WO2016020993A1

WO2016020993A1 - 赤外線センサおよび信号検出方法

Info

Publication number: WO2016020993A1
Application number: PCT/JP2014/070665
Authority: WO
Inventors: 峯邑　浩行; 俊通新谷; 安齋　由美子
Original assignee: 株式会社日立製作所
Priority date: 2014-08-06
Filing date: 2014-08-06
Publication date: 2016-02-11

Abstract

　赤外線の吸収による温度上昇により電気抵抗が変化する温度検知部と、基板と、これらの間の熱拡散を抑制する熱流制御部とを有する赤外線センサでは、基板温度の補正が複雑であった。　基板と、その基板上に形成された第１の熱流制御部と第１の温度検知部とを有する第１のセンサと、その基板上に形成された第１の熱流制御部と第１の温度検知部とを有し、第１のセンサとは熱拡散率が異なる第２のセンサとを有し、前記第１のセンサの熱拡散率と前記第２のセンサの熱拡散率との比率に基づいて求めた赤外線強度情報を出力する赤外線センサとした。

Description

赤外線センサおよび信号検出方法

　本発明は赤外線センサおよびの信号検出方法に関し、特に、温度に応じて電気抵抗が変化する材料をセンサ材料として用いる熱型赤外線センサおよびその信号検出方法に関する。

　あらゆる物体は、温度に応じて所定の波長の赤外線を放射しており、黒体輻射はプランクの放射則に従う。一般の物体では黒体に対して所定の放射率（人間の皮膚の放射率は０．９８程度）を乗じたエネルギーを周囲に放散している。人間の場合、体温を３６℃とすると放射される赤外線は８～１４μｍの波長帯が主となっている。

　赤外線センサは、各種存在するが、抵抗変化型の赤外線センサにはサーミスタ型、ボロメータ型があり、センサ材料の電気抵抗の温度変化を利用して赤外線信号を検出する。ボロメータ型赤外線センサでは、センサ材料として、アモルファスシリコンやバナジウム酸化物が用いられる。図２は、センサ材料として温度によって電気抵抗が変化する材料を用いた場合の、温度と電気抵抗の相対値の関係を示す摸式図である。ヒステリシスが十分に小さい材料をセンサ材料として選択した場合、図示するように、センサ材料の電気抵抗を検出することによって、その温度が一意に定まる。このような材料としては前述したアモルファスシリコンやバナジウム酸化物のほか、多くのサーミスタ材料が選択できる。

　熱型赤外線センサを応用した撮像装置の例として、ＭＥＭＳ技術を用いたマイクロボロメータアレイでは、信号（画像の輝度）の不均一性を最小化するために、電子冷却装置を用いた厳密な基板の温度制御が行われていた。

　図３は熱型赤外線センサの代表的な構造を示す摸式図である。図に示すように、赤外線センサは、赤外線の吸収による温度上昇を電気信号に変換する温度検知部１００、検出回路等を実装しシリコン等で形成された基板３００、これらの間の熱拡散を抑制する熱流制御部２００によって形成されている。マイクロボロメータではＭＥＭＳ技術を利用して細い梁状の接続柱構造により熱流制御部２００を形成している。赤外線１０の入射がないとき、温度検知部１００の温度Ｔと基板３００の温度Ｔｓは等しく、熱平衡状態となっている。赤外線１０が入射されると光エネルギーの吸収によって、温度検知部１００の温度Ｔが上昇し、基板温度Ｔｓとの温度差に応じて、熱流制御部２００を通じた熱拡散が生じる。赤外線１０のパワーＰが一定で、所定の時間が経過したとき、温度差（Ｔ－Ｔｓ）とパワーＰは比例関係となる。図示しない２本の配線によって温度検知部１００の電気抵抗Ｒを測定した場合、図２の関係によって観測可能なのは、温度検知部１００の温度Ｔであり、赤外線１０のパワーＰに比例した信号Ｓを得るためには、基板温度Ｔｓが必要になる。
Ｓ＝Ｔ－Ｔｓ　　・・・(式１)
Ｔ＝ｆ（Ｒ）　　・・・(式２)
ここで、ｆ（Ｒ）は図２に基づいて温度検知部の物理形状等で校正した温度Ｔと抵抗Ｒの関係を一般化した表現である。

　以上により、赤外線パワーＰに比例した信号Ｓを得るためには、基板温度Ｔｓの観測が不可欠なことが判った。電子冷却装置を用いた赤外線センサは、図３において基板温度Ｔｓが所定の一定値となるように、温度計３７０を利用して電子冷却装置３８０を制御するものである。

　特許文献１では、マイクロボロメータアレイにおいて電子冷却装置を不要とするための基板温度の補償方法として、（ａ）赤外線センサを構成するボロメータアレイに含まれるボロメータ夫々の温度特性に起因する出力電圧のばらつきを補正する工程と、（ｂ）前記赤外線センサ上における計測すべき入射光の強度分布および前記ボロメータ夫々の温度特性に起因する出力電圧のばらつきを補正する工程と、（ｃ）前記赤外線センサ上における前記入射光以外の輻射光の強度分布および前記ボロメータ夫々の温度特性に起因する輻射光吸収強度分布による出力電圧のばらつきを補正する工程を含む方法が記載されている。

　特許文献２では製造が容易で機械的強度と応答速度の高速化が図れる赤外線センサとして、基板と、その表面に形成され、赤外線を吸収するとともに温度変化を検知する温度検知部と、基板と温度検知部との間に形成され、温度検知部から基板への熱伝導を阻止する多孔質材料により形成される断熱部を備えた赤外線センサの構造が記載されている。

　特許文献３では、赤外線を高感度に検知することができ、製造コストが低い赤外線センサとして、赤外線吸収部と、赤外線吸収部の温度変化を検知する温度検知部とを有する赤外線センサであって、温度検知部と半導体基板の間に多孔質部および単結晶層が形成されている赤外線センサの構造が記載されている。

