JP2016212007A - 検出装置、電子機器および焦電素子のポーリング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 焦電素子を用いた検出装置の感度を高くする。【解決手段】 ノードＮ１およびノードＮ２間には、複数（Ｎ個）の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮおよび複数（Ｎ個）のスイッチＳＷ１〜ＳＷＮが直列接続されている。第ｎ番目の焦電素子ＰＹｎには、第ｎ番目のスイッチＳＷｎが並列接続されている。ポーリング回路３０のポーリング制御部３２は、スイッチＳＷ１〜ＳＷＮのうちのポーリング対象とする焦電素子ＰＹｎに並列接続されているスイッチＳＷｎをオフし、ポーリング対象としない焦電素子ＰＹｎに並列接続されているスイッチＳＷｎをオンし、ノードＮ１およびノードＮ２間にポーリング電圧を印加することで当該ポーリング対象とする焦電素子ＰＹｎのポーリングを行う。【選択図】図１

Description

本発明は、焦電素子を用いた検出装置、その検出装置を用いた電子機器および焦電素子のポーリング方法に関する。

焦電素子を用いた赤外線の検出装置として、例えば、特許文献１に開示された検出装置がある。この特許文献１の検出装置では、チョッパーによって赤外線の焦電素子への照射および遮断が繰り返される。この結果、焦電素子の温度が変化して焦電流が発生する。そして、この検出装置では、焦電素子に発生した焦電流がインピーダンス変換回路によって電圧信号に変換される。

特開昭５９−１４２４２７号公報

しかし、焦電素子に用いられる強誘電体の比誘電率は非常に高い。このため、特許文献１の検出装置では、焦電素子の静電容量が大きく、焦電素子から大きな電圧信号を取り出すことができない。その結果、特許文献１の検出装置では、感度を高くすることが困難である。

この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、焦電素子を用いた検出装置の感度を高くすることを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明の検出装置は、ポーリング電圧が印加されるノード間に直列接続された複数の焦電素子と、前記複数の焦電素子のうちの１個以上の焦電素子に各々が並列接続された複数のスイッチを有し、前記複数のスイッチのオン／オフを制御することにより、前記１個以上の焦電素子に対して前記ポーリング電圧を印加して結晶ドメインの分極方向を揃えるポーリング回路と、を具備する。

かかる発明によれば、複数のスイッチのオン／オフを制御することにより複数の焦電素子のうちの１個以上の焦電素子内の結晶ドメインの分極方向が揃えられる。結晶ドメインとは、結晶配向が揃った複数の結晶の粒塊（グレイン）で構成されて焦電素子の分極方向の変化単位となる領域である。焦電素子全体の分極は焦電素子内の結晶ドメインの分極ベクトルを合成したものとなるため、結晶ドメインの分極方向が揃えられた焦電素子では、結晶ドメインの分極方向が揃えられていない焦電素子に比べて分極が大きくなる。焦電素子の温度が変化すると、当該焦電素子の分極が変化する。この分極の変化に応じて発生する電荷量は分極の変化量と等価のため、分極が大きな素子ではより大きな電荷が発生する。これにより、結晶ドメインの分極方向が揃えられた焦電素子では、結晶ドメインの分極方向が揃えられていない焦電素子に比べ、小さな温度変化に対して大きな電荷が発生する。従って、本検出装置によれば、焦電素子内の結晶ドメインの分極方向を揃えるポーリングを焦電素子に施すことにより、感度を高くすることができる。

また、かかる発明によれば、焦電素子内の結晶ドメインの分極方向を揃えるための複数のスイッチは、複数の焦電素子のうちの１個以上の焦電素子に並列接続されている。スイッチのオフ抵抗は、焦電素子のリーク抵抗よりもはるかに大きい。このため、複数の焦電素子が直列接続され、かつ、その焦電素子にスイッチが並列接続されている回路の抵抗値は、ほぼ焦電素子全体のリーク抵抗となる。従って、この回路に発生する熱雑音も焦電素子のリーク抵抗で決まり、スイッチのオフ抵抗は熱雑音に寄与しない。すなわち、本検出装置によれば、焦電素子にスイッチが接続されたことによる熱雑音の増加は生じない。従って、本検出装置によれば、焦電素子にスイッチが接続されていてもＳ／Ｎ比が低下しない。

好ましい態様において、前記ポーリング回路は、前記複数のスイッチのうちのポーリング対象とする焦電素子に並列接続されたスイッチをオフし、前記複数のスイッチのうちのポーリング対象としない焦電素子に並列接続されたスイッチをオンして前記ノード間に前記ポーリング電圧を印加するポーリング設定制御を実行する。

この態様によれば、オフしたスイッチに並列接続された焦電素子にのみポーリング電圧が印加される。このため、この態様によれば、直列接続されたすべての焦電素子にポーリング電圧が印加される場合に比べ、ポーリング電圧を低くすることができる。

この発明の第１実施形態である検出装置１の構成を示す回路図である。 同検出装置１のポーリング回路３０のポーリング制御部３２が、焦電素子ＰＹ３に並列接続されたスイッチＳＷ３をオフし、その他のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４およびＳＷ５をオンした場合の同検出装置１の一部を示す回路図である。 検出動作時のノイズ密度の周波数特性を示す図である。 焦電素子にポーリング電圧を印加するためのスイッチを焦電素子に接続した他の検出装置の構成を例示した回路図である。 この発明の第２実施形態である検出装置１Ａの構成を示す回路図である。 この発明の第３実施形態である検出装置１Ｂの構成を示す回路図である。 この発明の変形例（７）の検出装置１Ｃの構成を示す回路図である。

（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態である検出装置１の構成を示す回路図である。図１に示すように、検出装置１は、複数（Ｎ個）の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮ（図１の例ではＮ＝５）、検出回路２０およびポーリング回路３０を含んでいる。ポーリング回路３０は、複数（Ｎ個）のスイッチＳＷ１〜ＳＷＮ（図１の例ではＮ＝５）およびポーリング制御部３２を含んでいる。なお、Ｎ個の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮおよびＮ個のスイッチＳＷ１〜ＳＷＮを各々区別しないときは、焦電素子ＰＹｎおよびスイッチＳＷｎと表記する（ｎ＝１〜Ｎ）。

検出装置１は、例えば、焦電型赤外線センサーである。検出装置１の焦電素子ＰＹｎは、赤外線を検出する検出素子である。ここで、焦電素子ＰＹｎについてより詳細に説明する。焦電素子ＰＹｎに赤外線が到達すると、焦電素子ＰＹｎは、その赤外線を吸収して熱を発生する。この熱により、当該焦電素子ＰＹｎでは、焦電材料の温度が上昇する。この温度上昇に応じて、当該焦電材料内の分極量が変化し、当該焦電素子ＰＹｎの一方の電極では正の電荷が発生し、他方の電極では負の電荷が発生する。このように、焦電素子ＰＹｎの一対の電極の各々において電荷が発生する結果、焦電素子ＰＹｎに焦電流が生じる。

