JP6102585B2 - 赤外線イメージセンサ - Google Patents

Description

本発明は、赤外線イメージセンサに関する。

被写体から放射される赤外線を検知する赤外線センサをそれぞれ有する複数の画素を２次元アレイ状に配置することより形成された赤外線イメージセンサが知られている。赤外線センサとして、ボロメータ型及び熱電対型などの熱型赤外線センサと、量子型赤外線センサとがある。量子型赤外線センサとして、量子井戸型赤外線センサ（ＱＷＩＰ、Quantum Well Infrared Photodetector）及び量子ドット型赤外線センサ（ＱＤＩＰ、Quantum Dot Infrared Photodetector）などが知られている。量子型赤外線センサは、冷却して使用されるため、冷却型赤外線センサとも称される。

一般に、赤外線センサは、動作温度が変化することにより出力特性が変化する。動作温度の変化による赤外線センサの出力特性の変化を補償するための種々の方法が知られている。例えば、赤外線センサと、赤外線センサと同一の構造を有する温度補償素子とを近接して画素ごとに配置し、赤外線センサ及び温度補償素子の検出信号の差を演算することにより画素の温度変化の影響を補償する方法が知られている。

特開２００６−３１４０２５号公報 特開２００１−３０４９７３号公報

赤外線イメージセンサは複数の画素を有するので、画素ごとに動作温度が異なるおそれがある。例えば、強い光が照射された画素は、画素に照射される熱量も増加するため、光が照射されていない画素よりも温度が高くなる。強い光が照射されることにより、周囲の画素よりも温度が上昇した画素に配置される赤外線センサの出力特性は、他の画素に配置される赤外線センサの出力特性と異なることになる。周囲の温度よりも上昇した画素に配置される赤外線センサの出力特性が他の画素に配置される赤外線センサの出力特性と異なることにより、赤外線イメージセンサは、予期しない画像が撮像されるおそれがある。

例えば、ＱＷＩＰ素子を赤外線センサとして使用する場合、ＱＷＩＰ素子は温度の上昇に伴い暗電流が増加する特性を有するため、強い光が照射された画素に隣接する画素の温度が上昇することにより、隣接する画素に位置するＱＷＩＰ素子の暗電流が増加する。隣接する画素に配置されるＱＷＩＰ素子の暗電流が増加することにより、撮像された画像は被写体の形像よりも輪郭が膨らんだ形像となる。

撮像された画像が被写体の形像よりも輪郭が膨らんだ形像となることを防止するために、比較的熱容量の大きな均熱板を画素に張り合わせるなどして、画素間に温度差が生じないような構成が採用されている。しかしながら、熱容量の大きな均熱板を画素に張り合わせるなどして構成部材を追加した構造を採用すると、冷却機構で冷却される部材が増加する。冷却機構で冷却される部材が増加すると、冷却される部材の熱容量が大きくなり、冷却機構及び赤外線イメージセンサ全体大きさが大型化するおそれがある。

また、温度変化による赤外線センサの出力特性の変化を画素ごとに補償するための演算回路を赤外線イメージセンサに搭載することが考えられる。しかしながら、温度変化による赤外線センサの出力特性の変化を画素ごとに補償するための演算回路は回路規模が大きくなり、演算回路からの熱量を冷却するために冷却構造が更に大型化するおそれがある。

本発明は、動作温度の変動による赤外線センサの出力特性を変動を画素ごとに補正する補正回路を簡便な構造で実現する赤外線イメージセンサを提供することを目的とする。

一実施形態では、赤外線イメージセンサは、アレイ状に配置された複数の画素ごとに配置される動作回路を有し、動作回路は、赤外線を検知する赤外線センサと、赤外線センサが検知した光に応じた検知信号を出力する駆動回路と、補正回路とを有する。補正回路は、第１抵抗と、第１抵抗に直列接続され且つ第１抵抗と温度特性が相違する第２抵抗とを有すると共に、赤外線センサに熱的に接続され、第１抵抗及び第２抵抗の温度変化による抵抗値の変化に応じて検知信号を補正する。

赤外線イメージセンサは、赤外線センサに熱的に接続され且つ温度特性が相違する第１抵抗及び第２抵抗の温度変化による抵抗値の変化に応じて検知信号を補正するので、動作温度の変動による赤外線センサの出力特性を変動が簡便な構造で実現される。

