(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リファレンス用抵抗性センサ（２０２）と、
前記リファレンス用抵抗性センサ（２０２）にリファレンス電流（ｉｒｅｆ）が流れるように、前記リファレンス用抵抗性センサに電圧を印加する電圧印加手段（２０４、２０６）と、
リファレンス抵抗（２１８）を備え、リファレンス電流（ｉｒｅｆ）が流れるように前記リファレンス用抵抗性センサ（２０２）に接続されるリファレンス分岐線（２１６）と、
少なくとも１つの測定用抵抗性センサ（２２２）と、を有する測定システムであって、
前記測定システムは、各測定用抵抗性センサ（２２２）に対して、
前記測定用抵抗性センサ（２２２）が実行する測定結果に依存する測定電流（ｉｍｅｓ１）が前記測定用抵抗性センサを流れるように、前記測定用抵抗性センサ（２２２）に電圧を印加する電圧印加手段（２０４、２２６）と、
抵抗（２３８）を備え、前記リファレンス電流（ｉｒｅｆ）と等しい電流（ｉ’ｒｅｆ）が流れるように構成されているミラー構成の測定分岐線（２３６）と、
ゲート、ドレイン、および前記ミラー構成の測定分岐線（２３６）の一方の端部に接続しているソースを備える測定トランジスタ（２４２）と、
前記測定電流（ｉｍｅｓ１）と前記ミラー構成の測定分岐線（２３６）を流れる電流（ｉ’ｒｅｆ）との間の電流差を測定する手段（２４６、２４８、２５０）と、を備え、
前記測定システムは、
抵抗（２３８＊）を備え、前記リファレンス電流（ｉｒｅｆ）と等しい電流（ｉ’ｒｅｆ）が流れるように構成されているミラー構成のリファレンス分岐線（２３６＊）と、
ゲート、ドレイン、および前記ミラー構成のリファレンス分岐線（２３６＊）の一方の端部に接続しているソースを備えるリファレンストランジスタ（２４２＊）と、
前記リファレンス分岐線（２１６）の一方の端部に接続している正入力、前記リファレンストランジスタ（２４２＊）のソースに接続している負入力、および前記リファレンストランジスタ（２４２＊）のゲートに接続している出力、を備えるオペアンプ（２４０）と、を備えていること、
前記測定トランジスタ（２４２）のそれぞれのゲートは前記オペアンプ（２４０）の出力に接続していること、
前記測定トランジスタ（２４２）のそれぞれのソースは前記オペアンプ（２４０）の負入力には接続していないこと、および、
前記リファレンストランジスタ（２４２＊）のドレインは、固定電圧（Ｖｒｅｆ）、又は追加測定サブシステムに接続され、前記追加測定サブシステムは、
追加測定用抵抗性センサ（２２２＊）、
前記追加測定用抵抗性センサ（２２２＊）が実行する測定結果に依存する測定電流（ｉｍｅｓ１＊）が前記追加測定用抵抗性センサ（２２２＊）を流れるように、前記追加測定用抵抗性センサ（２２２＊）に電圧を印加する追加電圧印加手段（２０４＊、２２６＊）、
前記測定電流（ｉｍｅｓ１＊）と前記ミラー構成のリファレンス分岐線（２３６＊）を流れる電流（ｉ’ｒｅｆ＊）との間の電流差を測定する追加手段（２４６＊、２４８＊、２５０＊）と、を備えること、を特徴とする測定システム。
【請求項２】
前記測定システムはさらに、前記リファレンス分岐線（２１６）、および前記ミラー構成のリファレンス分岐線（２３６＊）、のもう一方の端部に接続する電気アース（Ｍ）を有する、請求項１に記載の測定システム。
【請求項３】
前記測定システムはさらに、前記ミラー構成の測定分岐線（２３６）のそれぞれに対し、前記ミラー構成の測定分岐線（２３６）のもう一方の端部に接続する電気アース（Ｍ）を有する、請求項１または２に記載の測定システム。
【請求項４】
前記リファレンス用抵抗性センサ（２０２）への前記電圧印加手段（２０４、２０６）は、前記リファレンス用抵抗性センサ（２０２）の端子に接続するソース、およびドレインを備える第１のトランジスタ（２０６）を有し、
前記測定システムはさらに、前記第１のトランジスタ（２０６）のドレインを固定電位（Ｖｉｎ）に設定するバイアス印加手段（２１０、２１２）を有する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の測定システム。
