WO2021199511A1 - 赤外線センサ装置 - Google Patents

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WO2021199511A1
WO2021199511A1 PCT/JP2020/046631 JP2020046631W WO2021199511A1 WO 2021199511 A1 WO2021199511 A1 WO 2021199511A1 JP 2020046631 W JP2020046631 W JP 2020046631W WO 2021199511 A1 WO2021199511 A1 WO 2021199511A1
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WO
WIPO (PCT)
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detection
unit
infrared sensor
signal
sensor device
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/046631
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English (en)
French (fr)
Inventor
延亮 島本
那由多 南
勲 服部
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Filing date
Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
    • H04N5/33—Transforming infrared radiation

Definitions

  • the present disclosure relates to an infrared sensor device in general, and more particularly to an infrared sensor device including an infrared sensor having a plurality of detection units.
  • Patent Document 1 describes a temperature sensor.
  • This temperature sensor includes an infrared sensor, a thermistor, and an IC element.
  • a ⁇ b pixel portions are arranged in a two-dimensional array of a rows and b columns on one surface side of the semiconductor substrate.
  • the pixel unit includes a thermal infrared detection unit and a MOS transistor.
  • the thermistor is placed close to the infrared sensor and generates an output voltage according to the temperature of the infrared sensor.
  • the IC element includes a first amplifier circuit, a second amplifier circuit, a multiplexer, an A / D conversion circuit, and a control circuit.
  • Infrared sensor devices such as the temperature sensor described in Patent Document 1 may be desired to be miniaturized.
  • the present disclosure has been made in view of the above reasons, and an object of the present disclosure is to provide an infrared sensor device capable of miniaturization.
  • the infrared sensor device includes an infrared sensor and a storage unit.
  • the infrared sensor has a plurality of detection units.
  • the plurality of detection units are arranged in a two-dimensional array of a row and b columns (a is an integer of 1 or more and b is an integer of 2 or more).
  • the plurality of detection units are configured to output detection signals, respectively.
  • the storage unit stores the detection signal.
  • the storage unit includes one or more registers. The number of the registers is smaller than the number of the detection units.
  • FIG. 1 is a block diagram of the infrared sensor device of one embodiment.
  • FIG. 2 is a layout diagram of a plurality of detection units of the infrared sensor in the infrared sensor device of the same.
  • FIG. 3 is a schematic view of a main part of the infrared sensor device of the above.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the detection unit of the infrared sensor of the above.
  • FIG. 5 is a partially broken plan view of the detection unit of the infrared sensor of the above.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the infrared sensor device of the same.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view from above of the space provided with the infrared sensor device of the same.
  • FIG. 1 is a block diagram of the infrared sensor device of one embodiment.
  • FIG. 2 is a layout diagram of a plurality of detection units of the infrared sensor in the infrared sensor device of the same
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view from the side of the space provided with the infrared sensor device of the above.
  • FIG. 9 is a diagram showing the operation of the infrared sensor device and the external device of the same.
  • FIG. 10 is a schematic view of a main part of the infrared sensor of the comparative example.
  • FIG. 11 is a block diagram of the signal processing device in the infrared sensor device of the first modification.
  • FIG. 12 is a schematic view of a main part of the infrared sensor device of the second modification.
  • the infrared sensor device 300 includes an infrared sensor 100 and a signal processing device 200.
  • the infrared sensor 100 includes an image sensor 111.
  • the image sensor 111 is composed of a plurality of detection units (pixels) 2 arranged in a two-dimensional array of rows a and columns b.
  • Each of the plurality of detection units 2 is configured to output a detection signal S1 indicating information on the detection result.
  • a is an integer of 1 or more
  • b is an integer of 2 or more
  • the signal processing device 200 includes a signal processing unit 21, a storage unit 22, and an output unit 23.
  • the signal processing unit 21 processes the detection signal S1.
  • the signal processing unit 21 outputs the processed detection signal S1 to the storage unit 22.
  • the storage unit 22 includes one or more registers 221.
  • Each of the one or more registers 221 stores the processed detection signal S1 processed by the signal processing unit 21.
  • One register 221 stores a detection signal S1 (information indicated by one detection signal S1) from one detection unit 2.
  • the number of registers 221 included in the storage unit 22 is smaller than the number of the detection units 2 (a ⁇ b, 64 in this case).
  • the output unit 23 outputs the output signal S10 to the external device 400.
  • the output signal S10 includes one or more detection signals S1 (information indicated by the detection signal S1) stored in one or more registers 221 of the storage unit 22.
  • the number of registers 221 is smaller than the number of detection units 2. Therefore, according to the infrared sensor device 300 of the present embodiment, the infrared sensor device of the comparative example is provided with a plurality of detection units 2 having a number of registers 221 corresponding to one-to-one (a ⁇ b, 64 in this case). Compared with 300R (see FIG. 10), it is possible to reduce the size. Further, the infrared sensor device 300 can be reduced in cost as compared with the infrared sensor device 300R of the comparative example.
  • the infrared sensor device 300 includes an infrared sensor 100 and a signal processing device 200. Further, the infrared sensor device 300 further includes a thermistor 110. The infrared sensor device 300 further includes a package 260, as shown in FIG.
  • the infrared sensor 100 includes a substrate 1 and a plurality of (a ⁇ b, here 64) detection units 2.
  • the substrate 1 is a silicon substrate.
  • the plurality of detection units 2 are provided on the first main surface 11 (see FIG. 4) of the substrate 1 orthogonal to the thickness direction D1 of the substrate 1.
  • the outer peripheral shape of the infrared sensor 100 in a plan view from the thickness direction D1 of the substrate 1 is, for example, a square shape.
  • the outer peripheral shape of the infrared sensor 100 is not limited to a square shape, but may be, for example, a rectangular shape or the like.
  • a plurality of (a ⁇ b, 64 in this case) detection units 2 are arranged in a two-dimensional array of rows and columns a and b on the first main surface 11 side of the substrate 1. ..
  • the infrared sensor 100 includes a film structure 3 that constitutes a part of each of the plurality of detection units 2.
  • the film structure 3 is supported by the substrate 1 on the first main surface 11 side of the substrate 1.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG.
  • the film structure 3 includes a silicon oxide film 31, a silicon nitride film 32, an interlayer insulating film 33, and a passivation film 34.
  • the silicon oxide film 31, the silicon nitride film 32, the interlayer insulating film 33, and the passivation film 34 are arranged in this order from the substrate 1 side.
  • the film structure 3 includes a plurality of (a ⁇ b, 64 in this case) thermal infrared detection units 4 having a one-to-one correspondence with the plurality of (a ⁇ b, 64 in this case) detection units 2.
  • the plurality of thermal infrared detection units 4 are arranged in a two-dimensional array on the first main surface 11 side of one substrate 1. More specifically, the plurality of thermal infrared detection units 4 are arranged in a two-dimensional array of a rows and b columns (8 rows and 8 columns) on the first main surface 11 side of the substrate 1.
  • the silicon oxide film 31 is directly supported by the substrate 1.
  • the silicon nitride film 32 is in direct contact with the silicon oxide film 31 and covers the silicon oxide film 31.
  • each of the plurality of thermal infrared detection units 4 in the film structure 3 includes a thermoelectric conversion unit 5 formed on the silicon nitride film 32.
  • the thermoelectric conversion unit 5 includes a plurality of (for example, 6) thermopile 6.
  • a plurality of thermopile 6s are connected in series.
  • the interlayer insulating film 33 covers the thermoelectric conversion section 5 on the surface side of the silicon nitride film 32.
  • the interlayer insulating film 33 is, for example, a BPSG (Boron Phosphorus Silicon Glass) film.
  • the passivation film 34 is, for example, a laminated film of a PSG (Phospho-Silicate Glass) film and an NSG (Non doped Silicate Glass) film formed on the PSG film.
  • the portion of the laminated film of the interlayer insulating film 33 and the passivation film 34 corresponding to the thermal infrared detection unit 4 also serves as the infrared absorbing film 70.
  • Each of the plurality of detection units 2 includes a MOS transistor 7 (see FIG. 4) in addition to the thermal infrared detection unit 4.
  • Each MOS transistor 7 of the plurality of detection units 2 is a switching element for selecting a detection unit (pixel).
  • the MOS transistor 7 is a switching element for extracting the output voltage of the thermoelectric conversion unit 5 in the corresponding thermal infrared detection unit 4.
  • the MOS transistor 7 has a well region 71, a drain region 73, a source region 74, a channel stopper region 72, a gate insulating film 75, a gate electrode 76, a drain electrode 77, a source electrode 78, and a ground electrode 79.
  • Each of the plurality of first wires extends in the row direction.
  • Each of the plurality of second wires extends in the row direction.
  • Each of the plurality of third wires extends in the row direction.
  • a plurality of third wires are commonly connected to the fourth wire.
  • Each of the plurality of fifth wires extends in the row direction.
  • the first pad 101 is for output.
  • a plurality of (8) first pads 101 are connected one-to-one with a plurality of first wires.
  • a plurality of second wires are connected one-to-one to the plurality (8 pieces) of the second pads 102.
  • the infrared sensor 100 further includes a third pad and a fourth pad.
  • the fourth wiring is connected to the third pad.
  • the fourth pad is for reference bias.
  • a plurality of fifth wirings are commonly connected to the fourth pad.
  • the gate electrode 76 of the MOS transistor 7 is connected to the corresponding second wiring among the plurality of second wirings. Further, the source electrode 78 of the MOS transistor 7 is connected to the corresponding fifth wiring among the plurality of fifth wirings via the thermoelectric conversion unit 5. Further, the drain electrode 77 of the MOS transistor 7 is connected to the corresponding first wiring among the plurality of first wirings. Therefore, in the infrared sensor 100, by sequentially applying a voltage to the gate electrodes 76 of the plurality of detection units 2 via the plurality of second wirings, the output voltages of the plurality of detection units 2 are applied through the plurality of first wirings. Can be read sequentially. The read output voltage of the detection unit 2 corresponds to the detection signal S1 from the detection unit 2.
  • the substrate 1 has a plurality of cavities 13 (see FIG. 4) having a one-to-one correspondence with the plurality of thermal infrared detection units 4 on the first main surface 11 side.
  • the opening shape of the cavity 13 on the first main surface 11 of the substrate 1 is rectangular.
  • Each of the plurality of cavities 13 in the substrate 1 is formed directly below a part of the corresponding thermal infrared ray detection unit 4 among the plurality of thermal infrared ray detection units 4. As a result, each part of the plurality of thermal infrared detection units 4 is separated from the substrate 1 in the thickness direction D1 of the substrate 1. As shown in FIGS.
  • the thickness of the substrate 1 is located in the portion of the thermal infrared detection unit 4 located inside the opening edge of the cavity 13 in the plan view of the thickness direction D1 of the substrate 1.
  • a plurality of slits 44 are formed so as to penetrate the radial direction D1 and connect to the cavity 13.
