JP7249584B2 - 赤外線センサ装置 - Google Patents

Description

本開示は、一般に赤外線センサ装置、信号処理装置及び信号処理方法に関し、より詳細には、赤外線センサの出力信号を信号処理する信号処理部を備える赤外線センサ装置、信号処理装置及び信号処理方法に関する。

従来、赤外線センサ装置として、赤外線センサと、サーミスタと、ＩＣ素子（信号処理装置）と、を備える温度センサが知られている（特許文献１）。

赤外線センサでは、熱型赤外線検出部とＭＯＳトランジスタとを具備する複数の画素部（検出部）が、半導体基板の一表面側において２次元アレイ状に配置されている。

ＩＣ素子は、第１の増幅回路と、第２の増幅回路と、マルチプレクサと、Ａ／Ｄ変換回路と、演算部と、メモリと、制御回路と、を備えている。

特開２０１２－１３５１７号公報

特許文献１に記載された赤外線センサ及び赤外線センサ装置においては、フレームレートの更なる高速化が望まれることがあった。

本開示の目的は、フレームレートの高速化を図ることが可能な赤外線センサ装置を提供することにある。

本開示の一態様に係る赤外線センサ装置は、赤外線センサと、信号処理部と、選択部と、領域検出部と、を備える。前記赤外線センサは、２次元アレイ状に並んでいる複数の検出部を有する。前記信号処理部は、前記赤外線センサの出力信号を信号処理して静止熱画像データを連続的に生成する。前記選択部は、前記複数の検出部のうち前記信号処理部へ前記出力信号を出力させる検出部を選択する。前記領域検出部は、前記信号処理部で生成された静止熱画像データに対応する静止熱画像上において対象物に対応する対象物領域を検出する。前記選択部は、特定の条件に応じて前記複数の検出部のうち１つの静止熱画像データに対応させる任意の検出部を選択するモードを有する。前記特定の条件は、前記領域検出部により前記対象物領域が検出されたという条件である。前記選択部は、前記複数の検出部のうち前記対象物領域の画素の群に対応する検出部の群を選択する。前記対象物は、人である。前記選択部は、前記複数の検出部のうち前記画素の集まりに対応する検出部を選択するときに、前記対象物領域のうち前記人の顔に対応する領域の重心を含む画素又は前記重心に最も近い１つの画素を中心画素として前記中心画素から外側の画素へ順番に、対応する検出部を選択する。
本開示の別の一態様に係る赤外線センサ装置は、赤外線センサと、信号処理部と、選択部と、を備える。前記赤外線センサは、２次元アレイ状に並んでいる複数の検出部を有する。前記信号処理部は、前記赤外線センサの出力信号を信号処理して静止熱画像データを連続的に生成する。前記選択部は、前記複数の検出部のうち前記信号処理部へ前記出力信号を出力させる検出部を選択する。前記選択部は、特定の条件に応じて前記複数の検出部のうち１つの静止熱画像データに対応させる任意の検出部を選択するモードを有する。前記選択部は、前記複数の検出部の全部を選択するモードを更に有する。前記選択部は、前記特定の条件に応じて前記複数の検出部のうち１つの静止熱画像データに対応させる任意の検出部を選択するときに、前記複数の検出部を任意の複数のグループに分けて、前記複数のグループを順番に選択する。前記選択部は、前記複数のグループの各々に対応する領域の重心を含む画素又は前記重心に最も近い１つの画素を中心画素として前記中心画素から外側の画素へ順番に、対応する検出部を選択する。

本開示の一態様に係る赤外線センサ装置は、フレームレートの高速化を図ることが可能となる。

図１は、実施形態１に係る赤外線センサ装置の回路ブロック図である。 図２は、同上の赤外線センサ装置における赤外線センサの複数の検出部のレイアウト図である。 図３Ａは、同上の赤外線センサ装置における赤外線センサの検出部の一部破断した平面図である。図３Ｂは、図３ＡのＡ－Ａ断面図である。 図４は、同上の赤外線センサ装置の断面図である。 図５は、同上の赤外線センサ装置の動作説明図である。 図６は、同上の赤外線センサ装置の動作説明図である。 図７は、実施形態２に係る赤外線センサ装置の回路ブロック図である。

下記の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

（実施形態１）
以下では、実施形態１に係る赤外線センサ装置３００について、図１、２、３Ａ及び３Ｂに基づいて説明する。

（１）赤外線線センサ装置の構成要素
赤外線センサ装置３００は、赤外線センサ１００と、信号処理装置２００と、を備える。赤外線センサ１００は、２次元アレイ状に並んでいる複数の検出部（画素部）２を有する。信号処理装置２００は、信号処理部２０１と、選択部２０２と、を有する。また、赤外線センサ装置３００は、サーミスタ１１０を更に備える。また、赤外線センサ装置３００は、パッケージ２６０を更に備える。

