JPH10227689A - 赤外線検出器および赤外線フォーカルプレーンアレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力特性が均一な赤外線検出器、および該赤
外線検出器が集積化されてなり画質の均一性がよい赤外
線フォーカルプレーンアレイを提供する。 【解決手段】 入射された赤外線を検出するボロメータ
型の赤外線検出器であって、前記赤外線検出器が、入射
された赤外線を感知する第１の感熱抵抗体たる第１の感
熱抵抗１と、入射された赤外線では温度変化を実質的に
おこさない第２の感熱抵抗体たるダミー抵抗２とを有
し、前記赤外線検出器が赤外線を検出したときの前記第
１の感熱抵抗体の抵抗値によって変化する電気信号と、
前記第２の感熱抵抗体の抵抗値によって変化する電気信
号との値の差分が、前記赤外線検出器内で容量６として
蓄積される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体から放射され
る赤外線を、温度によって抵抗値が変化するような材料
を使用して検出するボロメータ型赤外線検出器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の赤外線検出器の１つであるボロメ
ータ型赤外線検出器は、物体から放射された赤外線が赤
外線検出器の感熱抵抗体に入射し、該感熱抵抗体の抵抗
値が変化し、感熱抵抗体に印加されたバイアス電流また
はバイアス電圧の値が変化することにより、赤外線を検
出する。

【０００３】また、赤外線検出器を２次元的に集積化
し、マトリクス状に形成される各画素に赤外線検出器を
配置し検出器アレイを形成することにより、赤外線フォ
ーカルプレーンアレイを形成しうる。該赤外線フォーカ
ルプレーンアレイは、検出器アレイに入射された赤外線
から各画素の走査信号を取りだすことにより、夜間撮影
などを可能としている。

【０００４】従来の赤外線検出器として、ボロメータ型
赤外線検出器の一例を図８に示す。図８において、９０
１はシリコン基板、９０２は検出部、９０２ａおよび９
０２ｂは支持脚、９０３はスイッチング素子、９０４は
ゲート信号線、９０５はバイアス信号線、ならびに９０
６は反射膜を示す。

【０００５】ボロメータ型赤外線検出器は、シリコン基
板９０１と、シリコン基板９０１表面上に形成されたゲ
ート信号線９０４と、ゲート信号線９０４に直交するバ
イアス信号線９０５と、シリコン基板９０１表面上に形
成され、ゲート信号線９０４に接続されたスイッチング
素子９０３と、ゲート信号線９０４またはバイアス信号
線９０５に接続され、検出部９０２を支える支持脚９０
２ａ、９０２ｂとからなる。なお、スイッチング素子９
０３の一部表面には、検出部９０２での赤外線の吸収率
を増大させるための反射膜９０６が設けられる。また、
図示されていないが、検出部９０２の表面には、赤外線
が入射されることにより温度が変化するボロメータ薄膜
が設けられている。ゲート信号線９０４にはスイッチン
グ素子９０３のオンオフを制御するための電気信号が入
力されている。

【０００６】検出部９０２に赤外線が入射されるとボロ
メータ薄膜の温度が変化するとともにボロメータ薄膜の
抵抗値が変化し、検出部９０２の抵抗値が変化する。し
たがって、スイッチング素子９０３に入力されるバイア
ス信号の電流値（または電圧値）が、検出部９０２の抵
抗値の変化量に応じて変化する。その結果、ボロメータ
型赤外線検出器のスイッチング素子９０３からの出力信
号の電流値（または電圧値）が変化する。

【０００７】なお、ボロメータ型赤外線検出器の感度を
よくするために、ボロメータ薄膜は、温度変化による抵
抗変化率の大きい材料からなる。さらに、ボロメータ型
赤外線検出器は、ボロメータ薄膜の温度を効率よく上昇
させるために、マイクロマシニング技術を用いて、支持
脚からシリコン基板への伝熱によるボロメータ薄膜の温
度低下をおさえうる断熱構造を有する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述のようなボロメー
タ型赤外線検出器を用いて赤外線フォーカルプレーンア
レイを形成するばあい、ボロメータ型赤外線検出器の感
度が必要とされるのみならず、出力される映像の均一性
が必要とされる。すなわち、すべての画素のボロメータ
型赤外線検出器に同一の赤外線を入射したときに、すべ
てのボロメータ型赤外線検出器から同一の出力信号がえ
られることが必要とされる。もし、各ボロメータ型赤外
線検出器の出力信号間の差が大きいと、出力される映像
の画質が悪くなるという問題が生じる。

