JP3436164B2 - 赤外線ラインセンサ - Google Patents
赤外線ラインセンサInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、複数の赤外線検
出素子を配列して構成される赤外線ラインセンサに関す
る。
出素子を配列して構成される赤外線ラインセンサに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】赤外線ラインセンサとして、例えば熱型
赤外線検出素子を一列に配置して構成されるものが用い
られている。しかしこのような構成では、隣接する赤外
線検出素子の検出領域の間に不検出領域が形成される。
これは以下の理由による。
赤外線検出素子を一列に配置して構成されるものが用い
られている。しかしこのような構成では、隣接する赤外
線検出素子の検出領域の間に不検出領域が形成される。
これは以下の理由による。
【０００３】図７、図８は熱型赤外線検出素子の構造を
示す図である。図７は上面図で、図８は図７におけるＡ
−Ａ断面の拡大図である。半導体基板１上に、熱伝導性
の低いダイアフラム３が形成されている。ダイアフラム
３上に、サーモパイルとなる８組のｐ型半導体４とｎ型
半導体５とが帯状のパターンをもって、２組ずつ並べて
十字型に配設されている。半導体基板のＢ辺側にある出
力端子９、１０と接続される１組のｎ型半導体とｐ型半
導体から、隣接するｎ型半導体とｐ型半導体が金属電極
７、８によって順次接続されている。内側にある金属電
極７は温接点、外側にある金属電極８は冷接点となる。
示す図である。図７は上面図で、図８は図７におけるＡ
−Ａ断面の拡大図である。半導体基板１上に、熱伝導性
の低いダイアフラム３が形成されている。ダイアフラム
３上に、サーモパイルとなる８組のｐ型半導体４とｎ型
半導体５とが帯状のパターンをもって、２組ずつ並べて
十字型に配設されている。半導体基板のＢ辺側にある出
力端子９、１０と接続される１組のｎ型半導体とｐ型半
導体から、隣接するｎ型半導体とｐ型半導体が金属電極
７、８によって順次接続されている。内側にある金属電
極７は温接点、外側にある金属電極８は冷接点となる。
【０００４】赤外線の検出信号は、温接点と冷接点の温
度差に比例するため、温接点と冷接点の熱分離をよくす
るように、エッチング穴６からエッチングして冷接点下
方の周辺部を除いて半導体基板の一部を除去し、ダイア
フラムを半導体基板から分離する空洞部２が形成されて
いる。赤外線を吸収する赤外線吸収部２６が空洞部２よ
り小さく絶縁層１１、１７を挟んで金属電極７による温
接点をカバーするように形成されている。なお、図７に
おいては、サーモパイルの構造を示すため、赤外線吸収
部２６をとり、その位置を仮想線で示している。このよ
うに熱型赤外線検出素子は、構造上熱分離のための空洞
部を有し、赤外線を吸収する赤外線吸収部が空洞部領域
内に設けられるから、赤外線吸収部が占める領域が検出
領域となり、その周辺領域は不検出領域となる。
度差に比例するため、温接点と冷接点の熱分離をよくす
るように、エッチング穴６からエッチングして冷接点下
方の周辺部を除いて半導体基板の一部を除去し、ダイア
フラムを半導体基板から分離する空洞部２が形成されて
いる。赤外線を吸収する赤外線吸収部２６が空洞部２よ
り小さく絶縁層１１、１７を挟んで金属電極７による温
接点をカバーするように形成されている。なお、図７に
おいては、サーモパイルの構造を示すため、赤外線吸収
部２６をとり、その位置を仮想線で示している。このよ
うに熱型赤外線検出素子は、構造上熱分離のための空洞
部を有し、赤外線を吸収する赤外線吸収部が空洞部領域
内に設けられるから、赤外線吸収部が占める領域が検出
領域となり、その周辺領域は不検出領域となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このため、各熱型赤外
線検出素子を、赤外線吸収部を有する検出面を同じ面に
揃えて一列に並べ構成される赤外線ラインセンサでは、
その赤外線検出面に、図９の（ａ）に示すように、隣接
する各赤外線検出素子２０の検出領域１２の間に周辺領
域２７が作る不検出領域Ｘが形成される。
線検出素子を、赤外線吸収部を有する検出面を同じ面に
揃えて一列に並べ構成される赤外線ラインセンサでは、
その赤外線検出面に、図９の（ａ）に示すように、隣接
する各赤外線検出素子２０の検出領域１２の間に周辺領
域２７が作る不検出領域Ｘが形成される。
【０００６】赤外線ラインセンサが列に対して垂直の走
査方向へ走査して赤外線を検出するとき、その走査領域
に、図９の（ｂ）のように、各赤外線検出素子の検出領
域１２に対応した走査領域２０’からのみ出力信号が得
られ、不検出領域によって、各走査領域２０’の間は出
力信号のとれないデッドエリアＤとなる。このデッドエ
リアの発生によって、その間の赤外線が検出されなくな
ってしまい、従って所定の面積での検出可能な面積（検
出領域）に限界があり、検出感度を向上できないという
問題を有している。本発明は、上記従来の問題に鑑み、