検出装置１のＮ個の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮは、例えば、同一チップ上に形成される。Ｎ個の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮは、図１に示すように、ノードＮ１とノードＮ２との間に直列接続されている。Ｎ個の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮの各々に赤外線が到達すると各焦電素子ＰＹｎの各電極において電荷が発生し、ノードＮ１およびノードＮ２間には、各焦電素子ＰＹｎの各電極において発生した電荷が発生する。

ノードＮ１にはスイッチＳＷＶ３を介して検出回路２０が接続され、ノードＮ２にはスイッチＳＷＶ４を介して検出回路２０が接続されている。検出回路２０は、直列接続されたＮ個の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮに発生する電荷を取り出して検出装置１の検出結果を示す検出信号を出力する回路である。本実施形態の検出回路２０は、オペアンプ２２を用いた積分回路である。より詳細には、オペアンプ２２の反転入力端子はスイッチＳＷＶ３を介してノードＮ１に接続されており、オペアンプ２２の非反転入力端子はスイッチＳＷＶ４を介してノードＮ２に接続されている。オペアンプ２２の出力端子は、検出装置１の出力端子Ｔｏに接続されている。オペアンプ２２の反転入力端子とオペアンプ２２の出力端子との間には、コンデンサー２４が介挿されている。オペアンプ２２の正電源端子には電圧Ｖｃｃが印加され、オペアンプ２２の負電源端子には電圧Ｖｓｓが印加される。オペアンプ２２の非反転入力端子とスイッチＳＷＶ４との間のノードＮ４は、端子Ｔ４に接続されている。この端子Ｔ４には、（Ｖｃｃ−Ｖｓｓ）／２＋Ｖｓｓの電圧が印加される。例えば、オペアンプ２２の負電源端子に印加される電圧Ｖｓｓが０ｖである場合、端子Ｔ４には、オペアンプ２２の正電源端子に印加される電圧Ｖｃｃの半分の電圧（Ｖｃｃ／２）が印加される。ここで、オペアンプ２２では、その出力信号をコンデンサー２４を介して反転入力端子に帰還させる負帰還動作が行われる。この負帰還動作により、オペアンプ２２は、反転入力端子の電位を非反転入力端子の電位（具体的には（Ｖｃｃ−Ｖｓｓ）／２＋Ｖｓｓ）に一致させたバーチャルショート状態となる。

検出装置１では、スイッチＳＷＶ３およびＳＷＶ４がオフの状態からオンされると、ノードＮ１およびノードＮ２間に蓄積されていた焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮの電荷が検出回路２０のオペアンプ２２の反転入力端子に流入される。これにより、オペアンプ２２の反転入力端子の電位が上昇する。すると、オペアンプ２２の出力電圧が低下し、この電圧低下がコンデンサー２４を介してオペアンプ２２の反転入力端子へ負帰還され、反転入力端子の電位の上昇が抑制される。この負帰還動作により、焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮの電荷がコンデンサー２４に移動する。この結果、オペアンプ２２の出力電圧は、焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮの電荷に比例した電圧（図１では電圧Ｖｏｕｔ）だけ増減する。検出回路２０は、このようなオペアンプ２２の出力電圧の増減を検出信号として出力する。すなわち、本実施形態の検出回路２０は、電荷−電圧変換回路として機能する。なお、電圧を出力する検出回路２０では、負荷が大きい次段回路を電圧降下させずに駆動するために出力インピーダンスを低くしている。

焦電素子は、製造直後などでは、当該焦電素子内の結晶ドメインの分極方向が結晶ドメイン毎にバラバラになっている。このような状態の焦電素子を用いた検出装置では、赤外線の到達を感度良く検出することが困難である。これに対して、本実施形態の検出装置１は、検出装置１の感度を良くするためにポーリング回路３０を有している。ポーリング回路３０は、焦電素子ＰＹｎに接続されている。

ポーリング回路３０は、焦電素子ＰＹｎにポーリング（分極処理）を施す回路である。ポーリングは、焦電素子ＰＹｎの電極間に比較的高い電圧（以下、ポーリング電圧という）を与えて、当該焦電素子ＰＹｎ内の各結晶ドメインの分極方向を概ね揃えて、当該焦電素子ＰＹｎ全体としての分極量を大きくする処理である。本実施形態のポーリング回路３０は、Ｎ個の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮが直列接続されたノードＮ１およびノードＮ２間にポーリング電圧を印加して、ノードＮ１およびノードＮ２間のＮ個の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮのうちのポーリング対象として選択した1個の焦電素子ＰＹｎにポーリングを施す。このポーリングは、ポーリング回路３０がスイッチＳＷ１〜ＳＷＮのオン／オフを制御することで実現される。このポーリングは、例えば、検出装置１の工場出荷時等において行われる。なお、ポーリングは、検出装置１の工場出荷後において行われても良い。

ポーリング回路３０において、スイッチＳＷ１〜ＳＷＮは、例えば、電界効果トランジスターなどであり、焦電素子ＰＹｎが形成されるチップ上に実装される。第ｎ番目のスイッチＳＷｎは、第ｎ番目の焦電素子ＰＹｎに並列接続されている。このように、Ｎ個のスイッチＳＷ１〜ＳＷＮは、焦電素子ＰＹｎに各々並列接続されるとともにノードＮ１およびノードＮ２間に直列接続されている。

ポーリング回路３０の端子Ｔ１およびＴ２は、ポーリング電圧を発生させるポーリング電源（図示略）に接続される。具体的には、端子Ｔ１は、ポーリング電源の正極に接続されてポーリング電圧の高電位側の電位（＋Ｖｐｏｌ）になっており、端子Ｔ２は、ポーリング電源の負極に接続されてポーリング電圧の低電位側の電位（−Ｖｐｏｌ）になっている。端子Ｔ１は、スイッチＳＷＶ１を介してノードＮ１に接続されている。端子Ｔ２は、スイッチＳＷＶ２を介してノードＮ２に接続されている。スイッチＳＷＶ１およびＳＷＶ２も、スイッチＳＷｎと同様に、例えば、電界効果トランジスターなどである。

ポーリング制御部３２は、Ｎ個のスイッチＳＷ１〜ＳＷＮ、スイッチＳＷＶ１、スイッチＳＷＶ２、スイッチＳＷＶ３およびスイッチＳＷＶ４のそれぞれのオン／オフの切り替えを予め定められた順番で行うことにより、ポーリング対象とする焦電素子ＰＹｎ毎のポーリングの実行を制御する回路である。各スイッチＳＷ１〜ＳＷＮ、ＳＷＶ１、ＳＷＶ２、ＳＷＶ３およびＳＷＶ４が電界効果トランジスターの場合、ポーリング制御部３２は、各スイッチＳＷ１〜ＳＷＮ、ＳＷＶ１、ＳＷＶ２、ＳＷＶ３およびＳＷＶ４の各ゲートにゲート信号を与えることにより各スイッチＳＷ１〜ＳＷＮ、ＳＷＶ１、ＳＷＶ２、ＳＷＶ３およびＳＷＶ４のオン／オフを制御する。

