JPH11326064A - 赤外線撮像素子 - Google Patents
赤外線撮像素子Info
- Publication number
- JPH11326064A JPH11326064A JP10136658A JP13665898A JPH11326064A JP H11326064 A JPH11326064 A JP H11326064A JP 10136658 A JP10136658 A JP 10136658A JP 13665898 A JP13665898 A JP 13665898A JP H11326064 A JPH11326064 A JP H11326064A
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- Japan
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- thermocouple
- thin film
- infrared
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、赤外線の検出感度を向上することが
出来る赤外線撮像素子を提供することを目的とする。 【解決手段】（Ａ）中央に凹部を有する高熱伝導体１
と、前記高熱伝導体の凹部の上に梁状に配置された低熱
伝導体２から成り、（Ｂ）前記高熱伝導体１の凹部の底
部には赤外線を反射する金属反射膜１０を形成し、
（Ｃ）前記低熱伝導体２の上には、第１熱電対薄膜５と
第２熱電対薄膜６が帯状に形成され、（Ｄ）前記梁状に
配置された低熱伝導体２の梁部の先端と根元において、
前記第１熱電対薄膜５と第２熱電対薄膜６が接触する点
を設けることにより、熱電対としての温接点７と冷接点
８を形成し、（Ｅ）低熱伝導体２の断熱領域３と定温領
域４との間に生じた温度差を第１熱電対薄膜５と第２熱
電対薄膜６から成る熱電対列により電圧に変換し、検出
電圧端子９へ電圧として出力することを特徴とする。
出来る赤外線撮像素子を提供することを目的とする。 【解決手段】（Ａ）中央に凹部を有する高熱伝導体１
と、前記高熱伝導体の凹部の上に梁状に配置された低熱
伝導体２から成り、（Ｂ）前記高熱伝導体１の凹部の底
部には赤外線を反射する金属反射膜１０を形成し、
（Ｃ）前記低熱伝導体２の上には、第１熱電対薄膜５と
第２熱電対薄膜６が帯状に形成され、（Ｄ）前記梁状に
配置された低熱伝導体２の梁部の先端と根元において、
前記第１熱電対薄膜５と第２熱電対薄膜６が接触する点
を設けることにより、熱電対としての温接点７と冷接点
８を形成し、（Ｅ）低熱伝導体２の断熱領域３と定温領
域４との間に生じた温度差を第１熱電対薄膜５と第２熱
電対薄膜６から成る熱電対列により電圧に変換し、検出
電圧端子９へ電圧として出力することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線カメラの撮
像素子に関する。
像素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術を図４〜図５に示す。図４は
従来の赤外線撮像素子の構成を示す図、図５は従来の赤
外線撮像素子の赤外線吸収の様子を示す図である。
従来の赤外線撮像素子の構成を示す図、図５は従来の赤
外線撮像素子の赤外線吸収の様子を示す図である。
【０００３】従来の赤外線撮像素子は、図４に示すよう
に、高熱伝導体１とその高熱伝導体の上に梁状に配置さ
れた低熱伝導体２から成る。この構成の上に第１熱電対
薄膜５と第２熱電対薄膜６を帯状に形成する。
に、高熱伝導体１とその高熱伝導体の上に梁状に配置さ
れた低熱伝導体２から成る。この構成の上に第１熱電対
薄膜５と第２熱電対薄膜６を帯状に形成する。
【０００４】さらに梁の先端と根元において第１熱電対
薄膜５と第２熱電対薄膜６が接触する点を設け、熱電対
としての温接点７と冷接点８を形成する。この構造の赤
外線撮像素子の上方から赤外線を低熱伝導体２に入射す
ると、梁の先端である断熱領域３は高熱伝導体１に接し
ていないため、断熱領域３の温度は上昇する。
薄膜５と第２熱電対薄膜６が接触する点を設け、熱電対
としての温接点７と冷接点８を形成する。この構造の赤
外線撮像素子の上方から赤外線を低熱伝導体２に入射す
ると、梁の先端である断熱領域３は高熱伝導体１に接し
ていないため、断熱領域３の温度は上昇する。
【０００５】一方、梁の根元である定温領域４は、高熱
