熱傳感器用檢測電路、熱傳感器裝置及電子設備的製作方法

2023-07-13 09:33:11 7

專利名稱：熱傳感器用檢測電路、熱傳感器裝置及電子設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種熱傳感器用檢測電路、熱傳感器裝置及電子設備等。
背景技術：
目前，已知使用熱釋電元件的紅外線檢測電路。例如，由人體輻射出波長ΙΟμπι左右的紅外線，通過對其進行檢測能夠以非接觸的方式獲取人體的存在和溫度信息。因此， 通過利用這樣的紅外線檢測電路，能夠實現侵入檢測及物理量測量。並且，如果利用採用 FPA (Focal Plane Array 焦平面陣列)的紅外攝像機，則能夠實現在車輛行駛時檢測並顯示夜間的人等的身影的夜視儀或用於流感檢疫等的熱成像設備等。作為紅外線檢測電路的現有技術，已知的有例如日本專利文獻1、2所公開的技術。例如，在專利文獻1的現有技術中，在使用斷續器(chopper)反覆對熱釋電元件照射和遮斷紅外線的同時，讀出來自熱釋電元件的熱釋電流。但是，該現有技術存在需要取得斷續器和FPA之間的同步或斷續器的使用壽命短等問題。在專利文獻2的現有技術中，採用了向熱釋電元件施加脈衝電壓的方式。也就是說，通過鐵電體實現的熱釋電元件的自發極化量等隨著入射到熱釋電元件的紅外線所引起的熱釋電元件的溫度而變化。因此，通過測量與自發極化量等對應地發生變化的熱釋電元件的表面電荷量，從而測量入射的紅外線量。但是，在該現有技術中，由於在施加脈衝電壓時電流在放電用電阻元件中持續流動，因而存在耗電量大的問題。並且，用放大器等放大熱釋電元件的電容變化的技術也是已知的。不過，在該現有技術中，由於電路結構複雜，因而存在產生噪聲及增加耗電量等問題。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開昭59-142427號公報專利文獻2 日本特開平646M11號公報

發明內容
鑑於上述問題，根據本發明的幾個方面，可以提供一種結構簡單且能夠實現高精度的熱檢測的熱傳感器用檢測電路、熱傳感器裝置及電子設備等。本發明的第一方面涉及一種熱傳感器用檢測電路，其包括充電電路，設置在作為熱傳感器元件的一端節點的檢測節點與第二電源節點之間；以及放電電路，設置在所述檢測節點和第一電源節點之間，其中，所述放電電路具有串聯地設置在所述檢測節點和所述第一電源節點之間的放電用電阻元件及放電用電晶體。根據本發明的第一方面，通過採用例如不用斷續器等的極化量檢測方式，從而實現以簡單的電路構成熱傳感器用檢測電路等。
並且，在本發明的第一方面中，所述充電電路包括設置在所述第二電源節點和所述檢測節點之間的充電用電晶體，在充電期間中，所述充電用電晶體處於導通狀態，所述放電用電晶體處於截止狀態，在放電期間中，所述充電用電晶體處於截止狀態，所述放電用電晶體處於導通狀態。據此，由於在充電期間放電用電阻元件中無電流流動，所以可以降低耗電量。並且，在本發明的第一方面中，熱傳感器用檢測電路也可以包括控制電路和檢測所述檢測節點的電壓的電壓檢測電路，其中，所述控制電路在所述充電期間中，進行使所述充電用電晶體處於導通狀態、使所述放電用電晶體處於截止狀態的控制，在所述放電期間中，進行使所述充電用電晶體處於截止狀態、使所述放電用電晶體處於導通狀態的控制，在所述放電期間後的讀出期間中，進行使所述充電用電晶體處於截止狀態、使所述放電用電晶體處於截止狀態的控制，並指示所述電壓檢測電路對所述檢測節點的電壓進行採樣。據此，在讀出期間中，由於熱傳感器元件的放電停止，放電停止時刻的電壓值保持在檢測節點上，所以電壓檢測電路能夠基於來自控制電路的採樣指示檢測出該電壓值。並且，在本發明的第一方面中，所述控制電路可以根據所述熱傳感器元件的測量模式，切換使所述放電用電晶體處於截止狀態的定時。據此，由於能夠根據測量模式設定最適合的放電時間，所以能夠提高對檢測節點的電壓的檢測精度。