【請求項５】
前記第１のトランジスタ（２０６）のドレインの電位を設定する前記バイアス印加手段（２１０、２１２）は、
ゲート、ドレインおよび前記第１のトランジスタ（２０６）のドレインに接続するソースを備える第２のトランジスタ（２１２）と、
固定電位（Ｖｉｎ）を受けるようになっている正入力、前記第２のトランジスタ（２１２）のソースに接続している負入力、および前記第２のトランジスタ（２１２）のゲートに接続している出力を備えるオペアンプ（２１０）と、を有する、請求項４に記載の測定システム。
【請求項６】
前記測定用抵抗性センサ（２２２）のおのおのに対応する前記ミラー構成の測定分岐線（２３６）の前記抵抗（２３８）の値は、前記リファレンス抵抗（２１８）の値と等しい、請求項１から５のいずれか一項に記載の測定システム。
【請求項７】
前記ミラー構成のリファレンス分岐線（２３６＊）の前記抵抗（２３８＊）の値は、前記リファレンス抵抗（２１８）の値と等しい、請求項１から６のいずれか一項に記載の測定システム。
【請求項８】
前記測定用抵抗性センサはボロメータである、請求項１から７のいずれか一項に記載の測定システムを有するイメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗性センサ、すなわち測定する物理的な大きさに応じて変化する抵抗を備えたセンサを用いる測定システムに関する。
【０００２】
本発明は特に、抵抗性センサがボロメータであり、例えば抵抗が受けた赤外線に応じて変化する赤外線ボロメータ、またはその他のテラヘルツ波に近似の周波などの電磁波周波に対して感度の高いボロメータであるイメージセンサの分野に適用される。
【背景技術】
【０００３】
以下の説明文および請求項において、２つの電気的値（電圧、電流、抵抗等）が等しいとは、このような２つの値の技術的なばらつきが近似であるという意味である。
【０００４】
さらに、明確にすることを目的に、図の方向に照らして「高」、「低」、「行」、「列」などの用語を使用して素子に名前を付している。これらの用語は、特にこれらの素子の実際の立体的な方向および構成を限定するためのものではない。
【０００５】
赤外線イメージセンサは、画像を画素行列形態で提供する。非冷却型の赤外線撮像では、シーンからくる赤外線を撮像するのにボロメータを使用する。通常、シーンの赤外線画像を作製するために画素ごとにボロメータがあり、各ボロメータはそれぞれのボロメータセルに搭載される。したがって、赤外線イメージセンサはボロメータセルの行列を有する。
【０００６】
ボロメータは抵抗性センサであり、その抵抗は温度によって変化し、シーンからくる赤外線ビームによっても変化する。赤外線ビームに対応するボロメータの抵抗値を読み取るにあたり、電圧を印加してボロメータを流れる電流を測定することが知られている。
【０００７】
しかし、赤外線ビームが５０ケルビン変化することで起こる電流の変化は約数パーセントである。よって、シーンの赤外線ビームの影響に対して感度の高いボロメータの抵抗変化に対応する積分電流をできるだけ小さくするには、測定した電流の大部分を除去する必要がある。この電流の除去を「ベースクリップ」という。
【０００８】
そのために、シーンからくる赤外線ビームの影響を受けない、またはほとんど受けないリファレンスボロメータを使用することが知られている。これらのリファレンスボロメータは「列の下」にある、すなわち１列のボロメータすべてに共通の１つのリファレンスボロメータがあるか、「行の前」にある、すなわち１行のボロメータすべてに共通の１つまたは複数のリファレンスボロメータがある。
【０００９】
したがって、図１に示すこの第２の事例では、
−  リファレンスボロメータ２などの抵抗性センサと、
−  リファレンスボロメータにリファレンス電流が流れるように、このリファレンスボロメータ２に電圧を印加する電圧印加手段４、６と、
−  リファレンス抵抗１０を備え、リファレンス電流が流れて両端間にリファレンス電圧が発生するように接続するリファレンス分岐線８と、