デッドエリアのない赤外線ラインセンサを提供すること
を目的としている。
査方向へ走査して赤外線を検出するとき、その走査領域
に、図９の（ｂ）のように、各赤外線検出素子の検出領
域１２に対応した走査領域２０’からのみ出力信号が得
られ、不検出領域によって、各走査領域２０’の間は出
力信号のとれないデッドエリアＤとなる。このデッドエ
リアの発生によって、その間の赤外線が検出されなくな
ってしまい、従って所定の面積での検出可能な面積（検
出領域）に限界があり、検出感度を向上できないという
問題を有している。本発明は、上記従来の問題に鑑み、
デッドエリアのない赤外線ラインセンサを提供すること
を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このため請求項１記載の
発明は、素子の長さよりも短い検出領域を有する複数の
赤外線検出素子を直線状に配列した赤外線検出素子列を
平行に複数列設け、前記赤外線検出素子列を走査方向か
ら見たとき、各赤外線検出素子列における赤外線検出素
子間の不検出領域に、他の赤外線検出素子列の検出領域
が位置するように、各赤外線検出素子列を順次ずらして
配置したものとした。
発明は、素子の長さよりも短い検出領域を有する複数の
赤外線検出素子を直線状に配列した赤外線検出素子列を
平行に複数列設け、前記赤外線検出素子列を走査方向か
ら見たとき、各赤外線検出素子列における赤外線検出素
子間の不検出領域に、他の赤外線検出素子列の検出領域
が位置するように、各赤外線検出素子列を順次ずらして
配置したものとした。
【０００８】そして、赤外線検出素子列は、赤外線検出
素子の検出領域の長さが赤外線検出素子間の不検出領域
の長さよりも小さく、その不検出領域と検出領域の大き
さに対応して２列を越える複数列設けられているもので
ある。
素子の検出領域の長さが赤外線検出素子間の不検出領域
の長さよりも小さく、その不検出領域と検出領域の大き
さに対応して２列を越える複数列設けられているもので
ある。
【０００９】請求項２記載の発明は、前記走査方向から
見たとき、前記各赤外線検出素子列の検出領域が重なら
ないように、各赤外線素子列における赤外線検出素子間
の間隔を設定したものとした。
見たとき、前記各赤外線検出素子列の検出領域が重なら
ないように、各赤外線素子列における赤外線検出素子間
の間隔を設定したものとした。
【００１０】請求項３記載の発明は、半導体基板の表面
に熱伝導性の低いダイアフラムが設けられ、該ダイアフ
ラムの表面に所定の間隔を隔てて複数列の赤外線吸収部
列を並べ、該赤外線吸収部列に対して垂直の走査方向か
ら見たとき、各赤外線吸収部列における赤外線吸収部間
の不検出領域に、他の赤外線吸収部列の赤外線吸収部が
位置し、隣接する前記赤外線吸収部の対向する辺部が同
じ直線上に来るように設定され、前記半導体基板には前
記ダイアフラムの下に前記複数列の赤外線吸収部列のす
べてを包含する空洞部が形成され、前記ダイアフラム上
には赤外線吸収部側に温接点、空洞部以外の周辺部側に
冷接点を位置させたサーモパイルが前記走査方向に形成
され、前記各赤外線吸収部の列方向両側には前記空洞部
に貫通する貫通穴が形成されて、前記赤外線吸収部とそ
の両側のサーモパイルが１つの赤外線検出素子として構
成され、赤外線吸収部が占める領域を赤外線の検出領域
とする複数の赤外線検出素子列を１つの半導体基板に集
積して、前記赤外線検出素子列を走査方向から見たと
き、各赤外線検出素子列における赤外線吸収部間の前記
不検出領域に、他の赤外線検出素子列の検出領域が位置
しているものとした。
に熱伝導性の低いダイアフラムが設けられ、該ダイアフ
ラムの表面に所定の間隔を隔てて複数列の赤外線吸収部
列を並べ、該赤外線吸収部列に対して垂直の走査方向か
ら見たとき、各赤外線吸収部列における赤外線吸収部間
の不検出領域に、他の赤外線吸収部列の赤外線吸収部が
位置し、隣接する前記赤外線吸収部の対向する辺部が同
じ直線上に来るように設定され、前記半導体基板には前
記ダイアフラムの下に前記複数列の赤外線吸収部列のす
べてを包含する空洞部が形成され、前記ダイアフラム上
には赤外線吸収部側に温接点、空洞部以外の周辺部側に
冷接点を位置させたサーモパイルが前記走査方向に形成
され、前記各赤外線吸収部の列方向両側には前記空洞部
に貫通する貫通穴が形成されて、前記赤外線吸収部とそ
の両側のサーモパイルが１つの赤外線検出素子として構
成され、赤外線吸収部が占める領域を赤外線の検出領域
とする複数の赤外線検出素子列を１つの半導体基板に集
積して、前記赤外線検出素子列を走査方向から見たと
き、各赤外線検出素子列における赤外線吸収部間の前記
不検出領域に、他の赤外線検出素子列の検出領域が位置
しているものとした。
【００１１】請求項４記載の発明は、所定の赤外線検出
素子列を除いて、すべての赤外線検出素子列に、出力の
時間ずれを補正する遅延手段を接続したものとした。
素子列を除いて、すべての赤外線検出素子列に、出力の
時間ずれを補正する遅延手段を接続したものとした。
【００１２】請求項５記載の発明は、素子の長さよりも
短い検出領域を有する複数の赤外線検出素子を配列した