其結果，可以提高熱傳感器用檢測電路的檢測精度。 並且，在本發明的第一方面中，所述控制電路可以在所述熱傳感器元件的測量模式為低溫測量模式時，將使所述放電用電晶體處於截止狀態的定時設定成比所述測量模式為高溫測量模式的情況下的定時早的定時。據此，能夠在檢測節點的電壓迅速下降的低溫測量時，在最適當的定時檢測出電壓。其結果，能在很寬的溫度範圍內提高熱傳感器用檢測電路的檢測精度。本發明的第二方面涉及一種熱傳感器裝置，其包括具有多個傳感器單元的傳感器陣列；一條或多條行線；一條或多條列線；與所述一條或多條行線連接的行選擇電路；與所述一條或多條列線連接的讀出電路；以及控制電路，其中，所述多個傳感器單元中的各傳感器單元包括熱傳感器元件；充電電路，設置在作為所述熱傳感器元件的一端節點的檢測節點與第二電源節點之間；放電電路，設置在所述檢測節點和第一電源節點之間；以及選擇用開關元件，設置在所述檢測節點與所述一條或多條列線中的任一列線之間。根據本發明的第二方面，關於極化量檢測方式，通過使每列共用一個檢測部，簡化了傳感器單元的電路結構。其結果，能夠減小傳感器單元的尺寸，所以實現了熱傳感器裝置的高精密化等。本發明的第三方面涉及一種熱傳感器裝置，其包括具有多個傳感器單元的傳感器陣列；一條或多條行線；一條或多條列線；與所述一條或多條行線連接的行選擇電路；與所述一條或多條列線連接的讀出電路；以及控制電路，其中，所述多個傳感器單元中的各傳感器單元具有熱傳感器元件；充電電路，設置在作為所述熱傳感器元件的一端節點的檢測節點與第二電源節點之間；以及選擇用開關元件，設置在所述檢測節點與所述一條或多條列線中的任一列線之間，所述讀出電路具有設置在所述一條或多條列線中的任一列線與第一電源節點之間的放電用電阻元件，在充電期間中，所述各傳感器單元通過所述充電電路進行充電，在所述充電期間後的放電期間中，使所述選擇用開關元件處於導通狀態，從而通過所述放電用電阻元件進行放電。根據本發明的第三方面，通過使用例如不用斷續器等的極化量檢測方式，簡化了傳感器單元的電路結構。其結果，能夠減小傳感器單元的尺寸，所以實現了熱傳感器裝置的高精密化等。並且，由於在充電期間放電用電阻元件中無電流流動，所以降低了耗電量。並且，能夠以簡單的電路檢測信號，而且能夠用一個電阻元件檢測同一列的信號。其結果，能夠降低檢測偏差。本發明的第四方面涉及一種電子設備，其包括上述所記載的熱傳感器用檢測電路。本發明的第五方面涉及一種電子設備，其包括上述所記載的熱傳感器裝置。


圖1 (A)至圖1 (C)是極化量檢測方式的說明圖。圖2是檢測電壓與放電時間的關係示例圖。圖3(A)、圖3(B)是熱傳感器用檢測電路的結構圖。圖4是熱傳感器用檢測電路的時序圖的一個示例。圖5是基於測量模式的放電時間切換的說明圖。圖6(A)、圖6(B)是熱傳感器裝置的結構圖。圖7是傳感器陣列、讀出電路的詳細結構圖。圖8是傳感器陣列、讀出電路的另一結構圖。圖9是傳感器單元的另一結構圖。圖10是電子設備的結構圖。
具體實施例方式下面，對本發明的優選實施方式進行詳細地說明。另外，以下所述的本實施方式並不是對權利要求書所記載的本發明的內容的不當限定，本實施方式所述的結構中，並不是所有結構都是本發明的解決手段所必需的。1.熱傳感器用檢測電路的方式在本實施方式的熱傳感器用檢測電路中，熱傳感器元件例如可以使用熱釋電元件。熱釋電元件是使用諸如鋯鈦酸鉛(PZT)等鐵電體的元件，利用鐵電體的極化隨著溫度而變化的現象來測量溫度。使用熱釋電元件的熱傳感器方式有熱釋電流檢測方式及極化量檢測方式(電容檢測方式)等。本實施方式的熱傳感器用檢測電路例如可以檢測紅外線用於測量紅外線源的溫度。在熱釋電流檢測方式中，通過由斷續器等周期性地遮斷向熱釋電元件照射的紅外線，使熱釋電元件的溫度變化從而產生熱釋電流。但是，存在需要取得斷續器與檢測電路的同步以及斷續器的使用壽命短等的問題。而本實施方式的熱傳感器用檢測電路中，採用不用斷續器的極化量檢測方式。