【０００９】また、ボロメータ型赤外線検出器は感熱抵
抗体の温度変化を利用するため、ボロメータ型赤外線検
出器を取りまく環境の変化により生じる温度変化によっ
て、ボロメータ型赤外線検出器の出力信号の電流値（ま
たは電圧値）が変化してしまう。したがって、ボロメー
タ型赤外線検出器の出力信号を増幅器で増幅して出力す
るばあい、ボロメータ型赤外線検出器の出力信号の変化
に対応できるように、増幅器の動作範囲を広げるなどの
必要があり、環境の変化を考慮して定めるため動作温度
の範囲が狭くなることや増幅器の動作の安定性に関する
問題が生じる。

【００１０】かかる問題を解決するために、従来のボロ
メータ型赤外線検出器においては、赤外線フォーカルプ
レーンアレイに温調器を取り付け、ボロメータ型赤外線
検出器を取りまく環境の変化により生じる温度変化を安
定化させている。図９は、温調器が取り付けられた赤外
線フォーカルプレーンアレイを示す説明図である。図９
において、９１０は赤外線フォーカルプレーンアレイ、
９１１は温調器を示す。しかし、この解決方法には、赤
外線フォーカルプレーンアレイの製造コストを増加させ
たり、組立工程を複雑化させてしまうという問題があ
る。

【００１１】本発明は、かかる問題を解決し、同一の赤
外線がすべての画素の赤外線検出器に入射されたとき
に、各赤外線検出器の出力信号が同一となり、赤外線フ
ォーカルプレーンアレイから均一な映像がえられ、か
つ、ボロメータ型赤外線検出器を取りまく環境に変化が
生じたばあいも赤外線検出器の出力信号が変化しないよ
うな赤外線検出器を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の赤外線検出器
は、入射された赤外線を検出するボロメータ型の赤外線
検出器であって、前記赤外線検出器が、入射された赤外
線を感知する第１の感熱抵抗体と、入射された赤外線で
は温度変化を実質的におこさない第２の感熱抵抗体とを
有し、前記赤外線検出器が赤外線を検出したときの前記
第１の感熱抵抗体の抵抗値によって変化する電気信号
と、前記第２の感熱抵抗体の抵抗値によって変化する電
気信号との値の差分が、前記赤外線検出器内で容量とし
て蓄積されるものである。

【００１３】また、前記第１の感熱抵抗体がボロメータ
薄膜を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質
シリコン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタ
ン、窒化チタン、白金、サーメット、ＣＭＲ（colossal
magnetoresistance）および遷移金属酸化物のうちの１
つである。

【００１４】さらに、前記ボロメータ薄膜の材料が非晶
質シリコンである。

【００１５】本発明の赤外線検出器は、入射された赤外
線を検出するボロメータ型の赤外線検出器であって、前
記赤外線検出器が、入射された赤外線を感知する第１の
感熱抵抗体と、入射された赤外線では温度変化を実質的
におこさない第２の感熱抵抗体とを有し、前記第１の感
熱抵抗体と前記第２の感熱抵抗体とが直列に接続されて
おり、前記第１の感熱抵抗体および前記第２の感熱抵抗
体間の電位と、あらかじめ設定された電位との差分が、
前記赤外線検出器内で容量として蓄積されるものであ
る。

【００１６】また、前記第１の感熱抵抗体がボロメータ
薄膜を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質
シリコン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタ
ン、窒化チタン、白金、サーメット、ＣＭＲおよび遷移
金属酸化物のうちの１つである。

【００１７】さらに、前記ボロメータ薄膜の材料が非晶
質シリコンである。

【００１８】本発明の赤外線フォーカルプレーンアレイ
は、複数の赤外線検出器が集積化されてなる赤外線フォ
ーカルプレーンアレイであって、前記赤外線検出器が請
求項１記載の赤外線検出器からなり、各画素に前記第１
の感熱抵抗体と前記第２の感熱抵抗体とが配置されてな
るものである。

【００１９】また、前記第１の感熱抵抗体がボロメータ
薄膜を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質
シリコン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタ
ン、窒化チタン、白金、サーメット、ＣＭＲおよび遷移
金属酸化物のうちの１つである。