ＵＳ２０１０／０２８８９１５号公報特開２００７－５１９１５号公報特開２００６－１７０９５６号公報

　特許文献１に記載される技術では、電子冷却装置を用いない場合、例えば特許文献１の図２０に示されるように、基板温度Ｔｓ（特許文献１ではセンサ温度と記載、００２６段落においてセンサ温度とは基板温度であることが判る）に対して、（１）基板温度変化による温度検知部の温度特性による補正およびオンチップ読み出し回路の温度ドリフトの補正、（２）温度検知部の温度変化に対する出力電圧の変化に応じた輻射光に対する補正、（３）筐体温度変化による輻射光の変化成分の補正、（４）基板温度変化に対する出力電圧の変化に応じた入射光に対する感度補正および入射光の強度分布の補正を順次実施する必要があった。このとき（３）を除いた補正は基板温度に対する補正であり、各補正テーブルを予め定めるためには、それぞれ詳細な校正条件が定義されている。このように、特許文献１に記載の基板温度の補正技術は、複雑な信号処理システムを必要とするため、ＶＧＡ相当以上の多画素センサアレイを搭載した撮像装置向けの赤外線センサには適しているが、特に1万画素以下の中規模から小規模センサアレイやラインセンサ向けには、補正方法の簡略化が求められていた。

　特許文献２および特許文献３では、上述のＭＥＭＳ技術を用いた熱流制御部の構造において、梁状の接続柱構造の加工ばらつきによる熱拡散率およびセンサ感度のバラツキの低減と製造プロセスの簡略化のために、多孔質材料を用いた改善方法が記載されている。優れたセンサ構造であっても、基板温度の補正が複雑になることは避けられないという共通課題があった。

　本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、赤外線の吸収による温度上昇により電気抵抗が変化する温度検知部と、検出回路等を実装しシリコン等で形成された基板と、これらの間の熱拡散を抑制する熱流制御部を、少なくとも有する赤外線センサにおいて、基板温度の補正を簡略化する赤外線センサの構造、および信号検出方法を提供することにある。

　上記目的は、基板と、その基板上に形成された第１の熱流制御部と第１の温度検知部とを有する第１のセンサと、その基板上に形成された第１の熱流制御部と第１の温度検知部とを有し、第１のセンサとは熱拡散率が異なる第２のセンサとを有する赤外線センサと、それを用いた信号検出方法とすることで、達成できる。

　（１）熱拡散率を異ならしめる具体的構成として、熱流制御部の高さを変える例を説明する。図１は本発明の赤外線センサを摸式的に示す断面図である。図中、基板３００の上に２つの熱拡散率の異なる赤外線センサ群が形成され、第1のセンサ群は温度検知部１０１および熱流制御部２０１により構成され、第２のセンサ群は温度検知部１０２および熱流制御部２０２から構成される。ここで、熱流制御部２０１および２０２はマイクロボロメータの梁状の接続柱構造を模擬したものである。赤外線１１、および１２が温度検知部１０１および１０２に照射された場合の温度検知部の温度の時間変化は熱伝導方程式によって表すことができる。図示した構成要素の熱伝導率および体積比熱が同等であり、温度検知部の断面積＞＞熱流制御部の断面積の場合、温度検知部から基板への熱拡散は熱流制御部の断面積に比例し長さに反比例する。また基板は温度検知部および熱流制御部に対して大きな体積をもつため基板温度Ｔｓは一定と仮定できる。さらに、温度検知部１０１および１０２は等しい断面積と厚さを持ち、熱流制御部２０１と２０２は等しい断面積を持ち、厚さ（紙面ｚ方向の長さ）が１：γの関係にあるとする。このとき、温度検知部１０１および１０２に等しいパワーＰの赤外線１１および１２を照射して一定時間が経過した後の温度検知部１０１の温度をＴＨ、温度検知部１０２の温度をＴＬ、基板温度をＴｓとすると、赤外線パワーに比例した温度上昇を検出信号に相当するものとしてＳＨ、ＳＬとするとこれらは以下で表される。
ＳＨ＝ＴＨ－Ｔｓ　　・・・（式４）
ＳＬ＝ＴＬ－Ｔｓ　　・・・（式５）
ここで、素子構造に依存した熱拡散率の比が1:γであるので、熱拡散方程式の線形性によって以下の関係を得る。
γ×ＳＨ＝ＳＬ　　・・・（式６）
Ｔｓ≦ＴＬ≦ＴＨ　・・・（式７）
これらから、赤外線パワーに比例した温度上昇ＳＨおよびＳＬは以下となる。
ＳＨ＝（ＴＨ－ＴＬ）／（１－γ）　　・・・（式８）
ＳＬ＝γ×（ＴＨ－ＴＬ）／（１－γ）　　・・・（式９）
また、基板温度Ｔｓは以下で表すことができる。
Ｔｓ＝（ＴＬ－γ×ＴＨ）／（１－γ）　　・・・（式１０）
　(式２)によって、温度検知部１０１と１０２の電気抵抗を観測すれば、それぞれの温度ＴＨ、ＴＬを求めることができ、（式８）、（式９）により、基板温度計による測定結果を用いずに赤外線パワーに比例した検出信号を得ることができる。

　このように、本発明は、設計と実装が比較的容易な熱拡散率に着目し、熱拡散率の異なる少なくとも２つのセンサ群の温度から、基板温度の複雑な補正を実施することなく、赤外線パワーに応じた信号を得ることができるようにしたものである。上記構成は、熱流制御部の高さを変えることで、熱拡散率を変化させる、センサ構造の一例を示したものである。

　より具体的には、この熱拡散率の比率、即ち、第１の温度検知部の第１の温度と基板温度の差分に対する第２の温度検知部の第２の温度と基板温度の差分、γが、
０．１≦γ≦０．９・・・（式３）
となるよう、前記熱流制御部の熱流抑止条件を２種類以上として形成する。熱拡散率の設計は熱伝導方程式を用いて容易に実現できるが、センサ作成時のプロセスバラツキが概ね±１０％程度になるため、γの範囲は（式３）の制限条件を満たすのが好ましい。

　（２）第１のセンサと第２のセンサとは、梁状の接続柱構造である熱流制御部の高さを変えるだけでなく、幅（図１のｘ方向）または／及び材料を変えることで、熱拡散率を異ならせるようにしても良い。

　（３）基板上に形成された低熱伝導率材料からなる第１の熱流制御部と、その上に積層された第１の温度検知部と、基板と第１の温度検知部とを電気的に接続する少なくとも１対の第１の配線とを有する第１のセンサと、基板上に形成された低熱伝導率材料からなる第２の熱流制御部と、その上に積層された第２の温度検知部と、基板と第２の温度検知部とを電気的に接続する少なくとも１対の第２の配線とを有する第２のセンサとを有し、第１の配線と第２の配線とは、幅及び／または厚さが異なるようにした赤外線センサとする。この構成は、第１の配線の構造と第２の配線の構造を異ならせることで、熱拡散率を異ならせるようにしたものである。