下面，對極化量檢測方式的原理進行說明。圖I(A)至圖I(C)是極化量檢測方式的說明圖。圖KA)示出了初始狀態下的熱釋電體11的自發極化及電極12a、12b所產生的表面電荷。在初始狀態下，自發極化量與表面電荷均衡，也就是說，呈電中性，電荷不移動。因此，電阻元件RB中無電流流動。接著，如圖I(B)所示，向熱釋電元件10施加電壓VB。通過施加電壓VB，一部分表面電荷消失，形成自發極化量與表面電荷的均衡瓦解的狀態。接著，如圖I(C)所示，當去掉電壓源時，電荷移動，以使自發極化量和表面電荷再次均衡，其結果，產生放電電流IB。如果所施加的電壓VB恆定，則放電電流IB的電流值依存於熱釋電體11的自發極化量(或電容)，而自發極化量(或電容)依存於熱釋電體11的溫度。因此，通過檢測該放電電流IB或電阻元件RB的兩端所產生的檢測電壓V0UT，能夠檢測紅外線，從而測量紅外線源的溫度。在該極化量檢測方式中，由於不需要周期性地遮斷照射至熱釋電元件的紅外線，所以具有無需斷續器等的優點。圖2示出了檢測電壓VOUT與放電時間的一個關係示例。在圖2中，示出了電阻元件的電阻值為lkQ、熱傳感器元件(熱釋電元件)的電容值為90pF、95pF、100pF時放電引起的檢測電壓VOUT的時間性變化。來自熱釋電元件的放電電流隨著時間的經過而減小，並最終為零，但由於熱釋電元件的電容(capacitance)不同，電流值的變化也不同。也就是說，在電容小時，放電電流(或檢測電壓V0UT)迅速地減小，在電容大時，放電電流緩慢地減小。而熱釋電元件的電容依存於熱釋電元件的溫度，例如鋯鈦酸鉛(PZT)在低溫時電容小， 在高溫時電容大。因此，通過檢測檢測電壓VOUT的時間變化，能夠檢測熱釋電元件的溫度， 進而測量紅外線源的溫度。具體地說，如圖2所示，可以通過在經過規定的放電時間td的時刻檢測VOUT來測量溫度。例如，在時間td，檢測電壓VOUT的電壓值為VI、V2、V3時，由於對應的電容值分別為100pF、95pF、90pF，因此可以根據熱釋電元件的電容的溫度依存性來算出溫度。如上所述，根據本實施方式的熱傳感器用檢測電路，例如使用熱釋電元件作為熱傳感器元件，能夠根據極化量檢測方式來測量溫度。由於不是熱釋電流檢測方式，所以具有無需斷續器等的優點。2.熱傳感器用檢測電路圖3(A)、圖3(B)示出了本實施方式的熱傳感器用檢測電路的結構例。圖3 (A)的結構例包括作為熱傳感器元件CF的熱釋電元件、充電電路20、放電電路30、控制電路40及電壓檢測電路50。充電電路20設置在作為熱傳感器元件CF的一端節點的檢測節點m與高電位側電源節點VDD(廣義上的第二電源節點)之間。放電電路30設置在檢測節點m 和低電位側電源節點VSS(廣義上的第一電源節點)之間。另外，本實施方式的熱傳感器用檢測電路並不限定於圖3(A)、圖3(B)中的結構，可以進行將其構成要素的一部分省略或替換成其他構成要素或者增加其他構成要素等的各種變形。圖3(B)的結構例將測輻射熱計和電容器串聯作為熱傳感器元件CF。測輻射熱計在高溫時電阻值大，在低溫時電阻值小。因此，高溫時放電時間長，低溫時放電時間短，所以可以通過檢測檢測電壓VOUT的時間變化來測量溫度。充電電路20包括設置在高電位側電源節點VDD和檢測節點m之間的充電用電晶體Tl。放電電路30包括串聯設置在檢測節點m和低電位側電源節點VSS之間的放電用電阻元件RA及放電用電晶體T2。在充電期間，充電用電晶體T1為導通狀態，放電用電晶體T2 為截止狀態。而在放電期間，充電用電晶體Tl為截止狀態，放電用電晶體T2為導通狀態。另外，在圖3(A)、圖3(B)中，充電用電晶體Tl為P型(廣義上的第一導電型)電晶體，但也可以為N型(廣義上的第二導電型)電晶體。並且，放電用電阻元件RA與放電用電晶體T2的連接也可以為與圖3(A)、圖3(B)所示的連接相反的連接。即，也可以將T2 的漏極與檢測節點連接，在T2的源極和低電位側電源節點VSS之間設置RA。