[發明專利]一種讀出電路

有效

• 申請號: 201910677974.6
• 申請日: 2019-07-25
• 公開（公告）號: CN110296761B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 施薛優;陳光毅
• 申請（專利權）人: 北京安酷智芯科技有限公司
• 主分類號: G01J5/24
• 分類號: G01J5/24
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 孫瑞峰

本發明公開一種讀出電路，涉及非制冷紅外探測器領域；其中，讀出電路至少包括像素電路、差分電流產生電路、列讀出電路、鏡像偏置電路、溫漂校正電路、行選產生電路和讀出模式控制電路；像素電路、差分電流產生電路、鏡像偏置電路及溫漂校正電路均與列讀出電路連接；像素電路還與差分電流產生電路、行選產生電路連接；讀出模式控制電路與行選產生電路、列讀出電路連接；像素電路包括測輻射熱計傳感子電路和像素級襯底溫度傳感子電路。采用本發明的讀出電路不僅能感測襯底溫度，節省電路使用面積，還大大提高了數據讀出精度、溫漂校正的精度和準確度，噪聲貢獻小。

技術領域

本發明涉及非制冷紅外探測器領域，具體涉及一種讀出電路。

背景技術

非制冷紅外熱成像傳感器是一種針對物體輻射的長波紅外進行成像的圖像傳感器，目前主流的傳感器件是基于氧化釩或非晶硅熱敏材料的MEMS微測輻射熱計。微測輻射熱計傳感器接收紅外輻射，并將輻射能量轉換為傳感器的溫度變化，并進一步轉換為熱敏電阻的阻值變化，從而被讀出電路讀出，獲得對應的目標溫度信息。由于微測輻射熱計傳感器是一種熱傳感器，其自身溫度由外部輻射、襯底溫度及自加熱效應共同決定；但只有外部輻射是有效的需要讀出的信號，因此，補償或抑制其他溫度效應的影響是必須解決的核心技術問題。

擋片校正是最常見的校正圖像非均勻性的方法。通過近似均勻溫度的擋片遮擋傳感器，可以獲得輸出的失調圖像；將實際圖像減除失調圖像，即可以獲得無固定模式噪聲的圖像。然而，單純使用擋片并不能完全抑制固定模式噪聲，這是因為當環境溫度變化時，襯底溫度會發生漂移，同時傳感器陣列的不同像元的溫度系數并不一致，從而產生了溫漂固定噪聲。

為了抑制溫漂固定噪聲，傳統的方法是使用半導體制冷器穩定襯底溫度，然后半導體制冷器會消耗較大功耗，并且增加系統的成本、體積及重量。當前，無半導體制冷器的紅外熱成像傳感器正逐漸成為主流的傳感器類型，無半導體制冷器的紅外熱成像傳感器通常采用溫漂標定及數字校正的方法，實現低溫漂噪聲的圖像輸出。

溫漂標定及數字校正是指在不同的襯底溫度下，測試得到傳感器像元陣列的輸出溫漂，并記錄得到溫漂與襯底溫度的擬合參數表，而在實際工作過程中，根據擬合參數表及襯底溫度實測結果，獲得圖像溫漂噪聲，并在數字處理端予以校正的過程。該方法目前面臨兩個主要問題：一是溫漂標定校正存在擬合曲線復雜、校正結果不穩定等問題；其核心原因在于測試得到的襯底溫度與傳感器熱敏電阻的實際溫度存在空間和時間域差異，影響了溫漂擬合的有效性。二是雖然數字域的溫漂校正可以獲得溫漂的補償，當溫度變化劇烈時，輸出溫漂可能會導致傳感器輸出上下飽和，影響成像的動態范圍。

因此，設計一種既能實現精確感知襯底溫度，又能進行溫漂標定及校正、同時還能大大提高校正的精度及準度的讀出電路迫在眉睫。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明實施例提供了一種讀出電路。

本申請的實施例的提供了一種讀出電路，所述讀出電路至少包括像素電路、差分電流產生電路、列讀出電路、鏡像偏置電路、溫漂校正電路、行選產生電路和讀出模式控制電路；

所述像素電路、所述差分電流產生電路、所述鏡像偏置電路及所述溫漂校正電路均與所述列讀出電路連接；所述像素電路還與所述差分電流產生電路、所述行選產生電路連接；所述讀出模式控制電路與所述行選產生電路、所述列讀出電路連接；

其中，所述像素電路包括測輻射熱計傳感子電路和像素級襯底溫度傳感子電路。

在一些實施例中，所述測輻射熱計傳感子電路與所述差分電流產生電路連接；所述像素級襯底溫度傳感子電路與所述列讀出電路連接。

在一些實施例中，所述像素級襯底溫度傳感子電路包括第一三極管和行選開關；當所述像素級襯底溫度傳感子電路被所述列讀出電路讀出時，所述三極管的發射極通過所述行選開關連接到所述列讀出電路中；所述三極管的發射極-基極電壓為隨襯底溫度變化的負溫度系數電壓。