赤外線検出素子列を平行に複数列設け、前記赤外線検出
素子列を走査方向から見たとき、各赤外線検出素子列に
おける赤外線検出素子間の不検出領域に、他の赤外線検
出素子列の検出領域が位置するように、各赤外線検出素
子列をずらして配置し、所定の赤外線検出素子列を除い
て、すべての赤外線検出素子列には出力の時間ずれを補
正する遅延手段を接続し、前記所定の赤外線検出素子列
にある所定の赤外線検出素子と同一走査線上に補正用赤
外線検出素子が配置され、該補正用赤外線検出素子と同
一走査線上の所定の赤外線検出素子の出力端子に時間ず
れを検出する時間ずれ演算手段を接続し、前記遅延手段
は、前記検出された時間ずれに応じて、接続する赤外線
検出素子列と前記所定の赤外線検出素子列との距離によ
り、補正時間を算出して補正を行なうものとした。
短い検出領域を有する複数の赤外線検出素子を配列した
赤外線検出素子列を平行に複数列設け、前記赤外線検出
素子列を走査方向から見たとき、各赤外線検出素子列に
おける赤外線検出素子間の不検出領域に、他の赤外線検
出素子列の検出領域が位置するように、各赤外線検出素
子列をずらして配置し、所定の赤外線検出素子列を除い
て、すべての赤外線検出素子列には出力の時間ずれを補
正する遅延手段を接続し、前記所定の赤外線検出素子列
にある所定の赤外線検出素子と同一走査線上に補正用赤
外線検出素子が配置され、該補正用赤外線検出素子と同
一走査線上の所定の赤外線検出素子の出力端子に時間ず
れを検出する時間ずれ演算手段を接続し、前記遅延手段
は、前記検出された時間ずれに応じて、接続する赤外線
検出素子列と前記所定の赤外線検出素子列との距離によ
り、補正時間を算出して補正を行なうものとした。
【００１３】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、赤外線検
出素子間の不検出領域に他の赤外線検出素子の検出領域
が位置するように、不検出領域を補うための赤外線検出
素子列が設けられているから、走査するとき、デッドエ
リアが生じること無く、赤外線の２次元分布を検出する
ことができる。従って、これにより検出感度が向上す
る。
出素子間の不検出領域に他の赤外線検出素子の検出領域
が位置するように、不検出領域を補うための赤外線検出
素子列が設けられているから、走査するとき、デッドエ
リアが生じること無く、赤外線の２次元分布を検出する
ことができる。従って、これにより検出感度が向上す
る。
【００１４】そしてとくに、赤外線検出素子列は、赤外
線検出素子の検出領域の長さが赤外線検出素子間の不検
出領域の長さよりも小さいものを、その不検出領域と検
出領域の大きさに対応して２列を越える複数列設けてい
るため、不検出領域が大きくても、列を順次ずらして重
ねることによって不検出領域を確実にカバーすることが
できる。
線検出素子の検出領域の長さが赤外線検出素子間の不検
出領域の長さよりも小さいものを、その不検出領域と検
出領域の大きさに対応して２列を越える複数列設けてい
るため、不検出領域が大きくても、列を順次ずらして重
ねることによって不検出領域を確実にカバーすることが
できる。
【００１５】請求項２記載の発明においては、走査方向
から見たとき、前記各赤外線検出素子列の検出領域が重
ならないように、各赤外線素子列における赤外線検出素
子間の間隔を設定したため、赤外線不検出領域をカバー
するのに、必要とする赤外線検出素子列数がもっとも少
なくなる。
から見たとき、前記各赤外線検出素子列の検出領域が重
ならないように、各赤外線素子列における赤外線検出素
子間の間隔を設定したため、赤外線不検出領域をカバー
するのに、必要とする赤外線検出素子列数がもっとも少
なくなる。
【００１６】請求項３記載の発明は、各赤外線検出素子
が１つの半導体基板上に形成され、互いに同じ空洞部を
共有するから、各列の赤外線吸収部が走査方向に隙間な
く配列することができ、各列の検出信号の時間ずれがも
っとも少なくなり、補正時の精度が向上する。また各赤
外線吸収部の列方向両側に空洞部に貫通する貫通穴が形
成されるから、赤外線吸収部間の熱伝導が阻止され、赤
外線の検出精度が向上する。
が１つの半導体基板上に形成され、互いに同じ空洞部を
共有するから、各列の赤外線吸収部が走査方向に隙間な
く配列することができ、各列の検出信号の時間ずれがも
っとも少なくなり、補正時の精度が向上する。また各赤
外線吸収部の列方向両側に空洞部に貫通する貫通穴が形
成されるから、赤外線吸収部間の熱伝導が阻止され、赤
外線の検出精度が向上する。
【００１７】また、請求項４記載の発明においては、所
定の赤外線検出素子列を除いて、すべての赤外線検出素
子列に、時間補正を行う遅延手段を接続し、時間ずれを
補正するようにしたので、各赤外線検出素子が同じ列か
ら赤外線を検出するのと同様の効果を得ることが可能に
なる。補正時間は例えば赤外線検出素子列間の距離と走
査速度によって算出するものを用いることができる。
定の赤外線検出素子列を除いて、すべての赤外線検出素
子列に、時間補正を行う遅延手段を接続し、時間ずれを