（２）赤外線センサ装置の詳細
（２．１）赤外線センサ
赤外線センサ１００は、第１主面１１及び第２主面を有する基板１と、基板１の第１主面１１側に形成されている複数（例えば、６４個）の検出部２と、を備えている。第２主面は、基板１の厚さ方向Ｄ１において第１主面１１の反対側に位置している。基板１は、シリコン基板である。

赤外線センサ１００の厚さ方向Ｄ１からの平面視における赤外線センサ１００の外周形状は、例えば、正方形状である。赤外線センサ１００の外周形状は、正方形状に限らず、例えば、長方形状等でもよい。

複数（例えば、６４個）の検出部２は、基板１の第１主面１１側において、図２に例示するように、１つの基板１の第１主面１１側において、ｍ行ｎ列（ｍ，ｎは自然数）の２次元アレイ状に配列されている。図２に示した例では、ｍ＝８、ｎ＝８である。

赤外線センサ１００は、複数の検出部２それぞれの一部を構成する膜構造体３を備えている。膜構造体３は、基板１の第１主面１１側において基板１に支持されている。ここにおいて、膜構造体３は、複数の検出部２に一対一に対応する複数の熱型赤外線検出部４を含んでいる。したがって、複数の熱型赤外線検出部４は、１つの基板１の第１主面１１側において２次元アレイ状に配列されている。より詳細には、複数の熱型赤外線検出部４は、１つの基板１の第１主面１１側において、８行８列の２次元アレイ状に配列されている。

膜構造体３は、シリコン酸化膜３１と、シリコン窒化膜３２と、層間絶縁膜３３と、パッシベーション膜３４と、を含んでいる。膜構造体３では、基板１側からシリコン酸化膜３１、シリコン窒化膜３２、層間絶縁膜３３及びパッシベーション膜３４が、この順に並んでいる。ここにおいて、シリコン酸化膜３１は、基板１に直接的に支持されている。膜構造体３における複数の熱型赤外線検出部４は、シリコン窒化膜３２上に形成されている熱電変換部５を含んでいる。層間絶縁膜３３は、シリコン窒化膜３２の表面側で熱電変換部５を覆っている。層間絶縁膜３３は、例えば、ＢＰＳＧ（Boron Phosphorus Silicon Glass）膜である。パッシベーション膜３４は、例えば、ＰＳＧ（Phospho-Silicate Glass）膜とＰＳＧ膜上に形成されたＮＳＧ（Nondoped Silicate Glass）膜との積層膜である。なお、膜構造体３では、層間絶縁膜３３とパッシベーション膜３４との積層膜において熱型赤外線検出部４に形成された部分が赤外線吸収膜７０を兼ねている。

複数の熱型赤外線検出部４の各々は、熱電変換部５を含んでいる。熱電変換部５は、複数（例えば、６個）のサーモパイル６を含んでいる。熱電変換部５では、複数のサーモパイル６が直列接続されている。

複数の検出部２の各々は、熱型赤外線検出部４と、ＭＯＳトランジスタ７と、を含んでいる。複数のＭＯＳトランジスタ７の各々は、画素部選択用のスイッチング素子である。言い換えれば、複数のＭＯＳトランジスタ７の各々は、熱電変換部５の出力電圧を取り出すためのスイッチング素子である。複数のＭＯＳトランジスタ７の各々は、ウェル領域７１、ドレイン領域７３、ソース領域７４、チャネルストッパ領域７２、ゲート絶縁膜７５、ゲート電極７６、ドレイン電極７７、ソース電極７８及びグラウンド用電極７９を有する。

赤外線センサ１００は、各列の複数（８つ）の検出部２の熱電変換部５の第１端がＭＯＳトランジスタ７を介して各列に共通接続された複数の第１配線（垂直読み出し線）と、各行の複数（８つ）の検出部２のＭＯＳトランジスタ７のゲート電極７６が各行ごとに共通接続された複数の第２配線（水平信号線）と、を備えている。また、赤外線センサ１００は、各列の検出部２のＭＯＳトランジスタ７のウェル領域７１が各列に共通接続された複数の第３配線（グラウンド線）と、各グラウンド線が共通接続された共通グラウンド線（第４配線）と、を備えている。さらに、赤外線センサ１００は、各列の複数の検出部２の熱電変換部５の第２端が各列に共通接続された複数の基準バイアス線（第５配線）を備えている。ここで、ＭＯＳトランジスタ７のゲート電極７６は、複数の第２配線のうち対応する第２配線と接続されている。また、ＭＯＳトランジスタ７のソース電極７８は、熱電変換部５を介して、複数の第５配線のうち対応する第５配線と接続されている。また、ＭＯＳトランジスタ７のドレイン電極７７は、複数の第１配線のうち対応する第１配線と接続されている。よって、赤外線センサ１００では、複数の検出部２の出力電圧を順次読み出すことができる。赤外線センサ１００は、複数の第１配線が一対一に接続された出力用の複数（８つ）の第１パッド１０１と、複数の第２配線が一対一に接続された複数（８つ）の第２パッド１０２と、複数の第３配線が共通接続された第３パッドと、第４配線が共通接続された基準バイアス用の第４パッドと、を備えている。