伝導体１に接しているため放熱性が高い。そのため定温
領域４の温度は断熱領域３に比べ上昇することはない。
こうして赤外線が入射することにより、断熱領域３と定
温領域４との間に温度差が生じる。その温度差を第１熱
電対薄膜５と第２熱電対薄膜６から成る熱電対列により
電圧に変換し、検出電圧端子９へ電圧として出力する。
伝導体１に接しているため放熱性が高い。そのため定温
領域４の温度は断熱領域３に比べ上昇することはない。
こうして赤外線が入射することにより、断熱領域３と定
温領域４との間に温度差が生じる。その温度差を第１熱
電対薄膜５と第２熱電対薄膜６から成る熱電対列により
電圧に変換し、検出電圧端子９へ電圧として出力する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術には、次の
ような問題がある。 （１）従来の赤外線撮像素子の構成では、赤外線の入射
に対して断熱領域３が吸収する成分が温度上昇に寄与す
るだけで、断熱領域３で反射および透過する赤外線は温
度上昇に寄与できない。
ような問題がある。 （１）従来の赤外線撮像素子の構成では、赤外線の入射
に対して断熱領域３が吸収する成分が温度上昇に寄与す
るだけで、断熱領域３で反射および透過する赤外線は温
度上昇に寄与できない。
【０００７】このことから、赤外線撮像素子としての感
度が限定される。 （２）また、従来の赤外線撮像素子の構成では、入射す
る赤外線について吸収される波長は低熱伝導体２の物性
により決まってしまい、赤外線撮像素子としての波長選
択性をもつことが出来ないという問題がある。 本発明は、これらの問題を解決することができる赤外線
撮像素子を提供することを目的とする。
度が限定される。 （２）また、従来の赤外線撮像素子の構成では、入射す
る赤外線について吸収される波長は低熱伝導体２の物性
により決まってしまい、赤外線撮像素子としての波長選
択性をもつことが出来ないという問題がある。 本発明は、これらの問題を解決することができる赤外線
撮像素子を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】（第１の手段）本発明に
係る赤外線撮像素子は、（Ａ）中央に凹部を有する高熱
伝導体１と、前記高熱伝導体の凹部の上に梁状に配置さ
れた低熱伝導体２から成り、（Ｂ）前記高熱伝導体１の
凹部の底部には赤外線を反射する金属反射膜１０を形成
し、（Ｃ）前記低熱伝導体２の上には、第１熱電対薄膜
５と第２熱電対薄膜６が帯状に形成され、（Ｄ）前記梁
状に配置された低熱伝導体２の梁部の先端と根元におい
て、前記第１熱電対薄膜５と第２熱電対薄膜６が接触す
る点を設けることにより、熱電対としての温接点７と冷
接点８を形成し、（Ｅ）前記低熱伝導体２の断熱領域３
と定温領域４との間に生じた温度差を第１熱電対薄膜５
と第２熱電対薄膜６から成る熱電対列により電圧に変換
し、検出電圧端子９へ電圧として出力することを特徴と
する。 （第２の手段）本発明に係る赤外線撮像素子は、第１の
手段において、前記高熱伝導体１の凹部の底部の深さｄ
を、検出感度を高めたい赤外線波長λの１／４に相当す
る深さにすることにより、赤外線の波長選択性をもたせ
たことを特徴とする。
係る赤外線撮像素子は、（Ａ）中央に凹部を有する高熱
伝導体１と、前記高熱伝導体の凹部の上に梁状に配置さ
れた低熱伝導体２から成り、（Ｂ）前記高熱伝導体１の
凹部の底部には赤外線を反射する金属反射膜１０を形成
し、（Ｃ）前記低熱伝導体２の上には、第１熱電対薄膜
５と第２熱電対薄膜６が帯状に形成され、（Ｄ）前記梁
状に配置された低熱伝導体２の梁部の先端と根元におい
て、前記第１熱電対薄膜５と第２熱電対薄膜６が接触す
る点を設けることにより、熱電対としての温接点７と冷
接点８を形成し、（Ｅ）前記低熱伝導体２の断熱領域３
と定温領域４との間に生じた温度差を第１熱電対薄膜５
と第２熱電対薄膜６から成る熱電対列により電圧に変換
し、検出電圧端子９へ電圧として出力することを特徴と
する。 （第２の手段）本発明に係る赤外線撮像素子は、第１の
手段において、前記高熱伝導体１の凹部の底部の深さｄ
を、検出感度を高めたい赤外線波長λの１／４に相当す
る深さにすることにより、赤外線の波長選択性をもたせ
たことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）本発明の第
１の実施の形態を図１〜図３に示す。図１（ａ）は第１