　また、第１の配線の構造と第２の配線の構造を異ならせる構成に代えて、あるいは、第１の配線の構造と第２の配線の構造を異ならせる構成に加えて、前記低熱伝導率材料膜の膜厚や材料が異なるようにさせても良い。

　この場合も、熱拡散率の比率γが０．１以上０．９以下となるようにするのが好ましい。

　特許文献２および特許文献３に記載されているような多孔質材料に代表される低熱伝導率材料を熱流制御部として温度検知部と基板の間に形成した積層型の赤外線センサにおいて、低熱伝導率材料の厚さ、もしくは材質を変化させた少なくとも２つのセンサ群により、基板温度補正を簡略化することができる。また、抵抗測定のために必須な配線材料の熱伝導率は、一般に低熱伝導率材料よりも大きいため、その幅もしくは長さを変化させて第１のセンサ群と第２のセンサ群の間で所定の熱拡散率の比を得ることも可能である。この場合には、低熱伝導率材料の厚さ、もしくは材質を変化させる場合に比較して素子作成プロセスが簡略になるという利点がある。

　（４）信号検出方法としては、前記第1のセンサ群の第1の温度と前記第2のセンサ群の第２の温度を用いて前記基板の温度の補正を行なうことが好ましい。

　図１に摸式的に示した赤外線センサを用いて（式８）と(式９)、または（式１０）によって基板温度の補正を簡略化することが可能になる。（式１０）を用いた信号検出方法については、実施例にて詳細に説明する。

　上記構成により、基板温度の補正を簡略化する赤外線センサの構造、および信号検出方法を提供することができる。

本発明の赤外線センサの構造を摸式的に示した断面図である。センサ材料の温度と電気抵抗の相対値の関係を示す摸式図である。赤外線センサの構造を摸式的に示した断面図である。本発明の赤外線センサの温度の時間変化の関係を示すシミュレーション結果である。本発明の信号検出方法によって検出した信号の時間変化を示すシミュレーション結果である。本発明の赤外線センサの温度の時間変化の関係を示すシミュレーション結果である。本発明の信号検出方法によって検出した信号の時間変化を示すシミュレーション結果である。本発明の赤外線センサ上を走査する赤外線スポットを摸式的に表す図である。本発明の赤外線センサにおいて、ＴＨ、ＴＬを内挿により求める方法を示す図である。本発明の赤外線センサの温度の時間変化の関係を示すシミュレーション結果である。本発明の信号検出方法によって検出した信号の時間変化を示すシミュレーション結果である。本発明の２次元アレイ赤外線センサの構成を表す摸式図である。本発明の２次元アレイ赤外線センサの構成と領域を表す摸式図である。本発明の赤外線センサの断面構造を表す摸式図である。本発明の赤外線センサの構造を表す摸式図である。本発明の赤外線センサにより温度補正を実施する赤外線強度情報処理部のブロック図である。本発明の赤外線センサにより温度補正を実施する赤外線強度情報処理部の別のブロック図である。本発明の４種類の熱拡散率を有する赤外線センサの断面を示す摸式図である。本発明の２次元アレイ赤外線センサの構成を表す摸式図である。

　以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。

　また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。

　さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。

　同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等（個数、数値、量、範囲等を含む）についても同様である。

　また、実施の形態で用いる図面において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。

　以下、本発明では熱型赤外線センサとして、熱拡散率の異なる複数のセンサ群を実装したアレイ状の赤外線センサに関し、センサ材料として温度による抵抗変化が大きなサーミスタ材料やボロメータ向け材料を用いる赤外線センサにおいて、基板温度の補正を簡略に実施する赤外線センサの構造と信号検出方法について述べる。前述したダイオード型に関しては，赤外線の吸収による温度上昇を検出するために、温度検知部にダイオードを配置し、電圧電流特性の変化からダイオードの温度を観測する方式の赤外線センサにおいては、基板温度の補正が必要であり、センサ材料の特性として電流電圧関係から抵抗を(式２)の形式で一般化して記述できるものについては、同様に本発明の赤外線センサの構造と信号検出方法を用いることができる。また、赤外線センサの構造の説明に関しては、本発明の特徴を記載するのに必要な場合を除いて、センサ材料の電気抵抗の観測のために必要な配線、温度検知部の保持部材、赤外線吸収膜、電気信号の検出回路、プロセッサ、電源、レンズ、ハウジング部材等を省略した形で説明を進める。これらは、当該技術に関わる技術者が容易にその必要性を判断できるものであるので、説明の簡素化のために特に理由がない限り記載はしない。

　また、（式２）によって観測された温度検知部の電気抵抗から温度が定まるものとして、便宜上、検出信号として赤外線の照射による温度上昇を扱うが、実際の赤外線センサでは観測された電圧もしくは電流から換算したものを検出信号とすることは言うまでもない。

　前述のように、図１に摸式的に示した赤外線センサの構造により、(式２)、（式８）、（式９）を用いて基板温度補正の簡略化ができる。これは、特に中小規模のアレイ状の赤外線センサにおいてコストの低減や小型化の面で求められている点である。ここでは、熱シミュレーションを用いて、その特性と効果を定量的に示す。