−  測定ボロメータ１２などの少なくとも１つの抵抗性センサとを有する赤外線イメージセンサであって、各測定ボロメータ１２に対して、
−  測定ボロメータが赤外線に曝露される度合いに左右される測定電流がこの測定ボロメータを流れるように、測定ボロメータに電圧を印加する電圧印加手段４、１６と、
−  抵抗２０を備え、リファレンス電流と等しい電流が流れるようになっているミラー構成の測定分岐線１８と、
−  測定電流とミラー構成の測定分岐線１８を流れる電流との電流差を測定する測定手段２２と
を有する赤外線イメージセンサを使用することが知られている。
【００１０】
このような赤外線イメージセンサでは、リファレンスボロメータおよび測定ボロメータへの電圧印加手段は、各ボロメータに対して、ボロメータの一方の端子にバイアスを印加する給電線４を有するとともに、ソースがボロメータのもう一方の端子にバイアスを印加するトランジスタ６を有する。
【００１１】
さらに、行列の対象となる行のミラー構成の測定分岐線それぞれにリファレンス電流を再現するのに、カレントミラー接続したトランジスタ２４、２６を使用する。
【００１２】
このような接続では、第１のトランジスタ２４をダイオード接続するため、ドレインに到達する電流を通過させるようにゲート電位を調整することになる。各測定分岐線では、ダイオード接続していない第２のトランジスタ２６のゲートは第１のトランジスタ２４のゲートに接続しているため、このもう一方のトランジスタ２６はソースとドレインとの間で第１のトランジスタ２４を流れる電流を複製する。
【００１３】
この方法には２つの利点がある。１つは電源雑音の大部分が廃棄されることであり、もう１つは、リファレンス回路および測定回路が使用部品という点できわめて類似しているために温度に対するドリフトが少ないことである。
【００１４】
しかしながら、現在は供給電圧を下げる傾向にあり、それによって許容範囲の性能レベルを維持するためのボロメータの抵抗値も下げざるを得ない。
【００１５】
ところが、このようなボロメータを使用するとリファレンス電流が増大する。つまり、トランジスタ２４のゲート電位が上昇し、それによってリファレンスボロメータにバイアスを印加するトランジスタ６のドレインのゲート電位も上昇するということである。
【００１６】
ところが、バイアスを印加するこのトランジスタ６は飽和状態で動作するものであり、ドレイン電位が高すぎる場合、動作は不可能である。
【００１７】
したがって、周知の赤外線イメージセンサは、供給電圧を下げる現在の傾向にはほとんど対抗できない。
【００１８】
さらに、ボロメータの抵抗値が低下すると、読み取り電子が著しく制約されるため、ボロメータセルと比べてこの読み取り電子が雑音軽減に寄与する少なくない効果を維持するためには、ゲートと基板との間が大容量である大きいサイズのトランジスタを使用する必要が出てくる。その上、行列のフォーマットも拡大し続ける傾向にあるため、測定トランジスタの累積容量はきわめて大きくなり、ビデオレートの制約に対抗できる時間内に充電するのは困難である。
【００１９】
したがって、周知の赤外線イメージセンサは、電源の電圧が下がる現在の傾向およびボロメータセルの行列サイズの拡大にはほとんど対抗できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
したがって、前述の問題および制約の少なくとも一部を緩和することができる測定システムを備えることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
よって本発明は、
−  リファレンス抵抗性センサと、
−  リファレンス抵抗性センサにリファレンス電流が流れるように、このリファレンス抵抗性センサへ電圧を印加する電圧印加手段と、
−  リファレンス抵抗を備え、リファレンス電流が流れるようにリファレンス抵抗性センサに接続するリファレンス分岐線と、
−  少なくとも１つの測定抵抗性センサと
を有する測定システムであって、
各測定抵抗性センサに対して、
