
いくつかの実施形態では、センサ読み出しの方法は、第１の電流を基準センサの第１の端子に提供することと、基準センサの第２の端子において第１の電流から電圧を発生させることと、第２の電流をアクティブセンサの第１の端子に提供することと、電圧でアクティブセンサの第２の端子を駆動することと、アクティブセンサをセンサ画像に曝露することと、アクティブセンサの第１の端子から読み出し要素の入力への第３の電流を測定することと、を含む。
【００３５】
いくつかの実施形態では、第１の電流および第２の電流は、一定である。
【００３６】
いくつかの実施形態では、電圧は、アクティブセンサに対するバイアス電圧である。
【００３７】
いくつかの実施形態では、アクティブセンサをセンサ画像に曝露することは、第３の電流を変更することをさらに含む。
【００３８】
いくつかの実施形態では、アクティブセンサをセンサ画像に曝露することは、アクティブセンサのインピーダンスを変更することをさらに含む。
【００３９】
いくつかの実施形態では、本方法は、第４の電流を第２の基準センサの第１の端子に提供することと、第２の基準センサの第２の端子において第４の電流から第２の電圧を発生させることと、第５の電流を第２のアクティブセンサの第１の端子に提供することと、第２の電圧で第２のアクティブセンサの第２の端子を駆動することと、第２のアクティブセンサをセンサ画像に曝露することと、第２のアクティブセンサの第１の端子から読み出し要素の入力への第６の電流を測定することと、をさらに含む。
【００４０】
いくつかの実施形態では、本方法は、第１の電流を提供する第１の電流源を基準センサから電気的に結合解除させることと、第４の電流を提供する第１の電流源を第２の基準センサに結合させることと、第２の電流を提供する第２の電流源をアクティブセンサから電気的に結合解除させることと、第５の電流を提供する第２の電流源を第２のアクティブセンサに結合させることと、をさらに含む。
【００４１】
いくつかの実施形態では、本方法は、読み出し要素の入力によって生成されるオフセットを決定することと、読み出し要素の入力への電流を測定する前に、オフセットをキャンセルすることと、をさらに含む。
【００４２】
いくつかの実施形態では、読み出し要素の出力での電圧は、基準センサとアクティブセンサとの間のインピーダンス差に比例する。
【００４３】
いくつかの実施形態では、電圧は、オペアンプによって駆動され、基準センサの第１の端子は、オペアンプの負の入力に電気的に結合されている。
【００４４】
いくつかの実施形態では、本方法は、基準センサの第２の端子から基準センサの第１の端子にフィードバックすることをさらに含む。
【００４５】
いくつかの実施形態では、本方法は、第７の電流を第３の基準センサの第１の端子に提供することであって、第７の電流が、第３の基準センサによって生成される自己発熱を反映する、提供することと、第７の電流に従って、第２の電流の値を調整することと、をさらに含む。
【００４６】
いくつかの実施形態では、本方法は、読み出し要素の入力への電流によって生成される電圧をサンプリングすることをさらに含む。
【００４７】
いくつかの実施形態では、第１の電流および第２の電流は、基準センサおよびアクティブセンサのそれぞれの第１の端子に対して等しい大きさであり、かつ同じ方向にある。
【００４８】
いくつかの実施形態では、本方法は、第３の電流を読み出し要素の読み出し電圧に変換することをさらに含む。
【００４９】
いくつかの実施形態では、第１の電流を提供することおよび第２の電流を提供することは各々、アサーマル電圧源および抵抗器、高インピーダンスアサーマルトランジスタ電流源、ならびにウィルソンカレントミラーの群から選択される少なくとも１つを提供することを含む。
【００５０】
いくつかの実施形態では、電圧でアクティブセンサの第２の端子を駆動することは、電圧ドライバの出力から基準センサの第２の端子およびアクティブセンサの第２の端子を駆動することをさらに含む。
【００５１】
いくつかの実施形態では、本方法は、第１の電流から基準センサにわたって電圧降下を生じさせることと、基準センサの第２の端子に出力する増幅器を使用して電圧を発生させることと、基準センサの第１の端子を増幅器の負の端子に電気的に結合させることと、をさらに含む。
【００５２】
いくつかの実施形態では、基準センサは、基準ボロメータピクセルであり、アクティブセンサは、アクティブボロメータピクセルである。
【００５３】
いくつかの実施形態では、アクティブセンサをセンサ画像に曝露することは、アクティブセンサをＬＷＩＲ放射に曝露することをさらに含む。
【００５４】
いくつかの実施形態では、読み出し要素は、シグマ−デルタＡＤＣを含む。
【００５５】
いくつかの実施形態では、シグマ−デルタＡＤＣの第１の段階は、ＣＴＩＡを含む。
【００５６】
いくつかの実施形態では、本方法は、基準センサを、基準センサおよびアクティブセンサに共通の周囲条件に曝露することと、センサ画像から基準センサをシールドすることと、をさらに含む。
【００５７】
いくつかの実施形態では、電圧でアクティブセンサの第２の端子を駆動することは、アクティブセンサの第２の端子と、電圧を提供する電圧源との間でバッファリングすることをさらに含む。
【００５８】
いくつかの実施形態では、本方法は、第１の電流をバッファリングすることと、第２の電流をバッファリングすることと、をさらに含む。
【００５９】
いくつかの実施形態では、センサ読み出し回路の製造の方法は、入力を含む読み出し要素を提供することと、第１の電流源を提供することと、第２の電流源を提供することと、出力を含む電圧ドライバを提供することと、第１の端子および第２の端子を含む基準センサを提供することと、基準センサの第１の端子を第１の電流源に電気的に結合させることと、基準センサの第２の端子を電圧ドライバの出力に電気的に結合させることと、第１の端子および第２の端子を含むアクティブセンサを提供することであって、アクティブセンサが、センサ画像への曝露のために構成されている、提供することと、アクティブセンサの第１の端子を第２の電流源および読み出し要素の入力に電気的に結合させることと、アクティブセンサの第２の端子を電圧ドライバの出力に電気的に結合させることと、を含む。
【００６０】
いくつかの実施形態では、第１の電流源および第２の電流源は、定電流源である。
【００６１】
いくつかの実施形態では、電圧ドライバは、アクティブセンサに対するバイアス電圧を発生させるように構成されている。
【００６２】
いくつかの実施形態では、アクティブセンサは、アクティブセンサがセンサ画像に曝露されるときに、アクティブセンサの第１の端子から読み出し要素の入力への電流を変更するようにさらに構成されている。
【００６３】
いくつかの実施形態では、アクティブセンサは、アクティブセンサがセンサ画像に曝露されるときに、アクティブセンサのインピーダンスを変更するようにさらに構成されている。
【００６４】
いくつかの実施形態では、基準センサは、基準ボロメータピクセルであり、アクティブセンサは、アクティブボロメータピクセルである。
【００６５】
いくつかの実施形態では、製造の方法は、第１の端子および第２の端子を含む第２の基準センサを提供することと、第２の基準センサの第１の端子を第１の電流源に電気的に結合させることと、第２の基準センサの第２の端子を電圧ドライバに電気的に結合させることと、第１の端子および第２の端子を含む第２のアクティブセンサを提供することであって、第２のアクティブセンサが、センサ画像への曝露のために構成されている、提供することと、アクティブセンサの第１の端子を第２の電流源に電気的に結合させることと、アクティブセンサの第２の端子を電圧ドライバの出力に電気的に結合させることであって、第２のアクティブセンサが、アクティブセンサの第１の端子から読み出し要素の入力への電流を変更するように構成されている、結合させることと、基準センサを第１の電流源に選択的に電気的に結合させるように構成された第１のスイッチを提供することと、アクティブセンサを第２の電流源に選択的に電気的に結合させるように構成された第２のスイッチを提供することと、第２の基準センサを第１の電流源に選択的に電気的に結合させるように構成された第３のスイッチを提供することと、第２のアクティブセンサを第２の電流源に選択的に電気的に結合させるように構成された第４のスイッチを提供することと、をさらに含む。
【００６６】
いくつかの実施形態では、製造の方法は、オフセットを除去するように構成されたＣＤＳ回路を提供することをさらに含む。
【００６７】
いくつかの実施形態では、読み出し要素は、基準センサとアクティブセンサとの間のインピーダンス差に比例する電圧を発生させるように構成されている。
【００６８】
いくつかの実施形態では、製造の方法は、オペアンプを提供することと、オペアンプの出力を基準センサの第２の端子に電気的に結合させることと、をさらに含む。
【００６９】
いくつかの実施形態では、製造の方法は、フィードバック要素を提供することと、フィードバック要素を基準センサの第１および第２の端子に電気的に結合させることと、をさらに含む。
【００７０】
いくつかの実施形態では、製造の方法は、第１の端子および第２の端子を含む第３の基準センサを提供することと、第３の基準センサの第２の端子を電圧ドライバの出力に電気的に結合させることと、第３の基準センサによって生成される自己発熱を反映する第７の電流を出力するように構成された、第３の電流源を提供することであって、第２の電流の値が、第７の電流に従って調整される、提供することと、第３の電流源を第３の基準センサの第１の端子に電気的に結合させることと、をさらに含む。
【００７１】
いくつかの実施形態では、製造の方法は、第１の端子から読み出し要素の入力への電流の変化をサンプリングするように構成されたＡＤＣを提供することをさらに含む。
【００７２】
いくつかの実施形態では、第１の電流源および第２の電流源は、それぞれの第１の端子に対して同じ方向に等しい大きさの電流を出力するように構成されている。
【００７３】
いくつかの実施形態では、読み出し要素は、ＣＴＩＡを含む。
【００７４】
いくつかの実施形態では、第１の電流源および第２の電流源は、アサーマル電圧源および抵抗器、高インピーダンスアサーマルトランジスタ電流源、ならびにウィルソンカレントミラーの群から選択される。
【００７５】
いくつかの実施形態では、製造の方法は、基準センサの第２の端子に出力する増幅器を提供することと、基準センサの第１の端子を増幅器の負の入力に電気的に結合させることと、をさらに含み、第１の電流源は、負の入力および出力にわたって電圧降下を発生させるように構成されている。
【００７６】
いくつかの実施形態では、基準センサは、基準ボロメータピクセルであり、アクティブセンサは、ＬＷＩＲ放射を検出するように構成されたボロメータピクセルである。
【００７７】
いくつかの実施形態では、読み出し要素は、シグマ−デルタＡＤＣを含む。
【００７８】
いくつかの実施形態では、シグマ−デルタＡＤＣの第１の段階は、ＣＴＩＡを含む。
【００７９】
いくつかの実施形態では、基準センサは、センサ画像からシールドされている。
【００８０】
いくつかの実施形態では、製造の方法は、電圧フォロワを提供することと、電圧ドライバの出力とアクティブセンサの第２の端子との間で電圧フォロワを電気的に結合させることと、をさらに含む。
【００８１】
いくつかの実施形態では、製造の方法は、第１の電流バッファおよび第２の電流バッファを含む２つ以上の電流バッファを提供することと、第１の電流源と基準センサとの間で第１の電流バッファを電気的に結合させることと、第２の電流源とアクティブセンサとの間で第２の電流バッファを電気的に結合させることと、をさらに含む。
【００８２】
いくつかの実施形態では、本方法は、較正センサの電圧を測定することと、測定された較正センサ電圧に基づいて、較正された読み出し電圧を計算することと、を含む。いくつかの実施形態では、本方法は、較正電流源に電気的に結合された読み出し要素の読み出し電圧を測定することと、較正電流によって生じる読み出し電圧に基づいて、出力を計算することと、を含む。いくつかの実施形態では、本方法は、シャッターが閉じられるときに、およびシャッターが開けられるときに読み出し電圧を測定することと、読み出し電圧間の差を計算することと、を含む。
【００８３】
いくつかの例では、行間パターンノイズは、センサの行に対して共通であり得る、バイアス電圧でのノイズによって生じ得る。したがって、バイアス電圧のノイズは、センサの行全体に対して観測される。いくつかの例では、列間パターンノイズは、センサの特定の列に関連するスキミング電流およびＡＤＣのミスマッチおよび１／ｆノイズによって生じ得る。
【００８４】
本開示の例は、本明細書で明らかにされた問題点（例えば、パターンノイズ）を克服するＭＥＭＳセンサ較正回路および方法を対象とする。いくつかの実施形態では、センサ較正回路は、較正センサと、較正読み出し要素と、を含む。いくつかの実施形態では、センサ較正回路は、較正電流源を含む。いくつかの実施形態では、シャッターは、センサ較正回路に含まれる。
【００８５】
例示的な利点として、開示される回路および方法は、低減されたコストでノイズを除去する。本明細書で提示される回路は、センサアレイでノイズを効率的かつコンパクトに除去する。したがって、測定されたセンサ画像の鮮明度が向上し得る。
【００８６】
いくつかの実施形態では、センサ回路は、センサ画像に曝露され、かつバイアス電圧ノードを共有する、複数のアクティブセンサと、較正読み出し要素と、センサ画像からシールドされており、かつバイアス電圧ノードに電気的に結合された第１の端子、および較正読み出し要素に電気的に結合された第２の端子を含む、較正センサと、を含む。
【００８７】
いくつかの実施形態では、較正センサのインピーダンスは、複数のアクティブセンサのアクティブセンサのインピーダンスと同じであり、較正センサの電気キャリアカウントは、アクティブセンサの電気キャリアカウントよりも大きい。
【００８８】
いくつかの実施形態では、センサ回路は、複数のアクティブセンサのアクティブセンサに対応し、かつアクティブセンサの読み出し電圧を測定するように構成された、読み出し要素をさらに含み、較正読み出し要素は、較正センサの読み出し電圧を測定するように構成されており、センサ回路は、プロセッサ；および命令を含むメモリであって、命令がプロセッサによって実行されると、プロセッサに、アクティブセンサの読み出し電圧を受信することと、較正センサの読み出し電圧を受信することと、（１）アクティブセンサの読み出し電圧と、（２）較正センサのインピーダンスとアクティブセンサのインピーダンスとの比によって重み付けされる、較正センサの読み出し電圧との間の差を計算することと、を含む方法を実行させる、メモリ、に電気的に結合されている。
【００８９】
いくつかの実施形態では、比は、１である。
【００９０】
いくつかの実施形態では、比は、温度非依存型である。
【００９１】
いくつかの実施形態では、センサ回路は、複数のアクティブセンサのアクティブセンサに対応し、かつアクティブセンサの読み出し電圧を測定するように構成された、読み出し要素をさらに含み、センサ回路は、プロセッサ；および命令を含むメモリであって、命令がプロセッサによって実行されると、１つ以上のプロセッサに、閉じたシャッターに対応する第１の読み出し電圧を受信することと、開いたシャッターに対応する第２の読み出し電圧を受信することと、（１）第１の読み出し電圧と、（２）第２の読み出し電圧との間でセンサ画像によって生じるアクティブセンサのインピーダンス差に比例する差を計算することと、を含む方法を実行させる、メモリ、に電気的に結合されている。
【００９２】
いくつかの実施形態では、複数の読み出し要素は、複数のＡＤＣを含む。
【００９３】
いくつかの実施形態では、較正センサおよび複数のアクティブセンサは、同じ熱抵抗係数（ＴＣＲ）を有する材料から作製される。
【００９４】
いくつかの実施形態では、複数のアクティブセンサは、複数の列のアクティブセンサを含み、回路は、複数の電流源であって、複数の電流源の電流源が、較正センサの第２の端子および較正読み出し要素に電気的に結合されている、複数の電流源と、複数の読み出し要素であって、複数の列のアクティブセンサの各々が、対応する読み出しノードでの複数の電流源の対応する電流源、および対応する読み出しノードでの複数の読み出し要素の対応する読み出し要素に電気的に結合されている、複数の読み出し要素と、をさらに含む。
【００９５】
いくつかの実施形態では、較正読み出し要素は、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を含む。
【００９６】
いくつかの実施形態では、複数のアクティブセンサおよび較正センサは、ボロメータであり、センサ画像は、熱画像である。
【００９７】
いくつかの実施形態では、センサ回路は、較正電流を提供する較正電流源と、アクティブセンサと、読み出し要素と、アクティブセンサを読み出し要素に選択的に電気的に結合させるように構成された第１のスイッチと、較正電流源を読み出し要素に選択的に電気的に結合させるように構成された第２のスイッチと、を含む。
【００９８】
いくつかの実施形態では、第２のスイッチは、第１のスイッチがアクティブセンサを読み出し要素に電気的に結合させるときに、第１の読み出し要素から較正電流源を電気的に結合解除させるように構成されており、第１のスイッチは、第２のスイッチが較正電流を読み出し要素に電気的に結合させるときに、第１の読み出し要素からアクティブセンサを電気的に結合解除させるように構成されており、センサ回路は、プロセッサ；および命令を含むメモリであって、命令がプロセッサによって実行されると、プロセッサに、アクティブセンサの第１の読み出し電圧を受信することと、較正電流によって生じる第２の読み出し電圧を受信することと、（１）第１の読み出し電圧、および（２）第２の読み出し電圧に基づいて、アクティブセンサの読み出し電流に比例する出力を計算することと、を含む方法を実行させる、メモリ、に電気的に結合されている。
【００９９】
いくつかの実施形態では、センサ回路は、アクティブセンサを含む複数のアクティブセンサと、第１および第２の読み出し要素を含む複数の読み出し要素であって、複数の読み出し要素の各々が、複数のアクティブセンサのそれぞれのアクティブセンサに電気的に結合されている、複数の読み出し要素と、をさらに含み、本方法は、複数の読み出し要素の読み出し要素からそれぞれのアクティブセンサの第１の読み出し電圧を受信することと、それぞれの読み出し要素上で較正電流によって生じる第２の読み出し電圧を受信することと、（１）それぞれのセンサの読み出し電圧、および（２）それぞれの読み出し要素上で較正電流によって生じる第２の読み出し電圧に基づいて、それぞれのアクティブセンサの読み出し電流に比例するそれぞれの出力を計算することと、をさらに含む。
【０１００】
いくつかの実施形態では、センサ回路は、第１のアクティブセンサと同じ列に属する第２のアクティブセンサをさらに含み、本方法は、第１の出力を計算した後、第２のアクティブセンサの第３の読み出し電圧を受信することと、（１）第３の読み出し電圧、および（２）較正電流によって生じる第２の読み出し電圧に基づいて、第４のアクティブセンサの読み出し電流に比例する第２の出力を計算することと、をさらに含む。
【０１０１】
いくつかの実施形態では、較正電流によって生じる同じ列上の第２の読み出し電圧の連続受信の間の時間は、較正期間である。
【０１０２】
いくつかの実施形態では、較正期間は、１秒である。
【０１０３】
いくつかの実施形態では、較正期間は、読み出し要素のドリフトに基づいている。
【０１０４】
いくつかの実施形態では、異なる行は、第２の読み出し電圧の連続受信中に読み出される。
【０１０５】
いくつかの実施形態では、センサ回路は、第２の較正電流源と、第１の較正電流源を読み出し要素に選択的に電気的に結合させるように構成された第３のスイッチと、第２の較正電流源を読み出し要素に選択的に電気的に結合させるように構成された第４のスイッチと、をさらに含み、第３のスイッチが、第１の較正電流源から読み出し要素を電気的に結合解除させるときに、第４のスイッチは、読み出し要素を第２の較正電流源に電気的に結合させるように構成されており、かつ方法は、第２の較正電流によって生じる第３の読み出し電圧を受信することをさらに含み、出力は、第２の較正電流によって生じる第３の読み出し電圧にさらに基づいている。
【０１０６】
いくつかの実施形態では、読み出し要素は、ＡＤＣを含む。
【０１０７】
いくつかの実施形態では、センサ回路は、プロセッサ；および命令を含むメモリであって、命令がプロセッサによって実行されると、１つ以上のプロセッサに、閉じたシャッターに対応する第１の読み出し電圧を受信することと、開いたシャッターに対応する第２の読み出し電圧を受信することと、（１）第１の読み出し電圧と、（２）第２の読み出し電圧との間でセンサ画像によって生じる第１のアクティブセンサのインピーダンス差に比例する差を計算することと、を含む方法を実行させる、メモリ、に電気的に結合されている。
【０１０８】
いくつかの実施形態では、アクティブセンサは、熱シーンに曝露されるボロメータである。
【０１０９】
いくつかの実施形態では、アクティブセンサは、センサ画像に曝露され、バイアス電圧ノードを複数のアクティブセンサと共有し、センサ回路は、第２の読み出し要素と、センサ画像からシールドされており、かつバイアス電圧ノードに電気的に結合された第１の端子、および第２の読み出し要素に電気的に結合された第２の端子を含む、較正センサと、をさらに含む。
【０１１０】
いくつかの実施形態は、上記の回路の製造の方法を含む。
【０１１１】
いくつかの実施形態では、センサ回路で較正された電圧を計算する方法は、較正センサの第１の端子を、複数のアクティブセンサによって共有されるバイアス電圧ノードに電気的に結合させることと、較正センサの第２の端子を較正読み出し要素に電気的に結合させることと、複数のアクティブセンサをセンサ画像に曝露することと、センサ画像から較正センサをシールドすることと、複数のアクティブセンサのアクティブセンサの読み出し電圧を読み出し要素で測定することと、較正センサの読み出し電圧を較正読み出し要素で測定することと、（１）アクティブセンサの読み出し電圧と、（２）較正センサのインピーダンスとアクティブセンサのインピーダンスとの比によって重み付けされる、較正センサの読み出し電圧との間の差として、較正された電圧を計算することと、を含む。
【０１１２】
いくつかの実施形態では、較正センサのインピーダンスは、アクティブセンサのインピーダンスと同じであり、較正センサの電気キャリアカウントは、アクティブセンサの電気キャリアカウントよりも大きい。
【０１１３】
いくつかの実施形態では、比は、１である。
【０１１４】
いくつかの実施形態では、比は、温度非依存型である。
【０１１５】
いくつかの実施形態では、較正センサおよびアクティブセンサは、同じＴＣＲを有する材料から作製される。
【０１１６】
いくつかの実施形態では、本方法は、複数の電流源の電流源を、較正センサの第２の端子および較正読み出し要素に電気的に結合させることと、複数の列のアクティブセンサの列を読み出し要素に電気的に結合させることであって、アクティブセンサの列が、アクティブセンサを含む、結合させることと、複数の電流源の第２の電流源を読み出し要素に電気的に結合させることと、をさらに含む。
【０１１７】
いくつかの実施形態では、本方法は、シャッターを閉じることと、閉じたシャッターに対応する第１の読み出し電圧を読み出し要素で測定することと、閉じたシャッターに対応する第２の読み出し電圧を較正読み出し要素で測定することと、較正された電圧を計算した後、（１）較正された電圧の間の第２の差、および（２ａ）第１の読み出し電圧と、（２ｂ）比によって重み付けされる第２の読み出し電圧との間の差を計算することであって、第２の差が、シャッター較正電圧である、計算することと、をさらに含む。
【０１１８】
いくつかの実施形態では、較正読み出し要素は、ＡＤＣを含む。
【０１１９】
いくつかの実施形態では、読み出し要素は、ＡＤＣを含む。
【０１２０】
いくつかの実施形態では、複数のアクティブセンサおよび較正センサは、ボロメータであり、センサ画像は、熱画像である。
【０１２１】
いくつかの実施形態では、センサ回路で出力を計算する方法は、読み出し要素をアクティブセンサに電気的に結合させることと、アクティブセンサの第１の読み出し電圧を読み出し要素で測定することと、読み出し要素をアクティブセンサから電気的に結合解除させることと、較正電流を読み出し要素に電気的に結合させることと、較正電流によって生じる第２の読み出し電圧を読み出し要素で測定することと、（１）第１の読み出し電圧、および（２）第２の読み出し電圧に基づいて、出力を計算することであって、出力が、アクティブセンサの読み出し電流に比例する、計算することと、を含む。
【０１２２】
いくつかの実施形態では、本方法は、複数のアクティブセンサのそれぞれのアクティブセンサを複数の読み出し要素の読み出し要素に電気的に結合させることと、それぞれのアクティブセンサの第１の読み出し電圧をそれぞれの読み出し要素で測定することと、それぞれの読み出し要素をそれぞれのアクティブセンサから電気的に結合解除させることと、較正電流をそれぞれの読み出し要素に電気的に結合させることと、それぞれの読み出し要素上で較正電流によって生じる第２の読み出し電圧をそれぞれの読み出し要素で測定することと、（１）それぞれのアクティブセンサの第１の読み出し電圧、および（２）較正電流によって生じる第２の読み出し電圧に基づいて、それぞれのアクティブセンサの読み出し電流に比例する出力を計算することと、をさらに含む。
【０１２３】
いくつかの実施形態では、本方法は、第１の出力を計算した後、読み出し要素から較正電流源を電気的に結合解除させることと、読み出し要素を第２のアクティブセンサに電気的に結合させることであって、第２のアクティブセンサが、第１のアクティブセンサと同じ列に属する、結合させることと、第２のアクティブセンサの第３の読み出し電圧を読み出し要素で測定することと、（１）第３の読み出し電圧、および（２）較正電流によって生じる第２の読み出し電圧に基づいて、第２のアクティブセンサの読み出し電流に比例する第２の出力を計算することと、をさらに含む。
【０１２４】
いくつかの実施形態では、較正電流によって生じる同じ列上の第２の読み出し電圧の連続測定の間の時間は、較正期間である。
【０１２５】
いくつかの実施形態では、較正期間は、１秒である。
【０１２６】
いくつかの実施形態では、較正期間は、読み出し要素のドリフトに基づいている。
【０１２７】
いくつかの実施形態では、異なる行は、第２の読み出し電圧の連続測定中に読み出される。
【０１２８】
いくつかの実施形態では、本方法は、第１の較正電流源から読み出し要素を電気的に結合解除させることと、読み出し要素を第２の較正電流源に電気的に結合させることと、読み出し要素上で第２の較正電流によって生じる第３の読み出し電圧を読み出し要素で測定することであって、出力が、第２の較正電流によって生じる第３の読み出し電圧にさらに基づいている、測定することと、をさらに含む。
【０１２９】
いくつかの実施形態では、読み出し要素は、ＡＤＣを含む。
【０１３０】
いくつかの実施形態では、本方法は、シャッターを閉じることと、閉じたシャッターに対応する出力を計算することと、（１）開いたシャッターに対応する出力と、（２）閉じたシャッターに対応する出力との間でセンサ画像によって生じるアクティブセンサのインピーダンス差に比例する差を計算することと、をさらに含む。
【０１３１】
いくつかの実施形態では、アクティブセンサは、熱シーンに曝露されるボロメータである。
【０１３２】
いくつかの実施形態では、本方法は、較正電流源から読み出し要素を電気的に結合解除させることと、第２の読み出し要素を較正電流源に電気的に結合させることと、較正電流によって生じる第３の読み出し電圧を第２の読み出し要素で測定することと、較正電流源から第２の読み出し要素を電気的に結合解除させることと、較正センサの第１の端子を、複数のアクティブセンサおよびアクティブセンサによって共有されるバイアス電圧ノードに電気的に結合させることと、較正センサの第２の端子を第２の読み出し要素に電気的に結合させることと、複数のアクティブセンサおよびアクティブセンサをセンサ画像に曝露することと、センサ画像から較正センサをシールドすることと、較正センサの第４の読み出し電圧を第２の読み出し要素で測定することと、第３の読み出し電圧および第４の読み出し電圧に基づいて、第２の出力を計算することと、（１）第１の出力と、（２）較正センサのインピーダンスとアクティブセンサのインピーダンスとの比によって重み付けされる、第２の出力との間の差を計算することと、をさらに含む。
【０１３３】
本開示の例は、本明細書で明らかにされた問題点（例えば、電力課題、領域課題）を克服するセンサ回路および方法を対象とする。いくつかの実施形態では、センサ回路は、複数のセンサピクセルと、シグマ−デルタＡＤＣと、複数のスイッチと、を含む。いくつかの実施形態では、センサ回路は、センサの列を含み、センサの列の異なる部分は、同時に読み出されている。
【０１３４】
いくつかの実施形態では、センサ回路は、電荷を格納するように各々構成された複数のセンサピクセルと、各センサの電荷を受信するように構成されたシグマ−デルタＡＤＣと、複数のセンサピクセルの各々をシグマ−デルタＡＤＣに順次結合させるように構成された複数のスイッチであって、各スイッチが、複数のセンサピクセルのそれぞれ１つに対応する、複数のスイッチと、を含む。
