JP3000856B2 - Infrared detection device - Google Patents

Infrared detection device

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JP3000856B2
JP3000856B2 JP6201521A JP20152194A JP3000856B2 JP 3000856 B2 JP3000856 B2 JP 3000856B2 JP 6201521 A JP6201521 A JP 6201521A JP 20152194 A JP20152194 A JP 20152194A JP 3000856 B2 JP3000856 B2 JP 3000856B2
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【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は、赤外線検出装置に関し、特に、冷却などの温度調節を行う必要のある赤外線検出装置に関するものである。 The present invention relates to relates to an infrared detector, more particularly, to an infrared detection device that needs to adjust the temperature of such cooling.

【0002】 [0002]

【従来の技術】従来の赤外線検出装置の全体構成の概略を図7に示す。 The outline of the overall configuration of a conventional infrared detector shown in FIG. 図7において、赤外線を検出する赤外線センサと基板の温度を検出する温度センサとを備えた赤外線検出素子71は、セラミック製のパッケージ73の内部に受光面側が被測定物に対するように設けられている。 7, the infrared detector 71 and a temperature sensor for detecting the temperature of the infrared sensor and the substrate for detecting the infrared radiation, the light-receiving surface side in the interior of the ceramic package 73 is provided as for DUT .

【0003】このパッケージ73には、コールドヘッド74が接続されており、更に、コールドヘッド74は、 [0003] The package 73, the cold head 74 is connected, further, the cold head 74,
冷却装置75と接続されているため、冷却装置75によりコールドヘッド74が冷却されると、パッケージ73 Because it is connected to the cooling device 75, the cold head 74 is cooled by the cooling device 75, the package 73
もまた冷却される。 It is also cooling.

【0004】更に、このパッケージ73には、赤外線検出素子71を作動させる電源や駆動パルスなどを出力する駆動部76と、赤外線検出素子71内の赤外線センサから出力された情報を処理する信号処理部77と、赤外線検出素子71内に組み込まれている温度センサからの出力により温度を検出する温度検出部78とが接続されている。 [0004] Further, this package 73, a drive unit 76 for outputting such as power and drive pulses to operate the infrared detector 71, a signal processing unit for processing information output from the infrared sensor in the infrared detection element 71 77, a temperature detection unit 78 for detecting the temperature is connected by an output from a temperature sensor incorporated in the infrared detector 71.

【0005】駆動部76により駆動された赤外線検出素子71は、入射した赤外線IRを赤外線センサにより検出して信号処理部77に検出情報として出力しているが、基板の温度変化を温度情報として温度検出部78に出力することができるように同一基板上に温度センサもまた設けられている。 [0005] infrared detector 71 which is driven by the drive unit 76 is outputs the incident infrared IR as detection information to the signal processing unit 77 is detected by the infrared sensor, the temperature change in temperature of the substrate as the temperature information temperature sensors on the same substrate so as to be able to output the detection unit 78 is also provided.

【0006】温度検出部78は、入力された温度情報を演算して、演算結果を冷却装置75に伝えている。 [0006] Temperature detection unit 78 calculates a temperature information input, and communicate the result to the cooling device 75. 冷却装置75は、入力された情報に基づいて、コールドヘッド74を冷却し、その結果パッケージ内の赤外線検出素子71が冷却される。 Cooling device 75 based on the input information, the cold head 74 is cooled, the infrared detecting element 71 and the resulting package is cooled.

【0007】ここで、このような赤外線検出装置に用いられる従来の赤外線検出素子71の概略構成の断面図を図8に示す。 [0007] Here, a cross-sectional view of a schematic configuration of a conventional infrared detector 71 for use in such an infrared detector in FIG. 図8は、P型の半導体基板80に赤外線センサと温度センサとを設けた場合の一構成例である。 Figure 8 is an example of a configuration of a case of providing an infrared sensor and a temperature sensor on a semiconductor substrate 80 of P-type.

【0008】図8において、赤外線センサの主要部である光電変換部84は、P型半導体基板80上の高濃度P [0008] In FIG. 8, the photoelectric conversion unit 84 is a main part of the infrared sensor, a high concentration P on P-type semiconductor substrate 80
型拡散層82により区切られた領域内に設けられており、光電変換部84の受光領域で受光された赤外線IR It is provided in the delimited area by diffusion layer 82, the infrared IR which is received by the light receiving region of the photoelectric conversion unit 84
は光電変換されてMOSトランジスタ83に伝送される。 It is transmitted by photoelectric conversion in the MOS transistor 83.

【0009】光電変換部84からMOSトランジスタ8 [0009] The MOS transistor 8 from the photoelectric conversion unit 84
3に伝送された情報は、出力端子87、88から外部の赤外線検出部(図示せず)に出力される。 Information transmitted in 3 is output from the output terminal 87 and 88 to the outside of the infrared detector (not shown). 更に、半導体基板80には、半導体基板80をグランド電位にするグランド端子86が設けられており、このグランド端子8 Further, the semiconductor substrate 80 is ground terminal 86 is provided to the semiconductor substrate 80 to the ground potential, the ground terminal 8
6がグランド電極と接続して基板をグランド電位としている。 6 is a ground potential of the substrate connected to the ground electrode.

【0010】また、赤外線センサが設けられた半導体基板80と同じ半導体基板80上に、温度モニターダイオード85が設けられている。 Further, on the same semiconductor substrate 80 on the semiconductor substrate 80 in which the infrared sensor is provided, the temperature monitor diode 85 is provided. この温度モニターダイオード85は、検出した情報を出力するための出力端子89 The temperature monitor diode 85, the output for outputting the detected information terminal 89
と半導体基板80のグランドと同じグランドを取るためのグランド端子90とを有している。 And a ground terminal 90 for taking the same ground as the semiconductor substrate 80 ground.

【0011】温度モニターダイオード85の出力端子8 [0011] The output terminal 8 of the temperature monitor diode 85
9とグランド端子90との間にはPN接合が順方向となる1μA程度の定電流源が接続され、出力端子89が温度変化に伴って変化する電圧情報を温度検出部(図示せず)に出力している。 9 and between the ground terminal 90 is connected a constant current source of about 1μA of PN junction is forward direction, the temperature detecting unit voltage information output terminal 89 changes with temperature change (not shown) and outputs.

【0012】このように、温度変化に応じて端子の電圧が変化することを利用し、グランド電位に対する出力端子の電圧変化量を温度変化量に変換して半導体基板の温度を計測している。 [0012] Thus, utilizing the fact that the voltage of the terminal varies depending on the temperature change, and measures the temperature of the semiconductor substrate to convert the voltage variation of the output terminal to ground potential to the temperature variation.

【0013】 [0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述したような赤外線検出装置において、赤外線センサと温度センサとを同時に作動させると、赤外線センサのグランド電圧が変化していないにもかかわらず、温度センサのグランド電圧が変化してしまうという問題が起こった。 [SUMMARY OF THE INVENTION However, in the infrared detector as described above, is actuated infrared sensor and the temperature sensor at the same time, despite the ground voltage of the infrared sensor does not change, the temperature sensor ground voltage happened is a problem that will change.

【0014】例えば、77Kで用いるPtSi赤外線センサの場合、温度センサに1μAの定電流源を接続すると、温度センサのグランド電圧に対して出力端子の電圧は、−1.006V程度になる。 [0014] For example, in the case of PtSi infrared sensor used in 77K, when connected a constant current source of 1μA to the temperature sensor, the voltage of the output terminal to ground voltage of the temperature sensor, is about -1.006V.

【0015】この出力端子の電圧は、温度が1K変化するにつき2.3mVずつ変化するため、言い換えると、 [0015] The voltage of the output terminal to change by 2.3mV per temperature 1K changes, in other words,
温度が1K上昇すると出力端子の電圧は、2.3mV減少し、逆に温度が1K下降すると出力端子の電圧は、 Temperature is the voltage of the output terminal 1K increases, decreases 2.3 mV, the voltage of the output terminal temperature conversely to 1K descends,
2.3mV増加するため、出力端子の電圧とグランド電圧との差を求めこれを2.3mVで割ることにより上昇した温度を算出することができる。 To increase 2.3 mV, we obtain the difference between the voltage and the ground voltage of the output terminal can calculate the temperature elevated by dividing by 2.3 mV.