−  測定ボロメータが赤外線に曝露される度合いに左右される測定電流が測定抵抗性センサに流れるように、測定抵抗性センサ電圧を印加する電圧印加手段と、
−  抵抗を備え、リファレンス電流と等しい電流が流れるようになっているミラー構成の測定分岐線と、
−  ゲートおよびミラー構成の測定分岐線の一方の端部に接続しているソースを備える測定トランジスタと、
−  測定電流とミラー構成の測定分岐線を流れる電流との間の電流差を測定する手段と
を有し、
測定システムが、
−  抵抗を有するミラー構成のリファレンス分岐線と、
−  ゲート、ドレインおよびミラー構成のリファレンス分岐線の一方の端部に接続しているソースを備えるリファレンストランジスタと、
−  リファレンス分岐線の一方の端部に接続している正入力、リファレンストランジスタのソースに接続している負入力、およびリファレンストランジスタのゲートに接続している出力とを備えるオペアンプと
を備え、
各測定トランジスタのゲートはオペアンプの出力に接続している、
測定システムを目的とする。
【００２２】
したがって、本発明により、測定システムはカレントミラー接続したトランジスタを備える必要がないため、リファレンス抵抗性センサにバイアスを印加するトランジスタのドレイン電位による問題、およびミラー構成のトランジスタの充電による問題は発生しなくなる。
【００２３】
同じく選択的に、測定システムはさらに、リファレンス分岐線およびミラー構成のリファレンス分岐線のもう一方の端部に接続する電気アースを有する。
【００２４】
同じく選択的に、測定システムはさらに、ミラー構成の測定分岐線のそれぞれに対し、ミラー構成の測定分岐線のもう一方の端部に接続する電気アースを有する。
【００２５】
同じく選択的に、
−  ミラー構成のリファレンス分岐線はミラー構成の測定分岐線の一方であり、
−  リファレンストランジスタは、ミラー構成のリファレンス分岐線に接続する測定トランジスタである。
【００２６】
同じく選択的に、
−  ミラー構成のリファレンス分岐線はミラー構成の測定分岐線とは異なり、
−  リファレンストランジスタは測定トランジスタとは異なる。
【００２７】
同じく選択的に、
−  リファレンス抵抗性センサへの電圧印加手段は、リファレンス抵抗性センサの端子およびドレインに接続するソースを備える第１のトランジスタを有し、
−  測定システムはさらに、固定電位を持つ第１のトランジスタのドレインへのバイアス印加手段を有する。
【００２８】
同じく選択的に、第１の抵抗性センサのドレインへのバイアス印加手段は、
−  ゲート、ドレインおよび第１のトランジスタのドレインに接続するソースを備える第２のトランジスタと、
−  固定電位を受けるようになっている正入力、第２のトランジスタのソースに接続している負入力、および第２のトランジスタのゲートに接続している出力を備えるオペアンプと
を有する。
【００２９】
同じく選択的に、各測定抵抗性センサのミラー構成の測定分岐線の抵抗の値は、リファレンス抵抗の値と等しい。
【００３０】
同じく選択的に、ミラー構成のリファレンス分岐線の抵抗の値は、リファレンス抵抗の値と等しい。
【００３１】
本発明は、抵抗性センサがボロメータである本発明による測定システムを有するイメージセンサも目的とする。
【００３２】
本発明は、添付の図を参照しながら例として挙げた以下の説明文を読めばよりよく理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】前述したように、先行技術の赤外線イメージセンサの電気的概略図である。
【図２】本発明を実装した赤外線イメージセンサの全体的な概略図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による図２に示した赤外線イメージセンサのセルの行の一部を示した電気的概略図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による図２に示した赤外線イメージセンサのセルの行の一部を示した電気的概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図２では、赤外線イメージセンサ１００は、行１０４ｉおよび列１０６ｊの行列に構成されたボロメータセル１０２ｉ、ｊを有する。
