(57)【要約】【課題】  機械式チョッパーを不要とし、隣り合う画素間の熱クロストークを抑制して、検出精度を高めることができる熱型電磁波検出装置を提供すること。【解決手段】  熱型電磁波検出装置３００は、空洞部１０２により基板１００と分離されたそれぞれの支持膜２１０上にてマトリクス状に配置された複数の熱型電磁波検出素子２２０と、各々の支持膜を基板に接触させる外力を発生させる複数の外力発生部２９０と、熱型電磁波検出素子から検出信号を、同一行内の熱型電磁波検出素子毎に読み出す駆動回路３１０，３２０と、複数の外力発生部を制御する外力発生制御部２９６とを有する。外力発生制御部は、同一行内の少なくとも一つの読み出し素子と対応する支持膜を基板から離間させ、その読み出し素子に対して列方向にて隣り合う他の行の非読み出し素子と対応する支持膜を基板と接触させる。【選択図】      図１
2014059202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空洞部により基板と分離されたそれぞれの支持膜上にて、複数行及び複数列にてマトリクス状に配置された複数の熱型電磁波検出素子と、
前記複数の熱型電磁波検出素子の各々が搭載される前記支持膜を、前記基板に接触させる外力を発生させる複数の外力発生部と、
前記複数の熱型電磁波検出素子からの検出信号を、同一行内の熱型電磁波検出素子毎に読み出す駆動回路と、
前記複数の外力発生部を制御する外力発生制御部と、
を有し、
前記外力発生制御部は、前記同一行内の熱型電磁波検出素子から前記検出信号が出力されるときに、前記同一行内の少なくとも一つの熱型電磁波検出素子と対応する前記支持膜を前記基板から離間させ、前記同一行内の前記少なくとも一つの熱型電磁波検出素子に対して少なくとも列方向にて隣り合う他の行の熱型電磁波検出素子と対応する前記支持膜を、前記基板と接触させることを特徴とする熱型電磁波検出装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記外力発生制御部は、前記同一行内の一つの熱型電磁波検出素子と対応する前記支持膜を、同一行内にて一つずつシフトさせながら前記基板から離間させることを特徴とする熱型電磁波検出装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記外力発生制御部は、第１フィールドでは、前記同一行内の奇数番目及び偶数番目の一方の熱型電磁波検出素子と対応する前記支持膜を前記基板から離間させ、第２フィールドでは、前記同一行内の奇数番目及び偶数番目の他方の熱型電磁波検出素子と対応する前記支持膜を前記基板から離間させることを特徴とする熱型電磁波検出装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記外力発生制御部は、前記同一行内の全ての熱型電磁波検出素子と対応する前記支持膜を前記基板から離間させることを特徴とする熱型電磁波検出装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか１項において、
前記外力発生制御部は、前記同一行と隣接する行内の全ての熱型電磁波検出素子と対応する前記支持膜を前記基板と接触させ、前記同一行と隣接しない行内の全ての熱型電磁波検出素子と対応する前記支持膜を前記基板に接触させることを特徴とする熱型電磁波検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項において、
前記外力発生部は、磁力の吸引力により前記支持膜を前記基板に接触させることを特徴とする熱型電磁波検出装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記外力発生部は、磁力の反発力により前記支持膜を前記基板から離間させることを特徴とする熱型電磁波検出装置。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか１項において、
前記外力発生部は、静電力により前記支持膜を前記基板に接触させることを特徴とする熱型電磁波検出装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記外力発生部は、前記支持膜側に配置される第１電極と、前記基板が前記空洞部に臨む面に配置される第２電極とを含み、前記第２電極は電磁波を反射させて前記熱型電磁波検出素子に導く反射ミラーとして兼用されることを特徴とする熱型電磁波検出装置。
【請求項１０】
請求項９において、
