[发明专利]一种红外焦平面阵列探测器的读出电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种红外焦平面阵列探测器，尤其是涉及一种红外焦平面阵列探测器的读出电路。

背景技术

根据普朗克辐射定理，任何温度高于绝对零度的物体，其内部都会发生分子热运动，从而产生波长不等的红外辐射。红外辐射具有强度和波长直接与物体表面温度有关的重要特征，提供了物体的丰富的信息。但是红外辐射是一种不可见的电磁波，利用红外辐射来获取物体的信息的时候，需要将这种红外辐射转换为可测量的信号。

红外焦平面阵列探测器就是将红外辐射转换成可测量的信号的装置。红外焦平面阵列探测器通过光电转换、电信号处理等手段将目标物体的温度分布转换成视频图像，其具有抗干扰能力强、隐蔽性能好、跟踪和制导精度高等优点，在军事和民用领域获得了广泛的应用。

但是红外焦平面阵列探测器在工作温度较高时，其本身固有的热激发过程会快速增加，从而使得暗电流和噪声迅速上升，会极大地降低红外焦平面阵列探测器的性能，所以需要制冷设备使其工作在低温环境下。但是由于制冷设备的存在，使得探测系统在体积、重量、功耗和成本方面都大量增加，从而增加了它应用的困难性。

随着技术的不断发展，人们提出了非制冷红外焦平面阵列探测器。非制冷红外焦平面阵列探测器可在常温下工作，无需制冷设备，并具有质量轻、体积小、寿命长、成本低、功耗小、启动快及稳定性好等优点，满足了民用红外系统和部分军事红外系统对长波红外探测器的迫切需要。因而使这项技术得到了快速的发展和广泛的应用。

微测辐射热计焦平面阵列(FPA)具有较高的灵敏度，是应用最广泛的一种非制冷红外焦平面阵列探测器。其工作原理是热敏材料吸收入射的红外辐射后温度改变，从而引起自身电阻值的变化，通过测量其电阻值的变化探测红外辐射信号的大小。

非制冷红外焦平面阵列探测器并非真的完全不需要制冷，而是使用热电制冷器（Thermo-Electric Cooler, TEC）来稳定其工作温度，而TEC本身具有一定的体积和功耗，从而使非制冷红外焦平面阵列探测器的应用受到一定程度的影响，所以人们尝试去除TEC。然而去除TEC后，由于像元接受红外辐射后温度会升高，衬底温度的变化会导致焦平面阵列极大的非均匀性，从而影响读出结果。

通常解决无TEC的非制冷红外焦平面阵列探测器的非均匀性的方法，一方面在于工艺上的改进，另一方面在于涉及具有非均匀性校正功能的读出电路，从而在读出电路上对这种非均匀性进行补偿，使得非制冷红外焦平面阵列探测器在没有TEC作为温度稳定装置的情况下，也能正常工作，输出具有良好质量的图像。

现有的能够对无TEC非制冷红外焦平面阵列探测器的非均匀性进行校正的读出电路的非均匀性校正的效果会受到元件由于加工工艺等的影响而产生的相同类型元件之间的性能差异的影响，从而使得这种现有的读出电路的非均匀性校正效果不是很好。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种非均匀性校正效果不受元件之间性能差异的影响的红外焦平面阵列探测器的读出电路。

本发明实施例公开的技术方案包括：

提供了一种红外焦平面阵列探测器的读出电路，所述红外焦平面阵列探测器包括微测辐射热计阵列，其特征在于：包括至少两个列读出电路，每个所述列读出电路分别连接到所述微测辐射热计阵列中的与所述列读出电路对应的列中的微测辐射热计；其中：每个所述列读出电路包括第一晶体管、第二晶体管、参比电阻和列输出端；所述第一晶体管的源极连接到所述微测辐射热计阵列中的与所述列读出电路对应的列中的微测辐射热计，所述第一晶体管的漏极连接到所述第二晶体管的漏极，所述第一晶体管的栅极连接到第一偏置电压；所述第二晶体管的源极连接到所述参比电阻的一端；所述第二晶体管的栅极连接到第二偏置电压；所述参比电阻的另一端连接到第三偏置电压；所述第一晶体管的漏极和所述第二晶体管的漏极还连接到所述列输出端；其中所述至少两个列读出电路的所述参比电阻相互并联。

进一步地，每个所述列读出电路还包括运算放大器，所述运算放大器的反相输入端连接到所述第一晶体管的漏极和所述第二晶体管的漏极；所述运算放大器的同相输入端连接到参考电压；所述运算放大器的输出端连接到列输出端。

进一步地，每个所述列读出电路还包括电容，所述电容连接在所述运算放大器的反相输入端和所述运算放大器的输出端之间。

进一步地，每个所述列读出电路还包括复位开关，所述复位开关连接在所述运算放大器的反相输入端和所述运算放大器的输出端之间。