関連する赤外線イメージセンサの回路ブロック図である。 （ａ）は図１に示す赤外線イメージセンサの部分平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ´線に沿う断面図であり、（ｃ）は（ａ）に示す赤外線イメージセンサの動作回路の回路ブロック図ある。 （ａ）は図２（ｃ）に示す動作回路の暗電流と動作温度との関係の一例を示す図であり、（ｂ）は暗電流が一定の大きさのときの動作温度とバイアス電圧との関係の一例を示す図である。 動作回路の一例の回路ブロック図である。 （ａ）は抵抗値の温度依存特性の一例を示す図であり、（ｂ）は抵抗値の温度依存特性の他の例を示す図であり、（ｃ）は抵抗値の温度依存特性の更に他の例を示す図である。 （ａ）は赤外線イメージセンサの一例の断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ´線に沿う断面図である。 図６（ａ）に示す赤外線イメージセンサの動作回路の回路ブロック図である。 （ａ）は赤外線イメージセンサの他の例の部分平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ´線に沿う断面図であり、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図である。 図８（ａ）に示す赤外線イメージセンサの動作回路の回路ブロック図である。

まず、本発明に関連する赤外線イメージセンサに説明する。

図１（ａ）は関連する赤外線イメージセンサの回路ブロック図である。

赤外線イメージセンサ１００は、センサアレイ１０１と、周辺回路部１０２と、冷却機構１０３とを有する。センサアレイ１０１と、周辺回路部１０２とは同一の基板１０４に搭載される。

センサアレイ１０１には、複数のゲート線１１１と複数の出力線１１２が格子状に配置されている。複数のゲート線１１１及び複数の出力線１１２の交差位置それぞれに、画素が配置されている。

センサアレイ１０１に配置される画素の大きさは、４０〔μｍ〕×４０〔μｍ〕であり、センサアレイ１０１には、２５６×２５６の画素が配置される。画素にはそれぞれ、図２を参照して説明される動作回路１１０が配置される。

周辺回路部１０２には、垂直走査シフトレジスタ１２１と、水平走査シフトレジスタ１２２と、出力選択回路１２３と、増幅器１２４と、出力端子１２５と、制御部１２６とが配置される。

垂直走査シフトレジスタ１２１は、センサアレイ１０１に配置される複数の画素それぞれの動作回路１１０を行ごとに順次選択する。水平走査シフトレジスタ１２２は、センサアレイ１０１に配置される複数の画素それぞれの動作回路１１０を列ごとに順次選択し、選択信号を出力選択回路１２３に出力する。出力選択回路１２３は、入力された選択信号で選択された列であり且つ垂直走査シフトレジスタ１２１で選択された行に位置する画素の動作回路１１０の出力信号を出力する。増幅器１２４は、出力選択回路１２３から出力された出力信号を増幅し、出力端子１２５を介して制御演算部２０１に出力する。制御演算部２０１に出力された出力信号はタイミング調整等の処理がされ、出力信号に対応する画像がモニタ２０２に表示される。

制御部１２６は、複数の画素それぞれの動作回路１１０、垂直走査シフトレジスタ１２１及び水平走査シフトレジスタ１２２の動作を制御する。

冷却機構１０３は、１段式のスターリングクーラなどで形成され、センサアレイ１０１及び周辺回路部１０２を搭載する基板１０４を８０〔Ｋ〕程度の温度に冷却する。

図２（ａ）は赤外線イメージセンサ１００の部分平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ´線に沿う断面図であり、図２（ｃ）は動作回路１１０の回路ブロック図である。

センサアレイ１０１には、アレイ状に配置される複数の画素ごとに動作回路１１０が配置される。動作回路１１０は、ＱＷＩＰ素子１０と、Ｉｎを含むバンプ３０を介してＱＷＩＰ素子１０と接続される駆動回路２０とを有する。動作回路１１０は、ＤＩ（Direct Injection）型駆動回路とも称される。