補正するようにしたので、各赤外線検出素子が同じ列か
ら赤外線を検出するのと同様の効果を得ることが可能に
なる。補正時間は例えば赤外線検出素子列間の距離と走
査速度によって算出するものを用いることができる。
【００１８】請求項５記載の発明においては、補正用赤
外線検出素子は所定の赤外線検出素子と同一走査線上に
設けられるので、走査時、補正用赤外線検出素子から、
所定の赤外線検出素子と同じ出力信号が得られる。この
両出力信号を比較することによって、信号の時間ずれを
検出することができる。信号の時間ずれは両素子間の距
離に対応しているので、その検出された時間ずれと素子
間の距離を用いて、補正したい赤外線検出素子列と所定
の赤外線検出素子列との距離によって、時間ずれを算出
することができる。遅延手段はその時間ずれによって、
赤外線検出素子列間の時間ずれを補正することが可能に
なる。これにより、請求項４の発明と同様の効果に加え
てさらに、走査速度が予め分からなくても、時間ずれを
補正することが可能になる。
外線検出素子は所定の赤外線検出素子と同一走査線上に
設けられるので、走査時、補正用赤外線検出素子から、
所定の赤外線検出素子と同じ出力信号が得られる。この
両出力信号を比較することによって、信号の時間ずれを
検出することができる。信号の時間ずれは両素子間の距
離に対応しているので、その検出された時間ずれと素子
間の距離を用いて、補正したい赤外線検出素子列と所定
の赤外線検出素子列との距離によって、時間ずれを算出
することができる。遅延手段はその時間ずれによって、
赤外線検出素子列間の時間ずれを補正することが可能に
なる。これにより、請求項４の発明と同様の効果に加え
てさらに、走査速度が予め分からなくても、時間ずれを
補正することが可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に、発明の実施の形態について
実施例により説明する。図１は第１の実施例を示す。従
来と同じ構成をもった複数の熱型赤外線検出素子を、所
定の間隔を隔てて２列に並べて、同一基板上に半導体プ
ロセスにより作成する。これを赤外線検出面から見たと
き、図１の（ａ）に示すように赤外線検出素子列１Ａと
２Ａは隙間なく隣接し、各列において隣接する赤外線検
出素子２０の検出領域１２の間に検出領域１２の長さと
同じ間隔が形成され、その間隔に隣りの列の検出領域１
２が位置するようになっている。ここで赤外線検出素子
は、列方向長さＬの外形を有し、検出領域１２の列方向
長さＭはＬの半分以上になっている。赤外線検出素子列
１Ａと２Ａの中心間の距離はＬである。これによって各
赤外線検出素子は列方向において、検出領域１２が重な
ることなく連続する。列に対して垂直方向へ走査させる
とき、図１の（ｂ）に示すように、各赤外線検出素子の
走査領域２０’が隙間なく隣接し、デッドエリアのない
走査領域を形成する。
実施例により説明する。図１は第１の実施例を示す。従
来と同じ構成をもった複数の熱型赤外線検出素子を、所
定の間隔を隔てて２列に並べて、同一基板上に半導体プ
ロセスにより作成する。これを赤外線検出面から見たと
き、図１の（ａ）に示すように赤外線検出素子列１Ａと
２Ａは隙間なく隣接し、各列において隣接する赤外線検
出素子２０の検出領域１２の間に検出領域１２の長さと
同じ間隔が形成され、その間隔に隣りの列の検出領域１
２が位置するようになっている。ここで赤外線検出素子
は、列方向長さＬの外形を有し、検出領域１２の列方向
長さＭはＬの半分以上になっている。赤外線検出素子列
１Ａと２Ａの中心間の距離はＬである。これによって各
赤外線検出素子は列方向において、検出領域１２が重な
ることなく連続する。列に対して垂直方向へ走査させる
とき、図１の（ｂ）に示すように、各赤外線検出素子の
走査領域２０’が隙間なく隣接し、デッドエリアのない
走査領域を形成する。
【００２０】一方赤外線検出素子列１Ａと列２Ａは、走
査方向に異なる位置を占めているので、信号出力の時間
ずれが生じる。これを補正するため、前に進む赤外線検
出素子列２Ａの各赤外線検出素子の出力端子に遅延手段
としての遅延回路２１を接続する。赤外線検出素子列１
Ａと列２Ａの中心間の距離はＬになっているから、この
距離Ｌと走査速度によって、出力信号の時間ずれの量が
決定される。その計算方法は、走査速度をｖ[ｍ／ｓｅ
ｃ]、赤外線吸収部間の距離をＬ[μｍ]とすると、時間
ずれｔ[ｓｅｃ]を下式によって算出する。 ｔ＝Ｌ×１０−６／ｖ この時間ずれｔを遅延回路２１に設定すれば、前に進む
赤外線検出素子の信号出力が遅延するように補正され
る。
査方向に異なる位置を占めているので、信号出力の時間
ずれが生じる。これを補正するため、前に進む赤外線検
出素子列２Ａの各赤外線検出素子の出力端子に遅延手段
としての遅延回路２１を接続する。赤外線検出素子列１
Ａと列２Ａの中心間の距離はＬになっているから、この
距離Ｌと走査速度によって、出力信号の時間ずれの量が
決定される。その計算方法は、走査速度をｖ[ｍ／ｓｅ
ｃ]、赤外線吸収部間の距離をＬ[μｍ]とすると、時間