【0016】しかし、温度センサと赤外線センサとを同時に動作させると、半導体基板の温度が変化していないにもかかわらず、温度センサの出力端子の電圧は、− [0016] However, operating a temperature sensor and the infrared sensor simultaneously, even though the temperature of the semiconductor substrate is not changed, the voltage of the output terminal of the temperature sensor, -
1.006Vから−0.9V程度まで変動してしまう。 It fluctuates from 1.006V up to about -0.9V.
そのため、赤外線を検出しながら同時に正確な半導体基板の温度が計測できず、半導体基板の温度を正確に検出するには、一旦赤外線検出動作を停止してから半導体基板の温度を検出するという手順を取らねばならない。 Therefore, it can not simultaneously correct the measured temperature of the semiconductor substrate while detecting infrared rays, a procedure that to accurately detect the temperature of the semiconductor substrate is once detects the temperature of the semiconductor substrate after stopping the infrared detection operation It must be taken.

【0017】即ち、温度を検出するために一旦赤外線検出動作を停止しなければならないので連続的な赤外線の検出を行うことができないだけでなく、手間もかかり、 [0017] In other words, not only it is possible to detect a continuous infrared since they must be stopped once infrared detection operation in order to detect the temperature, also it takes time and effort,
実際の半導体基板の温度がリアルタイムで計測出来ないので、半導体基板が赤外線を吸収して温度が上昇した場合に、その上昇度合いに合わせた温度調節ができないという難点があった。 Since the actual temperature of the semiconductor substrate can not be measured in real-time, the semiconductor substrate when the temperature by absorbing infrared radiation is increased, there is a drawback that can not temperature adjustment matched to the increasing degree.

【0018】そこで本発明は、温度検出回路と赤外線検出回路とを同時に動作させても温度検出回路の出力端子の電圧が変動せず、正確に半導体基板の温度を検出することができる赤外線検出装置を得ることを目的とする。 [0018] The present invention also does not change the voltage of the output terminal of the temperature detection circuit operates the temperature detecting circuit and the infrared detection circuit simultaneously, the infrared detecting apparatus can detect the temperature accurately semiconductor substrate for the purpose of obtaining.
また、連続的に赤外線を検出できる赤外線検出装置を得ることを目的とする。 Further, an object is to obtain an infrared detecting device capable of detecting a continuous infrared.

【0019】更に、赤外線の吸収に伴って半導体基板の温度が上昇しても、その上昇度合いに合わせて半導体基板の温度が一定となるように温度調節ができる赤外線検出装置を得ることを目的とする。 Furthermore, even if the semiconductor substrate temperature increases with the absorption of infrared, and aim that the temperature of the semiconductor substrate in conformity to the rising degree obtaining infrared detection device capable temperature adjusted to be constant to.

【0020】 [0020]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、 Means for Solving the Problems] To achieve the above object,
本発明の請求項1に係る発明では、被測定物からの赤外線を検出する赤外線検出回路と該赤外線検出回路の温度を電圧値として検出する温度検出回路とを備えた赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子を内部に収納するパッケージ手段と、前記パッケージ手段の内部温度を調節する温度調節手段とを備え、前記赤外線検出素子の前記赤外線検出回路と前記温度検出回路とを同一の半導体基板上であって互いに逆の導電型の拡散層内にそれぞれ設けることを特徴とする赤外線検出装置を提案している。 In the invention according to claim 1 of the present invention, an infrared detection element and a temperature detection circuit for detecting a temperature of the infrared detection circuit and said infrared detecting circuit for detecting the infrared radiation from the object to be measured as a voltage value, the infrared a packaging means for housing the detecting element therein, and a temperature adjusting means for adjusting the internal temperature of the package means, a said infrared detection circuit and the temperature detecting circuit and the same semiconductor substrate of the infrared detection element It proposes an infrared detecting apparatus characterized by providing each of the opposite conductivity type diffusion layer within each other Te.

【0021】 [0021]

【0022】 [0022]

【0023】請求項2の発明では、請求項1の赤外線検出装置において、温度検出回路からの検出結果に基づいて温度調節手段を制御する温度制御手段を更に備えたものを提案している。 [0023] In the present invention of claim 2, the infrared detecting device of claim 1, proposes those further comprising a temperature control means for controlling the temperature adjusting means based on a detection result from the temperature detection circuit.

【0024】また、請求項3の発明では、請求項1、2 [0024] In the invention of claim 3, claim 1
のいずれかの赤外線検出装置において、赤外線検出素子は、赤外線検出回路から出力された電圧差を電流値として出力する電流変換回路を更に備えたものを提案している。 In any of the infrared detection apparatus, the infrared detection element has proposed that further includes a current converting circuit for outputting a voltage difference output from the infrared detection circuit as the current value.

【0025】更に、請求項4の発明では、請求項1、2 Furthermore, in the invention of claim 4, claim 1
のいずれかの赤外線検出装置において、赤外線検出回路から出力された電圧変化量を電流値に変換する電流変換手段を更に備えたものを提案している。 In any of the infrared detection device, it has proposed that further includes a current converting means for converting the voltage variation outputted from the infrared detecting circuit into a current value.

【0026】 [0026]

【作用】まず、温度検出回路と赤外線検出回路とを同時に動作させた場合に温度検出回路の出力端子の電圧が変動する原因を調べたところ、温度検出回路と赤外線検出回路とが電気的に接続しているためであることが解った。 [Action] First, when examining the cause of the voltage of the output terminal of the temperature detecting circuit varies when operating the temperature detection circuit and the infrared detection circuit simultaneously, a temperature detection circuit and the infrared detection circuit is electrically connected it was found that is because you are.

【0027】つまり、実際のグランド電位は、理想的な一定値ではなく基板の抵抗等の影響で変動している値であるが、赤外線検出回路が動作するとある程度のノイズが発生し、その影響でグランド電位が更に変動するため、温度検出回路は変動したグランド電位を基準として温度を検知することになるからである。 [0027] That is, the actual ground potential is a value that fluctuates by the influence of the resistance of the substrate not an ideal constant value, some noise is generated when the infrared detection circuit operates, with the influence since the ground potential is varied further, the temperature detection circuit is because becomes possible to detect the temperature relative to the ground potential fluctuate.

【0028】そのため、請求項1の本発明においては、 [0028] Therefore, in the present invention of claim 1,
温度検出回路と赤外線検出回路とを電気的に分離することにより、それぞれのグランド電位を変動させない構成としている。 By electrically isolating the temperature sensing circuit and the infrared detection circuit has a configuration that does not change the respective ground potentials. 言い換えると、赤外線検出回路と温度検出回路が別々のグランド電位を取るように構成しているため、赤外線検出回路の動作によって温度検出回路のグランド電位が変動する事がない。 In other words, since the infrared detection circuit and the temperature detecting circuit is configured to take separate ground potential, the ground potential of the temperature detection circuit is not able to change the operation of the infrared detection circuit. 従って、常に正確な赤外線検出は勿論、半導体基板の温度を正確に検知することができる。 Thus, always accurate infrared detection, of course, it is possible to accurately detect the temperature of the semiconductor substrate.

【0029】また、赤外線の検出に伴って半導体基板の温度が上昇した際にもリアルタイムで半導体基板の温度を検知し、検知した温度の変動に合わせて温度調節手段の出力を変え、赤外線検出素子の環境を常に一定とすることができるので、連続的な赤外線の正確な検出が可能となる。 Further, with the detection of the infrared also detect the temperature of the semiconductor substrate in real time when the temperature of the semiconductor substrate is increased, changing the output of the temperature adjusting means in accordance with the variation of the detected temperature, the infrared detector since the environment can always be made constant, it is possible to accurately detect the continuous infrared.

【0030】この温度調節手段は、赤外線検出素子の温度を常に一定とするために赤外線検出素子を収納しているパッケージ手段の温度を変えるものであるが、一般に、赤外線検出素子が赤外線を吸収すると素子の温度が上昇するので、この温度調節手段は、特別な場合(例えば、予め定めたパッケージ手段の内部の温度が外気よりも非常に高い場合等)を除いては、冷却装置などの冷却手段と考えて良い。 [0030] The temperature adjusting means, but is intended to vary the temperature of the package means that houses the infrared detection element to always make constant the temperature of the infrared detection element, generally, when the infrared detection element absorbs infrared since the temperature of the element rises, the temperature adjustment means, in special cases (for example, the temperature inside the predetermined packaging means can be very high such than the outside air) with the exception of the cooling means such as a cooling device it may be considered.