  • each of the plurality of thermal infrared detection units 4 since the plurality of slits 44 are formed, the portion overlapping the cavity 13 in the thickness direction of the substrate 1 is divided into six regions. Each of the six regions contains one thermopile 6. In FIG. 5, only two of the six regions are shown.
  • Each thermopile 6 has a plurality of (here, 9) thermocouples 60.
  • Each of the plurality of thermocouples 60 electrically connects the first ends of the n-type polysilicon wiring 61, the p-type polysilicon wiring 62, and the n-type polysilicon wiring 61 and the p-type polysilicon wiring 62.
  • First connection unit 63 and the like As shown in FIG. 4, the n-type polysilicon wiring 61 and the p-type polysilicon wiring 62 are formed on the silicon nitride film 32.
  • the material of the first connecting portion 63 is, for example, an Al—Si alloy.
  • the thermopile 6 has a second connection portion 64 that electrically connects the second ends of the n-type polysilicon wiring 61 and the p-type polysilicon wiring 62 of the adjacent thermocouples 60 among the plurality of thermocouples 60. Includes.
  • the material of the second connecting portion 64 is, for example, an Al—Si alloy.
  • thermopile 6 one warm contact T1 is formed by the first end of the n-type polysilicon wiring 61, the first end of the p-type polysilicon wiring 62, and the first connection portion 63 in each of the plurality of thermocouples 60. There is. Therefore, the thermopile 6 includes a plurality (9) hot contacts T1. Further, in the thermopile 6, one cold contact T2 is formed by the second end of the n-type polysilicon wiring 61 of two adjacent thermocouples 60, the second end of the p-type polysilicon wiring 62, and the second connection portion 64. doing. Therefore, the thermopile 6 includes a plurality (8) cold contacts T2.
  • Each warm contact T1 of the thermopile 6 is arranged so as to overlap the cavity 13 in the thickness direction D1 of the substrate 1, and each cold contact T2 is arranged so as not to overlap the cavity 13 in the thickness direction D1 of the substrate 1.
  • the hot contact T1 is included in the first portion 41 that overlaps the cavity 13 in the thermal infrared detection unit 4
  • the cold contact T2 is included in the second portion 42 that does not overlap the cavity 13 in the thermal infrared detection unit 4.
  • Thermistor Thermistor 110 measures the absolute temperature.
  • the thermistor 110 is a chip type thermistor.
  • the thermistor 110 is arranged near the infrared sensor 100 in order to detect the temperature of the cold contact T2 of the infrared sensor 100.
  • the infrared sensor device 300 amplifies and AD-converts the output voltage of the thermistor 110 as necessary, and outputs the output signal S20 to the external device 400.
  • Package Package 260 houses an infrared sensor 100, a thermistor 110, and a signal processing device 200.
  • the package 260 includes a package main body 261 and a package lid 262.
  • An infrared sensor 100, a signal processing device 200, and a thermistor 110 are mounted on the package body 261.
  • the package body 261 is a ceramic substrate, and is provided with a conductor portion for wiring and the like.
  • the thermistor 110 is mounted on the package body 261 side by side with the infrared sensor 100.
  • the package lid 262 is formed in a box shape with one surface (lower surface in FIG. 6) on the package body 261 side open.
  • the package lid 262 includes a cap 263 and a lens 264.
  • the material of the cap 263 is, for example, metal.
  • the cap 263 is joined to the package body 261.
  • the cap 263 has a through hole 263a formed in a region overlapping the infrared sensor 100 in the thickness direction of the substrate 1 of the infrared sensor 100.
  • the lens 264 closes the through hole 263a of the cap 263.
  • the lens 264 is, for example, an aspherical lens.
  • the atmosphere of the internal space of the package 260 is, for example, a dry nitrogen atmosphere.
  • the signal processing device 200 is composed of, for example, an IC chip. As shown in FIG. 1, in addition to the signal processing unit 21, the storage unit 22, and the output unit 23, the signal processing device 200 includes a changeover switch 24, a designation unit 25, an input unit 26, a notification unit 27, and the like. To be equipped.
  • the changeover switch 24 is connected between the first pads 101 of a plurality (8 pieces) of the infrared sensor 100 and the signal processing unit 21.
  • the changeover switch 24 selectively connects the signal processing unit 21 to any one of the plurality of first pads 101 by switching the connection destination. That is, the changeover switch 24 connects the signal processing unit 21 to one of the plurality of first pads 101, which is the connection destination, the first pad 101.
  • the changeover switch 24 may be provided in the signal processing device 200 or the infrared sensor 100. In FIG. 3, the first pad 101 is not shown for convenience.
  • connection destination of the changeover switch 24 is controlled by, for example, the designated unit 25.
  • the signal processing unit 21 processes the detection signal S1 from the detection unit 2 of the infrared sensor 100.
  • the signal processing unit 21 is composed of an analog front end (AFE) here. As shown in FIG. 3, the signal processing unit 21 includes an amplifier circuit 211, a filter circuit 212, and an A / D conversion circuit 213.
  • AFE analog front end
  • the amplifier circuit 211 includes, for example, an operational amplifier.
  • the amplifier circuit 211 amplifies the input detection signal S1 (output voltage) from the detection unit 2.
  • the filter circuit 212 attenuates the noise, offset voltage, etc. of the detection signal S1 signal-amplified by the amplifier circuit 211.
  • the A / D conversion circuit 213 converts the detection signal S1 that has passed through the filter circuit 212 into a digital value.
  • the signal processing unit 21 outputs the detection signal S1 digitally converted by the A / D conversion circuit 213 to the storage unit 22.
  • the signal processing unit 21 processes the detection signal S1 and outputs the processed detection signal S1 to the storage unit 22.
  • the infrared sensor device 300 includes only one signal processing unit 21 (AFE).
  • the number of signal processing units 21 (1) is smaller than the number of lines (8 lines) of the image sensor 111.
  • the storage unit 22 has one or more registers 221.
  • the register 221 stores (holds) the value of the detection signal S1 (output voltage) processed by the signal processing unit 21.
  • One register 221 stores (holds) the value of one detection signal S1 from one detection unit 2.
  • the size of one register 221 is, for example, 8 bits, 16 bits, 32 bits, 64 bits, and the like. The size of the register 221 is appropriately selected according to the amount of information of the detection signal S1.
  • the number of registers 221 included in the storage unit 22 is equal to or greater than the number of lines a (here, eight lines) of the image sensor 111 composed of the plurality of detection units 2.
  • the storage unit 22 has the same number (8) of registers 221 as the number of lines (8 lines) of the image sensor 111. Therefore, the number of detection signals S1 that can be simultaneously stored in the storage unit 22 is eight.
  • the designation unit 25 designates the detection unit 2 that outputs the detection signal S1 to the signal processing unit 21 among the plurality of detection units 2.
  • the designation unit 25 includes, for example, a control circuit for applying a voltage to the second pad 102 of the infrared sensor 100 and a power supply.
  • the designation unit 25 includes a changeover switch 251 (see FIG. 3).
  • the changeover switch 251 is connected to a plurality of second pads 102.
  • the changeover switch 251 selectively selects the connection destination of the designated unit 25 from the plurality of second pads 102 by switching the connection destination. That is, the changeover switch 251 connects the power supply of the designated unit 25 to one second pad 102 that is a connection destination among the plurality of second pads 102.
  • the designation unit 25 can apply a voltage from a power source to the second pad 102 connected by the changeover switch 251.
  • the changeover switch 251 may be provided on the infrared sensor 100 instead of the signal processing device 200. In FIG. 3, the second pad 102 is not shown for convenience.
  • the signal processing device 200 appropriately controls the switching of the connection of the changeover switch 24 and the change of the connection of the changeover switch 251 to obtain the output voltage (detection signal S1) of any detection unit 2 among the plurality of detection units 2. It can be read.
  • the signal processing device 200 when reading the output voltage (detection signal S1) of the detection unit 2 in the mth row (m is a natural number of a or less) and the nth column (n is a natural number of b or less), the signal processing device 200 (designated).
  • the connection destination of the changeover switch 251 is the second pad 102 in the nth row, and a voltage is applied to the second pad 102 in the nth row.
  • a voltage is applied to the gate electrodes 76 of the MOS transistors 7 of the plurality of (8) detection units 2 in the nth row via the second wiring in the nth row.
  • the signal processing device 200 (designated unit 25) connects the changeover switch 24 to the first pad 101 on the m-th line, and connects the first pad 101 on the m-th line to the signal processing unit 21.
  • the thermal infrared detection unit 4 of the detection unit 2 on the mth line is connected to the signal processing unit 21 via the first wiring on the mth line.
  • the output voltage (detection signal S1) of the detection unit 2 in the m-th row and n-th column is read out by the signal processing unit 21.
  • the designation unit 25 reads out the output voltage of the detection unit 2 of the image sensor 111 for each column of the image sensor 111 (in units of columns). That is, the designation unit 25 designates a detection unit 2 (for one row) included in one row of the image sensor 111 among the plurality of detection units 2, and outputs the detection signal S1 respectively. More specifically, the designation unit 25 applies a voltage to the second pad 102 of the row to be read out of the plurality of rows (row b) of the image sensor 111 via the changeover switch 251. As a result, a voltage is applied to the gate electrodes 76 of the MOS transistors 7 of the a (8) detection units 2 included in the row to be read out of the plurality of detection units 2.
  • the designation unit 25 sequentially switches the connection destination of the changeover switch 24 between a (8) first pads 101.
  • the detection signals S1 are sequentially output from the a (8) detection units 2.
  • the detection signals S1 from the infrared sensors 100 (a detection units 2) are sequentially processed by the signal processing unit 21, and the processed detection signals S1 are sequentially output to the storage unit 22. That is, the infrared sensor 100 outputs the detection signals S1 in time division from a plurality of (here, a) detection units 2.
  • the detection signals S1 sequentially output from the signal processing unit 21 are individually stored in a (8) registers 221 of the storage unit 22. For example, the detection signal S1 from the signal processing unit 21 is stored in order from the first register 221. That is, one or more (a) registers 221 store a detection signals S1 from the detection units 2 (individually).
  • the input unit 26 receives an instruction signal S11 for instructing the detection unit 2 designated by the designated unit 25 from the external device 400.
  • the instruction signal S11 (column instruction signal) includes the column number of the image sensor 111 to be read out from the detection signal S1.
  • the designation unit 25 causes a (8) detection units 2 belonging to the row to be read indicated by the instruction signal S11 to sequentially output the detection signals S1.
  • the signal processing device 200 reads out the value of the detection signal S1 for each column (in units of columns).
  • the notification unit 27 transmits the notification signal S12 to the external device 400.
  • the notification signal S12 includes, for example, information that the storage of the detection signal S1 in the storage unit 22 is completed.
  • the notification unit 27 transmits, for example, the notification signal S12 when the storage of the detection signals S1 from one or more desired detection units 2 instructed by the instruction signal S11 in the storage unit 22 is completed.
  • the notification unit 27 notifies, for example, when a (8) detection signals S1 belonging to the row to be read indicated by the instruction signal S11 are stored in the register 221 of the storage unit 22.