　図１において、赤外線センサ内の各点の温度をＴ、体積比熱をＣ、熱伝導率をκ、時刻をｔ、赤外線の吸収パワー密度をＱ、温度検知部のｘ、ｙ、ｚ方向の長さをＬｘ、Ｌｙ、Ｌｚ、熱流制御部のｘ、ｙ、ｚ方向の長さをＬｘ’、Ｌｙ’、Ｌｚ’とすると、各点の温度は熱伝導法的式により、以下で与えられる。
Ｃ×∂Ｔ／∂ｔ＝▽（ｋ▽Ｔ）＋Ｑ　　・・・（式１１）
　図示した構成要素の熱伝導率および体積比熱が同等であり、温度検知部の断面積＞＞熱流制御部の断面積の場合、温度検知部の温度を一定として改めてＴで表すと、上式は簡略化され以下で表すことができる。
（ＣＬｘＬｙＬｚ）ｄＴ／ｄｔ＝－ｋ（Ｔ－Ｔｓ）Ｌｘ’Ｌｙ’／Ｌｚ’＋ＱＬｘＬｙ　・・・（式１２）
　ここで、ｔ≦０においてＴ＝Ｔｓ、ｔ＜０の場合にＱ＝０、ｔ≧０の場合にＱ＝Ｑｏとなるステップ応答の赤外線が照射される場合、
　温度検知部の温度Ｔは時定数τの1次応答となり
Ｔ＝Ｔｓ＋ΔＴ×（１－ｅｘｐ（－ｔ／τ））　・・・（式１３）
ΔＴ＝Ｑｏ×ＬｘＬｙ／（κＬｘ’Ｌｙ’／Ｌｚ’）　・・・（式１４）
τ＝（κＬｘ’Ｌｙ’／Ｌｚ’）／（ＣＬｘＬｙＬｚ）　・・・（式１５）
で表される。前述したように（式１４）は、赤外線の吸収により温度上昇ΔＴが赤外線のパワーＱに比例することを示す。また、（式１５）より用途に応じたセンサの応答時定数を定めることができる。

　ここでは、Ｌｘ＝Ｌｙ＝１００μｍ、Ｌｚ＝０．１μｍ、Ｌｘ’＝Ｌｙ’＝０．２μｍ、Ｌｚ’＝１０μｍ、κ＝１６８Ｗ／ｍ／Ｋ、Ｃ＝１．７９Ｊ／ｍ^３／Ｋとし、温度検知部の受光量が１μＷとなるように、Ｑｏ＝０．１ｎＷ／μｍ^２とした場合の結果を示す。以下、温度検知部１０１の温度をＴＨ、温度検知部１０２の温度をＴＬとし、両者の熱拡散率の比γを０．５とする。

　図４は基板温度Ｔｓ＝２０℃で一定とした場合のシミュレーション結果である。赤外線の照射開始から２０ｍｓ程度でＴＨおよびＴＬは一定温度になっていることが判る。（式１４）と（式１５）から、センサ温度が一定値に飽和した場合の温度とその時定数が求められ、それらは温度検知部１０１において２１．４９℃および２．６７ｍｓ、温度検知部１０２が２０．７４℃および１．３３ｍｓである。

　図５は（式８）および（式９）により算出した検出信号（温度上昇）ＳＨおよびＳＬと、実際の温度差（ＴＨ－Ｔｓ）および（ＴＬ－Ｔｓ）を示している。赤外線イメージセンサへの応用を考慮すると、標準的なフレームレートは概ね３０ｆｐｓ程度であり、約３３ｍｓ間隔で温度検知部の検出信号の更新が実施される。図に見られるように、赤外線照射開始から３３ｍｓ以降の時刻では、ＳＨとＳＬは一定値となり、それぞれ実際の温度上昇（ＴＨ－Ｔｓ）および（ＴＬ－Ｔｓ）に一致していることが判る。従って、ここに示したセンサ構造は赤外線イメージセンサへの用途として十分な応答速度と精度をもつことが判る。一方で、ＴＨおよびＴＬがそれぞれ時定数を持つため、本発明の演算によって求めた検出信号ＳＨおよびＳＬは、それぞれの時定数の和程度の応答時間となり、時刻０に付近の立ち上がり応答では、実際の温度上昇と一致しない。高速な応答が必要な用途には、これらの事項に留意した熱流の制御設計が必要である。

　次に、基板温度が徐々に変化する場合の結果を示す。基板温度は環境温度の変化等の要因によってゆるやかに変化する。ここでは、基板温度Ｔｓの初期値を２０℃、変化率を１℃／１００ｓとした。図６は各温度の時間変化を示すシミュレーション結果である。温度検知部の応答が基板温度の変化に比較して速いために、赤外線の照射開始から即座に温度検知部の温度ＴＨ、ＴＬは一定値となるが、基板温度Ｔｓの変化に応じてＴＨ、ＴＬがドリフトしてゆく様子が判る。この場合、基板温度の補正をしなければ、赤外線パワーに比例した検出信号を得ることができない。

　図７は本発明によってＴＨ、ＴＬから求めた検出信号（温度上昇）を示すシミュレーション結果である。図に見られるように、本発明の効果によって、基板温度Ｔｓが変化しても、赤外線パワーに比例した信号が検出できている様子が判る。特許文献１では、基板に温度計を実装して、その観測値に従って検出信号の補正を実施する。しかしながら、電源、プロセッサ、検出回路、インターフェース等の配置等の影響によって、基板内にはわずかな温度分布が残留することは避けられない。理想的には、センサごとに基板温度計が実装されることが望まれるが、検出回路等の実装を含めて、こうした構成は現実的ではない。本発明の図１の構成によれば、センサ２個の組に対して基板温度計が１つ実装されているのと等価であるから、従来の基板温度計を利用する方法に比較して、基板内の温度分布による検出信号への影響の抑圧に関しては、本発明の方法が優れていると言える。

　ここでは、温度検知部１０１と１０２の熱拡散率の比γを０．５としたが、前述のように、プロセスによるバラツキを考慮してγの値は０．１≦γ≦０．９の範囲で適宜選択することができる。熱拡散率の設定方法としては、熱流制御部１０１と１０２でＬｘ’、Ｌｙ’、Ｌｚ’を変化させることがプロセス簡素化の点で好ましい。

　図１６は，本発明の赤外線センサにより温度補正を実施する赤外線強度情報処理部のブロック図である。図１に摸式的に示した赤外線センサの温度検知部１０１および１０２はそれぞれSi基板上に形成された抵抗測定部３１１および３１２に接続される。抵抗測定部３１１および３１２は定電流回路または定電圧回路等を形成しており，電流または電圧値として温度検知部の抵抗に相当する情報を出力する。これらの情報は図２に摸式的に示した温度検知部の温度と電気抵抗の関係を保持する温度－抵抗テーブル４００を参照することによって，それぞれ温度変換部３２１，３２２から，温度検知部１０１と１０２の温度に相当する情報が出力される。基板温度補正部３３１と３３２は，温度変換部３２１と３２２の出力情報を用いて，（式１０）に示した演算を行うことによって，基板温度を同定するとともに，(式４)と(式５)に示した温度検知部１０１と１０２の温度上昇を求め，センサが受光した赤外線強度に応じた情報４０１および４０２を出力する。以上の処理を赤外線強度情報処理部で実施することによって，図１に示した本発明の赤外線センサが受光した赤外線強度情報を出力することが可能となる。　以上は、入射する赤外線のパワーが一定の場合の検討であった。次に、ラインセンサを用いて人体等の移動体を検出する場合について実施例を示す。