また、基板１は、第１主面１１側に、複数の熱型赤外線検出部４に一対一に対応する複数のキャビティ１３を有している。基板１の第１主面１１におけるキャビティ１３の開口形状は、矩形状である。基板１における複数のキャビティ１３の各々は、複数の熱型赤外線検出部４のうち対応する熱型赤外線検出部４の一部の直下に形成されている。これにより、複数の熱型赤外線検出部４の各々の一部は、基板１の厚さ方向Ｄ１において基板１から離れている。熱型赤外線検出部４のうち基板１の厚さ方向Ｄ１の平面視においてキャビティ１３の開口縁よりも内側に位置している部分には、厚さ方向Ｄ１に貫通してキャビティ１３につながる（連通する）複数のスリット４４が形成されている。

複数の熱型赤外線検出部４では、複数のスリット４４が形成されていることにより、厚さ方向Ｄ１においてキャビティ１３に重なっている部分が６つの領域に区画されており、６つの領域の各々が、１つのサーモパイル６を含んでいる。

サーモパイル６は、複数（９個）の熱電対６０を有している。複数の熱電対６０の各々は、ｎ形ポリシリコン配線６１と、ｐ形ポリシリコン配線６２と、ｎ形ポリシリコン配線６１とｐ形ポリシリコン配線６２との第１端同士を電気的に接続している第１接続部６３と、を含んでいる。ｎ形ポリシリコン配線６１及びｐ形ポリシリコン配線６２は、シリコン窒化膜３２上に形成されている。第１接続部６３の材料は、例えば、Ａｌ－Ｓｉ合金である。サーモパイル６は、複数の熱電対６０のうち隣り合う熱電対６０のｎ形ポリシリコン配線６１とｐ形ポリシリコン配線６２との第２端同士を電気的に接続している第２接続部６４を含んでいる。第２接続部６４の材料は、例えば、Ａｌ－Ｓｉ合金である。

ここで、サーモパイル６では、複数の熱電対６０の各々におけるｎ形ポリシリコン配線６１の第１端とｐ形ポリシリコン配線６２の第１端と第１接続部６３とで１つの温接点Ｔ１を構成している。したがって、サーモパイル６は、複数（９つ）の温接点Ｔ１を含んでいる。また、サーモパイル６では、隣り合う２つの熱電対６０のｎ形ポリシリコン配線６１の第２端とｐ形ポリシリコン配線６２の第２端と第２接続部６４とで１つの冷接点Ｔ２を構成している。したがって、サーモパイル６では、複数（８つ）の冷接点Ｔ２を含んでいる。

サーモパイル６の各温接点Ｔ１は、基板１の厚さ方向Ｄ１においてキャビティ１３に重なるように配置されており、各冷接点Ｔ２は、基板１の厚さ方向Ｄ１においてキャビティ１３に重ならないように配置されている。つまり、温接点Ｔ１は、熱型赤外線検出部４においてキャビティ１３に重なる第１部分４１に含まれており、冷接点Ｔ２は、熱型赤外線検出部４においてキャビティ１３に重ならない第２部分４２に含まれている。

（２．２）サーミスタ
サーミスタ１１０は、絶対温度を測定する。サーミスタ１１０は、チップ型サーミスタである。

サーミスタ１１０は、赤外線センサ１００の冷接点Ｔ２の温度を検知するために赤外線センサ１００の近くに配置されている。

（２．３）パッケージ
パッケージ２６０は、赤外線センサ１００、サーミスタ１１０及び信号処理装置２００を収納している。信号処理装置２００は、ＩＣチップである。

パッケージ２６０は、パッケージ本体２６１と、パッケージ蓋２６２と、を有する。

パッケージ本体２６１は、赤外線センサ１００と信号処理装置２００とサーミスタ１１０とが実装されている。パッケージ本体２６１は、セラミック基板であり、配線用の導体部等が設けられている。赤外線センサ１００と信号処理装置２００とサーミスタ１１０とは、パッケージ本体２６１に実装されている。サーミスタ１１０は、赤外線センサ１００と横並びで、パッケージ本体２６１に実装されている。

パッケージ蓋２６２は、パッケージ本体２６１側の一面が開放された箱状に形成されている。パッケージ蓋２６２は、キャップ２６３と、レンズ２６４と、を含んでいる。キャップ２６３の材料は、例えば、金属である。キャップ２６３は、パッケージ本体２６１に接合されている。キャップ２６３は、赤外線センサ１００の基板１の厚さ方向Ｄ１において赤外線センサ１００に重なる領域に形成された貫通孔２６３ａを有している。レンズ２６４は、キャップ２６３の貫通孔２６３ａを塞いでいる。レンズ２６４は、例えば、非球面レンズである。