【0031】 [0031]

【0032】 [0032]

【0033】 [0033]

【0034】また、請求項1の発明では、赤外線検出回路と温度検出回路とを同一の半導体基板上に設けている。 [0034] In the invention of claim 1 is provided with an infrared detection circuit and the temperature detection circuit on the same semiconductor substrate. そして、赤外線検出回路を設ける拡散層と温度検出回路を設ける拡散層とを、互いに逆の導電型とすることによって、赤外線検出素子の赤外線検出回路と温度検出回路とが熱的には分離せず、電気的には各クランド構造を互いに分離する構成のものを提案している。 Then, a diffusion layer providing a diffusion layer and a temperature detection circuit provided infrared detection circuit, by opposite conductivity type to each other, and the infrared detection circuit and the temperature detecting circuit of the infrared detection element is not separated in the thermal and electrically proposes what configuration separating each Kurando structure.

【0035】この構成であると、パッケージ手段の内部の半導体基板が設けられる位置に、一個の半導体基板を配置するだけであるので、先に述べた別々の半導体基板を配置した時よりも装置の組立が簡単で小型な赤外線検出装置を得ることができる。 [0035] With this arrangement, the position where the semiconductor substrate of the packaging means is provided, since only placing one of the semiconductor substrate, the apparatus than when placed separate semiconductor substrate as described above assembly can be obtained a simple and compact infrared detector.

【0036】従って、別々の半導体基板を配置した時よりも小型な赤外線検出装置を得ることができると共に、 [0036] Accordingly, it is possible to obtain a compact infrared detector than when placing the separate semiconductor substrate,
赤外線検出回路と温度検出回路とが同一基板上に設けられているため、赤外線の受光に伴って上昇した温度をより正確に測ることができる。 Since the infrared detection circuit and the temperature detection circuit are provided on the same substrate, it is possible to measure the temperature increased with reception of infrared more accurate.

【0037】更に、赤外線の検出に伴って半導体基板の温度が上昇した際にもリアルタイムで半導体基板の温度を検知し、例えば、基板の温度が連続的な赤外線の受光に伴って上昇した場合に、その上昇度合いに合わせてパッケージ手段を冷却する等のように、検知した温度の変動に合わせて温度調節手段の出力を変え、赤外線検出素子の環境を常に一定とすることができるので、連続的な赤外線の正確な検出が可能となる。 Furthermore, with the detection of the infrared also detect the temperature of the semiconductor substrate in real time when the temperature of the semiconductor substrate is increased, for example, when the temperature of the substrate is increased with the light receiving continuous infrared as such cooling the packaging means to fit the increasing degree, changing the output of the temperature adjusting means in accordance with the variation of the detected temperature, since the environment of the infrared detection element can always be made constant, continuous is accurate detection is possible of an infrared.

【0038】請求項2の発明では、請求項1の赤外線検出装置において、更に温度制御手段を設けた赤外線検出装置を提案しており、この温度制御手段は、温度検出回路により連続的に入力された電圧情報を基に、温度調節手段が出力すべき値を演算し、この演算結果を温度調節手段に出力しているため、赤外線検出素子の環境を自動的に一定とすることが可能である。 [0038] In the second aspect of the present invention, the infrared detecting device of claim 1, proposes a further infrared detection device provided with temperature control means, the temperature control means is continuously inputted by the temperature detection circuit based on the voltage information, computes the value to be output temperature adjusting means, since the outputs the result of the calculation in the temperature adjusting means, it is possible to automatically constant environment of the infrared detection element .

【0039】即ち、赤外線検出回路の受光領域に入力した赤外線は、ここで光電変換されて、信号処理手段に出力されるが、この時に発生した熱が半導体基板の温度を上昇させている。 [0039] That is, infrared rays enter the light receiving area of ​​the infrared detection circuit, where it is converted photoelectrically, but is output to the signal processing means, the heat generated at this time is to raise the temperature of the semiconductor substrate. 半導体基板の温度は、温度検出回路により常に検知されているので、この温度変化は直ちに温度制御手段に出力される。 Temperature of the semiconductor substrate, since it is always detected by the temperature detection circuit, the change in temperature is output immediately the temperature control means.

【0040】温度制御手段は、入力された電圧情報をもとに温度調節手段の出力制御情報を演算し、この演算結果を温度調節手段に出力している。 The temperature control means calculates the output control information of the temperature adjustment means on the basis of the voltage information input, and outputs the result of the calculation in the temperature adjusting means. 温度調節手段は、入力された制御情報に基づいてパッケージ手段の温度を調節しているので、結果として、基板の温度変化量に対応して連続的に赤外線検出素子の基板の温度を調節している。 Temperature adjustment means, so that by adjusting the temperature of the packaging means on the basis of the input control information, as a result, by adjusting the temperature of the substrate continuously infrared detector in response to the temperature variation of the substrate there.

【0041】更に、請求項3の発明では、請求項1又は2のいずれかの赤外線検出装置において、赤外線検出回路から出力された電圧情報を電流情報として出力する電流変換回路を赤外線検出素子に備えたものを提案している。 [0041] Further, in the invention of claim 3, in any of the infrared detection device according to claim 1 or 2, comprising a current converter circuit for outputting a voltage information outputted from the infrared detection circuit as the current information on the infrared detector have proposed a thing was.

【0042】一般に、電圧は抵抗の影響により変動しやすく、この変動した電圧情報を検出するとノイズが加わった不正確な値となってしまうので、得られた情報を電圧出力として取り出す電圧型の赤外線検出装置よりも電流出力として取り出す電流型の赤外線検出装置の方がノイズの影響が少なく、精度がよい。 [0042] Generally, the voltage is easy to vary due to the influence of the resistance, so becomes inaccurate values ​​noise is applied when detecting this variation the voltage information, voltage-type retrieve the information obtained as a voltage output infrared it is less affected by noise towards current type infrared detection device taken out as a current output than the detection device, good accuracy.

【0043】即ち、請求項3の発明においては、温度検出回路が半導体基板の温度の影響により変化する電圧情報を温度情報として出力しているが、上述したように電圧はノイズの影響を受けやすいため、得られた電圧情報は、すぐに電流変換回路に入力される。 [0043] That is, in the invention of claim 3, and outputs the voltage information temperature detection circuit changes due to the influence of the temperature of the semiconductor substrate as the temperature information, voltage as described above are susceptible to noise Therefore, the voltage information obtained is input immediately to the current conversion circuit. 電流変換回路は、入力された電圧情報を電流情報に変換する回路であり、ここで電流情報に変換された温度情報は、温度制御手段又は温度調節手段に出力される。 Current conversion circuit is a circuit for converting the voltage information input to the current information, wherein temperature information is converted to a current information is output to the temperature control means or the temperature adjusting means.

【0044】電流変換回路が温度制御手段に出力する場合は、温度制御手段が、入力された電流情報をもとに温度調節手段の出力制御情報を演算し、この演算結果を温度調節手段に出力する。 [0044] If the current conversion circuit outputs the temperature control means, temperature control means calculates the output control information of the temperature adjustment means on the basis of the current information entered, outputs the result of the calculation in the temperature regulating means to. 温度調節手段は、入力された制御情報に基づいてパッケージ手段の温度を調節しているので、結果として、基板の温度変化量に対応して自動的に赤外線検出素子の基板の温度を調節する。 Temperature adjustment means, so based on the input control information regulates the temperature of the package means, as a result, automatically adjusts the temperature of the substrate of the infrared detection element in response to the temperature variation of the substrate.

【0045】また、電流変換回路が直接温度調節手段に出力する場合は、温度調節手段が入力された電流情報に基づいて自身の入出力状態を切り替えることにより赤外線検出素子の基板の温度を調節する。 Further, if the current conversion circuit outputs directly to the temperature adjustment means for adjusting the temperature of the substrate of the infrared detection element by switching the output state of itself based on the current information temperature adjusting means is input .

【0046】勿論、電流変換回路が一旦温度モニターなどの使用者が観察できる観察手段に出力し、使用者が観察手段を観察しながら温度調節手段の出力を調整するような構成としても構わない。 [0046] Of course, output the observation means that the user can observe such current conversion circuit once the temperature monitor, may be configured as a user adjusts the output of the temperature adjusting means while observing the observation means.