の実施の形態に係る赤外線撮像素子の構成を示す図、図
１（ｂ）は図１（ｂ）のＡＡ断面を示す図、図２は第１
の実施の形態に係る赤外線撮像素子の赤外線吸収の様子
を示す図、図３は第１の実施の形態に係る赤外線撮像素
子の梁部の赤外線吸収量を示す図である。
１の実施の形態を図１〜図３に示す。図１（ａ）は第１
の実施の形態に係る赤外線撮像素子の構成を示す図、図
１（ｂ）は図１（ｂ）のＡＡ断面を示す図、図２は第１
の実施の形態に係る赤外線撮像素子の赤外線吸収の様子
を示す図、図３は第１の実施の形態に係る赤外線撮像素
子の梁部の赤外線吸収量を示す図である。
【００１０】本発明の赤外線撮像素子は、図１に示すよ
うに高熱伝導体１（例えば、単結晶シリコン等）とその
高熱伝導体の上に梁状に配置された低熱伝導体２（例え
ば、酸化シリコン等）からなる。
うに高熱伝導体１（例えば、単結晶シリコン等）とその
高熱伝導体の上に梁状に配置された低熱伝導体２（例え
ば、酸化シリコン等）からなる。
【００１１】高熱伝導体１の中央には凹部が設けてあ
り、その上に低熱伝導体２の梁が配置される。この低熱
伝導体２の上に第１熱電対薄膜５（例えば、多結晶シリ
コン薄膜等）と第２熱電対薄膜６（例えば、アルミ薄膜
等）を帯状に形成し、さらに梁の先端と根元において、
第１熱電対薄膜５と第２熱電対薄膜６が接触する点を設
けることにより、熱電対としての温接点７と冷接点８を
形成する。
り、その上に低熱伝導体２の梁が配置される。この低熱
伝導体２の上に第１熱電対薄膜５（例えば、多結晶シリ
コン薄膜等）と第２熱電対薄膜６（例えば、アルミ薄膜
等）を帯状に形成し、さらに梁の先端と根元において、
第１熱電対薄膜５と第２熱電対薄膜６が接触する点を設
けることにより、熱電対としての温接点７と冷接点８を
形成する。
【００１２】そして、図１に示すように、高熱伝導体１
の凹部の底部には赤外線を反射する金属反射膜１０（例
えば、アルミ薄膜等）を形成する。また、凹部の深さｄ
は検出感度を高めたい赤外線の波長λの１／４の長さに
設定しておく。
の凹部の底部には赤外線を反射する金属反射膜１０（例
えば、アルミ薄膜等）を形成する。また、凹部の深さｄ
は検出感度を高めたい赤外線の波長λの１／４の長さに
設定しておく。
【００１３】この構造の赤外線撮像素子の上方から赤外
線を低熱伝導体２に入射すると、梁の先端である断熱領
域３において、その赤外線の一部が吸収される。また断
熱領域３は構造的に高熱伝導体１に接していないため温
度が上昇する。
線を低熱伝導体２に入射すると、梁の先端である断熱領
域３において、その赤外線の一部が吸収される。また断
熱領域３は構造的に高熱伝導体１に接していないため温
度が上昇する。
【００１４】一方、断熱領域３を透過した赤外線は金属
反射膜１０により反射され、向きを変えて再び断熱領域
３に入射する。その赤外線のうち、凹部の深さｄが波長
λの１／４に相当する赤外線（すなわち、凹部の深さｄ
の４倍に相当する赤外線）は、凹部断熱領域３に上方か
ら入射した赤外線のうち断熱領域３で反射する同じ波長
λの赤外線を打ち消すような干渉を起こし、熱として断
熱領域３に吸収され、温度上昇に寄与する。
反射膜１０により反射され、向きを変えて再び断熱領域
３に入射する。その赤外線のうち、凹部の深さｄが波長
λの１／４に相当する赤外線（すなわち、凹部の深さｄ
の４倍に相当する赤外線）は、凹部断熱領域３に上方か
ら入射した赤外線のうち断熱領域３で反射する同じ波長
λの赤外線を打ち消すような干渉を起こし、熱として断
熱領域３に吸収され、温度上昇に寄与する。
【００１５】一方、梁の根元である定温領域４は、低熱
伝導体２に接しているため放熱性が高く、断熱領域３に
比べ温度が上昇することはない。こうして赤外線が入射
することにより断熱領域３と定温領域４との間に温度差
が生じ、その温度差を第１熱電対薄膜５と第２熱電対薄
膜６からなる熱電対列が電圧への変換をし、検出電圧端
子９へ電圧として出力する。
伝導体２に接しているため放熱性が高く、断熱領域３に
比べ温度が上昇することはない。こうして赤外線が入射
することにより断熱領域３と定温領域４との間に温度差
が生じ、その温度差を第１熱電対薄膜５と第２熱電対薄
膜６からなる熱電対列が電圧への変換をし、検出電圧端
子９へ電圧として出力する。
【００１６】特に、本発明の赤外線撮像素子が金属反射
膜１０を有する構造であることにより、断熱領域３に吸