実施形態１に係る赤外線センサ装置３００では、パッケージ２６０の内部空間の雰囲気は、例えば、ドライ窒素雰囲気である。

（３）信号処理装置
信号処理装置２００は、信号処理部２０１と、選択部２０２と、を有する。信号処理部２０１は、赤外線センサ１００の出力信号を信号処理する。ここにおいて、信号処理部２０１は、赤外線センサ１００の出力信号を信号処理して静止熱画像データを連続的に生成する。信号処理部２０１は、サーミスタ１１０の出力信号も信号処理する。

信号処理部２０１は、第１の増幅回路と、第２の増幅回路と、マルチプレクサと、Ａ／Ｄ変換回路と、演算部と、記憶部と、を有する。第１の増幅回路は、赤外線センサ１００の出力電圧（出力信号）を増幅する。第２の増幅回路は、サーミスタ１１０の出力電圧（出力信号）を増幅する。マルチプレクサは、赤外線センサ１００の複数の検出部２の熱電変換部５の出力電圧を択一的に第１の増幅回路に入力させる。また、Ａ／Ｄ変換回路は、第１の増幅回路にて増幅された赤外線センサ１００の出力電圧、及び第２の増幅回路にて増幅されたサーミスタ１１０の出力電圧をディジタル値に変換する。演算部は、赤外線センサ１００とサーミスタ１１０との各出力電圧に対応してＡ／Ｄ変換回路から出力されるディジタル値を用いて赤外線センサ装置３００の検知エリア内の温度分布を求める。ここにおいて、演算部は、赤外線センサ１００の複数の検出部２の各々の出力信号とサーミスタ１１０の出力信号とを利用して検知エリア内の物体の温度を演算する。赤外線センサ装置３００の検知エリアは、赤外線センサ１００の受光面側に配置されているレンズ２６４の形状等によって決まる。メモリは、演算部での演算に利用するデータ等を記憶している。選択部２０２は、赤外線センサ１００の複数のＭＯＳトランジスタ７を制御する制御回路を含む。信号処理装置２００では、赤外線センサ１００の全ての検出部２の出力を時系列的に読み出すことができる。信号処理装置２００は、選択部２０２によって赤外線センサ１００の複数の第１パッド１０１それぞれの電位と複数の第２パッド１０２それぞれの電位とを適宜制御することにより、複数の検出部２それぞれの出力電圧を順次読み出すことができる。

信号処理部２０１は、赤外線センサ１００の出力信号を信号処理して静止熱画像データを連続的に生成する。静止熱画像データは、検知エリア内の温度分布のデータであり、検知エリアの温度分布を示す熱画像の生成に利用することができる。信号処理装置２００は、信号処理部２０１にて生成された静止熱画像データを順次出力することができる。信号処理装置２００から出力される静止熱画像データを利用する表示装置においては、例えば、信号処理装置２００から順次出力される静止熱画像データに応じた熱画像（静止熱画像Ｐ１）を順次表示させる。ここにおいて、信号処理装置２００は、静止熱画像データ等を外部と通信するための通信インタフェース２０５を備えている。静止熱画像Ｐ１における複数の画素の画素値の各々は、温度である。

選択部２０２は、複数の検出部２のうち信号処理部２０１へ出力信号を出力させる検出部２を選択する。

また、選択部２０２は、動作モードとして、第１モードと、第２モードと、を有する。第１モードは、複数の検出部２の全部を選択するモードである。第２モードは、特定の条件に応じて複数の検出部２のうち１つの静止熱画像データに対応させる任意の検出部２を選択するモードである。ここにおいて、選択部２０２は、動作モードとして、第１モードと第２モードとのうち少なくとも第２モードを有していればよく、第１モードは必須のモードではない。第２モードにおいて選択する任意の検出部２は、例えば、複数の検出部２の全数よりも少なくとも１つ少ない一群の検出部２である。図１では、第２モードにおいて選択する一群の検出部２の一例を破線で囲んである。

信号処理装置２００は、領域検出部２０３を更に備える。領域検出部２０３は、信号処理部２０１で生成された静止熱画像データに対応する静止熱画像Ｐ１（図５参照）上での対象物に対応する対象物領域Ｅ１（図５参照）を検出する。対象物領域Ｅ１は、例えば、閾値（例えば、３０℃）以上の画素値を有する画素の集まりである。図５では、閾値未満の画素値を有する画素にはドットを付さずに、閾値以上の画素値を有する画素にドットを付してあり、画素値が大きいほどドットの密度を高くしてある。ここにおいて、領域検出部２０３は、静止熱画像データに基づいて、画素値が閾値（例えば、３０℃）以上である画素データの集まりを検出したときに、複数の検出部２のうち対象物領域Ｅ１の画素の群に対応する検出部２の群を特定する。赤外線センサ装置３００の検知エリアは、例えば、自動車の車内において１つの座席（運転席又は助手席等）を含む空間である。この場合、対象物は、座席に着座している人である。上述の特定の条件は、例えば、領域検出部２０３により対象物領域Ｅ１が検出されたという条件である。