　図８はラインセンサの上を赤外線スポットが走査する場合の構成の摸式図である。図において、赤外線センサは左から０、１、２、・・・、７の合計８個のセンサをもち、それぞれの温度検知部１０１～１０８の温度をＴ［０］、Ｔ［１］、Ｔ［２］、・・・、Ｔ［７］とする。偶数番目のセンサは熱拡散率が小さい第1のセンサ群１１１、奇数番目のセンサは熱拡散率が大きい第２のセンサ群１１２である。第1のセンサ群は図１の温度検知部１０１と同じ構造を持ち，第２のセンサ群１１２は図１の温度検知部１０２と同じ構造を持つとする。ここに、左から赤外線スポット１３を一定速度で走査する場合を考える。このような構成において、解決すべき課題は２点ある。第1点目は、各センサにおいて入射する赤外線のパワーが時間的に一定でないため、例えば、２番目のセンサに関しては、温度Ｔ［２］はＴＨに相当するが、ＴＬに相当する温度は直接観測できない点である。この点に関しては、ラインセンサが等間隔に配置されていることから、図９に示すように、隣接する温度検知部の温度Ｔ［１］とＴ［３］を内挿した平均値として仮想的なＴＬを求めて用いればよい。これによって、（式８）と（式９）を用いて検出信号を算出できるようになる。赤外線イメージセンサのように大規模なアレイ状のセンサの場合には、観測対象となる人体等の非撮像物から放散される赤外線は、同時に複数の温度検知部に結像されるため、この方法で対応可能である。図において、センサ番号０と７で示される端部においては、内挿が使えないため、ここでは第1隣接と第3隣接の温度検知部の温度から外挿して所望の温度を求めることができる。

　一方で、ラインセンサのように温度検知部の数が相対的に少なく、温度検知部のサイズに比較して、赤外線スポットのサイズが同等程度の場合には、隣接する温度検知部で赤外線の受光パワーの差が大きくなるため、（式８）と（式９）をそのまま用いると検出信号に乱れを生ずる。この場合には図９に示した各温度検知部のＴＨとＴＬを用い（式１０）により基板温度の瞬時値を求め、前述のように基板温度の変化が温度検知部の温度変化に比較してゆるやかなことを利用して、瞬時値をローパスフィルター処理によって基板温度を求めることで対応できる。ローパスフィルターの方式としては、ＩＩＲフィルターがコンパクトで実装が容易である。(式１０)により求めた基板温度の瞬時値をＴｓｔ、係数α（０＜α＜１）を用いると基板温度Ｔｓは
Ｔｓ＝（１－α）×Ｔｓ＋α×Ｔｓｔ　・・・（式1６）
のように、時々刻々と更新することができる。更新間隔は信号の取得周期であり，上の例に従えば約３０ｍｓ間隔で基板温度の変化に追従した観測が可能になる。ここで係数αは（式１５）に示した温度検知部の熱応答の時定数τと追従すべき基板温度の変化の時定数τ２との比として、以下のように定めることができる。
α＝τ／τ２　・・・（式１７）
　補正に用いるＴｓは(式１６)を用いて，各温度検知部の値を個別に求めることができる。また，精度とメモリ使用量の削減の意味から，この例に示すように小規模のアレイ状センサでは，各温度検知部のＴｓの値を全ての平均値を用いることもできる。大規模なアレイ状センサでは，センサを複数の領域に分割して各領域内でのＴｓの平均値を用いるようにしてもよい。

　図１０は図８に示したラインセンサにおいて各温度検知部の温度を求めたシミュレーション結果である。ここでは、図４に示した各定数を用い、赤外線スポットの直径は温度検知部のサイズの2倍の２００μｍとし、その走査速度を５ｍｍ／ｓとした。補正に使用する基板温度の値Ｔｓはセンサ全体で検出した値の平均値としている。図に見られるように、赤外線スポットの走査に応じて、温度Ｔ［２］、Ｔ［３］、Ｔ［４］、Ｔ［５］が順次変化している様子が判る。

　図１１は（式１６）を用いて基板温度をもとめ、基板温度の補正をした検出信号のシミュレーション結果である。ここでは、追従すべき基板温度の変化の時定数τ２＝１０ｓとし、偶数番目の温度検知部については（式４）により検出信号をもとめ、奇数番目の温度検知部については、（式５）に基づいて検出信号の振幅が一定となるように、次に示す（式１８）を用いる。
ＳＨ＝ＴＨ－Ｔｓ　・・・（式４、再掲）
ＳＬ＝（ＴＬ－Ｔｓ）／γ　・・・（式１８）
　以上によって検出信号（温度上昇）Ｓ［０］、Ｓ［１］、Ｓ［２］、・・・、Ｓ［７］を求めた。図では、Ｓ［２］、Ｓ［３］、Ｓ［４］、Ｓ［５］のみ示しているが、赤外線スポットの走査に応じた検出信号が得られていることが確認できる。また、図中実線で示す熱拡散率が小さい第1のセンサ群１１１に属する検出信号Ｓ［２］、Ｓ［４］に比較して、破線で示す熱拡散率が大きい第2のセンサ群１１２に属する検出信号Ｓ［１］、Ｓ［３］の変化が急峻であることが、特に立ち上がりのエッジ部の比較から明らかである。これは、両者の熱拡散率の違いに起因するものであるが、観測対象の高速な移動を検出する場合には、応答性に優れた第2のセンサ群の検出信号の優先度を上げて利用することが有効である。第2のセンサ群の検出信号の優先度を上げる方法としては，隣接センサ間の検出信号の重みつき平均化処理が簡便である。具体的には，i番目の検出信号Ｓ[i]と隣接センサの検出信号から新たに検出信号Ｓ’［ｉ］を以下の方法で生成する。
Ｓ’［ｉ］＝βＳ［i］＋（１－β）（Ｓ［i-1］＋Ｓ［i+1］）／２
β＝βｅ，ｉ＝偶数
β＝βｏ，ｉ＝奇数　　・・・（式１９）
　このとき，応答性に優れた第２のセンサ群に対するβｏと応答性に劣る第１のセンサ群に対するβｅとの関係において，βｏ＞βｅとすることで，第２のセンサ群の検出信号の優先度を上げた検出が可能になる。