検出される電磁波の波長をλとし、ｎを自然数としたとき、前記第１，第２電極間の距離がλ／４ｎに設定されていることを特徴とする熱型電磁波検出装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の熱型電磁波検出装置を含むことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦電素子またはボロメータ等の検出素子を備えた熱型電磁波検出装置及び電子機器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱型電磁波検出装置として、焦電型またはボロメータ型の検出装置が知られている。熱型電磁波検出装置は、例えば赤外線吸収膜の赤外線吸収による発熱に基づいて、検出素子にて起電力を生じさせるか（焦電型）、または抵抗値を変化させて（ボロメータ型）、赤外線等の電磁波を検出している。
【０００３】
例えば人体からは、波長が１０μｍ付近の赤外線が輻射されており、これを検出することで人体の存在や温度の情報を非接触で取得できる。従って、このような赤外線の検出回路を利用することで、侵入検知や物理量計測を実現できる。
【０００４】
赤外線の検出回路の従来技術としては例えば非特許文献１、特許文献１に開示される技術が知られている。非特許文献１の従来技術では、直列接続されたトランジスター（ＪＦＥＴ）と抵抗とから構成されるソースフォロワー回路により、焦電素子の焦電流を検出している。
【０００５】
また特許文献１の従来技術では、負荷素子として機能するＰ型トランジスターと増幅素子として機能するＮ型トランジスターが直列接続されることで、ソース接地増幅回路が構成され、このソース接地増幅回路により焦電素子の焦電流を検出している。
【０００６】
特許文献１及び非特許文献１では、機械式チョッパーにより、アレイ状に配列された全画素の焦電素子への赤外線の照射を遮断した状態と、全画素の焦電素子への赤外線の照射を許容した状態とに交互に設定して、赤外線の照射前後の焦電電荷の変化を読み出す必要があった。焦電素子に代えてボロメータを使用しても、赤外線の照射前後の抵抗値の変化を読み出す必要があった。
【０００７】
一方、特許文献２には、焦電素子を搭載したダイヤフラムを、静電力により基板に接触させることができる単一画素の検出装置が提案されている。焦電素子は、ダイヤフラムに搭載された下部電極と上部電極とに挟まれて配置され、下部電極と基板との間に印加される電圧によって、下部電極−基板間に静電力が作用して、ダイヤフラムが基板と接触する。それにより、焦電素子の熱は基板側に放熱されるので、赤外線を遮断したと等価な状態を設定することができる。また、下部電極−基板間の電圧を解除することで、ダイヤフラムが基板から離れ、焦電素子を熱分離させた状態で焦電素子の電荷の変化に基づく信号を取り出すことができる。
【０００８】
なお、特許文献３には、ダイヤフラムと基板との間で、一対の電極を容量結合させ、あるいは一対のインダクタを誘導結合させる技術が開示されている。これらは、ダイヤフラムに搭載されたボロメータまたは焦電素子の信号を、容量結合または誘導結合により基板側に伝送するものであり、ダイヤフラムと基板とを接触させるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−０６８８６３号公報
【特許文献２】特開２０００−２３０８５９号公報
【特許文献３】特開２００４−２３９７０８号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Daisuke Akai et al. , “Pyroelectric infrared sensors with fast response time and high sensitivity using epitaxial PbZr, TiO3 films on epitaxial γ-Al2O3/Si substrates”, Sensors and Actuators A: Physical, Volumes 130-131, 14 August 2006, Pages 111-115, Elsevier Science B.V.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献２は、下部電極は焦電素子の電荷の変化に基づく信号を取り出す信号線としての機能を有するので、下部電極−基板間に電圧を印加させたときの電荷が、電圧解除後も残留してノイズとなる。残留電荷を完全に除去するには時間を要するので、検出サイクルが遅くなってしまう。
【００１２】
また、特許文献２に開示された構造を有する画素を二次元マトリクス状にアレイ状に配置したとき、信号を取り出す画素と、それと隣り合う画素との間で熱クロストークが生ずるという新たな課題が生ずる。
【００１３】
本発明の幾つかの態様は、機械式チョッパーを不要とし、しかも、隣り合う画素間の熱クロストークを抑制して、検出精度を高めることができる熱型電磁波検出装置及び電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）本発明の一態様は、空洞部により基板と分離されたそれぞれの支持膜上にて、複数行及び複数列にてマトリクス状に配置された複数の熱型電磁波検出素子と、