選択部２０２は、特定の条件に応じて、複数の検出部２のうち対象物領域Ｅ１の画素の群に対応する検出部２の群を選択する。

また、赤外線センサ装置３００は、推定部２０４を更に備える。推定部２０４は、人の温冷感を推定する。温冷感とは、人が感じる暑さ及び寒さに関する感覚である。具体的には、温冷感は、予想平均温冷感申告（ＰＭＶ：Predicated Mean Vote）等の指標で表現することができる。ＰＭＶは、例えば、気温、湿度、気流、熱放射、代謝量及び着衣量を考慮して定められる。推定部２０４は、例えば、静止熱画像Ｐ１（に対応する静止熱画像データ）に基づいて、人の着衣から露出した部分の皮膚温度を検出することで、その人の温冷感を推定する。人体の部位によっては、当該部位の皮膚温度が温冷感と高い相関を持っていることが知られている。温冷感との相関が高い部位としては、例えば鼻が挙げられる。また、額の皮膚温度から鼻の皮膚温度を減算した値も、温冷感と高い相関を示している。推定部２０４は、温冷感を推定するために必要な部位の皮膚温度を、静止熱画像Ｐ１から求め、その結果から温冷感を推定する。なお、温冷感の推定の手法は上述の方法に限定されない。例えば、推定部２０４は、静止熱画像Ｐ１から人と周囲との温度差を算出して、人の放熱量を算出し、放熱量とＰＭＶとの相関関係に基づいて、ＰＭＶを推定してもよい。

選択部２０２は、複数の検出部２のうち画素の集まりに対応する検出部２を選択するときに、対象物領域Ｅ１のうち人の顔に対応する領域の重心Ｃ１を含む画素又は重心Ｃ１に最も近い１つの画素を中心画素として中心画素から外側の画素へ順番に、対応する検出部２を選択する。図６は、熱画像の一例を模式的に示した図であり、中心画素から外側の画素への順序を矢印で示してある。図６に示した例では、人の顔に対応する領域について、その重心Ｃ１に最も近い１つの画素から右回りの螺旋にそって並んでいる一群の画素に対応する一群の検出部２を選択しているが、これに限らず、例えば、左回りの螺旋にそって並んでいる画素に対応する一群の検出部２を選択してもよい。これにより、静止熱画像Ｐ１において中心画素を含む中央部（人の顔の中心部）に対応する検出部２の熱応答性を周辺部に対応する検出部２の熱応答性よりも高くすることができ、中央部に対応する画素の画素値（温度）の精度を向上させることが可能となる。

信号処理装置２００の実行主体は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、１又は複数のコンピュータを有している。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における信号処理装置２００の実行主体としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されていてもよいが、電気通信回線を通じて提供されてもよいし、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ（磁気ディスク）等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１乃至複数の電子回路で構成される。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。

信号処理装置２００は、一例として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）であるが、これに限らない。例えば、信号処理装置２００は、信号処理部２０１と選択部２０２とを含むＡＳＩＣと、ＡＳＩＣとは別に設けられた領域検出部２０３及び推定部２０４と、を備えた構成であってもよい。

（４）信号処理方法
信号処理装置２００は、以下の信号処理方法を採用している。

信号処理方法は、生成ステップと、選択ステップと、を備える。生成ステップでは、２次元アレイ状に並んでいる複数の検出部２を有する赤外線センサ１００の出力信号を信号処理して静止熱画像データを連続的に生成する。選択ステップでは、複数の検出部２のうち生成ステップで信号処理する出力信号を出力させる検出部２を選択する。選択ステップは、特定の条件に応じて複数の検出部２のうち１つの静止熱画像データに対応させる任意の検出部２を選択する。

（５）効果
実施形態１に係る赤外線センサ装置３００及び信号処理装置２００では、選択部２０２は、特定の条件に応じて複数の検出部２のうち１つの静止熱画像データに対応させる任意の検出部２を選択するモードを有するので、フレームレートの高速化を図ることが可能となる。

また、赤外線センサ装置３００では、Ａ／Ｄ変換回路を複数備えていてもよい。ここにおいて、赤外線センサ装置３００では、１つの静止熱画像Ｐ１に対応させる任意の検出部２を選択できるので、Ａ／Ｄ変換回路の数を少なくでき、大型化を抑制しつつフレームレートの高速化を図ることが可能となる。