ポーリング制御部３２は、焦電素子ＰＹｎのポーリングを実行しない期間においては、スイッチＳＷＶ１およびＳＷＶ２をオフした状態に維持する。また、ポーリング制御部３２は、検出装置１が赤外線の検出動作を行う際には、スイッチＳＷ１〜ＳＷＮ、ＳＷＶ１およびＳＷＶ２をオフした状態で、スイッチＳＷＶ３およびＳＷＶ４のオン／オフを繰り返す。より詳細には、ポーリング制御部３２は、焦電素子ＰＹｎが赤外線の照射を受けている所定期間にわたり、スイッチＳＷＶ３およびＳＷＶ４をオフ状態にしておき、ノードＮ１およびノードＮ２間に電荷を蓄積する。その後、ポーリング制御部３２は、スイッチＳＷＶ３およびＳＷＶ４をオンして、ノードＮ１およびノードＮ２間に蓄積した電荷を検出回路２０へ送る。また、ポーリング制御部３２は、スイッチＳＷＶ１とＳＷＶ３とが同時にオンした状態にならないようにスイッチＳＷＶ１とＳＷＶ３のオン／オフを制御する。これは、ポーリング電圧の高電位側の電位（＋Ｖｐｏｌ）になっている端子Ｔ１と、（Ｖｃｃ−Ｖｓｓ）／２＋Ｖｓｓの電圧が現れているオペアンプ２２の反転入力端子とがショートしないようにするためである。同様に、ポーリング制御部３２は、スイッチＳＷＶ２とＳＷＶ４とが同時にオンした状態にならないようにスイッチＳＷＶ２とＳＷＶ４のオン／オフを制御する。これは、ポーリング電圧の低電位側の電位（−Ｖｐｏｌ）になっている端子Ｔ２と、（Ｖｃｃ−Ｖｓｓ）／２＋Ｖｓｓの電圧が現れているオペアンプ２２の非反転入力端子とがショートしないようにするためである。

ポーリング制御部３２は、例えば、工場出荷時等における作業者の操作によってポーリングの開始が指示されると、概略的には以下の動作を行う。ポーリング制御部３２は、まず、Ｎ個のスイッチＳＷ１〜ＳＷＮのオン／オフを制御する動作（以下「第１のステップ」という）を実行する。具体的には、第１のステップは、Ｎ個のスイッチＳＷ１〜ＳＷＮのうちのポーリング対象とする第ｎ番目の焦電素子ＰＹｎに並列接続された第ｎ番目のスイッチＳＷｎをオフし、Ｎ個のスイッチＳＷ１〜ＳＷＮのうちのポーリング対象としない第１番目から第ｎ−１番目の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹｎ−１および第ｎ＋１番目から第Ｎ番目の焦電素子ＰＹｎ＋１〜ＰＹＮの各々に並列接続された第１番目から第ｎ−１番目のスイッチＳＷ１〜ＳＷｎ−１および第ｎ＋１番目から第Ｎ番目のスイッチＳＷｎ＋１〜ＳＷＮをオンする動作である。第１のステップの実行後に、ポーリング制御部３２は、ノードＮ１とノードＮ２との間にポーリング電圧を印加する動作（以下「第２のステップ」という）を実行する。具体的には、第２のステップは、スイッチＳＷＶ１およびＳＷＶ２をオンすることでノードＮ１およびノードＮ２間にポーリング電圧を印加する動作である。ポーリング制御部３２は、Ｎ個の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮにおけるポーリング対象とする焦電素子ＰＹｎを第１番目の焦電素子ＰＹ１から第Ｎ番目の焦電素子ＰＹＮまで順次切り替えつつ、このようなポーリング設定制御（すなわち、第１のステップと第２のステップ）を繰り返す。

図２は、ポーリング制御部３２が焦電素子ＰＹ３に並列接続されたスイッチＳＷ３のみをオフし、その他のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４およびＳＷ５をオンした場合の検出装置１の一部を示す回路図である。図２は、焦電素子ＰＹ３をポーリング対象とする場合を示している。図２の例では、スイッチＳＷＶ１およびＳＷＶ２がオンしているため、ノードＮ１が高電位側のポーリング電位（＋Ｖｐｏｌ）、ノードＮ２が低電位側のポーリング電位（−Ｖｐｏｌ）となっている。図２の例では、スイッチＳＷ１およびＳＷ２がオンしているため、焦電素子ＰＹ３のノードＮ１側の電極は、ノードＮ１と同じ高電位側のポーリング電位（＋Ｖｐｏｌ）となる。また、スイッチＳＷ４およびＳＷ５がオンしているため、焦電素子ＰＹ３のノードＮ２側の電極は、ノードＮ２と同じ低電位側のポーリング電位（−Ｖｐｏｌ）となる。すなわち、図２の例では、ノードＮ１およびノードＮ２間に印加されるポーリング電圧と同じ電圧が焦電素子ＰＹ３に印加される。また、図２の例では、焦電素子ＰＹ１の両端の電極および焦電素子ＰＹ２の両端の電極は、いずれもノードＮ１と同じ高電位側のポーリング電位（＋Ｖｐｏｌ）となるため、焦電素子ＰＹ１およびＰＹ２にはポーリング電圧が印加されない。また、焦電素子ＰＹ４の両端の電極および焦電素子ＰＹ５の両端の電極は、いずれもノードＮ２と同じ低電位側のポーリング電位（−Ｖｐｏｌ）となるため、焦電素子ＰＹ４およびＰＹ５にはポーリング電圧が印加されない。従って、ポーリング制御部３２がこのように各スイッチＳＷｎをオン／オフすることにより、本実施形態の検出装置１では、Ｎ個の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮのうちポーリング対象とする１個の焦電素子ＰＹｎにのみ選択的にポーリング電圧を印加することができる。

図１を参照して、ポーリング制御部３２が実行する制御内容を詳細に説明する。まず、ポーリング制御部３２は、ポーリングの開始が指示されると、スイッチＳＷＶ３およびＳＷＶ４をオフして、ポーリング回路３０と検出回路２０とを電気的に切り離す。そして、ポーリング制御部３２は、すべてのスイッチＳＷ１〜ＳＷ５、ＳＷＶ１〜ＳＷＶ４をオフの状態にしておく。この状態において、ポーリング制御部３２は、ポーリング対象となる焦電素子ＰＹ１に並列接続されたスイッチＳＷ１のオフ状態を維持しつつ、ポーリング対象としない焦電素子ＰＹ２〜ＰＹ５に並列接続されたスイッチＳＷ２〜ＳＷ５をオンする第１のステップを実行する。そして、スイッチＳＷ１がオフの状態でスイッチＳＷ２〜ＳＷ５がオンの状態において、ポーリング制御部３２は、スイッチＳＷＶ１およびＳＷＶ２をオンすることでノードＮ１とノードＮ２との間にポーリング電圧を印加する第２のステップを実行する。第２のステップによるポーリング電圧の印加は所定時間にわたり維持される。以上に説明した第１のステップおよび第２のステップの結果、ポーリング対象に選択した焦電素子ＰＹ１にポーリング電圧が印加される。