ＱＷＩＰ素子１０は、電源線、接地線及び種々の信号配線を含む共通配線４１と共にＧａＡｓ基板１０５上に形成される。ＱＷＩＰ素子１０は、１ＩＩＩ−Ｖ族系の化合物半導体を積層して形成される多重量子井戸層を有する。ＱＷＩＰ素子１０は、受光面１１に特定の波長の光を受光すると、抵抗値Ｒ_QWIPが低下する特性を有する素子である。ＱＷＩＰ素子１０の一端はバンプ３０を介して駆動回路２０に接続され、他端は共通配線４１及びバンプ３１を介して接地される。ＱＷＩＰ素子１０が特定の波長の光を受光したとき、ＱＷＩＰ素子１０の抵抗値Ｒ_QWIPが低下し、駆動回路２０から流れる電流の大きさが大きくなる。ＱＷＩＰ素子１０は、シリコン基板上に形成される読み出し回路チップ（ＲＯＩＣ、Read Out Integrate Circuit）１０６上にバンプ３０及び３１を介して搭載される。

駆動回路２０は、スイッチング素子２１と、キャパシタ２２と、充電スイッチ２３と、検知信号出力素子２４と、定電流源２５とを有する。駆動回路２０は、読み出し回路チップ１０６に、周辺回路部１０２と共に形成される。

スイッチング素子２１は、ＭＯＳトランジスタであり、ゲートが共通配線４１を介して制御部１２６に接続され、ソースがＱＷＩＰ素子１０の一端にバンプ３０を介して接続され、ドレインがキャパシタ２２の一端に接続される。スイッチング素子２１がオンして、ソース―ドレイン間が導通しているとき、キャパシタ２２に充電されている電荷はスイッチング素子２１及びＱＷＩＰ素子１０を介して放電される。

キャパシタ２２は、トランジスタのゲート容量又は半導体基板上に形成されるＭＩＭ（金属−絶縁体−金属）構造により形成され、一端がスイッチング素子２１のドレインに接続され、他端は接地される。キャパシタ２２は、スイッチング素子２１がオフし且つ充電スイッチ２３がオンしているときに電源電圧Ｖ_RSTから充電され、スイッチング素子２１がオンし且つ充電スイッチ２３がオフしているときにＱＷＩＰ素子１０を介して放電される。

充電スイッチ２３は、ＭＯＳトランジスタで形成され、一端が電源電圧Ｖ_RSTに接続され、他端がキャパシタ２２の一端に接続される。充電スイッチ２３は、スイッチング素子２１がオンしているときにオフし、スイッチング素子２１がオフしているときにオンするように制御部１２６により制御される。

検知信号出力素子２４は、ＭＯＳトランジスタで形成され、ゲートがキャパシタ２２の一端に接続され、ソースが電源電圧に接続され、ドレインが定電流源２５の一端に接続される。定電流源２５は、一端が検知信号出力素子２４のドレインに接続され、他端が接地される。検知信号出力素子２４のドレインは、駆動回路２０の出力端子である。

検知信号出力素子２４は、ゲートに接続されるキャパシタ２２の電荷量により決定されるゲート電圧により、ソース―ドレイン間の抵抗値が変化する。検知信号出力素子２４のソース―ドレイン間の抵抗値に応じて、検知信号出力素子２４のドレイン電圧は変動するので、検知信号出力素子２４のドレインから、ＱＷＩＰ素子１０が検知した光に応じた検出信号が出力される。

動作回路１１０は、充電スイッチ２３をオンしてキャパシタ２２を充電した後に充電スイッチ２３をオフし、所定の期間に亘ってスイッチング素子２１をオンしてＱＷＩＰ素子１０を介してキャパシタ２２を放電する。所定の期間が経過した後に、出力端子Ｖ_OUTの電圧が読み出される。所定の期間が経過した後の出力端子Ｖ_OUTの電圧は、所定の期間内にＱＷＩＰ素子１０を介して流れる電流の積分量に応じた電圧である。

図３（ａ）は、図２（ｃ）に示す動作回路１１０の暗電流と動作温度との関係を示す図である。図３（ａ）において、横軸は動作回路１１０の動作温度Ｔ〔Ｋ〕であり、縦軸は暗電流Ｉｄ〔Ａ〕である。図３（ａ）はスイッチング素子２１のゲートに印加されるバイアス電圧Ｖ_Gを０．７〔Ｖ〕、１．２〔Ｖ〕、１．７〔Ｖ〕及び２．２〔Ｖ〕としたときの暗電流Ｉｄの温度変化を示す。