【００２０】さらに、前記ボロメータ薄膜の材料が非晶
質シリコンである。

【００２１】本発明の赤外線フォーカルプレーンアレイ
は、複数の赤外線検出器が集積化されてなる赤外線フォ
ーカルプレーンアレイであって、前記赤外線検出器が請
求項４記載の赤外線検出器からなり、各画素に前記第１
の感熱抵抗体と前記第２の感熱抵抗体とが配置されてな
るものである。

【００２２】また、前記第１の感熱抵抗体がボロメータ
薄膜を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質
シリコン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタ
ン、窒化チタン、白金、サーメット、ＣＭＲおよび遷移
金属酸化物のうちの１つである。

【００２３】さらに、前記ボロメータ薄膜の材料が非晶
質シリコンである。

【００２４】

【発明の実施の形態】つぎに図面を参照しながら本発明
の赤外線検出器および赤外線フォーカルプレーンアレイ
の実施の形態を説明する。

【００２５】実施の形態１．図１は本発明の赤外線検出
器の一実施の形態を含んでなる信号読みだし回路の等価
回路を示す説明図である。図１には、本発明の赤外線検
出器と、該赤外線検出器の出力信号を増幅する増幅器と
してのチョッパー型増幅器とからなる信号読みだし回路
が示されている。図１において、１は第１の感熱抵抗体
の抵抗たる第１の感熱抵抗、２は第２の感熱抵抗体の抵
抗たるダミー抵抗、３はカレントミラー回路、４ａはト
ランジスタからなる第１のスイッチ、４ｂはトランジス
タからなる第２のスイッチ、４ｃはトランジスタからな
る第３のスイッチ、５ａは第１のノード、５ｂは第２の
ノード、５ｃは第３のノード、６は容量、７はインバー
タを示す。赤外線検出器は、第１の感熱抵抗１およびダ
ミー抵抗２として示されており、たとえばボロメータ型
赤外線検出器である。また、増幅器は、第１のスイッチ
４ａ、第２のスイッチ４ｂ、第３のスイッチ４ｃ、容量
６およびインバータ７として示されている。

【００２６】なお、前記第２の感熱抵抗体は、入射され
た赤外線では温度変化を実質的におこさない、すなわ
ち、入射された赤外線により生じる温度変化が第２の感
熱抵抗体の抵抗値にほとんど変化をおこさせないような
感熱抵抗体である。

【００２７】つぎに、図１に示される信号読みだし回路
の動作について説明する。

【００２８】第１の感熱抵抗１およびダミー抵抗２はカ
レントミラー回路３に接続されており、第１の感熱抵抗
１およびダミー抵抗２には同じ電流が流れる。第１の感
熱抵抗１およびダミー抵抗２に電流を流し、同時にクロ
ック信号を第１のスイッチ４ａに与えると第１のスイッ
チ４ａがオン状態になり、第１のノード５ａに出力され
た電気信号（ダミー抵抗２の抵抗値によって変化する電
気信号）は容量６に伝わる。容量６の、第１のスイッチ
４ａが接続された側と反対側の端子は、インバータ７の
入力部に接続されている。また、容量６に電気信号が伝
わると同時に、第２のスイッチ４ｂにクロック信号を与
えるとインバータ７の入力部と出力部とが短絡され、増
幅器の動作点を決めることができる。

【００２９】さらに、第１のスイッチ４ａおよび第２の
スイッチ４ｂをオフ状態にし、クロック信号を第３のス
イッチ４ｃに与えると第３のスイッチ４ｃがオン状態に
なり、第２のノード５ｂに出力された電気信号（赤外線
検出器が赤外線を検出したときの第１の感熱抵抗１の抵
抗値によって変化する電気信号）が容量６に伝わる。第
３のノード５ｃに出力される電気信号は、第１のノード
５ａと第２のノード５ｂとの電位差分に等しい電位を第
３のノード５ｃにもたらす。前記第１のノード５ａと第
２のノード５ｂの電位差は、赤外線の入射量に対応する
温度上昇分に応じて生じる。第３のノード５ｃに出力さ
れる電気信号は、インバータ７を介して増幅器から出力
される。

【００３０】つぎに、一実施の形態における赤外線検出
器の製法について説明する。

【００３１】第１の感熱抵抗体は、マイクロマシニング
技術を応用して、基板から熱的に分離された状態で赤外
線検出器を支持する基板上方に形成される。すなわち、
第１の感熱抵抗体は、赤外線の入射によって容易に温度
変化がおこるような構造とされる。一方、第２の感熱抵
抗体は基板上に形成され、第１の感熱抵抗体と同一形状
で形成される。