【００３５】
図３では、各行１０４ｉは、リファレンスセル１０２ｉ、１を有し、これに複数の測定セル１０２ｉ、３、及び追加の測定セル１０２ｉ、２が続く。
【００３６】
リファレンスセル１０２ｉ、１はリファレンスボロメータ２０２を有し、このボロメータは赤外線イメージセンサが受信する赤外線をほとんど感知しないように設計され、いずれにしてもより遠くに挿入される測定ボロメータほど感知しない。リファレンスボロメータ２０２は、例えば熱化したボロメータまたはスクリーンで覆われたボロメータである。
【００３７】
リファレンスセル１０２ｉ、１はさらに、リファレンスボロメータにリファレンス電流ｉｒｅｆが流れるように、このリファレンスボロメータ２０２へ電圧を印加する電圧印加手段２０４、２０６を有する。
【００３８】
記載した例では、手段２０４、２０６はまず、リファレンスボロメータ２０２の上方端子に接続する給電線２０４を有する。給電線２０４は、この上方端子に所定の電位ＶＰでバイアスを印加するように設計され、その値は例えば３．３または５ボルトである。手段２０４、２０６はさらに、リファレンスボロメータ２０２の下方端子へバイアスを印加する手段を有する。記載した例では、バイアス印加手段は、ゲート、ドレインおよびソースを備えるＰ型ＭＯＳトランジスタ２０６を有し、このソースはリファレンスボロメータ２０２の下方端子に接続している。バイアス印加手段はさらに、電位がＶ１のＰ型ＭＯＳトランジスタ２０６のゲートへバイアスを印加する手段（図示せず）を有する。したがって、Ｐ型ＭＯＳトランジスタ２０６のソース電位を調節することができ、それによって電位Ｖ１をもとにリファレンスボロメータ２０２の下方端子の電位を調節することができる。
【００３９】
しかし、この調節は、Ｐ型ＭＯＳトランジスタ２０６のドレイン電位が安定している場合にかぎって可能である。実際、この逆の場合では、ソース電位はドレイン電位に応じて変化する。この現象を「アーリー効果」と呼ぶことがある。したがって、リファレンスセル１０２ｉ、１はさらに、Ｐ型ＭＯＳトランジスタ２０６のドレインへのバイアス印加手段２１０、２１２を有する。
【００４０】
これらのバイアス印加手段２１０、２１２はまず、出力、正入力および負入力を備えるオペアンプ２１０を有し、負入力はＰ型ＭＯＳトランジスタ２０６のドレインに接続する。バイアス印加手段２１０、２１２はこのほか、ドレイン、オペアンプ２１０の出力に接続するゲート、およびオペアンプ２１０の負端子に接続するソースを備えるＰ型ＭＯＳトランジスタ２１２を有する。したがって、負入力とオペアンプ２１０の出力との間にはフィードバックループが存在し、その結果、作動中はオペアンプ２１０の負入力電位およびＰ型ＭＯＳトランジスタ２１２のソース電位は、直ちにオペアンプ２１０の正端子の電位と等しくなる。さらに、フィードバックループ内にＰ型ＭＯＳトランジスタ２１２があることにより、Ｐ型ＭＯＳトランジスタ２１２のソースとドレインとの間を流れる電流が、オペアンプ２１０の出力に発生する電流から絶縁される。
【００４１】
以下の説明では、この接続によって、トランジスタのソースとドレインとの間を流れる電流を妨害することなくオペアンプの正入力電位がトランジスタのソースにバイアスを印加することができることから、オペアンプとトランジスタとのこのような接続を「妨害しないバイアス印加接続（ｍｏｎｔａｇｅ  ｐｏｌａｒｉｓａｔｅｕｒ  ｎｏｎ  ｐｅｒｔｕｒｂａｔｅｕｒ）」と呼ぶことにする。
【００４２】
バイアス印加手段２１０、２１２はさらに、オペアンプ２１０の正入力に電位Ｖｉｎでバイアスを印加するバイアス印加手段（図示せず）を有し、この電位ＶｉｎでＰ型ＭＯＳ２０６のドレインにバイアスを印加する。
【００４３】
リファレンスセル１０２ｉ、１はさらに、本発明の範囲内で挙げたベースクリップとは別のベースクリップ形態で用いることができるスイッチ２１４を有する。記載した例では、このスイッチはＮ型ＭＯＳトランジスタ２１４で形成されている。