控制電路40控制充電電路20、放電電路30及電壓檢測電路50。具體地說，在充電期間，控制電路40進行使充電用電晶體Tl處於導通狀態、使放電用電晶體T2處於截止狀態的控制。而在放電期間，控制電路40進行使充電用電晶體Tl處於截止狀態、使放電用電晶體T2處於導通狀態的控制。而且，在放電期間之後的讀出期間中，控制電路40進行使充電用電晶體Tl處於截止狀態、使放電用電晶體T2處於截止狀態的控制。而且，指示電壓檢測電路50對檢測節點m的電壓(檢測電壓V0UT)進行採樣(獲取)。電壓檢測電路50基於控制電路40的控制，檢測檢測節點m的電壓(檢測電壓 V0UT)。具體地說，電壓檢測電路50例如包括放大檢測電壓VOUT的放大器AMP以及將模擬數據轉換成數字數據的A/D轉換器等。圖4示出本實施方式的熱傳感器用檢測電路(圖3(A)、圖3(B))的時序圖的一個示例。以下，使用圖4對熱傳感器用檢測電路的動作進行說明。在充電期間TC中，由於充電控制信號CHG為L電平(低電位電平)，所以充電用電晶體Tl為導通狀態。並且，由於放電控制信號DCH為L電平，所以放電用電晶體T2為截止狀態。這樣，在熱傳感器元件CF中施加有H電平(高電位電平)的電壓，並通過充電用電晶體Tl流動有充電電流IC，從而對CF充電。並且，在充電期間TC中，由於放電用電晶體 T2為截止狀態，放電用電阻元件RA中無電流流動，所以能夠降低耗電量。在放電期間TD中，由於充電控制信號CHG為H電平，所以充電用電晶體Tl為截止狀態。並且，由於放電控制信號DCH為H電平，所以放電用電晶體T2為導通狀態。這樣，不再向熱傳感器元件CF施加電壓，放電電流ID通過放電用電阻元件RA及放電用電晶體T2 流動，從而進行CF的放電。該放電使檢測電壓(輸出電壓)VOUT開始下降，但是如上所述， 例如鋯鈦酸鉛(PZT)在低溫時電容小，所以檢測電壓VOUT迅速下降(圖4中的Al)，而高溫時電容大，所以檢測電壓VOUT緩慢下降(圖4中的A2)。在讀出期間TR中，由於充電控制信號CHG為H電平，所以充電用電晶體Tl為截止狀態。並且，由於放電控制信號DCH為L電平，所以放電用電晶體T2為截止狀態。這樣，熱傳感器元件CF的放電停止，檢測電壓VOUT保持放電停止時刻的電壓值。該電壓值由電壓檢測電路50基於來自控制電路40的採樣信號SMP來檢測。如上所述，根據本實施方式的熱傳感器用檢測電路，通過採用不用斷續器等的極化量檢測方式(電容檢測方式)，以簡單的電路結構實現了溫度測量(紅外線檢測)。而且， 在充電期間，由於在放電用電阻元件中不流動電流，所以能夠降低檢測電路的耗電量。如上所述，由於熱傳感器元件CF的溫度使CF的電容值或測輻射熱計情況下的電阻值發生變化，所以放電引起的輸出電壓VOUT的電壓下降速度不同。因此，根據所要測量的溫度區域的不同，適於電壓檢測的放電時間也不同。即，在低溫區域，由於VOUT的下降速度快，所以放電時間優選比高溫時短。這是因為當放電時間變長時，VOUT收斂於L電平附近，因而很難高精度地檢測電壓差，從而導致檢測精度(溫度解析度)惡化。另一方面，在所要測量的溫度區域為高溫時，由於VOUT的下降速度慢，所以放電時間優選比低溫時長。這是因為當放電時間變短時，在VOUT的電壓差變大之前放電就停止了，因而很難高精度地檢測電壓差，結果導致檢測精度(溫度解析度)惡化。
根據本實施方式的熱傳感器用檢測電路，控制電路40能夠根據熱傳感器元件CF 的測量模式來切換使放電用電晶體T2處於截止狀態的定時。具體地，當例如使用鋯鈦酸鉛 (PZT)作為熱傳感器元件CF時，控制電路40能夠在熱傳感器元件CF的測量模式為低溫測量模式時，將使放電用電晶體T2處於截止狀態的定時設定成比測量模式為高溫測量模式的情況下的定時早的定時。另外，在使用其他材料作為熱傳感器元件CF時，有可能與PZT相反，在低溫區域電容大，電壓下降慢，而在高溫區域電容小，電壓下降快。在這種情況下，只要顛倒上述的定時設定即可。