（実施形態２）
以下、実施形態２に係る赤外線センサ装置３００Ａについて、図７を参照して説明する。実施形態２に係る赤外線センサ装置３００Ａに関し、実施形態１に係る赤外線センサ装置３００と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

実施形態２に係る赤外線センサ装置３００Ａにおける信号処理装置２００Ａは、実施形態１に係る赤外線センサ装置３００における信号処理装置２００の領域検出部２０３及び推定部２０４を備えていない。

実施形態２に係る赤外線センサ装置３００Ａでは、選択部２０２は、複数の検出部２を選択するときに、特定の条件として、複数（例えば、６４個）の検出部２を１つの静止熱画像データに対応させる任意の複数（例えば、４つ）のグループＧ１に分けて、複数のグループＧ１を順番に選択する。

図７の例では、複数のグループＧ１のうち左上のグループＧ１を第１グループＧ１１、右上のグループＧ１を第２グループＧ１２、左下のグループＧ１を第３グループＧ１３、右下のグループＧ１を第４グループＧ１４としてある。

実施形態２に係る赤外線センサ装置３００Ａでは、第１処理と第２処理と第３処理と第４処理とを、第１処理、第２処理、第３処理及び第４処理の順でサイクリックに繰り返す。第１処理は、第１グループＧ１１の一群の検出部２の出力信号に基づく静止熱画像データを生成する処理である。第２処理は、第２グループＧ１２の一群の検出部２の出力信号に基づく静止熱画像データを生成する処理である。第３処理は、第３グループＧ１３の一群の検出部２の出力信号に基づく静止熱画像データを生成する処理である。第４処理は、第４グループＧ１４の一群の検出部２の出力信号に基づく静止熱画像データを生成する処理である。

選択部２０２は、複数のグループＧ１の各々に対応する領域の重心Ｃ１１を含む画素又は重心Ｃ１１に最も近い１つの画素を中心画素として中心画素から外側の画素へ順番に、対応する検出部２を選択する。これにより、静止熱画像Ｐ１において中心画素を含む中央部に対応する検出部２の熱応答性を周辺部に対応する検出部２の熱応答性よりも高くすることができ、中央部に対応する画素の画素値（温度）の精度を向上させることが可能となる。

実施形態２に係る赤外線センサ装置３００Ａ及び信号処理装置２００Ａでは、選択部２０２は、特定の条件に応じて複数の検出部２のうち１つの静止熱画像データに対応させる任意の検出部２を選択するモードを有するので、フレームレートの高速化を図ることが可能となる。

（変形例）
上記の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

例えば、熱電変換部５における複数のサーモパイル６の接続関係は、上記の例に限らない。すなわち、熱電変換部５は、複数のサーモパイル６の全てが直列接続されている構成に限らず、複数のサーモパイル６が並列接続されててる構成でもよいし、複数のサーモパイル６が直並列接続されている構成であってもよい。また、熱電変換部５におけるサーモパイル６の数は複数に限らず、例えば、１つでもよい。

また、熱電変換部５は、複数のサーモパイル６に限らず、例えば、抵抗ボロメータ、焦電素子等であってもよい。また、赤外線センサ装置３００において、サーミスタ１１０は、必須の構成要素ではない。

また、赤外線センサ１００では、複数の検出部２の各々がＭＯＳトランジスタ７を含んでいるが、赤外線センサ１００の変形例では、ＭＯＳトランジスタ７は、検出部２以外に設けられていてもよい。また、赤外線センサ１００の別の変形例では、各ＭＯＳトランジスタ７は、赤外線センサ１００に必須の構成要素ではない。

対象物は、対象物の存在している空間における背景（周囲）との温度の異なる物体であればよく、人に限らず、生体以外の物体（例えば、テレビ受像機等）でもよい。この場合、対象物領域Ｅ１は、閾値未満の画素値を有する画素の集まりであってもよい。

（態様）
第１の態様に係る赤外線センサ装置（３００；３００Ａ）は、赤外線センサ（１００）と、信号処理部（２０１）と、選択部（２０２）と、を備える。赤外線センサ（１００）は、２次元アレイ状に並んでいる複数の検出部（２）を有する。信号処理部（２０１）は、赤外線センサ（１００）の出力信号を信号処理して静止熱画像データを連続的に生成する。選択部（２０２）は、複数の検出部（２）のうち信号処理部（２０１）へ出力信号を出力させる検出部（２）を選択する。選択部（２０２）は、特定の条件に応じて複数の検出部（２）のうち１つの静止熱画像データに対応させる任意の検出部（２）を選択するモードを有する。