【００４４】
リファレンスセル１０２ｉ、１はさらに、抵抗値が所定値Ｒであるリファレンス分岐線２１６を有する。このようにするため、リファレンス分岐線２１６は値がＲの抵抗２１８を有する。リファレンス分岐線２１６は、上方端部でスイッチ２１４に接続し、下方端部で赤外線イメージセンサの電気アースＭに接続する。したがって、リファレンス分岐線２１６にはリファレンスボロメータ２０２から供給されるリファレンス電流が流れ、その結果、リファレンス分岐線２１６の上方端部の電圧ＶＲは、両端間のリファレンス電流ｉｒｅｆの関数Ｒ×ｉｒｅｆと等しくなる。
【００４５】
測定セル１０２ｉ、３、追加の測定セル１０２ｉ、２はそれぞれ、測定ボロメータ２２２、２２２＊および測定ボロメータ２２２、２２２＊への電圧印加手段２０４、２２６、及び２０４＊、２２６＊を有し、その結果、この測定ボロメータには測定電流ｉｍｅｓ１、ｉｍｅｓ１＊が流れる。記載した例では、手段２０４、２２６及び２０４＊、２２６＊は手段２０４、２０６と同じであるため、両手段は給電線２０４および測定ボロメータ２２２の下方端子へのバイアス印加手段２２６、２２６＊（記載した例ではＰ型ＭＯＳトランジスタ）を有する。したがって、対象となるＰ型ＭＯＳトランジスタのドレインに印加する電位Ｖ２、Ｖ３をもとに、測定ボロメータ２２２、２２２＊の下方端子の電位を調節することができる。
【００４６】
測定セル１０２ｉ、３、追加の測定セル１０２ｉ、２はさらに、以下で説明するように、リファレンス電流ｉｒｅｆと等しい電流ｉ’ｒｅｆが流れるようになっているミラー構成の測定分岐線２３６、２３６＊を有する。ミラー構成の測定分岐線２３６、２３６＊は、所定の抵抗Ｒと同じ抵抗２３８、２３８＊を備えている。
【００４７】
各ミラー構成の測定分岐線２３６、２３６＊にリファレンス電流ｉｒｅｆを流すため、赤外線イメージセンサは、各ミラー構成の測定分岐線２３６、２３６＊にリファレンス電圧を印加する手段２４０、２３６＊、２３８＊、２４２＊、２４２、Ｍを有する。
【００４８】
記載した例では、リファレンス電圧印加手段２４０、２３６＊、２３８＊、２４２＊、２４２、Ｍは、オペアンプ２４０の正入力をリファレンス分岐線２１６の上方端子に接続し、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ２４２＊のドレインを追加の測定セル１０２ｉ、２のＰ型ＭＯＳトランジスタ２２６＊のドレインに接続し、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ２４２＊のソースをミラー構成の測定分岐線２３６＊の上方端子に接続して「妨害しないバイアス印加」の状態に接続したオペアンプ２４０およびＮ型ＭＯＳトランジスタ２４２＊を有する。したがって、ミラー構成の測定分岐線２３６＊の上方端子は、リファレンス分岐線２１６の上方端子の電位でバイアスを印加される。
【００４９】
リファレンス電圧印加手段２４０、２３６＊、２３８＊、２４２＊、２４２、Ｍはさらに、フィードバックを実行することができるミラー構成のリファレンス分岐線の役割も果たすミラー構成の測定分岐線２３６＊を有する。
【００５０】
このほか、リファレンス電圧印加手段２４０、２３６＊、２３８＊、２４２＊、２４２、Ｍは、ミラー構成の測定分岐線２３６＊の下方端子に接続し、この端子をリファレンス分岐線２１６の下方端子の電位と同じ電位に維持することができる電気アースＭも有する。
【００５１】
したがって、ミラー構成の測定分岐線２３６＊はリファレンス分岐線２１６と同じ抵抗Ｒを備えているため、両者には同じ値の電流が流れる。したがって、ｉｒｅｆは追加の測定セル１０２ｉ、２のミラー構成の測定分岐線２３６＊にも流れる。
【００５２】