【０１３５】
いくつかの実施形態では、センサ回路は、複数のセンサピクセルとシグマ−デルタＡＤＣとの間に電気的に位置付けられたＣＴＩＡを含まない。
【０１３６】
いくつかの実施形態では、センサ回路は、複数のセンサとシグマ−デルタＡＤＣとの間に電気的に位置付けられた可変抵抗器をさらに含み、複数のスイッチは、複数のセンサピクセルの各々を可変抵抗器に順次結合させるように構成されている。
【０１３７】
いくつかの実施形態では、可変抵抗器は、放電時間ウィンドウ中に直線的に減少する抵抗を有し、可変抵抗器は、放電時間ウィンドウの終わりで最も低い抵抗にあり、可変抵抗器は、放電時間ウィンドウの始まりと終わりとの間で最も低い抵抗よりも高い抵抗を有する。
【０１３８】
いくつかの実施形態では、可変抵抗器は、ＭＯＳトランジスタであり、ＭＯＳトランジスタの初期抵抗、直線的に減少する抵抗、および最も低い抵抗は、ＭＯＳトランジスタに電気的に結合された制御電圧で制御される。
【０１３９】
いくつかの実施形態では、放電時間ウィンドウは、１０マイクロ秒〜１ミリ秒である。
【０１４０】
いくつかの実施形態では、第１の放電時間ウィンドウ中に、第１のスイッチは、第１のセンサピクセルおよびシグマ−デルタＡＤＣを電気的に結合させ、第２の放電時間ウィンドウ中に、第２のスイッチは、第２のセンサピクセルおよびシグマ−デルタＡＤＣを電気的に結合させ、第１および第２の放電時間ウィンドウは、第１および第２のセンサピクセルの読み出し時間に対応する。
【０１４１】
いくつかの実施形態では、放電時間ウィンドウ中に、可変抵抗器の定電流は、可変抵抗器の初期電圧を初期抵抗で除算したものである。
【０１４２】
いくつかの実施形態では、スイッチは、それぞれの放電時間ウィンドウ中に、それぞれのセンサピクセルおよび可変抵抗器を電気的に結合させ、放電時間ウィンドウは、可変抵抗器の初期抵抗を乗算したセンサピクセルの静電容量に等しい。
【０１４３】
いくつかの実施形態では、可変抵抗器は、抵抗器の重み付けされたバンクを含み、抵抗器の重み付けされたバンクは、並列または直列に選択的に電気的に結合された複数の抵抗器を含み、選択的に電気的に結合された抵抗器の組み合わせの抵抗は、放電時間ウィンドウの始まりでの初期抵抗と、直線的に減少する抵抗と、最も低い抵抗と、を含む。
【０１４４】
いくつかの実施形態では、センサピクセルは、Ｘ線センサフォトダイオードを含み、電荷は、Ｘ線センサフォトダイオードのＸ線への曝露を示す。
【０１４５】
いくつかの実施形態では、センサピクセルは、電荷を格納するストレージコンデンサを含み、センサピクセルのＸ線への曝露は、ストレージコンデンサで格納される電荷を生成する。
【０１４６】
いくつかの実施形態では、センサ回路は、第２の複数のセンサピクセルと、第２のシグマ−デルタＡＤＣと、をさらに含み、第２の複数のセンサピクセルは、第２のシグマ−デルタＡＤＣに順次結合するように構成されており、第１および第２の複数のセンサピクセルは、同じ列に属する。
【０１４７】
いくつかの実施形態では、第１および第２の複数のセンサピクセルの数は、等しい。
【０１４８】
いくつかの実施形態では、第１の行時間で、第１の複数のセンサピクセルの第１のセンサピクセル、および第２の複数のセンサピクセルの第２のセンサピクセルは、同時に読み出される。
【０１４９】
いくつかの実施形態では、シグマ−デルタＡＤＣへの入力電流は、一定である。
【０１５０】
いくつかの実施形態では、センサ回路は、シグマ−デルタＡＤＣから信号を受信するように構成されたデジタルフィルタをさらに含む。
【０１５１】
いくつかの実施形態は、上記の回路の製造の方法を含む。
【０１５２】
いくつかの実施形態では、センサ回路は、複数のセンサピクセルと、シグマ−デルタＡＤＣと、複数のスイッチと、を含み、各スイッチが、複数のセンサピクセルのそれぞれ１つに対応し、センサ回路の読み出しの方法は、複数のセンサピクセルの各々にそれぞれの電荷を格納することと、複数のスイッチを使用して、複数のセンサピクセルの各々をシグマ−デルタＡＤＣに順次電気的に結合させることと、シグマ−デルタＡＤＣで、各センサピクセルのそれぞれの電荷を順次受信することと、を含む。
【０１５３】
いくつかの実施形態では、センサ回路は、複数のセンサピクセルとシグマ−デルタＡＤＣとの間に電気的に位置付けられたＣＴＩＡを含まず、各センサピクセルのそれぞれの電荷が、ＣＴＩＡによって受信されない。
【０１５４】
いくつかの実施形態では、センサ回路は、複数のセンサピクセルとシグマ−デルタＡＤＣとの間に電気的に位置付けられた可変抵抗器をさらに含み、本方法は、複数のスイッチを使用して、複数のセンサピクセルの各々をシグマ−デルタＡＤＣに順次電気的に結合させることをさらに含み、それは、複数のスイッチを使用して、複数のセンサピクセルの各々を可変抵抗器に順次電気的に結合させることをさらに含む。
【０１５５】
いくつかの実施形態では、本方法は、放電時間ウィンドウ中に、可変抵抗器の抵抗を直線的に減少させることをさらに含み、可変抵抗器は、放電時間ウィンドウの終わりで最も低い抵抗にあり、可変抵抗器は、放電時間ウィンドウの始まりと終わりとの間で最も低い抵抗よりも高い抵抗を有する。
【０１５６】
いくつかの実施形態では、可変抵抗器は、制御電圧に電気的に結合されたＭＯＳトランジスタであり、可変抵抗器の抵抗を直線的に減少させることは、初期抵抗、直線的に減少する抵抗、および最も低い抵抗を生成するように、制御電圧でＭＯＳトランジスタを駆動することをさらに含む。
【０１５７】
いくつかの実施形態では、放電時間ウィンドウは、１０マイクロ秒〜１ミリ秒である。
【０１５８】
いくつかの実施形態では、複数のスイッチを使用して、複数のセンサピクセルの各々をシグマ−デルタＡＤＣに順次電気的に結合させることは、第１の放電時間ウィンドウ中に、第１のスイッチを第１のセンサピクセルおよびシグマ−デルタＡＤＣに電気的に結合させることと、第２の放電時間ウィンドウ中に、第２のスイッチを第２のセンサピクセルおよびシグマ−デルタＡＤＣに電気的に結合させることと、をさらに含み、第１および第２の放電時間ウィンドウは、第１および第２のセンサピクセルの読み出し時間に対応する。
【０１５９】
いくつかの実施形態では、放電時間ウィンドウ中に、可変抵抗器の定電流は、可変抵抗器の初期電圧を初期抵抗で除算したものである。
【０１６０】
いくつかの実施形態では、複数のスイッチを使用して、複数のセンサピクセルの各々をシグマ−デルタＡＤＣに順次電気的に結合させることは、それぞれの放電時間ウィンドウ中に、スイッチをそれぞれのセンサピクセルおよび可変抵抗器に電気的に結合させることをさらに含み、放電時間ウィンドウは、可変抵抗器の初期抵抗を乗算したセンサピクセルの静電容量に等しい。
【０１６１】
いくつかの実施形態では、可変抵抗器は、抵抗器の重み付けされたバンクを含み、抵抗器の重み付けされたバンクは、並列または直列に選択的に電気的に結合された複数の抵抗器を含み、本方法は、抵抗器を選択的に電気的に結合させることによって、放電時間ウィンドウの始まりでの初期抵抗から放電時間ウィンドウの終わりでの最も低い抵抗に、複数の抵抗器の組み合わせの抵抗を直線的に減少させることをさらに含む。
【０１６２】
いくつかの実施形態では、センサピクセルは、Ｘ線センサフォトダイオードを含み、電荷は、Ｘ線センサフォトダイオードのＸ線への曝露を示す。
【０１６３】
いくつかの実施形態では、複数のセンサピクセルの各々にそれぞれの電荷を格納することは、複数のセンサピクセルの各々をＸ線に曝露し、それぞれの電荷を生成することと、複数のセンサピクセルの各々のストレージコンデンサでそれぞれの電荷を格納することと、をさらに含む。
【０１６４】
いくつかの実施形態では、センサ回路は、第１の複数のセンサピクセルと同じ列に属する第２の複数のセンサピクセルと、第２の複数のスイッチと、第２のシグマ−デルタＡＤＣと、をさらに含み、本方法は、第２の複数のスイッチを使用して、複数のセンサピクセルの各々を第２のシグマ−デルタＡＤＣに順次電気的に結合させることと、第２のシグマ−デルタＡＤＣで、第２の複数のセンサピクセルの各センサピクセルのそれぞれの電荷を順次受信することと、をさらに含む。
【０１６５】
いくつかの実施形態では、第１および第２の複数のセンサピクセルの数は、等しい。
【０１６６】
いくつかの実施形態では、第１の行時間で、第１のシグマ−デルタＡＤＣは、第１の複数のセンサピクセルの第１のセンサピクセルの第１のそれぞれの電荷を受信し、かつ第２のシグマ−デルタＡＤＣは、第２の複数のセンサピクセルの第２のセンサピクセルの第２のそれぞれの電荷を受信する。
【０１６７】
いくつかの実施形態では、シグマ−デルタＡＤＣは、定電流を受信する。
【図面の簡単な説明】
【０１６８】
【図１】一実施形態による、センサ読み出し回路を例示する図である。
【図２】一実施形態による、センサ読み出しの方法を例示する図である。
【図３】一実施形態による、センサ読み出し回路を例示する図である。
【図４】一実施形態による、センサ読み出しの方法を例示する図である。
【図５】一実施形態による、センサ読み出し回路を例示する図である。
【図６】一実施形態による、センサ読み出し回路を例示する図である。
【図７】一実施形態による、電流調整の方法を例示する図である。
【図８】一実施形態による、センサバイアス回路を例示する図である。
【図９】一実施形態による、センサ読み出しシステムを例示する図である。
【図１０】一実施形態による、センサ読み出し回路を例示する図である。
【図１１】一実施形態による、センサ較正回路を例示する図である。
【図１２】本開示の例による、センサ較正の方法を例示する図である。
【図１３】一実施形態による、センサ較正回路を例示する図である。
【図１４】一実施形態による、センサ較正の方法を例示する図である。
【図１５】一実施形態による、センサ較正回路を例示する図である。
【図１６】一実施形態による、センサ較正回路を例示する図である。
【図１７】一実施形態による、センサ較正の方法を例示する図である。
【図１８】図１８Ａ〜Ｂは、一実施形態による、例示的なセンサ画像を例示する図である。
【図１９】図１９Ａ〜Ｂは、一実施形態による、例示的なセンサ回路を例示する図である。
【図２０】図２０Ａ〜Ｂは、一実施形態による、例示的なセンサ回路を例示する図である。
【図２１】図２１Ａ〜Ｄは、一実施形態による、例示的な入力を例示する図である。
【図２２】一実施形態による、ＭＥＭＳ製品の製造の方法を例示する図である。
【図２３】一実施形態による、ボロメータを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【０１６９】
例示的態様の詳細な説明
実施形態の以下の説明では、本明細書の一部を形成し、実践することができる具体的な実施形態の例示によって示される、添付図面が参照される。開示される実施形態の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を使用することができ、構造的な変更を行うことができることを理解されたい。
【０１７０】
本開示の例は、本明細書で明らかにされた問題点を克服するＭＥＭＳセンサ読み出し回路および方法を対象とする。いくつかの実施形態では、センサ読み出し回路は、基準センサと、アクティブセンサと、電流源と、電圧ドライバと、読み出し要素と、を含む。いくつかの実施形態では、方法は、電流を基準センサに提供することと、アクティブセンサに電気的に結合されたコモンモード追跡バイアス電圧を発生させることと、読み出し要素で電流変化を測定することと、を含む。
【０１７１】
例示的な利点として、開示される回路および方法は、追加の回路のコストおよび複雑性がなく、コモンモード効果を低減させる。本明細書で提示される回路は、センサアレイでコモンモード変化を効率的かつコンパクトに追跡し得る。したがって、測定された熱画像信号の精度が向上し得、補償のための追加の構成要素なしで、その後のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）の入力範囲要件が低減され得る。列電圧は、公称固定電圧であり、列寄生要素の影響を受けないため、コモンモード変化をバイアス電圧で追跡することによって、速度および精度が向上し得る。
【０１７２】
図１は、一実施形態による、センサ読み出し回路１００を例示する。センサ読み出し回路１００は、読み出し要素１０２と、第１の電流源１０４と、第２の電流源１０６と、電圧ドライバ１０８と、基準センサ１１０と、アクティブセンサ１１２と、を含む。いくつかの実施形態は、読み出し回路１００の製造の方法を含む。
【０１７３】
読み出し要素は、入力１０３を含む。電圧ドライバは、出力１０９を含む。基準センサ１１０は、第１の端子１１０ａと、第２の端子１１０ｂと、を含み、第１の端子１１０ａは、第１の電流源１０４に電気的に結合されており、第２の端子１１０ｂは、電圧ドライバ１０８の出力１０９に電気的に結合されている。アクティブセンサ１１２は、第１の端子１１２ａと、第２の端子１１２ｂと、を含み、第１の端子１１２ａは、第２の電流源１０６および読み出し要素１０２の入力１０３に電気的に結合されており、第２の端子１１２ｂは、電圧ドライバ１０８の出力１０９に電気的に結合されている。アクティブセンサ１１２は、センサ画像への曝露のために構成されている。
【０１７４】
いくつかの実施形態では、電圧フォロワ（図示せず）は、出力１０９と第２の端子１１２ｂとの間で電気的に結合され得る。電圧フォロワは、容量負荷の効果から出力１０９での電圧を好都合にバッファリングし得る。
【０１７５】
簡略化されたトポロジーは、図１で例証されるように、バイアス電圧を提供する１つの電圧ドライバを必要とする。望ましくないコモンモード効果を低減させるための回路を加えることなく、トポロジーは、複雑性、サイズ、およびコストを増加させることなく、より寄生的および未知のものを導入することなく、より多くの電力を消費することなく、ノイズ誘発構成要素を加えることなく、望ましくないコモン効果を低減させ得る。
【０１７６】
いくつかの実施形態では、基準センサ１１０は、センサ画像からシールドされている。基準センサ１１０は、基準センサおよびアクティブセンサに共通の周囲条件に曝露され得る。例えば、基準センサは、周囲温度に曝露されるが熱シーンに曝露されない基準またはブラインドボロメータピクセルであり、アクティブセンサは、周囲温度および熱シーンの両方に曝露されるアクティブボロメータピクセルである。一般に、センサは、２つの端子を含み、センサ画像に依存する２つの端子間の可変インピーダンス値を有し得る。抵抗器および可変抵抗器記号は、本開示でセンサを表すために使用されるが、センサ特性および構成要素は、２つの端子間の抵抗要素に限定されないことが理解される。
【０１７７】
「ボロメータ」という用語は、開示されるセンサを例証するために使用されるが、「ボロメータ」という用語は、単一のピクセルまたは単一のデバイスに限定されないことが理解される。ボロメータは、曝露された放射に応じて出力特性を変更するように構成された任意の要素であり得る。いくつかの例では、ボロメータは、１つ以上のピクセルであり得る。他の例では、ボロメータは、１つ以上のデバイスであり得る。「ボロメータピクセル」という用語は、開示されるセンサを例証するために使用されるが、開示されるセンサは、本開示の範囲から逸脱することなく、２つ以上のボロメータピクセルを含み得ることが理解される。
【０１７８】
いくつかの実施形態では、基準センサ１１０は、周囲条件および自己発熱の両方を追跡する出力１０９での調整可能なバイアス電圧を発生させる。そのような例では、読み出し回路は、他の読み出し回路の定電圧モードと比較して、定電流モードで動作する。言い換えれば、第１の電流源１０４によって提供される第１の電流は、一定である。第１の電流源と基準センサとの間で他の分岐が接続されていないため、基準センサを横切る電流はまた、第１の電流の値で一定である。
【０１７９】
基準センサが周囲条件に曝露されるため、基準センサのインピーダンスは、曝露された周囲条件を反映する値に応じて安定する。センサのインピーダンスは、安定した状態で実質的に固定されるが、基準センサのインピーダンスは、周囲条件に応じて変化し得ることが理解される。第１の電流および基準センサインピーダンスにより、第１の端子１１０ａと第２の端子１１０ｂとの間で電圧降下が生成される。電圧降下により、第２の端子１１０ｂでの電圧は、第１の端子１１０ａでの電圧と、２つの端子にわたる電圧降下との間の差によって生成される。
【０１８０】
第２の端子１１０ｂでの電圧は、出力１０９で電圧ドライバ１０８によって駆動される。一実施形態では、電圧ドライバ１０８は、理想的な電圧源として実質的に作用し得る。言い換えれば、電圧ドライバ１０８は、生成された電圧を第２の端子１１０ｂで維持するように、出力１０９で必要な電流を提供（または吸収）し得る。
【０１８１】
電圧ドライバ１０８を例示する記号は、例示の目的のためだけに使用される。当業者には、異なる方法および回路が、第２の端子１１０ｂで電圧を駆動するために利用され得ることが明らかである。例示の電圧ドライバ１０８の入力は、フローティングとして示されるが、入力は、単に代表的なものであり、出力電圧を維持するための読み出し回路の好適な要素に接続され得ることが理解される。
【０１８２】
第２の端子１１０ｂでの電圧は、基準センサ１１０によって観測される自己発熱および周囲条件などのコモンモード効果を反映するため、重要である。バイアス電圧がコモンモード条件を反映するため、アクティブセンサ１１２の第２の端子１１２ｂを駆動し、この電圧でバイアスすることによって、（その後の段階のダイナミックな範囲を不都合に低減させ得る）コモンモード効果が効果的に補償されている。
【０１８３】
いくつかの実施形態では、センサ読み出し回路１００は、対称的に構成されている。言い換えれば、アクティブセンサ１１２は、基準センサ１１０と実質的に同じであり、第２の電流源１０６は、第１の電流源１０４と実質的に同じ電流を提供し得る。
【０１８４】
いくつかの実施形態では、第１の電流源および第２の電流源は、それぞれの第１の端子に対して同じ方向に等しい大きさの電流を出力するように構成されている。一例では、第１および第２の電流源によって提供される電流は、基準電位１２０に向かって流れ得る。いくつかの実施形態では、基準電位１２０は、基準電圧である。別の実施形態では、基準電位１２０は、接地である。
【０１８５】
いくつかの例では、読み出し要素１０２の入力１０３は、電荷増幅器の入力などの低入力抵抗を有し得る。これらの例では、基準センサおよびアクティブセンサが実質的に同じ条件に曝露され、第１および第２の電流源が実質的に同じ電流を提供する場合、アクティブセンサ１１２を横切る電流が第２の電流源１０６によって提供される電流と同じであるため、入力１０３に入る電流または入力１０３から出る電流がない。この条件の例は、曝露されたセンサ画像が周囲条件自体である場合である。
【０１８６】
逆に、基準センサおよびアクティブセンサが異なる条件に曝露される（すなわち、曝露されたセンサ画像が周囲条件とは異なる）場合、アクティブセンサ１１２のインピーダンスが基準センサ１１０のインピーダンスとは異なり、提供された電流の値は、曝露後に同じままであるため、電流は、入力１０３に入るかまたは入力１０３から出る。入力１０３に入るかまたは入力１０３から出る電流または総電荷は、読み出し要素１０２で捕捉され、測定される。
【０１８７】
自己発熱および周囲条件などのコモンモード効果は、バイアス電圧によって補償されているため、測定された電流または電荷は、これらのコモンモード構成要素とは独立している。その結果、その後の段階のダイナミックな範囲が低減され得る。
【０１８８】
測定された電流または電荷は、望ましくないコモンモード構成要素とは独立しているため、これらのコモンモード構成要素は、測定の一部ではない。例示的な利点として、開示される回路および方法は、追加の回路のコストおよび複雑性がなく、コモンモード効果を除去する。本明細書で提示される回路は、センサアレイでコモンモード変化を効率的かつコンパクトに追跡する。したがって、測定された熱画像信号の精度が向上し得、補償のための追加の構成要素なしで、その後のＡＤＣの入力範囲要件が低減され得る。
【０１８９】
さらに、開示される読み出し回路および方法は、回路要素のより大きい変化を許容し得る。例えば、コモンモード効果が除去されるため、トランジスタおよび抵抗構成要素の熱依存性は、無視され得る。
【０１９０】
この機構を利用して、アクティブセンサのアレイが測定され得る。捕捉または測定された電流または電荷に基づいて、センサ画像が計算され得る。測定および計算を実行する例示的な方法および回路は、本開示において後で考察される。
【０１９１】
一実施形態では、アクティブセンサは、熱シーンに曝露されるアクティブボロメータピクセルであり、基準センサは、周囲温度に曝露されるが、熱シーンに曝露されないブラインドまたは基準ボロメータピクセルである。いくつかの実施形態では、アクティブボロメータピクセルは、ＬＷＩＲ放射に曝露される。基準ボロメータピクセルは、コモンモード効果を補償するバイアス電圧を決定する。熱シーンでの変化に応じて、アクティブボロメータピクセルのインピーダンスは、変化し得、結果として生じる電流の変化は、熱シーンに関連する熱画像を決定するように測定または捕捉される。測定された電流は、コモンモード効果に対して補償される。
【０１９２】
いくつかの実施形態では、電流源１０４および１０６によって提供される第１の電流および第２の電流は、一定である。例えば、電流源は、アサーマルである。電流の値は、実質的に温度の影響を受けない。さらにまたは代替的に、電流源は、実質的に、理想的な電流源のように作用し得る。例えば、電流源によって提供される電流の値は、対応する電流源の出力電圧に関係なく固定される。本明細書で使用するとき、「定電流」は、他のパラメータ（例えば、温度、電流源の出力電圧、駆動負荷、駆動速度）とは独立している電流を意味する。当業者は、「定電流」が常に同じ値を必要としないことを理解するであろう。例えば、電流は、読み出し時間中に第１の固定値を有し得、非読み出し期間中に第２の固定値を有し得る（例えば、較正、スリープ、低電力、電源オフ）。別の例では、電流は、第１の読み出し時間中に第３の固定値を有し得、第２の読み出し時間中に第４の固定値を有し得る。
【０１９３】
いくつかの実施形態では、第１の電流バッファは、基準センサと第１の電流源との間で結合されており、第２の電流バッファは、アクティブセンサと読み出し要素の入力との間で結合されている。いくつかの実施形態では、電流バッファは、基準センサおよびアクティブセンサによって生成される信号から、入力ノード（例えば、読み出し要素の入力、電圧ドライバの入力）での望ましくない効果をシールドしている。例えば、望ましくない電流が入力ノード内に注入され得、これらのノードで電圧を変調し得る。電流バッファは、信号電流が望ましくない注入電流の影響を受けることを防止する。
【０１９４】
電流源記号は、本開示で電流源を例示するために使用されるが、電流源は、定電流および／またはアサーマル電流を提供し得る任意の１つ以上の回路要素であり得ることが理解される。いくつかの実施形態では、第１の電流源および第２の電流源は、アサーマル電圧源および抵抗器、高インピーダンスアサーマルトランジスタ電流源、ならびにウィルソンカレントミラーのうちの１つ以上である。
【０１９５】
例示的な利点として、定電流源およびアサーマル電流源は、読み出し回路の電流を提供するために使用され得るため、電流源の出力インピーダンスは、センサと比較して高くなり得る。したがって、基準センサおよびアクティブセンサによって形成される抵抗分割器によって分割される代わりに、より多くの信号電流が読み出し要素に入るため、回路の効率が増加する。
【０１９６】
いくつかの実施形態では、読み出し回路は、較正回路に電気的に結合されている。較正回路は、１つ以上の較正電流源と、１つ以上の第４の基準センサと、較正読み出し要素と、を含む。１つ以上の較正電流源は、１つ以上の較正電流を、電気的に結合された列のアクティブセンサおよび基準センサ、ならびに較正読み出し要素に提供するように構成されている。いくつかの実施形態では、較正電流源は、固定電流源である。１つ以上の第４の基準センサは、バイアス電圧および較正読み出し要素に電気的に結合されている。いくつかの実施形態では、較正読み出し要素は、較正ＡＤＣである。いくつかの実施形態では、１つ以上の第４の基準の各々は、読み出し回路の基準センサより物理的により大きく、読み出し回路の基準センサと同じインピーダンスを有する。物理的により大きい第４の基準センサは、読み出し回路の基準センサよりもノイズが少ない。
【０１９７】
いくつかの実施形態では、読み出し要素は、ＡＤＣであり、ＡＤＣは、アクティブセンサまたは基準センサの列に関連する。ＡＤＣのゲインミスマッチ、ノイズ、および／またはオフセットなどの非理想性は、較正モードで較正される。いくつかの例では、非理想性は、望ましくない固定パターンを生じさせ、センサ画像を歪ませる。較正モードでは、各行の読み出し中に、一部または全部の電圧ドライバおよび読み出し要素入力は、それぞれ、読み出し回路の基準センサおよびアクティブセンサから電気的に切離されている。１つ以上の較正電流は、読み出し回路の基準センサおよびアクティブセンサ、ならびに較正読み出し要素から電気的に切離されている、電圧ドライバおよび読み出し要素入力に電気的に結合されている。各行の読み出し中に、較正読み出し要素の測定された値は、１つ以上の較正電流に電気的に結合された読み出し要素入力の１つ以上の測定された値から引かれ得る。いくつかの実施形態では、１つ以上の較正電流は、各行読み出し期間で、１つ以上の異なる読み出し要素入力に電気的に結合している。
【０１９８】
「電気的に結合された」および「結合された」は、本開示で読み出し回路の２つの要素間の電気的接続を説明するために使用されるが、電気的接続は、一緒に結合されている構成要素の端子間の直接接続を必ずしも必要としないことが理解される。記載した構成要素の異なる組み合わせおよび接続は、本開示の範囲から逸脱することなく、定電流および調節可能なバイアス電圧読み出し回路を達成し得る。例えば、電気的ルーティングは、一緒に電気的に結合されている構成要素の端子間で接続する。別の例では、閉じた（導電）スイッチは、一緒に結合されている構成要素の端子間で接続されている。さらに別の例では、追加の要素は、回路の定電流特性に影響を及ぼすことなく、一緒に結合されている構成要素の端子間で接続する。例えば、読み出し回路の特性に影響を及ぼすことなく、本開示の範囲から逸脱することなく、バッファ、増幅器、およびパッシブ回路要素が加えられ得る。
【０１９９】
いくつかの実施形態では、２つの電気的に結合された構成要素は、トポロジカルに結合され得る。本明細書で使用するとき、２つの構成要素は、トポロジーまたはトポロジーの同じ部分内で互いに電気的影響を及ぼす場合、「トポロジカルに結合されている」。例えば、開示される読み出し回路の基準センサおよび第１の電流源は、読み出し回路の同じ基準分岐上で電気的に結合されている。
【０２００】
同様に、「電気的に結合解除された」は、本開示で読み出し回路の２つの要素間の電気的切断を説明するために使用されるが、電気的切断は、切り換えられている構成要素の端子間で物理的に開くことを必ずしも必要としないことが理解される。また、「結合解除された」は、２つの要素間の電気的エネルギー移動の防止を意味するように限定されないことが理解される。例えば、高インピーダンス要素が、結合解除されている構成要素の端子間で接続されている。別の例では、開いた（非導電）スイッチは、結合解除されている構成要素の端子間で接続されており、構成要素を効果的に結合解除している。
【０２０１】
図で使用される矢印は、例示の目的のためである。電流の流れの方向は、図面上に示される方向に限定されないことが理解される。説明のために、「入る」および「出る」などの用語が、電流の流れを説明するために使用される。当業者は、電流の流れの方向または電圧の極性が説明または例示される方向または極性に限定されないことを認識するであろう。いくつかの実施形態では、電圧極性は、電流方向、および電流が横切る構成要素の有効なインピーダンスによって決定される。他の実施形態では、電流方向は、電圧極性、および電流が横切る構成要素の有効なインピーダンスによって決定される。さらに他の実施形態では、電流方向は、電流源によって決定され、電圧極性は、電圧源によって決定される。
【０２０２】
図２は、一実施形態による、センサ読み出しの方法２００を例示する。方法２００は、第１の電流を基準センサの第１の端子に提供すること（ステップ２０２）を含む。例えば、図１を参照すると、第１の電流源１０４は、第１の電流を基準センサ１１０の第１の端子１１０ａに提供し得る。
【０２０３】
方法２００は、基準センサの第２の端子において第１の電流から電圧を発生させること（ステップ２０４）を含む。例えば、第１の電流および基準センサのインピーダンスにより、基準センサ１１０にわたる電圧降下および第２の端子１１０ｂでの電圧が生成される。
【０２０４】
方法２００は、第２の電流をアクティブセンサの第１の端子に提供すること（ステップ２０６）を含む。例えば、第２の電流源１０６は、第２の電流をアクティブセンサ１１２の第１の端子１１２ａに提供し得る。
【０２０５】
いくつかの実施形態では、第１の電流および第２の電流は、一定である。いくつかの実施形態では、第１の電流源および第２の電流源は、それぞれの第１の端子に対して同じ方向に等しい大きさの電流を出力するように構成されている。例えば、第１の電流源１０４および第２の電流源１０６によって提供される電流は、基準電位１２０に向かって流れ得る。いくつかの実施形態では、基準電位１２０は、電圧源によって駆動される基準電圧である。別の実施形態では、基準電位１２０は、接地である。