次に、ポーリング制御部３２は、スイッチＳＷＶ１およびＳＷＶ２をオフし、ノードＮ１およびノードＮ２へのポーリング電圧の印加を止める。次に、ポーリング制御部３２は、スイッチＳＷ２〜ＳＷ５をオフし、すべてのスイッチＳＷ１〜ＳＷ５、ＳＷＶ１〜ＳＷＶ４をオフの状態に戻す。

次に、ポーリング制御部３２は、ポーリング対象となる焦電素子ＰＹ２に並列接続されたスイッチＳＷ２のオフ状態を維持しつつ、ポーリング対象としない焦電素子ＰＹ１、ＰＹ３〜ＰＹ５に並列接続されたスイッチＳＷ１、ＳＷ３〜ＳＷ５をオンする第１のステップを実行する。そして、スイッチＳＷ２がオフの状態でスイッチＳＷ１、ＳＷ３〜ＳＷ５がオンの状態において、ポーリング制御部３２は、スイッチＳＷＶ１およびＳＷＶ２をオンすることでノードＮ１とノードＮ２との間にポーリング電圧を印加する第２のステップを実行する。第２のステップによるポーリング電圧の印加は所定時間にわたり維持される。以上に説明した第１のステップおよび第２のステップの結果、ポーリング対象に選択した焦電素子ＰＹ２にポーリング電圧が印加される。

次に、ポーリング制御部３２は、スイッチＳＷＶ１およびＳＷＶ２をオフし、ノードＮ１およびノードＮ２へのポーリング電圧の印加を止める。次に、ポーリング制御部３２は、スイッチＳＷ１、ＳＷ３〜ＳＷ５をオフし、すべてのスイッチＳＷ１〜ＳＷ５、ＳＷＶ１〜ＳＷＶ４をオフの状態に戻す。

以降の焦電素子ＰＹ３〜ＰＹ５についても、以上に例示した焦電素子ＰＹ１またはＰＹ２と同様に、第１のステップおよび第２のステップと、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５およびＳＷＶ１〜ＳＷＶ４をオフする動作とが順次に実行される。このように、ポーリング制御部３２は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５、ＳＷＶ１およびＳＷＶ２が同時にオンの状態にならないように各スイッチＳＷ１〜ＳＷ５、ＳＷＶ１およびＳＷＶ２のオン／オフの制御を行っている。

以上のように、本実施形態の検出装置１によれば、ポーリング電圧が印加されるノード間に直列接続されたＮ個の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮに各々並列接続されたＮ個のスイッチＳＷ１〜ＳＷＮのオン／オフを制御することにより、Ｎ個の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮのうちの任意の１個の焦電素子ＰＹｎを対象としてポーリング電圧を印加して結晶ドメインの分極方向が揃えられる。結晶ドメインの分極方向が揃えられた焦電素子は分極量が大きくなる。分極量が大きくなった焦電素子ＰＹｎの温度が変化すると、焦電素子ＰＹｎの分極量は大きく変化する。分極の変化に応じて発生する電荷量は分極の変化量と等価のため、結晶ドメインの分極方向が揃えられた焦電素子ＰＹｎでは、結晶ドメインの分極方向が揃えられていない焦電素子に比べ、小さな温度変化に対して大きな電荷が発生する。従って、本検出装置によれば、焦電素子ＰＹｎにポーリングを施すことにより感度を高くすることができる。

また、本実施形態の検出装置１のポーリング回路３０は、ポーリング対象とする焦電素子ＰＹｎに並列接続されたスイッチＳＷｎをオフし、ポーリング対象としない焦電素子ＰＹｎに並列接続されたスイッチＳＷｎをオンしてノードＮ１およびＮ２間にポーリング電圧を印加する。従って、本実施形態の検出装置１によれば、オフしたスイッチＳＷｎに並列接続された焦電素子ＰＹｎにのみポーリング電圧が印加されるため、直列接続されたすべての焦電素子ＰＹｎにポーリング電圧が印加される場合に比べ、ノードＮ１およびノードＮ２間に印加するポーリング電圧を低くすることができる。また、検出装置１では、ノードＮ１およびノードＮ２間に印加するポーリング電圧を低くすることができることにより、各スイッチＳＷｎ、ＳＷＶ１およびＳＷＶ２を高耐圧のスイッチにする必要がない。このため、検出装置１では、チップ上に形成する各スイッチＳＷｎ、ＳＷＶ１およびＳＷＶ２のパターン面積を小さくすることができる。さらに、検出装置１を安価なプロセスで製造することができる。

本実施形態の検出装置１では、すべてのスイッチＳＷｎをオフした状態で赤外線の検出動作を行う。ここで、検出装置１のスイッチＳＷｎのオフ抵抗は、焦電素子ＰＹｎのリーク抵抗よりもはるかに大きい。このため、Ｎ個の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮが直列接続され、かつ、各焦電素子ＰＹｎにスイッチＳＷｎが並列接続されている回路の抵抗値は、ほぼ焦電素子ＰＹｎ全体のリーク抵抗となる。従って、この回路に発生する熱雑音も焦電素子ＰＹｎのリーク抵抗で決まり、スイッチＳＷｎのオフ抵抗は熱雑音に寄与しない。すなわち、本実施形態の検出装置１では、焦電素子ＰＹｎにスイッチＳＷｎが接続されたことによる熱雑音の増加は生じない。

図３は、検出動作時のノイズ密度の周波数特性を示す図である。図３の実線Ｗ１は、検出装置１のノイズ密度の周波数特性である。図３の破線Ｗ２は、検出装置１からスイッチＳＷｎを削除した検出装置、すなわち、複数の焦電素子ＰＹｎを直列接続しただけの検出装置のノイズ密度の周波数特性である。図３に示すように、実線Ｗ１と破線Ｗ２はほぼ重なっている。すなわち、焦電素子ＰＹｎにスイッチＳＷｎを接続してもノイズ（具体的には熱雑音）の増加は生じない。なお、図３に示す各周波数特性は、実験やシミュレーションによって求めることができる。

図３の一点鎖線Ｗ３は、次の図４の回路における検出動作時のノイズ密度の周波数特性である。図４は、焦電素子にポーリング電圧を印加するためのスイッチを焦電素子に接続した他の検出装置の構成を例示した回路図である。図４の検出装置では、例えば、焦電素子ＰＹ１に直列接続されたスイッチＳ１１とスイッチＳ２２とをオンすることで、焦電素子ＰＹ１にポーリング電圧を印加する。図３から明らかなように、一点鎖線Ｗ３が表す図４の検出装置のノイズ密度は、実線Ｗ１が表す本実施形態の検出装置１のノイズ密度よりも高くなっている。従って、本実施形態の検出装置１は、図４の検出装置に比べ、検出動作時のノイズ密度が大きくならないため、Ｓ／Ｎ比が低下しない。

なお、図１では、ノードＮ１およびノードＮ２間には、５個の焦電素子ＰＹｎが直列接続されていた。しかし、焦電素子ＰＹｎの直列接続の個数Ｎは５個に限らない。従って、スイッチＳＷｎの個数Ｎも５個に限定されず、焦電素子ＰＹｎの個数に応じて変更され得る。