  • the signal S12 is transmitted.
  • the output unit 23 outputs an output signal S10 including one or more detection signals S1 (information indicated by the detection signal S1) stored in the register 221 of the storage unit 22 to the external device 400.
  • the register 221 in the storage unit 22 discards the stored detection signal S1 (information indicated by the detection signal S1) at an appropriate timing.
  • the input unit 26, the output unit 23, and the notification unit 27 are communication interfaces 210 of the signal processing device 200.
  • Each of the input unit 26, the output unit 23, and the notification unit 27 can be, for example, a lead terminal of an IC chip constituting the signal processing device 200.
  • the lead terminal is connected to a connection terminal that penetrates the package body 261 and is exposed to the outside of the package 260 via, for example, a conductor portion for wiring.
  • the lead terminal is connected to the external device 400 by connecting the connection terminal to the external device 400.
  • the external device 400 has a function of outputting the instruction signal S11 to the input unit 26 of the signal processing device 200.
  • the external device 400 has a function of receiving the notification signal S12 from the notification unit 27 of the signal processing device 200.
  • the external device 400 receives the notification signal S12, the external device 400 outputs the output signal S10 from the output unit 23. That is, the external device 400 has a function of outputting the output signal S10 from the output unit 23 (a function of reading the output signal S10).
  • the external device 400 has a function of receiving the output signal S20 from the thermistor 110 of the infrared sensor device 300 (a function of reading the output signal S20).
  • the external device 400 can obtain the temperature distribution in the detection area of the infrared sensor device 300 by using the output signal S10 of the signal processing device 200 and the output signal S20 of the thermistor 110.
  • the external device 400 can obtain the temperature distribution in the region corresponding to the detection unit 2 that outputs the detection signal S1 included in the output signal S10 in the detection area.
  • the external device 400 uses the detection signal S1 from the detection unit 2 and the output signal S20 of the thermistor 110 to calculate the temperature of an object in the region corresponding to the detection unit 2. That is, the external device 400 calculates the temperature of the object in the region from the detection signal S1 (output voltage of the detection unit 2) with reference to the absolute temperature indicated by the output signal S20 of the thermistor 110.
  • the detection area of the infrared sensor device 300 corresponds to a region where infrared rays can be incident on the image sensor 111 (plurality of detection units 2).
  • the detection area of the infrared sensor device 300 is determined by the shape of the lens 264 arranged on the light receiving surface side of the infrared sensor 100 and the like.
  • the external device 400 is installed in a space such as a facility room 1000 (see FIGS. 7 and 8).
  • the external device 400 is, for example, an air conditioner or a control device that controls the operation of the air conditioner.
  • the external device 400 controls, for example, the environment (air environment) of the space in which the external device 400 is arranged. Note that in FIGS. 7 and 8, the external device 400 is not shown.
  • the infrared sensor device 300 is arranged in the same space (room 1000) as the external device 400, and a part or all of this space is used as a detection area.
  • the areas corresponding to the detection units 2 in the first to eighth rows of the image sensor 111 are indicated by “A1” to “A8”, respectively. ..
  • the area A1 is an area corresponding to the eight detection units 8 in the first row of the image sensor 111.
  • the entire area (total) of the areas A1 to A8 corresponds to the detection area of the infrared sensor device 300. Further, in FIG.
  • the detection unit 2 of the image sensor 111 in the detection area of the infrared sensor device 300, the detection unit 2 of the image sensor 111 in the 1st to 2nd lines, the 3rd to 4th lines, the 5th to 6th lines, and the 7th to 8th lines
  • the corresponding areas are indicated by "B1", “B2", “B3”, and "B4", respectively.
  • the area B1 is an area corresponding to the 16 detection units 8 in the first and second rows of the image sensor 111.
  • “L1” in FIGS. 7 and 8 indicates the optical axis of the infrared sensor 100.
  • the external device 400 controls the environment of the space (room) based on the temperature distribution in the detection area obtained by the output signal S10 and the output signal S20 from the infrared sensor device 300.
  • the external device 400 outputs an instruction signal S11 to the infrared sensor device 300 so that the detection signal S1 can be obtained from all of the plurality of (a ⁇ b) detection units 2 included in the image sensor 111. do.
  • the instruction signal S11 is transmitted from a detection unit 2 in each row of the plurality of detection units 2 arranged in a matrix for each row (row by row) and in chronological order of the image sensor 111.
  • Each includes an instruction to output the detection signal S1 and store it in the storage unit 22.
  • the infrared sensor device 300 When the infrared sensor device 300 receives the instruction signal S11, the infrared sensor device 300 causes the plurality of detection units 2 to output the detection signal S1 for each row of the image sensor 111 (in units of rows), and causes the signal processing unit 21 to output the received detection signal S1. The signal is processed and stored in the storage unit 22. The external device 400 outputs (reads) the detection signal S1 stored in the storage unit 22 in column units.
  • the infrared sensor device 300 when the instruction signal S11 is received from the external device 400 (time point t0), the infrared sensor device 300 sequentially outputs the detection signals S1 from the a detection units 2 in the first row. Then, the received detection signals S1 are sequentially signal-processed and individually stored in the a registers 221 of the storage unit 22. When the infrared sensor device 300 completes the storage of the detection signals S1 from the detection units 2 in the first row in the storage unit 22, the notification signal S12 is output to the external device 400 (time point t1).
  • the external device 400 When the external device 400 receives the notification signal S12, it accesses the storage unit 22 of the infrared sensor device 300 and receives (reads) the output signal S10 including the detection signals S1 from the a detection units 2 in the first row. .. When the detection signal S1 stored in the storage unit 22 from the detection unit 2 in the first row is received (read) by the external device 400, it is discarded at an appropriate timing.
  • the infrared sensor device 300 outputs the notification signal S12 regarding the detection signal S1 from the detection unit 2 in the first row, then sequentially outputs the detection signals S1 from the a detection units 2 in the second row, and receives the detection signal.
  • S1 is sequentially signal-processed and individually stored in a registers 221 of the storage unit 22.
  • the notification signal S12 is output to the external device 400 (time point t2).
  • the external device 400 When the external device 400 receives the notification signal S12, it accesses the storage unit 22 of the infrared sensor device 300 and receives (reads) the output signal S10 including the detection signals S1 from the a detection units 2 in the second row. .. When the detection signal S1 stored in the storage unit 22 from the detection unit 2 in the second row is received (read) by the external device 400, it is discarded at an appropriate timing.
  • the detection signal S1 is output for each column, signal processed, and stored in the storage unit 22. Then, in response to the output of the notification signal S12 (time points t3 to t8) from the infrared sensor device 300, the external device 400 receives (reads) the output signal S10 including the detection signal S1.
  • the infrared sensor device 300 outputs a plurality of output signals S10 to the external device 400 in a time-division manner. Further, it can be said that the infrared sensor device 300 outputs the detection signals S1 from the plurality of detection units 2 to the external device 400 in a time-division manner.
  • the external device 400 When the output signals S10 for all b rows are obtained, the external device 400 generates static thermal image data by using the output signal S10 from the output unit 23 and the output signal S20 from the thermista 110.
  • the static thermal image data is data of the temperature distribution in the detection area, and can be used to generate a thermal image showing the temperature distribution in the detection area.
  • the thermal image is, for example, an image in which each detection unit 2 is a pixel, and a temperature value obtained from the corresponding detection signal S1 is assigned as a pixel value to each pixel.
  • the external device 400 can control the environment of the space (room 1000) based on the static thermal image data.
  • the infrared sensor system 500 is in the 1st to 8th rows of the image sensor 111 as shown in FIG.
  • the process related to the detection signal S1 from the detection unit 2 of the above may be repeated. That is, the infrared sensor device 300 returns to the first row, outputs the detection signals S1 from the a detection units 2 in the first row, processes the received detection signals S1 and stores them in the storage unit 22. Then, the external device 400 receives (reads) the output signal S10 including a detection signal S1 in response to the output (time point t9) of the notification signal S12 from the infrared sensor device 300.
  • the external device 400 corresponds to the obtained detection signal S1 each time the output signal S10 is acquired from the output unit 23 (that is, each time the detection signal S1 from the detection unit 2 for one row is acquired).
  • the still thermal image data may be updated by updating the pixel value of the pixel to a new value.
  • the external device 400 can control the spatial environment based on the latest static thermal image data.
  • the infrared sensor device 300 outputs a new instruction signal S11 from the external device 400 after the acquisition (reading) of the detection signal S1 from the detection unit 2 for row b by the external device 400 is completed. You may wait for it to be done. In this case, unnecessary operation of the infrared sensor device 300 can be reduced, and the power consumption of the infrared sensor device 300 can be reduced.
  • the external device 400 may output a signal including an instruction to output the detection signal S1 from the detection unit 2 for one row as the instruction signal S11.
  • the infrared sensor device 300 may output the detection signal S1 only from the detection unit 2 for one row indicated by the instruction signal S11.
  • the external device 400 can generate static thermal image data by outputting (reading) the instruction signal S11 and the output signal S10 for the number of rows (8 rows) of the image sensor 111.
  • the infrared sensor device 300 is arranged so that a specific area is included in the detection area.
  • a particular area is, for example, the doorway of room 1000.
  • the external device 400 detects the acquisition frequency of the detection signal S1 from the detection unit 2 capable of receiving infrared rays from the region corresponding to the entrance / exit of the room 1000 among the plurality of detection units 2 from the other detection units 2. It is set higher than the acquisition frequency of the signal S1. For example, suppose that the area A4 in FIG. 7 has an entrance / exit for room 1000.
  • the external device 400 makes the acquisition frequency of the detection signal S1 from the detection unit 2 in the fourth row higher than the acquisition frequency of the detection signal S1 from the detection unit 2 in the first to third, fifth to eighth rows. ..
  • the doorway of the room 1000 is an area through which a person enters or exits the room 1000. Therefore, by increasing the acquisition frequency of the detection signal S1 from the detection unit 2 corresponding to this region, it is possible to control according to the presence or absence of a person in the room 1000.
  • the above-mentioned specific area may be an area in the room 1000 where the wind blown from the air conditioner hits.
  • the external device 400 detects the acquisition frequency of the detection signal S1 from the detection unit 2 capable of receiving infrared rays from the region where the wind from the air conditioner hits among the plurality of detection units 2 from the other detection units 2. It is set higher than the acquisition frequency of the signal S1. In the area exposed to the wind from the air conditioner, the temperature change may be more severe than in other areas. Therefore, by increasing the acquisition frequency of the detection signal S1 from the detection unit 2 corresponding to this region, it is possible to more appropriately control the environment in the room 1000.
  • the external device 400 determines the region where the person H1 (see FIG. 8) exists in the room 1000 based on the generated static thermal image data.
  • the region in which the person H1 exists may be, for example, a region where the temperature is higher than the surrounding region or a region where the temperature changes drastically.