【０２０６】
いくつかの実施形態では、第１の電流源および第２の電流源は、アサーマル電圧源および抵抗器、高インピーダンスアサーマルトランジスタ電流源、ならびにウィルソンカレントミラーの群から選択される。
【０２０７】
方法２００は、電圧でアクティブセンサの第２の端子を駆動すること（ステップ２０８）を含む。例えば、基準センサ１１０の第２の端子１１０ｂは、アクティブセンサ１１２の第２の端子１１２ｂに電気的に結合されており、このノードでの電圧は、出力１０９で電圧ドライバ１０８によって駆動される。いくつかの実施形態では、電圧は、アクティブセンサに対するバイアス電圧である。例えば、先に説明したように、バイアス電圧は、コモンモード効果を反映する。電圧でアクティブセンサをバイアスすることによって、これらのコモンモード効果が補償され得る。
【０２０８】
いくつかの実施形態では、電圧フォロワは、出力１０９と第２の端子１１２ｂとの間で電気的に結合され得る。電圧フォロワは、容量負荷の効果から出力１０９での電圧を好都合にバッファリングし得る。
【０２０９】
方法２００は、アクティブセンサをセンサ画像に曝露すること（ステップ２１０）を含む。例えば、アクティブセンサ１１２は、センサ画像に曝露される。いくつかの実施形態では、アクティブセンサをセンサ画像に曝露することは、アクティブセンサのインピーダンスを変更することをさらに含む。例えば、アクティブセンサは、アクティブボロメータピクセルである。アクティブボロメータピクセルは、熱シーンに曝露される。アクティブボロメータピクセルのインピーダンスは、熱シーンへの曝露に応じて変化し得る。いくつかの実施形態では、アクティブセンサをセンサ画像に曝露することは、アクティブセンサをＬＷＩＲ放射に曝露することを含む。
【０２１０】
方法２００は、アクティブセンサの第１の端子から読み出し要素の入力への第３の電流を測定すること（ステップ２１２）を含む。例えば、読み出し要素１０２の入力１０３に入るかまたは入力１０３から出る電流が測定される。
【０２１１】
いくつかの実施形態では、アクティブセンサをセンサ画像に曝露することは、第３の電流を変更することをさらに含む。例えば、アクティブセンサは、アクティブボロメータピクセルである。アクティブボロメータピクセルは、熱シーンに曝露される。熱シーンへの曝露に応じて、読み出し要素１０２の入力１０３に入るかまたは入力１０３から出る電流は変化し得る。
【０２１２】
いくつかの実施形態では、方法２００は、基準センサを、基準センサおよびアクティブセンサに共通の周囲条件に曝露することと、センサ画像から基準センサをシールドすることと、をさらに含む。一例では、センサは、ボロメータピクセルであり、共通条件は、自己発熱および周囲温度である。基準ボロメータピクセルは、共通条件に曝露されるが、熱シーンからシールドされている。
【０２１３】
方法２００のいくつかの実施形態では、基準センサは、基準ボロメータピクセルであり、アクティブセンサは、アクティブボロメータピクセルである。一実施形態では、アクティブセンサは、熱シーンに曝露されるアクティブボロメータピクセルであり、基準センサは、周囲温度に曝露されるが、熱シーンに曝露されないブラインドまたは基準ボロメータピクセルである。基準ボロメータピクセルは、コモンモード効果を補償するバイアス電圧を決定し得る。熱シーンの変化に応じて、アクティブボロメータピクセルのインピーダンスは変化し得、結果として生じる電流の変化は、熱シーンに関連する熱画像を決定するように測定または捕捉される。測定された電流は、コモンモード効果に対して補償される。
【０２１４】
いくつかの実施形態では、第１の電流バッファは、基準センサと第１の電流源との間で結合されており、第２の電流バッファは、アクティブセンサと読み出し要素の入力との間で結合されている。いくつかの実施形態では、電流バッファは、基準センサおよびアクティブセンサによって生成される信号から、入力ノード（例えば、読み出し要素の入力、電圧ドライバの入力）での望ましくない効果をシールドしている。例えば、望ましくない電流が入力ノード内に注入され得、これらのノードで電圧を変調し得る。電流バッファは、信号電流が望ましくない注入電流の影響を受けることを防止する。
【０２１５】
図３は、一実施形態による、センサ読み出し回路を例示する。読み出し回路３００は、図１で説明されるものに実質的に類似する構成要素を含む。図３の同様の構成要素は、図１での対応する構成要素（例えば、読み出し要素１０２および読み出し要素３０２）のように同様の数字が与えられる。簡潔のために、図３に関して、それらの同様の構成要素を再び説明しない。いくつかの実施形態は、読み出し回路３００の製造の方法を含む。
【０２１６】
回路３００は、第２の基準センサ３２０と、第２のアクティブセンサ３２２と、第１のスイッチ３３０と、第２のスイッチ３３２と、第３のスイッチ３３４と、第４のスイッチ３３６と、電圧フォロワ３１８と、をさらに含む。第２の基準センサ３２０は、第１の端子３２０ａと、第２の端子３２０ｂと、を含み、第１の端子３２０ａは、第１の電流源３０４に電気的に結合されており、第２の端子３２０ｂは、電圧ドライバ３０８の出力３０９に電気的に結合されている。第２のアクティブセンサ３２２は、第１の端子３２２ａと、第２の端子３２２ｂと、を含み、第１の端子３２２ａは、第２の電流を出力する第２の電流源３０６に電気的に結合されており、第２の端子３２２ｂは、電圧フォロワ３１８に電気的に結合されている。第２のアクティブセンサ３２２は、第１の端子３２２から読み出し要素３０２の入力３０３への電流を変更するように構成されている。
【０２１７】
電圧フォロワ３１８は、出力３０９とアクティブセンサ３１２の第２の端子３１２ｂとの間で電気的に結合されている。いくつかの実施形態では、電圧フォロワ３１８は、電圧バッファとして作用する。電圧フォロワ３１８は、電圧ドライバ３０８の出力負荷を低減させ得る。いくつかの実施形態では、アクティブ列は、２つ以上のアクティブセンサ（下で考察される本構成）を含む。いくつかの実施形態では、バイアス電圧は、２つ以上のアクティブ列に駆動される。アクティブバイアス電圧ノードでの負荷（例えば、容量負荷）は、列のサイズおよび／または駆動されている列の数が増加するにつれて増加する。電圧フォロワ３１８は、電圧ドライバ３０８のサイズおよび所望のアクティブバイアス電圧応答を維持し得る。
【０２１８】
電圧フォロワ３１８は、電圧ドライバ３０８とアクティブセンサ３１２との間で電気的に結合されているように例示されるが、本開示の範囲から逸脱することなく、読み出し回路３００は、電圧フォロワを含まなくてもよく（例えば、電圧ドライバ３０８は、第２の端子３１０ｂおよび３１２ｂの両方に電気的に結合されており、アクティブバイアス電圧を提供する）、または２つ以上の電圧フォロワ（例えば、多段階電圧バッファ、並列電圧フォロワ）を含んでもよいことが理解される。
【０２１９】
電圧フォロワ３１８を例示する記号は、例示の目的のためだけに使用される。当業者には、異なる方法および回路が、第２の端子３１２ｂで電圧を駆動するために利用され得ることが明らかである。
【０２２０】
第１のスイッチ３３０は、基準センサ３１０を第１の電流源３０４に選択的に電気的に結合させるように構成されている。第２のスイッチ３３２は、アクティブセンサ３１２を第２の電流源３０６に選択的に電気的に結合させるように構成されている。第３のスイッチ３３４は、第２の基準センサ３２０を第１の電流源３０４に選択的に電気的に結合させるように構成されている。第４のスイッチは、第２のアクティブセンサ３２２を第２の電流源３０６に選択的に電気的に結合させるように構成されている。スイッチは、回路要素を選択的に電気的に結合させ得る任意の好適な構成要素であり得る。例えば、スイッチは、トランジスタである。スイッチは、読み出しスキームに基づいて適切なスイッチを閉じるコントローラに電気的に結合し得る。
【０２２１】
回路３００は、２つ以上の行を含むセンサアレイの読み出し動作のために構成され得る。例えば、基準センサ３１０およびアクティブセンサ３１２は、センサアレイの第１の行に関連し、第２の基準センサ３２０および第２のアクティブセンサ３２２は、センサアレイの第２の行に関連する。アレイの読み出し中に、第１の行が読み出しのために選択される。第１の行が読み出しのために選択されると、第１のスイッチ３３０および第２のスイッチ３３２が閉じられ（導電）、それぞれ、基準センサ３１０を第１の電流源３０４に、アクティブセンサ３１２を第２の電流源３０６に結合させる。この時間中に、第３のスイッチ３３４および第４のスイッチ３３６が開かれ（非導電）、第２の基準センサおよびアクティブセンサがそれらそれぞれの電流源から電気的に結合解除されたままである。
【０２２２】
第１の行が読み出しのために第２の行に移行すると、第１のスイッチ３３０および第２のスイッチ３３２が開かれ（非導電）、それぞれ、基準センサ３１０を第１の電流源３０４に、アクティブセンサ３１２を第２の電流源３０６に電気的に結合解除させる。この時間中に、第３のスイッチ３３４および第４のスイッチ３３６が閉じられ（導電）、それぞれ、第２の基準センサ３２０を第１の電流源３０４に、第２のアクティブセンサ３２２を第２の電流源３０６に結合させる。
【０２２３】
本開示で説明する機構は、読み出し要素３０２の入力３０３に入るかまたは入力３０３から出る電流を生じさせ得る。したがって、現在選択されているアクティブセンサの読み出しデータは、その後処理され得る。このプロセスは、センサアレイ全体がスキャンされるまで、または意図された行がスキャンされるまで、その後の行に対して繰り返され得る。
【０２２４】
アクティブセンサ列に対する行間読み出し動作が説明されるが、動作は１列に限定されないことが理解される。動作は、１つ以上の列の基準センサを使用して、１つ以上の列のアクティブセンサに対して順番にまたは同時に実行され得る。
【０２２５】
スイッチは例示されるように構成されているが、本開示の範囲から逸脱することなく、スイッチは、異なる方法で好適に接続され得ることも理解される。
【０２２６】
例えば、いくつかの実施形態では、追加のスイッチが、第２の端子と電圧フォロワまたはバイアス電圧ノードとの間で電気的に結合されている。いくつかの実施形態では、電圧フォロワは、第２の端子と電圧ドライバとの間で電気的に結合された追加のスイッチで補われ得るか、またはそれによって置き換えられ得る。追加のスイッチが第２の端子と電圧ドライバとの間で結合されているときに、１つ以上のアクティブセンサの第２の端子は、（電圧フォロワを有するかまたは有しない）回路で同じノードではない。これらの実施形態では、選択された行のそれぞれの追加スイッチは、選択されていない行の他の追加スイッチが開いている（非導電）間に閉じられる（導電）。これらの実施形態では、選択されていないアクティブセンサの第２の端子の負荷が効果的に除去されるため、選択されたアクティブセンサの第２の端子での負荷が低減される。これらの実施形態は、複数の列から選択されたアクティブセンサが同時に駆動され、複数の列から選択されたアクティブセンサの第２の端子での負荷が回路応答に影響を及ぼす場合に特に有益である。
【０２２７】
いくつかの実施形態では、電圧ドライバ３０８は、オペアンプである。オペアンプ３０８の出力３０９は、基準センサの第２の端子に電気的に結合されている。オペアンプの負の入力は、基準センサの第１の端子に電気的に結合し得る。
【０２２８】
選択された基準センサおよびオペアンプは、反転増幅器を形成し得る。増幅器は、バイアス電圧を基準センサの第２の端子に出力し得る。出力バイアス電圧は、本開示の他の場所で説明されるバイアス電圧と実質的に同じであり得る。基準センサの第１の端子は、増幅器の負の入力に電気的に結合している。第１の電流源３０４は、第１の電流を第１の端子に提供するため、負の入力および出力にわたる電圧降下が生成され、適切なバイアス電圧が電圧降下に基づいて増幅器によって駆動される。基準電圧は、オペアンプの正の端子に電気的に結合し得る。例えば、基準電圧は、定電圧または接地電圧である。
【０２２９】
フィードバック要素３３８は、基準センサの第１および第２の端子に電気的に結合されている。言い換えれば、フィードバック要素は、追加の負のフィードバック経路をオペアンプ３０８に提供し得る。一実施形態では、フィードバック要素は、コンデンサである。別の実施形態では、フィードバック要素は、基準センサに実質的に類似のセンサである。フィードバック要素３３８は、行移行中に電圧ドライバのフィードバックループを閉じたままにし得、したがって、電圧ドライバ３０８が開ループ状況で仕切るかまたは飽和することを防止する。コンデンサは、出力３０９での電圧が次の行の読み出しの開始時に所望の電圧であるような適切なサイズであり得る。当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、他の好適なフィードバック要素が使用され得ることを認識するであろう。
【０２３０】
いくつかの実施形態では、第１の電流バッファは、基準センサと第１の電流源との間で結合されており、第２の電流バッファは、アクティブセンサと読み出し要素の入力との間で結合されている。いくつかの実施形態では、電流バッファは、基準センサおよびアクティブセンサによって生成される信号から、入力ノード（例えば、読み出し要素の入力、電圧ドライバ３０８の負の端子）での望ましくない効果をシールドしている。例えば、望ましくない電流が入力ノード内に注入され得、これらのノードで電圧を変調し得る。電流バッファは、信号電流が望ましくない注入電流の影響を受けることを防止する。
【０２３１】
図４は、一実施形態による、センサ読み出しの方法４００を例示する。いくつかの実施形態では、方法４００は、方法２００と併せて使用される。いくつかの実施形態では、方法４００は、本開示で説明される読み出し回路を使用して実行される。方法４００は、第４の電流を第２の基準センサの第１の端子に提供すること（ステップ４０２）を含む。例えば、図３を参照すると、第１の電流源３０４は、第４の電流を第２の基準センサ３２０の第１の端子３２０ａに提供し得る。いくつかの実施形態では、第１の電流および第４の電流は、同じ大きさを有する。
【０２３２】
方法４００は、第１の電流を提供する第１の電流源を基準センサから電気的に結合解除させることと、第４の電流を提供する第１の電流源を第２の基準センサに結合させることと、をさらに含み得る。例えば、第１のスイッチ３３０は開き得（非導電）、基準センサ３１０を第１の電流源３０４に電気的に結合解除させる。第２のスイッチ３３２は閉じ得（導電）、第２の基準センサ３２０を第１の電流源３０４に結合させる。
【０２３３】
方法４００は、第２の基準センサの第２の端子において第４の電流から第２の電圧を発生させること（ステップ４０４）を含む。例えば、第４の電流および第２の基準センサ３２０のインピーダンスにより、基準センサ３２０にわたる電圧降下および第２の端子３２０ｂでの電圧が生成される。
【０２３４】
方法４００は、第５の電流を第２のアクティブセンサの第１の端子に提供すること（ステップ４０６）を含む。例えば、第２の電流源３０６は、第５の電流を第２のアクティブセンサ３２２の第１の端子３２２ａに提供し得る。いくつかの実施形態では、第２の電流および第５の電流は、同じ値を有し得る。
【０２３５】
方法４００は、第２の電流を提供する第２の電流源をアクティブセンサから電気的に結合解除させることと、第５の電流を提供する第２の電流源を第２のアクティブセンサに結合させることと、をさらに含み得る。例えば、第３のスイッチ３３４は開き得（非導電）、アクティブセンサ３１２を第２の電流源３０６に電気的に結合解除させる。第４のスイッチ３３６は閉じ得（導電）、第２のアクティブセンサ３２２を第２の電流源３０６に結合させる。
【０２３６】
いくつかの実施形態では、第４の電流および第５の電流は、一定である。いくつかの実施形態では、第１の電流源および第２の電流源は、それぞれの第１の端子に対して同じ方向に等しい大きさの電流を出力するように構成されている。例えば、第１の電流源３０４および第２の電流源３０６によって提供される電流は、基準電位３２０に向かって流れ得る。いくつかの実施形態では、基準電位３２０は、電圧源によって駆動される基準電圧である。別の実施形態では、基準電位３２０は、接地である。
【０２３７】
いくつかの実施形態では、第１の電流源および第２の電流源は、アサーマル電圧源および抵抗器、高インピーダンスアサーマルトランジスタ電流源、ならびにウィルソンカレントミラーの群から選択される。
【０２３８】
例示的な利点として、定電流源およびアサーマル電流源は、読み出し回路の電流を提供するために使用され得るため、電流源の出力インピーダンスは、センサと比較して高くなり得る。したがって、基準センサおよびアクティブセンサによって形成される抵抗分割器によって分割される代わりに、より多くの信号電流が読み出し要素に入るため、回路の効率が増加する。
【０２３９】
方法４００は、第２の電圧で第２のアクティブセンサの第２の端子を駆動すること（ステップ４０８）を含む。例えば、第２の基準センサ３２０の第２の端子３２０ｂは、アクティブセンサ３２２の第２の端子３２２ｂに電気的に結合されており、このノードでの第２の電圧は、出力３０９で電圧ドライバ３０８によって駆動される。いくつかの実施形態では、第２の電圧は、第２のアクティブセンサに対するバイアス電圧である。例えば、先に説明したように、バイアス電圧は、コモンモード効果を反映する。電圧で第２のアクティブセンサをバイアスすることによって、これらのコモンモード効果が補償され得る。
【０２４０】
いくつかの実施形態では、第２の電圧は、オペアンプによって駆動され、基準センサの第１の端子は、オペアンプの負の入力に電気的に結合されている。いくつかの実施形態では、本方法は、フィードバック要素を使用して、基準センサの第２の端子から基準センサの第１の端子にフィードバックすることをさらに含む。
【０２４１】
いくつかの例では、第４の電流は、第２の基準センサにわたって電圧降下を生じさせ、第２の電圧は、第２の基準センサの第２の端子に出力する増幅器で生成され、第２の基準センサの第１の端子は、増幅器の負の端子に電気的に結合されている。
【０２４２】
方法４００は、第２のアクティブセンサをセンサ画像に曝露すること（ステップ４１０）を含む。例えば、第２のアクティブセンサ３２２は、センサ画像に曝露される。いくつかの実施形態では、第２のアクティブセンサをセンサ画像に曝露することは、第２のアクティブセンサのインピーダンスを変更することをさらに含む。例えば、第２のアクティブセンサは、第２のアクティブボロメータピクセルである。第２のアクティブボロメータピクセルは、熱シーンに曝露される。第２のアクティブボロメータピクセルのインピーダンスは、熱シーンへの曝露に応じて変化し得る。いくつかの実施形態では、第２のアクティブセンサをセンサ画像に曝露することは、第２のアクティブセンサをＬＷＩＲ放射に曝露することを含む。
【０２４３】
方法４００は、第２のアクティブセンサの第１の端子から読み出し要素の入力への第６の電流を測定すること（ステップ４１２）を含む。例えば、読み出し要素３０２の入力３０３に入るかまたは入力３０３から出る電流が測定される。いくつかの実施形態では、第６の電流は、本開示で説明される機構によって生じる。
【０２４４】
したがって、現在選択されているアクティブセンサの読み出しデータは、その後処理され得る。このプロセスは、センサアレイ全体がスキャンされるまで、または意図されたセンサがスキャンされるまで、その後の行に対して繰り返され得る。
【０２４５】
アクティブセンサ列に対する行間読み出し動作が説明されるが、動作は１列に限定されないことが理解される。動作は、２つ以上の列の基準センサを使用して、２つ以上の列のアクティブセンサに対して順番にまたは同時に実行され得る。
【０２４６】
図５は、一実施形態による、センサ読み出し回路を例示する。読み出し回路５００は、図１および図３で説明されるものに実質的に類似する構成要素を含む。図５の同様の構成要素は、図１および図３での対応する構成要素のように同様の数字が与えられる。簡潔のために、図５に関して、それらの同様の構成要素を再び説明しない。いくつかの実施形態では、回路５００の構成要素は、本開示の他の場所で説明される読み出し回路と併せて利用される。いくつかの実施形態は、読み出し回路５００の製造の方法を含む。
【０２４７】
回路５００は、本開示で説明される読み出し要素に実質的に類似し得る読み出し要素の段階５３０をさらに含む。いくつかの実施形態では、読み出し要素の段階は、ＣＴＩＡである。いくつかの実施形態では、基準センサおよびアクティブセンサ分岐の間の対称構成のため、入力５０３での電圧は、基準センサ５１０およびアクティブセンサ５１２が同じインピーダンスを有するときに（例えば、センサが両方とも周囲条件のみに曝露されるときに）、正の端子５３４の電圧と理想的に等しくなり得る。いくつかの実施形態では、正の端子５３４での電圧は、基準電圧である。いくつかの実施形態では、正の端子５３４での電圧は、接地電圧である。
【０２４８】
第１の電流バッファ５５０は、基準センサと第１の電流源５０４との間で結合されている。第２の電流バッファ５５２は、アクティブセンサと入力５０３との間で結合されている。いくつかの実施形態では、電流バッファは、基準センサおよびアクティブセンサによって生成される信号から、入力ノード（例えば、入力５０３、電圧ドライバ５０８の負の端子）でのフィードバックの効果をシールドしている。例えば、望ましくない電流が入力ノード内に注入され得、これらのノードで電圧を変調し得る。電流バッファは、信号電流が望ましくない注入電流の影響を受けることを防止する。
【０２４９】
電流バッファは、基準およびアクティブ分岐に対して各々例示されるが、本開示の範囲から逸脱することなく、読み出し回路は、電流バッファを含まなくてもよく（例えば、電流源は、基準センサおよびアクティブセンサに電気的に結合されている）、または２つ以上の電流バッファ（例えば、並列電流バッファ、各分岐に対する電流バッファ）を含んでもよいことが理解される。
【０２５０】
電流バッファ５５０および５５２を例示する記号は、例示の目的のためだけに使用される。記号は、電流バッファリングがドライバまたは増幅器のみを使用して実行されることを必ずしも意味するわけではない。当業者には、異なる方法および回路が、センサと電流源との間で電流をバッファリングするために利用され得ることが明らかである。
【０２５１】
いくつかの実施形態では、ＣＴＩＡの出力での電圧は、センサの読み出し中の基準センサとアクティブセンサとの間のインピーダンス差に比例する。例えば、ＣＴＩＡの出力５３６での電圧はＶであり、ＣＴＩＡの入力５０３での電圧はＶｎであり、ＣＴＩＡの入力での有効な静電容量はＣｐであり、ＣＴＩＡの開ループゲインはＡであり、ＣＴＩＡのフィードバックコンデンサはＣＣＴＩＡの値を有し得、基準センサ５１０のインピーダンスはＺｒｅｆであり、アクティブセンサ５１２のインピーダンスはＺａｃｔｉｖｅであり、アクティブセンサ５１２のバイアス電圧（すなわち、第２の端子５１２ｂでの電圧）はＶｂｉａｓであり、第１の電流源５０４はＩ１の電流を提供し得、第２の電流源５０６はＩ２の電流を提供し得、基準電位５２０での電圧はＶｒｅｆである。Ｖを計算するために、以下の式が使用され得る。
2021522475.tif 000003
【０２５２】
上記の変数の極性は、回路パラメータを解くためにのみ示される。回路での電流は任意の方向であり得、回路での電圧は任意の極性であり得ることが理解される。
【０２５３】
上記の式を組み合わせて、Ｖが隔離され得る。
2021522475.tif 000004
【０２５４】
用語ξは、ゲイン係数である。
2021522475.tif 000005
【０２５５】
ＣＴＩＡは、効果的に理想的な積分器であり得る。言い換えれば、開ループは、ゲイン係数の他の変数と比較して実質的に大きくなり得る。これらの事例では、変数Ａは、効果的に無限大に近づき得る。いくつかの例では、開ループゲインＡは、２０よりも大きい。したがって、ゲイン係数は、近似され得る。
2021522475.tif 000006
【０２５６】
ＣＴＩＡの有効な積分静電容量は、次のとおりである。
2021522475.tif 000007
【０２５７】
ＣＴＩＡの有効な積分抵抗は、次のとおりである。
2021522475.tif 000008
【０２５８】
ＣＴＩＡが効果的に理想的な積分器であると仮定すると、
2021522475.tif 000009
【０２５９】
したがって、ＣＴＩＡは、積分時間を有する。
2021522475.tif 000010
【０２６０】
ＣＴＩＡは、効果的に理想的な積分器であり得るため、以下の関係がＶに対して導出される。
2021522475.tif 000011
【０２６１】
基準センサ５１０およびアクティブセンサ５１２は、構造において同一である。言い換えれば、２つのセンサは、同じ条件に曝露されるときに、同じインピーダンスを有し得る。したがって、Ｖは、さらに簡略化され得る。
2021522475.tif 000012
【０２６２】
ここで、ΔZは、基準センサとアクティブセンサとの間のインピーダンス差である。用語Ｉ１およびξは、読み出し時間中に効果的に一定であるため、Ｖは、任意の他のパラメータとは独立してΔZに比例する。
2021522475.tif 000013
【０２６３】
本開示で説明される読み出し回路を使用して、センサ画像は、任意の他のパラメータとは独立して、基準センサとアクティブセンサとの間のインピーダンス差にのみ基づいて計算され得る。測定からコモンモード効果を除去することに加えて、開示される定電流読み出し回路および方法はまた、上記に示される素晴らしい結果をもたらすことに留意されたい。
【０２６４】
上記の導出から、開示される回路および方法の例示的な利点は、読み出し回路の出力電圧が、基準センサおよびアクティブセンサのインピーダンス差に実質的に比例し得ることが分かり得る。定電流モードでの読み出しの結果として、上記の導出での近似およびキャンセルのいくつかが行われ得、センサ画像は、単に比例関係に基づいて計算され得る。いくつかの例では、単純な比例関係は、センサ画像がより容易に計算され得ることを可能にする。その結果、より少ない処理が必要とされる。他の例では、単純な比例関係は、（式および回路上で）より少ない変化および未知の要素を含む。その結果、センサ画像はより精確である。
【０２６５】
比例という用語は、出力電圧とセンサインピーダンス差との間の関係を説明するために使用されるが、「比例」という用語は、正確な線形関係に限定されないことが理解される。本開示の範囲から逸脱することなく、「比例」という用語は、２つの量の間のおよその線形関係を説明するために使用され得る。「比例」という用語はまた、スケーリング係数によって異なる２つの量の間の関係を説明するために使用され得る。
【０２６６】
上記の近似は上記の仮定で行われるが、回路において仮定が満たされると、上記変数がその近似値に近づき得ることが理解される。近似値は、計算の目的のために、任意の予期しない結果を伴わずに式で置き換えられ得る。
【０２６７】
回路５００は、追加の負荷を有し得る。追加の負荷は、段階５３０の入力５３２でコンデンサ５４０によって表され得る。代表的なコンデンサ５４０は例示的であり、接地に電気的に結合された実際のコンデンサまたは容量性構成要素ではないことが理解される。いくつかの実施形態では、代表的なコンデンサ５４０は、入力５０３ノードでの有効な静電容量であり、それは、回路の非理想的な静電容量（例えば、センサ負荷静電容量、電流源静電容量、ミスマッチ、配線静電容量、寄生的なもの）を表す。
【０２６８】
望ましくない追加の負荷を除去するために、読み出し回路は、ＣＤＳ回路を含み得る。いくつかの実施形態では、ＣＤＳ回路は、ＣＴＩＡの一部として含まれる。追加の負荷を除去するために、選択されたセンサを読み出す前に、追加の負荷によって生じる回路上の効果が決定される。例えば、有効な代表的な追加の負荷（例えば、静電容量５４０）によって生じる有効な電荷がサンプリングされる。追加の負荷の効果は、選択されたセンサを読み出す前にキャンセルされる。
【０２６９】
いくつかの実施形態では、追加の非理想性は、（記号的に表されない）読み出し回路の要素によって生じる電圧および電流の非理想性を含み得る。いくつかの実施形態では、ＣＤＳ回路は、追加の非理想性、および回路での非理想的な静電容量の効果を除去する。
【０２７０】
センサ読み出しの方法は、読み出し要素に入力される電流を読み出し要素の読み出し電圧に変換することを含み得る。例えば、ＣＴＩＡは、電流を読み出し要素の読み出し電圧に変換し得る。いくつかの実施形態では、ＣＴＩＡの出力での電圧は、基準センサとアクティブセンサとの間のインピーダンス差に比例する。
【０２７１】
読み出し回路は、ＣＤＳ回路をさらに含み得る。ＣＤＳ回路は、読み出し回路でのオフセットを除去し得る。いくつかの実施形態では、ＣＤＳ回路は、ＣＴＩＡの一部として含まれる。
【０２７２】
いくつかの実施形態では、本方法は、読み出し要素の入力によって生成されるオフセットを決定することと、読み出し要素の入力への電流を測定する前に、オフセットをキャンセルすることと、をさらに含む。
【０２７３】
いくつかの実施形態では、回路は、（記号的に表されない）読み出し回路の要素によって生じる電圧および電流の非理想性などの追加の非理想性を含み得る。いくつかの実施形態では、ＣＤＳ回路は、追加の非理想性、および回路でのオフセットを除去する。