【0047】このように、温度検出回路により出力された情報を電流情報に変換する電流変換回路を赤外線検出素子に形成させることで、ノイズの影響を少なくし、精度の良い赤外線検出装置とすることができる。 [0047] Thus, by forming the current converting circuit for converting the information output by the temperature detection circuit to a current information to the infrared detection element, and reduce the influence of noise, be accurate infrared detection device can. 更に、電流情報を用いているため、温度制御手段又は温度調節手段の配置位置がパッケージ手段の近辺に限定されないので、赤外線検出装置の設計の自由度が広がる。 Furthermore, the use of the current information, since the arrangement position of the temperature control means or the temperature adjusting means is not limited to the vicinity of the packaging means, spread the freedom of design of the infrared detecting device.

【0048】勿論、電流変換回路は、赤外線検出回路と温度検出回路と電気的に分離された同一基板上に設けても良いし、別の基板上に設けてもよい。 [0048] Of course, the current conversion circuit may be provided on the infrared detection circuit and the temperature detection circuit and electrically isolated same substrate, it may be provided on another substrate.

【0049】また、請求項4の発明では、請求項1、2 [0049] In the invention of claim 4, claim 1
のいずれかの赤外線検出装置において、赤外線検出回路から出力された電圧情報を電流情報に変換するための別の構成としてパッケージ手段の外部に電流変換手段を備えたものを提案している。 In any of the infrared detection device, it has proposed the one having a different external current conversion means of the package means a structure for converting the voltage information output from the infrared detecting circuit current information.

【0050】赤外線検出回路の受光領域で受光された赤外線は、ここで光電変換されて、信号処理手段に出力されるが、この時に発生した熱が半導体基板の温度を上昇させている。 The infrared rays received by the light receiving region of the infrared detection circuit, where it is converted photoelectrically, but is output to the signal processing means, the heat generated at this time is to raise the temperature of the semiconductor substrate. 半導体基板の温度は、温度検出回路により常に検知されているので、この温度変化は直ちにパッケージ手段の外部に設けられた電流変換手段に出力される。 Temperature of the semiconductor substrate, since it is always detected by the temperature detection circuit, the change in temperature is output to the current converting means provided immediately outside of the package means.

【0051】この電流変換手段は、入力された電圧情報を電流情報に変換するものであり、ここで電流情報に変換された温度情報は、温度制御手段又は温度調節手段に出力される。 [0051] The current converter means is for converting the voltage information input to the current information, wherein temperature information is converted to a current information is output to the temperature control means or the temperature adjusting means. 電流変換手段が温度制御手段に出力する場合は、温度制御手段が、入力された電流情報をもとに温度調節手段の出力制御情報を演算し、この演算結果を温度調節手段に出力する。 If current converting means outputs the temperature control means, temperature control means calculates the output control information of the temperature adjustment means on the basis of current information, and outputs the result of the calculation in the temperature adjusting means.

【0052】温度調節手段は、入力された制御情報に基づいてパッケージ手段の温度を調節しているので結果として、基板の温度変化量に対応して連続的に赤外線検出素子の基板の温度を調節する。 [0052] Temperature adjusting means is adjusted as a result because it adjusts the temperature of the packaging means on the basis of the input control information, the temperature of the substrate continuously infrared detector in response to the temperature variation of the substrate to.

【0053】また、電流変換手段が直接温度調節手段に出力する場合は、温度調節手段が入力された電流情報に基づいて自身の入出力状態を切り替えることにより赤外線検出素子の基板の温度を調節する。 [0053] Also, if the current conversion means and outputs directly to the temperature adjustment means for adjusting the temperature of the substrate of the infrared detection element by switching the output state of itself based on the current information temperature adjusting means is input .

【0054】勿論、電流変換手段が一旦温度モニターなどの使用者が観察できる観察手段に出力し、使用者が観察手段を観察しながら温度調節手段の出力を調整するような構成としても構わない。 [0054] Of course, output the observation means that the user can observe such once temperature monitoring current converting means, may be configured as a user adjusts the output of the temperature adjusting means while observing the observation means.

【0055】このように、請求項4の発明では、温度検出回路により出力された情報を電流情報に変換する電流変換手段を、上述した電圧出力型の赤外線検出装置(請求項1、2の本発明の赤外線検出装置)の一部に設けることで、赤外線検出素子の製造工程及び設計に変更を与えずに、ノイズの影響が少ない、精度の良い赤外線検出装置を簡単に構成させることができる。 [0055] Thus, in the invention of claim 4, the current converting means for converting information output from the temperature detection circuit to the current information, the voltage output type mentioned above infrared detecting device (of claim 1 present by providing a portion of the infrared detection device) of the invention, without causing changes to the manufacturing process and design of infrared detector, the influence of noise is small, it is possible to easily configure accurate infrared detection device.

【0056】また、電流変換手段をパッケージ手段近傍に設けると、パッケージ手段から電流変換手段へまでの伝達距離が短くなるので抵抗などによる影響が少なく好ましい。 [0056] Also, providing the current converting means to the packaging means near, less favorable impact due resistance because the transmission distance to the current converting means become shorter from the package unit.

【0057】 [0057]

【実施例】図1は、本発明の赤外線検出装置の第一実施例を示す概略構成図である。 DETAILED DESCRIPTION FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of the infrared detection device of the present invention. 赤外線を検出する赤外線検出回路である赤外センサを備えたセンサ基板1と、温度を検出する温度検出回路である温度モニターダイオードを備えた温度基板2とが、パッケージ手段であるセラミック製のパッケージ3の内部に収納されている。 A sensor substrate 1 having the infrared sensor is an infrared detector for detecting infrared rays, a temperature substrate 2 having a temperature monitor diode is a temperature detecting circuit for detecting a temperature, a ceramic package 3 is packaging means It is housed in the interior of.

【0058】このパッケージ3には、センサ基板1を駆動させる駆動部6と、センサ基板1からの検出信号を処理する信号処理部7と、温度基板2からの温度信号を処理する温度制御手段である温度制御部8とがワイヤボンディング法によってセンサ基板1又は温度基板2と接続されている。 [0058] The package 3, a drive unit 6 for driving the sensor substrate 1, a signal processing unit 7 for processing the detection signal from the sensor substrate 1, temperature control means for processing the temperature signals from the temperature the substrate 2 there are a temperature control unit 8 is connected to the sensor substrate 1 or the temperature substrate 2 by wire bonding method.

【0059】駆動部6は、電源や駆動パルスなどを赤外センサに入力するもので、この駆動部6により駆動された赤外線センサから出力された検出信号は、信号処理部7に入力され、ここで信号処理されて赤外線信号として検出されている。 The driving unit 6, and the power or drive pulses used to input to the infrared sensor, detection signals outputted from the infrared sensor which is driven by the driving unit 6 is inputted to the signal processing unit 7, where in is a signal processing is detected as an infrared signal.

【0060】更に、パッケージ3の温度を調節するために、コールドヘッド4がパッケージ3に密着固定されている。 [0060] Further, in order to adjust the temperature of the package 3, the cold head 4 is tightly fixed to the package 3. このコールドヘッド4は、温度調節手段である冷却装置5により冷却されており、この冷却装置5は、後述する温度制御部8からの出力に基づいて、コールドヘッド4を冷却している。 The cold head 4 is cooled by the cooling device 5 is a temperature regulating means, the cooling device 5 based on the output from the temperature control unit 8 which will be described later, to cool the cold head 4.

【0061】また、赤外センサと同時に作動している温度モニターダイオードは、検出した電圧情報を温度制御部8に出力している。 [0061] The temperature monitor diode is operating at the same time as the infrared sensor is outputting the detected voltage information to the temperature control unit 8. この温度制御部8は、入力された電圧情報を基に演算を行いこの演算結果に基づいて冷却装置5の出力を調整しているので、結果としてセンサ基板1の温度の上昇度合いに合わせてパッケージ3を冷却している。 The temperature control unit 8, so performs calculation based on the voltage information input on the basis of the calculation result is adjusted to an output of the cooling device 5, and consequently fit increasing degree of temperature of the sensor substrate 1 package 3 to cool the are.

【0062】即ち、赤外センサの受光領域に入射した赤外線は、ここで光電変換されて検出信号として信号処理部7に入力され、信号処理部7により赤外線情報として検出される。 [0062] That is, infrared rays incident on the light receiving region of the infrared sensor, wherein the input to the signal processing unit 7 as a detection signal by photoelectric conversion, is detected as an infrared information by the signal processing unit 7. この時、赤外線の受光に伴って熱が発生し、センサ基板1の温度が上昇する。 At this time, heat is generated with the reception of the infrared, the temperature of the sensor substrate 1 is increased.