記載した例では、リファレンス電圧印加手段２４０、２３６＊、２３８＊、２４２＊、２４２、Ｍはさらに、追加の測定セルに続く各測定セル１０２ｉ、３に対して、オペアンプ２４０の出力に接続するゲート、ミラー構成の測定分岐線２３６の上方端子に接続するソース、およびＰ型ＭＯＳトランジスタ２２６のドレインに接続するドレインを備えるＮ型ＭＯＳトランジスタ２４２を有する。このまたはこれらのＮ型ＭＯＳトランジスタ２４２は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ２４２＊と同じである。したがって、両トランジスタには同じゲート電位が印加され、さらに、後述するアンプ２４６が課す同じドレイン電位Ｖｒｅｆを持つため、ミラー構成の測定分岐線２３６の上方端子は同じソース電位になる。さらに、ミラー構成の測定分岐線２３６の下方端子は電気アースＭに接続しているため、リファレンス電圧はミラー構成の測定分岐線２３６の端子間に印加される。最後に、ミラー構成の測定分岐線２３６はリファレンス抵抗を備えているため、この分岐線にはリファレンス電流ｉｒｅｆと等しい電流ｉ’ｒｅｆが流れる。
【００５３】
測定セル１０２ｉ、３、追加の測定セル１０２ｉ、２はさらに、ミラー構成の測定分岐線２３６の高方端部に接続して測定電流ｉｍｅｓ１、ｉｍｅｓ２とミラー構成の測定分岐線２３６を流れるリファレンス電流ｉｒｅｆとの間の差を測定するように設計されている、測定手段２４６、２４８、２５０及び２４６＊、２４８＊、２５０＊を有する。
【００５４】
記載した例では、測定手段２４６、２４８、２５０及び２４６＊、２４８＊、２５０＊は、積分器に取り付けられたオペアンプ２４６、２４６＊を有する。さらに正確には、オペアンプ２４６、２４６＊は、例えば値がＶＰ／２である所定の電位Ｖｒｅｆに接続する正入力、対象となる測定セルに続くＰ型ＭＯＳ２２６、２２６＊のドレインおよびＮ型ＭＯＳ２４２＊または２４２のドレインにそれぞれ接続する負入力を備えている。測定手段２４６、２４８、２５０及び２４６＊、２４８＊、２５０＊はさらに、オペアンプ２４６、２４６＊の出力および負入力に接続するキャパシタ２４８、２４８＊を有し、このキャパシタは容量性のフィードバックループを形成するため、オペアンプ２４６、２４６＊の出力電位は、作動状態ではキャパシタ２４８、２４８＊を通過する電流の積分に比例する電位であり、つまりこれは、測定電流ｉｍｅｓ１、ｉｍｅｓ１＊とリファレンス電流ｉｒｅｆとの間の差である。測定手段２４６、２４８、２５０及び２４６＊、２４８＊、２５０＊はさらに、キャパシタ２４８、２４８＊と並列に取り付けられるスイッチ２５０、２５０＊を有し、このスイッチは閉じた際に測定値をゼロに戻すことができる。
【００５５】
このほか、負入力の電位は、オペアンプの特性により正入力の電位、つまりＶｒｅｆと等しくなる傾向にあることに気づく。したがって、Ｐ型ＭＯＳトランジスタ２２６、２２６＊のドレイン電位は電位Ｖｒｅｆで安定し、ゲート電位Ｖ２、Ｖ３をもとにＰ型ＭＯＳトランジスタ２２６、２２６＊のソース電位を調節することができる。
【００５６】
測定セル１０２ｉ、３、追加の測定セル１０２ｉ、２はさらに、測定手段２４６、２４６＊の出力に接続し、供給された測定値をサンプリングするように設計されているサンプラ２５２、２５２＊を有する。
【００５７】
測定セルの同列のサンプラ２５２、２５２＊はいずれも１つまたは複数の列マルチプレクサ（図示していないが、点線で表示）に接続し、サンプリングした測定信号の処理および／または利用を継続する。
【００５８】
次に、図３の赤外線イメージセンサの動作を説明する。
【００５９】
スイッチ２１４は最初、ベースクリップを実行できるように閉じている。
【００６０】
電位Ｖｒｅｆはオペアンプ２４６に印加し、電位Ｖｉｎはオペアンプ２１０の負入力に印加し、Ｐ型ＭＯＳトランジスタ２０６のドレインにも印加する。正常作動では、電位Ｖｉｎは電位Ｖｒｅｆと等しくなるように設定する。ただし、試験段階では、電位Ｖｉｎを電位Ｖｒｅｆとは異なるように設定することが有利と思われる。
【００６１】
リファレンスボロメータおよび測定ボロメータに、電位Ｖ１、Ｖ２およびＶ３を印加して電圧をかける。理想的な回路では、電位Ｖ１、Ｖ２およびＶ３を等しく設定する必要がある。しかし、実際には、それぞれの値を別々の異なる値に設定できることが有意と思われる。
【００６２】