【０２７４】
図６は、一実施形態による、センサ読み出し回路を例示する。読み出し回路６００は、図１、図３、および図５で説明されるものに実質的に類似する構成要素を含み得る。簡潔のために、図６に関して、それらの同様の構成要素を再び説明しない。いくつかの実施形態では、回路６００の構成要素は、本開示の他の場所で説明される読み出し回路と併せて利用される。いくつかの実施形態は、読み出し回路６００の製造の方法を含む。
【０２７５】
いくつかの実施形態では、読み出し回路６００は、第３の基準センサ６３０と、第３の電流源６０８と、を含む。第３の基準センサ６３０は、第１の端子６３０ａと、電圧ドライバ（図示せず）に電気的に結合された第２の端子６３０ｂと、を含む。第３の電流源６０８は、第３の基準センサ６３０の第１の端子６３０ａに電気的に結合されており、かつ第３の基準センサ６３０によって生成される自己発熱を反映する第７の電流を出力するように構成されている。第２の電流源６０６によって提供される第２の電流の値は、第７の電流に従って調整される。一例では、第２の電流源は、本開示で説明される第２の電流に実質的に類似し、第３の基準センサは、基準またはブラインドボロメータピクセルである。
【０２７６】
一実施形態では、第７の電流は、制御された電流源によって提供される。制御された電流源は、フィードバックループ６１６を使用して制御され、それは、第３の基準センサ６３０の第１の端子６３０ａでの電圧、したがって、その自己発熱を追跡する。現在選択されている行のセンサに対して、第７の電流は、第３の基準センサ６３０の追跡された自己発熱により変化し得、それは、アクティブセンサによって経験される自己発熱を反映する。第１の端子６３０ａでの電圧は、負のフィードバック構成でのフィードバックループ６１６のオペアンプによって一定に保持される。オペアンプの出力電圧は、自己発熱による電流の変化を追跡するように更新する。第７の電流は、第２の電流源６０６にミラーリングされ、それは、選択されたアクティブセンサの自己発熱を補償するようにアクティブセンサ６１２に電気的に結合されている。
【０２７７】
負のフィードバック増幅器は、単に例示的な目的のために示される。本発明の範囲から逸脱することなく、他の構成要素および方法が、電流６０６および６０８を追跡および制御し得ることが理解される。電圧ドライバは、バイアス電圧を駆動するように示されないが、本開示で説明されるように、電圧ドライバは、バイアス電圧を駆動するように基準センサにわたって電気的に結合され得ることが理解される。１つの基準列および１つのアクティブ列が例示されるが、１つ以上の基準列が自己発熱を追跡し得、１つ以上のアクティブ列が自己発熱を補償され得ることが理解される。
【０２７８】
図７は、一実施形態による、電流調整の方法７００を例示する。例えば、アクティブボロメータピクセルに提供される電流は、ブラインドボロメータピクセルを追跡することによって自己発熱を補償される。
【０２７９】
方法７００は、第７の電流を第３の基準センサの第１の端子に提供すること（ステップ７０２）であって、第７の電流が、第３の基準センサによって生成される自己発熱を反映する、提供することと、第７の電流に従って、第２の電流の値を調整すること（ステップ７０４）と、を含む。方法７００は、読み出し回路６００または他の好適な自己発熱補償構成要素を使用して達成され得る。例えば、第７の電流は、第３の電流源６０８によって提供され、フィードバックループ６１６によって追跡される。追跡された電流は、アクティブセンサに提供される電流（例えば、第２の電流源６０６によって提供される電流）にミラーリングされる。
【０２８０】
代替的に、一実施形態では、基準センサにわたる電圧は、一定のままである。言い換えれば、第３の基準センサ６３０は、周囲条件に曝露されず、第３の基準センサ６３０に並列に電気的に結合された電圧ドライバはない。本実施形態では、第３の基準センサは、バイアス電圧を生成せず、周囲変化を追跡するように平均バイアス電流を調整しない。しかしながら、ピクセル応答での一定のゲインを維持するために、周囲条件に関して、バイアス電圧を生成しバイアス電流を調整することが必要である。
【０２８１】
図８は、一実施形態による、センサバイアス回路を例示する。読み出し回路８００は、図１、図３、図５、および図６で説明されるものに実質的に類似する構成要素を含み得る。簡潔のために、図８に関して、それらの同様の構成要素を再び説明しない。いくつかの実施形態では、回路８００の構成要素は、本開示の他の場所で説明される読み出し回路と併せて利用される。いくつかの実施形態は、回路８００の製造の方法を含む。
【０２８２】
センサバイアス回路８００は、周囲条件を別々に追跡し、説明された自己発熱補償構成要素とは独立する。回路８００は、基準センサ８４０と、電流源８１０と、電圧ドライバ８０８と、を含む。例えば、基準センサ８０２は、熱ショート（ブラインドまたは基準）ボロメータピクセルである。いくつかの実施形態では、電流源８１０および電圧ドライバ８０８は、本開示で説明される第１の電流源および電圧ドライバと実質的に同じである。周囲条件を追跡するバイアス電圧は、本開示で説明されるのと実質的に同じ方法で生成される。バイアス電圧出力８０９は、アクティブセンサバイアス電流を発生させるように、本開示で説明される読み出し回路のバイアス電圧ノードに電気的に結合されている。
【０２８３】
自己発熱補償から周囲条件追跡を分離することによって、より速い自己発熱補償が達成され得る。補償応答は、バイアス電圧ノードで比較的大きい負荷を駆動するようにグローバル増幅器を使用する代わりに、各それぞれの列で電流ミラーを調整することによってより速くなり得る。バイアス電圧ノードでの負荷によって回路サイズが制限されることが少ないため、より大きい範囲のピクセルアレイサイズが、同じ周辺回路と互換性があり得る。言い換えれば、読み出し回路は、よりスケーラブルであり得る。１つの電圧ドライバおよび１つのバイアス回路が図で例示されるが、例示された構成要素のうちの１つ以上が、１つ以上のセンサバイアス回路を形成するために使用され得ることが理解される。
【０２８４】
いくつかの実施形態では、電圧フォロワは、本明細書で説明する電圧フォロワに類似の方法で、バイアス電圧ノードと１つ以上のアクティブセンサの第２の端子との間で電気的に結合されている。いくつかの実施形態では、電圧フォロワは、電圧バッファとして作用する。電圧フォロワは、電圧ドライバ８０８の出力負荷を低減させ得る。いくつかの実施形態では、アクティブ列は、２つ以上のアクティブセンサを含む。いくつかの実施形態では、バイアス電圧は、２つ以上のアクティブ列に駆動される。アクティブバイアス電圧ノードでの負荷（例えば、容量負荷）は、列のサイズおよび／または駆動されている列の数が増加するにつれて増加する。電圧フォロワは、電圧ドライバ８０８のサイズおよび所望のアクティブバイアス電圧応答を維持し得る。
【０２８５】
図９は、一実施形態による、センサ読み出しシステムを例示する。センサ読み出しシステム９００は、センサ読み出し回路９０２と、ＡＤＣ９０４と、を含む。センサ読み出し回路９０２は、本開示で説明される読み出し回路であり得る。センサ読み出し回路９０２は、ＡＤＣ９０４に電気的に結合し得る。いくつかの実施形態は、回路９００の製造の方法を含む。
【０２８６】
いくつかの実施形態では、ＡＤＣは、本開示で説明されるように、アクティブセンサの第１の端子から読み出し要素の入力への電流または電荷をサンプリングし得る。いくつかの実施形態では、ＡＤＣ９０４は、１つ以上のシグマ−デルタＡＤＣを含む。いくつかの例では、ＡＤＣの第１の段階は、ＣＴＩＡである。これらの例では、読み出し回路とＡＤＣとの間の共通の構成要素（例えば、ＣＴＩＡ）は好都合に共有され、システム領域および電力を最適化する。
【０２８７】
いくつかの実施形態では、センサ読み出しの方法は、読み出し要素の入力への電流または電荷によって生成される電圧をサンプリングすることを含む。例えば、読み出し要素は、シグマ−デルタＡＤＣを含み得、サンプリングされている電圧は、ＣＴＩＡによって生成される。いくつかの実施形態では、第１の電流バッファは、基準センサと第１の電流源との間で結合されている。第２の電流バッファは、アクティブセンサと、シグマ−デルタＡＤＣの入力との間で結合されている。いくつかの実施形態では、電流バッファは、基準センサおよびアクティブセンサによって生成される信号から、入力ノード（例えば、シグマ−デルタＡＤＣの入力）でのフィードバックの効果をシールドしている。例えば、望ましくない電流が入力ノード内に注入され得、これらのノードで電圧を変調し得る。電流バッファは、信号電流上の望ましくない注入電流の効果を低減させる。
【０２８８】
ＣＴＩＡの入力電流は、熱シーンに曝露されるアクティブボロメータピクセルによって生成される差である。いくつかの例では、ＣＴＩＡは、シグマ−デルタＡＤＣの第１の段階である。
【０２８９】
本開示の例は、本明細書で明らかにされた問題点を克服するＭＥＭＳセンサ較正回路および方法を対象とする。いくつかの実施形態では、センサ較正回路は、較正センサと、較正読み出し要素と、を含む。いくつかの実施形態では、センサ較正回路は、較正電流源を含む。いくつかの実施形態では、シャッターは、センサ較正回路に含まれる。
【０２９０】
いくつかの実施形態では、本方法は、較正センサの電圧を測定することと、測定された較正センサ電圧に基づいて、較正された読み出し電圧を計算することと、を含む。いくつかの実施形態では、本方法は、較正電流源に電気的に結合された読み出し要素の読み出し電圧を測定することと、読み出し電圧に基づいて、出力を計算することと、を含む。いくつかの実施形態では、本方法は、シャッターが閉じられるときに、およびシャッターが開けられるときに読み出し電圧を測定することと、読み出し電圧間の差を計算することと、を含む。
【０２９１】
例示的な利点として、開示される回路および方法は、低減されたコストでノイズを除去する。本明細書で提示される回路は、センサアレイでノイズを効率的かつコンパクトに除去する。したがって、測定されたセンサ画像の鮮明度が向上し得る。
【０２９２】
図１０は、一実施形態による、センサ読み出し回路１０００を例示する。センサ読み出し回路１０００は、読み出し要素１００２ａおよび１００２ｂと、電流源１００４ａ〜１００４ｃと、電圧ドライバ１００６と、基準センサ１００８ａおよび１００８ｂと、アクティブセンサ１０１０ａ〜１０１０ｄと、スイッチ１０１６ａ〜１０１６ｈと、を含む。いくつかの実施形態は、読み出し回路１０００の製造の方法を含む。
【０２９３】
いくつかの実施形態では、センサ読み出し回路１０００の要素は、センサ読み出し回路１００の要素に対応する。いくつかの実施形態では、読み出し要素１００２ａは読み出し要素１０２に対応し、電流源１００４ａは第２の電流源１０６に対応し、電流源１００４ｃは第１の電流源１０４に対応し、電圧ドライバ１００６は電圧ドライバ１０８に対応し、基準センサ１００８ａは基準センサ１１０に対応し、アクティブセンサ１０１０ａはアクティブセンサ１１２に対応する。
【０２９４】
トポロジーは、図１０で例証されるように、バイアス電圧を提供する１つの電圧ドライバを使用する。望ましくないコモンモード効果を低減させるための回路を加えることなく、トポロジーは、複雑性、サイズ、およびコストを増加させることなく、より寄生的および未知のものを導入することなく、より多くの電力を消費することなく、ノイズ誘発構成要素を加えることなく、望ましくないコモン効果を低減させ得る。
【０２９５】
いくつかの実施形態では、基準センサ１００８ａおよび１００８ｂは、センサ画像からシールドされており、アクティブセンサ１０１０ａ〜１０１０ｄは、センサ画像に曝露される。基準センサは、基準センサおよびアクティブセンサに共通の周囲条件に曝露され得る。例えば、基準センサは、周囲温度に曝露されるが熱シーンに曝露されない基準またはブラインドボロメータピクセルであり、アクティブセンサは、周囲温度および熱シーンの両方に曝露されるアクティブボロメータピクセルである。一般に、センサは、２つの端子を含み、センサ画像に依存する２つの端子間の可変インピーダンス値を有し得る。ブロック記号は、本開示でセンサを表すために使用されるが、説明されるセンサ特性および構成要素が例示的であることが理解される。
【０２９６】
いくつかの実施形態では、センサ読み出し中に、各行は、順次読み出される。例えば、第１の行読み出し時間で、行制御１０１４ａは、対応する行のスイッチ（例えば、スイッチ１０１６ａ〜１０１６ｄ）をオンにする電圧によって駆動されるが、一方、行制御１０１４ｂは、対応する行のスイッチ（例えば、スイッチ１０１６ｅ〜１０１６ｈ）をオフにする電圧によって駆動される。第２の行読み出し時間で、行制御１０１４ｂは、対応する行のスイッチ（例えば、スイッチ１０１６ｅ〜１０１６ｈ）をオンにする電圧によって駆動されるが、一方、行制御１０１４ａは、対応する行のスイッチ（例えば、スイッチ１０１６ａ〜１０１６ｄ）をオフにする電圧によって駆動される。対応する行のスイッチがオンにされるときに、対応する行のアクティブセンサおよび基準センサは、バイアス電圧ノード１０１２および対応する電流源に電気的に結合されているが、一方、他の行のセンサは、バイアス電圧ノード１０１２および対応する電流源から電気的に結合解除されている。説明された読み出し動作は例示的であることが理解される。
【０２９７】
いくつかの実施形態では、選択された基準センサは、周囲条件および自己発熱の両方を追跡する、バイアス電圧ノード１０１２での調整可能なバイアス電圧を発生させる。そのような例では、読み出し回路は、定電流モードで動作する。電流源１００４ｃと選択された基準センサとの間で電気的に結合された他の分岐がないため、選択された基準センサを通る電流は一定である。
【０２９８】
基準センサが周囲条件に曝露されるため、基準センサのインピーダンスは、周囲条件を反映する値に安定する。センサのインピーダンスは、安定した状態で実質的に固定され得るが、基準センサのインピーダンスは、周囲条件に応じて変化し得ることが理解される。電流および基準センサインピーダンスにより、基準センサにわたって電圧降下が生成される。バイアス電圧ノード１０１２での電圧は、電圧降下によって表される。
【０２９９】
バイアス電圧ノード１０１２での電圧は、電圧ドライバ１００６によって駆動される。一実施形態では、電圧ドライバ１００６は、理想的な電圧源として実質的に作用し得る。言い換えれば、電圧ドライバ１００６は、生成された電圧をバイアス電圧ノード１０１２で維持するように、必要な電流を提供（または吸収）し得る。
【０３００】
電圧ドライバ１００６を例示する記号は、例示の目的のためだけに使用される。当業者には、異なる方法および回路が、バイアス電圧を駆動するために利用され得ることが明らかである。
【０３０１】
バイアス電圧は、基準センサによって観測される、自己発熱および周囲条件などのコモンモード効果を反映するため、重要であり得る。したがってバイアス電圧がコモンモード条件を反映するため、選択されたアクティブセンサがバイアス電圧でバイアスされ、（その後の段階のダイナミックな範囲を不都合に低減させ得る）コモンモード効果が効果的に補償されている。
【０３０２】
いくつかの実施形態では、アクティブセンサは、基準センサと実質的に同じであり、電流源１００４ａ〜１００４ｃは、実質的に同じ電流を提供する。
【０３０３】
いくつかの例では、読み出し要素は、電荷増幅器の入力などの低入力抵抗を有し得る。これらの例では、基準センサおよびアクティブセンサが実質的に同じ条件に曝露され、電流源が実質的に同じ電流を提供する場合、それぞれの選択されたアクティブセンサを横切る電流がそれぞれの電流源によって提供される電流と同じであるため、読み出し要素の入力に入る電流または入力から出る電流がない。この条件の例は、曝露されたセンサ画像が周囲条件自体である場合である。
【０３０４】
逆に、基準センサおよびアクティブセンサが異なる条件に曝露される（すなわち、曝露されたセンサ画像が周囲条件とは異なる）場合、それぞれの選択されたアクティブセンサのインピーダンスが選択された基準センサのインピーダンスとは異なり、提供された電流の値は、曝露後に同じままであるため、電流は、読み出し要素の入力に入るかまたは入力から出る。それぞれの読み出し要素に入るかまたはそこから出る電流または総電荷が捕捉され、測定される。
【０３０５】
自己発熱および周囲条件などのコモンモード効果は、バイアス電圧によって補償されているため、測定された電流または電荷は、これらのコモンモード構成要素とは独立している。その結果、その後の段階のダイナミックな範囲が低減され得る。測定された電流または電荷は、望ましくないコモンモード構成要素とは独立しているため、これらのコモンモード構成要素は、測定の一部ではない。
【０３０６】
いくつかの実施形態では、センサは、ガラス基板上に配置されている。いくつかの実施形態では、ガラス基板は、センサアレイのためのスイッチ（例えば、スイッチ１０１６ａ〜１０１６ｈ）として使用される複数のＴＦＴを含む。いくつかの実施形態では、アレイから離れた非センサおよび非スイッチング要素（例えば、読み出し要素、電圧ドライバ、電流源）は、アレイから離れた１つ以上のチップ上で実装される。
【０３０７】
図１０は、２×２のアクティブセンサアレイ、２つの基準センサ、および他の説明された要素を有するものとしてセンサ読み出し回路を例示するが、開示されるセンサ読み出し回路が例示的であることが理解される。
【０３０８】
測定された電流または電荷は、コモンモード効果とは独立しているが、ノイズの影響を受けやすい場合があり、それは、センサ画像測定の精度およびセンサ画像の鮮明度に影響を及ぼす。一例として、ボロメータノイズは圧倒的であり得、熱画像は、ノイズにより歪み得る。ボロメータアレイでのノイズは、パターン化されていないノイズと、パターン化されたノイズと、を含み得る。パターン化されていないノイズの例としては、ピクセルでの１／ｆノイズ、熱ノイズ、およびプロセス依存ノイズが挙げられる。パターン化されたノイズの例としては、行間パターンおよび列間パターンが挙げられる。
【０３０９】
図１１は、一実施形態による、センサ較正回路を例示する。一実施形態では、センサ較正回路１１００は、較正センサ１１０２と、較正読み出し要素１１０４と、電流源１１０６と、を含む。いくつかの実施形態では、較正読み出し要素１１０４は、読み出し要素１００２ａまたは１００２ｂのうちの１つと実質的に同じである。いくつかの実施形態では、電流源１１０６は、電流源１００４ａ、１００４ｂ、または１００４ｃのうちの１つと実質的に同じである。いくつかの実施形態は、回路１１００の製造の方法を含む。
【０３１０】
較正センサ１１０２は、２つの端子、すなわち、センサ読み出し回路１１１０のバイアス電圧ノード１１０８に電気的に結合された第１の端子と、較正読み出し要素１１０４および電流源１１０６に電気的に結合された第２の端子と、を含み得る。
【０３１１】
例えば、センサ読み出し回路１１１０は、センサ読み出し回路１０００と実質的に同じである。バイアス電圧ノード１１０８は、センサ読み出し回路１１１０のアクティブセンサによって共有され得る。いくつかの実施形態では、較正センサは、センサ読み出し回路１１１０のアクティブセンサ要素に曝露されるセンサ画像からシールドされている。
【０３１２】
別の例として、センサ読み出し回路１１１０は、熱画像を測定するボロメータ読み出し回路であり、ボロメータ読み出し回路は、全アレイのボロメータと、関連する行および列読み出し回路と、を含む。この例では、ボロメータ読み出し回路に電気的に結合された較正センサは、較正ボロメータである。
【０３１３】
センサ読み出し回路１０００は、単に例示的である。本開示の範囲から逸脱することなく、センサ読み出し回路１１１０は、異なる構成および構成要素を有し得ることが理解される。
【０３１４】
いくつかの実施形態では、較正センサ１１０２のインピーダンスは、較正読み出し回路１１１０でのアクティブセンサの公称インピーダンスと実質的に同じである。言い換えれば、２つのセンサのインピーダンス比は、１である。いくつかの実施形態では、インピーダンス比は、温度非依存型である。いくつかの実施形態では、センサの公称インピーダンスは、センサがセンサ画像に曝露されないときのセンサのインピーダンスである。いくつかの例では、アクティブセンサの公称インピーダンスは、１０キロオーム〜１００メガオームの範囲である。
【０３１５】
いくつかの実施形態では、較正センサ１１０２は、較正読み出し回路１１１０でのアクティブセンサ（例えば、アクティブセンサ１０１０ａ〜１０１０ｄのうちの１つ）の電気キャリアカウントよりも高い電気キャリアカウントを有する。一例として、較正センサは、較正センサがアクティブセンサと比較してより多くの量の導電性材料を有する場合、アクティブセンサの電気キャリアカウントよりも高い電気キャリアカウントを有する。
【０３１６】
例えば、較正センサおよびアクティブセンサは、同じインピーダンスを有し得るが、一方、較正センサおよびアクティブセンサが同じアスペクト比（例えば、両方とも正方形である）を有するが、較正センサの物理的寸法がアクティブセンサのものよりも大きいときに、較正センサは、より高い電気キャリアカウントを有する。いくつかの実施形態では、較正センサは、２つ以上のセンサによって形成されており、センサは、アクティブセンサと実質的に同じ総インピーダンスを達成するように直列および並列に接続されている。較正センサは、より高い電気キャリアカウントを有するため、較正センサは、アクティブセンサと比較して、より少ない１／ｆノイズを有する。
【０３１７】
いくつかの実施形態では、較正センサおよびアクティブセンサは、同じ温度抵抗係数（ＴＣＲ）を有する材料から製造される。いくつかの実施形態では、較正センサおよびアクティブセンサは、アモルファスシリコン、酸化バナジウム、プラチナ、チタン、酸化チタン、酸化タングステン、およびモリブデンのうちの１つ以上から作成される。いくつかの例では、較正センサおよびアクティブセンサは、実質的に同じ材料から製造される。
【０３１８】
いくつかの実施形態では、較正読み出し要素は、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）である。例えば、較正読み出し要素は、アクティブセンサの列に電気的に結合されたＡＤＣと実質的に同じであるＡＤＣである。
【０３１９】
いくつかの実施形態では、較正読み出し回路１１００は、アクティブセンサの測定でノイズに対して較正するために使用される。具体的には、較正読み出し回路１１００は、行間パターンノイズに対して測定を較正するために使用され、それは、行ごとに変動するノイズである。
【０３２０】
例示的なセンサ較正では、読み出し時間中に、選択されたアクティブセンサ（例えば、選択された行のセンサ）の読み出し電圧および較正センサの読み出し電圧は、それぞれの読み出し要素で測定される。説明されるように、選択されたアクティブセンサの読み出し電圧は、アクティブセンサのセンサ画像への露光によって生じる電流によって生成される。いくつかの実施形態では、較正センサの読み出し電圧は、較正センサの第１の端子と第２の端子との間を横切る電流によって作成され、較正読み出し要素１１０４によって測定される。電流は、電流源１１０６から生成される。
【０３２１】
選択されたアクティブセンサの読み出し電圧および較正センサの読み出し電圧が測定された後、第ｉ番目の行が測定されている間、第ｊ番目の列に対して、較正された読み出し電圧が計算され得る。
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インデックス（ｉ、ｊ）は、選択されたセンサの特定のアクティブセンサに関連する。例えば、第ｉ番目の行のセンサは読み出しのために選択され、選択されたセンサの各々は第ｊ番目の列に対応する。インデックス（ｉ、ｊ）は、例示的なセンサを説明するために使用されるが、任意のアクティブセンサを説明するために、添字が使用され得ることが理解される。
【０３２２】
量Ａｃａｌ，ｉｊは、センサ（ｉ、ｊ）のセンサ画像への曝露に関連する、較正された読み出し電圧である。量Ａｓ，ｉｊは、第ｊ番目の列のそれぞれの読み出し要素でのセンサ（ｉ、ｊ）の（較正されていない）読み出し電圧である。量ＡｉＭは、バイアス電圧ノードが、第ｉ番目の行の基準センサに関連するバイアス電圧（例えば、第ｉ番目の行のコモンモード条件に関連するバイアス電圧）で駆動されるときの較正センサの読み出し電圧である。ＺＭは較正センサのインピーダンスであり、Ｚｓｉｊは（例えば、センサ画像からシールドされているときの）センサ（ｉ、ｊ）の公称インピーダンスである。いくつかの実施形態では、２つのインピーダンスは、実質的に等しいため、係数（ＺＭ／Ｚｓｉｊ）は、１である。
【０３２３】
較正センサのインピーダンスおよびその読み出し電圧などの単純なパラメータを含むことによって、式（１４）は、アクティブセンサ読み出し電圧から、バイアス電圧でのノイズなどの望ましくない行間パターンノイズを除去する。較正センサ、関連する読み出し要素、および関連する電流源を含むことは、行間パターンノイズがない測定値を導出するために重要であり得る。ピクセル自己発熱により、バイアス電圧は、ＡＤＣ変換時間中の時間変化電圧であるため、これらの要素および式（１４）がなければ、バイアス電圧は直接測定されない場合があり、バイアス電圧ノイズの効果は正確に捕捉されない場合がある。望ましくないバイアス電圧効果が、各行に対して除去され得るため、スキミング電流源を較正する必要性が排除され得、読み出し回路の複雑性を低減させる。
【０３２４】
例示的なセンサ較正は、読み出し中の選択された行のセンサが較正センサで較正され得る方法を示し、バイアス電圧ノイズなどの望ましくない行間パターンノイズを除去する。いくつかの実施形態では、説明された方法は、読み出し中に、他の選択された行に対して繰り返される。例えば、選択された第１の行のセンサが、第１の行の基準センサ（例えば、基準センサ１００８ａ）に電気的に結合された較正センサ（すなわち、第１の行のコモンモード条件に関連するバイアス電圧）で較正された後、第１の行のセンサは選択解除され、第２の行のセンサは読み出しのために選択される。選択された第２の行のセンサは、較正センサで較正され、それは、ここで、第２の行の基準センサ（例えば、基準センサ１００８ｂ）に電気的に結合されている（すなわち、第２の行のコモンモード条件に関連するバイアス電圧）。第２の列に関連するバイアス電圧ノイズなどの行間パターンノイズは、説明されるのと類似の方法で除去され得る。
【０３２５】
２行以上のセンサが読み出し中に較正され得、すべての行のセンサが読み出し中に較正され得るが、較正はセンサアレイ全体に必要でない場合がある。例えば、すべての行のサブセットは、較正センサで較正され得る。較正センサでの較正の頻度は、システムまたは環境のノイズ特性に依存し得る。
【０３２６】
図１２は、一実施形態による、センサ較正の方法１２００を例示する。方法１２００は、較正センサの第１の端子を、複数のアクティブセンサによって共有されるバイアス電圧ノードに電気的に結合させること（ステップ１２０２）を含む。例えば、図１１を参照すると、較正センサ１１０２は、バイアス電圧ノード１１０８に電気的に結合されている。
【０３２７】
方法１２００は、較正センサの第２の端子を較正読み出し要素に電気的に結合させること（ステップ１２０４）を含む。例えば、図１１を参照すると、較正センサ１１０２は、較正読み出し要素１１０４に電気的に結合されている。
【０３２８】
方法１２００は、複数のアクティブセンサをセンサ画像に曝露すること（ステップ１２０６）を含む。例えば、図１１を参照すると、センサ読み出し回路１１１０での複数のアクティブセンサがセンサ画像に曝露される。
【０３２９】
方法１２００は、センサ画像から較正センサをシールドすること（ステップ１２０８）を含む。例えば、図１１を参照すると、較正センサ１１０２は、センサ画像からシールドされている。
【０３３０】
方法１２００は、複数のアクティブセンサのアクティブセンサの読み出し電圧を読み出し要素で測定すること（ステップ１２１０）を含む。例えば、図１１を参照すると、Ａｓｉｊ、センサ（ｉ、ｊ）の較正されていない読み出し電圧が測定される。
【０３３１】
方法１２００は、較正センサの読み出し電圧を較正読み出し要素で測定すること（ステップ１２１２）を含む。例えば、図１１を参照すると、較正読み出し要素１１０４の読み出し電圧が測定される。
【０３３２】
方法１２００は、較正された電圧を計算すること（ステップ１２１４）を含む。例えば、（１）アクティブセンサの読み出し電圧と、（２）較正センサのインピーダンスとアクティブセンサのインピーダンスとの比によって重み付けされる、較正センサの読み出し電圧との間の差として、較正された電圧が計算される。例えば、図１１および式（１４）を参照すると、量Ａｃａｌ，ｉｊは、測定された量およびセンサインピーダンスに基づいて計算される。
【０３３３】
いくつかの実施形態では、較正センサのインピーダンスは、アクティブセンサのインピーダンスと同じであり、較正センサの電気キャリアカウントは、アクティブセンサの電気キャリアカウントよりも大きい。いくつかの実施形態では、比は、１である。いくつかの実施形態では、比は、温度非依存型である。
【０３３４】
いくつかの実施形態では、較正センサおよびアクティブセンサは、同じＴＣＲを有する材料から作製される。
【０３３５】