【0063】パッケージ3には、温度モニターダイオードを備えた温度基板2もまた設けられており、これは、 [0063] The package 3 is provided temperature substrate 2 also includes a temperature monitor diode, which is,
赤外線センサと熱的には分離していないので、センサ基板1の温度が上昇すると温度基板2の温度も同様に上昇する。 Since the infrared sensor and the thermal undissociated temperature of the substrate 2 when the temperature of the sensor substrate 1 is increased similarly increased.

【0064】赤外線の吸収に伴って上昇した基板温度は、温度モニターダイオードにより温度モニターダイオードのグランド電圧に対する出力端子の電圧として温度制御部8に出力され、温度制御部8により冷却装置5の出力調節量として演算されて、冷却装置5に入力されている。 [0064] The substrate temperature was increased with the absorption of infrared radiation is output as a voltage of the output terminal to ground voltage of the temperature monitor diode the temperature control unit 8 by a temperature monitor diode, the output regulation of the cooling device 5 by the temperature control unit 8 is computed as an amount, is input to the cooling device 5.

【0065】例えば、77Kで用いるPtSi赤外線センサの場合、温度モニターダイオードに1μAの定電流源を接続すると、温度モニターダイオードのグランド電圧に対して出力端子の電圧は、−1.006V程度になる。 [0065] For example, in the case of PtSi infrared sensor used in 77K, when connected a constant current source of 1μA temperature monitor diode, the voltage at the output terminal with respect to the ground voltage of the temperature monitor diode becomes about -1.006V.

【0066】この出力端子の電圧は、温度が1K変化するにつき2.3mVずつ変化する、言い換えると、温度が1K上昇すると出力端子の電圧は、2.3mV減少し、逆に温度が1K下降すると出力端子の電圧は、2. [0066] The voltage of the output terminal changes by 2.3 mV per change temperature 1K, in other words, the temperature, the voltage between the output terminals 1K increases, decreases 2.3 mV, the temperature conversely to 1K lowered the voltage at the output terminal, 2.
3mV増加するため、温度制御部8は、温度モニターダイオードから入力された温度モニターダイオードのグランド電圧に対する出力端子の電圧を2.3mVで割ることにより温度を算出し、算出された温度情報に対応する冷却装置5の出力調節量として冷却装置5に出力している。 To increase 3 mV, the temperature control unit 8 calculates the temperature by dividing a voltage of the output terminal to ground voltage of the temperature monitor diode that is input from the temperature monitor diode 2.3 mV, corresponding to the calculated temperature information and outputs to the cooling device 5 as the output regulation of the cooling device 5.

【0067】ここで図2に、本第一実施例に用いる赤外線検出素子の概略構成の断面図を示す。 [0067] Here, FIG. 2 shows a cross-sectional view of a schematic configuration of an infrared detection element used in the present first embodiment. 図2において、 2,
赤外線センサの主要部である光電変換部14は、第一のP型半導体基板10a上の高濃度P型拡散層12により区切られた領域内に設けられており、受光領域で受光された赤外線IRはここで光電変換され、MOSトランジスタ13に伝送される。 The photoelectric conversion unit 14 is a main part of the infrared sensor is provided in the delimited area with a high concentration P-type diffusion layer 12 on the first P-type semiconductor substrate 10a, an infrared IR which is received by the light receiving region here it is photoelectrically converted, is transmitted to the MOS transistor 13.

【0068】MOSトランジスタ13には、出力端子1 [0068] In the MOS transistor 13, the output terminal 1
7、18があり、光電変換部14からの伝送情報を赤外線検出部(図示せず)に出力している。 There are 7, 18, and outputs the transmission information from the photoelectric conversion unit 14 to the infrared detector (not shown). 更に、第一のP In addition, the first of P
型半導体基板10aには、基板10aをグランド電位にするグランド端子16が設けられている。 -Type semiconductor substrate 10a, the ground terminal 16 to the substrate 10a to the ground potential are provided.

【0069】更に、基板の温度を検出するための温度モニターダイオード15が、第二のP型半導体基板10b [0069] Moreover, the temperature monitor diode 15 for detecting the temperature of the substrate, a second P-type semiconductor substrate 10b
に設けられている。 It is provided to. この温度モニターダイオード15 The temperature monitor diode 15
は、検出した情報を出力するための出力端子19と、第一のP型半導体基板10aとは別のグランド電位を取るためのグランド端子20とを有し、出力端子19とグランド端子20との間にはPN接合が順方向となる1μA Includes an output terminal 19 for outputting the detected information, and the first P-type semiconductor substrate 10a and a ground terminal 20 for taking a different ground potential, the output terminal 19 and ground terminal 20 1μA the PN junction becomes forward between
程度の定電流源(図示せず)が接続され、出力端子19 The extent of the constant current source (not shown) is connected, an output terminal 19
からの電圧を温度制御部(図示せず)に出力している。 And outputs the temperature control unit (not shown) the voltage from.

【0070】この第一実施例では、赤外線センサ14と温度モニターダイオード15とがそれぞれ異なる基板上に設けられているので、互いに電気的に分離されており、これによりそれぞれの作動による影響を防ぎ、赤外線検出と温度検知とを同時に行うことを可能としている。 [0070] In this first embodiment, since the infrared sensor 14 and the temperature monitor diode 15 is provided on different substrates, respectively, are electrically isolated from each other, thereby preventing the influence of each operation, it is made possible to perform infrared detection and temperature sensing at the same time.

【0071】本実施例に用いる赤外線センサとしては、 [0071] As the infrared sensor used in this embodiment,
特に限定はしないが、例えば、ポイントセンサやラインセンサ、エリアセンサなどが挙げられる。 Although not particularly limited, for example, point sensor or line sensor, such as an area sensor and the like. また、このような赤外線センサの具体例として、PtSiやHgCd Specific examples of such an infrared sensor, PtSi or HgCd
TeやInSb等を光電変換物質としたものが挙げられる。 It can be mentioned those with the photoelectric conversion material Te and InSb or the like.

【0072】また、図3は本発明の第二実施例を示す説明図であり、上述した図1と同様な構成の赤外線検出装置に用いる赤外線検出素子の第二実施例の概略断面図である。 [0072] Further, FIG. 3 is an explanatory view showing a second embodiment of the present invention, is a schematic sectional view of a second embodiment of the infrared detection element used in the infrared detector of similar to FIG. 1 described above arrangement . 図3は、温度センサと温度モニターダイオードとを電気的に分離して同一基板に設ける場合の一例を呈示している。 Figure 3 presents an example of a case where the same substrate to electrically isolate the temperature sensor and the temperature monitor diode.

【0073】図3において、赤外線センサの主要部である光電変換部34は、P型半導体基板30a上の高濃度P型拡散層32により区切られた領域内に設けられており、受光領域で受光された赤外線IRはここで光電変換され、MOSトランジスタ33に伝送される。 [0073] In FIG. 3, the photoelectric conversion unit 34 is a main part of the infrared sensor is provided in the delimited area with a high concentration P-type diffusion layer 32 on the P-type semiconductor substrate 30a, received by the light receiving region It is the infrared IR where it is photoelectrically converted, is transmitted to the MOS transistor 33.

【0074】MOSトランジスタ33には、出力端子3 [0074] In the MOS transistor 33, the output terminal 3
7、38があり、光電変換部34からの伝送情報を赤外線検出部(図示せず)に出力している。 There are 7, 38, and outputs the transmission information from the photoelectric conversion unit 34 to the infrared detector (not shown). 更に、第一のP In addition, the first of P
型半導体基板30aには、基板30aをグランド電位にするグランド端子36が設けられている。 -Type semiconductor substrate 30a, the ground terminal 36 to the substrate 30a to the ground potential are provided. 更に、基板の温度を検出するための温度モニターダイオード35が、 Further, a temperature monitor diode 35 for detecting the temperature of the substrate,
P型半導体基板30aの一部に設けられたN型の低濃度拡散層30b内に設けられている。 It is provided in the low-concentration diffusion layer 30b of the N type provided in a part of the P-type semiconductor substrate 30a.

【0075】この温度モニターダイオード35は、検出した情報を出力するための出力端子39と、グランド端子20とを有し、出力端子39とグランド端子40との間にはPN接合が順方向となるように1μA程度の定電流源(図示せず)が接続されている。 [0075] The temperature monitor diode 35, an output terminal 39 for outputting the detected information, and a ground terminal 20, PN junction becomes forward direction between the output terminal 39 and ground terminal 40 1μA about constant current source (not shown) is connected to.