第１の態様に係る赤外線センサ装置（３００；３００Ａ）では、フレームレートの高速化を図ることが可能となる。

第２の態様に係る赤外線センサ装置（３００；３００Ａ）では、第１の態様において、選択部（２０２）は、複数の検出部（２）の全部を選択するモードを更に有する。

第２の態様に係る赤外線センサ装置（３００；３００Ａ）では、複数の検出部（２）の出力信号に基づいて１つの静止熱画像データを生成することができる。

第３の態様に係る赤外線センサ装置（３００）は、第１又は２の態様において、領域検出部（２０３）を更に備える。領域検出部（２０３）は、信号処理部（２０１）で生成された静止熱画像データに対応する静止熱画像（Ｐ１）上において対象物に対応する対象物領域（Ｅ１）を検出する。特定の条件は、領域検出部（２０３）により対象物領域（Ｅ１）が検出されたという条件である。選択部（２０２）は、複数の検出部（２）のうち対象物領域（Ｅ１）の画素の群に対応する検出部（２）の群を選択する。

第３の態様に係る赤外線センサ装置（３００）では、フレームレートの高速化を図ることが可能となる。

第４の態様に係る赤外線センサ装置（３００）では、第３の態様において、対象物は、人である。

第５の態様に係る赤外線センサ装置（３００）では、第４の態様において、静止熱画像（Ｐ１）における複数の画素の画素値の各々が温度である。第５の態様に係る赤外線センサ装置（３００）は、推定部（２０４）を更に備える。推定部（２０４）は、人の温冷感を推定する。

第５の態様に係る赤外線センサ装置（３００）では、領域検出部（２０３）により検出された対象物領域（Ｅ１）に対応する人だけの温冷感を推定することが可能となる。

第６の態様に係る赤外線センサ装置（３００）では、第４又は５の態様において、選択部（２０２）は、複数の検出部（２）のうち画素の集まりに対応する検出部（２）を選択するときに、対象物領域（Ｅ１）のうち人の顔に対応する領域の重心（Ｃ１）を含む画素又は重心（Ｃ１）に最も近い１つの画素を中心画素として中心画素から外側の画素へ順番に、対応する検出部（２）を選択する。

第７の態様に係る赤外線センサ装置（３００Ａ）では、第２の態様において、選択部（２０２）は、特定の条件に応じて複数の検出部（２）のうち１つの静止熱画像データに対応させる任意の検出部（２）を選択するときに、複数の検出部（２）を任意の複数のグループ（Ｇ１）に分けて、複数のグループ（Ｇ１）を順番に選択する。

第７の態様に係る赤外線センサ装置（３００Ａ）では、フレームレートの高速化を図ることが可能となる。

第８の態様に係る赤外線センサ装置（３００Ａ）では、第７の態様において、選択部（２０２）は、複数のグループ（Ｇ１）の各々に対応する領域の重心（Ｃ１１）を含む画素又は重心（Ｃ１１）に最も近い１つの画素を中心画素として中心画素から外側の画素へ順番に、対応する検出部（２）を選択する。

第９の態様に係る赤外線センサ装置（３００；３００Ａ）では、第１～８の態様のいずれか一つにおいて、赤外線センサ（１００）は、基板（１）と、膜構造体（３）と、を有する。基板（１）は、第１主面（１１）と厚さ方向（Ｄ１）において第１主面（１１）の反対側に位置する第２主面とを有する。膜構造体（３）は、基板（１）の第１主面（１１）側において基板（１）に支持されている。膜構造体（３）は、複数の検出部（２）を含んでいる。基板（１）は、第１主面（１１）側に、複数の検出部（２）に一対一に対応する複数のキャビティ（１３）を有する。

第１０の態様に係る赤外線センサ装置（３００；３００Ａ）では、第１～９の態様のいずれか一つにおいて、複数の検出部（２）の各々は、複数の温接点（Ｔ１）と複数の冷接点（Ｔ２）とを有するサーモパイル（６）を含んでいる。複数の検出部（２）の各々では、複数のキャビティ（１３）のうち対応するキャビティ（１３）に複数の温接点（Ｔ１）が重なるように複数の温接点（Ｔ１）が配置されている。複数の検出部（２）の各々では、複数のキャビティ（１３）のうち対応するキャビティ（１３）に複数の冷接点（Ｔ２）が重ならないように複数の冷接点（Ｔ２）が配置されている。

第１０の態様に係る赤外線センサ装置（３００；３００Ａ）では、赤外線センサ（１００）の感度の向上を図ることが可能となる。

第１１の態様に係る信号処理装置（２００；２００Ａ）は、信号処理部（２０１）と、選択部（２０２）と、を備える。信号処理部（２０１）は、２次元アレイ状に並んでいる複数の検出部（２）を有する赤外線センサ（１００）の出力信号を信号処理して静止熱画像データを連続的に生成する。選択部（２０２）は、複数の検出部（２）のうち信号処理部（２０１）へ出力信号を出力させる検出部（２）を選択する。選択部（２０２）は、特定の条件に応じて複数の検出部（２）のうち１つの静止熱画像データに対応させる任意の検出部（２）を選択するモードを有する。