いくつかの実施形態では、方法１２００は、複数の電流源の電流源を、較正センサの第２の端子および較正読み出し要素に電気的に結合させることと、複数の列のアクティブセンサの列を読み出し要素に電気的に結合させることであって、アクティブセンサの列が、アクティブセンサを含む、結合させることと、複数の電流源の第２の電流源を読み出し要素に電気的に結合させることと、を含む。例えば、図１０および図１１を参照すると、電流源１１０６は、較正読み出し要素１１０４に電気的に結合されており、アクティブセンサの列は、センサ読み出し回路１０００での読み出し要素に電気的に結合されており、電流源は、センサ読み出し回路１０００での読み出し要素に電気的に結合されている。
【０３３６】
いくつかの実施形態では、方法１２００は、シャッターを閉じることと、閉じたシャッターに対応する第１の読み出し電圧を読み出し要素で測定することと、閉じたシャッターに対応する第２の読み出し電圧を較正読み出し要素で測定することと、較正された電圧を計算した後、（１）較正された電圧の間の第２の差、および（２ａ）第１の読み出し電圧と、（２ｂ）比によって重み付けされる第２の読み出し電圧との間の差を計算することであって、第２の差が、シャッター較正電圧である、計算することと、を含む。式（２２）および（２３）を参照して、これらの実施形態の例が下で説明される。
【０３３７】
いくつかの実施形態では、較正読み出し要素は、ＡＤＣを含む。いくつかの実施形態では、読み出し要素は、ＡＤＣを含む。
【０３３８】
いくつかの実施形態では、複数のアクティブセンサおよび較正センサは、ボロメータであり、センサ画像は、熱画像である。
【０３３９】
図１３は、一実施形態による、センサ較正回路を例示する。一実施形態では、センサ較正回路１３００は、較正電流源１３０２ａおよび１３０２ｂと、スイッチ１３０４ａ〜１３０４ｆと、を含む。いくつかの実施形態は、回路１１００の製造の方法を含む。
【０３４０】
センサ較正回路１３００は、セクション１３１０ａおよび１３１０ｂを含むセンサ読み出し回路１３１０に電気的に結合されている。いくつかの例では、センサ読み出し回路１３１０は、センサ読み出し回路１０００である。
【０３４１】
スイッチ１３０４ｃおよび１３０４ｄは、第１の列１３１２ａのアクティブセンサに関連する。スイッチ１３０４ｅおよび１３０４ｆは、第１の列とは異なる第２の列１３１２ｂのアクティブセンサに関連する。スイッチ１３０４ｃおよび１３０４ｅは、較正電流源および列の読み出し要素を電気的に結合させるかまたは電気的に結合解除させ得る。スイッチ１３０４ｄおよび１３０４ｆは、それらのそれぞれの列のアクティブセンサ、および列の読み出し要素（例えば、読み出し要素１００２ａおよび１００２ｂ）を電気的に結合させるかまたは電気的に結合解除させ得る。いくつかの実施形態では、読み出し要素は、ＡＤＣである。
【０３４２】
センサ読み出し回路１０００は単に例示的であり、任意の列の数および任意のスイッチの数は、較正電流源またはアクティブセンサおよびアクティブセンサ列を電気的に結合させるかまたは電気的に結合解除させ得ることが理解される。センサの列は、センサ読み出し回路１３１０を表すボックスで記号的に含まれ、較正回路１３１０は、代表的なボックスの外側で記号的に例示されるが、「列」という用語は必ずしも直線で配設されていないことが理解される。いくつかの実施形態では、センサの列は、１つの読み出し要素に関連する。本開示の範囲から逸脱することなく、センサの列は、任意の形状または形態になり得る。
【０３４３】
スイッチ１３０４ａおよび１３０４ｂはそれぞれ、電流源１３０２ａおよび１３０４ｂ、ならびに較正中の列を電気的に結合させ得る。一実施形態では、スイッチ１３０２ａおよび１３０４ｂは、一度に電流源およびセンサ列のうちの１つを電気的に結合させる。
【０３４４】
トランジスタ記号がスイッチを視覚的に表すために使用されるが、本開示の範囲から逸脱することなく、スイッチングの他の実装態様が存在し得ることが理解される。
【０３４５】
図１３は、２つの電流源および２つの関連するスイッチを有するものとしてセンサ較正回路１３００を例示するが、本開示の範囲から逸脱することなく、任意の数の較正電流源および関連するスイッチが存在し得ることが理解される。別の実施形態では、センサ較正回路１３００は、１つの較正電流源および１つの関連するスイッチを有する。
【０３４６】
例示的なセンサ較正では、第１の列は、較正モードにあり、第１の列の読み出し要素は、較正電流源の第１の較正電流源に電気的に結合されている。
【０３４７】
例えば、列１３１２ａは、第１の行のセンサが読み出されている間に較正中である。スイッチ１３０４ｃは閉じられ（導電）、スイッチ１３０４ｄは開けられる（非導電）。較正電流源（例えば、スイッチ１３０４ａを通る較正電流源１３０２ａまたはスイッチ１３０４ｂを通る較正電流源１３０２ｂ）の第１の較正電流は、第１の列の読み出し要素（例えば、読み出し要素１００２ａ）に電気的に結合されている。
【０３４８】
第１の列が較正中の間、較正中でない列は読み出しモードにある。読み出しモードでの列の読み出し要素は、それぞれの列の選択されたアクティブセンサに電気的に結合されている。
【０３４９】
例えば、列１３１２ｂは、第１の行のセンサが読み出されている間に読み出しモードにある。スイッチ１３０４ｅは開けられ（非導電）、スイッチ１３０４ｆは閉じられる（導電）。現在選択されているアクティブセンサ（例えば、アクティブセンサ１０１０ｂ）は、列の読み出し要素（例えば、読み出し要素１００２ｂ）に電気的に結合されている。
【０３５０】
列（すなわち、読み出しモードでの列および較正での列）の読み出し電圧が測定される。第１の較正電流によって生じる読み出し電圧（例えば、較正電流源１３０２ａまたは較正電流源１３０２ｂに電気的に結合された列の読み出し電圧、読み出し要素１００２ａの読み出し電圧）は、Ａ１ｊ（ｔ）として示され得る。
【０３５１】
第１の行の読み出し中に、第２の時間で、第１の列は依然として較正中であり得、他の列は依然として読み出しモードにあり得る。このとき、第１の列の読み出し要素は、第１の較正電流源から電気的に結合解除され、較正電流源の第２の電流源に電気的に結合されている。
【０３５２】
例えば、この第２の時間で、列１３１２ａは、第１の行のセンサが読み出されている間に較正中である。スイッチ１３０４ｃは閉じられ（導電）、スイッチ１３０４ｄは開けられる（非導電）。較正電流源（例えば、スイッチ１３０４ｂを通る較正電流源１３０２ｂまたはスイッチ１３０４ａを通る較正電流源１３０２ａ）の第２の較正電流は、第１の列の読み出し要素（例えば、読み出し要素１００２ａ）に電気的に結合されている。（例えば、較正電流源１３０２ａまたは較正電流源１３０２ｂからの）第２の較正電流によって生じる読み出し電圧は、Ａ２ｊ（ｔ）として示され得る。いくつかの実施形態では、第１および第２の較正電流の値が既知であるため、値Ａ１ｊ（ｔ）およびＡ２ｊ（ｔ）は、それぞれの読み出し要素（例えば、読み出し要素１００２ａ）のドリフトを捕捉する。
【０３５３】
Ａ１ｊ（ｔ）およびＡ２ｊ（ｔ）の測定で、較正された列での任意のアクティブセンサの読み出し電圧が較正され得る。アクティブセンサの読み出し電圧は、第ｉ番目の行および第ｊ番目の列に関連するアクティブセンサが測定されているＡｓｉｊ（ｔ）として示され得る。
【０３５４】
この特定の例では、この特定の時間中に、較正された列の選択されたアクティブセンサ（例えば、アクティブセンサ１０１０ａ）が読み出し要素に電気的に結合されていないため、このセンサの現在の読み出し電圧は測定されない（例えば、アクティブセンサ１０１０ａに関連する読み出し電圧）。いくつかの実施形態では、Ａｓｉｊ（ｔ）に対して、Ａｓｉｊの以前の値または隣接するセンサに基づく補間された値が使用される。
【０３５５】
他の実施形態では、電流読み出し電圧Ａｓｉｊ（ｔ）は、列が較正されているときでさえ測定され、較正電流源は、読み出し要素から電気的に結合解除され、アクティブセンサは、読み出し要素に電気的に結合されており、アクティブセンサの電流読み出し電圧が測定される。
【０３５６】
用語Ａｓｉｊ（ｔ）、Ａ１ｊ（ｔ）、およびＡ２ｊ（ｔ）の測定で、第ｉ番目の行が測定されている間に、列第ｊ番目に対して、出力Ｄｓｉｊ（ｔ）が計算され得る。
2021522475.tif 000015
ここで、量Ｄｓｉｊ（ｔ）は、列ｊの読み出し要素内への電流（例えば、説明されるように、センサ画像によって生じる電流）に線形である用語である。式（１５）が読み出し要素でのドリフトを説明するため、用語は、ＡＤＣゲイン、オフセット、スキミング電流、およびそれぞれの読み出し要素内への電流であるＩ（ｔ）を除く任意の時間変化量などの効果とは独立している。いくつかの実施形態では、量Ｄｓｉｊ（ｔ）は、安定化デジタル出力であり、それは、読み出し要素（例えば、ＡＤＣ）の出力の安定化バージョンである。
2021522475.tif 000016
ここで、
2021522475.tif 000017
Ｉ１は第１の較正電流である。Ｉ２は第２の較正電流である。
【０３５７】
いくつかの実施形態では、列が較正されているため、その後の行読み出し（例えば、読み出しに対する第２の行の選択）で、量Ａ１ｊ（ｔ）およびＡ２ｊ（ｔ）は、列が再び較正される（すなわち、Ａ１ｊ（ｔ）およびＡ２ｊ（ｔ）が更新される）まで、読み出される列のその後の行に対応するその後の出力を計算するために使用される。
【０３５８】
例えば、第２の行（例えば、アクティブセンサ１０１０ｃ〜１０１０ｄ）が読み出しのために選択されており、第１の列はもはや較正されていない（第１の列に対応する量Ａ１ｊ（ｔ）およびＡ２ｊ（ｔ）が測定されているため）。この例では、列１３１２ａは、センサの第２の行が読み出されている間に読み出しモードにある。スイッチ１３０４ｃは開けられ（非導電）、スイッチ１３０４ｄは閉じられる（導電）。現在選択されているアクティブセンサ（例えば、アクティブセンサ１０１０ｃ）は、列の読み出し要素（例えば、読み出し要素１００２ａ）に電気的に結合されている。したがって、第２の行読み出し時間中に、用語Ａｓｉｊ（ｔ）は、アクティブセンサ１０１０ｃの読み出し電圧である。用語Ａｓｉｊ（ｔ）、Ａ１ｊ（ｔ）、およびＡ２ｊ（ｔ）の測定で、出力Ｄｓｉｊ（ｔ）が、第１の列および第２の行のアクティブセンサに対して計算され得る。一般に、Ａ１ｊ（ｔ）およびＡ２ｊ（ｔ）の量が測定された後、出力Ｄｓｉｊ（ｔ）が、それぞれのセンサが読み出されているときに式（１５）を使用して、列の任意のアクティブセンサに対して計算され得る。
【０３５９】
較正電流源を含み、列の読み出し電圧を測定することによって、出力Ｄｓｉｊ（ｔ）が計算される。量Ｄｓｉｊ（ｔ）は、任意の他の時間変化ノイズパラメータまたは列依存ノイズパラメータなしで、アクティブセンサ電流（すなわち、センサ画像によって生じる電流）に直線的に比例し得る。式（１５）は、スキミング電流、ＡＤＣゲイン、およびＡＤＣオフセットの間のミスマッチなどの望ましくない列間パターンノイズを除去する。さらに、これらの望ましくないノイズは、アクティブセンサが読み出している間に除去され得る。言い換えれば、図４に関して説明される構成は、較正および読み出しが並列に実行されることを可能にし得る。したがって、この構成下では、専用の較正時間（すなわち、較正が実行されている間に読み出しがない）は必要とされなくてもよく、より多くの行が所与の時間の間に読み出され得、読み出し回路の性能および精度を向上させる。
【０３６０】
較正電流（例えば、較正電流源１３０２ａおよび１３０２ｂ）ならびに関連するスイッチ（例えば、スイッチ１３０４ａ、１３０４ｂ、１３０４ｃ、および１３０４ｅ）を含むことは、読み出しが同時に実行されている間に、列間パターンノイズを含み得ない量（例えば、出力）を導出するために使用され得る。これらの要素および式（１５）がなければ、スキミング電流ミスマッチ、ＡＤＣゲインミスマッチ、およびＡＤＣオフセットミスマッチなどの列依存ノイズがセンサ画像上で反映され得、センサ画像の鮮明度を歪ませ、または専用の較正時間がこれらのノイズを除去するために必要とされ、読み出し回路の性能を低下させる。
【０３６１】
いくつかの実施形態では、２つの較正電流源の代わりに、１つの較正電流源（例えば、較正電流源１３０２ａまたは１３０２ｂ）が、較正のために使用される。これらの実施形態では、第１の較正電流源に関連するステップのみが実行される（すなわち、１つの較正電流源で、行読み出し時間の第２の時間に関連するステップは実行されない）。例えば、列が１つの較正電流源で較正中であるときに、列の読み出し要素は、較正電流源のうちの１つのみに電気的に結合されている。
【０３６２】
例えば、列１３１２ａは、第１の行のセンサが読み出されている間に較正モードにある。スイッチ１３０４ｃは閉じられ（導電）、スイッチ１３０４ｄは開けられる（非導電）。較正電流源（例えば、スイッチ１３０４ａを通る較正電流源１３０２ａまたはスイッチ１３０４ｂを通る較正電流源１３０２ｂ）の第１の較正電流は、第１の列の読み出し要素（例えば、読み出し要素１００２ａ）に電気的に結合されている。
【０３６３】
列が較正中の間、較正モードにない列は読み出しモードにある。読み出しモードでの列の読み出し要素は、それぞれの列の選択されたアクティブセンサに電気的に結合されている。
【０３６４】
例えば、列１３１２ｂは、第１の行のセンサが読み出されている間に読み出しモードにある。スイッチ１３０４ｅは開けられ（非導電）、スイッチ１３０４ｆは閉じられる（導電）。現在選択されているアクティブセンサ（例えば、アクティブセンサ１０１０ｂまたは１０００ｄ）は、列の読み出し要素（例えば、読み出し要素１００２ｂ）に電気的に結合されている。
【０３６５】
この時間中に、列（すなわち、読み出しモードでの列および較正での列）の読み出し電圧が測定される。較正電流によって生じる読み出し電圧（例えば、較正電流源１３０２ａまたは較正電流源１３０２ｂに電気的に結合された列の読み出し電圧、読み出し要素１００２ａの読み出し電圧）は、Ａｊ（ｔ）として示され得る。Ａｓｉｊ（ｔ）は、説明されるのと同じ方法で測定され得る（すなわち、それぞれの列が較正中のときに、隣接するセンサで補間され得るか、または以前の測定で推定され得、それぞれの列が読み出しモードにあるときに、アクティブセンサ読み出し電圧が測定される）。
【０３６６】
１つの較正電流を使用して、用語Ａｓｉｊ（ｔ）およびＡｊ（ｔ）の測定で、第ｉ番目の行が測定されている間に、列第ｊ番目に対して、出力Ｄｓｉｊ（ｔ）が計算され得る。
2021522475.tif 000018
【０３６７】
式（１９）に関連する方法は、式（１５）に関連する方法と比較して、より単純な方法（例えば、より少ない測定、より少ない必要な要素、より単純な計算）でＡＤＣミスマッチの効果を除去する。
【０３６８】
較正電流（複数可）での上記の較正方法は、読み出し中にセンサ読み出し回路全体を通して実行され得る。例示的な方法は、異なる列を較正に入れることによって繰り返され得る。
【０３６９】
例えば、読み出し時間中に、第１の行が読み出しのために選択される。説明されるように、第１の列は較正モードにあるが、一方、残りの列は読み出しモードにあり、第１列に関連する量Ａ１ｊ（ｔ）およびＡ２ｊ（ｔ）が測定され、列のアクティブセンサに関連する出力Ｄ（ｔ）が、説明されるような方法を使用して計算され得る。
【０３７０】
第１の行の読み出しが完了した後、第２の行が、読み出しのために選択される。第２の列は較正中であり、それは、説明されるように、第１の列が較正される方法に類似する。残りの列（例えば、第２の列以外の列）は、読み出しモードにあり、それは、説明される方法のものに類似する。
【０３７１】
第２の列の較正中に、第２の列に関連する量Ａ１ｊ（ｔ）およびＡ２ｊ（ｔ）が測定され（例えば、読み出し要素１００２ｂ上の第１の較正電流および第２の較正電流によって生じる読み出し電圧）、第２の列のアクティブセンサに関連する出力Ｄ（ｔ）は、説明されるような方法を使用して計算され得る（すなわち、それぞれの列が較正中のときに、隣接するセンサで補間され得るか、または以前の測定で推定され得、それぞれの列が読み出しモードにあるときに、アクティブセンサ読み出し電圧が測定される）。
【０３７２】
いくつかの実施形態では、一般に、列が較正された（すなわち、列に関連する量Ａ１ｊ（ｔ）およびＡ２ｊ（ｔ）が測定された）後、列のアクティブセンサに関連する出力Ｄ（ｔ）は、説明されるような方法を使用して計算され得る（すなわち、それぞれのアクティブセンサ読み出し電圧（例えば、Ａｓｉｊ（ｔ））が測定され、Ａ１ｊ（ｔ）およびＡ２ｊ（ｔ）は、較正後に既知であるため、用語は、対応する出力Ｄｓｉｊ（ｔ）をもたらし得る）。
【０３７３】
この例では、異なる列は、その後の行読み出し中に較正される。しかしながら、同じ列が繰り返し較正され得ることが理解される。較正がすべての行の読み出し中に必要でない場合があることも理解される。本開示の範囲から逸脱することなく、較正モード有効化の頻度は、システム要件またはノイズ環境に依存し得ることが理解される。１列が各行読み出し時間中に較正されているが、本開示の範囲から逸脱することなく、２つ以上の列が較正され得ることが理解される。例えば、量Ａ１ｊ（ｔ）およびＡ２ｊ（ｔ）は、行読み出し時間中に複数の列に対して測定され得、複数の列は、１行読み出し時間中に較正される。
【０３７４】
いくつかの実施形態では、較正モードは、周期的に有効にされる。いくつかの実施形態では、特定の列に対して、較正期間は、特定の列の第１の較正と、特定の列のその後の較正との間の時間（すなわち、特定の列に対するＡ１ｊおよび／またはＡ２ｊの更新の間の時間）によって画定される。いくつかの実施形態では、較正期間は、読み出し要素のドリフトによって決定される。例えば、読み出し要素が迅速にドリフトする場合、較正期間は短い。別の例では、読み出し要素がゆっくりドリフトする場合、較正期間は長い。
【０３７５】
いくつかの実施形態では、特定の列の連続較正中に、列は、異なる行が読み出されているときに較正される。例えば、第１の較正時間中に、第１の列は、第１の行が読み出されているときに較正され、第２の較正時間中に、第１の列は、第２の行が読み出されているときに較正される。この方法では、同じアクティブセンサの実際の読み出し電圧が常に無視されるわけではない（例えば、以前の値または補間された値で常に推定されているわけではない）。例えば、第１の列が第１の行読み出し時間中に常に較正されている場合、第１の列および第１の行のアクティブセンサの電流読み出し電圧は、常に、隣接するアクティブセンサで補間されるか、または以前の読み出し電圧で推定される。
【０３７６】
いくつかの実施形態では、較正モードは、１秒ごとに有効にされる。いくつかの実施形態では、較正モード頻度は、センサ読み出し回路のノイズ特性によって決定される。いくつかの実施形態では、較正モードのために選択される列は、センサ読み出し回路のノイズ特性に基づいている。
【０３７７】
図１４は、一実施形態による、センサ較正の方法１４００を例示する。方法１４００は、読み出し要素をアクティブセンサに電気的に結合させること（ステップ１４０２）を含む。例えば、図１３を参照すると、センサ読み出し回路４１０の読み出し要素は、センサ読み出し回路１３１０のアクティブセンサに電気的に結合されている。
【０３７８】
方法１４００は、アクティブセンサの第１の読み出し電圧を読み出し要素で測定すること（ステップ１４０４）を含む。例えば、図１３ならびに式（１５）および（１９）を参照すると、第１の読み出し電圧（例えば、Ａｓｉｊ（ｔ））が読み出し要素で測定される。
【０３７９】
方法１４００は、読み出し要素をアクティブセンサから電気的に結合解除させること（ステップ１４０６）を含む。例えば、図１３を参照すると、センサ読み出し回路１３１０の読み出し要素は、センサ読み出し回路１３１０のアクティブセンサから電気的に結合解除されている。
【０３８０】
方法１４００は、較正電流を読み出し要素に電気的に結合させること（ステップ１４０８）を含む。例えば、図１３を参照すると、較正電流１３０２ａまたは較正電流１３０２ｂは、センサ読み出し回路１３１０のアクティブセンサに電気的に結合されている。
【０３８１】
方法１４００は、較正電流によって生じる第２の読み出し電圧を読み出し要素で測定すること（ステップ１４１０）を含む。例えば、図１３ならびに式（１５）および（１９）を参照すると、第２の読み出し電圧（例えば、Ａｊ（ｔ）、Ａ１ｊ（ｔ））が読み出し要素で測定される。
【０３８２】
方法１４００は、（１）第１の読み出し電圧、および（２）第２の読み出し電圧に基づいて出力を計算すること（ステップ１４１２）を含む。いくつかの例では、出力は、アクティブセンサの読み出し電流に比例する。例えば、式（１５）および（１９）を参照すると、出力Ｄ（ｔ）は、第１および第２の読み出し電圧に基づいて計算される。
【０３８３】
いくつかの実施形態では、方法１４００は、複数のアクティブセンサのそれぞれのアクティブセンサを複数の読み出し要素のそれぞれの読み出し要素に電気的に結合させることと、それぞれのアクティブセンサの第１の読み出し電圧をそれぞれの読み出し要素で測定することと、それぞれの読み出し要素をそれぞれのアクティブセンサから電気的に結合解除させることと、較正電流をそれぞれの読み出し要素に電気的に結合させることと、それぞれの読み出し要素上で較正電流によって生じる第２の読み出し電圧をそれぞれの読み出し要素で測定することと、（１）それぞれのアクティブセンサの第１の読み出し電圧、および（２）較正電流によって生じる第２の読み出し電圧に基づいて、それぞれのアクティブセンサの読み出し電流に比例する出力を計算することと、を含む。例えば、図４を参照すると、列１３１２ｂは、列１３１２ａが較正された（すなわち、列１３１２ａに関連するＡｊ（ｔ）が測定され、列のドリフトが測定された）後、較正される（すなわち、列１３１２ｂに関連するＡｊ（ｔ）が測定され、列のドリフトが測定される）。
【０３８４】
いくつかの実施形態では、方法１４００は、第１の出力を計算した後、読み出し要素から較正電流源を電気的に結合解除させることと、読み出し要素を第２のアクティブセンサに電気的に結合させることであって、第２のアクティブセンサが、第１のアクティブセンサと同じ列に属する、結合させることと、第２のアクティブセンサの第３の読み出し電圧を読み出し要素で測定することと、（１）第３の読み出し電圧、および（２）較正電流によって生じる第２の読み出し電圧に基づいて、第２のアクティブセンサの読み出し電流に比例する第２の出力を計算することと、を含む。例えば、図１３を参照すると、出力Ｄ（ｔ）が列１３１２ａ上の第１の行に対して計算された（すなわち、列のドリフトが測定された）後、列１３１２ａ上の第２の行に関連する出力Ｄ（ｔ）が、第２の行上のアクティブセンサのＡｊ（ｔ）および読み出し電圧に基づいて計算され得る。
【０３８５】
いくつかの実施形態では、較正電流によって生じる同じ列上の第２の読み出し電圧の連続測定の間の時間は、較正期間である。いくつかの実施形態では、較正期間は、１秒である。いくつかの実施形態では、較正期間は、読み出し要素のドリフトに基づいている。
【０３８６】
いくつかの実施形態では、異なる行は、第２の読み出し電圧の連続測定中に読み出されている。例えば、図１３を参照すると、量Ａｊ（ｔ）は、第１の行が読み出されるときに、列１３１２ａに対して第１の時間で測定される。その後の時間で、第１の行とは異なる第２の行が読み出されるときに、量Ａｊ（ｔ）が、列１３１２ａに対して測定される。
【０３８７】
いくつかの実施形態では、方法１４００は、第１の較正電流源から読み出し要素を電気的に結合解除させることと、読み出し要素を第２の較正電流源に電気的に結合させることと、読み出し要素上で第２の較正電流によって生じる第３の読み出し電圧を読み出し要素で測定することであって、出力が、第２の較正電流によって生じる第３の読み出し電圧にさらに基づいている、測定することと、を含む。例えば、図１３および式（１５）を参照すると、較正電流１３０２ａおよび１３０２ｂの両方が、量Ａ１ｊ（ｔ）およびＡ２ｊ（ｔ）を測定するために使用され、出力Ｄ（ｔ）は、量Ａ１ｊ（ｔ）およびＡ２ｊ（ｔ）に基づいている。
【０３８８】
いくつかの実施形態では、読み出し要素は、ＡＤＣを含む。
【０３８９】
いくつかの実施形態では、方法１４００は、シャッターを閉じることと、閉じたシャッターに対応する出力を計算することと、（１）開いたシャッターに対応する出力と、（２）閉じたシャッターに対応する出力との間でセンサ画像によって生じるアクティブセンサのインピーダンス差に比例する差を計算することと、を含む。式（２２）および（２３）を参照して、これらの実施形態の例が下で説明される。
【０３９０】
いくつかの実施形態では、第１のアクティブセンサは、熱シーンに曝露されるボロメータである。
【０３９１】
図１５は、一実施形態による、センサ較正回路を例示する。較正回路１５００は、較正センサ回路１５２０と、較正電流回路１５３０と、を含む。いくつかの実施形態では、較正回路１５００は、説明されるような較正方法を実行する、組み合わされた回路である。例えば、較正センサ回路１５２０は、センサ較正回路１１００に類似し得る。較正電流回路１５３０は、較正電流回路１３００に類似し得る。較正回路１５００は、センサ読み出し回路１５１０に電気的に結合されている。いくつかの実施形態では、センサ読み出し回路１５１０は、センサ読み出し回路１０００に実質的に類似し得る。本開示の範囲から逸脱することなく、読み出し回路１５１０は、任意のサイズのセンサアレイおよび対応する読み出し回路を含み得ることが理解される。いくつかの実施形態は、回路１５００の製造の方法を含む。
【０３９２】
図１６は、一実施形態による、センサ較正回路を例示する。例えば、センサ較正回路１６００は、センサ較正回路１５００の一実施形態である。センサ較正回路１６００は、較正センサ回路１６２０と、較正電流回路１６３０と、を含む。センサ較正１６００は、示されるように、セクション１６１０ａおよび１６１０ｂを含むセンサ読み出し回路１６１０に電気的に結合されている。図１６は例示的であり、その要素は象徴的であることが理解される。本開示の範囲から逸脱することなく、センサ較正回路１６００の他の構成、およびセンサ較正回路とセンサ読み出し回路１６１０との間の接続が存在し得る。いくつかの実施形態は、回路１６００の製造の方法を含む。
【０３９３】
回路のいくつかのセクションが破線ボックスで例示されるが、破線ボックスは明確にするために単に加えられており、限定することを意味しないことが理解される。
【０３９４】
いくつかの実施形態では、組み合わされた較正回路（例えば、センサ較正回路１６００）は、図１１および図１３に関連する較正方法を同時に実行する。例えば、センサの選択された行が読み出されている間に、較正センサは、選択された行に関連するバイアス電圧を較正するために使用され、較正電流は、特定の列（複数可）に対してＡＤＣおよびスキミング電流を較正するために使用される。較正センサおよび較正電流を使用する組み合わされた較正は、説明されるような個々の方法の各々と実質的に同じステップを含む。簡潔のために、類似のステップはここでは繰り返されない。
【０３９５】
説明されるのと実質的に同じ方法を使用して、較正センサに関連する出力が計算される。
2021522475.tif 000019
ここで、用語ＡＭ１（ｔ）は、第１の較正電流が較正読み出し要素に電気的に結合されているときの較正読み出し要素の読み出し電圧であり、ＡＭ２（ｔ）は、第２の較正電流が較正読み出し要素に電気的に結合されているときの較正読み出し要素の読み出し電圧である。いくつかの実施形態では、較正読み出し要素を較正することは、バイアス電圧が較正されることを妨げる（すなわち、較正センサは、較正読み出し要素から電気的に結合解除されている）ため、ブランク行読み出し時間（例えば、１行読み出し時間遅延）は、それぞれの較正電流を較正読み出し要素に電気的に結合および結合解除させることによって、ＡＭ１（ｔ）およびＡＭ２（ｔ）測定を行うために使用され得る。いくつかの実施形態では、較正センサが、ＡＭ１（ｔ）およびＡＭ２（ｔ）測定を行うように、較正読み出し要素から電気的に結合解除される前に、バイアス電圧が較正される。
【０３９６】
組み合わされたセンサ較正方法では、式（１５）および（２０）は式（１４）内に組み合わされ得る。簡潔のために、これらの式に関連する用語を再び説明しない。別の実施形態では、１つの較正電流が使用されるときに、式（２０）は、式（２０）が式（１５）から導出されるのと類似の方法で、式（１９）に実質的に類似するように低減される。
2021522475.tif 000020
【０３９７】
用語Ｐｉｊは、較正センサおよび較正電流法を組み合わせることによって計算されるため、用語Ｐｉｊは、行間および列間パターンノイズの両方を含まない。センサ較正回路１６００は、説明されるように、センサ較正回路１１００およびセンサ較正回路１３００に関連する利益を含む。
【０３９８】
いくつかの実施形態では、センサ変化に関連するノイズおよび１／ｆノイズを除去するように、説明されたセンサ読み出し回路（例えば、センサ読み出し回路１０００）を補うようにシャッターが加えられ得る。
【０３９９】
例えば、ｔ＝０で、シャッターが閉じ、センサ画像からアクティブセンサを一時的にシールドする。各列の読み出し電圧は、シャッターが閉じられるときに測定される。シャッターが閉じられる間に測定される読み出し電圧は、Ａｓｉｊ（０）として示され得る。異なる時間（例えば、時間ｔ）で、シャッターが開き、アクティブセンサをセンサ画像に曝露する。各列の読み出し電圧は、シャッターが開けられるときに測定される。シャッターが開けられる間に測定される読み出し電圧は、Ａｓｉｊ（ｔ）として示され得る。
【０４００】