即，在熱傳感器元件CF的測量模式為高溫測量模式時，將使放電用電晶體T2處於截止狀態的定時設定為比測量模式為低溫測量模式的情況下的定時早的定時。圖5是基於測量模式的放電時間切換的說明圖。在測量溫度區域為低溫區域時， 例如，如圖5中的實線所示，檢測電壓VOUT迅速地下降。因此，在低溫測量模式中，通過將放電期間TD設為放電時間較短的放電期間TD1，如圖5中的Bi、B2所示，能在電壓差變大的定時檢測出電壓值。另一方面，在測量溫度區域為高溫區域時，例如，如圖5中的虛線所示，VOUT緩慢地變化。因此，在高溫測量模式中，通過將放電期間TD設為放電時間較長的放電期間TD2， 如圖5中的B3、B4所示，能在電壓差變大的定時檢測出電壓值。這樣，由於能夠與測量對象的溫度區域對應地設定優選的放電時間，所以可以在很寬的溫度範圍內提高熱傳感器用檢測電路的檢測精度(溫度解析度)。例如，在用於獲取物體的溫度分布的熱成像儀等中，通過切換成最適於以人的體溫為中心的溫度區域的測量模式(低溫測量模式)，能以高精度測量體溫。並且，在用於檢測火或發熱的安全設備等中，通過切換成高溫測量模式，能夠可靠地檢測火或發熱。通過這樣切換測量模式，能夠與用途相對應地提高溫度區域的檢測精度。3.熱傳感器裝置圖6(A)示出了本實施方式的熱傳感器裝置的結構例。該熱傳感器裝置包括傳感器陣列100、行選擇電路(行驅動器)110以及讀出電路120。並且，可以包括A/D轉換部 130和控制部150。通過使用該熱傳感器裝置，可以實現例如夜視儀等所使用的紅外攝像機寸。傳感器陣列100 (焦平面陣列)排列(配置)有多個傳感器單元。並且，設置有多條行線(字線、掃描線)和多條列線(數據線)。另外，行線及列線中的一個的條數也可以為一條。例如在行線為一條時，在圖6(A)中，沿行線的方向(橫向)上排列有多個傳感器單元。而在列線為一條時，沿列線的方向(縱向)上排列有多個傳感器單元。如圖6(B)所示，傳感器陣列100中的各傳感器單元配置(形成)在與各行線與各列線的相交位置對應的位置。例如，圖6(B)的傳感器單元配置在與行線WLl與列線DLl的相交位置對應的位置。其他的傳感器單元也是同樣的。行選擇電路110與一條或多條行線連接。而且，進行選擇各行線的動作。例如，以圖6(B)所示的QVGA(320X240像素)的傳感器陣列100(焦平面陣列)為例，行選擇電路
110進行依次選擇(掃描)行線Wi)、ffLl、ffL2......WL239的操作。也就是說，將對這些行
線進行選擇的信號(字選擇信號)輸出至傳感器陣列100。讀出電路120與一條或多條列線連接。而且，進行讀出各列線的操作。以OVGA的傳感器陣列100為例，讀出電路120進行讀出來自列線DL0、DL1、DL2......DL319的檢測信
號(檢測電流、檢測電荷)的操作。A/D轉換部130進行將讀出電路120中獲取的檢測電壓(測量電壓、極限電壓
(.....))· A · /D ·轉換成數字數據的處理。而且，輸出A/D轉換後的數字數據D0UT。
具體地，A/D轉換部130中設置有與多條列線的各列線對應的各A/D轉換器。而且，各A/D 轉換器對通過讀取電路120在相應列線獲取的檢測電壓進行A/D轉換處理。另外，也可以與多條列線對應地設置一個A/D轉換器，並使用該一個A/D轉換器時分地對多條列線的檢測電壓進行A/D轉換。控制部150(定時生成部)生成各種控制信號，並將其輸出給行選擇電路110、讀取電路120、A/D轉換部130。例如，生成並輸出充電或放電(復位)的控制信號。或者，生成並輸出控制各電路的定時的信號。圖7示出傳感器陣列100與讀出電路120的詳細結構例。在圖7中，傳感器單元及讀出電路使用的是圖3(A)、圖3(B)所示的結構，但是也可以組合其他結構和方法對其進行變形。傳感器單元包括熱傳感器元件CF、充電電路20、放電電路30及選擇用開關元件 TW。充電電路20設置在作為熱傳感器元件CF的一端節點的檢測節點m與高電位側電源節點VDD(廣義上的第二電源節點)之間。