ＱＷＩＰ素子１０は、特定の波長の光を受光しないときにでも熱励起放出される電子に起因して暗電流Ｉｄが生じる。図３（ａ）に示すように、動作回路１１０の暗電流Ｉｄの大きさは、スイッチング素子２１のゲートに印加されるバイアス電圧Ｖ_Gにかかわらず、動作温度が上昇するに従って増加する。例えば、バイアス電圧が０．７〔Ｖ〕である場合、動作温度が７０〔Ｋ〕であるとき、暗電流Ｉｄの大きさは１．０×１０^-10〔Ａ〕程度であるが、動作温度が１２０〔Ｋ〕であるとき、暗電流Ｉｄの大きさは１．０×１０^-6〔Ａ〕程度に増加する。また、バイアス電圧Ｖ_Gが２．２〔Ｖ〕である場合、動作温度が７０〔Ｋ〕であるとき、暗電流Ｉｄの大きさは１．０×１０^-7〔Ａ〕程度であるが、動作温度が１２０〔Ｋ〕であるとき、暗電流Ｉｄの大きさは１．０×１０^-4〔Ａ〕程度に増加する。

ＱＷＩＰ素子１０の抵抗値Ｒ_QWIPが低下することによる電流の変化量の大きさは、暗電流Ｉｄの大きさと比較すると、同等程度か又は小さいものである。暗電流Ｉｄの大きさが大きく変動すると、ＱＷＩＰ素子１０の抵抗値Ｒ_QWIPが低下することによる電流の変化量を検出することが難しくなる。

図３（ｂ）は、暗電流Ｉｄが一定の大きさのときの動作回路１１０の動作温度Ｔとスイッチング素子２１のゲートに印加されるバイアス電圧Ｖ_Gとの関係を示す図である。図３（ｂ）は、暗電流Ｉｄの大きさが２．０×１０^-6〔Ａ〕のときの動作温度Ｔとバイアス電圧Ｖ_Gとの関係を示す図である。

暗電流Ｉｄを一定の大きさに維持させるとき、バイアス電圧Ｖ_Gは、動作温度Ｔが上昇するに従って減少するように制御されることになる。動作温度Ｔが上昇するに従ってバイアス電圧Ｖ_Gを減少するように制御する制御回路を制御部１２６に搭載することにより、バイアス電圧Ｖ_Gを制御することは可能であるが、制御部１２６の回路規模が大きくなり発熱量が増加するため、好ましくない。

そこで、制御部１２６の回路規模を増加させることなく、動作温度Ｔの上昇に伴いバイアス電圧Ｖ_Gを減少させるために、温度特性が相違する２つの抵抗を使用することが見出された。すなわち、温度上昇に伴う抵抗値の変化量が互いに相違する２つの抵抗を有する補正回路により補正することにより、動作温度Ｔの上昇に伴いバイアス電圧Ｖ_Gを減少させることが可能になる。

図４は温度特性が相違する２つの抵抗を使用する動作回路の一例の回路ブロック図である。

動作回路１は、補正回路５０を有することが、図２（ｃ）を参照して説明した動作回路１１０と相違する。

補正回路５０は、第１抵抗５１と第２抵抗５２とを有する。第１抵抗５１及び第２抵抗５２はそれぞれ、ＱＷＩＰ素子１０に熱的に接続される。例えば、第１抵抗５１及び第２抵抗５２は、ＱＷＩＰ素子１０に近接して配置されることにより、熱的に接続される。また、第１抵抗５１及び第２抵抗５２は、ＱＷＩＰ素子１０に金属等の熱伝導率が高い材料を介して接続されることにより、熱的に接続される。

第１抵抗５１の一端は制御部１２６に接続され、第１抵抗５１の他端は第２抵抗５２の一端及びスイッチング素子２１のゲートに接続され、第２抵抗５２の他端は制御部１２６に接続される。第１抵抗５１の一端には、第１バイアス電圧Ｖ_G1が印加され、第２抵抗５２の一端には、第１バイアス電圧Ｖ_G1よりも低い電圧である第２バイアス電圧Ｖ_G2が印加される。第１抵抗５１の抵抗値はＲ₁であり、第２抵抗５２の抵抗値はＲ₂である。