Ａｓｉｊ（ｔ）およびＡｓｉｊ（０）で、センサ画像（例えば、ΔＺｉｊ）によって生じるインピーダンス変化が計算され得る。
2021522475.tif 000021
ここで、ｇは、測定に関連する読み出し要素のゲインであり、Ｖｂｉａｓｉは、第ｉ番目の行（すなわち、現在選択されている行）の基準センサに関連するバイアス電圧であり、Ｚｉｊ（ｔ）は、Ａｓｉｊ（ｔ）が測定されるとき（例えば、シャッターが開かれるとき）のセンサ（ｉ、ｊ）の絶対インピーダンスである。
【０４０１】
シャッター較正は、センサ変化によるノイズパターンを除去し得、センサおよび回路要素に関連する１／ｆノイズをリセットし得る。いくつかの実施形態では、センサ要件は、シャッターの周波数を決定する。例えば、センサ要件は、ボロメータピクセルノイズ等価温度差（ＮＥＴＤ）である。
【０４０２】
いくつかの実施形態では、説明されるシャッター較正方法は、図１１、図１３、図１５、および図１６のいずれかに関連するセンサ較正方法と組み合わされる。簡潔のために、図１５および図１６に関連するシャッター較正方法およびセンサ較正方法の組み合わせが、明示的に説明される。当業者は、明示的に開示されない較正方法の組み合わせに関連する計算が、本開示から容易に導出され得、本開示の範囲内にあることを認識するであろう。
【０４０３】
いくつかの実施形態では、シャッターが閉じられるときに、アクティブセンサ（例えば、式（１５）、Ｄｓｉｊ（０））および較正センサ（例えば、式（２０）、ＤｉＭ（０））に関連する較正量が計算される。したがって、式（２１）および（２２）が、シャッター較正、較正センサ、および較正電流に関連する量Ｐｉｊを計算するために組み合わされる。
2021522475.tif 000022
【０４０４】
式（２３）は、用語Ｐｉｊをもたらし、それは、センサ画像での変化（すなわち、アクティブセンサインピーダンスでの変化、ΔＺｉｊ）に実質的に比例する。例えば、センサはボロメータであり、センサ画像は入射熱放射である。
2021522475.tif 000023
【０４０５】
いくつかの実施形態では、組み合わされたシャッター較正、較正センサ、および較正電流方法は、１つの較正電流を利用する。これらの実施形態では、用語Ｐｉｊは、以下のように、センサ画像での変化に実質的に比例する。
2021522475.tif 000024
【０４０６】
簡潔のために、他の式で説明される用語を再び説明しない。
【０４０７】
図１７は、一実施形態による、センサ較正の方法１７００を例示する。いくつかの実施形態では、方法１７００は、方法１４００に含まれる。
【０４０８】
方法１７００は、第１の較正電流源から読み出し要素を電気的に結合解除させること（ステップ１７０２）を含む。例えば、図１６を参照すると、較正電流回路１６３０での較正電流源は、センサ読み出し回路１６１０での読み出し要素から電気的に結合解除されている。
【０４０９】
方法１７００は、第２の読み出し要素を較正電流源に電気的に結合させること（ステップ１７０４）を含む。例えば、図１６を参照すると、較正電流回路１６３０での較正電流源のうちの１つは、較正センサ回路１６２０での較正読み出し要素に電気的に結合されている。
【０４１０】
方法１７００は、較正電流によって生じる第３の読み出し電圧を第２の読み出し要素で測定すること（ステップ１７０６）を含む。例えば、図１６を参照すると、較正電流源によって生じる読み出し電圧は、較正読み出し要素で測定される。
【０４１１】
方法１７００は、較正電流源から第２の読み出し要素を電気的に結合解除させること（ステップ１７０８）を含む。例えば、図１６を参照すると、較正電流回路１６３０での較正電流源は、較正センサ回路１６２０での較正読み出し要素から電気的に結合解除されている。
【０４１２】
方法１７００は、較正センサの第１の端子を、複数のアクティブセンサおよびアクティブセンサによって共有されるバイアス電圧ノードに電気的に結合させること（ステップ１７１０）を含む。例えば、図１６を参照すると、センサ読み出し回路１６１０でのバイアス電圧ノードは、較正センサ回路１６２０での較正センサに電気的に結合されている。
【０４１３】
方法１７００は、較正センサの第２の端子を第２の読み出し要素に電気的に結合させること（ステップ１７１２）を含む。例えば、図１６を参照すると、較正センサ回路１６２０での較正センサは、較正センサ回路１６２０での較正読み出し要素に電気的に結合されている。
【０４１４】
方法１７００は、複数のアクティブセンサおよびアクティブセンサをセンサ画像に曝露すること（ステップ１７１４）を含む。例えば、図１６を参照すると、センサ読み出し回路１６１０での複数のアクティブセンサがセンサ画像に曝露される。
【０４１５】
方法１７００は、センサ画像から較正センサをシールドすること（ステップ１７１６）を含む。例えば、図１６を参照すると、較正センサ回路１６２０での較正センサは、センサ画像からシールドされている。
【０４１６】
方法１７００は、較正センサの第４の読み出し電圧を第２の読み出し要素で測定すること（ステップ１７１８）を含む。例えば、図１６を参照すると、較正センサ回路１６２０での較正センサの読み出し電圧は、較正センサ回路１６２０での較正読み出し要素で測定される。
【０４１７】
方法１７００は、第２の出力を計算することを含む。いくつかの例では、出力は、第３の読み出し電圧および第４の読み出し電圧に基づいている（ステップ１７２０）。例えば、図７および式（２０）を参照すると、較正センサ列に関連するＤ（ｔ）は、第３および第４の読み出し電圧に基づいて計算される。
【０４１８】
方法１７００は、差を計算することを含む。いくつかの例では、差は、（１）第１の出力と、（２）較正センサのインピーダンスとアクティブセンサのインピーダンスとの比によって重み付けされる、第２の出力との間である（ステップ１７２２）。例えば、図７および式（２１）を参照すると、用語Ｐｉｊは、出力Ｄｓｉｊ（ｔ）およびＤｉＭ（ｔ）に基づいて計算される。
【０４１９】
図１８Ａは、例示的なセンサ画像を例示する。パターンノイズにより、水平ノイズパターン（そのアーチファクトは１８１０で示される）および垂直ノイズパターン（そのアーチファクトは１８２０で示される）がセンサ画像１８００に存在する。
【０４２０】
図１８Ｂは、開示される較正方法が使用された後の例示的なセンサ画像を例示する。本開示の較正方法を使用することによって、センサ画像１８５０は、センサ画像１８００で観測される水平および垂直ノイズパターンを含まない。
【０４２１】
いくつかのＭＥＭＳシステムは、読み出しのために電荷を格納するように容量要素（例えば、センサ、コンデンサ）を利用する。例えば、Ｘ線撮像システムは、（１）Ｘ線光子を電子に直接変換するか、または（２）Ｘ線光子を可視光子に変換し、次いで、それが可視光に対して感度の高い光検出器によって光電子に変換されるようにシンチレータプレートを利用するかのいずれかのセンサピクセルの２次元アレイを実装し得る。センサピクセル上に入射する電子または光電子の量は、等価コンデンサ（例えば、フォトダイオードでのジャンクション静電容量、読み出しの前に光生成電荷を格納するピクセルコンデンサ）で格納される電荷によって表され得る。
【０４２２】
典型的なＸ線撮像システムでは、各センサの電荷は、一度に１行読み出され、センサの各列は、後にＡＤＣが続くＣＴＩＡに接続している。これらのアーキテクチャは、所望の感度および解像度を達成するために、大きいチップ領域およびかなりの量の電力（例えば、チャネル毎に３〜５ｍＷ）を必要とし得る。３，０００列を超える典型的なパネルは、ＣＴＩＡの同じ量を必要とする。典型的なＸ線撮像システムでは、ＣＴＩＡは、Ｘ線ピクセル静電容量を一致させるための高ゲインオペアンプおよび比較的大きいコンデンサ（例えば、１〜５ｐＦ）を含み得る。オペアンプの高ゲイン性質は、高電力消散をもたらし、それは、列の数と共に拡大縮小する。
【０４２３】
本開示の例は、コストを低減させ、信頼性および携帯性を増加させながら、従来のＭＥＭＳシステムのチップサイズおよび電力消散を低減させるＭＥＭＳセンサ回路および方法を対象とする。本明細書でのいくつかの実施形態では、センサ回路は、電荷を格納するように各々構成された複数のセンサと、各センサの電荷を受信するように構成されたシグマ−デルタＡＤＣと、複数のセンサピクセルの各々をシグマ−デルタＡＤＣに順次結合させるように構成された複数のスイッチ（各スイッチが、複数のセンサのそれぞれ１つに対応する）と、を含む。いくつかの実施形態では、センサ回路は、ＣＴＩＡを含まない。いくつかの実施形態では、センサ回路は、複数のセンサピクセルとシグマ−デルタＡＤＣとの間に電気的に位置付けられたＣＴＩＡを含まない。いくつかの例では、ＣＴＩＡおよびＡＤＣをシグマ−デルタＡＤＣに置き換えることは、ＣＴＩＡの高ゲインオペアンプおよびＣＴＩＡの大きいコンデンサがもはや回路にないため、読み出し要素の電力および領域を低減させる。シグマ−デルタＡＤＣがすべてのセンサ列に対してＣＴＩＡを置き換える場合、電力および領域低減は、センサ列の数によって拡大縮小され（上記のいくつか例では、撮像システムは３，０００列を含むことを参照されたい）、感度、解像度、またはノイズを危殆化することなく、かなりの電力および領域節減を提供し得る。電力および領域低減は、コストを低減させ得、センサ回路を含むシステム（例えば、Ｘ線撮像システム、ＣＭＯＳ撮像システム、ＣＣＤ撮像システム）の信頼性および携帯性を増加させ得る。
【０４２４】
図１９Ａは、例示的なセンサ回路１９００を例示する。例示されるように、センサ回路１９００は、センサ１９０２Ａ〜１９０２Ｄと、スイッチ１９０４Ａ〜１９０４Ｄと、ＡＤＣ１９０６と、を含む。いくつかの実施形態では、ＡＤＣ１９０６は、選択されたセンサの電荷を捕捉するように構成されたシグマ−デルタＡＤＣである。いくつかの例では、センサが読み出しのために選択されるときに、選択されたセンサからの放電電流は、時間変化（例えば、指数関数的に減衰するステップ）信号である。いくつかの実施形態では、シグマ−デルタＡＤＣは、時間変化信号を受信し、かつ選択されたセンサの総電荷を実質的に捕捉するように構成されている。いくつかの例では、シグマ−デルタＡＤＣは、システムの精度要件を満たすのに十分な解像度で、時間変化信号から総電荷を測定し得る。いくつかの実施形態では、スイッチは、それぞれのセンサの行が選択されるときに、それぞれのセンサをシグマ−デルタＡＤＣに電気的に結合させる（例えば、スイッチ１９０４Ａは、特定の行に対応するセンサ１９０２Ａをシグマ−デルタＡＤＣに電気的に結合させる）。いくつかの実施形態では、センサ回路は、複数のセンサとシグマ−デルタＡＤＣとの間に電気的に位置付けられたＣＴＩＡを含まない。いくつかの実施形態は、回路１９００の製造の方法を含む。
【０４２５】
いくつかの実施形態では、図１〜図１８で説明されるセンサ回路に関して、センサ回路１９００は、ＣＴＩＡの代わりに、説明される読み出し要素に含まれ得る。例えば、読み出し要素１０２または１００２は、ＡＤＣ１９０６を含む。
【０４２６】
センサを概略的に表すために使用されるコンデンサ記号は、単に例示的であり、限定的ではないことが理解される。いくつかの実施形態では、センサ１９０２は、センサピクセルである。いくつかの実施形態では、センサ１９０２は、放射（例えば、Ｘ線）を受信し、放射を電荷に変換するセンサである。いくつかの実施形態では、電荷は、センサピクセルが感知している間にセンサピクセルで格納され、コンデンサは、センサピクセルの電荷格納動作を表す。例えば、センサは、Ｘ線センサフォトダイオードであり、センサは、Ｘ線放射への曝露に応じて電荷を蓄積し、蓄積された総電荷は、Ｘ線放射レベルを表し、コンデンサ記号は、電荷格納動作を表すために使用される。別の例として、センサは、Ｘ線光子を電子に直接変換するＸ線センサピクセルであり、電子は、コンデンサ（例えば、読み出しの前に光生成電荷を格納するピクセルコンデンサ）で格納される。
【０４２７】
センサ回路１９００は単に例示的であることが理解される。いくつかの実施形態では、センサ回路１９００は、１列のセンサを表し、列の各センサは、センサの行（図示せず）に属し、列の各センサは、異なる行時間で（例えば、異なる放電時間ウィンドウ中に）読み出される。いくつかの実施形態では、列の第２のセンサは、本明細書で説明するのと同じ方法を使用して、その後の読み出し時間で読み出される。例えば、第１のスイッチは、シグマ−デルタＡＤＣから第１のセンサを切離し、第２のスイッチは、第２の行時間（例えば、第２の放電時間ウィンドウ）中に第２のセンサをシグマ−デルタＡＤＣに電気的に結合している。
【０４２８】
いくつかの例では、シグマ−デルタＡＤＣは、ほぼＤＣ信号を受信するのにより好適であり得る。したがって、センサ回路でシグマ−デルタＡＤＣを含むときに、放電信号をほぼＤＣ信号（例えば、定電流）に変換することがより望ましいであろう。ＣＴＩＡおよびサンプルアンドホールド回路は、シグマ−デルタアナログ−デジタル変換のためのほぼＤＣ入力を生成するように、センサとシグマ−デルタＡＤＣとの間に含まれ得る。これは、センサから直接読み出される信号が高いピークおよび急速な移行を含む場合に特に有利であり得る。信号が鋭い特徴を含む場合、信号がシグマ−デルタＡＤＣによって適切に捕捉されない場合があるため、ＡＤＣ解像度が失われ得る。しかしながら、先に考察されるように、センサアレイの各列に対してＣＴＩＡを加えることは、読み出しチップの読み出し電力および領域を増加させ得る。
【０４２９】
いくつかの実施形態では、ＣＴＩＡおよびサンプルアンドホールド回路は、シグマ−デルタＡＤＣに含まれない。図１９Ｂは、例示的なセンサ回路１９５０を例示する。例示されるように、センサ回路１９５０は、センサ１９５２Ａ〜１９５２Ｄと、スイッチ１９５４Ａ〜１９５４Ｄと、ＡＤＣ１９５６と、可変抵抗器１９５８と、制御電圧１９６０と、を含む。いくつかの実施形態では、ＡＤＣ１９５６は、選択されたセンサの総電荷を捕捉するように構成されたシグマ−デルタＡＤＣである。いくつかの例では、センサが読み出しのために選択されるときに、選択されたセンサからの放電電流は、時間変化（例えば、指数関数的に減衰するステップ）信号である。いくつかの実施形態では、可変抵抗器は、時間変化信号を受信し、かつ総電荷をシグマ−デルタＡＤＣに出力するように構成されている。いくつかの実施形態では、センサ回路は、複数のセンサとシグマ−デルタＡＤＣとの間に電気的に位置付けられたＣＴＩＡを含まない。いくつかの実施形態では、センサ１９５２Ａ〜１９５２Ｄは、センサ１９０２Ａ〜１９０２Ｄに対応し、スイッチ１９５４Ａ〜１９５４Ｄは、スイッチ１９０４Ａ〜１９０４Ｄに対応し、ＡＤＣ１９５６は、ＡＤＣ１９０６に対応する。簡潔のために、図１９Ａで説明されるものに類似の要素を再び説明しない。いくつかの実施形態は、回路１９５０の製造の方法を含む。
【０４３０】
いくつかの実施形態では、図１〜図１８で説明されるセンサ回路に関して、センサ回路１９５０は、ＣＴＩＡの代わりに、説明される読み出し要素に含まれ得る。例えば、読み出し要素１０２または１００２は、ＡＤＣ１９５６と、可変抵抗器１９５８と、を含む。いくつかの実施形態では、可変抵抗器１９５８は、センサ１１０、１１２、１００８、または１０１０に電気的に結合されており、自己発熱の時間変化効果を最小化するように、本明細書で説明する方法で制御される。
【０４３１】
シグマ−デルタＡＤＣの前の可変抵抗器１９５８は、制御されていない放電信号の高いピーク振幅および鋭い特徴を低減させるように、コンデンサの放電が読み出し中に制御されることを可能にする。一例として、センサ読み出し中に（例えば、Ｘ線センサフォトダイオードの蓄積された電荷が読み出し回路に放電するときに）、放電信号は、可変抵抗器の抵抗を変化させ、放電時間ウィンドウを読み出し動作の行時間と一致させることによって制御され得る。いくつかの実施形態では、行時間は、センサの行が読み出されるときである。
【０４３２】
いくつかの実施形態では、可変抵抗器１９５８は、ＭＯＳトランジスタで実装される。いくつかの実施形態では、ＭＯＳトランジスタの抵抗は、トランジスタの相互コンダクタンスを制御する制御電圧１９６０で制御され得る。トランジスタ記号が可変抵抗器１９５８を表すために使用され、可変抵抗器に接続された制御電圧１９６０が限定的でなく、本開示の範囲から逸脱することなく、可変抵抗器１９５８の他の実装態様が存在し得ることが理解される。
【０４３３】
いくつかの実施形態では、可変抵抗器１９５８は、別個のレベルの抵抗が達成され得る（例えば、抵抗器の重み付けされたバンクの抵抗器間の各組み合わせは、固有である）抵抗器の重み付けされたバンク（図示せず）で実装される。例えば、抵抗器の重み付けされたバンクは、並列または直列に選択的に電気的に結合され得る複数の抵抗と、複数の対応するスイッチと、を含む。いくつかの実施形態では、各抵抗器は、抵抗器のすべての異なる組み合わせが異なる総抵抗をもたらすように固有の値を有する（例えば、抵抗器の値は、段階的な方法で（例えば、５．０５キロオーム〜５オームの５０オームの増分で）、高い抵抗から低い抵抗の範囲にわたる基準値のセットを形成する）。
【０４３４】
一例として、可変抵抗器１９５８は、ＭＯＳトランジスタである。この例では、排出時間ウィンドウの始まりは、行時間の始まりと一致する。この時間中に（例えば、ｔ＝０）、可変抵抗器１９５８の抵抗は、初期抵抗（例えば、Ｒ０）にあり、スイッチ１９５４は、センサ１９５２を可変抵抗器１９５８に電気的に結合させている。この放電時間ウィンドウ中に時間が進むにつれて、可変抵抗器１９５８の抵抗は、Ｒ０から減少する。この例では、抵抗は、放電時間ウィンドウの終わり（例えば、ｔ＝Ｔ）までにＲ０から０に直線的に減少する。いくつかの実施形態では、Ｔは、２０マイクロ秒である。いくつかの実施形態では、Ｔは、４０マイクロ秒である。いくつかの実施形態では、Ｔは、１０マイクロ秒〜１ミリ秒である。いくつかの実施形態では、放電時間ウィンドウは、同等のＭＯＳトランジスタをオンにする信号の立ち上がり時間よりも数段長い。したがって、放電時間ウィンドウにわたって可変抵抗器１９５８の抵抗を低減させることは、単にトランジスタをオンにすることとは異なり得る。例えば、放電時間ウィンドウは、マイクロ秒範囲にあり、ＭＯＳトランジスタをオンにする信号の立ち上がり時間は、ナノ秒範囲にある。可変抵抗器１９５８の抵抗は、以下のように計算され得る。
2021522475.tif 000025
【０４３５】
いくつかの実施形態では、抵抗を制御するために、制御電圧１９６０は、ＭＯＳトランジスタのゲートに電気的に結合されており、読み出し中に各行時間に対して、（例えば、ゲート電圧を増加させることによって）、ドレインソース間相互コンダクタンスを低から高に増加させる（すなわち、抵抗は、高から低に減少する）。上記の式で説明されるように、可変抵抗器の抵抗は、ｔ＝０からｔ＝Ｔまで直線的に減少しており、ｔ＝０（例えば、Ｒ（０））での抵抗は、Ｒ０、初期抵抗であり、ｔ＝０の後、式に関して説明されるように、抵抗は直線的に減少し、抵抗（例えば、Ｒ（Ｔ））は、ｔ＝Ｔで実質的にゼロに近づく。いくつかの実施形態では、可変抵抗器１９５８は、別個のレベルの抵抗が達成され得る（例えば、抵抗器の重み付けされたバンクの抵抗器間の各組み合わせは、固有である）抵抗器の重み付けされたバンク（図示せず）で実装される。これらの実施形態では、Ｒ（ｔ）は、重み付けされたバンクの抵抗器の段階的関数で近似され得る。
【０４３６】
式（２６）は、理想的な場合、Ｒ（ｔ）がｔ＝Ｔでゼロに達することを示すが、可変抵抗器１９５８を実装するために使用される構成要素は、放電時間ウィンドウの終わりで正確にゼロ抵抗に達しない場合があることが理解される。いくつかの実施形態では、この抵抗は、可変抵抗器の最も低い抵抗である。例えば、可変抵抗器がＭＯＳトランジスタである場合、最も低い抵抗は、トランジスタの伝導性（例えば、トランジスタの「オン」抵抗）によって決定される。別の例として、可変抵抗器が抵抗器の重み付けされたバンクである場合、最も低い抵抗は、バンクのすべての抵抗器を並列に電気的に結合させることによって達成される。
【０４３７】
センサ１９０２の静電容量がＣで表され得る。可変抵抗器１９５８に入る電流は、以下のように計算され得る。
2021522475.tif 000026
【０４３８】
Ｖ（ｔ）について解くことによって、可変抵抗器１９５８にわたる電圧は、時間の関数として計算され得る。
2021522475.tif 000027
【０４３９】
可変抵抗器１９５８にわたる電流Ｉ（ｔ）は、次のように表現され得る。
2021522475.tif 000028
【０４４０】
式（２９）で示されるように、放電時間ウィンドウＴが初期時間定数（例えば、Ｔ＝ＣｘＲ０）に等しいように設定される場合、電流出力は実質的に一定であり得る（例えば、Ｉ＝Ｖ（０）／Ｒ０）。したがって、いくつかの実施形態では、可変抵抗器のＲ０は、センサ１９０２の有効な静電容量（例えば、１〜５ｐＦ）および放電時間ウィンドウ（例えば、行時間）によって決定される。放電電流を定電流に変換することによって、上述のより大きい領域および電力ペナルティなしで、より高い解像度がシグマ−デルタＡＤＣ（例えば、１６ビット変換（１４個の有効なビット数））で達成され得る。したがって、行時間が（例えば、システム要件によって）既知であるかまたは決定され、センサ静電容量が既知である場合、可変抵抗器は、放電電流を定電流に変換するように設計され得る。センサ回路１９５０を用いて定電流に変換することによって、シグマ−デルタＡＤＣに入力される高ピークおよび／または鋭い放電信号による解像度低下が、ＣＴＩＡを含むことなく低減され得る。この例では「定電流」という用語が使用されるが、変換された電流は、シグマ−デルタＡＤＣの解像度を実質的に低減させない変形を含み得ることが理解される。
【０４４１】
いくつかの実施形態では、放電時間ウィンドウの終わりで、センサの電荷が、完全に読み出されない場合がある。いくつかの実施形態では、残りの電荷は、追加の放電経路を有するシグマ−デルタＡＤＣ内へ放電され得る。いくつかの実施形態では、残りの電荷は、ＡＤＣ測定に実質的に影響を及ぼすことなく無視され得る。
【０４４２】
センサ回路１９５０は単に例示的であることが理解される。いくつかの実施形態では、センサ回路１９５０は、１列のセンサを表し、列の各センサは、センサの行に属し、列の各センサは、異なる行時間で（例えば、異なる放電時間ウィンドウで）読み出されている。いくつかの実施形態では、列の第２のセンサは、本明細書で説明するのと同じ方法を使用して、その後の読み出し時間で読み出される。例えば、第２のスイッチは、第２の行時間（例えば、第２の放電時間ウィンドウ）中に第２のセンサを可変抵抗器に電気的に結合させ、第２のセンサの電流は、本明細書で説明する方法を使用して、シグマ−デルタＡＤＣに対してほぼＤＣになるように変換される。
【０４４３】
センサ回路１９５０が１つの可変抵抗器で説明されるが、センサの列は２つ以上の可変抵抗器に関連し得ることが理解される。
【０４４４】
いくつかの実施形態では、Ｒ０は、更新された行時間要件に応じて調整され得る。例えば、抵抗器の重み付けされたバンクは、異なる初期抵抗を設定するように調整され得る。別の例として、可変抵抗器の初期抵抗は、読み出しの前に調整され得る。
【０４４５】
上記の例がＸ線センサフォトダイオードを参照して説明されることがあるが、本開示の範囲から逸脱することなく、他のタイプのセンサが、類似の電流制御回路を使用し得ることが理解される。例えば、説明された回路は、ＣＭＯＳまたはＣＣＤ撮像システムのために使用され得る。
【０４４６】
図２０Ａは、例示的なセンサ回路２０００を例示する。センサ回路は、センサ２００２Ａ〜２００２Ｂと、読み出し回路２００４Ａ〜２００４Ｂと、を含む。いくつかの実施形態では、読み出し回路は、読み出し回路１９００または１９５０を含む。センサ回路２０００は、ＣＴＩＡを含まない場合があるため、センサ回路は、本明細書で説明された電力、領域、および解像度の利益を享受し得る。
【０４４７】
例示されるように、センサ２００２は、Ｎ列２００２Ａ〜２００２Ｎによって組織される。「Ｎ」は、列の任意の数であり得ることが理解される。図２０Ａおよび図２０Ｂに関して説明されるように、「センサの列」は、センサのアレイに含まれ、アレイの第１の寸法に沿って配設されており、アレイの境界によって境界された複数のセンサである。複数のセンサの各センサは、アレイの第２の寸法に沿った固有の行に属する。例えば、図２０Ａに例示されるように、センサ２００２Ａおよび２００２Ｂは、センサの垂直列（例えば、列２００２Ａ〜２００２Ｎ）によって空間的に配設されている。別の例として、センサの列は、回路１９００および１９５０で、シグマ−デルタＡＤＣに電気的に結合されている。例示されるように、読み出し回路２００４Ａは、センサ２００２Ａを読み出すように構成されており、読み出し回路２００４Ｂは、センサ２００２Ｂを読み出すように構成されている。
【０４４８】
いくつかの実施形態では、センサは、Ｘ線センサフォトダイオードであり、Ｘ線パネルの一部である。いくつかの実施形態では、センサは、ＣＭＯＳまたはＣＣＤパネルの一部である。いくつかの実施形態では、読み出し回路は、シグマ−デルタＡＤＣを含む。いくつかの実施形態では、読み出し回路は、ＣＴＩＡを含まない。
【０４４９】
図２０Ｂは、例示的なセンサ回路２０５０を例示する。例示されるように、センサ２０５２は、Ｎ列２０５６Ａ〜２０５６Ｎによって組織される。センサ回路は、センサ２０５２Ａ〜２０５２Ｄと、読み出し回路２０５４Ａ〜２０５４Ｄと、を含む。いくつかの実施形態では、センサは、Ｘ線センサフォトダイオードであり、図２０Ａで説明されるパネルと同じサイズを有するＸ線パネルの一部である。いくつかの実施形態では、センサは、ＣＭＯＳまたはＣＣＤパネルの一部である。いくつかの実施形態では、センサは、列で配設されており、各列は、第１の読み出し回路に接続された第１の複数のセンサと、第２の読み出し回路に接続された第２の複数のセンサと、を含む。例えば、センサ２０５２Ａは、第１の複数のセンサを含み、センサ２０５２Ｂは、第２の複数のセンサを含み、センサ２０５２Ａおよび２０５２Ｂの組み合わせは、図２０Ａで説明されるセンサ２００２Ａに対応する。別の例として、列２０５６Ａは、第１の複数のセンサからのセンサと、第２の複数のセンサからのセンサと、を含む。これらの例では、パネルは分割され、第１の複数のセンサは、（図２０Ａに関して画定されるような）列センサの第１の半分を含み、第２の複数のセンサは、センサの列の第２の半分を含む（例えば、第１および第２の複数のセンサの数は等しい）。
【０４５０】
例示されるように、読み出し回路２００４Ａは、センサ２００２Ａを読み出すように構成されており、読み出し回路２００４Ｂは、センサ２００２Ｂを読み出すように構成されており、読み出し回路２００４Ｃは、センサ２００２Ｃを読み出すように構成されており、読み出し回路２００４Ｄは、センサ２００４Ｄを読み出すように構成されている。いくつかの実施形態では、列は、双方向に読み出される。例えば、第１および第２の複数のセンサは、読み出し回路２００４Ａおよび２００４Ｂで同時に読み出される。
【０４５１】
同時に列の異なる部分を読み取ることにより、読み出しに関与する寄生静電容量および抵抗が低減され得る。例えば、それぞれの読み出し回路の入力での列２０５６Ａの寄生抵抗および静電容量は、各々半減される。列の寄生ＲＣを低減させることによって、読み出し遅延が低減され得る。さらに、列を「分解する」ことによって、行アドレス指定の複雑性が低減され得る。例えば、（図２０Ａの配置と比較して）各読み出しＡＳＩＣに対して読み出す行が半分であるため、総行アドレスが低減される。
【０４５２】
いくつかの実施形態では、読み出し回路の各々は、センサ回路１９００または１９５０（簡潔のために、それらを再び説明しない）と、複数のセンサの各々に対応するシグマ−デルタＡＤＣと、を含む。いくつかの実施形態では、読み出し回路は、ＣＴＩＡを含まない。説明された例では、読み出し回路の数が分割パネル構成で２倍であっても、図２０Ｂで説明されるアーキテクチャ（例えば、シグマ−デルタＡＤＣを含む読み出し回路、ＣＴＩＡを含まない読み出し回路）での総読み出し回路領域および電力消散は、列ごとに１つのＣＴＩＡを含む非分割列システム未満であり得る。
【０４５３】
例えば、３０７２×３０７２センサアレイに対して、領域節減利益（例えば、ＣＴＩＡの置き換え、アドレス指定の複雑性の低減、列負荷の低減）により、（列ごとに１つのＣＴＩＡを含む非分割列システムでの１２個のチップと比較して）８個のチップが、分割パネル構成で使用され得る。分割パネル構成でセンサ回路１９００または１９５０を使用することによって、ＣＴＩＡが読み出しのために使用されないため、システム電力も低減され得る。例えば、列ごとの電力は、列ごとに３〜５ｍＷから列ごとに１ｍＷ未満に低減し得る。各列をサブ列に分割し、読み出し回路に電気的に結合された寄生ＲＣを低減させることによって（それによって寄生効果によって生じる伝播遅延を低減させ）、システム性能が向上し得る。例えば、列の寄生静電容量は、５０〜２００ｐＦの範囲であり得、列の寄生抵抗は、１キロオーム〜１００キロオームの範囲であり得、列が本明細書で説明するように半分に分割される場合、寄生値はそれぞれ、２倍低減される。
【０４５４】
図２１Ａ〜図２１Ｄおよび表１は、シグマ−デルタＡＤＣのシミュレーション結果を示し、ある期間中の時間変化信号の変換を示す。表１は、図２１Ａ〜図２１Ｄに関して説明されるオーバーサンプリングレート（ＯＳＲ）および入力信号形状の関数としての有効なビット数（ＥＮＯＢ）を示す。
【０４５５】