【0076】更に、グランド端子40は、正の電圧、例えば、+15Vと接続することで正の電位になる。 [0076] Further, the ground terminal 40 is a positive voltage, for example, a positive potential by connecting the + 15V. この場合も基板の温度は、温度モニターダイオード35のグランド電位に対する出力端子39の電圧の変化量として表され、これが温度情報として図示しない温度制御部8 In this case the temperature of the substrate also is expressed as the amount of change in the voltage of the ground output to the potential terminal 39 of the temperature monitoring diode 35, the temperature control unit 8 not shown which as temperature information
に出力されている。 It is output to.

【0077】例えば、温度が77Kの時にグランド端子40の電圧が15Vとなるように調節した場合に、出力端子39に1μAの定電流源を接続すると、出力端子3 [0077] For example, when the temperature when adjusted to the voltage of the ground terminal 40 when the 77K becomes 15V, connects the constant current source of 1μA to the output terminal 39, an output terminal 3
9の電圧は、16.006Vとなる。 9 of the voltage, the 16.006V. ここで、出力端子39の電圧は、温度が1K変化するにつき2.3mVずつ変化する、言い換えると、温度が1K上昇すると出力端子の電圧は、2.3mV減少し、逆に温度が1K下降すると出力端子の電圧は、2.3mV増加するので、出力端子39の電圧は温度情報として置き換えることができる。 Here, the voltage of the output terminal 39 changes by 2.3 mV per change temperature 1K, in other words, the temperature, the voltage between the output terminals 1K increases, decreases 2.3 mV, the temperature conversely to 1K lowered the voltage of the output terminal, so increases 2.3 mV, the voltage of the output terminal 39 can be replaced as temperature information.

【0078】この第二実施例では、赤外線センサ14と温度モニターダイオード15とがそれぞれ同じ基板上に設けられているが、それぞれ互いに逆の導電型の拡散層内に設けられているため、電気的には分離している。 [0078] In the second embodiment, although the infrared sensor 14 and the temperature monitor diode 15 is provided on the same substrate, respectively, since the respectively provided on opposite conductivity type diffusion layer to each other, electrical They are separated in.

【0079】従って、赤外線検出素子の温度をより正確に測ることができる。 [0079] Accordingly, it is possible to measure more accurately the temperature of the infrared detection element. 更に、連続的な赤外線の検出が可能であり、半導体基板の温度をリアルタイムで検知することができるので、基板の温度が連続的な赤外線の検出に伴って上昇した場合に、その上昇度合いに合わせてパッケージ手段を冷却する等、温度の変動に合わせて温度調節手段の出力を変え、赤外線検出素子の環境を常に一定とすることが可能である。 Furthermore, it is possible to continuously infrared detection, it is possible to detect the temperature of the semiconductor substrate in real time, when the temperature of the substrate is increased with the detection of the continuous infrared accordance with the increasing degree etc. to cool the packaging means Te, changing the output of the temperature adjusting means in accordance with the temperature variations, it is always possible to a constant environment of the infrared detection element.

【0080】また、本実施例に用いる赤外線センサとしては、特に限定はしないが、例えば、ポイントセンサやラインセンサ、エリアセンサなどが挙げられる。 [0080] As the infrared sensor used in this embodiment, but are not limited to, point sensor or line sensor, such as an area sensor and the like. また、 Also,
このような赤外線センサの具体例として、PtSiやH Specific examples of such an infrared sensor, PtSi or H
gCdTeやInSb等を光電変換物質としたものが挙げられる。 gCdTe and InSb, and the like that the photoelectric conversion material.

【0081】また、図4は、本発明の赤外線検出装置の第三実施例を示す概略構成図であり、図5は、このような赤外線検出装置に用いる赤外線検出素子の一例を示す概略断面図である。 [0081] Also, FIG 4 is a schematic block diagram showing a third embodiment of the infrared detection device of the present invention, FIG 5 is a schematic sectional view showing an example of the infrared detection element used in such an infrared detector it is.

【0082】この第三実施例では、赤外線を検出する赤外線検出回路である赤外線センサと、温度を検出する温度検出回路である温度モニターダイオードと、温度モニターダイオードからの圧力情報を電流情報に変換する電流変換回路とを同一のSi基板に設けた赤外線検出素子を用いた赤外線検出素子の一構成例を挙げている。 [0082] In the third embodiment, and converts the infrared sensor is an infrared detector for detecting infrared rays, a temperature monitor diode which is a temperature detecting circuit for detecting the temperature, the pressure information from the temperature monitor diode current information and an example of the configuration of an infrared detecting device using the infrared detecting device having a current converter circuit on the same Si substrate.

【0083】図4において、赤外線検出素子41は、パッケージ手段であるセラミック製のパッケージ43の内部に収納されている。 [0083] In FIG. 4, the infrared detection element 41 is housed in a ceramic package 43 is a package unit. このパッケージ43には、赤外線センサを駆動させる駆動部46と、赤外線センサからの検出信号を処理する信号処理部47と、電流変換回路からの電流信号を処理する温度制御手段である温度制御部48とがワイヤボンディング法によって赤外線検出素子41に接続されている。 The package 43, a drive unit 46 for driving an infrared sensor, a signal processing unit 47 for processing the detection signal from the infrared sensor, the temperature control unit 48 is a temperature control means for processing the current signal from the current converter bets are connected to the infrared detecting element 41 by the wire bonding method.

【0084】駆動部46は、電源や駆動パルスなどを赤外線センサに入力するもので、この駆動部46により駆動された赤外線センサは、赤外線を受光し、受光した赤外線を光電変換して赤外線情報として信号処理部47に出力している。 [0084] The drive unit 46 is for inputting a power supply or drive pulses to the infrared sensor, an infrared sensor, which is driven by the driving unit 46 receives infrared rays, an infrared information IR in which photoelectrically converts the received and outputs to the signal processing unit 47. 信号処理部47は、入力された赤外線情報を信号処理して赤外線信号として検出している。 The signal processing unit 47 is detected as an infrared signal to the signal processing infrared information entered.

【0085】赤外線の受光に伴って熱が発生し、赤外線検出素子41の温度が上昇するが、赤外線検出素子41 [0085] With the infrared light receiving heat is generated, the temperature of the infrared detecting element 41 is raised, the infrared detection element 41
には、温度モニターダイオードもまた設けられており、 The is also provided a temperature monitor diode,
これは、基板の上昇に伴って変化した温度モニターダイオードのグランド電圧に対する出力端子の電圧を温度情報として電流変換回路42に出力している。 This is output to the current conversion circuit 42 a voltage of the output terminal to ground voltage of the temperature monitor diode changes with increasing substrate as temperature information.

【0086】電流変換回路42は、入力された電圧情報を電流情報に変換し、温度制御部48に検出している。 [0086] current converting circuit 42 converts the voltage information input to the current information, and detects the temperature controller 48.
温度制御部48は、入力された温度情報を冷却装置45 Temperature control unit 48, the cooling device the temperature information inputted 45
の出力調節量に演算して、その演算結果を冷却装置45 And it calculates the output adjustment amount, the cooling device of the operation result 45
に出力している。 It is output to. 冷却装置45は、温度制御部48からの出力に基づいて、パッケージ43に密着固定されているコールドヘッド44を冷却してパッケージ43内の温度を変えている。 Cooling device 45 based on the output from the temperature controller 48, and changing the temperature in the package 43 to cool the cold head 44 which is tightly fixed to the package 43.

【0087】ここで、図5に、本第三実施例に用いる赤外線検出素子の概略構成の断面図を示す。 [0087] Here, FIG. 5 shows a cross-sectional view of a schematic configuration of an infrared detection element used in the present third embodiment. 図5では、赤外線センサ50a、温度モニターダイオード50bとが同一のSi基板50上に設けられ、電流変換回路50c In Figure 5, the infrared sensor 50a, and a temperature monitor diode 50b provided on the same Si substrate 50, a current conversion circuit 50c
のみが別の基板上に設けられている構成を挙げている。 Only it cited a structure which is provided on another substrate.

【0088】赤外線センサ50aの主要部である光電変換部54は、高濃度P型拡散層52により区切られた領域内に設けられており、受光領域で受光された赤外線I [0088] The photoelectric conversion unit 54 is a main part of the infrared sensor 50a is provided in the delimited area with a high concentration P-type diffusion layer 52, an infrared I received by the light receiving region
Rはここで光電変換され、MOSトランジスタ53に伝送される。 R here is photoelectrically converted, is transmitted to the MOS transistor 53.