  • the external device 400 determines the acquisition frequency of the detection signal S1 from the detection unit 2 capable of receiving infrared rays from the region where the person H1 is determined to be present among the plurality of detection units 2 from the other detection units 2. It is made larger than the acquisition frequency of the detection signal S1.
  • the external device 400 can be controlled according to the state (for example, body temperature) of the person H1.
  • the infrared sensor device 300R of the comparative example includes an infrared sensor 100 similar to the infrared sensor device 300 of the embodiment. Further, the infrared sensor device 300R of the comparative example includes a signal processing device 200R different from the signal processing device 200 of the embodiment.
  • the storage unit 22R includes the same number of registers 221 as the detection unit 2 (a ⁇ b, 64 in this case). That is, the infrared sensor device 300R of the comparative example includes a plurality of registers 221 having a one-to-one correspondence with the plurality of detection units 2. Further, the signal processing device 200R of the comparative example does not include the changeover switch 24, but includes the signal processing unit 21R.
  • the signal processing unit 21R includes a plurality of signal processing units 21 (including an amplifier circuit 211, a filter circuit 212, and an A / D conversion circuit 213), and more specifically, the same number as the number of lines a of the image sensor 111.
  • the infrared sensor device 300R of the comparative example is configured to receive a signal including an instruction to output a detection signal S1 from all the detection units 2 included in the image sensor 111 as an instruction signal S11 from the external device 400.
  • the infrared sensor device 300R receives the instruction signal S11 from the external device 400, the infrared sensor device 300R sequentially switches the connection destination of the changeover switch 251 to detect a plurality of (a ⁇ b) detection units 2 for each row (row by row).
  • the signal S1 is sequentially output.
  • the infrared sensor device 300R processes the detection signals S1 from the plurality of (a ⁇ b) detection units 2 by the signal processing unit 21R, and individually processes the detection signals S1 from the plurality of (a ⁇ b) detectors 221 in the storage unit 22R.
  • all the detection signals S1 of the plurality of (a ⁇ b) detection units 2 can be stored in the storage unit 22R.
  • the size may increase as the number of registers 221 increases, and the amount of material required for manufacturing may also increase.
  • the number of registers 221 included in the signal processing device 200 is smaller than the number of detection units 2. Further, in the infrared sensor device 300, the number of signal processing units 21 is smaller than the number of lines a of the image sensor 111. Therefore, according to the infrared sensor device 300 of the present embodiment, it is possible to reduce the size and cost as compared with the infrared sensor device 300R of the comparative example. Further, since the infrared sensor device 300 includes the designated unit 25, it is possible to preferentially acquire information on a desired area in the detection area.
  • the signal processing device 200A of the infrared sensor device 300A further includes an identification information adding unit 28 (adding unit) in addition to the configuration of the signal processing device 200 of the basic example.
  • the identification information giving unit 28 adds the identification information to the detection signal S1 from the detection unit 2. For example, the identification information giving unit 28 adds identification information to the detection signal S1 after being processed by the signal processing unit 21.
  • the identification information indicates the detection unit 2 that outputs the detection signal S1 among the plurality of detection units 2.
  • the identification information is, for example, information on the position (coordinates) of the detection unit 2 (the detection unit 2 of the output source) that outputs the detection signal S1 in the image sensor 111.
  • the identification information giving unit 28 adds the identification information “(m, n)” to the detection signal S1 from the detection unit 2 in the mth row and nth column of the image sensor 111.
  • the signal processing device 200B of the infrared sensor device 300B does not include the changeover switch 24, but includes the signal processing unit 21B.
  • the signal processing unit 21B includes a plurality of signal processing units 21 (including an amplifier circuit 211, a filter circuit 212, and an A / D conversion circuit 213), and more specifically, the same number as the number of lines a of the image sensor 111.
  • the infrared sensor device 300B of this modification it is possible to simultaneously output the detection signal S1 (in para) from the plurality of (a) detection units 2 in the row to be read and store it in the register 221. Processing speed is improved.
  • the number of signal processing units 21 does not have to be the same as or one of the number of lines a of the image sensor 111.
  • the number of signal processing units 21 may be two or more, which is less than the number of lines a of the image sensor 111.
  • one signal processing unit 21 may be provided for every two rows of the image sensor 111.
  • the designation unit 25 does not have to output the detection signal S1 from the detection unit 2 of the image sensor 111 (in units of columns) for each row of the image sensor 111.
  • the designation unit 25 may output the detection signal S1 for each detection unit 2 of the image sensor 111 (in units of two detection units).
  • the designation unit 25 may specify one of the plurality of detection units 2 and output the detection signal S1.
  • the number of registers 221 included in the storage unit 22 may be less than the number of rows a of the image sensor 111, for example, one.
  • the external device 400 may preferentially output the detection signal S1 from one detection unit 2 capable of receiving infrared rays from a region where the person H1 is determined to be present.
  • the instruction signal S11 may include information on the waiting time.
  • the standby time is the time from when the input unit 26 receives the instruction signal S11 until the designated unit 25 starts outputting the detection signal S1 from the detection unit 2.
  • the designation unit 25 includes, for example, a timer. After receiving the instruction signal S11, the designation unit 25 starts the output of the detection signal S1 from the detection unit 2 after timing the passage of the standby time designated by the instruction signal S11 by a timer.
  • the infrared sensor device 300 does not have to include the designated unit 25 and the input unit 26. Further, the infrared sensor device 300 does not have to include the notification unit 27.
  • the signal processing device 200 of the infrared sensor device 300 may receive (read) detection signals S1 from a plurality of detection units 2 for each row (row by row) at predetermined time intervals and store them in the storage unit 22. good. In this case, it is preferable that the signal processing device 200 includes the identification information imparting unit 28 of the second modification.
  • the "row” and “column” in the present disclosure can be read in opposite directions.
  • the designation unit 25 may output the detection signal S1 from the detection unit 2 of the image sensor 111 for each line of the image sensor 111 (row by line).
  • the infrared sensor device (300, 300A, 300B) of the first aspect includes an infrared sensor (100) and a storage unit (22).
  • the infrared sensor (100) has a plurality of detection units (2).
  • the plurality of detection units (2) are arranged in a two-dimensional array of a row and b columns (a is an integer of 1 or more and b is an integer of 2 or more).
  • Each of the plurality of detection units (2) is configured to output a detection signal (S1).
  • the storage unit (22) stores the detection signal (S1).
  • the storage unit (22) includes one or more registers (221).
  • the number of registers (221) is smaller than the number of detectors (2).
  • the infrared sensor device (300, 300A) of the second aspect further includes a signal processing unit (21) in the first aspect.
  • the signal processing unit (21) processes the detection signal (S1) and outputs the processed detection signal (S1) to the storage unit (22).
  • the number of rows a of the image sensor (111) composed of the plurality of detection units (2) is an integer of 2 or more.
  • the number of signal processing units (21) is smaller than the number of lines a of the image sensor (111).
  • the infrared sensor device (300, 300A) of the third aspect further includes a signal processing unit (21) in the first aspect.
  • the signal processing unit (21) processes the detection signal (S1) and outputs the processed detection signal (S1) to the storage unit (22).
  • the number of signal processing units (21) is 1.
  • the infrared sensor device (300, 300A, 300B) of the fourth aspect further includes a designated unit (25) in any one of the first to third aspects.
  • the designation unit (25) designates the detection unit (2) for outputting the detection signal (S1) among the plurality of detection units (2).
  • the infrared sensor device (300, 300A, 300B) of the fifth aspect further includes an input unit (26) in the fourth aspect.
  • the input unit (26) receives an instruction signal (S11) for instructing the detection unit (2) designated by the designated unit (25) from the external device (400).
  • the detection unit (2) for outputting the detection signal (S1) can be designated from the outside.
  • the number of one or more registers (221) is an image sensor composed of a plurality of detection units (2).
  • the number of lines a or more in (111).
  • the designation unit (25) designates a detection unit (2) included in one row of the image sensor (111) among the plurality of detection units (2), and outputs each detection signal (S1).
  • Each of the one or more registers (221) stores the detection signals (S1) from the a detection units (2).
  • the detection signal (S1) from the detection unit (2) in units of columns of the image sensor (111).
  • the designated unit (25) is one of the plurality of detection units (2), the detection unit (2). Is specified to output the detection signal (S1).
  • the infrared sensor device (300A) of the eighth aspect further includes an imparting unit (identification information imparting unit 28) in any one of the first to seventh aspects.
  • the imparting unit adds identification information indicating the detection unit (2) that outputs the detection signal (S1) among the plurality of detection units (2) to the detection signal (S1).
  • the infrared sensor (100) is a detection signal (S1) from a plurality of detection units (2). Is output in time division.
  • the number of output paths of the detection signal (S1) (the number of signal processing units 21) can be reduced, and miniaturization can be achieved.