図２１Ａでの曲線は、表１に示されるＥＮＯＢを生成するランダムな理想的な定数入力を示す。図２１Ｂでの曲線は、電流クランプ信号を示し、列上の電流クランプは、電荷が完全に使い切られるまでＡＤＣに入力される電流を一定にさせ、パルス幅変調入力を効果的に作成する。図２１Ｃでの曲線は、２つのＲＣ時間定数の長さを有する、指数関数的に減衰する信号である。いくつかの実施形態では、電荷が、２つの時間定数の後にまだ完全に使い切られていない場合、低抵抗スイッチが残りの電荷をＡＤＣに放電するために使用される。図２１Ｄでの曲線は、５つのＲＣ時間定数の長さを有する、指数関数的に減衰する信号である。表１に示すように、信号が５つの時間定数に対して減衰することが可能である場合、ＥＮＯＢは、２つの時間定数信号と比較して低減される。いくつかの実施形態では、図２１Ｃおよび図２１Ｄに例示される曲線は、センサ読み出し電荷信号を表す（例えば、センサの総電荷は、ＡＤＣ内に放電される）。曲線は例示の目的のために提示され、必ずしも縮尺通りに描かれるわけではないことが理解される。
【０４５６】
（表１）オーバーサンプリングレート（ＯＳＲ）および入力信号形状の関数としての有効なビット数（ＥＮＯＢ）。
2021522475.tif 000029
【０４５７】
いくつかの実施形態では、時間変化入力信号に対して、デジタルフィルタが、性能を向上させるためにシグマ−デルタＡＤＣで使用される。例えば、デジタルフィルタは、回路１９００または１９５０から出力されるデジタル信号を処理するために使用される。いくつかの実施形態では、デジタルフィルタは、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタである。有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタの係数は、量子化誤差を低減させ、線形性を増加させるように選択され得る。一例として、電流クランプ波形（例えば、図２１Ｂ）に対して、すべての係数に対して同じ値を有するＦＩＲフィルタ（例えば、長方形ウィンドウ）が、性能を向上させるために使用され得る。別の例として、指数関数的に減衰する波形（例えば、図２１Ｃ、図２１Ｄ、センサ放電電流）に対して、ブラックマンまたはハミングウィンドウが、性能を向上させるためにＦＩＲフィルタのために使用され得る。
【０４５８】
いくつかの実施形態では、ＣＥＰ（サイクリック励起プロセス）効果は、アモルファスシリコン上で実装される。これは、センサピクセルの感度を増加させ得る。例えば、Ｘ線センサピクセルは、間接検出のためのアモルファスＳｉベースのｎｉｐ（ｎタイプ／固有／ｐタイプ）構造、または光電子が対処されることを可能にするための電極構造を有するＸ線の感度の高い光伝導体（例えば、セレニウム）で製造され得る。両方の場合で、光励起（１次）荷電キャリアの内部ゲインを生成することは、検出可能な信号を生成するために必要なＸ線放射レベルを低減させ得る。ＣＥＰは、（従来のなだれ倍増効果の場合であり得るように）高電界なしで高ゲインを生成する。いくつかの例では、ＣＥＰデバイスは、Ｘ線間接検出のために使用され得る。いくつかの実施形態では、ＣＥＰ効果は、セレニウムなどのＸ線光伝導体と併せて利用される。
【０４５９】
図２２は、一実施形態による、電気機械システムを製造する方法２２００を例示する。非限定的な例として、電気化学システムは、回路１００、３００、５００、６００、８００、９００、１０００、１１００、１３００、１５００、１６００、１９００、１９５０、２０００、および２０５０（ならびに関連する方法）に関連し得る。電気機械システムを製造するために、方法２２００のプロセスステップの全部または一部を使用すること、および異なる順序で使用することができる。非限定的な例として、ステップ２２１４は、ステップ２２１２の前に実行され得る。
【０４６０】
方法２２００は、ステップ２２０２で、基板を提供することを含む。いくつかの実施形態では、基板は、ガラスで作製される。いくつかの実施形態では、基板は、低温多結晶シリコンである。いくつかの実施形態では、基板は、特性を微調整するために追加要素を含む、ホウケイ酸塩である。ホウケイ酸塩の例は、アルカリ土類ホウケイ酸塩（ホウ素、アルミニウム、および様々なアルカリ土類元素要素を含むケイ酸塩）を生成する、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｅａｇｌｅ（商標）によるものである。他の変形形態は、Ａｓａｈｉ  Ｇｌａｓｓ（商標）またはＳｃｈｏｔｔ（商標）から入手可能である。
【０４６１】
いくつかの実施形態では、電気機械システムを製造するために、フラットパネルガラスプロセスを使用する。いくつかの実施形態では、電気機械システムを製造するために、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）プロセスを使用する。いくつかの実施形態では、ＯＬＥＤディスプレイプロセスまたはＸ線検査盤プロセスを使用する。フラットパネルガラスプロセスを用いることは、基板サイズの増加を可能にし得、それによって、より多い基板当たりの電気化学システムを可能にし、これは、処理コストを低減させる。「パネルレベル」サイズとしては、６２０ｍｍ×７５０ｍｍ、６８０ｍｍ×８８０ｍｍ、１１００ｍｍ×１３００ｍｍ、１３００ｍｍ×１５００ｍｍ、１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ、１９５０ｍｍ×２２５０ｍｍ、および２２００ｍｍ×２５００ｍｍを挙げることができる。さらに、パネルレベルを製造する際の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）もまた、コストを低減させることができ、よって、例えば、ＬＣＤ−ＴＦＴプロセスが有益であり得る。
【０４６２】
方法２２００は、ステップ２２０４で、ＭＥＭＳを基板に加えることを含む。構造の追加を説明するために、ＭＥＭＳを使用するが、本開示の範囲から逸脱することなく、他の構造を加えることができることが認識されるべきである。パネルレベル処理を使用する実施形態では、ＭＥＭＳ構造は、ＬＣＤ−ＴＦＴプロセスを使用して加えられ得る。
【０４６３】
ステップ２２０４の後に、随意のステップ２２１６で、サブプレーティングすることが続き得る。ステップ２２１６は、基板が、その後のステップで使用される処理装置よりも大きいときに使用され得る。例えば、パネルレベルプロセス（ＬＣＤなど）を使用する場合、いくつかの実施形態は、（ステップ２２０４で）パネルをウエハサイズに切断して、（例えば、ＣＭＯＳ製造装置を使用して）さらなる処理を行うことを含む。他の実施形態では、同じサイズ基板が、方法２２００の全体を通して使用される（すなわち、ステップ２２１６は、使用されない）。
【０４６４】
方法２２００は、ステップ２２０６で、基板からＭＥＭＳを剥離させることを含む。
【０４６５】
方法２２００は、ステップ２２０８で、剥離後処理を行うことを含む。そのような剥離後処理は、平坦化などのさらなるプロセスステップのためのＭＥＭＳ構造を準備し得る。ウエハレベル処理では、平坦化としては、化学機械平坦化を挙げることができる。いくつかの実施形態では、さらなるプロセスステップは、エッチバックを含み、フォトレジストをトポグラフィの上へスピン塗布して、より平面な表面を生成し、次いで、この表面をエッチングする。エッチング時間のより高い制御は、より滑らかな表面プロファイルをもたらし得る。いくつかの実施形態では、さらなるプロセスステップとしては、「スピンオンガラス」が挙げられ、ガラスを含む有機バインダをトポグラフィの上へスピン塗布し、結果として生じたものを焼成して、有機溶剤を取り除き、より滑らかである表面を残す。
【０４６６】
方法２２００は、必要に応じて、ステップ２２１０で、ＭＥＭＳ構造の真空カプセル化を含む。真空カプセル化は、デバイスの寿命を延ばすのに有益であり得る。
【０４６７】
方法２２００は、ステップ２２１２で、個片化を含む。いくつかの実施形態は、センサのプロパティを考慮し得る、較正およびチッププログラミングを含み得る。本明細書で説明する方法は、ガラスリソグラフィ能力の均一性が制限されるので、ガラス基板製造プロセスにおいて有利であり得る。さらなる利点として、ガラスは、より低い熱伝導性を有するので、ガラス基板は、より良好な断熱材であり得、ボロメータピクセルをガラス基板から分離する薄い構造を製造することによって、本明細書の実施形態は、パッケージング環境からガラスボロメータピクセルを熱的に隔離するためにより良好な役割を果たし得る。
【０４６８】
方法２２００は、ステップ２２１４で、読み出し集積回路（ＲＯＩＣ）の取り付けおよび屈曲性／ＰＣＢの取り付けを含む。非限定的な例として、読み出し回路は、回路１００、３００、５００、６００、８００、９００、１０００、１１００、１３００、１５００、１６００、１９００、１９５０、２０００、および２０５０（ならびに関連する方法）に関連し得る。本明細書で説明するプロセスおよびデバイスは、信号処理に必要とされる領域が、感知物理学によって表される感知領域よりもはるかに小さくなり得るという、さらなる利点を有し得る。典型的には、センサは、ＣＭＯＳ回路の上部で統合され、領域駆動コストは、信号処理タスクに最適ではない技術ノードにつながる。本明細書で説明するプロセスは、より好適なＣＭＯＳを使用し、信号処理に必要な領域を小さくすることができ、低コストのＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）製造を活用することによって任意の領域制約からセンサを解放する。いくつかの実施形態では、ＲＯＩＣは、特定の電磁波長（例えばＸ線、ＴＨｚ、ＬＷＩＲ）を感知するように特に設計されている。
【０４６９】
図２３は、例示的なセンサを例示する。いくつかの実施形態では、センサ２３００は、方法２２００を使用して製造される。センサ２３００は、ガラス基板２３０６と、ガラス基板２３０６に結合された幅２５０ｎｍ未満の構造２３０４と、構造２３０４に結合されたセンサピクセル２３０２と、を含む。センサ２３００のいくつかの実施形態では、構造２３０４は、活性領域をガラスから熱的に分離するヒンジである。いくつかの実施形態では、センサ２３００は、入力電流または電荷を受信し、受信された放射に基づいて出力電流または電荷を出力する（例えば、センサの２つの端子間の抵抗は、ＬＷＩＲ放射への曝露に応じて変化する）。
【０４７０】
いくつかの実施形態では、センサは、ガラス基板と、本明細書で説明する方法のいずれかから製造され、ガラス基板に結合された構造と、構造に結合されたセンサピクセルと、を含む。
【０４７１】
いくつかの実施形態では、センサは、ＬＣＤ−ＴＦＴ製造プロセスによって製造されたＭＥＭＳまたはＮＥＭＳデバイスと、本明細書で説明する方法のいずれかによって製造された構造と、を含む。
【０４７２】
例として、センサは、抵抗センサおよび容量センサを含み得る。ボロメータは、様々な用途で使用することができる。例えば、長波長赤外線（ＬＷＩＲ、約８〜１４μｍの波長）のボロメータは、自動車用および商用セキュリティ業界で使用することができる。例えば、ＱＶＧＡ、ＶＧＡ、および他の解像度を有するＬＷＩＲボロメータ。テラヘルツ（ＴＨｚ、約１．０〜０．１ｍｍの波長）のボロメータは、セキュリティ（例えば、空港乗客セキュリティスクリーニング）および医療（医療用撮像）で使用することができる。例えば、ＱＶＧＡ解像度および他の解像度を有するＴＨｚボロメータ。いくつかの電気化学システムは、Ｘ線センサまたはカメラシステムを含むことができる。同様に、ＬＷＩＲおよびＴＨｚセンサが、カメラシステムで使用される。いくつかの電気機械システムは、内視鏡および外視鏡などの医療用撮像に適用される。Ｘ線センサは、直接および間接感知構成を含む。
【０４７３】
他の電気機械システムとしては、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）システムのためのスキャナが挙げられる。例えば、レーザビームの空間特性（例えば、ビームポインティング）を形成することができる、光学スキャナ。電気機械システムは、慣性センサ（例えば、入力刺激が直線運動または角運動である）を含む。いくつかのシステムは、生物学的感知および生物学的治療のプラットフォーム（例えば、生化学的薬剤が検出される）で使用され得る。
【０４７４】
一態様では、センサ読み出し回路は、読み出し要素と、第１の電流源と、第２の電流源と、電圧ドライバと、基準センサと、アクティブセンサと、を含む。読み出し要素は、入力を含む。電圧ドライバは、出力を含む。基準センサは、第１の端子と、第２の端子と、を含み、第１の端子は、第１の電流源に電気的に結合されており、第２の端子は、電圧ドライバの出力に電気的に結合されている。アクティブセンサは、第１の端子と、第２の端子と、を含み、第１の端子は、第２の電流源および読み出し要素の入力に電気的に結合されており、第２の端子は、電圧ドライバの出力に電気的に結合されている。アクティブセンサは、センサ画像への曝露のために構成されている。
【０４７５】
上記の回路のいくつかの態様では、第１の電流および第２の電流は、一定である。
【０４７６】
上記の回路の各々のいくつかの態様では、電圧ドライバは、アクティブセンサに対するバイアス電圧を発生させる。
【０４７７】
上記の回路の各々のいくつかの態様では、アクティブセンサは、アクティブセンサがセンサ画像に曝露されるときに、アクティブセンサの第１の端子から読み出し要素の入力への電流を変更するようにさらに構成されている。
【０４７８】
上記の回路の各々のいくつかの態様では、アクティブセンサは、アクティブセンサがセンサ画像に曝露されるときに、アクティブセンサのインピーダンスを変更するようにさらに構成されている。
【０４７９】
上記の回路の各々のいくつかの態様では、基準センサは、基準ボロメータピクセルであり、アクティブセンサは、アクティブボロメータピクセルである。
【０４８０】
上記の回路の各々のいくつかの態様では、回路は、第２の基準センサと、第２のアクティブセンサと、第１のスイッチと、第２のスイッチと、第３のスイッチと、第４のスイッチと、をさらに含む。第２の基準センサは、第１の端子と、第２の端子と、を含み、第１の端子は、第１の電流源に電気的に結合されており、第２の端子は、電圧ドライバに電気的に結合されている。第２のアクティブセンサは、第１の端子と、第２の端子と、を含み、第１の端子は、第２の電流を出力する第２の電流源に電気的に結合されており、第２の端子は、電圧ドライバの出力に電気的に結合されている。第２のアクティブセンサは、第１の端子から読み出し要素の入力への電流を変更するように構成されている。第１のスイッチは、基準センサを第１の電流源に選択的に電気的に結合させるように構成されている。第２のスイッチは、アクティブセンサを第２の源に選択的に電気的に結合させるように構成されている。第３のスイッチは、第２の基準センサを第１の電流源に選択的に電気的に結合させるように構成されている。第４のスイッチは、第２のアクティブセンサを第２の電流源に選択的に電気的に結合させるように構成されている。
【０４８１】
上記の回路の各々のいくつかの態様では、回路は、オフセットを除去するように構成されたＣＤＳ回路をさらに含む。
【０４８２】
上記の回路の各々のいくつかの態様では、読み出し要素の電圧は、基準センサとアクティブセンサとの間のインピーダンス差に比例する。
【０４８３】
上記の回路の各々のいくつかの態様では、回路は、基準センサの第２の端子に電気的に結合されたオペアンプの出力をさらに含む。
【０４８４】
上記の回路の各々のいくつかの態様では、回路は、基準センサの第１および第２の端子に電気的に結合されたフィードバック要素をさらに含む。
【０４８５】
上記の回路の各々のいくつかの態様では、回路は、第３の基準センサと、第３の電流源と、をさらに含む。第３の基準センサは、第１の端子と、電圧ドライバの出力に電気的に結合された第２の端子と、を含む。第３の電流源は、第３の基準センサの第１の端子に電気的に結合されており、かつ第３の基準センサによって生成される自己発熱を反映する第７の電流を出力するように構成されている。第２の電流の値は、第７の電流に従って調整される。
【０４８６】
上記の回路の各々のいくつかの態様では、回路は、第１の端子から読み出し要素の入力への電流の変化をサンプリングするように構成されたＡＤＣをさらに含む。
【０４８７】
上記の回路の各々のいくつかの態様での、それぞれの第１の端子に対して同じ方向に等しい大きさの電流を出力するように構成された第１の電流源および第２の電流源。
【０４８８】
上記の回路の各々のいくつかの態様では、読み出し要素は、ＣＴＩＡを含む。
【０４８９】
上記の回路の各々のいくつかの態様では、第１の電流源および第２の電流源は、アサーマル電圧源および抵抗器、高インピーダンスアサーマルトランジスタ電流源、ならびにウィルソンカレントミラーの群から選択される。
【０４９０】
上記の回路の各々のいくつかの態様では、回路は、基準センサの第２の端子に出力する増幅器をさらに含む。基準センサの第１の端子は、増幅器の負の入力に電気的に結合している。第１の電流源は、負の入力および出力にわたって電圧降下を発生させるように構成されている。
【０４９１】
上記の回路の各々のいくつかの態様では、基準センサは、基準ボロメータピクセルであり、アクティブセンサは、ＬＷＩＲ放射を検出するように構成されたボロメータピクセルである。
【０４９２】
上記の回路の各々のいくつかの態様では、読み出し要素は、シグマ−デルタＡＤＣを含む。
【０４９３】
上記の回路の各々のいくつかの態様では、シグマ−デルタＡＤＣの第１の段階は、ＣＴＩＡを含む。
【０４９４】
上記の回路の各々のいくつかの態様では、基準センサは、センサ画像からシールドされている。
【０４９５】
上記の回路の各々のいくつかの態様では、回路は、電圧ドライバの出力とアクティブセンサの第２の端子との間で電気的に結合された電圧フォロワをさらに含む。
【０４９６】
上記の回路の各々のいくつかの態様では、回路は、２つ以上の電流バッファをさらに含み、２つ以上の電流バッファは、第１の電流源と基準センサとの間で電気的に結合された第１の電流バッファと、第２の電流源とアクティブセンサとの間で電気的に結合された第２の電流バッファと、を含む。
【０４９７】
上記の回路の各々のいくつかの態様では、回路は、アクティブセンサを電圧ドライバに選択的に電気的に結合させるように構成された第５のスイッチをさらに含む。
【０４９８】
別の態様では、センサ読み出しの方法は、第１の電流を基準センサの第１の端子に提供することと、基準センサの第２の端子において第１の電流から電圧を発生させることと、第２の電流をアクティブセンサの第１の端子に提供することと、電圧でアクティブセンサの第２の端子を駆動することと、アクティブセンサをセンサ画像に曝露することと、アクティブセンサの第１の端子から読み出し要素の入力への第３の電流を測定することと、を含む。
【０４９９】
上記の方法のいくつかの態様では、第１の電流および第２の電流は、一定である。
【０５００】
上記の方法の各々のいくつかの態様では、電圧は、アクティブセンサに対するバイアス電圧である。
【０５０１】
上記の方法の各々のいくつかの態様では、アクティブセンサをセンサ画像に曝露することは、第３の電流を変更することをさらに含む。
【０５０２】
上記の方法の各々のいくつかの態様では、アクティブセンサをセンサ画像に曝露することは、アクティブセンサのインピーダンスを変更することをさらに含む。
【０５０３】
上記の方法の各々のいくつかの態様では、本方法は、第４の電流を第２の基準センサの第１の端子に提供することと、第２の基準センサの第２の端子において第４の電流から第２の電圧を発生させることと、第５の電流を第２のアクティブセンサの第１の端子に提供することと、第２の電圧で第２のアクティブセンサの第２の端子を駆動することと、第２のアクティブセンサをセンサ画像に曝露することと、第２のアクティブセンサの第１の端子から読み出し要素の入力への第６の電流を測定することと、をさらに含む。
【０５０４】
上記の方法の各々のいくつかの態様では、本方法は、第１の電流を提供する第１の電流源を基準センサから電気的に結合解除させることと、第４の電流を提供する第１の電流源を第２の基準センサに結合させることと、第２の電流を提供する第２の電流源をアクティブセンサから電気的に結合解除させることと、第５の電流を提供する第２の電流源を第２のアクティブセンサに結合させることと、を含む。
【０５０５】
上記の方法の各々のいくつかの態様では、本方法は、読み出し要素の入力によって生成されるオフセットを決定することと、読み出し要素の入力への電流を測定する前に、オフセットをキャンセルすることと、をさらに含む。
【０５０６】
上記の方法の各々のいくつかの態様では、読み出し要素の出力での電圧は、基準センサとアクティブセンサとの間のインピーダンス差に比例する。
【０５０７】
上記の方法の各々のいくつかの態様では、電圧は、オペアンプによって駆動され、基準センサの第１の端子は、オペアンプの負の入力に電気的に結合されている。
【０５０８】
上記の方法の各々のいくつかの態様では、本方法は、フィードバック要素を使用して、基準センサの第２の端子から基準センサの第１の端子にフィードバックすることをさらに含む。
【０５０９】
上記の方法の各々のいくつかの態様では、本方法は、第７の電流を第３の基準センサの第１の端子に提供することであって、第７の電流が、第３の基準センサによって生成される自己発熱を反映する、提供することと、第７の電流に従って、第２の電流の値を調整することと、をさらに含む。
【０５１０】
上記の方法の各々のいくつかの態様では、本方法は、読み出し要素の入力への電流によって生成される電圧をサンプリングすることをさらに含む。
【０５１１】
上記の方法の各々のいくつかの態様では、第１の電流および第２の電流は、基準センサおよびアクティブセンサのそれぞれの第１の端子に対して等しい大きさであり、かつ同じ方向にある。
【０５１２】
上記の方法の各々のいくつかの態様では、本方法は、第３の電流を読み出し要素の読み出し電圧に変換することをさらに含む。
【０５１３】
上記の方法の各々のいくつかの態様では、第１の電流および第２の電流は各々、アサーマル電圧源および抵抗器、高インピーダンスアサーマルトランジスタ電流源、ならびにウィルソンカレントミラーの群から選択される電流源によって提供される。
【０５１４】
上記の方法の各々のいくつかの態様では、電圧でアクティブセンサの第２の端子を駆動することは、電圧ドライバの出力から基準センサの第２の端子およびアクティブセンサの第２の端子を駆動することをさらに含む。
【０５１５】
上記の方法の各々のいくつかの態様では、本方法は、第１の電流から基準センサにわたって電圧降下を生じさせることと、基準センサの第２の端子に出力する増幅器を使用して電圧を発生させることと、基準センサの第１の端子を増幅器の負の端子に電気的に結合させることと、をさらに含む。
【０５１６】
上記の方法の各々のいくつかの態様では、基準センサは、基準ボロメータピクセルであり、アクティブセンサは、アクティブボロメータピクセルである。
【０５１７】
上記の方法の各々のいくつかの態様では、アクティブセンサをセンサ画像に曝露することは、アクティブセンサをＬＷＩＲ放射に曝露することをさらに含む。
【０５１８】
上記の方法の各々のいくつかの態様では、読み出し要素は、シグマ−デルタＡＤＣを含む。
【０５１９】
上記の方法のいくつかの態様では、シグマ−デルタＡＤＣの第１の段階は、ＣＴＩＡを含む。
【０５２０】
上記の方法の各々のいくつかの態様では、本方法は、基準センサを、基準センサおよびアクティブセンサに共通の周囲条件に曝露することと、センサ画像から基準センサをシールドすることと、をさらに含む。
【０５２１】
上記の方法の各々のいくつかの態様では、電圧でアクティブセンサの第２の端子を駆動することは、アクティブセンサの第２の端子と、電圧を提供する電圧源との間でバッファリングすることをさらに含む。
【０５２２】
上記の方法の各々のいくつかの態様では、本方法は、第１の電流をバッファリングすることと、第２の電流をバッファリングすることと、をさらに含む。
【０５２３】
別の態様では、センサ読み出し回路の製造の方法は、入力を含む読み出し要素を提供することと、第１の電流源を提供することと、第２の電流源を提供することと、出力を含む電圧ドライバを提供することと、第１の端子および第２の端子を含む基準センサを提供することと、基準センサの第１の端子を第１の電流源に電気的に結合させることと、基準センサの第２の端子を電圧ドライバの出力に電気的に結合させることと、第１の端子および第２の端子を含むアクティブセンサを提供することであって、アクティブセンサが、センサ画像への曝露のために構成されている、提供することと、アクティブセンサの第１の端子を第２の電流源および読み出し要素の入力に電気的に結合させることと、アクティブセンサの第２の端子を電圧ドライバの出力に電気的に結合させることと、を含む。
【０５２４】
上記の製造の方法のいくつかの態様では、第１の電流源および第２の電流源は、定電流源である。
【０５２５】
上記の製造の方法の各々のいくつかの態様では、電圧ドライバは、アクティブセンサに対するバイアス電圧を発生させるように構成されている。
【０５２６】
上記の製造の方法の各々のいくつかの態様では、アクティブセンサは、アクティブセンサがセンサ画像に曝露されるときに、アクティブセンサの第１の端子から読み出し要素の入力への電流を変更するようにさらに構成されている。
【０５２７】
上記の製造の方法の各々のいくつかの態様では、アクティブセンサは、アクティブセンサがセンサ画像に曝露されるときに、アクティブセンサのインピーダンスを変更するようにさらに構成されている。
【０５２８】
上記の製造の方法の各々のいくつかの態様では、基準センサは、基準ボロメータピクセルであり、アクティブセンサは、アクティブボロメータピクセルである。
【０５２９】
上記の製造の方法の各々のいくつかの態様では、製造の方法は、第１の端子および第２の端子を含む第２の基準センサを提供することと、第２の基準センサの第１の端子を第１の電流源に電気的に結合させることと、第２の基準センサの第２の端子を電圧ドライバに電気的に結合させることと、第１の端子および第２の端子を含む第２のアクティブセンサを提供することであって、第２のアクティブセンサが、センサ画像への曝露のために構成されている、提供することと、アクティブセンサの第１の端子を第２の電流源に電気的に結合させることと、アクティブセンサの第２の端子を電圧ドライバの出力に電気的に結合させることであって、第２のアクティブセンサが、アクティブセンサの第１の端子から読み出し要素の入力への電流を変更するように構成されている、結合させることと、基準センサを第１の電流源に選択的に電気的に結合させるように構成された第１のスイッチを提供することと、アクティブセンサを第２の電流源に選択的に電気的に結合させるように構成された第２のスイッチを提供することと、第２の基準センサを第１の電流源に選択的に電気的に結合させるように構成された第３のスイッチを提供することと、第２のアクティブセンサを第２の電流源に選択的に電気的に結合させるように構成された第４のスイッチを提供することと、をさらに含む。
【０５３０】
上記の製造の方法の各々のいくつかの態様では、製造の方法は、オフセットを除去するように構成されたＣＤＳ回路を提供することをさらに含む。
【０５３１】
上記の製造の方法の各々のいくつかの態様では、読み出し要素は、基準センサとアクティブセンサとの間のインピーダンス差に比例する電圧を発生させるように構成されている。
【０５３２】
上記の製造の方法の各々のいくつかの態様では、製造の方法は、オペアンプを提供することと、オペアンプの出力を基準センサの第２の端子に電気的に結合させることと、をさらに含む。
【０５３３】
上記の製造の方法の各々のいくつかの態様では、製造の方法は、フィードバック要素を提供することと、フィードバック要素を基準センサの第１および第２の端子に電気的に結合させることと、をさらに含む。
【０５３４】
上記の製造の方法の各々のいくつかの態様では、製造の方法は、第１の端子および第２の端子を含む第３の基準センサを提供することと、第３の基準センサの第２の端子を電圧ドライバの出力に電気的に結合させることと、第３の基準センサによって生成される自己発熱を反映する第７の電流を出力するように構成された、第３の電流源を提供することであって、第２の電流の値が、第７の電流に従って調整される、提供することと、第３の電流源を第３の基準センサの第１の端子に電気的に結合させることと、をさらに含む。
【０５３５】
上記の製造の方法の各々のいくつかの態様では、製造の方法は、第１の端子から読み出し要素の入力への電流の変化をサンプリングするように構成されたＡＤＣを提供することをさらに含む。
【０５３６】
上記の製造の方法の各々のいくつかの態様では、第１の電流源および第２の電流源は、それぞれの第１の端子に対して同じ方向に等しい大きさの電流を出力するように構成されている。
【０５３７】
上記の製造の方法の各々のいくつかの態様では、読み出し要素は、ＣＴＩＡを含む。
【０５３８】
上記の製造の方法の各々のいくつかの態様では、第１の電流源および第２の電流源は、アサーマル電圧源および抵抗器、高インピーダンスアサーマルトランジスタ電流源、ならびにウィルソンカレントミラーの群から選択される。
【０５３９】
上記の製造の方法の各々のいくつかの態様では、製造の方法は、基準センサの第２の端子に出力する増幅器を提供することと、基準センサの第１の端子を増幅器の負の入力に電気的に結合させることと、をさらに含み、第１の電流源は、負の入力および出力にわたって電圧降下を発生させるように構成されている。