【0089】MOSトランジスタ53には、出力端子5 [0089] In the MOS transistor 53, the output terminal 5
7、58があり、光電変換部54からの伝送情報を赤外線検出部(図示せず)に出力している。 There are 7,58, and outputs the transmission information from the photoelectric conversion unit 54 to the infrared detector (not shown). 更に、赤外線センサ50aには、赤外線センサ50aをグランド電位にするグランド端子56が設けられている。 Moreover, the infrared sensor 50a, a ground terminal 56 is provided to the infrared sensor 50a to a ground potential.

【0090】温度モニターダイオード50bは、検出した情報を出力するための出力端子59と、赤外線センサ50aとは別のグランド電位を取るためのグランド端子60とを有し、出力端子59とグランド端子60との間にはPN接合が順方向となるように1μA程度の定電流源(図示せず)が接続されている。 [0090] Temperature monitor diode 50b has an output terminal 59 for outputting the detected information, and a ground terminal 60 for taking a different ground potential than the infrared sensor 50a, the output terminal 59 and ground terminal 60 a constant current source of about 1μA as PN junction is forward (not shown) is connected between the.

【0091】更に、グランド端子60は、正の電圧、例えば、+15Vと接続することで正の電位になる。 [0091] Further, the ground terminal 60 is a positive voltage, for example, a positive potential by connecting the + 15V. この場合も基板の温度は、温度モニターダイオード55のグランド電位に対する出力端子59の電圧の変化量として表され、これが電流変換回路50cに出力されている。 The temperature of the substrate even in this case, is represented as a change in voltage of the output terminal 59 to ground potential of the temperature monitor diode 55, which is output to the current conversion circuit 50c.
電流変換回路50cは、温度モニターダイオード55から入力された電圧の変化量を電流値に変換して図示しない温度制御部に出力している。 Current conversion circuit 50c is output to the temperature control unit (not shown) to convert the variation of the voltage input from the temperature monitor diode 55 to the current value.

【0092】この第三実施例では、赤外線センサ50a [0092] In the third embodiment, the infrared sensor 50a
と温度モニターダイオード50とが同一の基板上に設けられ、電流変換回路50cのみが別の基板上に設けられているものを挙げているが、勿論、これに限定せず、それぞれを別々の基板上に設けてもよい。 And provided to a temperature monitor diode 50 and the same substrate, but only the current conversion circuit 50c is cited what is provided on another substrate, of course, not limited to this, different substrates, respectively it may be provided on the top. また、赤外線センサ50aと温度モニターダイオード50bとを別々の基板に設け、温度モニターダイオード50bが設けられている基板上に電流変換回路50cを設ける構成でも構わない。 Further, it provided an infrared sensor 50a and a temperature monitor diode 50b over different substrates may be adapted to provide a current conversion circuit 50c on a substrate temperature monitor diode 50b is provided.

【0093】更に、本第三実施例に用いる赤外線センサとしては、特に限定はしないが、例えば、ポイントセンサやラインセンサ、エリアセンサなどが挙げられる。 [0093] Further, as the infrared sensor used in this third embodiment, is not particularly limited, for example, point sensor or line sensor, such as an area sensor and the like. また、このような赤外線センサの具体例として、PtSi Specific examples of such an infrared sensor, PtSi
やHgCdTeやInSb等を光電変換物質としたものが挙げられる。 And HgCdTe and InSb, and the like that the photoelectric conversion material.

【0094】更に図6は、本発明の赤外線検出装置の第四実施例を示す概略構成図である。 [0094] Further, FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a fourth embodiment of the infrared detection device of the present invention. この第四実施例では、先程第一実施例で述べたような、赤外線を検出する赤外線検出回路である赤外線センサと、温度を検出する温度検出回路である温度モニターダイオードとが別々の基板に設けられている赤外線検出素子を用い、赤外線検出素子からの電圧情報を電流に変換する電流変換部をパッケージの外部に設けた場合の一構成例である。 In the fourth embodiment, just as described in the first embodiment, provided with an infrared sensor is an infrared detector for detecting infrared rays, the temperature monitor diode and a separate substrate which is a temperature detecting circuit for detecting the temperature used an infrared detection element and an example of configuration obtained when a current conversion unit that converts the voltage information into current to the outside of the package from the infrared detection element.

【0095】図6において、赤外線を検出する赤外線検出回路である赤外センサを備えたセンサ基板61と、温度を検出する温度検出回路である温度モニターダイオードを備えた温度基板62とが、パッケージ手段であるセラミック製のパッケージ63の内部に収納されている。 [0095] In FIG 6, the sensor substrate 61 having the infrared sensor is an infrared detector for detecting infrared rays, a temperature substrate 62 having a temperature monitor diode is a temperature detecting circuit for detecting a temperature, packaging means are housed in the ceramic package 63 is.

【0096】このパッケージ63には、センサ基板61 [0096] In this package 63, the sensor substrate 61
を駆動させる駆動部66と、入力された電圧信号を電流信号に変換する電流変換部69とが、ワイヤボンディング法によってセンサ基板61及び温度基板62と接続されている。 A driving unit 66 for driving a current converter section 69 for converting the voltage signal input into a current signal is connected to the sensor board 61 and the temperature substrate 62 by a wire bonding method.

【0097】駆動部66は、電源や駆動パルスなどを赤外センサに入力するもので、この駆動部66により駆動された赤外線センサから出力された検出信号は、電流変換部69を介して信号処理部67に入力され、ここで信号処理されて赤外線信号として検出されている。 [0097] driver 66, and the power or drive pulses used to input to the infrared sensor, detection signals outputted from the infrared sensor which is driven by the drive unit 66, signal processing through the current conversion unit 69 is input to the section 67, where it is the signal processing has been detected as an infrared signal.

【0098】赤外線の受光に伴って熱が発生し、赤外線検出素子61の温度が上昇するが、赤外線検出素子61 [0098] With the infrared light receiving heat is generated, the temperature of the infrared detection element 61 increases, the infrared detection element 61
には、温度モニターダイオードもまた設けられており、 The is also provided a temperature monitor diode,
これは、基板の上昇に伴って変化した温度モニターダイオードのグランド電圧に対する出力端子の電圧を温度情報としてパッケージ63の外部に設けられた電流変換部69に出力している。 This outputs a voltage of the output terminal to ground voltage of the temperature monitor diode changes with increasing substrate to current converter 69 provided outside of the package 63 as temperature information.

【0099】電流変換部69は、入力された電圧情報を電流情報に変換し、温度制御部68に検出している。 [0099] current converter 69 converts the voltage information input to the current information, and detects the temperature controller 68. 温度制御部68は、入力された温度情報を冷却装置65の出力調節量に演算して、その演算結果を冷却装置65に出力している。 Temperature control unit 68 calculates the temperature information inputted to the output regulation of the cooling device 65, and outputs the operation result to the cooling device 65.

【0100】冷却装置65は、温度制御部68からの出力に基づいて、パッケージ63に密着固定されているコールドヘッド64を冷却し、パッケージ63内のの温度を変えているので、結果としてセンサ基板61の温度の上昇度合いに合わせてパッケージ63を冷却している。 [0100] Cooling device 65 based on the output from the temperature control unit 68, to cool a cold head 64 which is tightly fixed to the package 63, because changing the temperature of the package 63, the sensor as a result the substrate to cool the package 63 in accordance with the increasing degree of temperature of 61.

【0101】この第四実施例では、赤外線を検出する赤外線検出回路である赤外線センサと、温度を検出する温度検出回路である温度モニターダイオードとが別々の基板に設けられているものとしているが、勿論、これに限定せず、赤外線センサと温度モニターダイオードとが同一の基板に設けられているものを用いても構わない。 [0102] In this fourth embodiment, the infrared sensor is an infrared detector for detecting infrared rays, but the temperature monitor diode which is a temperature detecting circuit for detecting the temperature is assumed to be provided on separate substrates, of course, not limited thereto, may be used as the infrared sensor and the temperature monitor diode are provided on the same substrate.

【0102】更に、本第四実施例に用いる赤外線センサとしては、特に限定はしないが、例えば、ポイントセンサやラインセンサ、エリアセンサなどが挙げられる。 [0102] Further, as the infrared sensor used in the present fourth embodiment, but are not limited to, point sensor or line sensor, such as an area sensor and the like. また、このような赤外線センサの具体例として、PtSi Specific examples of such an infrared sensor, PtSi
やHgCdTeやInSb等を光電変換物質としたものが挙げられる。 And HgCdTe and InSb, and the like that the photoelectric conversion material.