収される赤外線だけでなく、反射および透過する赤外線
も本発明の赤外線撮像素子に熱として吸収されることに
なる。そのため赤外線の検出感度が向上する。
膜１０を有する構造であることにより、断熱領域３に吸
収される赤外線だけでなく、反射および透過する赤外線
も本発明の赤外線撮像素子に熱として吸収されることに
なる。そのため赤外線の検出感度が向上する。
【００１７】特に、赤外線の波長λの１／４が凹部の深
さｄに相当する赤外線に対しては、波長選択性を有する
ことができることになる。図２および図３に本発明の感
度向上に関する作用および効果を示す。
さｄに相当する赤外線に対しては、波長選択性を有する
ことができることになる。図２および図３に本発明の感
度向上に関する作用および効果を示す。
【００１８】図２および図３においては、入射赤外線強
度を１．０とし、梁部の赤外線吸収率をβとしている。
図５に示す従来の赤外線撮像素子では、（１−β）の赤
外線が梁部を透過してしまう。
度を１．０とし、梁部の赤外線吸収率をβとしている。
図５に示す従来の赤外線撮像素子では、（１−β）の赤
外線が梁部を透過してしまう。
【００１９】一方、図２に示す本発明の赤外線撮像素子
では、金属反射膜１０を配置してあるため透過した（１
−β）の赤外線は金属反射膜１０により反射され、梁部
に対して、再入射される。
では、金属反射膜１０を配置してあるため透過した（１
−β）の赤外線は金属反射膜１０により反射され、梁部
に対して、再入射される。
【００２０】その際、吸収率βにて吸収されるため、β
（１−β）だけさらに吸収でき、 β＋β（１−β） の吸収がなされることになり、赤外線の検出感度が向上
することになる。
（１−β）だけさらに吸収でき、 β＋β（１−β） の吸収がなされることになり、赤外線の検出感度が向上
することになる。
【００２１】図３にその効果を示す。図３においてＷは
梁部の赤外線吸収量を示す。図３によれば、梁部の吸収
率βが０から１．０までのいずれの値でも、本発明の赤
外線撮像素子の梁部の赤外線吸収量は、従来の赤外線撮
像素子の梁部の赤外線吸収量以上になり、赤外線の検出
感度が向上していることがわかる。
梁部の赤外線吸収量を示す。図３によれば、梁部の吸収
率βが０から１．０までのいずれの値でも、本発明の赤
外線撮像素子の梁部の赤外線吸収量は、従来の赤外線撮
像素子の梁部の赤外線吸収量以上になり、赤外線の検出
感度が向上していることがわかる。
【００２２】
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）赤外線撮像素子に関して、検出部である断熱領域
の背後に金属反射膜を配置することにより、赤外線の検
出感度を向上することが出来る。 （２）赤外線撮像素子に関して、検出部である断熱領域
の背後に金属反射膜を、検知したい赤外線波長の１／４
に相当する深さの位置に配置することにより、赤外線の
波長選択性をもたせることが出来る。
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）赤外線撮像素子に関して、検出部である断熱領域
の背後に金属反射膜を配置することにより、赤外線の検
出感度を向上することが出来る。 （２）赤外線撮像素子に関して、検出部である断熱領域
の背後に金属反射膜を、検知したい赤外線波長の１／４
に相当する深さの位置に配置することにより、赤外線の
波長選択性をもたせることが出来る。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る赤外線撮像素
子の構成を示す図。
子の構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態に係る赤外線撮像素子の赤外
線吸収の様子を示す図。
線吸収の様子を示す図。
【図３】第１の実施の形態に係る赤外線撮像素子の梁部
の赤外線吸収量を示す図。
の赤外線吸収量を示す図。
【図４】従来の赤外線撮像素子の構成を示す図。
【図５】従来の赤外線撮像素子の赤外線吸収の様子を示
す図。
す図。
１ …高熱伝導体 ２ …低熱伝導体 ３ …断熱領域 ４ …定温領域 ５ …第１熱電対薄膜 ６ …第２熱電対薄膜 ７ …温接点 ８ …冷接点 ９ …検出電圧端子 １０…金属反射膜
Claims (2)
- 【請求項１】（Ａ）中央に凹部を有する高熱伝導体と、
前記高熱伝導体の凹部の上に梁状に配置された低熱伝導