第１１の態様に係る信号処理装置（２００；２００Ａ）では、フレームレートの高速化を図ることが可能となる。

第１２の態様に係る信号処理方法は、生成ステップと、選択ステップと、を備える。生成ステップでは、２次元アレイ状に並んでいる複数の検出部（２）を有する赤外線センサ（１００）の出力信号を信号処理して静止熱画像データを連続的に生成する。選択ステップでは、複数の検出部（２）のうち生成ステップで信号処理する出力信号を出力させる検出部（２）を選択する。選択ステップは、特定の条件に応じて複数の検出部（２）のうち１つの静止熱画像データに対応させる任意の検出部（２）を選択する。

第１２の態様に係る信号処理方法では、フレームレートの高速化を図ることが可能となる。

第２～１０の態様に係る構成については、赤外線センサ装置（３００；３００Ａ）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

１ 基板
２ 検出部
１１ 第１主面
１３ キャビティ
３ 膜構造体
４ 熱型赤外線検出部
６ サーモパイル
１００ 赤外線センサ
２００、２００Ａ 信号処理装置
２０１ 信号処理部
２０２ 選択部
２０３ 領域検出部
２０４ 推定部
３００、３００Ａ 赤外線センサ装置
Ｃ１ 重心
Ｃ１１ 重心
Ｅ１ 対象物領域
Ｄ１ 厚さ方向
Ｇ１ グループ
Ｐ１ 静止熱画像
Ｔ１ 温接点
Ｔ２ 冷接点

Claims (6)

1. ２次元アレイ状に並んでいる複数の検出部を有する赤外線センサと、
   前記赤外線センサの出力信号を信号処理して静止熱画像データを連続的に生成する信号処理部と、
   前記複数の検出部のうち前記信号処理部へ前記出力信号を出力させる検出部を選択する選択部と、
   前記信号処理部で生成された静止熱画像データに対応する静止熱画像上において対象物に対応する対象物領域を検出する領域検出部と、を備え
   前記選択部は、特定の条件に応じて前記複数の検出部のうち１つの静止熱画像データに対応させる任意の検出部を選択するモードを有し、
   前記特定の条件は、前記領域検出部により前記対象物領域が検出されたという条件であり、
   前記選択部は、前記複数の検出部のうち前記対象物領域の画素の群に対応する検出部の群を選択し、
   前記対象物は、人であり、
   前記選択部は、前記複数の検出部のうち前記画素の集まりに対応する検出部を選択するときに、前記対象物領域のうち前記人の顔に対応する領域の重心を含む画素又は前記重心に最も近い１つの画素を中心画素として前記中心画素から外側の画素へ順番に、対応する検出部を選択する、
   赤外線センサ装置。
2. 前記選択部は、前記複数の検出部の全部を選択するモードを更に有する、
   請求項１に記載の赤外線センサ装置。
3. 前記静止熱画像における複数の画素の画素値の各々が温度であり、
   前記人の温冷感を推定する推定部を更に備える、
   請求項１又は２に記載の赤外線センサ装置。
   
4. ２次元アレイ状に並んでいる複数の検出部を有する赤外線センサと、
   前記赤外線センサの出力信号を信号処理して静止熱画像データを連続的に生成する信号処理部と、
   前記複数の検出部のうち前記信号処理部へ前記出力信号を出力させる検出部を選択する選択部と、を備え、
   前記選択部は、特定の条件に応じて前記複数の検出部のうち１つの静止熱画像データに対応させる任意の検出部を選択するモードを有し、
   前記選択部は、
   前記複数の検出部の全部を選択するモードを更に有し、
   前記特定の条件に応じて前記複数の検出部のうち１つの静止熱画像データに対応させる任意の検出部を選択するときに、前記複数の検出部を任意の複数のグループに分けて、前記複数のグループを順番に選択し、
   前記複数のグループの各々に対応する領域の重心を含む画素又は前記重心に最も近い１つの画素を中心画素として前記中心画素から外側の画素へ順番に、対応する検出部を選択する、
   赤外線センサ装置。
5. 前記赤外線センサは、
   第１主面と厚さ方向において前記第１主面の反対側に位置する第２主面とを有する基板と、
   前記基板の前記第１主面側において前記基板に支持されている膜構造体と、を有し、
   前記膜構造体は、前記複数の検出部を含んでおり、
   前記基板は、前記第１主面側に、前記複数の検出部に一対一に対応する複数のキャビティを有する、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の赤外線センサ装置。
6. 前記複数の検出部の各々は、複数の温接点と複数の冷接点とを有するサーモパイルを含んでおり、
   前記複数の検出部の各々では、前記複数のキャビティのうち対応するキャビティに前記複数の温接点が重なるように前記複数の温接点が配置されており、
   前記複数の検出部の各々では、前記複数のキャビティのうち対応するキャビティに前記複数の冷接点が重ならないように前記複数の冷接点が配置されている、
   請求項５に記載の赤外線センサ装置。

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