【００３２】図２は、本発明の赤外線検出器の一実施の
形態を示す断面説明図である。図２において、２１は第
１の感熱抵抗体、２２は第２の感熱抵抗体、２３はシリ
コン基板、２４は支持台、２５は保護部材、２６は空
洞、３１は第１のボロメータ薄膜、３２は第２のボロメ
ータ薄膜を示す。

【００３３】図２（ａ）および図２（ｂ）に示されるよ
うに、第１の感熱抵抗体２１の第１のボロメータ薄膜３
１はシリコン基板２３から熱的に分離されており、支持
台２４とシリコン基板２３とのあいだには空洞２６が形
成される。また、図２（ａ）および図２（ｂ）に示され
る第２のボロメータ薄膜３２は、第１のボロメータ薄膜
３１と同じ形状、すなわち、薄膜状のものであり、支持
台２４を介してシリコン基板上に形成される。さらに、
環境の変化により生じる温度変化によって、赤外線検出
器の出力が変化しないように、第１のボロメータ薄膜３
１と第２のボロメータ薄膜３２の抵抗温度変化率（ＴＣ
Ｒ）が同じ程度の値であることが好ましい。また、第２
のボロメータ薄膜３２下部の支持台２４の厚さは、図２
（ａ）に示されるように薄くてもよく、図２（ｂ）に示
されるように厚くてもよい。

【００３４】もし、第２のボロメータ薄膜に外部から赤
外線が入射されても、該赤外線による温度変化は容易に
大熱容量体であるシリコン基板に伝わり、第２の感熱抵
抗体の抵抗値が赤外線の入射により変化することはな
い。第２の感熱抵抗体の抵抗値は赤外線検出器を取りま
く環境の変化により生じる温度変化によってのみ変わ
る。その結果、第１の感熱抵抗体の抵抗値は、赤外線の
入射および環境の変化により生じる温度変化によって決
まり、第２の感熱抵抗体の抵抗値は、環境の変化により
生じる温度変化によって決まる。

【００３５】前述の方法で形成された第１の感熱抵抗体
および第２の感熱抵抗体からなる赤外線検出器を用い
て、増幅器への入力信号を発生させたばあい、赤外線の
入射量に応じて電流（または電圧）が変化する入力信号
をうることができる。つまり、直流的な出力電圧を環境
温度によらず一定にし、入射された赤外線により生じた
信号分を上乗せさせることが可能になる。前記赤外線検
出器により、環境の変化により生じる温度変化による増
幅器への出力信号の変化を小さくできる。

【００３６】実施の形態２．つぎに、本発明の赤外線検
出器の一実施の形態を用いて形成される赤外線フォーカ
ルプレーンアレイについて説明する。

【００３７】赤外線フォーカルプレーンアレイは、マト
リクス状に配列された複数の画素を有し、各画素に１つ
の赤外線検出器が形成される。もし、各画素の赤外線検
出器の出力特性が不均一であるばあい、すなわちすべて
の画素の赤外線検出器に同じ赤外線を入射してもすべて
の画素の赤外線検出器から同じ出力信号がえられないば
あい、赤外線フォーカルプレーンアレイから均一な映像
がえられない。従来の赤外線フォーカルプレーンアレイ
においては、均一な映像をうるために、各画素の赤外線
検出器の出力特性の不均一性を、あらかじめ赤外線フォ
ーカルプレーンアレイに設けられたメモリに記憶させて
おき、赤外線検出器の出力特性の不均一性を補正して映
像の均一性を高める技術が使われている。しかし、この
技術にも補正可能な出力信号の限界がある。

【００３８】かかる問題は、前述の本発明の赤外線検出
器の一実施の形態を各画素に形成することにより解決し
うる。図３は、本発明の赤外線フォーカルプレーンアレ
イの一実施の形態を示す説明図である。図３において、
１０は、複数の画素が配列されてなる赤外線検出器アレ
イ、１１は水平画素選択回路、１２は水平画素選択回路
を示す。なお、図３に示される領域Ａ、Ｂは、分かりや
すくするために実際の画素よりも大きく示された１つの
画素をそれぞれ示す。一般的に、赤外線フォーカルプレ
ーンアレイの大きさは数センチ四方であるが、赤外線フ
ォーカルプレーンアレイに配列された画素は何万個であ
り、大規模に集積化された各画素の大きさは数十μｍ四
方である。