　一方で、図１０に示したように、第1の群は温度上昇が大きい点が優れており、センシング対象の微細な移動を検出する場合には、Ｓ／Ｎ比に優れた第1の群の検出信号を選択的に利用することが好ましいことを示している。これを優先する場合には，同様に（式１９）を用いて，βｏ＜βｅとすればよい。

　本発明に係るこうした信号検出方法は，赤外線センサが特性の異なる複数のセンサ群によって構成されていることを考慮すれば，一般の画像処理方法に基づいてエッジ強調，特徴抽出，および２次元への対応等の拡張が容易に実現できる。

　以上のように、複数の熱拡散率を有する温度検知部を備えた赤外線センサでは、基板の温度補正の簡素化だけでなく、応答性とＳ／Ｎ比の特性の異なる温度検知部を組み合わせることができる。その意味において、３種類以上の熱拡散率の異なる温度検知部を搭載した赤外線センサを用いることによって、応答性とＳ／Ｎ比の選択範囲が広がり、多彩な用途に応じた赤外線センサを提供することが可能になる。

　図１７は，図８に示した本発明の赤外線センサにより温度補正を実施する赤外線強度情報処理部のブロック図である。図では４つの温度検知部１０１から１０４に対応して赤外線強度情報処理部であるが，温度検知部１０５～１０８に対応したものについても同様なブロックを拡張して対応できる。図１７の温度検知部１０１から１０４はそれぞれSi基板上に形成された抵抗測定部３１１から３１４に接続される。抵抗測定部３１１から３１４は出力情報として電流または電圧の形式で温度検知部１０１から１０４の抵抗に相当する情報が出力される。これらは温度変換部３２１から３２４において，温度－抵抗テーブル４００を参照することによって，温度検知部１０１から１０４の温度に相当する情報が出力される。これらの情報に基づいて，基板温度補正部３３１から３３４は，図９に示した温度の内挿処理に基づいて（式１０）の演算を行うことによって，基板温度を同定するとともに，(式４)と(式１８)に示した温度上昇を求め，センサが受光した赤外線強度に応じた情報４０１から４０４を出力する。図１６に示したブロック図との差異は，（１）温度の内挿処理を実施する点と，（２）（式５）の代わりに（式１８）を用いて出力情報の規格化を実施している点である。これらは，基板温度補正部３３１から３３４により実施される。以上の処理を赤外線強度情報処理部で実施することによって，図８に示した本発明の赤外線センサが受光した赤外線強度の情報を出力することが可能となる。　図１２は本発明の赤外線センサを用いた２次元アレイの摸式図である。図に示すように温度検知部の温度はＴ［ｉ］［ｊ］で表すことができ、隣接する温度検知部は異なる熱拡散率をもつように構成した場合の実施例である。この場合、ＴＨ、ＴＬは図９に示した補間方法を２次元に拡張して容易に求めることができる。一例をあげると、温度検知部１０１は小さな熱拡散率をもつため、以下のようにＴＨ、ＴＬを定めればよい。
ＴＨ＝Ｔ［i]［j］　　　・・・（式２０）
　ＴＬ＝（Ｔ［i－1]［j］+Ｔ［i＋1]［j］+Ｔ［i]［j－１］+Ｔ［i]［j＋１］］／４　　・・・（式２１）
　ここでは、熱拡散率の小さな温度検知部と熱拡散率の大きな温度検知部とを１：１の比率で並べた構造の赤外線センサを示したが、用途に応じてその比率や配置を変更することも容易である。

　図１３は本発明の赤外線センサを用いた２次元アレイで観測対象を観測中の摸式図である。図において、２次元アレイの中で、第１の領域５０１および第３の領域５０３では、周辺の環境温度情報を検出しており、第２の領域５０２において観測対象である人体５００を検出している場合を示している。本赤外線センサの目的が、観測対象の動きをいち早く検出することにあるとする。第１の領域５０１および第３の領域５０３では、周辺の温度情報を観測しているので、それらに属する温度検知部の検出信号の時間変化は小さく、第２の領域５０２に属する温度検知部の検出信号は、観測対象５００の動きに応じて時間変化が大きくなるとする。こうした場合、各温度検知部の検出信号の時間変化が予め定めた値と比較して大きい場合には、観測対象の情報を得ている第２の領域として判定し、前述のように応答時間に優れた温度検知部の信号の優先度を上げて処理することで、観測対象の動きを素早く検出することが可能である。一方で、各温度検知部の検出信号の時間変化が予め定めた値と比較して小さい場合には、周辺の環境温度情報を検出している第１または第３の領域として判定し、観測情報全体のＳ／Ｎ比を高めることが可能となる。このように、応答速度とＳ／Ｎ比が異なる複数の温度検知部を有することで、本発明の赤外線センサは多用な用途に対応することが可能になる。

　前述のように、複数の熱拡散率を有する温度検知部を備えた赤外線センサでは、基板の温度補正の簡素化だけでなく、応答性とＳ／Ｎ比の特性の異なる温度検知部を組み合わせることができ，３種類以上の熱拡散率の異なる温度検知部を搭載した赤外線センサを用いることができる。

　図１８は4種類の熱拡散率を有する本発明の赤外線センサの断面を示す摸式図である。2次元アレイ赤外線センサの構成を示す摸式図である。基板３００の上に４つの熱拡散率の異なる赤外線センサ群が形成され、第1のセンサ群は温度検知部１０１および熱流制御部２０１により構成され、第２のセンサ群は温度検知部１０２および熱流制御部２０２から構成され，第３のセンサ群は温度検知部１０３および熱流制御部２０３により構成され、第４のセンサ群は温度検知部１０４および熱流制御部２０４から構成される。図において，温度検知部１０１，１０２，１０３，１０４は熱拡散率が異なるため，前述と同じ機構によって，一定パワーの赤外線入射に対する温度上昇の比率が１：γ２：γ３：γ４に設定されている。