また、ポーリング制御部３２は、ノードＮ１およびＮ２間のすべての焦電素子ＰＹｎのポーリングが完了するまでポーリング対象とする焦電素子ＰＹｎを切り換えていたが、ノードＮ１およびＮ２間のすべての焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮのポーリングが完了する前にポーリング設定制御を終了しても良い。少なくとも、Ｎ個の焦電素子ＰＹｎのうちの１つでもポーリングが施されれば、まったくポーリングが施されていない態様に比べ、検出装置の感度が高くなるからである。また、ノードＮ１およびＮ２間におけるポーリングを施す焦電素子ＰＹｎの個数を変えることで検出装置１の感度の微調整を行うこともできる。

（第２実施形態）
図５は、この発明の第２実施形態である検出装置１Ａの構成を示す回路図である。本実施形態の検出装置１Ａは、複数（Ｎ個）の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮが直列接続されている点において第１実施形態の検出装置１と同様であるが、図５では、４個の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹ４が直列接続されている例を示す。検出装置１Ａは、ポーリング回路３０に代えてポーリング回路３０Ａを有する点において検出装置１と異なる。ポーリング回路３０Ａは、Ｎ個よりも少ない数の複数（Ｋ個）のスイッチＳＷ１〜ＳＷＫ（図５の例では、Ｋ＝２）を有する点においてポーリング回路３０と異なる。なお、複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷＫを区別しないときは、スイッチＳＷｋと表記する（ｋ＝１〜Ｋ）。すなわち、検出装置１Ａでは、焦電素子ＰＹｎの個数ＮよりもスイッチＳＷｋの個数Ｋが少なくなっている。

ポーリング回路３０ＡのスイッチＳＷｋは、Ｎ個の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮのうちの直列接続された２個の焦電素子ＰＹｎに対して並列接続されている。そして、Ｋ個のスイッチＳＷ１〜ＳＷＫは、ノードＮ１およびノードＮ２間に直列接続されている。より詳細に説明する。焦電素子ＰＹ１と焦電素子ＰＹ２は、ノードＮ１およびノードＮＡ１１間に直列接続されている。このノードＮ１およびノードＮＡ１１間には、スイッチＳＷ１が焦電素子ＰＹ１およびＰＹ２に対して並列接続されている。また、焦電素子ＰＹ３と焦電素子ＰＹ４は、ノードＮＡ１１およびＮ２間に直列接続されている。このノードＮＡ１１およびノードＮ２間には、スイッチＳＷ２が焦電素子ＰＹ３およびＰＹ４に対して並列接続されている。

本実施形態のポーリング制御部３２は、ポーリングの開始が指示されると、以下の動作を行う。ポーリング制御部３２は、まず、すべてのスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷＶ１〜ＳＷＶ４をすべてオフの状態に維持する。この状態において、ポーリング制御部３２は、まず、ポーリング対象となる焦電素子ＰＹ１およびＰＹ２に並列接続されたスイッチＳＷ１のオフ状態を維持しつつ、ポーリング対象としない焦電素子ＰＹ３およびＰＹ４に並列接続されたスイッチＳＷ２をオンする第１のステップを実行する。この状態において、ポーリング制御部３２は、スイッチＳＷＶ１およびＳＷＶ２をオンすることでノードＮ１およびノードＮ２との間にポーリング電圧を印加する第２のステップを実行する。このようにして、ポーリング制御部３２は、焦電素子ＰＹ１と焦電素子ＰＹ２に対して同時にポーリングを施す。ポーリング制御部３２は、焦電素子ＰＹ１およびＰＹ２のポーリングが完了するとスイッチＳＷＶ１およびＳＷＶ２をオフする。そして、ポーリング制御部３２は、スイッチＳＷ２をオフして、すべてのスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷＶ１〜ＳＷＶ４をオフの状態に戻す。

次に、ポーリング制御部３２は、ポーリング対象となる焦電素子ＰＹ３およびＰＹ４に並列接続されたスイッチＳＷ２のオフ状態を維持しつつ、ポーリング対象としない焦電素子ＰＹ１およびＰＹ２に並列接続されたスイッチＳＷ１をオンする第１のステップを実行する。この状態において、ポーリング制御部３２は、スイッチＳＷＶ１およびＳＷＶ２をオンすることでノードＮ１およびノードＮ２との間にポーリング電圧を印加する第２のステップを実行する。このようにして、ポーリング制御部３２は、焦電素子ＰＹ３と焦電素子ＰＹ４に対して同時にポーリングを施す。ポーリング制御部３２は、焦電素子ＰＹ３およびＰＹ４のポーリングが完了するとスイッチＳＷＶ１およびＳＷＶ２をオフする。そして、ポーリング制御部３２は、スイッチＳＷ１をオフして、すべてのスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷＶ１〜ＳＷＶ４をオフの状態に戻す。

以上のように、本実施形態の検出装置１Ａは、スイッチＳＷｋのオン／オフを制御することによりポーリング対象の焦電素子ＰＹｎのポーリングを行う点において第１実施形態の検出装置１と同様であるため、第１実施形態と同様に、感度を高くすることができる。

また、検出装置１Ａでは、Ｎ個の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮのうちの直列接続された２個の焦電素子ＰＹｎに対して１個のスイッチＳＷｋが並列接続されている。検出装置１Ａは、スイッチＳＷｋが焦電素子ＰＹｎに並列接続されている点において第１実施形態の検出装置１と同様であるため、第１実施形態と同様に、焦電素子ＰＹｎにスイッチＳＷｋが接続されたことによる熱雑音の増加はなく、Ｓ／Ｎ比が低下しない。

また、本実施形態の検出装置１Ａでは、直列接続された２個の焦電素子ＰＹｎ毎にポーリングを施すため、１個の焦電素子ＰＹｎ毎にポーリングを施す第１実施形態の検出装置１に比べ、ポーリング電圧を高くする必要があるものの、直列接続されたすべて（Ｎ個）の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮ（図５では４個の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹ４）に対して同時にポーリングを施す態様に比べ、ポーリング電圧を低くすることができる。

また、本実施形態の検出装置１Ａでは、直列接続された２個の焦電素子ＰＹｎ毎にスイッチＳＷｋが設けられているため、１個の焦電素子ＰＹｎ毎にスイッチＳＷｎが設けられている第１実施形態の検出装置１に比べ、ノードＮ１およびノードＮ２間に直列接続されたすべて（Ｎ個）の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮのポーリングに必要なスイッチＳＷｋのオン／オフの回数が少なく、ノードＮ１およびノードＮ２間に直列接続されたすべての焦電素子ＰＹ１〜ＰＹＮのポーリングを早く完了することができる。

（第３実施形態）
図６は、この発明の第３実施形態である検出装置１Ｂの構成を示す回路図である。本実施形態の検出装置１Ｂは、複数の検出装置１、検出装置１の個数と同数のトランジスターＴＷ、行選択回路４０および読出回路５０を有している。図６は、検出装置１Ｂが検出装置１およびトランジスターＴＷを各々４個有する場合を例示している。検出装置１は、第１実施形態の検出装置１と同じ構成を有している。トランジスターＴＷは、例えば、電界効果トランジスターである。