放電電路30設置在檢測節點m和低電位側電源節點VSS(廣義上的第一電源節點)之間。選擇用開關元件TW設置在檢測節點m與一條或多條列線DL(DL0 DL319)中的任一列線之間。各傳感器單元的操作與上述說明的檢測電路(圖3(A)、圖3(B))的操作相同。在行線札0被選擇時，柵極與行線Wi)連接的選擇用開關元件TW處於導通狀態。而且，與行線mi)對應的一個或多個傳感器單元分別與對應的列線DL(DL0 DL319)電連接。這時， 行線mi)以外的行線WLOVLl WL239)未被選擇。在充電期間TC中，由於充電控制信號CHG為L電平(低電位電平)，所以充電用電晶體Tl為導通狀態。並且，由於放電控制信號DCH為L電平，所以放電用電晶體T2為截止狀態。這樣，熱傳感器元件CF中施加有H電平(高電位電平)的電壓，充電電流通過充電用電晶體Tl流動，從而進行CF的充電。並且，在充電期間TC中，由於放電用電晶體T2為截止狀態，在放電用電阻元件RA中無電流流動，所以能夠降低耗電量。在放電期間TD中，由於充電控制信號CHG為H電平，所以充電用電晶體Tl為截止狀態。並且，由於放電控制信號DCH為H電平，所以放電用電晶體T2為導通狀態。這樣，不再向熱傳感器元件CF施加電壓，放電電流通過放電用電阻元件RA及放電用電晶體T2流動，從而進行CF的放電。該放電使檢測電壓(輸出電壓)VOUT開始下降。在讀出期間TR中，由於充電控制信號CHG為H電平，所以充電用電晶體Tl為截止狀態。並且，由於放電控制信號DCH為L電平，所以放電用電晶體T2為截止狀態。這樣，熱傳感器元件CF的放電停止，檢測電壓VOUT保持放電停止時刻的電壓值。該電壓值由讀出電路120通過與所選擇的各傳感器單元對應的列線DL(DL0 DL319)讀出。通過這種方式，按列(column)讀出來自與行線Wi)對應的一個或多個傳感器單元的檢測信號。之後，依次選擇其他的行線WL(WL1 WL239)，與上述同樣地從各傳感器單元讀出檢測信號。
另外，對於充電期間TC、放電期間TD、讀出期間TR的定時，除了如上所述的依次按行重複充電、放電、讀出這一循環的方法之外，還可以有各種方法。例如，也可以是對所有的傳感器單元同時進行充電、放電，之後依次按行讀出的方法。圖8示出了傳感器陣列100與讀出電路120的另一結構例。在圖8的結構例中， 傳感器單元中不設置放電電路，而在讀出電路120中設置放電用電阻元件RA。具體地，傳感器單元包括熱傳感器元件CF、充電電路20及選擇用開關元件TW。充電電路20設置在作為熱傳感器元件CF的一端節點的檢測節點m與高電位側電源節點 VDD (廣義上的第二電源節點)之間。選擇用開關元件TW設置在檢測節點m與一條或多條列線DL(DL0 DL319)中的任一列線之間。讀出電路120包括設置在一條或多條列線DL (DL0 DL319)中的任一列線與低電位側電源節點VSS(廣義上的第一電源節點)之間的放電用電阻元件RA。在充電期間TC中，使選擇用開關元件TW處於截止狀態、S卩非選擇狀態，從而通過充電電路20對熱傳感器元件CF充電。在放電期間TD中，使選擇用開關元件TW處於導通狀態、即處於選擇狀態，從而通過與相應列線DL(DL0 DL319)連接的放電用電阻元件RA 進行熱傳感器元件CF的放電。在讀出期間TR中，使選擇用開關元件TW處於截止狀態、即非選擇狀態，從而停止熱傳感器元件CF的放電。檢測電壓VOUT保持放電停止時刻的電壓值。該電壓值由讀出電路120讀出。由此，由於能夠使每列(column)共用一個放電用電阻元件，所以能夠簡化傳感器單元的結構。並且，由於能夠在整個熱傳感器裝置中減少電阻元件的總數，所以能降低電阻元件的電阻值的偏差帶來的影響。圖9示出了本實施方式的傳感器單元的另一構成例。在圖9所示的傳感器單元中， 在上述圖7所示的傳感器單元的基礎上增加了 P型電晶體T3，並根據檢測電壓VOUT控制T3 的柵極，從而輸出與VOUT對應的輸出電流I0UT。