Abstract

本開示の課題は、赤外線センサ装置の小型化を図ることにある。赤外線センサ装置（３００）は、赤外線センサ（１００）と、記憶部（２２）と、を備える。赤外線センサ（１００）は、複数の検出部（２）を有する。複数の検出部（２）は、ａ行ｂ列（ａは１以上の整数、ｂは２以上の整数）の２次元アレイ状に配置される。複数の検出部（２）は、検出信号（Ｓ１）をそれぞれ出力するよう構成される。記憶部（２２）は、検出信号（Ｓ１）を記憶する。記憶部（２２）は、一以上のレジスタ（２２１）を備える。レジスタ（２２１）の数は、検出部（２）の数よりも少ない。

Description

赤外線センサ装置
　本開示は、一般に赤外線センサ装置に関し、より詳細には、複数の検出部を有する赤外線センサを備える赤外線センサ装置に関する。
　特許文献１には、温度センサが記載されている。この温度センサは、赤外線センサと、サーミスタと、ＩＣ素子と、を備える。赤外線センサでは、ａ×ｂ個の画素部が、半導体基板の一表面側においてａ行ｂ列の２次元アレイ状に配置されている。画素部は、熱型赤外線検出部とＭＯＳトランジスタとを具備する。サーミスタは、赤外線センサに近接して配置され、赤外線センサの温度に応じた出力電圧を発生する。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、制御回路と、を備えている。
特開２０１２－１３５１７号公報
　特許文献１に記載の温度センサのような赤外線センサ装置では、小型化が望まれる場合がある。
　本開示は、上記事由に鑑みてなされており、小型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を目的とする。
　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、記憶部と、を備える。前記赤外線センサは、複数の検出部を有する。前記複数の検出部は、ａ行ｂ列（ａは１以上の整数、ｂは２以上の整数）の２次元アレイ状に配置される。前記複数の検出部は、検出信号をそれぞれ出力するよう構成される。前記記憶部は、前記検出信号を記憶する。前記記憶部は、一以上のレジスタを備える。前記レジスタの数は、前記検出部の数よりも少ない。
図１は、一実施形態の赤外線センサ装置のブロック図である。 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３は、同上の赤外線センサ装置の要部の概略図である。 図４は、同上の赤外線センサの検出部の断面図である。 図５は、同上の赤外線センサの検出部の一部破断した平面図である。 図６は、同上の赤外線センサ装置の断面図である。 図７は、同上の赤外線センサ装置が設けられた空間の上方からの概略断面図である。 図８は、同上の赤外線センサ装置が設けられた空間の側方からの概略断面図である。 図９は、同上の赤外線センサ装置及び外部装置の動作を示す図である。 図１０は、比較例の赤外線センサの要部の概略図である。 図１１は、変形例１の赤外線センサ装置における信号処理装置のブロック図である。 図１２は、変形例２の赤外線センサ装置の要部の概略図である。
　以下、実施形態に係る赤外線センサ装置３００について、添付の図面を参照して説明する。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及び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。
　（１）概要
　図１～図３に示すように、本実施形態に係る赤外線センサ装置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、イメージセンサ１１１を備える。イメージセンサ１１１は、ａ行ｂ列の２次元アレイ状に配置された複数の検出部（画素）２から構成される。複数の検出部２の各々は、検出結果の情報を示す検出信号Ｓ１を出力するよう構成される。ここで、ａは１以上の整数、ｂは２以上の整数であり、ここではａ＝８、ｂ＝８である。
　図１に示すように、信号処理装置２００は、信号処理部２１と、記憶部２２と、出力部２３と、を備える。
　信号処理部２１は、検出信号Ｓ１を信号処理する。信号処理部２１は、処理後の検出信号Ｓ１を、記憶部２２へ出力する。
　図３に示すように、記憶部２２は、一以上のレジスタ２２１を備える。一以上のレジスタ２２１の各々は、信号処理部２１で処理された処理後の検出信号Ｓ１を記憶する。一つのレジスタ２２１は、一つの検出部２からの検出信号Ｓ１（一つの検出信号Ｓ１で示される情報）を記憶する。
　図３に示すように、記憶部２２が備えるレジスタ２２１の数は、検出部２の数（ａ×ｂ、ここでは６４個）よりも少ない。
　出力部２３は、出力信号Ｓ１０を外部装置４００へ出力する。出力信号Ｓ１０は、記憶部２２の一以上のレジスタ２２１にそれぞれ記憶された一以上の検出信号Ｓ１（検出信号Ｓ１で示される情報）を含む。
　本実施形態の赤外線センサ装置３００では、レジスタ２２１の数が、検出部２の数よりも少ない。そのため、本実施形態の赤外線センサ装置３００によれば、複数の検出部２に一対一に対応する数（ａ×ｂ個、ここでは６４個）のレジスタ２２１を備えている比較例の赤外線センサ装置３００Ｒ（図１０参照）と比較して、小型化を図ることが可能となる。また、赤外線センサ装置３００は、比較例の赤外線センサ装置３００Ｒと比較して、低コスト化を図ることも可能となる。
　（２）詳細
　以下、本実施形態の赤外線センサ装置３００について、図面を参照してより詳細に説明する。
　図１に示すように、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。また、赤外線センサ装置３００は、サーミスタ１１０を更に備える。赤外線センサ装置３００は、図６に示すように、パッケージ２６０を更に備える。
　（２．１）赤外線センサ
　赤外線センサ１００は、基板１と、複数（ａ×ｂ個、ここでは６４個）の検出部２と、を備えている。基板１は、シリコン基板である。複数の検出部２は、基板１の厚さ方向Ｄ１と直交する基板１の第１主面１１（図４参照）上に設けられている。
　基板１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（ａ×ｂ個、ここでは６４個）の検出部２は、図２に例示するように、基板１の第１主面１１側にａ行ｂ列の２次元アレイ状に配置されている。
　図４、図５に示すように、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。なお、図４は、図５のＩＶ－ＩＶ線断面矢視図である。
　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。
　膜構造体３は、複数（ａ×ｂ個、ここでは６４個）の検出部２に一対一に対応する複数（ａ×ｂ個、ここでは６４個）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次元アレイ状に配置されている。より詳細には、複数の熱型赤外線検出部４は、基板１の第１主面１１側において、ａ行ｂ列（８行８列）の２次元アレイ状に配置されている。
　図４に示すように、シリコン酸化膜３１は、基板１に直接的に支持されている。シリコン窒化膜３２は、シリコン酸化膜３１に直接的に接触してシリコン酸化膜３１を覆っている。
　図４、図５に示すように、膜構造体３における複数の熱型赤外線検出部４の各々は、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。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。
　図４に示すように、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に対応する部分が、赤外線吸収膜７０を兼ねている。
　複数の検出部２の各々は、熱型赤外線検出部４に加えてＭＯＳトランジスタ７（図４参照）を含んでいる。複数の検出部２の各々のＭＯＳトランジスタ７は、検出部（画素）選択用のスイッチング素子である。言い換えれば、ＭＯＳトランジスタ７は、対応する熱型赤外線検出部４における熱電変換部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。ＭＯＳトランジスタ７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、複数（ａ＝８個）の第１配線（読み出し線）と、複数（ｂ＝８個）の第２配線（信号線）と、複数（ａ＝８個）の第３配線（グラウンド線）と、第４配線（共通グラウンド線）と、複数（ａ＝８個）の第５配線（基準バイアス線）と、を備えている。
　複数の第１配線の各々は、行方向に延びている。複数の第１配線の各々には、イメージセンサ１１１の対応する行における複数（ｂ＝８個）の検出部２の熱電変換部５の第１端が、それぞれＭＯＳトランジスタ７を介して共通に接続されている。
　複数の第２配線の各々は、列方向に延びている。複数の第２配線の各々には、イメージセンサ１１１の対応する列における複数（ａ＝８個）の検出部２のＭＯＳトランジスタ７のゲート電極７６が、共通に接続されている。
　複数の第３配線の各々は、行方向に延びている。複数の第３配線の各々には、イメージセンサ１１１の対応する行における複数（ｂ＝８個）の検出部２のＭＯＳトランジスタ７のウェル領域７１が、共通に接続されている。
　第４配線には、複数の第３配線が共通に接続されている。
　複数の第５配線の各々は、行方向に延びている。複数の第５配線の各々には、イメージセンサ１１１の対応する行における複数（ｂ＝８個）の検出部２の熱電変換部５の第２端が、共通に接続されている。
　また、図２に示すように、赤外線センサ１００は、複数（ａ＝８個）の第１パッド１０１と、複数（ｂ＝８個）の第２パッド１０２と、を備えている。第１パッド１０１は、出力用である。複数（８個）の第１パッド１０１には、複数の第１配線が一対一に接続されている。複数（８個）の第２パッド１０２には、複数の第２配線が一対一に接続されている。
　赤外線センサ１００は、第３パッドと、第４パッドと、を更に備えている。第３パッドには、第４配線が接続される。第４パッドは、基準バイアス用である。第４パッドには、複数の第５配線が共通に接続されている。
　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のゲート電極７６に複数の第２配線を介して順次電圧を印加することで、複数の第１配線を介して、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。読み出された検出部２の出力電圧が、検出部２からの検出信号Ｓ１に相当する。
　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（図４参照）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。図４、図５に示すように、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、基板１の厚さ方向Ｄ１に貫通してキャビティ１３につながる複数のスリット４４が形成されている。
　複数の熱型赤外線検出部４の各々では、複数のスリット４４が形成されていることにより、基板１の厚さ方向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いる。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。なお、図５では、６つの領域のうちの２つの領域のみが図示されている。