行選択回路４０には、複数（Ｉ個）の行線ＷＬ０〜ＷＬＩ−１が接続されている。なお、Ｉ個の行線ＷＬ０〜ＷＬＩ−１を区別しないときは、行線ＷＬｉと表記する（ｉ＝０〜Ｉ−１）。行選択回路４０は、各行線ＷＬｉを選択する回路であり、各行線ＷＬｉへ選択信号を出力する回路である。読出回路５０には、複数（Ｊ個）の列線ＤＬ０〜ＤＬＪ−１が接続されている。なお、Ｊ個の列線ＤＬ０〜ＤＬＪ−１を区別しないときは、列線ＤＬｊと表記する（ｊ＝０〜Ｊ−１）。読出回路５０は、各列線ＤＬｊを介した検出信号の読み出しを行う回路である。

図６に示すように、行線ＷＬｉと列線ＤＬｊの各交差位置には、各々、検出装置１およびトランジスターＴＷが配置されている。より詳細には、トランジスターＴＷのゲートが行線ＷＬｉに接続されており、トランジスターＴＷのドレインが検出装置１の出力端子Ｔｏに接続されており、トランジスターＴＷのソースが列線ＤＬｊに接続されている。

検出装置１Ｂでは、例えば、行選択回路４０が行線ＷＬ０を選択すると、選択された行線ＷＬ０に接続されているトランジスターＴＷがオンする。トランジスターＴＷがオンすると、当該トランジスターＴＷに接続されている検出装置１は、列線ＤＬｊを介して検出信号を読出回路５０へ出力する。そして、選択する行線ＷＬｉを行選択回路４０が順次変えてゆくことで、検出装置１Ｂは、各検出装置１の検出信号を読出回路５０へ順次に読み出す。

このように、本実施形態の検出装置１Ｂは、第１実施形態の検出装置１を複数有している。このため、検出装置１Ｂは、第１実施形態と同様の効果が得られる。また、検出装置１Ｂを用いれば、例えば、高感度の赤外線カメラ等を実現することができる。

また、検出装置１Ｂでは、各検出装置１がポーリング回路３０を有している。このため、検出装置１Ｂでは、検出装置１毎に焦電素子ＰＹｎのポーリングを行うことができる。従って、検出装置１Ｂでは、検出装置１毎にポーリングの微調整を行うことができ、検出装置１毎に感度の微調整を行うことができる。

なお、検出装置１Ｂの検出装置１は、第１実施形態の検出装置１に限らない。例えば、検出装置１Ｂの検出装置１は、第２実施形態の検出装置１Ａであっても良い。また、行線ＷＬｉおよび列線ＤＬｊは、ともに複数個（Ｉ個およびＪ個）であったが、行線ＷＬｉおよび列線ＤＬｊの少なくとも一方が１個となっていても良い。

（変形）
以上、この発明の各実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば次の通りである。

（１）第１実施形態の検出装置１では、１個の焦電素子ＰＹｎ毎にスイッチＳＷｎが並列接続され、第２実施形態の検出装置１Ａでは、直列接続された２個の焦電素子ＰＹｎ毎にスイッチＳＷｋが並列接続されていた。しかし、直列接続された３個以上の焦電素子ＰＹｎのグループ毎にスイッチが並列接続されていても良い。また、検出装置１および１Ａでは、スイッチＳＷｎおよびＳＷｋに対応する焦電素子ＰＹｎの個数がスイッチＳＷｎおよびＳＷｋ毎に同じであった。しかし、焦電素子ＰＹｎの個数がスイッチ毎に異なっていても良い。例えば、５個の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹ５が直列接続されており、焦電素子ＰＹ１〜ＰＹ２に対して１個のスイッチが並列接続され、かつ、焦電素子ＰＹ３〜ＰＹ５に対して１個のスイッチが並列接続されている、という具合である。

また、第１実施形態の検出装置１では、ポーリング対象の焦電素子ＰＹｎを１個のスイッチで決定していた。しかし、ポーリング対象の焦電素子ＰＹｎを複数のスイッチで決定しても良い。例えば、第１実施形態の検出装置１において、スイッチＳＷ１およびＳＷ２をともにオフし、スイッチＳＷ３〜ＳＷ５をオンすることで焦電素子ＰＹ１およびＰＹ２をポーリング対象に決定して当該焦電素子ＰＹ１およびＰＹ２を同時にポーリングしても良い。

また、第１実施形態の検出装置１では、スイッチＳＷ１〜ＳＷＮがノードＮ１とノードＮ２との間に直列接続されていた。しかし、焦電素子に並列接続されるスイッチは、ポーリング電圧が印加されるノード間に直列接続されていなくても良い。例えば、第１実施形態の検出装置１のスイッチＳＷ５を省略することも可能である。この検出装置では、ノードＮ１とノードＮ２との間にポーリング電圧を印加すると、焦電素子ＰＹ１〜ＰＹ４のうちのポーリング対象に選択された焦電素子ＰＹｎとスイッチが並列接続されていない焦電素子ＰＹ５とが直列接続された両端にポーリング電圧が印加されることになる。この検出装置では、ノードＮ１とノードＮ２との間のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４をすべてオンの状態にしてもノードＮ１とノードＮ２との間はショートしない。

すなわち、検出装置は、ポーリング電圧が印加されるノード間に直列接続された複数の焦電素子と、複数の焦電素子のうちの１個以上の焦電素子に各々が並列接続された複数のスイッチを有し、その複数のスイッチのオン／オフを制御することにより、１個以上の焦電素子に対してポーリング電圧を印加して結晶ドメインの分極方向を揃えるポーリング回路と、を有していれば良い。

（２）第１実施形態の検出装置１のポーリング制御部３２は、ポーリング設定制御において第１のステップに後続して第２のステップを行っていた。しかし、ポーリング電圧が印加されている端子Ｔ１および端子Ｔ２間がショートしないようにスイッチＳＷ１〜ＳＷ５、ＳＷＶ１、ＳＷＶ２のいずれか１つ以上のスイッチをオフした状態を維持していれば、第１のステップと第２のステップの実行順は逆であっても良い。例えば、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５、ＳＷＶ１、ＳＷＶ２のすべてがオフとなっている状態において、ポーリング制御部３２は、スイッチＳＷＶ１およびＳＷＶ２をオンして、ノードＮ１およびＮ２間にポーリング電圧を印加する。次に、ポーリング制御部３２は、ポーリング対象に選択した焦電素子ＰＹｎに並列接続されたスイッチＳＷｎのオフ状態を維持しつつ、ポーリング対象でない焦電素子ＰＹ１〜ＰＹｎ−１、ＰＹｎ＋１〜ＰＹＮに並列接続されたスイッチＳＷ１〜ＳＷｎ−１、ＳＷｎ＋１〜ＳＷＮをオンする、という具合である。