這樣，能夠增加在列線DL(DL0 DL319) 中流動的電流。其結果，能夠使列線DL的布線電容(寄生電容)所引起的傳輸延遲變小， 所以能夠縮短讀出所需的時間。並且，能夠降低列線DL所拾取的噪聲的影響。如上所述，根據本實施方式的熱傳感器裝置，由於其是檢測熱傳感器元件的極化量(電容，capacitance)的方式，所以無需斷續器等。並且，由於傳感器單元的電路結構簡單，所以能夠減小產生的噪音，從而能提高成品率。並且，由於能夠減小傳感器單元的尺寸， 所以實現了熱傳感器裝置的高精密化。而且，由於在充電期間放電用電阻元件中無電流流動，所以能降低耗電量。由於圖8所示的傳感器單元不含放電電路，因而能夠減小尺寸，所以有利於熱傳感器裝置的高精密化。由於能夠減少電阻元件的總數，所以具有不易受到電阻元件的電阻值偏差的影響的優點。但是，由於列線DL的布線電阻及布線電容導致放電時間變長，所以具有測量時間變長的缺點。圖9所示的傳感器單元由於能夠使列線DL的布線電容(寄生電容)所引起的傳輸延遲變小，所以具有以下優點能夠縮短讀出所需的時間，並能夠降低列線DL所拾取的噪音的影響。但是，由於傳感器單元的尺寸變大，所以不利於高精密化。4.電子設備圖10示出了包括本實施方式的熱傳感器用檢測電路與熱傳感器裝置的電子設備
11的結構例。該電子設備例如是紅外攝像機，包括光學系統200、熱傳感器裝置210、圖像處理部220、處理部230、存儲部M0、操作部250以及顯示部沈0。另外，本實施方式的電子設備並不限定於圖10中的結構，可以省略其構成要素的一部分(例如光學系統、操作部、顯示部等)或追加其他的構成要素等進行各種變形。光學系統200例如包括一個或多個透鏡及驅動這些透鏡的驅動部等。而且，進行將物體圖像成像在熱傳感器裝置210上等處理。並且，必要時也進行調焦等。熱傳感器裝置210是圖6㈧等中所述的裝置，並進行物體圖像的攝像處理。圖像處理部220基於來自熱傳感器裝置210的數字圖像數據(像素數據)，進行圖像校正處理等各種圖像處理。處理部230對整個電子設備進行控制，或對電子設備內的各模塊進行控制。該處理部230例如通過CPU等來實現。存儲部240存儲各種信息，例如用作處理部230及圖像處理部220的工作區。操作部250是用於用戶操作電子設備的界面，通過例如各種按鈕及 ⑶I (Graphical User hterface 圖形用戶界面)畫面等來實現。顯示部260用於顯示例如由熱傳感器裝置210獲取的圖像及GUI畫面等，通過液晶顯示器或有機EL顯示器等各種顯示器來實現。另外，本實施方式可以應用於例如拍攝夜間的物體圖像的夜視儀、獲取物體的溫度分布的熱成像儀、檢測人的侵入的侵入檢測器、解析(測量)物體的物理信息的解析設備 (測量設備)、檢測火或發熱的安全設備、工廠等所設置的FA(Fact0ry Automation 工廠自動化)設備等各種電子設備。以上對本實施方式進行了詳細地說明，但是只要實質上不脫離本發明的發明點及效果，可以有很多的變形，這對本領域技術人員來說是容易理解的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發明的保護範圍內。例如，說明書或附圖中至少一次與更廣義或同義的其他不同術語(第一電源節點、第二電源節點)同時記載的術語(VSS節點、VDD節點)可以在說明書或附圖的任何地方替換成該不同術語。並且，熱傳感器用檢測電路、熱傳感器裝置及電子設備的結構與操作也並不限定於本實施方式所述的情況，可以有各種變形。
0099]附圖標記0100]11熱釋電體12電極0101]20充電電路30放電電路0102]40控制電路50電壓檢測電路0103]100傳感器陣列110行選擇電路(行驅動器)0104]120讀出電路130A/D轉換部0105]140列掃描電路150控制部0106]200光學系統210熱傳感器裝置0107]220圖像處理部230處理部(CPU)0108]240存儲部250操作部0109]260顯示部CF熱傳感器元件0110]Nl檢測節點RA放電用電阻元件0111]Tl充電用電晶體T2放電用電晶體