ずれｔ[ｓｅｃ]を下式によって算出する。 ｔ＝Ｌ×１０−６／ｖ この時間ずれｔを遅延回路２１に設定すれば、前に進む
赤外線検出素子の信号出力が遅延するように補正され
る。
【００２１】本実施例の赤外線ラインセンサは以上のよ
うに構成され、赤外線検出素子間の不検出領域が他の赤
外線検出素子列の検出領域によって補われる。これによ
り赤外線ラインセンサが走査して、赤外線の２次元分布
を検出するとき、デッドエリアのない検出が可能にな
る。また不検出領域が補われることによって、検出感度
も向上する。
うに構成され、赤外線検出素子間の不検出領域が他の赤
外線検出素子列の検出領域によって補われる。これによ
り赤外線ラインセンサが走査して、赤外線の２次元分布
を検出するとき、デッドエリアのない検出が可能にな
る。また不検出領域が補われることによって、検出感度
も向上する。
【００２２】また実施例では、検出領域の長さＭは外形
の長さＬの半分以上になっているので、１列の赤外線検
出素子を設けることで、完全に補間することができる
が、外形の長さの半分以下になる場合は、１列では、完
全に補間することができなくなる。このような場合は、
図２に示すように、不検出領域と検出領域の大きさに対
応して、例えば列を３列に増やし、列方向に順次ずらし
て配置し不検出領域を補うことができる。各列における
赤外線検出素子間の距離は、実施例と同じように走査方
向に見たときに不検出領域の範囲内に他の列の検出領域
が位置するよう調整する。
の長さＬの半分以上になっているので、１列の赤外線検
出素子を設けることで、完全に補間することができる
が、外形の長さの半分以下になる場合は、１列では、完
全に補間することができなくなる。このような場合は、
図２に示すように、不検出領域と検出領域の大きさに対
応して、例えば列を３列に増やし、列方向に順次ずらし
て配置し不検出領域を補うことができる。各列における
赤外線検出素子間の距離は、実施例と同じように走査方
向に見たときに不検出領域の範囲内に他の列の検出領域
が位置するよう調整する。
【００２３】走査方向の前方にある赤外線検出素子列３
Ａにも各赤外線検出素子に遅延回路３１が接続される。
この列の遅延時間は、赤外線検出素子列２Ａと同じよう
に、赤外線検出素子列１Ａとの距離に応じて算出する。
ここでは、赤外線検出素子が同じ寸法を有するので、赤
外線検出素子列１Ａとの距離は２Ｌになるため、補正時
間を遅延回路２１の２倍にすればよい。
Ａにも各赤外線検出素子に遅延回路３１が接続される。
この列の遅延時間は、赤外線検出素子列２Ａと同じよう
に、赤外線検出素子列１Ａとの距離に応じて算出する。
ここでは、赤外線検出素子が同じ寸法を有するので、赤
外線検出素子列１Ａとの距離は２Ｌになるため、補正時
間を遅延回路２１の２倍にすればよい。
【００２４】次に、第２の実施例を図３により説明す
る。この実施例では、図１に示す第１の実施例の赤外線
検出素子の配列を用い、赤外線検出素子列２Ａの外方に
ある赤外線検出素子２０Ｂと同一走査線Ｋ上に、赤外線
検出素子列１Ａを挟んで反対側に補正用赤外線検出素子
２０Ｃを設ける。補正用赤外線検出素子２０Ｃは赤外線
検出素子列１Ａと密着し、その検出領域１２と赤外線検
出素子列１Ａ、２Ａの各検出領域１２との距離がそれぞ
れＬ、２Ｌとなっている。
る。この実施例では、図１に示す第１の実施例の赤外線
検出素子の配列を用い、赤外線検出素子列２Ａの外方に
ある赤外線検出素子２０Ｂと同一走査線Ｋ上に、赤外線
検出素子列１Ａを挟んで反対側に補正用赤外線検出素子
２０Ｃを設ける。補正用赤外線検出素子２０Ｃは赤外線
検出素子列１Ａと密着し、その検出領域１２と赤外線検
出素子列１Ａ、２Ａの各検出領域１２との距離がそれぞ
れＬ、２Ｌとなっている。
【００２５】補正用赤外線検出素子２０Ｃと赤外線検出
素子２０Ｂに時間ずれ演算手段としての時間ずれ演算装
置５０を接続する。赤外線検出素子列２Ａの各赤外線検
出素子に、補正時間可変の遅延回路２２が接続される。
遅延回路２２は時間ずれ演算装置５０と接続される。赤
外線検出素子列が走査方向へ走査するとき、赤外線検出
素子２０Ｂと補正用赤外線検出素子２０Ｃが同一走査線
上にあるので、波形の同じ信号を出力する。時間ずれ演
算装置５０は、その信号を分析することによって、時間
ずれを検出する。例えば図４に示す信号が得られる場合
は、周囲の成分が同じで強度Ｅが一致するピーク信号か
ら時間ずれｔ２を検出することができる。遅延回路２２
は、検出された時間ずれｔ２と、接続する赤外線検出列
２Ａと赤外線検出素子１Ａの距離に応じて、補正時間を
設定し補正を行う。ここでは、赤外線検出素子１Ａに対
する赤外線検出素子列２Ａの距離は、補正用赤外線検出
素子２０Ｃの半分のＬとなっているから、補正時間をｔ
２／２に設定すればよい。
素子２０Ｂに時間ずれ演算手段としての時間ずれ演算装
置５０を接続する。赤外線検出素子列２Ａの各赤外線検
出素子に、補正時間可変の遅延回路２２が接続される。
遅延回路２２は時間ずれ演算装置５０と接続される。赤
外線検出素子列が走査方向へ走査するとき、赤外線検出
素子２０Ｂと補正用赤外線検出素子２０Ｃが同一走査線