【0103】 [0103]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、赤外線検出回路の動作によって温度検出回路のグランド電位が変動せず、常に正確な赤外線を検出すると共に、半導体基板の温度を正確に検知する赤外線検出装置を得ることができる。 As described in the foregoing, the present invention does not change the ground potential of the temperature detection circuit by the operation of the infrared detection circuit, always detects the correct infrared, accurately detect the temperature of the semiconductor substrate it is possible to obtain an infrared detector.

【0104】また、連続的な赤外線の検出ができ、赤外線の連続的な検出に伴って半導体基板の温度が上昇した際にもリアルタイムで半導体基板の温度を検知することができるので、温度の変動に合わせて温度調節手段の出力を変え、赤外線検出素子の環境を常に一定とすることが可能な赤外線検出装置を得ることができる。 [0104] Furthermore, it is a continuous infrared detection, the temperature of the semiconductor substrate with the continuous detection of infrared can be detected the temperature of the semiconductor substrate in real time even when elevated, temperature fluctuations can alter the output of the temperature adjusting means, always get an infrared detector which may be a constant environment of the infrared detector in accordance with the.

【0105】また、温度検出回路により出力された情報を電流情報に変換する電流変換回路を赤外線検出素子内に形成させることで、得られた温度情報に対してノイズの影響を少なくし、正確な赤外線素子の温度を検知してそれを温度制御手段に出力できるので、精度の良い赤外線検出装置を得ることができる。 [0105] Further, by forming the current converting circuit for converting the information output by the temperature detection circuit to the current information in the infrared detection element, and reduce the influence of noise on the temperature information obtained, the precise since by detecting the temperature of the infrared device can output it to a temperature control means, it is possible to obtain an accurate infrared detection device.

【0106】更に、温度検出回路により出力された情報を電流情報に変換する電流変換手段を、電圧出力型の赤外線検出装置の一部に設けることで、赤外線検出素子の製造工程及び設計に変更を与えずに、ノイズの影響が少ない、精度の良い赤外線検出装置を簡単に構成させることができる。 [0106] Further, the current converting means for converting information output from the temperature detection circuit to the current information, by providing part of the voltage output type infrared detection device, a change in the manufacturing process and design of infrared detector without giving the influence of noise is small, it is possible to easily configure accurate infrared detection device.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の赤外線検出装置の第一実施例の概略構成図である。 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of the infrared detection device of the present invention.

【図2】第一実施例に用いる赤外線検出素子の概略構成の断面図である。 2 is a cross-sectional view of a schematic configuration of the infrared detection element used in the first embodiment.

【図3】本発明の赤外線検出装置の第二実施例に用いる赤外線検出素子の概略構成を示す断面図である。 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the infrared detection element used in the second embodiment of the infrared detection device of the present invention.

【図4】本発明の赤外線検出装置の第三実施例の概略構成図である。 4 is a schematic diagram of a third embodiment of the infrared detection device of the present invention.

【図5】第三実施例に用いる赤外線検出素子の概略構成の断面図である。 5 is a cross-sectional view of a schematic configuration of the infrared detection element used in the third embodiment.

【図6】本発明の赤外線検出装置の第四実施例の概略構成図である。 6 is a schematic diagram of a fourth embodiment of the infrared detection device of the present invention.

【図7】従来の赤外線検出装置の概略構成図である。 7 is a schematic configuration diagram of a conventional infrared detector.

【図8】従来の赤外線検出装置に用いる赤外線検出素子の概略構成を示す断面図である。 8 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the infrared detection element used in the conventional infrared detection device.

【符号の説明】 1、61 センサ基板 41、50a、71 赤外線検出素子 2、62 温度基板 3、43、63、73 パッケージ 4、44、64、74 コールドヘッド 5、45、65、75 冷却装置 6、46、66、76 駆動回路 7、47、67、77 信号処理回路 8、48、68、78 温度制御回路 10a 第一のP型半導体基板 10b 第二のP型半導体基板 12、32、52、82 高濃度P型拡散層 13、33、53、83 MOSトランジスタ 14、34、54、84 光電変換部 15、50b、85 温度モニターダイオード 16、20、36、40、56、60、86、90 [Description of Reference Numerals] 1, 61 sensor substrate 41,50a, 71 infrared detection element 2,62 temperature substrate 3,43,63,73 package 4,44,64,74 cold head 5,45,65,75 cooler 6 , 46,66,76 driving circuit 7,47,67,77 signal processing circuit 8,48,68,78 temperature control circuit 10a first P-type semiconductor substrate 10b second P-type semiconductor substrate 12, 32, 52, 82 the high concentration P-type diffusion layer 13,33,53,83 MOS transistors 14,34,54,84 photoelectric conversion unit 15,50b, 85 temperature monitor diode 16,20,36,40,56,60,86,90
グランド端子 17、18、19、37、38、39 出力端子 57、58、59、87、88、89 出力端子 30a、80 P型半導体基板 30b N型の低濃度拡散層 50 Si基板 42、50c 電流変換回路 69 電流変換部 Ground terminals 17,18,19,37,38,39 output terminal 57,58,59,87,88,89 output terminal 30a, 80 P-type semiconductor substrate 30b N-type lightly doped diffused layer 50 Si substrate 42,50c current conversion circuit 69 current converter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−122823(JP,A) 特開 昭63−286728(JP,A) 特開 平1−288737(JP,A) 伊藤健一「アース回路」日刊工業新聞 社刊(昭和50.7.30)p165−167 伊藤健一「アースと雑音」日刊工業新 聞社刊(昭和53.9.30)p187−189 (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ,DB名) G01J 5/00 - 5/62 G01J 1/00 - 1/48 G01J 5/22 H01L 23/58 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (56) reference Patent flat 4-122823 (JP, a) JP Akira 63-286728 (JP, a) JP flat 1-288737 (JP, a) Kenichi Ito "ground circuit "Nikkan Kogyo Shimbun published by (Showa 50.7.30) p165-167 Kenichi Ito" earth and noise "Nikkan Kogyo Shimbun published (Showa 53.9.30) p187-189 (58) investigated the field (Int. Cl 7, DB name) G01J 5/00 -. 5/62 G01J 1/00 - 1/48 G01J 5/22 H01L 23/58

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】 被測定物からの赤外線を検出する赤外線検出回路と該赤外線検出回路の温度を電圧値として検出する温度検出回路とを備えた赤外線検出素子と、 前記赤外線検出素子を内部に収納するパッケージ手段と、 前記パッケージ手段の内部温度を調節する温度調節手段とを備え、 前記赤外線検出素子の前記赤外線検出回路と前記温度検出回路とを同一の半導体基板上であって互いに逆の導電型の拡散層内にそれぞれ設けることを特徴とする赤外線検出装置。 1. A and the infrared detection element and a temperature detection circuit for detecting a temperature of the infrared detection circuit and said infrared detecting circuit for detecting the infrared radiation from the object to be measured as a voltage value, accommodating the infrared detecting element therein and packaging means for said and a temperature adjusting means for adjusting the internal temperature of the packaging means, said an infrared detection circuit and the temperature detecting circuit and the same semiconductor substrate with conductivity type opposite to each other of said infrared detection element infrared detection device according to claim each be provided in the diffusion layer.
  2. 【請求項2】 前記温度検出回路からの検出結果に基づいて温度調節手段を制御する温度制御手段を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載の赤外線検出装置。 Wherein the infrared detecting device of claim 1, further comprising a temperature control means for controlling the temperature adjusting means based on a detection result from the temperature detection circuit.
  3. 【請求項3】 前記赤外線検出素子は、前記赤外線検出回路から出力された電圧差を電流値として出力する電流変換回路を更に備えていることを特徴とする請求項1及び2のいずれかに記載の赤外線検出装置。 Wherein the infrared detecting element according to any one of claims 1 and 2, characterized in that it further includes a current converting circuit for outputting a voltage difference output from the infrared detection circuit as the current value infrared detection device.
  4. 【請求項4】 前記赤外線検出回路から出力された電圧変化量を電流値に変換する電流変換手段を更に備えたことを特微とする請求項1及び2のいずれかに記載の赤外線検出装置。 4. The infrared detection device according to any one of claims 1 and 2 wherein there further comprising further current conversion means for converting the voltage variation outputted from the infrared detecting circuit into a current value.
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