【００３９】本発明の赤外線フォーカルプレーンアレイ
においては、１つの画素、たとえば領域Ａに第１の感熱
抵抗体と第２の感熱抵抗体とを形成する。したがって、
領域Ａ、Ｂに分けて第１の感熱抵抗体と第２の感熱抵抗
体とを形成するよりも、第１の感熱抵抗体と第２の感熱
抵抗体との環境が均一化されるので、各画素の赤外線検
出器の出力特性の均一性を高めることができる。

【００４０】また、赤外線検出器の入力信号を発生する
電流源としての１つのカレントミラー回路（図１参照）
に含まれる複数のトランジスタにも出力特性の不均一性
が生じるばあいがある。しかし、１つのカレントミラー
回路に含まれる複数のトランジスタは互いに近接して配
置されるため、電流源の出力特性の不均一性も小さくで
きる。

【００４１】図４は図３の等価回路を示す説明図であ
る。図４において、１００１、１１０２および１００３
は増幅器を示す。なお、図４には、赤外線フォーカルプ
レーンアレイのすべての画素のうち、３列×３行分の画
素のみが示されている。増幅器１００１、１１０２、１
００３は、たとえばチョッパー型増幅器であり、垂直方
向に隣り合う画素の赤外線検出器にそれぞれ接続されて
いる。図４に示される領域Ｃは１つの画素を示す。

【００４２】本実施の形態の赤外線フォーカルプレーン
アレイは、環境の変化により温度変化が生じたばあい
も、各画素の赤外線検出器の出力特性の均一性が高いの
で、常に均一な映像をうることができる。

【００４３】なお、従来のボロメータ型赤外線検出器の
赤外線の入射による抵抗値の変化を電気信号として取り
だす方法においては、図１０に示されるような信号読み
だし回路が用いられる。図１０は従来の信号読みだし回
路を示す説明図である。図１０において、１７は定電流
源、１８はノード、１９は出力信号の増幅器を示す。図
１０に示されるように、第１の感熱抵抗１を定電流源１
７につなぎ、赤外線の入射による第１の感熱抵抗１の抵
抗値の変化をノード１８での電位変化として増幅器１９
を介して外部に取りだすことができる。

【００４４】しかし、図１０に示される信号読みだし回
路のばあい、環境の変化により温度が変化すると第１の
感熱抵抗１の抵抗値が変化してしまう。したがって、環
境の変化により信号読みだし回路の出力信号が大きく変
化したばあいも、設計どうりに動作しうるように、信号
読みだし回路の出力信号を増幅する増幅器の動作範囲を
大きくとる必要がある。また、前記信号読みだし回路を
用いて赤外線フォーカルプレーンアレイを形成するばあ
いは、環境の変化により温度が変化しないように赤外線
フォーカルプレーンアレイに温調器を取り付けるばあい
もある。

【００４５】本発明では、従来の信号読みだし回路と同
様に、定電流源たるカレントミラー回路と第１の感熱抵
抗とのあいだの電位の変化を用いて赤外線の入射量の変
化を検出している。しかし、カレントミラー回路と第１
の感熱抵抗とのあいだの電位と、カレントミラー回路と
ダミー抵抗とのあいだの電位との差により、環境の変化
により生じた第１の感熱抵抗の抵抗値の変化を補正して
いる。したがって、本発明によれば、信号読みだし回路
が環境の変化から受ける影響を小さくできる。しかも、
増幅器による増幅は、インバータの動作点をスタートと
しているため、増幅器の動作範囲を大きくする必要がな
い。

【００４６】実施の形態３．つぎに、本発明の赤外線検
出器の他の実施の形態について説明する。

【００４７】図５は、本発明の赤外線検出器の他の実施
の形態を含んでなる信号読みだし回路の等価回路の一例
を示す説明図である。図５には、本発明の赤外線検出器
と、該赤外線検出器の出力信号を増幅する増幅器として
のチョッパー型増幅器とからなる信号読みだし回路が示
されている。図５において、１は第１の感熱抵抗、２は
ダミー抵抗、４ａは第１のスイッチ、４ｂは第２のスイ
ッチ、４ｃは第３のスイッチ、６は容量、７はインバー
タ、８ａは第１のノード、８ｂは第２のノード、８ｃは
第３のノードを示す。

【００４８】図１に示される信号読みだし回路とのちが
いは、第１の感熱抵抗１およびダミー抵抗２が直列に接
続されおり、第１の感熱抵抗１は電圧源（図示せず）に
接続されており、さらに赤外線検出器と増幅器とは第１
のノード８ａの介して接続されていることである。