式（１）は、バイアス電圧Ｖ_Gと、第１バイアス電圧Ｖ_G1、第２バイアス電圧Ｖ_G2、抵抗値Ｒ₁及びＲ₂との関係を示す式である。

ここで、第１抵抗５１の抵抗値Ｒ₁が温度上昇に従って増加する割合が第２抵抗の抵抗値Ｒ₂が増加する割合よりも大きいとき、動作温度が上昇するに従ってスイッチング素子２１のゲートに印加されるバイアス電圧Ｖ_Gは低下する。

図５（ａ）〜（ｃ）は、動作温度が上昇するに従ってスイッチング素子２１のゲートに印加されるバイアス電圧Ｖ_Gを低下させる抵抗値Ｒ₁及びＲ₂の組み合わせを概略的に示す図である。図５（ａ）は第１の組み合わせを示す図であり、図５（ｂ）は第２の組み合わせを示す図であり、図５（ｃ）は第３の組み合わせを示す図である。

動作温度Ｔが上昇するに従ってバイアス電圧Ｖ_Gを低下させる第１の組み合わせは、第１抵抗５１の抵抗値Ｒ₁が温度上昇に従って増加する一方、第２抵抗の抵抗値Ｒ₂は温度上昇にかかわらず変動しないものである。この場合、第１抵抗５１の材料としてＡｌ及びＣｕ等の純金属が採用され、第２抵抗５２の材料としてＣｕ−Ｎｉ合金及びＢｉ−Ｃｒ合金が採用される。

動作温度Ｔが上昇するに従ってバイアス電圧Ｖ_Gを低下させる第２の組み合わせは、第１抵抗５１の抵抗値Ｒ₁は温度上昇にかかわらず変動しない一方、第２抵抗の抵抗値Ｒ₂が温度上昇に従って減少するものである。この場合、第１抵抗５１の材料としてＣｕ−Ｎｉ合金及びＢｉ−Ｃｒ合金が採用され、第２抵抗５２の材料として８０〔Ｋ〕程度の温度で温度上昇に伴って抵抗率が低下するポリシリコン等の半導体材料が採用される。

動作温度Ｔが上昇するに従ってバイアス電圧Ｖ_Gを低下させる第３の組み合わせは、第１抵抗５１の抵抗値Ｒ₁が温度上昇に増加する割合よりも、第２抵抗の抵抗値Ｒ₂が温度上昇に従って増加する割合が小さいものである。この場合、第１抵抗５１の材料として金属材料が採用され、第２抵抗５２の材料として第１抵抗５１の材料よりも温度上昇に伴う抵抗率の上昇が小さい金属が採用される。一例では、第１抵抗５１の材料としてＡｌが採用されると、第２抵抗５２の材料としてＣｕが採用される。

図６（ａ）は赤外線イメージセンサの一例の断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ´線に沿う断面図であり、図７は図６（ａ）に示す赤外線イメージセンサの動作回路の回路ブロック図である。図６（ｂ）において、破線は第１抵抗５１を示し、一点鎖線は第２抵抗５２を示す。

赤外線イメージセンサ２は、動作回路１１０の代わりに動作回路３を有することが赤外線イメージセンサ１００と相違する。動作回路３は、図４を参照して説明した補正回路５０を有することが動作回路１１０と相違する。

第１抵抗５１及び第２抵抗５２は、バンプ３０を介してＱＷＩＰ素子１０と対向する位置に近接して配置されることにより、ＱＷＩＰ素子１０と熱的に接続される。

第１抵抗５１に印加される第１バイアス電圧Ｖ_G1及び第２抵抗５２に印加される第２バイアス電圧Ｖ_G2はそれぞれ、共通配線４１及びバンプを介して読み出し回路チップ１０６に配置される制御部１２６から供給される。

赤外線イメージセンサ２では、補正回路５０は読み出し回路チップ１０６に形成される。また、補正回路５０はＱＷＩＰ素子１０の下方に配置され、且つ補正回路５０が形成される領域の表面積は、画素及びＱＷＩＰ素子１０の表面積同一であり、４０〔μｍ〕×４０〔μｍ〕である。