上にあるので、波形の同じ信号を出力する。時間ずれ演
算装置５０は、その信号を分析することによって、時間
ずれを検出する。例えば図４に示す信号が得られる場合
は、周囲の成分が同じで強度Ｅが一致するピーク信号か
ら時間ずれｔ２を検出することができる。遅延回路２２
は、検出された時間ずれｔ２と、接続する赤外線検出列
２Ａと赤外線検出素子１Ａの距離に応じて、補正時間を
設定し補正を行う。ここでは、赤外線検出素子１Ａに対
する赤外線検出素子列２Ａの距離は、補正用赤外線検出
素子２０Ｃの半分のＬとなっているから、補正時間をｔ
２／２に設定すればよい。
【００２６】本実施例は以上のように構成され、赤外線
検出素子列にある１つの赤外線検出素子と同一の走査線
上に補正用赤外線検出素子を設け、この両素子の検出信
号から、時間ずれ演算装置が時間ずれを検出し、遅延回
路が検出された時間ずれに応じて補正時間を設定するよ
うにしたので、走査速度が不明でも、補正が可能であ
る。なお、上記各実施例では、サーモパイルの熱型赤外
線検出素子を用いたが、これに限らず、例えばポロメー
タ型の赤外線検出素子など、検出領域が素子（外形）よ
り小さいものはすべて適用することができる。
検出素子列にある１つの赤外線検出素子と同一の走査線
上に補正用赤外線検出素子を設け、この両素子の検出信
号から、時間ずれ演算装置が時間ずれを検出し、遅延回
路が検出された時間ずれに応じて補正時間を設定するよ
うにしたので、走査速度が不明でも、補正が可能であ
る。なお、上記各実施例では、サーモパイルの熱型赤外
線検出素子を用いたが、これに限らず、例えばポロメー
タ型の赤外線検出素子など、検出領域が素子（外形）よ
り小さいものはすべて適用することができる。
【００２７】次に、各赤外線検出素子を１つの半導体基
板上に形成し、時間ずれを最小に抑えたものを第３の実
施例により説明する。図５、図６は、各赤外線検出素子
を集積して構成される赤外線ラインセンサの構造を示す
図である。図５は上面図で、図６は図５におけるＢ−Ｂ
断面図である。半導体基板４１の表面に熱伝導性の低い
ダイアフラム４３が設けられ、ダイアフラム４３の表面
に、赤外線検出素子を形成する領域が設定され、赤外線
吸収部２６が図５に示すように２列に並べられている。
赤外線吸収部２６の列方向に赤外線吸収部と同じ大きさ
の間隔が形成され、その列と垂直の走査方向に見たとき
その間隔にもう１列の赤外線吸収部が位置し、図上、左
列の各赤外線吸収部２６の右辺と右列の各赤外線吸収部
２６の左辺が一直線Ｓ上にくるようになっている。
板上に形成し、時間ずれを最小に抑えたものを第３の実
施例により説明する。図５、図６は、各赤外線検出素子
を集積して構成される赤外線ラインセンサの構造を示す
図である。図５は上面図で、図６は図５におけるＢ−Ｂ
断面図である。半導体基板４１の表面に熱伝導性の低い
ダイアフラム４３が設けられ、ダイアフラム４３の表面
に、赤外線検出素子を形成する領域が設定され、赤外線
吸収部２６が図５に示すように２列に並べられている。
赤外線吸収部２６の列方向に赤外線吸収部と同じ大きさ
の間隔が形成され、その列と垂直の走査方向に見たとき
その間隔にもう１列の赤外線吸収部が位置し、図上、左
列の各赤外線吸収部２６の右辺と右列の各赤外線吸収部
２６の左辺が一直線Ｓ上にくるようになっている。
【００２８】各赤外線検出素子の形成領域において、こ
こでは４組のｐ型半導体４４、ｎ型半導体４５が２組ず
つ設定された赤外線吸収部の走査方向両側に配置され
る。各組のｐ型半導体４４、ｎ型半導体４５は各々、一
端を金属電極７により接続される。また１組の他端は出
力端子９、１０と接続されるとともに、他の組のｐ型半
導体４４、ｎ型半導体４５の他端は金属電極８により接
続される。金属電極７は温接点、金属電極８は冷接点と
なり、４組のｐ型半導体４４、ｎ型半導体４５はサーモ
パイルを構成する。なお、左右両側の半導体長が異なる
ことにより生じる熱の伝播速度の違いは、短い方の半導
体組数を少なくすることによって調整することができ
る。
こでは４組のｐ型半導体４４、ｎ型半導体４５が２組ず
つ設定された赤外線吸収部の走査方向両側に配置され
る。各組のｐ型半導体４４、ｎ型半導体４５は各々、一
端を金属電極７により接続される。また１組の他端は出
力端子９、１０と接続されるとともに、他の組のｐ型半
導体４４、ｎ型半導体４５の他端は金属電極８により接
続される。金属電極７は温接点、金属電極８は冷接点と
なり、４組のｐ型半導体４４、ｎ型半導体４５はサーモ
パイルを構成する。なお、左右両側の半導体長が異なる
ことにより生じる熱の伝播速度の違いは、短い方の半導
体組数を少なくすることによって調整することができ
る。
【００２９】ダイアフラム４３の上に、絶縁層５１、５
３が形成された後、赤外線吸収部２６が所定の位置に形
成される。半導体基板４１の４隅には、エッチングする
ための穴１３、１４、が形成されるとともに、列方向に
対して各赤外線吸収部２６の間にも赤外線吸収部２６に
隣接して直線Ｓの近くまで、エッチング穴１５が形成さ
れている。これらのエッチング穴から、マイクロマシニ