【００４９】前記電圧源から第１の感熱抵抗１に電圧を
印加し、同時に第１のスイッチ４ａにクロック信号を与
えると、第１の感熱抵抗１とダミー抵抗２とのあいだに
接続された第１のノード８ａの電位は容量６に伝わる。
容量６の反対側の端子はインバータ７の入力部に接続さ
れている。ここで、第２のスイッチ４ｂにクロック信号
を与えるとインバータ７の入力部と出力部とが短絡さ
れ、増幅器の動作点を決めることができる。

【００５０】つぎに、第１のスイッチ４ａおよび第２の
スイッチ４ｂをオフ状態にし、クロック信号を第３のス
イッチ４ｃに与えると、第３のノード８ｃを介して電圧
源の電位が容量６に伝わる。したがって、第１のノード
８ａの電位と第２のノード８ｂの電位の差分の電位が第
３のノード８ｃに伝わり、インバータ７を介して増幅器
から出力される。なお、電圧源の電位は、インバータ７
で増幅可能な範囲で適当に選ばれる。

【００５１】本実施の形態によれば、赤外線検出器を介
して増幅器に入力する電位を電圧源の電圧を変化させる
ことにより自由に設定できる。

【００５２】実施の形態４．つぎに、本発明の赤外線フ
ォーカルプレーンアレイの他の実施の形態について説明
する。図６は、本発明の赤外線フォーカルプレーンアレ
イの他の実施の形態の等価回路を示す説明図である。本
実施の形態における赤外線フォーカルプレーンアレイ
は、図５に示される信号読みだし回路を含んでなる。図
６には、赤外線フォーカルプレーンアレイのすべての画
素のうち、３列×３行分の画素のみが示されており、領
域Ｄには一画素分の赤外線検出器が示されている。

【００５３】本実施の形態の赤外線フォーカルプレーン
アレイは、赤外線検出器が第１の感熱抵抗とダミー抵抗
とからなり、環境の変化により生じる不均一性が補正さ
れた出力信号が信号読みだし回路からえられるので、均
一性が高い映像がえられる。

【００５４】本明細書においては、増幅器の出力側にイ
ンバータを設けたが、信号増幅器なら他でもよい。ま
た、赤外線検出器の出力端子に接続されるものは、増幅
器に限定されない。図７は、本発明の赤外線検出器の他
の実施の形態を含んでなる信号読みだし回路の等価回路
の他の例を示す説明図である。図７に示される信号読み
だし回路は、図５に示される信号読みだし回路のインバ
ータ８の代わりに積分器９が設けられている。積分器９
を用いたばあい、積分器９が赤外線検出器で発生する熱
雑音などの雑音を低減させうるノイズフィルタとして働
き、信号読みだし回路の出力信号の雑音を低減すること
ができる。

【００５５】本発明の赤外線検出器はボロメータ型の赤
外線検出器であることが好ましく、第１の感熱抵抗体が
ボロメータ薄膜を含んでなる。また、該ボロメータ薄膜
の材料が、非晶質シリコン、多結晶シリコン、非晶質ゲ
ルマニウム、チタン、窒化チタン、白金、サーメット、
ＣＭＲ（たとえば、ペロブスカイト型マンガン酸化
物）、または遷移金属酸化物（たとえば、酸化バナジウ
ム）であることが好ましく、最も好ましくは非晶質シリ
コンである。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、環境の変化により生じ
る温度変化に影響されない赤外線検出器がえられる。さ
らに、該赤外線検出器をもちいて赤外線フォーカルプレ
ーンアレイをすることにより画質を向上させることがで
きる。

【００５７】本発明の赤外線検出器は、入射された赤外
線を検出するボロメータ型の赤外線検出器であって、前
記赤外線検出器が、入射された赤外線を感知する第１の
感熱抵抗体と、入射された赤外線では温度変化を実質的
におこさない第２の感熱抵抗体とを有し、前記赤外線検
出器が赤外線を検出したときの前記第１の感熱抵抗体の
抵抗値によって変化する電気信号と、前記第２の感熱抵
抗体の抵抗値によって変化する電気信号との値の差分
が、前記赤外線検出器内で容量として蓄積されるもので
あるので、環境の変化により生じる温度変化に影響され
ない赤外線検出器がえられる。