【０５４０】
上記の製造の方法の各々のいくつかの態様では、基準センサは、基準ボロメータピクセルであり、アクティブセンサは、ＬＷＩＲ放射を検出するように構成されたボロメータピクセルである。
【０５４１】
上記の製造の方法の各々のいくつかの態様では、読み出し要素は、シグマ−デルタＡＤＣを含む。
【０５４２】
上記の製造の方法の各々のいくつかの態様では、シグマ−デルタＡＤＣの第１の段階は、ＣＴＩＡを含む。
【０５４３】
上記の製造の方法の各々のいくつかの態様では、基準センサは、センサ画像からシールドされている。
【０５４４】
上記の製造の方法の各々のいくつかの態様では、製造の方法は、電圧フォロワを提供することと、電圧ドライバの出力とアクティブセンサの第２の端子との間で電圧フォロワを電気的に結合させることと、をさらに含む。
【０５４５】
上記の製造の方法の各々のいくつかの態様では、製造の方法は、第１の電流バッファおよび第２の電流バッファを含む２つ以上の電流バッファを提供することと、第１の電流源と基準センサとの間で第１の電流バッファを電気的に結合させることと、第２の電流源とアクティブセンサとの間で第２の電流バッファを電気的に結合させることと、をさらに含む。
【０５４６】
一態様では、センサ回路は、センサ画像に曝露され、かつバイアス電圧ノードを共有する、複数のアクティブセンサと、較正読み出し要素と、センサ画像からシールドされており、かつバイアス電圧ノードに電気的に結合された第１の端子、および較正読み出し要素に電気的に結合された第２の端子を含む、較正センサと、を含む。
【０５４７】
上記の回路のいくつかの態様では、較正センサのインピーダンスは、複数のアクティブセンサのアクティブセンサのインピーダンスと同じであり、較正センサの電気キャリアカウントは、アクティブセンサの電気キャリアカウントよりも大きい。
【０５４８】
上記の回路のいくつかの態様では、センサ回路は、複数のアクティブセンサのアクティブセンサに対応し、かつアクティブセンサの読み出し電圧を測定するように構成された、読み出し要素をさらに含み、較正読み出し要素は、較正センサの読み出し電圧を測定するように構成されており、センサ回路は、プロセッサ；および命令を含むメモリであって、命令がプロセッサによって実行されると、プロセッサに、アクティブセンサの読み出し電圧を受信することと、較正センサの読み出し電圧を受信することと、（１）アクティブセンサの読み出し電圧と、（２）較正センサのインピーダンスとアクティブセンサのインピーダンスとの比によって重み付けされる、較正センサの読み出し電圧との間の差を計算することと、を含む方法を実行させる、メモリ、に電気的に結合されている。
【０５４９】
上記の回路のいくつかの態様では、比は、１である。
【０５５０】
上記の回路のいくつかの態様では、比は、温度非依存型である。
【０５５１】
上記の回路のいくつかの態様では、センサ回路は、複数のアクティブセンサのアクティブセンサに対応し、かつアクティブセンサの読み出し電圧を測定するように構成された、読み出し要素をさらに含み、センサ回路は、プロセッサ；および命令を含むメモリであって、命令がプロセッサによって実行されると、１つ以上のプロセッサに、閉じたシャッターに対応する第１の読み出し電圧を受信することと、開いたシャッターに対応する第２の読み出し電圧を受信することと、（１）第１の読み出し電圧と、（２）第２の読み出し電圧との間でセンサ画像によって生じるアクティブセンサのインピーダンス差に比例する差を計算することと、を含む方法を実行させる、メモリ、に電気的に結合されている。
【０５５２】
上記の回路のいくつかの態様では、複数の読み出し要素は、複数のＡＤＣを含む。
【０５５３】
上記の回路のいくつかの態様では、較正センサおよび複数のアクティブセンサは、同じ熱抵抗係数（ＴＣＲ）を有する材料から作製される。
【０５５４】
上記の回路のいくつかの態様では、複数のアクティブセンサは、複数の列のアクティブセンサを含み、回路は、複数の電流源であって、複数の電流源の電流源が、較正センサの第２の端子および較正読み出し要素に電気的に結合されている、複数の電流源と、複数の読み出し要素であって、複数の列のアクティブセンサの各々が、対応する読み出しノードでの複数の電流源の対応する電流源、および対応する読み出しノードでの複数の読み出し要素の対応する読み出し要素に電気的に結合されている、複数の読み出し要素と、をさらに含む。
【０５５５】
上記の回路のいくつかの態様では、較正読み出し要素は、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を含む。
【０５５６】
上記の回路のいくつかの態様では、複数のアクティブセンサおよび較正センサは、ボロメータであり、センサ画像は、熱画像である。
【０５５７】
別の態様では、センサ回路は、較正電流を提供する較正電流源と、アクティブセンサと、読み出し要素と、アクティブセンサを読み出し要素に選択的に電気的に結合させるように構成された第１のスイッチと、較正電流源を読み出し要素に選択的に電気的に結合させるように構成された第２のスイッチと、を含む。
【０５５８】
上記の回路のいくつかの態様では、第２のスイッチは、第１のスイッチがアクティブセンサを読み出し要素に電気的に結合させるときに、第１の読み出し要素から較正電流源を電気的に結合解除させるように構成されており、第１のスイッチは、第２のスイッチが較正電流を読み出し要素に電気的に結合させるときに、第１の読み出し要素からアクティブセンサを電気的に結合解除させるように構成されており、センサ回路は、プロセッサ；および命令を含むメモリであって、命令がプロセッサによって実行されると、プロセッサに、アクティブセンサの第１の読み出し電圧を受信することと、較正電流によって生じる第２の読み出し電圧を受信することと、（１）第１の読み出し電圧、および（２）第２の読み出し電圧に基づいて、アクティブセンサの読み出し電流に比例する出力を計算することと、を含む方法を実行させる、メモリ、に電気的に結合されている。
【０５５９】
上記の回路のいくつかの態様では、センサ回路は、アクティブセンサを含む複数のアクティブセンサと、第１および第２の読み出し要素を含む複数の読み出し要素であって、複数の読み出し要素の各々が、複数のアクティブセンサのそれぞれのアクティブセンサに電気的に結合されている、複数の読み出し要素と、をさらに含み、本方法は、複数の読み出し要素の読み出し要素からそれぞれのアクティブセンサの第１の読み出し電圧を受信することと、それぞれの読み出し要素上で較正電流によって生じる第２の読み出し電圧を受信することと、（１）それぞれのセンサの読み出し電圧、および（２）それぞれの読み出し要素上で較正電流によって生じる第２の読み出し電圧に基づいて、それぞれのアクティブセンサの読み出し電流に比例するそれぞれの出力を計算することと、をさらに含む。
【０５６０】
上記の回路のいくつかの態様では、センサ回路は、第１のアクティブセンサと同じ列に属する第２のアクティブセンサをさらに含み、本方法は、第１の出力を計算した後、第２のアクティブセンサの第３の読み出し電圧を受信することと、（１）第３の読み出し電圧、および（２）較正電流によって生じる第２の読み出し電圧に基づいて、第４のアクティブセンサの読み出し電流に比例する第２の出力を計算することと、をさらに含む。
【０５６１】
上記の回路のいくつかの態様では、較正電流によって生じる同じ列上の第２の読み出し電圧の連続受信の間の時間は、較正期間である。
【０５６２】
上記の回路のいくつかの態様では、較正期間は、１秒である。
【０５６３】
上記の回路のいくつかの態様では、較正期間は、読み出し要素のドリフトに基づいている。
【０５６４】
上記の回路のいくつかの態様では、異なる行は、第２の読み出し電圧の連続受信中に読み出される。
【０５６５】
上記の回路のいくつかの態様では、センサ回路は、第２の較正電流源と、第１の較正電流源を読み出し要素に選択的に電気的に結合させるように構成された第３のスイッチと、第２の較正電流源を読み出し要素に選択的に電気的に結合させるように構成された第４のスイッチと、をさらに含み、第３のスイッチが、第１の較正電流源から読み出し要素を電気的に結合解除させるときに、第４のスイッチは、読み出し要素を第２の較正電流源に電気的に結合させるように構成されており、かつ方法は、第２の較正電流によって生じる第３の読み出し電圧を受信することをさらに含み、出力は、第２の較正電流によって生じる第３の読み出し電圧にさらに基づいている。
【０５６６】
上記の回路のいくつかの態様では、読み出し要素は、ＡＤＣを含む。
【０５６７】
上記の回路のいくつかの態様では、センサ回路は、プロセッサ；および命令を含むメモリであって、命令がプロセッサによって実行されると、１つ以上のプロセッサに、閉じたシャッターに対応する第１の読み出し電圧を受信することと、開いたシャッターに対応する第２の読み出し電圧を受信することと、（１）第１の読み出し電圧と、（２）第２の読み出し電圧との間でセンサ画像によって生じる第１のアクティブセンサのインピーダンス差に比例する差を計算することと、を含む方法を実行させる、メモリ、に電気的に結合されている。
【０５６８】
上記の回路のいくつかの態様では、アクティブセンサは、熱シーンに曝露されるボロメータである。
【０５６９】
上記の回路のいくつかの態様では、アクティブセンサは、センサ画像に曝露され、バイアス電圧ノードを複数のアクティブセンサと共有し、センサ回路は、第２の読み出し要素と、センサ画像からシールドされており、かつバイアス電圧ノードに電気的に結合された第１の端子、および第２の読み出し要素に電気的に結合された第２の端子を含む、較正センサと、をさらに含む。
【０５７０】
別の態様では、センサ回路で較正された電圧を計算する方法は、較正センサの第１の端子を、複数のアクティブセンサによって共有されるバイアス電圧ノードに電気的に結合させることと、較正センサの第２の端子を較正読み出し要素に電気的に結合させることと、複数のアクティブセンサをセンサ画像に曝露することと、センサ画像から較正センサをシールドすることと、複数のアクティブセンサのアクティブセンサの読み出し電圧を読み出し要素で測定することと、較正センサの読み出し電圧を較正読み出し要素で測定することと、（１）アクティブセンサの読み出し電圧と、（２）較正センサのインピーダンスとアクティブセンサのインピーダンスとの比によって重み付けされる、較正センサの読み出し電圧との間の差として、較正された電圧を計算することと、を含む。
【０５７１】
上記の回路のいくつかの態様では、較正センサのインピーダンスは、アクティブセンサのインピーダンスと同じであり、較正センサの電気キャリアカウントは、アクティブセンサの電気キャリアカウントよりも大きい。
【０５７２】
上記の回路のいくつかの態様では、比は、１である。
【０５７３】
上記の回路のいくつかの態様では、比は、温度非依存型である。
【０５７４】
上記の回路のいくつかの態様では、較正センサおよびアクティブセンサは、同じＴＣＲを有する材料から作製される。
【０５７５】
上記の回路のいくつかの態様では、本方法は、複数の電流源の電流源を、較正センサの第２の端子および較正読み出し要素に電気的に結合させることと、複数の列のアクティブセンサの列を読み出し要素に電気的に結合させることであって、アクティブセンサの列が、アクティブセンサを含む、結合させることと、複数の電流源の第２の電流源を読み出し要素に電気的に結合させることと、をさらに含む。
【０５７６】
上記の回路のいくつかの態様では、本方法は、シャッターを閉じることと、閉じたシャッターに対応する第１の読み出し電圧を読み出し要素で測定することと、閉じたシャッターに対応する第２の読み出し電圧を較正読み出し要素で測定することと、較正された電圧を計算した後、（１）較正された電圧の間の第２の差、および（２ａ）第１の読み出し電圧と、（２ｂ）比によって重み付けされる第２の読み出し電圧との間の差を計算することであって、第２の差が、シャッター較正電圧である、計算することと、をさらに含む。
【０５７７】
上記の回路のいくつかの態様では、較正読み出し要素は、ＡＤＣを含む。
【０５７８】
上記の回路のいくつかの態様では、読み出し要素は、ＡＤＣを含む。
【０５７９】
上記の回路のいくつかの態様では、複数のアクティブセンサおよび較正センサは、ボロメータであり、センサ画像は、熱画像である。
【０５８０】
いくつかの態様は、上記の回路の製造の方法を含む。
【０５８１】
別の態様では、センサ回路で出力を計算する方法は、読み出し要素をアクティブセンサに電気的に結合させることと、アクティブセンサの第１の読み出し電圧を読み出し要素で測定することと、読み出し要素をアクティブセンサから電気的に結合解除させることと、較正電流を読み出し要素に電気的に結合させることと、較正電流によって生じる第２の読み出し電圧を読み出し要素で測定することと、（１）第１の読み出し電圧、および（２）第２の読み出し電圧に基づいて、出力を計算することであって、出力が、アクティブセンサの読み出し電流に比例する、計算することと、を含む。
【０５８２】
上記の方法のいくつかの態様では、本方法は、複数のアクティブセンサのそれぞれのアクティブセンサを複数の読み出し要素の読み出し要素に電気的に結合させることと、それぞれのアクティブセンサの第１の読み出し電圧をそれぞれの読み出し要素で測定することと、それぞれの読み出し要素をそれぞれのアクティブセンサから電気的に結合解除させることと、較正電流をそれぞれの読み出し要素に電気的に結合させることと、それぞれの読み出し要素上で較正電流によって生じる第２の読み出し電圧をそれぞれの読み出し要素で測定することと、（１）それぞれのアクティブセンサの第１の読み出し電圧、および（２）較正電流によって生じる第２の読み出し電圧に基づいて、それぞれのアクティブセンサの読み出し電流に比例する出力を計算することと、をさらに含む。
【０５８３】
上記の方法のいくつかの態様では、本方法は、第１の出力を計算した後、読み出し要素から較正電流源を電気的に結合解除させることと、読み出し要素を第２のアクティブセンサに電気的に結合させることであって、第２のアクティブセンサが、第１のアクティブセンサと同じ列に属する、結合させることと、第２のアクティブセンサの第３の読み出し電圧を読み出し要素で測定することと、（１）第３の読み出し電圧、および（２）較正電流によって生じる第２の読み出し電圧に基づいて、第２のアクティブセンサの読み出し電流に比例する第２の出力を計算することと、をさらに含む。
【０５８４】
上記の方法のいくつかの態様では、較正電流によって生じる同じ列上の第２の読み出し電圧の連続測定の間の時間は、較正期間である。
【０５８５】
上記の方法のいくつかの態様では、較正期間は、１秒である。
【０５８６】
上記の方法のいくつかの態様では、較正期間は、読み出し要素のドリフトに基づいている。
【０５８７】
上記の方法のいくつかの態様では、異なる行は、第２の読み出し電圧の連続測定中に読み出される。
【０５８８】
上記の方法のいくつかの態様では、本方法は、第１の較正電流源から読み出し要素を電気的に結合解除させることと、読み出し要素を第２の較正電流源に電気的に結合させることと、読み出し要素上で第２の較正電流によって生じる第３の読み出し電圧を読み出し要素で測定することであって、出力が、第２の較正電流によって生じる第３の読み出し電圧にさらに基づいている、測定することと、をさらに含む。
【０５８９】
上記の方法のいくつかの態様では、読み出し要素は、ＡＤＣを含む。
【０５９０】
上記の方法のいくつかの態様では、本方法は、シャッターを閉じることと、閉じたシャッターに対応する出力を計算することと、（１）開いたシャッターに対応する出力と、（２）閉じたシャッターに対応する出力との間でセンサ画像によって生じるアクティブセンサのインピーダンス差に比例する差を計算することと、をさらに含む。
【０５９１】
上記の方法のいくつかの態様では、アクティブセンサは、熱シーンに曝露されるボロメータである。
【０５９２】
上記の方法のいくつかの態様では、本方法は、較正電流源から読み出し要素を電気的に結合解除させることと、第２の読み出し要素を較正電流源に電気的に結合させることと、較正電流によって生じる第３の読み出し電圧を第２の読み出し要素で測定することと、較正電流源から第２の読み出し要素を電気的に結合解除させることと、較正センサの第１の端子を、複数のアクティブセンサおよびアクティブセンサによって共有されるバイアス電圧ノードに電気的に結合させることと、較正センサの第２の端子を第２の読み出し要素に電気的に結合させることと、複数のアクティブセンサおよびアクティブセンサをセンサ画像に曝露することと、センサ画像から較正センサをシールドすることと、較正センサの第４の読み出し電圧を第２の読み出し要素で測定することと、第３の読み出し電圧および第４の読み出し電圧に基づいて、第２の出力を計算することと、（１）第１の出力と、（２）較正センサのインピーダンスとアクティブセンサのインピーダンスとの比によって重み付けされる、第２の出力との間の差を計算することと、をさらに含む。
【０５９３】
一態様では、センサ回路は、電荷を格納するように各々構成された複数のセンサピクセルと、各センサの電荷を受信するように構成されたシグマ−デルタＡＤＣと、複数のセンサピクセルの各々をシグマ−デルタＡＤＣに順次結合させるように構成された複数のスイッチであって、各スイッチが、複数のセンサピクセルのそれぞれ１つに対応する、複数のスイッチと、を含む。
【０５９４】
上記の回路のいくつかの態様では、センサ回路は、複数のセンサピクセルとシグマ−デルタＡＤＣとの間に電気的に位置付けられたＣＴＩＡを含まない。
【０５９５】
上記の回路のいくつかの態様では、センサ回路は、複数のセンサとシグマ−デルタＡＤＣとの間に電気的に位置付けられた可変抵抗器をさらに含み、複数のスイッチは、複数のセンサピクセルの各々を可変抵抗器に順次結合させるように構成されている。
【０５９６】
上記の回路のいくつかの態様では、可変抵抗器は、放電時間ウィンドウ中に直線的に減少する抵抗を有し、可変抵抗器は、放電時間ウィンドウの終わりで最も低い抵抗にあり、可変抵抗器は、放電時間ウィンドウの始まりと終わりとの間で最も低い抵抗よりも高い抵抗を有する。
【０５９７】
上記の回路のいくつかの態様では、可変抵抗器は、ＭＯＳトランジスタであり、ＭＯＳトランジスタの初期抵抗、直線的に減少する抵抗、および最も低い抵抗は、ＭＯＳトランジスタに電気的に結合された制御電圧で制御される。
【０５９８】
上記の回路のいくつかの態様では、放電時間ウィンドウは、１０マイクロ秒〜１ミリ秒である。
【０５９９】
上記の回路のいくつかの態様では、第１の放電時間ウィンドウ中に、第１のスイッチは、第１のセンサピクセルおよびシグマ−デルタＡＤＣを電気的に結合させ、第２の放電時間ウィンドウ中に、第２のスイッチは、第２のセンサピクセルおよびシグマ−デルタＡＤＣを電気的に結合させ、第１および第２の放電時間ウィンドウは、第１および第２のセンサピクセルの読み出し時間に対応する。
【０６００】
上記の回路のいくつかの態様では、放電時間ウィンドウ中に、可変抵抗器の定電流は、可変抵抗器の初期電圧を初期抵抗で除算したものである。
【０６０１】
上記の回路のいくつかの態様では、スイッチは、それぞれの放電時間ウィンドウ中に、それぞれのセンサピクセルおよび可変抵抗器を電気的に結合させ、放電時間ウィンドウは、可変抵抗器の初期抵抗を乗算したセンサピクセルの静電容量に等しい。
【０６０２】
上記の回路のいくつかの態様では、可変抵抗器は、抵抗器の重み付けされたバンクを含み、抵抗器の重み付けされたバンクは、並列または直列に選択的に電気的に結合された複数の抵抗器を含み、選択的に電気的に結合された抵抗器の組み合わせの抵抗は、放電時間ウィンドウの始まりでの初期抵抗と、直線的に減少する抵抗と、最も低い抵抗と、を含む。
【０６０３】
上記の回路のいくつかの態様では、センサピクセルは、Ｘ線センサフォトダイオードを含み、電荷は、Ｘ線センサフォトダイオードのＸ線への曝露を示す。
【０６０４】
上記の回路のいくつかの態様では、センサピクセルは、電荷を格納するストレージコンデンサを含み、センサピクセルのＸ線への曝露は、ストレージコンデンサで格納される電荷を生成する。
【０６０５】
上記の回路のいくつかの態様では、センサ回路は、第２の複数のセンサピクセルと、第２のシグマ−デルタＡＤＣと、をさらに含み、第２の複数のセンサピクセルは、第２のシグマ−デルタＡＤＣに順次結合するように構成されており、第１および第２の複数のセンサピクセルは、同じ列に属する。
【０６０６】
上記の回路のいくつかの態様では、第１および第２の複数のセンサピクセルの数は、等しい。
【０６０７】
上記の回路のいくつかの態様では、第１の行時間で、第１の複数のセンサピクセルの第１のセンサピクセル、および第２の複数のセンサピクセルの第２のセンサピクセルは、同時に読み出される。
【０６０８】
上記の回路のいくつかの態様では、シグマ−デルタＡＤＣへの入力電流は、一定である。
【０６０９】
上記の回路のいくつかの態様では、センサ回路は、シグマ−デルタＡＤＣから信号を受信するように構成されたデジタルフィルタをさらに含む。
【０６１０】
いくつかの態様は、上記の回路の製造の方法を含む。
【０６１１】
一態様では、センサ回路は、複数のセンサピクセルと、シグマ−デルタＡＤＣと、複数のスイッチと、を含み、各スイッチが、複数のセンサピクセルのそれぞれ１つに対応し、センサ回路の読み出しの方法は、複数のセンサピクセルの各々にそれぞれの電荷を格納することと、複数のスイッチを使用して、複数のセンサピクセルの各々をシグマ−デルタＡＤＣに順次電気的に結合させることと、シグマ−デルタＡＤＣで、各センサピクセルのそれぞれの電荷を順次受信することと、を含む。
【０６１２】
上記の方法のいくつかの態様では、センサ回路は、複数のセンサピクセルとシグマ−デルタＡＤＣとの間に電気的に位置付けられたＣＴＩＡを含まず、各センサピクセルのそれぞれの電荷が、ＣＴＩＡによって受信されない。
【０６１３】
上記の方法のいくつかの態様では、センサ回路は、複数のセンサピクセルとシグマ−デルタＡＤＣとの間に電気的に位置付けられた可変抵抗器をさらに含み、本方法は、複数のスイッチを使用して、複数のセンサピクセルの各々をシグマ−デルタＡＤＣに順次電気的に結合させることが、複数のスイッチを使用して、複数のセンサピクセルの各々を可変抵抗器に順次電気的に結合させることをさらに含むことを、さらに含む。
【０６１４】
上記の方法のいくつかの態様では、本方法は、放電時間ウィンドウ中に、可変抵抗器の抵抗を直線的に減少させることをさらに含み、可変抵抗器は、放電時間ウィンドウの終わりで最も低い抵抗にあり、可変抵抗器は、放電時間ウィンドウの始まりと終わりとの間で最も低い抵抗よりも高い抵抗を有する。
【０６１５】
上記の方法のいくつかの態様では、可変抵抗器は、制御電圧に電気的に結合されたＭＯＳトランジスタであり、可変抵抗器の抵抗を直線的に減少させることは、初期抵抗、直線的に減少する抵抗、および最も低い抵抗を生成するように、制御電圧でＭＯＳトランジスタを駆動することをさらに含む。
【０６１６】
上記の方法のいくつかの態様では、放電時間ウィンドウは、１０マイクロ秒〜１ミリ秒である。
【０６１７】
上記の方法のいくつかの態様では、複数のスイッチを使用して、複数のセンサピクセルの各々をシグマ−デルタＡＤＣに順次電気的に結合させることは、第１の放電時間ウィンドウ中に、第１のスイッチを第１のセンサピクセルおよびシグマ−デルタＡＤＣに電気的に結合させることと、第２の放電時間ウィンドウ中に、第２のスイッチを第２のセンサピクセルおよびシグマ−デルタＡＤＣに電気的に結合させることと、をさらに含み、第１および第２の放電時間ウィンドウは、第１および第２のセンサピクセルの読み出し時間に対応する。
【０６１８】
上記の方法のいくつかの態様では、放電時間ウィンドウ中に、可変抵抗器の定電流は、可変抵抗器の初期電圧を初期抵抗で除算したものである。
【０６１９】
上記の方法のいくつかの態様では、複数のスイッチを使用して、複数のセンサピクセルの各々をシグマ−デルタＡＤＣに順次電気的に結合させることは、それぞれの放電時間ウィンドウ中に、スイッチをそれぞれのセンサピクセルおよび可変抵抗器に電気的に結合させることをさらに含み、放電時間ウィンドウは、可変抵抗器の初期抵抗を乗算したセンサピクセルの静電容量に等しい。
【０６２０】
上記の方法のいくつかの態様では、可変抵抗器は、抵抗器の重み付けされたバンクを含み、抵抗器の重み付けされたバンクは、並列または直列に選択的に電気的に結合された複数の抵抗器を含み、本方法は、抵抗器を選択的に電気的に結合させることによって、放電時間ウィンドウの始まりでの初期抵抗から放電時間ウィンドウの終わりでの最も低い抵抗に、複数の抵抗器の組み合わせの抵抗を直線的に減少させることをさらに含む。
【０６２１】
上記の方法のいくつかの態様では、センサピクセルは、Ｘ線センサフォトダイオードを含み、電荷は、Ｘ線センサフォトダイオードのＸ線への曝露を示す。
【０６２２】
上記の方法のいくつかの態様では、複数のセンサピクセルの各々にそれぞれの電荷を格納することは、複数のセンサピクセルの各々をＸ線に曝露し、それぞれの電荷を生成することと、複数のセンサピクセルの各々のストレージコンデンサでそれぞれの電荷を格納することと、をさらに含む。
【０６２３】
上記の方法のいくつかの態様では、センサ回路は、第１の複数のセンサピクセルと同じ列に属する第２の複数のセンサピクセルと、第２の複数のスイッチと、第２のシグマ−デルタＡＤＣと、をさらに含み、本方法は、第２の複数のスイッチを使用して、複数のセンサピクセルの各々を第２のシグマ−デルタＡＤＣに順次電気的に結合させることと、第２のシグマ−デルタＡＤＣで、第２の複数のセンサピクセルの各センサピクセルのそれぞれの電荷を順次受信することと、をさらに含む。
【０６２４】
上記の方法のいくつかの態様では、第１および第２の複数のセンサピクセルの数は、等しい。
【０６２５】
上記の方法のいくつかの態様では、第１の行時間で、第１のシグマ−デルタＡＤＣは、第１の複数のセンサピクセルの第１のセンサピクセルの第１のそれぞれの電荷を受信し、かつ第２のシグマ−デルタＡＤＣは、第２の複数のセンサピクセルの第２のセンサピクセルの第２のそれぞれの電荷を受信する。
【０６２６】
上記の方法のいくつかの態様では、シグマ−デルタＡＤＣは、定電流を受信する。
【０６２７】
一般に、本明細書で使用するとき、「実質的に」という用語は、正確な質（例えば、固定、同じ、均一、等しい、類似、比例）を理想的に有するが、正確な質と機能的に同等の質を事実上有する要素（複数可）または量（複数可）を説明するために使用される。例えば、要素または量は、実質的に固定されているか、または均一であると説明されており、偏差がシステムの公差内（例えば、精度要件など）にある限り、固定された値または均一な値から逸脱し得る。別の例として、実質的に等しいと説明される２つの要素または量は、差がシステムの動作に機能的に影響を及ぼさない公差内にある限り、ほぼ等しくあり得る。
【０６２８】
同様に、いくつかの要素または量は、「実質的に」という用語なしに絶対的な意味で説明されるが、これらの要素および量は、絶対的な説明と機能的に同等の質を有し得ることが理解される。例えば、いくつかの実施形態では、比は、１つであると説明される。しかしながら、比は、比がシステムの公差内（例えば、精度要件など）にある限り、１より大きくても小さくてもよいことが理解される。
【０６２９】
本明細書で使用するとき、「実質的に同じ」センサは、所与の刺激に対して類似の応答を生成する。例えば、「実質的に同じ」ボロメータは、所与の温度変化に対して類似の抵抗変化を生成する。
【０６３０】
添付図面を参照して、開示する実施形態を十分に説明したが、当業者には、様々な変更および修正が明らかになることに留意されたい。そのような変更および修正は、添付の特許請求の範囲によって定義されるような開示する実施形態の範囲内に含まれると理解するべきである。
【０６３１】
本明細書で説明する様々な実施形態の説明において使用する用語は、特定の実施形態を説明する目的のためだけのものであり、限定することを意図しない。説明する様々な実施形態および添付の特許請求の範囲で使用するとき、単数形の「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、別途文脈が明確に指示しない限り、複数形を含むことを意図している。「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」という用語は、本明細書で使用するときに、関連する列挙した品目の１つ以上の任意のおよびすべての可能な組み合わせを指し、包含することも理解されるであろう。「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、および／または「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用するとき、述べられる特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を特定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはこれらの群の存在または追加を排除しないことが、さらに理解されるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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