ング技術により、冷接点が位置する周辺部を除いて、各
赤外線吸収部２６を包含するように、熱分離するための
空洞部４２が形成される。
３が形成された後、赤外線吸収部２６が所定の位置に形
成される。半導体基板４１の４隅には、エッチングする
ための穴１３、１４、が形成されるとともに、列方向に
対して各赤外線吸収部２６の間にも赤外線吸収部２６に
隣接して直線Ｓの近くまで、エッチング穴１５が形成さ
れている。これらのエッチング穴から、マイクロマシニ
ング技術により、冷接点が位置する周辺部を除いて、各
赤外線吸収部２６を包含するように、熱分離するための
空洞部４２が形成される。
【００３０】本実施例は以上のように構成され、各赤外
線検出素子は、同じ半導体基板に形成され、共通の空洞
部をもっているので、形成される赤外線検出素子列と列
の間における赤外線吸収部間の距離がもっとも小さくな
り、走査時の出力信号の時間ずれが少なく、高い補正精
度が得られる。また、エッチング穴が赤外線吸収部の両
側に設けられるから、赤外線吸収部の熱伝導を阻止する
ようになっている。これにより素子間の熱伝導で、影響
しあうことが防止される。
線検出素子は、同じ半導体基板に形成され、共通の空洞
部をもっているので、形成される赤外線検出素子列と列
の間における赤外線吸収部間の距離がもっとも小さくな
り、走査時の出力信号の時間ずれが少なく、高い補正精
度が得られる。また、エッチング穴が赤外線吸収部の両
側に設けられるから、赤外線吸収部の熱伝導を阻止する
ようになっている。これにより素子間の熱伝導で、影響
しあうことが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例における赤外線ラインセンサの検
出領域および走査時の走査領域を示す図である。
出領域および走査時の走査領域を示す図である。
【図２】赤外線検出素子の検出領域が小さい場合の構成
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図３】第２の実施例を示す図である。
【図４】走査方向上同じ位置を有する２つの赤外線検出
素子の検出信号を示す図である。
素子の検出信号を示す図である。
【図５】第３の実施例を示す赤外線ラインセンサの構成
図である。
図である。
【図６】第３の実施例の構成を示す断面図である。
【図７】熱型赤外線検出素子の構成を示す図である。
【図８】熱型赤外線検出素子の構成を示す断面図であ
る。
る。
【図９】従来の赤外線ラインセンサの検出領域および走
査時の走査領域を示す図である。
査時の走査領域を示す図である。
１、４１ 半導体基板
２、４２ 空洞部
３、４３ ダイアフラム
４、４４ Ｐ型半導体
５、４５ ｎ型半導体
６、１３、１４、１５ エッチング穴
７、８ 金属電極
９、１０ 出力端子
１１、１７、５１、５３ 絶縁層
１２ 検出領域
２０、２０Ｂ 赤外線検出素子
２０’ 走査領域
２１、２２、３１ 遅延回路
２６ 赤外線吸収部
２７ 周辺領域
５０ 時間ずれ演算装置
１Ａ、２Ａ、３Ａ 赤外線検出素子列
２０Ｃ 補正用赤外線検出素子
Ｄ デッドエリア
Ｓ、Ｋ 直線
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−62044（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−113237（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−159531（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−139074（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01J 1/00 - 1/60
G01J 5/00 - 5/62
H04N 5/30 - 5/335
H04N 1/024 - 1/036
Claims (5)
- 【請求項１】 素子の長さよりも短い検出領域を有する
複数の赤外線検出素子が直線状に配列され、検出領域の
長さが赤外線検出素子間の不検出領域の長さよりも小さ
い赤外線検出素子列を、その不検出領域と検出領域の大
きさに対応して平行に２列を越える複数列設け、 前記赤外線検出素子列を走査方向から見たとき、各赤外
線検出素子列における赤外線検出素子間の不検出領域
に、他の赤外線検出素子列の検出領域が位置するよう
に、各赤外線検出素子列を順次ずらして配置したことを
特徴とする赤外線ラインセンサ。 - 【請求項２】 前記走査方向から見たとき、前記各赤外
線検出素子列の検出領域が重ならないように、各赤外線
素子列における赤外線検出素子間の間隔を設定したこと
を特徴とする請求項１記載の赤外線ラインセンサ。 - 【請求項３】 半導体基板の表面に熱伝導性の低いダイ
アフラムが設けられ、該ダイアフラムの表面に所定の間
隔を隔てて複数列の赤外線吸収部列を並べ、該赤外線吸
収部列に対して垂直の走査方向から見たとき、各赤外線
吸収部列における赤外線吸収部間の不検出領域に、他の
赤外線吸収部列の赤外線吸収部が位置し、隣接する前記