第１抵抗５１は、純Ａｌ薄膜であり、厚さ０．１〔ｎｍ〕、幅１００〔ｎｍ〕及び長さ５６００〔μｍ〕となるように形成される。このときの第１抵抗５１の抵抗値Ｒ₁は、８０〔Ｋ〕で約５６０〔ｋΩ〕である。

第２抵抗５２は、３０％Ｎｉ−Ｃｕ合金であり、厚さ１００〔ｎｍ〕、幅１００〔ｎｍ〕及び長さ２４００〔μｍ〕となるように形成される。このときの第２抵抗５２の抵抗値Ｒ₂は、８０〔Ｋ〕で約７２０〔ｋΩ〕である。

第１バイアス電圧Ｖ_G1を３〔Ｖ〕とし、第２バイアス電圧Ｖ_G2を−１〔Ｖ〕とすると、バイアス電圧Ｖ_Gは８０〔Ｋ〕で略１．２５〔Ｖ〕になる。また、バイアス電圧Ｖ_Gの温度依存特性は約１〔Ｖ／Ｋ〕となり、一般的なＱＷＩＰ素子の暗電流を一定にするのに適正な温度依存性となる。

また、上述の動作条件で動作させる場合、２５６×２５６の画素全てに配置される補正回路５０の消費される電力量は０．８〔Ｗ〕程度となる。０．８〔Ｗ〕程度の電力量は、冷却機構１０３を形成する１段式のスターリングクーラの冷却性能よりも十分に小さいものであるので、動作回路３を画素ごとに配置した場合でも冷却機構１０３の冷却性能に影響を与えるおそれは低い。

図８（ａ）は赤外線イメージセンサの他の例の平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＣ−Ｃ´線に沿う断面図であり、図８（ｃ）は図８（ｂ）の部分拡大図であり、図９は図８（ａ）に示す赤外線イメージセンサの動作回路の回路ブロック図である。

赤外線イメージセンサ４は、動作回路３の代わりに動作回路５を有することが図６及び７を参照して説明した赤外線イメージセンサ２と相違する。動作回路５は、補正回路５０が読み出し回路チップ１０６ではなく、ＱＷＩＰ部１２にＱＷＩＰ素子１０と共に形成されていることが動作回路３と相違する。

第１抵抗５１及び第２抵抗５２は、ＱＷＩＰ部１２の内部でＱＷＩＰ素子１０に近接して配置されることにより、ＱＷＩＰ素子１０と熱的に接続される。

ＱＷＩＰ部１２では、ＱＷＩＰ素子１０の一端は、第１コンタクト１３、内部配線１５及びバンプ３０を介してスイッチング素子２１のソースに接続される。ＱＷＩＰ素子１０の他端は、第２コンタクト１４、共通配線及びバンプ３１を介してスイッチング素子２１のソースに接続される。

ＱＷＩＰ部１２では、補正回路５０の第１抵抗５１及び第２抵抗５２の一端は、バンプ３２及び内部配線５５を介してスイッチング素子２１のゲートに接続される。また、補正回路５０の第１抵抗５１の他端は内部配線５３及び共通配線４１及びバンプを介して制御部１２６に接続され、補正回路５０の第２抵抗５２の他端は内部配線５４及び共通配線４１及びバンプを介して制御部１２６に接続される。

赤外線イメージセンサ２及び４では、温度特性が互いに相違する第１抵抗５１及び第２抵抗５２を直列に接続し、温度変化に伴って変化する第１抵抗５１及び第２抵抗５２の間の電位がスイッチング素子２１のゲートに印加される。ＱＷＩＰ素子１０を流れる暗電流Ｉｄが温度変化にかかわらず一定になるように、第１抵抗５１抵抗値Ｒ₁及び第２抵抗５２の抵抗値Ｒ₂を設定することにより、赤外線イメージセンサ２及び４は、温度変化の影響を補償することができる。

また、赤外線イメージセンサ２及び４では、温度特性が互いに相違する第１抵抗５１及び第２抵抗５２を有する補正回路５０は画素ごとに配置されるので、画素ごとに温度変化に応じた補正が実行される。

また、補正回路５０は、第１抵抗５１及び第２抵抗５２で形成され、温度変化に応じた演算処理を実行する演算部を要しないので、補正回路５０を配置することによる熱量の増加を最小限に抑えることができる。