測定セルの行を読み取るため、この行のスイッチ２５０、２５０＊を閉位置から開位置へと切り替えて電流の測定を開始する。
【００６３】
リファレンス電流ｉｒｅｆはリファレンス分岐線２１６を流れ、この分岐線の上方端部に電位ＶＲ＝Ｒ×ｉｒｅｆでバイアスを印加する。
【００６４】
フィードバックループによって、オペアンプ２４０は、正入力と負入力とが同じ電位になるまで出力電位を修正する。
【００６５】
各測定セル１０２ｉ、２、１０２ｉ、３のトランジスタ２４２＊、２４２のゲートは、オペアンプ２４０の出力に接続しているため、電位ＶＲ＝Ｒ×ｉｒｅｆを各ミラー構成の測定分岐線２３６＊、２３６の上方端子に印加する。
【００６６】
各ミラー構成の測定分岐線２３６＊、２３６はリファレンス分岐線２１６と同じ抵抗Ｒを備えているため、それぞれの分岐線には電流ｉｒｅｆが発生し、これによって読み取り最中にある列のセルの測定電流にベースクリップを行うことができる。すなわち測定手段２４６、２４８、２５０及び２４６＊、２４８＊、２５０＊はリファレンス電流よりも低い測定電流を受ける。
【００６７】
この電流の差はキャパシタ２４８、２４８＊に蓄積され、その後サンプラ２５２、２５２＊がこれを読み取る。
【００６８】
冒頭で説明したように、測定トランジスタ２４２＊、２４２のゲートと基板との間に累積された容量は、きわめて高くなる可能性がある。そのため、それに応じてオペアンプ２４０の寸法を決定する必要がある。
【００６９】
さらに、追加のボロメータセル１０２ｉ、２の測定値は、読み取り始めに、正入力と負入力とを同じ電位にすることができるオペアンプ２４０が出力電位を供給する以前にかなりの時間が経過するという事態により、妨害される可能性があることがわかった。この時間に、オペアンプ２４０の負入力にゼロではない充電用電流が流れるため、ミラー構成の測定分岐線２３６＊に流れる電流ｉ’ｒｅｆが妨害される。よって、測定を実行するのにこの分岐線２３６＊を使用するのは望ましくないと思われる。
【００７０】
したがって、図４のように、リファレンスセルにミラー構成の測定分岐線２３６＊を搭載すると、この分岐線は、今度はリファレンス電位を複製するためのミラー構成のリファレンス分岐線となる。
【００７１】
この実施形態では、トランジスタ２４２＊のドレインは電位Ｖｒｅｆに直接接続し、電流測定素子２４６＊、２４８＊、２５０＊、２５２＊は撤去されている。
【００７２】
前述したセンサのうちの１つのような赤外線イメージセンサには、カレントミラー接続したトランジスタを使用しないことは明らかである。
【００７３】
このほか、本発明は前述した実施形態に限定されるものではないことがわかるであろう。実際、ここに開示した教示に照らし合わせて、上に記載した実施形態にさまざまな修正を加えてもよいことは当業者には明らかであろう。
【００７４】
特に、トランジスタのＮ型またはＰ型は、記載したどのトランジスタも逆であってもよい。
【００７５】
さらに、本発明を実装する例として赤外線イメージセンサを挙げたが、本発明は赤外線イメージセンサに限定されるものではなく、例えばテラヘルツ波に近似の周波など、他分野の周波のイメージセンサも範囲内であり、さらに一般には、ＮＴＣ（負の温度係数）センサやＬＤＲ（英語のＬｉｇｈｔ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｒｅｓｉｓｔｏｒ、光依存性抵抗）センサなど、抵抗性センサを用いるこれ以外のあらゆるタイプの測定システムも本発明の範囲内である。
【００７６】
さらに一般には、以下の請求項では、使用した用語が請求項を本明細書で明らかにした実施形態に限定するものと解釈してはならず、本文の記載およびそこから予見される内容は、ここに開示した教示の実装に一般知識を応用することによって当業者が到達しうる範囲内であることから、請求項が範囲に含めると想定するあらゆる同等のものも含まれると解釈すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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