赤外線吸収部の対向する辺部が同じ直線上に来るように
設定され、 前記半導体基板には前記ダイアフラムの下に前記複数列
の赤外線吸収部列のすべてを包含する空洞部が形成さ
れ、 前記ダイアフラム上には赤外線吸収部側に温接点、空洞
部以外の周辺部側に冷接点を位置させたサーモパイルが
前記走査方向に形成され、 前記各赤外線吸収部の列方向両側には前記空洞部に貫通
する貫通穴が形成されて、前記赤外線吸収部とその両側
のサーモパイルが１つの赤外線検出素子として構成さ
れ、 赤外線吸収部が占める領域を赤外線の検出領域とする複
数の赤外線検出素子列を１つの半導体基板に集積して、 前記赤外線検出素子列を走査方向から見たとき、各赤外
線検出素子列における赤外線吸収部間の前記不検出領域
に、他の赤外線検出素子列の検出領域が位置して いるこ
とを特徴とする 赤外線ラインセンサ。 - 【請求項４】 所定の赤外線検出素子列を除いて、すべ
ての赤外線検出素子列に、出力の時間ずれを補正する遅
延手段を接続したことを特徴とする請求項１から３のい
ずれか１に記載の赤外線ラインセンサ。 - 【請求項５】 素子の長さよりも短い検出領域を有する
複数の赤外線検出素子を配列した赤外線検出素子列を平
行に複数列設け、 前記赤外線検出素子列を走査方向から見たとき、各赤外
線検出素子列における赤外線検出素子間の不検出領域
に、他の赤外線検出素子列の検出領域が位置するよう
に、各赤外線検出素子列をずらして配置し、 所定の赤外線検出素子列を除いて、すべての赤外線検出
素子列には出力の時間ずれを補正する遅延手段を接続
し、 前記所定の赤外線検出素子列にある所定の赤外線検出素
子と同一走査線上に補正用赤外線検出素子が配置され、 該補正用赤外線検出素子と同一走査線上の所定の赤外線
検出素子の出力端子に時間ずれを検出する時間ずれ演算
手段を接続し、 前記遅延手段は、前記検出された時間ずれに応じて、接
続する赤外線検出素子列と前記所定の赤外線検出素子列
との距離により、補正時間を算出して補正を行なうこと
を特徴とする 赤外線ラインセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00232899A JP3436164B2 (ja) | 1999-01-07 | 1999-01-07 | 赤外線ラインセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00232899A JP3436164B2 (ja) | 1999-01-07 | 1999-01-07 | 赤外線ラインセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000205945A JP2000205945A (ja) | 2000-07-28 |
| JP3436164B2 true JP3436164B2 (ja) | 2003-08-11 |
Family
ID=11526256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00232899A Expired - Lifetime JP3436164B2 (ja) | 1999-01-07 | 1999-01-07 | 赤外線ラインセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3436164B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1184703B1 (en) * | 2000-08-29 | 2010-06-23 | PerkinElmer Singapore Pte. Ltd. | Infrared imaging microscope |
| JP2007285892A (ja) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Nippon Ceramic Co Ltd | サーモパイルアレイ温度検出器 |
| CN104471362B (zh) * | 2013-05-17 | 2018-09-07 | 松下电器（美国）知识产权公司 | 热图像传感器、以及用户界面 |
| EP3370048B1 (en) * | 2016-09-02 | 2023-07-26 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Image pickup device |
-
1999
- 1999-01-07 JP JP00232899A patent/JP3436164B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000205945A (ja) | 2000-07-28 |
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|---|---|---|---|
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