JP2013096787A - 焦電型光検出器、焦電型光検出装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 焦電型光検出器は、基体20と、支持部材30と、支持部材30に支持された複数の焦電キャパシターCapaとを有する。支持部材30は、第1面30Aと、第1面30Aに対向する第2面30Bとを含み、第2面30Bと基体20との間に空洞部100が形成されている。支持部材30に支持された複数の焦電キャパシターCapaは、分極方向が揃う方向に電気的に直列に接続されている。
【選択図】 図1
Description
基体と、
第1面と、前記第1面に対向する第2面とを含み、前記第2面と前記基体との間に空洞部を介して配置される支持部材と、
前記支持部材に支持された、それぞれ焦電体を含む複数の焦電キャパシターと、
を有し、
前記複数の焦電キャパシターは分極方向が揃う方向に電気的に直列に接続されている焦電型光検出器に関する。
1.1.複数のキャパシターの直列接続
図1は、本発明の焦電型光検出器の概念図である。図1に示すように、複数の焦電キャパシター(キャパシターもいう)が支持部材(メンブレン)30にて分極方向が揃う方向に直列に接続されている。図1の例では、第1キャパシターCapa1〜第4キャパシターCapa4が直列に接続されている。支持部材30上のキャパシターCapa1〜Capa4の各々は、例えば実質的に等しい面積の複数の光吸収領域AR1〜AR4を有する光吸収層50内部に配置されている。光吸収層50は、複数の光吸収領域AR1〜AR4に分割形成されていても良いし、一体形成されているものでも良い。
Vs=Q×Rp…(1)
となる。つまり、焦電型光検出器の出力電圧Vsは、キャパシターの分極電荷Qとキャパシターの抵抗値Rpとの積に応じて変動する。また、電荷Qは受光部面積Aaと素子面積Acに比例することから、
Vs∝Aa・Ac・Rp…(2)
が成立する。
Rp=1/C…(3)
が成立する。
Rpx=4/C=4×Rp…(4)
が成立する。
図3は、図1に示すキャパシターCapa1〜Capa4にバイアスを印加した時の自発分極を示している。キャパシターCapa1〜Capa4の各々は、第1電極10と、第2電極14との間にPZT等の焦電体12を有する。電源EAのブラス端子を外部端子TA1に、マイナス端子を外部端子TA2に接続して、キャパシターCapa1〜Capa4に図3に示す電界Eを作用させると、キャパシターCapa1〜Capa4の分極方向が揃う。
図4及び図5は、焦電型光検出器例えば焦電型赤外線検出器200の平面図及び断面図である。なお、図4では図1と同じく4個の焦電キャパシターを直列接続しているが、図3では紙面の関係上で3個の焦電キャパシターを直列接続した状態を示している。この焦電型赤外線検出器200は、基体20と、基体20に設けられた支持部材(メンブレン)30と、支持部材(メンブレン)30上にて直列接続された複数(図4では4個、図5では3個)の焦電キャパシターCapa1〜Capa4(Capa1〜Capa3)とを有する。なお、複数の焦電キャパシターを総称してCapaと称する。
形成すことができる。通常のCVD(Chemical Vapor Deposition)法は還元ガスを用い
るが、第1層バリア層16AによりキャパシターCapaは還元ガスから隔離される。
図8は、焦電型光検出装置(焦電型光検出アレイ)の回路構成の一例を示す回路図である。図8の例では、複数の光検出セル(すなわち、焦電型光検出器200a〜200d等)が、二次元的に配置されている。なお、図8に示す焦電キャパシターCapaは、上述した通り複数個直列接続されたものである。複数の光検出セル(焦電型光検出器200a〜200d等)の中から一つの光検出セルを選択するために、走査線(W1a,W1b等)と、データ線(D1a,D1b等)が設けられている。
本実施形態では、電子機器について説明する。
図9に本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として赤外線カメラ400Aの構成例を示す。この赤外線カメラ400Aは、光学系400、センサーデバイス(焦電型光検出装置)410、画像処理部420、処理部430、記憶部440、操作部450、表示部460を含む。
図10に本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として、運転支援装置600の構成例を示す。この運転支援装置600は、運転支援装置600を制御するCPUを備えた処理ユニット610と、車両外部の所定撮像領域に対して赤外線を検出可能な赤外線カメラ620と、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサー630と、車両の走行速度を検出する車速センサー640と、運転者のブレーキ操作の有無を検出するブレーキセンサー650と、スピーカー660と、表示装置670とを備えて構成されている。
