Circuits de lecture innovants pour capteur infrarouge bolométrique
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
This PhD work deals with the image quality improvement of Microbolometer infrared detectors by Fixed Pattern Noise Reduction. First the work addresses the problem thermal imaging acquisition with an uncooled technology. We show why the Fixed Pattern Noise is becoming a predominant factor in image quality evaluation based on the state of the Art in bolometric readout circuit design. An algebraic model is then discussed to identify the predominant technological factor in the detector signal dispersion. We show that this critical factor is the resistance prefactor of the bolometer. This statement has been verified through measurement campaigns on existing devices. An algorithm is presented to correct the signal spread introduced by the prefactor. Performance of this algorithm is evaluated and limits are explained. To overcome these limitations, a new mixed mode architecture is developed and validated by simulation. Finally, two circuits aiming at lowering the second order factors are presented and tested. Functionality is demonstrated and limitations are found. Five circuits have been drawn during this work. They are described in this manuscript.
Abstract FR:
Le travail de thèse concerne l'amélioration de la qualité d'image des détecteurs infrarouges bolométriques par diminution du bruit spatial fixe. Dans un premier temps, la thèse aborde la problématique de l'acquisition d'image infrarouge thermique non-refroidies et montre en quoi le bruit spatial fixe devient un problème prédominant quand il s'agit d'évaluer la qualité d'image des capteurs de l'état de l'art. Une modélisation analytique d'un détecteur est ensuite développée afin d'identifier le paramètre technologique prédominant dans la dispersion de réponse. On démontre ainsi que le préfacteur de résistance est de loin le principal responsable de la dispersion de signal des matrices de bolomètres. Ce travail est étayé par des mesures réalisées sur des composants existants. Un algorithme de correction numérique des dispersions induite par ce facteur prédominant est développé. Sa performance de correction est mise en évidence et ses limites sont explicitées. Afin de dépasser ces limitations, une nouvelle architecture mixte numérique/analogique est proposée et validée par simulation. Enfin deux circuits de réduction des facteurs secondaires sont présentés et testés, on en démontre leur fonctionnalité et leurs limites dans un dernier chapitre. Cette thèse a fait l'objet de cinq dépôts de brevets et de six communications scientifiques. Cinq circuits d'études ont été réalisés pendant ces travaux et leur fonctionnement est explicité dans ce manuscrit.