また、赤外線イメージセンサ２では、補正回路５０は、ＱＷＩＰ素子１０の下方に位置し且つＱＷＩＰ素子１０と同一の表面積を有するように形成されているので、補正回路５０を配置することにより画素領域が増加することはない。補正回路５０を配置することにより画素領域が増加することはないので、補正回路５０を配置することによって赤外線イメージセンサの感度が低下することはない。赤外線イメージセンサ４では、補正回路５０はＱＷＩＰ素子１０と同一の表面積を有するが、補正回路５０の表面積はＱＷＩＰ素子１０の表面積よりも小さくしてもよい。

また、赤外線イメージセンサ４では、補正回路５０がＱＷＩＰ素子１０と共にＱＷＩＰ部１２に形成されているので、補正回路５０は、ＱＷＩＰ素子１０の温度変化をより反映した補正が可能になる。

赤外線イメージセンサ２及び４では、補正回路５０はスイッチング素子２１のゲートに印加されるバイアス電圧Ｖ_Gを減少させることにより、暗電流Ｉｄを一定に維持している。しかしながら、補正回路が、スイッチング素子２１のゲートではなくスイッチング素子２１のバックゲートを変動させることによりスイッチング素子２１のしきい値を変動させることにより、電流Ｉｄを一定に維持するような構成を採用してもよい。

また、赤外線イメージセンサ２及び４では、ＱＷＩＰ素子１０が赤外線センサとして使用されているが、ＱＤＩＰ素子又は熱型赤外線センサを赤外線センサとして使用してもよい。熱型赤外線センサが赤外線センサとして使用される場合、赤外線センサを駆動する駆動回路は、トランジスタのみで形成するなどより簡便な構成としてもよい。

また、赤外線イメージセンサ４では、補正回路はＱＷＩＰ素子に流れる暗電流を補正しているが、補正回路は、暗電流だけではなく温度特性に応じた赤外線センサの他の出力特性を補正するように機能するような構成を採用してもよい。

１、３、５、１１０ 動作回路
２、４、１００ 赤外線イメージセンサ
１０ ＱＷＩＰ素子（赤外線センサ）
２０ 駆動回路
２１ スイッチング素子
２２ キャパシタ（積分回路）
５０ 補正回路
５１ 第１抵抗
５２ 第２抵抗

Claims (6)

1. アレイ状に配置された複数の画素ごとに配置される動作回路を有する赤外線イメージセンサであって、
   前記動作回路は、
   赤外線を検知する赤外線センサと、
   前記赤外線センサが検知した光に応じた検知信号を出力する駆動回路と、
   第１抵抗と、前記第１抵抗に直列接続され且つ前記第１抵抗と温度特性が相違する第２抵抗とを有する補正回路であって、前記赤外線センサに熱的に接続され、前記第１抵抗及び前記第２抵抗の温度変化による抵抗値の変化に応じて前記検知信号を補正する補正回路と、
   を有することを特徴とする赤外線イメージセンサ。
2. 前記動作回路を冷却する冷却機構を更に有し、
   前記赤外線センサは、冷却型赤外線センサである、請求項１に記載の赤外線イメージセンサ。
3. 前記補正回路は、前記赤外線センサを流れる暗電流の大きさを補正する、請求項１又は２に記載の赤外線イメージセンサ。
4. 前記駆動回路は、前記赤外線センサの検知した光を示す信号を積分する積分回路と、前記赤外線センサと前記積分回路との接続をオンオフするスイッチング素子とを有し、
   前記補正回路は、前記スイッチング素子を介して前記赤外線センサに流れる暗電流の大きさを制御する、請求項３に記載の赤外線イメージセンサ。
5. 前記補正回路は、前記赤外線センサが形成される基板と同一の基板上に形成される、請求項１〜４の何れか一項に記載の赤外線イメージセンサ。
6. 前記赤外線センサを搭載し、且つ前記駆動回路及び前記補正回路が形成される読み出し回路チップを更に有し、
   前記補正回路は、前記赤外線センサの下方に位置し、前記補正回路が配置される領域の表面積は、前記赤外線センサの表面積以下である、請求項１〜４の何れか一項に記載の赤外線イメージセンサ。

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