【００５８】また、前記第１の感熱抵抗体がボロメータ
薄膜を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質
シリコン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタ
ン、窒化チタン、白金、サーメット、ＣＭＲおよび遷移
金属酸化物のうちの１つであるので、抵抗温度変化率
（ＴＣＲ）が大きい材料からなるため赤外線に対する感
度を向上することができ、前記ボロメータ薄膜の材料が
非晶質シリコンであることが、読み出し回路中の半導体
を含んでなる要素を形成する際に、同時に第１の感熱抵
抗体を形成することができ、歩留まりを向上させること
ができるため最も好ましい。

【００５９】本発明の赤外線検出器は、入射された赤外
線を検出するボロメータ型の赤外線検出器であって、前
記赤外線検出器が、入射された赤外線を感知する第１の
感熱抵抗体と、入射された赤外線では温度変化を実質的
におこさない第２の感熱抵抗体とを有し、前記第１の感
熱抵抗体と前記第２の感熱抵抗体とが直列に接続されて
おり、前記第１の感熱抵抗体および前記第２の感熱抵抗
体間の電位と、あらかじめ設定された電位との差分が、
前記赤外線検出器内で容量として蓄積されるものである
ので、環境の変化により生じる温度変化に影響されない
赤外線検出器がえられる。

【００６０】また、前記第１の感熱抵抗体がボロメータ
薄膜を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質
シリコン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタ
ン、窒化チタン、白金、サーメット、ＣＭＲおよび遷移
金属酸化物のうちの１つであるので、抵抗温度変化率
（ＴＣＲ）が大きい材料からなるため赤外線に対する感
度を向上することができ、前記ボロメータ薄膜の材料が
非晶質シリコンであることが、読み出し回路中の半導体
を含んでなる要素を形成する際に、同時に第１の感熱抵
抗体を形成することができ、歩留まりを向上させること
ができるため最も好ましい。

【００６１】本発明の赤外線フォーカルプレーンアレイ
は、複数の赤外線検出器が集積化されてなる赤外線フォ
ーカルプレーンアレイであって、前記赤外線検出器が請
求項１記載の赤外線検出器からなり、各画素に前記第１
の感熱抵抗体と前記第２の感熱抵抗体とが配置されてな
るものであるので、画質の均一性がよい赤外線フォーカ
ルプレーンアレイがえられる。

【００６２】また、前記第１の感熱抵抗体がボロメータ
薄膜を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質
シリコン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタ
ン、窒化チタン、白金、サーメット、ＣＭＲおよび遷移
金属酸化物のうちの１つであるので、抵抗温度変化率
（ＴＣＲ）が大きい材料からなるため赤外線に対する感
度を向上することができ、前記ボロメータ薄膜の材料が
非晶質シリコンであることが、読み出し回路中の半導体
を含んでなる要素を形成する際に、同時に第１の感熱抵
抗体を形成することができ、歩留まりを向上させること
ができるため最も好ましい。

【００６３】本発明の赤外線フォーカルプレーンアレイ
は、複数の赤外線検出器が集積化されてなる赤外線フォ
ーカルプレーンアレイであって、前記赤外線検出器が請
求項４記載の赤外線検出器からなり、各画素に前記第１
の感熱抵抗体と前記第２の感熱抵抗体とが配置されてな
るものであるので、画質の均一性がよい赤外線フォーカ
ルプレーンアレイがえられる。

【００６４】また、前記第１の感熱抵抗体がボロメータ
薄膜を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質
シリコン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタ
ン、窒化チタン、白金、サーメット、ＣＭＲおよび遷移
金属酸化物のうちの１つであるので、抵抗温度変化率
（ＴＣＲ）が大きい材料からなるため赤外線に対する感
度を向上することができ、前記ボロメータ薄膜の材料が
非晶質シリコンであることが、読み出し回路中の半導体
を含んでなる要素を形成する際に、同時に第１の感熱抵
抗体を形成することができ、歩留まりを向上させること
ができるため最も好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の赤外線検出器の一実施の形態を含ん
でなる信号読みだし回路の等価回路を示す説明図であ
る。