　各サーモパイル６は、複数（ここでは、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。図４に示すように、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。
　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個）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は、複数（８個）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。
　赤外線センサ装置３００は、サーミスタ１１０の出力電圧を必要に応じて増幅及びＡＤ変換して、出力信号Ｓ２０として外部装置４００へ出力する。
　（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を収納する。
　図６に示すように、パッケージ２６０は、パッケージ本体２６１と、パッケージ蓋２６２と、を備える。
　パッケージ本体２６１には、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。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（図６の下面）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。
　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。
　（２．４）信号処理装置
　信号処理装置２００は、例えばＩＣチップから構成される。図１に示すように、信号処理装置２００は、信号処理部２１、記憶部２２、及び出力部２３に加えて、切替スイッチ２４と、指定部２５と、入力部２６と、通知部２７と、を備える。
　切替スイッチ２４は、赤外線センサ１００の複数（８個）の第１パッド１０１と信号処理部２１との間に接続されている。切替スイッチ２４は、接続先を切替えることで、信号処理部２１を複数の第１パッド１０１のいずれか１つと択一的に接続させる。つまり、切替スイッチ２４は、信号処理部２１を、複数の第１パッド１０１のうちの接続先となる１つの第１パッド１０１と接続させる。これにより、切替スイッチ２４は、赤外線センサ１００のイメージセンサ１１１の一列分の複数（ａ＝８個）の検出部２の熱電変換部５の出力電圧を、択一的に信号処理部２１に入力させる。切替スイッチ２４は、信号処理装置２００に設けられていてもよいし、赤外線センサ１００に設けられていてもよい。なお、図３では、便宜上、第１パッド１０１の図示を省略している。
　切替スイッチ２４の接続先は、例えば指定部２５によって制御される。
　信号処理部２１は、赤外線センサ１００の検出部２からの検出信号Ｓ１を信号処理する。
　信号処理部２１は、ここではアナログ・フロント・エンド（ＡＦＥ）から構成される。信号処理部２１は、図３に示すように、増幅回路２１１と、フィルタ回路２１２と、Ａ／Ｄ変換回路２１３と、を備える。
　増幅回路２１１は、例えばオペアンプを備える。増幅回路２１１は、入力された検出部２からの検出信号Ｓ１（出力電圧）を増幅する。フィルタ回路２１２は、増幅回路２１１で信号増幅された検出信号Ｓ１のノイズ、オフセット電圧等を減衰させる。Ａ／Ｄ変換回路２１３は、フィルタ回路２１２を通過した検出信号Ｓ１をディジタル値に変換する。信号処理部２１は、Ａ／Ｄ変換回路２１３でディジタル変換された検出信号Ｓ１を、記憶部２２へ出力する。
　要するに、信号処理部２１は、検出信号Ｓ１を信号処理して、処理後の検出信号Ｓ１を、記憶部２２へ出力する。図３に示すように、赤外線センサ装置３００は、信号処理部２１（ＡＦＥ）を１つのみ備えている。信号処理部２１の数（１個）は、イメージセンサ１１１の行数（８行）よりも少ない。
　図３に示すように、記憶部２２は、一以上のレジスタ２２１を有する。レジスタ２２１は、信号処理部２１で処理された検出信号Ｓ１（出力電圧）の値を記憶（保持）する。一つのレジスタ２２１は、一つの検出部２からの一つの検出信号Ｓ１の値を記憶（保持）する。一つのレジスタ２２１のサイズは、例えば８ビット、１６ビット、３２ビット又は６４ビット等である。レジスタ２２１のサイズは、検出信号Ｓ１の情報量に応じて適宜選択される。
　記憶部２２が備えるレジスタ２２１の数は、複数の検出部２により構成されるイメージセンサ１１１の行数ａ（ここでは８行）以上である。ここでは、記憶部２２は、イメージセンサ１１１の行数（８行）と同数（８個）のレジスタ２２１を有している。そのため、記憶部２２が同時に記憶可能な検出信号Ｓ１の数は、８個である。
　指定部２５は、複数の検出部２のうち、信号処理部２１へ検出信号Ｓ１を出力させる検出部２を指定する。指定部２５は、例えば、赤外線センサ１００の第２パッド１０２へ電圧を印加するための制御回路及び電源を含んでいる。
　より詳細には、指定部２５は、切替スイッチ２５１（図３参照）を備えている。切替スイッチ２５１は、複数の第２パッド１０２と接続されている。切替スイッチ２５１は、接続先を切替えることで、指定部２５の接続先を複数の第２パッド１０２から択一的に選択する。つまり、切替スイッチ２５１は、指定部２５の電源を、複数の第２パッド１０２のうちの接続先となる１つの第２パッド１０２と接続させる。指定部２５は、切替スイッチ２５１で接続されている第２パッド１０２に、電源から電圧を印加可能である。切替スイッチ２５１は、信号処理装置２００ではなく赤外線センサ１００に設けられていてもよい。なお、図３では、便宜上、第２パッド１０２の図示を省略している。
　信号処理装置２００は、切替スイッチ２４の接続の切り替え及び切替スイッチ２５１の接続の切り替えを適宜制御することにより、複数の検出部２のうちの任意の検出部２の出力電圧（検出信号Ｓ１）を読み出すことができる。
　具体的には、ｍ行（ｍは、ａ以下の自然数）ｎ列（ｎは、ｂ以下の自然数）目の検出部２の出力電圧（検出信号Ｓ１）を読み出す場合、信号処理装置２００（指定部２５）は、切替スイッチ２５１の接続先をｎ列目の第２パッド１０２とし、ｎ列目の第２パッド１０２に電圧を印加する。これにより、ｎ列目の第２配線を介して、ｎ列目の複数（８個）の検出部２のＭＯＳトランジスタ７のゲート電極７６に電圧が印可される。また、信号処理装置２００（指定部２５）は、切替スイッチ２４の接続先をｍ行目の第１パッド１０１とし、ｍ行目の第１パッド１０１を信号処理部２１に接続させる。これにより、ｍ行目の第１配線を介して、ｍ行目の検出部２の熱型赤外線検出部４が信号処理部２１に接続される。これにより、ｍ行ｎ列目の検出部２の出力電圧（検出信号Ｓ１）が、信号処理部２１に読み出される。
　本実施形態では、指定部２５は、イメージセンサ１１１の列ごとに（列単位で）、イメージセンサ１１１の検出部２の出力電圧を読み出す。すなわち、指定部２５は、複数の検出部２のうち、イメージセンサ１１１の一列に含まれる（一列分の）ａ個の検出部２を指定して、検出信号Ｓ１をそれぞれ出力させる。より詳細には、指定部２５は、イメージセンサ１１１の複数の列（ｂ列）のうちの読み出し対象の列の第２パッド１０２へ、切替スイッチ２５１を介して電圧を印加する。これにより、複数の検出部２のうち、読み出し対象の列に含まれるａ個（８個）の検出部２のＭＯＳトランジスタ７のゲート電極７６に電圧が印加される。そして、指定部２５は、切替スイッチ２４の接続先を、ａ個（８個）の第１パッド１０１の間で順次切り替える。これにより、ａ個（８個）の検出部２から、検出信号Ｓ１が順次出力される。赤外線センサ１００（ａ個の検出部２）からの検出信号Ｓ１は、信号処理部２１にて順次処理され、処理後の検出信号Ｓ１が記憶部２２へ順次出力される。すなわち、赤外線センサ１００は、複数（ここではａ個）の検出部２から、検出信号Ｓ１を時分割で出力させることとなる。信号処理部２１から順次出力された検出信号Ｓ１は、記憶部２２のａ個（８個）のレジスタ２２１に個別に記憶される。例えば、信号処理部２１からの検出信号Ｓ１は、先頭のレジスタ２２１から順に記憶される。すなわち、一以上（ａ個）のレジスタ２２１は、ａ個の検出部２からの検出信号Ｓ１をそれぞれ（個別に）記憶する。
　入力部２６は、指定部２５で指定される検出部２を指示するための指示信号Ｓ１１を、外部装置４００から受け取る。ここでは、指示信号Ｓ１１（列指示信号）は、検出信号Ｓ１の読み出し対象となるイメージセンサ１１１の列の番号を含む。指定部２５は、指示信号Ｓ１１で指示された読み出し対象の列に属するａ個（８個）の検出部２に、検出信号Ｓ１を順次出力させる。要するに、信号処理装置２００は、列ごとに（列単位で）検出信号Ｓ１の値を読み出す。
　通知部２７は、通知信号Ｓ１２を外部装置４００へ送信する。通知信号Ｓ１２は、例えば、記憶部２２への検出信号Ｓ１の記憶が完了した旨の情報を含む。通知部２７は、例えば、指示信号Ｓ１１で指示された所望の一以上の検出部２からの検出信号Ｓ１の、記憶部２２への記憶が完了した時に、通知信号Ｓ１２を送信する。通知部２７は、例えば、指示信号Ｓ１１で指示された読み出し対象の列に属するａ個（８個）の検出部２からの検出信号Ｓ１が、記憶部２２のレジスタ２２１に記憶された時に、通知信号Ｓ１２を送信する。
　出力部２３は、記憶部２２のレジスタ２２１に記憶されている一以上の検出信号Ｓ１（検出信号Ｓ１が示す情報）を含む出力信号Ｓ１０を、外部装置４００へ出力する。出力部２３から出力信号Ｓ１０が出力されると、記憶部２２におけるレジスタ２２１は、記憶している検出信号Ｓ１（検出信号Ｓ１で示される情報）を適宜のタイミングで破棄する。
　入力部２６、出力部２３、及び通知部２７は、信号処理装置２００の通信インタフェース２１０である。入力部２６、出力部２３、及び通知部２７の各々は、例えば、信号処理装置２００を構成するＩＣチップのリード端子であり得る。リード端子は、例えば、配線用の導体部を介して、パッケージ本体２６１を貫通してパッケージ２６０の外部に露出する接続端子に接続される。リード端子は、接続端子が外部装置４００に接続されることで、外部装置４００に接続される。
　外部装置４００は、信号処理装置２００の入力部２６へ指示信号Ｓ１１を出力する機能を有する。外部装置４００は、信号処理装置２００の通知部２７から通知信号Ｓ１２を受け取る機能を有する。外部装置４００は、通知信号Ｓ１２を受け取ると、出力部２３から出力信号Ｓ１０を出力させる。すなわち、外部装置４００は、出力部２３から出力信号Ｓ１０を出力させる機能（出力信号Ｓ１０を読み出す機能）を有する。
　また、外部装置４００は、赤外線センサ装置３００のサーミスタ１１０から、出力信号Ｓ２０を受け取る機能（出力信号Ｓ２０を読み出す機能）を有する。
　外部装置４００は、信号処理装置２００の出力信号Ｓ１０とサーミスタ１１０の出力信号Ｓ２０とを用いて、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とができる。
　ここでは、外部装置４００は、検知エリアのうちで、出力信号Ｓ１０に含まれる検出信号Ｓ１を出力した検出部２に対応する領域の、温度分布を求め得る。外部装置４００は、検出部２からの検出信号Ｓ１とサーミスタ１１０の出力信号Ｓ２０とを利用して、この検出部２に対応する領域内の物体の温度を演算する。つまり、外部装置４００は、サーミスタ１１０の出力信号Ｓ２０で示される絶対温度を基準として、検出信号Ｓ１（検出部２の出力電圧）から、領域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、イメージセンサ１１１（複数の検出部２）に赤外線が入射可能な領域に相当する。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。
　（２．５）具体例