体から成り、（Ｂ）前記高熱伝導体の凹部の底部には赤
外線を反射する金属反射膜を形成し、（Ｃ）前記低熱伝
導体の上には、第１熱電対薄膜と第２熱電対薄膜が帯状
に形成され、（Ｄ）前記梁状に配置された低熱伝導体の
梁部の先端と根元において、前記第１熱電対薄膜と第２
熱電対薄膜が接触する点を設けることにより、熱電対と
しての温接点と冷接点を形成し、（Ｅ）前記低熱伝導体
の断熱領域と定温領域との間に生じた温度差を前記第１
熱電対薄膜と第２熱電対薄膜から成る熱電対列により電
圧に変換し、検出電圧端子へ電圧として出力することを
特徴とする赤外線撮像素子。 - 【請求項２】前記高熱伝導体の凹部の底部の深さを、検
出感度を高めたい赤外線波長の１／４に相当する深さに
することにより、赤外線の波長選択性をもたせたことを
特徴とする請求項１に記載の赤外線撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10136658A JPH11326064A (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | 赤外線撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10136658A JPH11326064A (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | 赤外線撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11326064A true JPH11326064A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=15180484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10136658A Withdrawn JPH11326064A (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | 赤外線撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11326064A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100395244B1 (ko) * | 2001-05-25 | 2003-08-21 | 한국과학기술연구원 | 3차원의 혼 안테나가 결합된 영상 감지소자의 제조방법 |
| WO2010114001A1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | パナソニック電工株式会社 | 赤外線アレイセンサ |
| US8426864B2 (en) | 2008-09-25 | 2013-04-23 | Panasonic Corporation | Infrared sensor |
| US8445848B2 (en) | 2009-03-31 | 2013-05-21 | Panasonic Corporation | Infrared array sensor |
-
1998
- 1998-05-19 JP JP10136658A patent/JPH11326064A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100395244B1 (ko) * | 2001-05-25 | 2003-08-21 | 한국과학기술연구원 | 3차원의 혼 안테나가 결합된 영상 감지소자의 제조방법 |
| US8426864B2 (en) | 2008-09-25 | 2013-04-23 | Panasonic Corporation | Infrared sensor |
| WO2010114001A1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | パナソニック電工株式会社 | 赤外線アレイセンサ |
| US8445848B2 (en) | 2009-03-31 | 2013-05-21 | Panasonic Corporation | Infrared array sensor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050802 |