【図２】 本発明の赤外線検出器の一実施の形態を示す
断面説明図である。

【図３】 本発明の赤外線フォーカルプレーンアレイの
一実施の形態を示す説明図である。

【図４】 図３の等価回路を示す説明図である。

【図５】 本発明の赤外線検出器の他の実施の形態を含
んでなる信号読みだし回路の等価回路の一例を示す説明
図である。

【図６】 本発明の赤外線フォーカルプレーンアレイの
他の実施の形態の等価回路を示す説明図である。

【図７】 本発明の赤外線検出器の他の実施の形態を含
んでなる信号読みだし回路の等価回路の他の例を示す説
明図である。

【図８】 従来の赤外線検出器の一例を示す説明図であ
る。

【図９】 温調器が取り付けられた従来の赤外線フォー
カルプレーンアレイを示す説明図である。

【図１０】 従来の信号読みだし回路を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 第１の感熱抵抗、２ ダミー抵抗、３ カレントミ
ラー回路、４ａ 第１のスイッチ、４ｂ 第２のスイッ
チ、４ｃ 第３のスイッチ、６ 容量、７ インバー
タ、１０ 赤外線検出器アレイ、１１ 水平画素選択回
路、１２ 垂直画素選択回路、１６ 積分器。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射された赤外線を検出するボロメータ
   型の赤外線検出器であって、前記赤外線検出器が、入射
   された赤外線を感知する第１の感熱抵抗体と、入射され
   た赤外線では温度変化を実質的におこさない第２の感熱
   抵抗体とを有し、前記赤外線検出器が赤外線を検出した
   ときの前記第１の感熱抵抗体の抵抗値によって変化する
   電気信号と、前記第２の感熱抵抗体の抵抗値によって変
   化する電気信号との値の差分が、前記赤外線検出器内で
   容量として蓄積されることを特徴とする赤外線検出器。
2. 【請求項２】 前記第１の感熱抵抗体がボロメータ薄膜
   を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質シリ
   コン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタン、
   窒化チタン、白金、サーメット、ＣＭＲおよび遷移金属
   酸化物のうちの１つである請求項１記載の赤外線検出
   器。
3. 【請求項３】 前記ボロメータ薄膜の材料が非晶質シリ
   コンである請求項２記載の赤外線検出器。
4. 【請求項４】 入射された赤外線を検出するボロメータ
   型の赤外線検出器であって、前記赤外線検出器が、入射
   された赤外線を感知する第１の感熱抵抗体と、入射され
   た赤外線では温度変化を実質的におこさない第２の感熱
   抵抗体とを有し、前記第１の感熱抵抗体と前記第２の感
   熱抵抗体とが直列に接続されており、前記第１の感熱抵
   抗体および前記第２の感熱抵抗体間の電位と、あらかじ
   め設定された電位との差分が、前記赤外線検出器内で容
   量として蓄積されることを特徴とする赤外線検出器。
5. 【請求項５】 前記第１の感熱抵抗体がボロメータ薄膜
   を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質シリ
   コン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタン、
   窒化チタン、白金、サーメット、ＣＭＲおよび遷移金属
   酸化物のうちの１つである請求項４記載の赤外線検出
   器。
6. 【請求項６】 前記ボロメータ薄膜の材料が非晶質シリ
   コンである請求項５記載の赤外線検出器。
7. 【請求項７】 複数の赤外線検出器が集積化されてなる
   赤外線フォーカルプレーンアレイであって、前記赤外線
   検出器が請求項１記載の赤外線検出器からなり、各画素
   に前記第１の感熱抵抗体と前記第２の感熱抵抗体とが配
   置されてなることを特徴とする赤外線フォーカルプレー
   ンアレイ。
8. 【請求項８】 前記第１の感熱抵抗体がボロメータ薄膜
   を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質シリ
   コン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタン、
   窒化チタン、白金、サーメット、ＣＭＲおよび遷移金属
   酸化物のうちの１つである請求項７記載の赤外線フォー
   カルプレーンアレイ。
9. 【請求項９】 前記ボロメータ薄膜の材料が非晶質シリ
   コンである請求項８記載の赤外線フォーカルプレーンア
   レイ。
10. 【請求項１０】 複数の赤外線検出器が集積化されてな
    る赤外線フォーカルプレーンアレイであって、前記赤外
    線検出器が請求項４記載の赤外線検出器からなり、各画
    素に前記第１の感熱抵抗体と前記第２の感熱抵抗体とが
    配置されてなることを特徴とする赤外線フォーカルプレ
    ーンアレイ。
11. 【請求項１１】 前記第１の感熱抵抗体がボロメータ薄
    膜を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質シ
    リコン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタ
    ン、窒化チタン、白金、サーメット、ＣＭＲおよび遷移
    金属酸化物のうちの１つである請求項１０記載の赤外線
    フォーカルプレーンアレイ。
12. 【請求項１２】 前記ボロメータ薄膜の材料が非晶質シ
    リコンである請求項１１記載の赤外線フォーカルプレー
    ンアレイ。