　以下、赤外線センサ装置３００及び外部装置４００を備えた赤外線センサシステム５００の具体例について、説明する。
　外部装置４００は、例えば施設の部屋１０００（図７、図８参照）等の空間に設置される。外部装置４００は、例えば、空調装置（air conditioner）或いは空調装置の動作を制御する制御装置である。外部装置４００は、例えば、外部装置４００が配置された空間の環境（空気環境）を制御する。なお、図７、図８では、外部装置４００の図示を省略している。
　赤外線センサ装置３００は、外部装置４００と同じ空間（部屋１０００）に配置され、この空間の一部又は全部を検知エリアとする。図７には、赤外線センサ装置３００の検知エリアのうちで、イメージセンサ１１１の１列目～８列目の検出部２にそれぞれ対応する領域を、「Ａ１」～「Ａ８」でそれぞれ示している。例えば、領域Ａ１は、イメージセンサ１１１の１列目の８個の検出部８に対応する領域である。また、領域Ａ１～領域Ａ８の全体（合計）が、赤外線センサ装置３００の検知エリアに相当する。また、図８には、赤外線センサ装置３００の検知エリアのうちで、イメージセンサ１１１の１～２行目、３～４行目、５～６行目、７～８行目の検出部２にそれぞれ対応する領域を、「Ｂ１」、「Ｂ２」、「Ｂ３」、「Ｂ４」でそれぞれ示している。例えば、領域Ｂ１は、イメージセンサ１１１の１，２行目の１６個の検出部８に対応する領域である。また、図７、図８における「Ｌ１」は、赤外線センサ１００の光軸を示す。
　外部装置４００は、赤外線センサ装置３００からの出力信号Ｓ１０及び出力信号Ｓ２０により求めた、検知エリア内の温度分布に基づいて、空間（部屋）の環境を制御する。
　一動作例において、外部装置４００は、イメージセンサ１１１に含まれる複数（ａ×ｂ個）の検出部２の全てから検出信号Ｓ１が得られるように、赤外線センサ装置３００に、指示信号Ｓ１１を出力する。具体的には、指示信号Ｓ１１は、行列状に配置された複数の検出部２について、イメージセンサ１１１の列ごとに（列単位で）かつ時系列で、各列のａ個の検出部２からそれぞれ検出信号Ｓ１を出力させて、記憶部２２に記憶させる指示を含んでいる。赤外線センサ装置３００は、指示信号Ｓ１１を受け取ると、複数の検出部２について、イメージセンサ１１１の列ごとに（列単位で）検出信号Ｓ１を出力させ、受け取った検出信号Ｓ１を信号処理部２１にて信号処理して記憶部２２に記憶させる。外部装置４００は、記憶部２２に列単位で記憶された検出信号Ｓ１を、列単位で出力させる（読み出す）。
　具体的には、図９に示すように、外部装置４００から指示信号Ｓ１１を受け取る（時点ｔ０）と、赤外線センサ装置３００は、１列目のａ個の検出部２から検出信号Ｓ１を順次出力させ、受け取った検出信号Ｓ１を順次信号処理して、記憶部２２のａ個のレジスタ２２１に個別に記憶させる。赤外線センサ装置３００は、１列目のａ個の検出部２からの検出信号Ｓ１の記憶部２２への記憶が完了すると、通知信号Ｓ１２を外部装置４００へ出力する（時点ｔ１）。外部装置４００は、通知信号Ｓ１２を受け取ると、赤外線センサ装置３００の記憶部２２にアクセスして、１列目のａ個の検出部２からの検出信号Ｓ１を含む出力信号Ｓ１０を受け取る（読み出す）。記憶部２２に記憶されていた１列目の検出部２からの検出信号Ｓ１は、外部装置４００で受け取られ（読み出され）ると、適宜のタイミングで破棄される。
　赤外線センサ装置３００は、１列目の検出部２からの検出信号Ｓ１に関する通知信号Ｓ１２を出力した後、２列目のａ個の検出部２から検出信号Ｓ１を順次出力させ、受け取った検出信号Ｓ１を順次信号処理して、記憶部２２のａ個のレジスタ２２１に個別に記憶させる。赤外線センサ装置３００は、２列目のａ個の検出部２からの検出信号Ｓ１の記憶部２２への記憶が完了すると、通知信号Ｓ１２を外部装置４００へ出力する（時点ｔ２）。外部装置４００は、通知信号Ｓ１２を受け取ると、赤外線センサ装置３００の記憶部２２にアクセスして、２列目のａ個の検出部２からの検出信号Ｓ１を含む出力信号Ｓ１０を受け取る（読み出す）。記憶部２２に記憶されていた２列目の検出部２からの検出信号Ｓ１は、外部装置４００で受け取られ（読み出され）ると、適宜のタイミングで破棄される。
　以下同様にして、３～８列目の各々の検出部２についても、列単位で、検出信号Ｓ１が出力されて信号処理されて記憶部２２に記憶される。そして、赤外線センサ装置３００からの通知信号Ｓ１２の出力（時点ｔ３～ｔ８）に応じて、外部装置４００が、検出信号Ｓ１を含む出力信号Ｓ１０を受け取る（読み出す）。
　つまり、赤外線センサ装置３００は、外部装置４００に対して、複数の出力信号Ｓ１０を時分割で出力している、と言える。また、赤外線センサ装置３００は、外部装置４００に対して、複数の検出部２からの検出信号Ｓ１を時分割で出力している、と言える。
　外部装置４００は、ｂ個の全ての列についての出力信号Ｓ１０が得られると、出力部２３からの出力信号Ｓ１０及びサーミスタ１１０からの出力信号Ｓ２０を利用して、静止熱画像データを生成する。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。熱画像は、例えば、各検出部２を画素とし、各画素に対して、対応する検出信号Ｓ１から得られた温度の値が画素値として割り当てられた画像である。これにより、外部装置４００は、静止熱画像データに基づいて、空間（部屋１０００）の環境を制御可能となる。
　なお、外部装置４００によるｂ列分の検出部２からの検出信号Ｓ１の取得（読み出し）が完了した後、赤外線センサシステム５００は、図９に示すように、イメージセンサ１１１の１～８列目の検出部２からの検出信号Ｓ１に関する処理を、繰り返してもよい。すなわち、赤外線センサ装置３００は、１列目に戻って、１列目のａ個の検出部２から検出信号Ｓ１を出力させ、受け取った検出信号Ｓ１を信号処理して記憶部２２に記憶させる。そして、外部装置４００は、赤外線センサ装置３００からの通知信号Ｓ１２の出力（時点ｔ９）に応じて、ａ個の検出信号Ｓ１を含む出力信号Ｓ１０を受け取る（読み出す）。以下、２列目以降の検出部２等についても、同様である。
　この場合、外部装置４００は、出力部２３から出力信号Ｓ１０を取得する度に（すなわち、一列分の検出部２からの検出信号Ｓ１を取得する度に）、得られた検出信号Ｓ１に対応する画素の画素値を新たな値に更新することで、静止熱画像データを更新してもよい。これにより、外部装置４００は、最新の静止熱画像データに基づいて、空間の環境を制御可能となる。
　ただし、これに限らず、赤外線センサ装置３００は、外部装置４００によるｂ列分の検出部２からの検出信号Ｓ１の取得（読み出し）が完了した後、外部装置４００から新たな指示信号Ｓ１１が出力されるのを待ち受けてもよい。この場合、赤外線センサ装置３００の不必要な動作を低減して、赤外線センサ装置３００の消費電力を削減し得る。
　また、外部装置４００は、指示信号Ｓ１１として、１列分の検出部２から検出信号Ｓ１を出力させる指示を含んだ信号を出力してもよい。この場合、赤外線センサ装置３００は、指示信号Ｓ１１で指示された一列分の検出部２からのみ、検出信号Ｓ１を出力させればよい。外部装置４００は、イメージセンサ１１１の列の数（８列分）だけ、指示信号Ｓ１１の出力と出力信号Ｓ１０の取得（読み出し）を行うことで、静止熱画像データの生成が可能である。
　一動作例において、赤外線センサ装置３００は、検知エリア内に特定の領域が含まれるように、配置される。特定の領域は、例えば、部屋１０００の出入口である。外部装置４００は、複数の検出部２のうちで、部屋１０００の出入口に対応する領域からの赤外線を受光可能な検出部２からの検出信号Ｓ１の取得頻度を、他の検出部２からの検出信号Ｓ１の取得頻度よりも高くする。例えば、図７のエリアＡ４に、部屋１０００の出入口があるとする。この場合、外部装置４００は、４列目の検出部２からの検出信号Ｓ１の取得頻度を、１～３，５～８列目の検出部２からの検出信号Ｓ１の取得頻度よりも高くする。部屋１０００の出入口は、人が部屋１０００に進入する際或いは人が部屋１０００から退出する際に通過する領域である。そのため、この領域に対応する検出部２からの検出信号Ｓ１の取得頻度を高くすることで、部屋１０００内の人の存否に応じた制御が可能となる。
　なお、上記の特定の領域は、部屋１０００のうちで空調装置から吹き出される風が当たる領域であってもよい。外部装置４００は、複数の検出部２のうちで、空調装置からの風が当たる領域からの赤外線を受光可能な検出部２からの検出信号Ｓ１の取得頻度を、他の検出部２からの検出信号Ｓ１の取得頻度よりも高くする。空調装置からの風が当たる領域は、他の領域に比べて、温度の変化が激しくなり得る。そのため、この領域に対応する検出部２からの検出信号Ｓ１の取得頻度を高くすることで、部屋１０００内の環境をより適切に制御することが可能となる。
　一動作例において、外部装置４００は、生成した静止熱画像データに基づいて、部屋１０００内において人Ｈ１（図８参照）が存在する領域を判定する。人Ｈ１が存在する領域は、例えば、周囲の領域よりも温度が高い領域或いは温度変化が激しい領域であり得る。外部装置４００は、複数の検出部２のうちで、人Ｈ１が存在すると判定された領域からの赤外線を受光可能な検出部２からの検出信号Ｓ１の取得頻度を、他の検出部２からの検出信号Ｓ１の取得頻度よりも大きくする。これにより、外部装置４００は、人Ｈ１の状態（例えば体温）に応じた制御が可能となる。
　（２．６）利点
　以下、本実施形態の赤外線センサ装置３００の利点について、比較例の赤外線センサ装置３００Ｒとの比較を交えて説明する。
　比較例の赤外線センサ装置３００Ｒは、図１０に示すように、実施形態の赤外線センサ装置３００と同様の赤外線センサ１００を備えている。また、比較例の赤外線センサ装置３００Ｒは、実施形態の信号処理装置２００とは異なる信号処理装置２００Ｒを備えている。
　比較例の信号処理装置２００Ｒでは、記憶部２２Ｒが、検出部２と同じ数（ａ×ｂ個、ここでは６４個）のレジスタ２２１を備えている。すなわち、比較例の赤外線センサ装置３００Ｒは、複数の検出部２に一対一に対応する複数のレジスタ２２１を備えている。また、比較例の信号処理装置２００Ｒは、切替スイッチ２４を備えておらず、信号処理ユニット２１Ｒを備えている。信号処理ユニット２１Ｒは、信号処理部２１（増幅回路２１１、フィルタ回路２１２及びＡ／Ｄ変換回路２１３を含む）を複数、より詳細にはイメージセンサ１１１の行数ａと同じ数だけ備えている。
　比較例の赤外線センサ装置３００Ｒは、外部装置４００から指示信号Ｓ１１として、イメージセンサ１１１に含まれる全ての検出部２から検出信号Ｓ１を出力させる指示を含む信号を、受け取るように構成されている。赤外線センサ装置３００Ｒは、指示信号Ｓ１１を外部装置４００から受け取ると、切替スイッチ２５１の接続先を順次切り替えることで、複数（ａ×ｂ個）の検出部２について列ごとに（列単位で）検出信号Ｓ１を順次出力させる。赤外線センサ装置３００Ｒは、複数（ａ×ｂ個）の検出部２からの検出信号Ｓ１を信号処理ユニット２１Ｒで信号処理して、記憶部２２Ｒの複数（ａ×ｂ個）のレジスタ２２１に個別に記憶させる。
　比較例の赤外線センサ装置３００Ｒでは、複数（ａ×ｂ個）の検出部２の全ての検出信号Ｓ１を、記憶部２２Ｒに記憶させることができる。しかしながら、赤外線センサ装置３００Ｒでは、レジスタ２２１の数が多くなる分だけ、サイズが大きくなる可能性があり、製造に必要な材料の量も増加する可能性がある。
　これに対し、本実施形態の赤外線センサ装置３００では、信号処理装置２００が備えるレジスタ２２１の数が、検出部２の数よりも少ない。また、赤外線センサ装置３００では、信号処理部２１の数が、イメージセンサ１１１の行数ａよりも少ない。そのため、本実施形態の赤外線センサ装置３００によれば、比較例の赤外線センサ装置３００Ｒと比較して、小型化を図ることが可能となり、低コスト化を図ることが可能となる。また、赤外線センサ装置３００は、指定部２５を備えていることで、検知エリアのうちの所望の領域の情報を、優先的に取得することが可能となる。