図12に本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として、セキュリティー機器700の構成例を示す。
図14および図15は、本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として、前述のセンサーデバイス410を用いたコントローラー820を含むゲーム機器800の構成例を示す。
図16に本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として、体温測定装置900の構成例を示す。
図17に本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として、前述のセンサーデバイス410の焦電型光検出器の光吸収材の吸収波長をテラヘルツ域としたセンサーデバイスをテラヘルツ光センサーデバイスとして用い、テラヘルツ光照射ユニットと組み合わせて特定物質探知装置1000を構成した例を示す。
図18(A)に図16のセンサーデバイス410の構成例を示す。このセンサーデバイスは、センサーアレイ500と、行選択回路(行ドライバー)510と、読み出し回路520を含む。またA/D変換部530、制御回路550を含むことができる。行選択回路(行ドライバー)510と読み出し回路520を駆動回路と称する。このセンサーデバイスを用いることで、図9に示す、たとえばナイトビジョン機器などに用いられる赤外線カメラ400Aなどを実現できる。
16 金属化合物層、18 配線、20 基体、30 支持部材、50 光吸収層、
100 空洞部、200 検出器、 AR1〜AR4 光吸収領域、
Capa キャパシター、TA1,TA2 外部端子
Claims (10)
- 基体と、
第1面と、前記第1面に対向する第2面とを含み、前記第2面と前記基体との間に空洞部を介して配置される支持部材と、
前記支持部材に支持された、それぞれ焦電体を含む複数の焦電キャパシターと、
を有し、
前記複数の焦電キャパシターは分極方向が揃う方向に電気的に直列に接続されていることを特徴とする焦電型光検出器。 - 請求項1において、
前記複数の焦電キャパシターの各々の前記焦電体は、側面が電気的絶縁性の金属化合物層により覆われていることを特徴とする焦電型光検出器。 - 請求項2において、
前記複数の焦電キャパシターの各々は、前記支持部材上に設けられる第1電極と、前記焦電体を介して前記第1電極と対向する第2電極と、前記第1電極の前記第2電極と対向しない領域に接続される配線部とを、
有することを特徴とする焦電型光検出器。 - 請求項3において、
前記金属化合物層は前記第1電極の前記第2電極と対向しない領域を覆って形成され、
前記金属化合物層を覆う絶縁層がさらに設けられ、
前記配線部は、前記絶縁層の開孔及び前記金属化合物層の開孔を通して接続されていることを特徴とする焦電型光検出器。 - 請求項1乃至4のいずれかにおいて、
前記複数の焦電キャパシターの各々は、前記支持部材上に設けられる第1電極と、前記焦電体を介して前記第1電極と対向する第2電極と、を含み、
分極方向が揃う方向に電気的に直列接続される2つの焦電キャパシターの前記第1電極間が導通していることを特徴とする焦電型光検出器。 - 請求項5において、
分極方向が揃う方向に電気的に直列接続される2つの焦電キャパシターの前記第1電極は共通電極であることを特徴とする焦電型光検出器。 - 請求項1乃至6のいずれかにおいて、
分極方向が揃う方向に電気的に直列接続された前記複数の焦電キャパシターからなるキャパシター列の両端に接続された第1配線部と、
前記複数の焦電キャパシター間を接続する第2配線部と、
をさらに有し、
前記第1配線部の幅が前記第2配線部の幅よりも狭いことを特徴とする焦電型光検出器。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載の焦電型光検出器を交差する二つの直線方向に沿って二次元配置したことを特徴とする焦電型光検出装置。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載の焦電型光検出器を有することを特徴とする電子機器。
- 請求項8に記載の焦電型光検出装置を有することを特徴とする電子機器。
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