また、ポーリング電圧が印加されている端子Ｔ１および端子Ｔ２間がショートしないようにスイッチＳＷＶ１およびＳＷＶ２をオフした状態を維持していれば、ポーリング制御部３２は、第１のステップにおけるポーリング対象とする第ｎ番目の焦電素子ＰＹｎに並列接続された第ｎ番目のスイッチＳＷｎをオフする制御と、第１のステップにおけるポーリングポーリング対象としない第１番目から第ｎ−１番目の焦電素子ＰＹ１〜ＰＹｎ−１および第ｎ＋１番目から第Ｎ番目の焦電素子ＰＹｎ＋１〜ＰＹＮの各々に並列接続された第１番目から第ｎ−１番目のスイッチＳＷ１〜ＳＷｎ−１および第ｎ＋１番目から第Ｎ番目のスイッチＳＷｎ＋１〜ＳＷＮをオンする制御とを同時に行っても良いし、前者の制御と後者の制御のいずれか一方を行った後に他方の制御を行っても良い。

（３）第１実施形態の検出装置１のポーリング制御部３２は、ポーリング対象の焦電素子ＰＹｎを切り換えつつ第１および第２のステップを繰り返していた。しかし、ポーリング電圧が印加されている端子Ｔ１および端子Ｔ２間がショートしないようにスイッチＳＷ１〜ＳＷ５のいずれか１つ以上のスイッチをオフした状態を維持していれば、ポーリング制御部３２は、ポーリング対象とする焦電素子ＰＹｎの切り替えに際し、第２のステップを再度行わなくても良い。例えば、ポーリング制御部３２は、ポーリング対象の切り替え前においてスイッチＳＷＶ１およびＳＷＶ２をオンの状態に維持しておき、その状態でスイッチＳＷ１〜ＳＷＮをすべてオフし、切り替え後のポーリング対象の焦電素子ＰＹｎ＋１に並列接続されたスイッチＳＷｎ＋１のオフ状態を維持しつつ、切り替え後のポーリング対象でない焦電素子ＰＹ１〜ＰＹｎ、ＰＹｎ＋２〜ＰＹＮに並列接続されたスイッチＳＷ１〜ＳＷｎ＋１、ＳＷｎ＋２〜ＳＷＮをオンする、という具合である。他の例として、ポーリング制御部３２は、ポーリング対象の切り替え前においてスイッチＳＷＶ１およびＳＷＶ２をオンの状態に維持しておき、切り替え後のポーリング対象の焦電素子ＰＹｎ＋１に並列接続されたスイッチＳＷｎ＋１をオフし、そのスイッチＳＷｎ＋１のオフ状態を維持しつつ、切り替え前のポーリング対象の焦電素子ＰＹｎに並列接続されたスイッチＳＷｎをオンする、という具合である。すなわち、ポーリング制御部３２は、ポーリング対象とする焦電素子ＰＹｎの切り替え毎に、少なくとも複数のスイッチのいずれか１つ以上のスイッチをオフした状態を維持しつつ第１のステップを行えば良い。

（４）第１実施形態の検出装置１は、焦電素子ＰＹｎと焦電素子ＰＹｎに並列接続されるスイッチＳＷｎとが同一のチップ上に形成されていた。しかし、検出装置は、焦電素子ＰＹｎとスイッチＳＷｎとが同一のチップ上に形成されたものに限らない。例えば、検出装置は、焦電素子ＰＹｎとスイッチＳＷｎとが別個のチップ上に各々形成され、配線によって接続されたものであっても良い。また、検出装置は、焦電素子ＰＹｎに対してポーリング回路３０が着脱可能であっても良い。例えば、焦電素子ＰＹｎとポーリング回路３０を結合して焦電素子ＰＹｎのポーリングを施し、ポーリングが完了した後に焦電素子ＰＹｎとポーリング回路３０とを分離して焦電素子ＰＹｎを出荷しても良い。

（５）第１および第２実施形態の検出回路２０は、オペアンプ２２を用いた積分回路を含んでいた。しかし、検出回路２０は、積分回路に限らず、例えば、電界効果トランジスターを用いた電荷−電圧変換回路であっても良い。また、第１および第２実施形態の検出装置１および１Ａは、検出回路２０を含んでいたが、検出装置は、検出回路２０を含んでいなくても良い。例えば、検出装置は、当該検出装置のノードＮ１を出力端とし、当該検出装置の外部に設けられた検出回路が当該検出装置のノードＮ１に接続されても良い。

（６）第１実施形態では、ノードＮ１に高電位側のポーリング電位（＋Ｖｐｏｌ）を与え、ノードＮ２に低電位側のポーリング電位（−Ｖｐｏｌ）を与えていた。しかし、ノードＮ１に低電位側のポーリング電位（−Ｖｐｏｌ）を与え、ノードＮ２に高電位側のポーリング電位（＋Ｖｐｏｌ）を与えても良い。また、ポーリングの対象となる焦電素子ＰＹｎのポーリング毎に、ノードＮ１およびＮ２の電位の大きさや高低を変化させても良い。

（７）第１実施形態の検出装置１では、端子Ｔ１の電位を＋Ｖｐｏｌとし、端子Ｔ２の電位を−Ｖｐｏｌとして、ノードＮ１およびノードＮ２間にポーリング電圧を印加していた。しかし、ポーリング電圧をノードＮ１およびノードＮ２間へ印加する態様は、この態様に限らない。図７は、この変形例の検出装置１Ｃの構成を示す回路図である。図７の検出装置１Ｃは、スイッチＳＷＶ１およびスイッチＳＷＶ３を削除した点において第１実施形態の検出装置１と異なる。図７のポーリング制御部３２は、ポーリングの実行時には、スイッチＳＷＶ４をオフした状態に維持する。また、図７のポーリング制御部３２は、検出動作時には、スイッチＳＷ１〜ＳＷＮおよびスイッチＳＷＶ２をオフした状態で、スイッチＳＷＶ４のオン／オフを繰り返す。

検出装置１Ｃでは、端子Ｔ４に（Ｖｃｃ−Ｖｓｓ）／２＋Ｖｓｓの電圧が印加されており、検出回路２０のオペアンプ２２がバーチャルショートの状態であるため、ポーリングの実行時において、ノードＮ１に（Ｖｃｃ−Ｖｓｓ）／２＋Ｖｓｓの電圧が現れる。このため、検出装置１Ｃでは、ポーリング制御部３２がスイッチＳＷＶ２をオンすると、ノードＮ１およびノードＮ２間に（Ｖｃｃ−Ｖｓｓ）／２＋Ｖｓｓと−Ｖｐｏｌとの差分のポーリング電圧が印加される。このように、検出装置１Ｃでは、ポーリングの際にもポーリング回路３０と検出回路２０とを電気的に切り離さず、検出回路２０をポーリングの実行に必要な回路の一部として用いている。

以上のように、検出装置１Ｃでは、ポーリング電圧が印加される一方のノード（図７の例ではノードＮ１）に、検出回路２０が検出信号を出力する検出動作を行うためのバイアス（具体的には、（Ｖｃｃ−Ｖｓｓ）／２＋Ｖｓｓの電圧）が印加される。