　図１９は４種類の熱拡散率を有する本発明の赤外線センサを用いた２次元アレイの摸式図である。温度検知部１０１，１０２，１０３，１０４は図１８に示した断面構造を有している。本センサアレイにおいて，第1列に着目すると図８に示したラインセンサと同じ構成であるため，基板温度の補正を施した各温度検知部が受光した赤外線強度に対応した情報は，γをγ１に置き換えれば図１７に示した赤外線強度情報処理部のブロックを用いて取得することが可能である。また，本センサアレイにおいて第２列に着目すると，温度検知部１０１が１０３に温度検知部１０２が１０４に対応するため，図８および図１８においてγをγ３／γ４に置き換えれば，同様に各温度検知部が受光した赤外線強度に対応した情報を取得することができる。本センサアレイは周期的な構造であるから，第３行以降についても方法によって赤外線強度情報を取得することができるのは言うまでもない。前述のように，本センサアレイにおいては，複数の熱拡散率を有する温度検知部を備えるため、基板の温度補正の簡素化だけでなく、応答性とＳ／Ｎ比の選択範囲が広がり、多彩な用途に応じた赤外線センサを提供することが可能になる。本センサアレイは，一般的なＣＭＯＳイメージセンサと同様な周期構造を有しており，例えば温度検知部１０１が赤（Ｒ），１０２と１０３が緑（Ｇ），１０４が青（Ｂ）のような対応関係にある。このとき，図中のセンサ集合体１２１を改めてセンサ画素として取り扱えば，応答性とＳ／Ｎの異なる情報を１つのセンサ画素から取得することが可能である。このようにすることによって，図示しない外部の画像処理装置を用いて，ユーザの目的に応じた汎用性の高い赤外線画像情報を提供することが可能になる。こうした画像処理には，一般に普及している数々の画像処理アルゴリズムをベースとして，可視画像におけるＲＧＢ情報の代わりに，応答性とＳ／Ｎの異なる画像情報を扱うことが容易に実施できる。本実施例を拡張し，例えば温度検知部１０２と１０３を同じ熱拡散率とすれば３種のＳ／Ｎと応答性に対応させることが可能である。また，センサ集合体を３ｘ３素子で形成することによって９種まで，４ｘ４素子で形成することによって１６種までの特性の異なる温度検知部を有する赤外線センサを提供することも容易である。

　以上は、図１に示したマイクロボロメータの梁状の接続柱構造を模擬した熱流制御構造の赤外線センサにおける本発明の構造と信号検出方法について述べた。

　ここでは、特許文献２および特許文献３に記載されているような多孔質材料に代表される低熱伝導率材料を熱流制御部として温度検知部と基板の間に形成した積層型のセンサにおいて、複数の熱拡散率を有する温度検知部を構成するための実施例を示す。ここで、低熱伝導率材料とは、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ未満のものを言う。

　図１４は基板上に低熱伝導率材料とセンサ材料を積層した後、エッチング法等により加工した本発明の赤外線センサの構造を示す実施例である。ここでは熱流制御部２０１と２０２を形成する低熱伝導率材料の膜厚を変えることで、温度検知部１の温度と温度検知部２の温度に差が生じ、熱拡散率の異なる赤外線センサを構成した。低熱伝導率材料として用いることができる材料は、多孔質物質や樹脂材料等を選択することができる。図１４では、低熱伝導率材料の膜厚を変えることで、熱拡散率が異なるようにしたが、低熱伝導率材料の材料を変えることで、熱拡散率が異なるようにしても良いし、低熱伝導率材料の膜厚及び材料を変えることで、熱拡散率が異なるようにしても良い。

　図１５は同様に基板上に低熱伝導率材料とセンサ材料を積層した赤外線センサの構造を示す実施例である。ここでは、温度検知部１０１の電気抵抗を観測するために配線２１１と２１２を用いており、これらは電極パッド２２１，２２２によりSi回路基板３００に実装された図示しない抵抗測定回路に接続されている。温度検知部１０２の電気抵抗を観測するためには配線２１３と２１４を用いており，これらは電極パッド２２３，２２４により同様にSi回路基板３００に実装された図示しない抵抗測定回路に接続されている。一般に、配線材料の熱伝導率は上に示した低熱伝導率材料に比較して大きいため、温度検知部の熱拡散率は配線の幅や膜厚によって大きく影響される。ここでは、熱拡散率の小さなセンサ１は配線２１１と２１２の幅が狭く、熱拡散率の大きなセンサ２は配線２１３と２１４の幅を太くした場合を示した。図１５では、センサ１とセンサ２では熱流制御層を同一とし、配線の幅（断面積）を変化させることで、熱拡散率を変化させることを示したが、センサ１とセンサ２とで、熱流制御層の材料や膜厚を変化させ、かつ、配線の幅も変化させることで、熱拡散率を変化させても構わない。

　こうした積層型の構造では、熱伝導法的式を３次元で数値的に解く必要があるが、図１に示したものと同じ考え方によって、熱拡散率の制御を実施することによって、基板温度の補正が簡素な方法で実現可能な赤外線センサを実現することができる。

１、２　センサ
１０、１１、１２　赤外線
１００、１０１、１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８　温度検知部
１１１、１１２、　センサ群
１２１，センサ集合体
２００、２０１、２０２　熱流制御部
２１１、２１２、２１３、２１４　配線
２２１，２２２，２２３，２２４　電極パッド
３００　基板
３７０　温度計
３８０　電子冷却装置
３１１，３１２，３１３，３１４　抵抗測定部
３２１，３２２，３２３，３２４　温度変換部
３３１，３３２，３３３，３３４　基板温度補正部
５００　観測対象
５０１、５０２、５０３　領域