　（３）変形例
　上述の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上述の実施形態は、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。以下、上述の実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、上述の実施形態及び他の変形例と適宜組み合わせて適用可能である。以下では、上述の実施形態を「基本例」と呼ぶことがある。
　（３．１）変形例１
　本変形例の赤外線センサ装置３００Ａについて、図１１を参照して説明する。
　赤外線センサ装置３００Ａの信号処理装置２００Ａは、基本例の信号処理装置２００の構成に加えて、識別情報付与部２８（付与部）を更に備えている。
　識別情報付与部２８は、検出部２からの検出信号Ｓ１に、識別情報を付与する。例えば、識別情報付与部２８は、信号処理部２１で処理された後の検出信号Ｓ１に対して、識別情報を付与する。識別情報は、複数の検出部２のうちでこの検出信号Ｓ１を出力した検出部２を示す。識別情報は、例えば、検出信号Ｓ１を出力した検出部２（出力元の検出部２）の、イメージセンサ１１１内での位置（座標）の情報である。例えば、識別情報付与部２８は、イメージセンサ１１１のうちのｍ行ｎ列目の検出部２からの検出信号Ｓ１に対して、「（ｍ，ｎ）」という識別情報を付与する。
　このように、識別情報付与部２８が検出信号Ｓ１に対して識別情報を付与することで、検出信号Ｓ１の出力元の検出部２の判別が容易になる。
　（３．２）変形例２
　本変形例の赤外線センサ装置３００Ｂについて、図１２を参照して説明する。
　赤外線センサ装置３００Ｂの信号処理装置２００Ｂは、切替スイッチ２４を備えておらず、信号処理ユニット２１Ｂを備えている。信号処理ユニット２１Ｂは、信号処理部２１（増幅回路２１１、フィルタ回路２１２及びＡ／Ｄ変換回路２１３を含む）を複数、より詳細にはイメージセンサ１１１の行数ａと同じ数だけ備えている。
　本変形例の赤外線センサ装置３００Ｂによれば、読み出し対象の列の複数（ａ個）の検出部２から、同時に（パラで）検出信号Ｓ１を出力させてレジスタ２２１に記憶させることが可能となり、処理速度が向上する。
　なお、信号処理部２１の数は、イメージセンサ１１１の行数ａと同じ又は１個でなくてもよい。信号処理部２１の数は、イメージセンサ１１１の行数ａよりも少ない２以上の数であってもよい。例えば、イメージセンサ１１１の２つの行ごとに、１つの信号処理部２１が設けられていてもよい。
　（３．３）その他の変形例
　一変形例において、指定部２５は、イメージセンサ１１１の列ごとに（列単位で）イメージセンサ１１１の検出部２から検出信号Ｓ１を出力させなくてもよい。指定部２５は、イメージセンサ１１１の検出部２ごとに（検出部２単位で）、検出信号Ｓ１を出力させてもよい。要するに、指定部２５は、複数の検出部２のうちの一つの検出部２を指定して検出信号Ｓ１を出力させてもよい。この場合、記憶部２２が備えるレジスタ２２１の数は、イメージセンサ１１１の行数ａより少なくてもよく、例えば１個でもよい。例えば、外部装置４００は、人Ｈ１が存在すると判定された領域からの赤外線を受光可能な一つの検出部２から、検出信号Ｓ１を優先的に出力させてもよい。
　一変形例において、指示信号Ｓ１１は、待機時間の情報を含んでいてもよい。待機時間は、入力部２６が指示信号Ｓ１１を受け取ってから、指定部２５によって検出部２から検出信号Ｓ１の出力を開始させるまでの時間である。指定部２５は、例えばタイマーを備えている。指定部２５は、指示信号Ｓ１１を受け取ってから、指示信号Ｓ１１で指定される待機時間の経過をタイマーにより計時した後に、検出部２からの検出信号Ｓ１の出力を開始させる。
　一変形例において、赤外線センサ装置３００は、指定部２５及び入力部２６を備えていなくてもよい。また、赤外線センサ装置３００は、通知部２７を備えていなくてもよい。例えば、赤外線センサ装置３００の信号処理装置２００は、所定の時間間隔で、列ごとに（列単位で）複数の検出部２から検出信号Ｓ１を受け取り（読み出し）、記憶部２２に記憶させてもよい。この場合、信号処理装置２００は、変形例２の識別情報付与部２８を備えていることが好ましい。
　一変形例において、本開示における「行」と「列」とは、互いに反対に読み替え可能である。例えば、指定部２５は、イメージセンサ１１１の行ごとに（行単位で）、イメージセンサ１１１の検出部２から検出信号Ｓ１を出力させてもよい。
　（４）態様
　以上説明した実施形態及び変形例等から以下の態様が開示されている。
　第１の態様の赤外線センサ装置（３００，３００Ａ，３００Ｂ）は、赤外線センサ（１００）と、記憶部（２２）と、を備える。赤外線センサ（１００）は、複数の検出部（２）を有する。複数の検出部（２）は、ａ行ｂ列（ａは１以上の整数、ｂは２以上の整数）の２次元アレイ状に配置される。複数の検出部（２）は、検出信号（Ｓ１）をそれぞれ出力するよう構成される。記憶部（２２）は、検出信号（Ｓ１）を記憶する。記憶部（２２）は、一以上のレジスタ（２２１）を備える。レジスタ（２２１）の数は、検出部（２）の数よりも少ない。
　この態様によれば、小型化を図ることが可能となる。また、低コスト化を図ることが可能となる。
　第２の態様の赤外線センサ装置（３００，３００Ａ）は、第１の態様において、信号処理部（２１）を更に備える。信号処理部（２１）は、検出信号（Ｓ１）を信号処理して、処理後の検出信号（Ｓ１）を記憶部（２２）へ出力する。複数の検出部（２）により構成されるイメージセンサ（１１１）の行数ａは、２以上の整数である。信号処理部（２１）の数は、イメージセンサ（１１１）の行数ａよりも少ない。
　この態様によれば、小型化を図ることが可能となる。また、低コスト化を図ることが可能となる。
　第３の態様の赤外線センサ装置（３００，３００Ａ）は、第１の態様において、信号処理部（２１）を更に備える。信号処理部（２１）は、検出信号（Ｓ１）を信号処理して、処理後の検出信号（Ｓ１）を記憶部（２２）へ出力する。信号処理部（２１）の数は、１である。
　この態様によれば、小型化を図ることが可能となる。また、低コスト化を図ることが可能となる。
　第４の態様の赤外線センサ装置（３００，３００Ａ，３００Ｂ）は、第１～第３のいずれか１つの態様において、指定部（２５）を更に備える。指定部（２５）は、複数の検出部（２）のうち検出信号（Ｓ１）を出力させる検出部（２）を指定する。
　この態様によれば、検出信号（Ｓ１）を出力させる検出部（２）を指定することが可能となる。
　第５の態様の赤外線センサ装置（３００，３００Ａ，３００Ｂ）は、第４の態様において、入力部（２６）を更に備える。入力部（２６）は、指定部（２５）で指定される検出部（２）を指示するための指示信号（Ｓ１１）を外部装置（４００）から受け取る。
　この態様によれば、検出信号（Ｓ１）を出力させる検出部（２）を、外部から指定することが可能となる。
　第６の態様の赤外線センサ装置（３００，３００Ａ，３００Ｂ）では、第４又は第５の態様において、一以上のレジスタ（２２１）の数は、複数の検出部（２）により構成されるイメージセンサ（１１１）の行数ａ以上である。指定部（２５）は、複数の検出部（２）のうち、イメージセンサ（１１１）の一列に含まれるａ個の検出部（２）を指定して、検出信号（Ｓ１）をそれぞれ出力させる。一以上のレジスタ（２２１）は、ａ個の検出部（２）からの検出信号（Ｓ１）をそれぞれ記憶する。
　この態様によれば、イメージセンサ（１１１）の列単位で、検出部（２）からの検出信号（Ｓ１）を記憶させることが可能となる。
　第７の態様の赤外線センサ装置（３００，３００Ａ，３００Ｂ）では、第４又は第５の態様において、指定部（２５）は、複数の検出部（２）のうちの一つの検出部（２）を指定して検出信号（Ｓ１）を出力させる。
　この態様によれば、検出部（２）単位で、検出信号（Ｓ１）を出力させることが可能となる。
　第８の態様の赤外線センサ装置（３００Ａ）は、第１～第７のいずれか１つの態様において、付与部（識別情報付与部２８）を更に備える。付与部は、検出信号（Ｓ１）に、複数の検出部（２）のうちでこの検出信号（Ｓ１）を出力した検出部（２）を示す識別情報を付与する。
　この態様によれば、検出信号（Ｓ１）の出力元の検出部（２）の判別が、容易になる。
　第９の態様の赤外線センサ装置（３００，３００Ａ，３００Ｂ）は、第１～第８のいずれか１つの態様において、赤外線センサ（１００）は、複数の検出部（２）から検出信号（Ｓ１）を時分割で出力させる。
　この態様によれば、検出信号（Ｓ１）の出力経路の数（信号処理部２１の数）を少なくでき、小型化を図ることが可能となる。
　２　検出部
　２１　信号処理部
　２２１　レジスタ
　２５　指定部
　２６　入力部
　２８　識別情報付与部（付与部）
　１００　赤外線センサ
　１１１　イメージセンサ
　３００，３００Ａ，３００Ｂ　赤外線センサ装置
　４００　外部装置
　Ｓ１　検出信号
　Ｓ１１　指示信号
 
 

Claims (9)

  1. 　ａ行ｂ列（ａは１以上の整数、ｂは２以上の整数）の２次元アレイ状に配置され、検出信号をそれぞれ出力するよう構成された複数の検出部を有する赤外線センサと、
    　前記検出信号を記憶する記憶部と、
    　を備え、
    　前記記憶部は、前記検出部の数よりも少ない数の一以上のレジスタを備える、
    　赤外線センサ装置。
  2. 　信号処理部を更に備え、前記信号処理部は、前記検出信号を信号処理して、処理後の前記検出信号を前記記憶部へ出力し、
    　前記複数の検出部により構成されるイメージセンサの行数ａは２以上の整数であり、
    　前記信号処理部の数は、前記イメージセンサの前記行数ａよりも少ない、
    　請求項１に記載の赤外線センサ装置。
  3. 　信号処理部を更に備え、前記信号処理部は、前記検出信号を信号処理して、処理後の前記検出信号を前記記憶部へ出力し、
    　前記信号処理部の数は、１である、
    　請求項１に記載の赤外線センサ装置。
  4. 　前記複数の検出部のうち前記検出信号を出力させる検出部を指定する指定部を更に備える、
    　請求項１～３のいずれか１項に赤外線センサ装置。
  5. 　前記指定部で指定される検出部を指示するための指示信号を外部装置から受け取る入力部を更に備える、
    　請求項４に記載の赤外線センサ装置。
  6. 　前記一以上のレジスタの数は、前記複数の検出部により構成されるイメージセンサの行数ａ以上であり、
    　前記指定部は、前記複数の検出部のうち、前記イメージセンサの一列に含まれるａ個の検出部を指定して前記検出信号をそれぞれ出力させ、
    　前記一以上のレジスタは、前記ａ個の検出部からの前記検出信号をそれぞれ記憶する、
    　請求項４または５に記載の赤外線センサ装置。
  7. 　前記指定部は、前記複数の検出部のうちの一つの検出部を指定して前記検出信号を出力させる、
    　請求項４又は５に記載の赤外線センサ装置。
  8. 　前記検出信号に、前記複数の検出部のうちでこの検出信号を出力した検出部を示す識別情報を付与する、付与部を更に備える、
    　請求項１～７のいずれか１項に記載の赤外線センサ装置。
  9. 　前記赤外線センサは、前記複数の検出部から前記検出信号を時分割で出力させる、
    　請求項１～８のいずれか１項に記載の赤外線センサ装置。
     
     
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