權利要求
1.一種熱傳感器用檢測電路，其特徵在於，包括充電電路，設置在作為熱傳感器元件的一端節點的檢測節點與第二電源節點之間；以及放電電路，設置在所述檢測節點和第一電源節點之間，其中，所述放電電路具有串聯地設置在所述檢測節點和所述第一電源節點之間的放電用電阻元件及放電用電晶體。
2.根據權利要求1所述的熱傳感器用檢測電路，其特徵在於，所述充電電路包括設置在所述第二電源節點和所述檢測節點之間的充電用電晶體， 在充電期間中，所述充電用電晶體處於導通狀態，所述放電用電晶體處於截止狀態， 在放電期間中，所述充電用電晶體處於截止狀態，所述放電用電晶體處於導通狀態。
3.根據權利要求2所述的熱傳感器用檢測電路，其特徵在於，還包括 控制電路；以及檢測所述檢測節點的電壓的電壓檢測電路，其中，在所述充電期間中，所述控制電路進行使所述充電用電晶體處於導通狀態、使所述放電用電晶體處於截止狀態的控制，在所述放電期間中，所述控制電路進行使所述充電用電晶體處於截止狀態、使所述放電用電晶體處於導通狀態的控制，在所述放電期間後的讀出期間中，所述控制電路進行使所述充電用電晶體處於截止狀態、使所述放電用電晶體處於截止狀態的控制，並指示所述電壓檢測電路對所述檢測節點的電壓進行採樣。
4.根據權利要求3所述的熱傳感器用檢測電路，其特徵在於，所述控制電路根據所述熱傳感器元件的測量模式，切換使所述放電用電晶體處於截止狀態的定時。
5.根據權利要求4所述的熱傳感器用檢測電路，其特徵在於，在所述熱傳感器元件的測量模式為低溫測量模式時，所述控制電路將使所述放電用電晶體處於截止狀態的定時設定成比所述測量模式為高溫測量模式的情況下的定時早的定時。
6.一種熱傳感器裝置，其特徵在於，包括 具有多個傳感器單元的傳感器陣列；一條或多條行線； 一條或多條列線；與所述一條或多條行線連接的行選擇電路； 與所述一條或多條列線連接的讀出電路；以及控制電路，其中，所述多個傳感器單元中的各傳感器單元包括 熱傳感器元件；充電電路，設置在作為所述熱傳感器元件的一端節點的檢測節點與第二電源節點之間；放電電路，設置在所述檢測節點和第一電源節點之間；以及選擇用開關元件，設置在所述檢測節點與所述一條或多條列線中的任一列線之間。
7.一種熱傳感器裝置，其特徵在於，包括 具有多個傳感器單元的傳感器陣列；一條或多條行線； 一條或多條列線；與所述一條或多條行線連接的行選擇電路； 與所述一條或多條列線連接的讀出電路；以及控制電路，其中，所述多個傳感器單元中的各傳感器單元具有 熱傳感器元件；充電電路，設置在作為所述熱傳感器元件的一端節點的檢測節點與第二電源節點之間；以及選擇用開關元件，設置在所述檢測節點與所述一條或多條列線中的任一列線之間， 所述讀出電路具有放電用電阻元件，所述放電用電阻元件設置在所述一條或多條列線中的任一列線與第一電源節點之間，在充電期間中，所述各傳感器單元通過所述充電電路進行充電，在所述充電期間後的放電期間中，使所述選擇用開關元件處於導通狀態，從而通過所述放電用電阻元件進行放 H1^ ο
8.一種電子設備，包括權利要求1至5中任一項所述的熱傳感器用檢測電路。
9.一種電子設備，包括權利要求6或7所述的熱傳感器裝置。
全文摘要
本發明公開了一種熱傳感器用檢測電路、熱傳感器裝置及電子設備，其中熱傳感器用檢測電路包括充電電路，設置在熱傳感器元件的檢測節點與第二電源節點之間；以及放電電路，設置在檢測節點和第一電源節點之間，其中，放電電路具有串聯地設置在檢測節點和第一電源節點之間的放電用電阻元件及放電用電晶體。
文檔編號G01J5/34GK102192790SQ20111002747
公開日2011年9月21日 申請日期2011年1月25日 優先權日2010年1月26日
發明者吉崎圭, 山村光宏 申請人:精工愛普生株式會社