なお、検出装置１Ｃでは、端子Ｔ２が低電位側のポーリング電位（−Ｖｐｏｌ）となっていたが、端子Ｔ２が高電位側のポーリング電位（＋Ｖｐｏｌ）となっていても良い。

また、図７の検出装置１Ｃは、第１実施形態の検出装置１からスイッチＳＷＶ１およびＳＷＶ３を削除したものであった。しかし、この変形例の他の構成の検出装置として、第１実施形態の検出装置１からスイッチＳＷＶ２およびＳＷＶ４を削除した検出装置が挙げられる。この検出装置では、ノードＮ２に（Ｖｃｃ−Ｖｓｓ）／２＋Ｖｓｓの電圧が印加される。

（８）第３実施形態の検出装置１Ｂは、ポーリングを検出装置１毎に行うものであった。しかし、検出装置１Ｂにおいて、複数の検出装置１に対して同時に焦電素子ＰＹｎのポーリングを実行しても良い。検出装置１Ｂが有する複数の検出装置１のうち行線ＷＬｉが共通するＪ個の検出装置１の一部または全部に対して同時にポーリングを実行しても良いし、検出装置１Ｂが有するすべて（縦Ｉ行×横Ｊ列）の検出装置１に対して同時にポーリングを実行しても良いし、検出装置１Ｂが有するすべての検出装置１に対して同時にポーリングを実行しても良い。複数の検出装置１に対して同時にポーリングを実行する態様は、それら複数の検出装置１の各々に設けられたポーリング制御部３２が相互に連動することにより実現される。また、検出装置１Ｂでは、検出装置１毎に独立したポーリング制御部３２が設けられていた。しかし、検出装置１Ｂの一部またはすべての検出装置１がポーリング制御部３２を共有していても良い。例えば、行単位でポーリングを実行する構成では、行線ＷＬｉが共通するＪ個の検出装置１にわたり１個のポーリング制御部３２が共用され、列単位でポーリングを実行する構成では、列線ＤＬｉが共通するＩ個の検出装置１にわたり１個のポーリング制御部３２が共用される。これにより、上記のように複数の検出装置１に対して同時にポーリングを実行することができる。

（９）第１実施形態の検出装置１のポーリング制御部３２は、検出動作の際に、スイッチＳＷ１〜ＳＷＮ、ＳＷＶ１およびＳＷＶ２をオフした状態でスイッチＳＷＶ３およびＳＷＶ４のオン／オフを繰り返すことで電荷の蓄積と電荷の送出を繰り返していた。しかし、ポーリング制御部３２は、検出動作の際に、スイッチＳＷ１〜ＳＷＮ、ＳＷＶ１およびＳＷＶ２をオフした状態でスイッチＳＷＶ３およびＳＷＶ４をオンした状態に維持することで、焦電素子ＰＹｎに電荷が発生する都度、その発生した電荷を検出回路２０へ送出しても良い。また、ポーリング制御部３２は、検出動作の際に、スイッチＳＷ１〜ＳＷＮ、ＳＷＶ１およびＳＷＶ２をオフした状態に維持しつつ、スイッチＳＷＶ４をオンした状態に維持しておき、スイッチＳＷＶ３のオン／オフを繰り返すことで電荷の蓄積と電荷の送出を繰り返しても良い。

（１０）各実施形態の検出装置１〜１Ｂを各種の電子機器に具備させても良い。これにより、例えば、ＦＰＡ（Ｆｏｃａｌ Ｐｌａｎｅ Ａｒｒａｙ：焦点面アレイ）を用いた赤外線カメラや赤外線カメラを用いた電子機器を実現することができる。赤外線カメラを適用した電子機器としては、例えば、夜間の物体像を撮像するナイトビジョン機器、物体の温度分布を取得するサーモグラフィー機器、人の侵入を検知する侵入検知機器、物体の物理情報の解析（測定）を行う解析機器（測定機器）、火や発熱を検知するセキュリティー機器、工場などに設けられるＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）機器などが想定できる。また、サーモグラフィー機器に適用すれば、インフルエンザ検疫等に利用することができる。

１，１Ａ，１Ｂ…検出装置、２０…検出回路、２２…オペアンプ、２４…コンデンサー、３０，３０Ａ…ポーリング回路、３２…ポーリング制御部、ＰＹ１，ＰＹ２，ＰＹ３，ＰＹ４，ＰＹ５…焦電素子、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷＶ１，ＳＷＶ２，ＳＷＶ３，ＳＷＶ４…スイッチ、Ｎ１，Ｎ２，ＮＡ１１，Ｎ４…ノード、Ｔ１，Ｔ２，Ｔｏ…端子、４０…行選択回路、５０…読出回路、ＷＬ０，ＷＬ１…行線、ＤＬ０，ＤＬ１…列線、ＴＷ…トランジスター。

Claims (9)

1. ポーリング電圧が印加されるノード間に直列接続された複数の焦電素子と、
   前記複数の焦電素子のうちの１個以上の焦電素子に各々が並列接続された複数のスイッチを有し、前記複数のスイッチのオン／オフを制御することにより、前記１個以上の焦電素子に対して前記ポーリング電圧を印加して結晶ドメインの分極方向を揃えるポーリング回路と、
   を具備する検出装置。
2. 前記ポーリング回路は、前記複数のスイッチのうちのポーリング対象とする焦電素子に並列接続されたスイッチをオフし、前記複数のスイッチのうちのポーリング対象としない焦電素子に並列接続されたスイッチをオンして前記ノード間に前記ポーリング電圧を印加するポーリング設定制御を実行する請求項１の検出装置。
3. 前記ポーリング回路は、前記複数の焦電素子におけるポーリング対象とする焦電素子を切り換えつつ前記ポーリング設定制御を繰り返す請求項２の検出装置。
4. 前記ポーリング電圧が印加されるノードに接続され、前記複数の焦電素子に発生する電荷を取り出して当該検出装置の検出結果を示す検出信号を出力する検出回路を具備する請求項１から３のいずれかの検出装置。
5. ポーリング電圧が印加される一方のノードに、前記検出回路が前記検出信号を出力する検出動作を行うためのバイアスが印加された請求項４の検出装置。
6. 複数の行線の各々を順次に選択する行選択回路と、
   前記複数の行線に対して交差する複数の列線と、
   前記複数の行線と前記複数の列線との各交差に対応して配置された請求項４または５の検出回路とを具備し、
   前記行選択回路が選択した行線に対応する前記検出回路から前記列線に前記検出信号を出力する検出装置。
7. 請求項１から６のいずれかの検出装置を具備する電子機器。
8. ポーリング電圧が印加されるノード間に直列接続された複数の焦電素子のうちのポーリング対象とする焦電素子の結晶ドメインの分極方向を揃えるポーリング方法であって、
   前記複数の焦電素子のうちの１個以上の焦電素子に各々が並列接続された複数のスイッチのうちのポーリング対象とする焦電素子に並列接続されたスイッチをオフし、前記複数のスイッチのうちのポーリング対象としない焦電素子に並列接続されたスイッチをオンする第１のステップと、
   前記ノード間に前記ポーリング電圧を印加する第２のステップと、
   を有する焦電素子のポーリング方法。
9. ポーリング対象とする焦電素子の切り換え毎に少なくとも前記第１のステップを行う請求項８の焦電素子のポーリング方法。
   

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