Claims

　基板と、
　前記基板の第１の領域上に形成された第１の熱流制御部と、前記第１の熱流制御部上に形成され、赤外線の吸収による温度上昇により電気抵抗が変化する第１の温度検知部と、を有する第１のセンサと、
　前記基板の第２の領域上に形成された第２の熱流制御部と、前記第２の熱流制御部上に形成され、赤外線の吸収による温度上昇により電気抵抗が変化する第２の温度検知部と、を有し、前記第１のセンサの熱拡散率とは異なる熱拡散率の第２のセンサと、
を有し、
　前記第１のセンサの熱拡散率と前記第２のセンサの熱拡散率との比率に基づいて求めた赤外線強度情報を出力することを特徴とする赤外線センサ。
　前記第１の温度検知部の温度をＴＨ、前記第２の温度検知部の温度をＴＬ、前記比率をγとし、
　前記第１の温度検知部における温度上昇分ＳＨ，前記第２の温度検知部における温度上昇分ＳＬを、
ＳＨ＝（ＴＨ－ＴＬ）／（１－γ）
ＳＬ＝γ×（ＴＨ－ＴＬ）／（１－γ）
によって求めることを特徴とする請求項１記載の赤外線センサ。
　前記第１の温度検知部の温度をＴＨ、前記第２の温度検知部の温度をＴＬ、前記比率をγ、前記第１の温度検知部における温度上昇分をＳＨ，前記第２の温度検知部における温度上昇分をＳＬ、基板温度をＴｓとし、
　基板温度Ｔｓを、
Ｔｓ＝（ＴＬ－γ×ＴＨ）／（１－γ）
によって求め、
　前記ＳＨ，前記ＳＬを、前記求めたＴｓを用いて、
ＳＨ＝ＴＨ－Ｔｓ
ＳＬ＝ＴＬ－Ｔｓ
によって求めることを特徴とする請求項１記載の赤外線センサ。
　前記熱流制御部は、梁状の接続柱構造であって、
　前記第１のセンサと前記の第２のセンサでは、前記接続柱構造の高さが異なることを特徴とする請求項１記載の赤外線センサ。
　前記熱流制御部は、梁状の接続柱構造であって、
　前記第１のセンサと前記の第２のセンサでは、前記接続柱構造の幅または／及び材料が異なることを特徴とする請求項１記載の赤外線センサ。
　前記第１の温度検知部は、前記第１の温度検知部における電気抵抗に相当する情報を測定する第１の抵抗測定部を有し、
　前記第２の温度検知部は、前記第２の温度検知部における電気抵抗に相当する情報を測定する第２の抵抗測定部を有し、
　温度と電気抵抗との関係を保持したテーブルを参照し、前記第１の抵抗測定部で測定した電気抵抗に相当する情報に基づいて、第1の温度検知部の温度を算出し、前記第２の抵抗測定部で測定した電気抵抗に相当する情報に基づいて、第２の温度検知部の温度を算出する算出部
とを有することを特徴とする請求項１記載の赤外線センサ。
　前記赤外線センサは、前記第１のセンサと前記第２のセンサとが、交互に複数設けられたラインセンサであって、
　前記第２の温度検知部の温度をＴＬとし、所定箇所の前記第１のセンサにおける前記ＴＬに相当する温度を、前記所定箇所の第1のセンサの両隣にある前記第２のセンサの温度検知部の温度の平均値として求めることを特徴とする請求項１記載の赤外線センサ。
　前記第１の温度検知部の温度をＴＨ、前記第２の温度検知部の温度をＴＬ、前記比率をγ、前記第１の温度検知部における温度上昇分をＳＨ，前記第２の温度検知部における温度上昇分をＳＬ、基板温度の瞬時値をＴｓｔとし、
　前記基板温度の瞬時値Ｔｓｔを、
Ｔｓｔ＝（ＴＬ－γ×ＴＨ）／（１－γ）
によって求め、
　基板温度Ｔｓを、前記基板温度の瞬時値Ｔｓｔを用いて、
Ｔｓ＝（１－α）×Ｔｓ＋α×Ｔｓｔ
（但し、αは係数で０＜α＜１）
により、逐次更新して求めることを特徴とする請求項１記載の赤外線センサ。
　前記第１の温度検知部における温度上昇分ＳＨ，前記第２の温度検知部における温度上昇分ＳＬは、
ＳＨ＝ＴＨ－Ｔｓ
ＳＬ＝（ＴＬ－Ｔｓ）／γ
によって求めることを特徴とする請求項８記載の赤外線センサ。
　前記赤外線センサは、前記第１のセンサと前記第２のセンサとが、交互に複数設けられた２次元アレイセンサであることを特徴とする請求項１記載の赤外線センサ。
　さらに、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサとは熱拡散率の異なる別のセンサを有することを特徴とする請求項１記載の赤外線センサ。
　前記第１のセンサは、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ未満の低熱伝導率材料からなる前記第１の熱流制御部と前記第１の温度検知部とが積層された構造であり、
　前記第２のセンサは、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ未満の低熱伝導率材料からなる前記第２の熱流制御部と前記第２の温度検知部とが積層された構造であり、
　前記第の熱流制御部と前記第２の熱流制御部の膜厚が異なることを特徴とする請求項１記載の赤外線センサ。
　前記第１のセンサは、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ未満の低熱伝導率材料からなる前記第１の熱流制御部と前記第１の温度検知部とが積層され、前記第１の領域と前記第１の温度検知部とを繋ぐ第１の配線を有する構造であり、
　前記第２のセンサは、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ未満の低熱伝導率材料からなる前記第２の熱流制御部と前記第２の温度検知部とが積層され、前記第２の領域と前記第２の温度検知部とを繋ぐ第２の配線を有する構造であり、
　前記第１の配線と前記第２の配線とは、その断面積が異なることを特徴とする請求項１記載の赤外線センサ。
　基板と、
　前記基板の第１の領域上に形成された第１の熱流制御部と、前記第１の熱流制御部上に形成され、赤外線の吸収による温度上昇により電気抵抗が変化する第１の温度検知部と、を有する第１のセンサと、
　前記基板の第２の領域上に形成された第２の熱流制御部と、前記第２の熱流制御部上に形成され、赤外線の吸収による温度上昇により電気抵抗が変化する第２の温度検知部と、を有し、前記第１のセンサの熱拡散率とは異なる熱拡散率の第２のセンサと、
を有する赤外線センサを用い、
　前記第１の温度検知部の温度をＴＨ、前記第２の温度検知部の温度をＴＬ、前記第１のセンサの熱拡散率と第２のセンサの熱拡散率との比率をγ、前記第１の温度検知部における温度上昇分をＳＨ，前記第２の温度検知部における温度上昇分をＳＬ、基板温度をＴｓとし、
　基板温度Ｔｓを、
Ｔｓ＝（ＴＬ－γ×ＴＨ）／（１－γ）
によって求め、
　前記ＳＨ，前記ＳＬを、前記求めたＴｓを用いて、
ＳＨ＝ＴＨ－Ｔｓ
ＳＬ＝ＴＬ－Ｔｓ　または　ＳＬ＝γ×（ＴＨ－ＴＬ）／（１－γ）
によって求め、赤外線強度情報を出力することを特徴とする赤外線センサの信号検出方法。