前記複数の熱型電磁波検出素子の各々が搭載される前記支持膜を、前記基板に接触させる外力を発生させる複数の外力発生部と、
前記複数の熱型電磁波検出素子からの検出信号を、同一行内の熱型電磁波検出素子毎に読み出す駆動回路と、
前記複数の外力発生部を制御する外力発生制御部と、
を有し、
前記外力発生制御部は、前記同一行内の熱型電磁波検出素子から前記検出信号が出力されるときに、前記同一行内の少なくとも一つの熱型電磁波検出素子と対応する前記支持膜を前記基板から離間させ、前記同一行内の前記少なくとも一つの熱型電磁波検出素子に対して、少なくとも列方向にて隣り合う他の行の熱型電磁波検出素子と対応する前記支持膜を、前記基板と接触させる熱型電磁波検出装置に関する。
【００１５】
本発明の一態様によれば、同一行内の少なくとも一つの熱型電磁波検出素子を支持する支持膜は基板と非接触とされて熱分離される一方で、同一行内の熱型電磁波検出素子と少なくとも列方向にて隣り合う他の行の熱型電磁波検出素子と対応する支持膜は基板と接触された放熱状態とされる。この放熱状態とは、機械式チョッパーにより電磁波を遮断した状態と等価な状態である。支持膜が基板から離れた少なくとも一つの熱型電磁波検出素子は、熱分離状態にて信号を取り出すことができる。よって、機械式チョッパーを設ける必要がない。
【００１６】
さらに本発明の一態様では、信号読み出しされる一行内の少なくとも一つの熱型電磁波検出素子（読み出し素子）に対して、少なくとも列方向にて隣り合う他の行の熱型電磁波検出素子（非読み出し素子）は、支持膜が基板と接触されることで放熱される。よつて、読み出し素子が非読み出し素子から受ける熱クロストークが均一化または低減化され、検出精度が高まる。
【００１７】
（２）本発明の一態様では、前記外力発生制御部は、前記同一行内の少なくとも一つの熱型電磁波検出素子と対応する前記支持膜を、前記同一行内にて一つずつシフトさせながら前記基板から離間させることができる。
ことができる。
【００１８】
このように、同一行内の少なくとも一つの熱型電磁波検出素子と対応する支持膜が基板から離間させている時には、同一行内の少なくとも一つと行方向で隣接する他の熱型電磁波検出素子と対応する支持膜は基板に接触されている。よって、同一行内の少なくとも一つの熱型電磁波検出素子が行方向にて隣り合う他の熱型電磁波検出素子から受ける熱クロストークも均一化または低減化され、検出精度が高まる。
【００１９】
（３）本発明の一態様では、前記外力発生制御部は、第１フィールドでは、前記同一行内の奇数番目及び偶数番目の一方の熱型電磁波検出素子と対応する前記支持膜を前記基板から離間させ、第２フィールドでは、前記同一行内の奇数番目及び偶数番目の他方の熱型電磁波検出素子と対応する前記支持膜を前記基板から離間させることができる。
【００２０】
このようにしても、同一行内の半数の熱型電磁波検出素子が行方向にて隣り合う他の半数の熱型電磁波検出素子から受ける熱クロストークも均一化または低減化され、検出精度が高まる。
【００２１】
（４）本発明の一態様では、前記外力発生制御部は、前記同一行内の全ての熱型電磁波検出素子と対応する前記支持膜を前記基板から離間させることができる。
【００２２】
このようにしても、同一行内の熱型電磁波検出素子が、隣接する他の行内の熱型電磁波検出素子から受ける熱クロストークも均一化または低減化され、検出精度が高まる。
【００２３】
（５）本発明の一態様では、前記外力発生制御部は、前記同一行と隣接する行内の全ての熱型電磁波検出素子と対応する前記支持膜を前記基板と接触させ、前記同一行と隣接しない行内の全ての熱型電磁波検出素子と対応する前記支持膜を前記基板に接触させることができる。
【００２４】
このように、読み出しが選択されている行と隣接しない行内の全ての熱型電磁波検出素子と対応する支持膜を基板から離間させて熱分離状態としても、読み出しが選択された行の熱型電磁波検出素子に与える熱クロストークは生じない。しかも、外力発生部は、支持膜を基板から離間させるときには外力を発生させる必要が必ずしもないので、消費電力を低減できる。
【００２５】
（６）本発明の一態様では、前記外力発生部は、磁力の吸引力により前記支持膜を前記基板に接触させることができる。
【００２６】
このように、外力発生部が磁力により支持膜を基板に接触させると、特許文献２とは異なり、熱型電磁波検出素子からの信号にノイズが重畳することを低減できる。
【００２７】
（７）本発明の一態様では、前記外力発生部は、磁力の反発力により前記支持膜を、前記基板から離間させることができる。
【００２８】
このように、支持膜と基板とを磁力の反発力により離間させることにより、例えば支持膜に反りが生じていても確実に基板から離間させることができる。
【００２９】
（８）本発明の一態様では、前記外力発生部は、静電力により前記支持膜を前記基板に接触させることができる。
【００３０】
このように、本発明の一態様は特許文献２等のように静電力により支持膜を基板に接触させる構造であっても、隣り合う画素間での熱クロストークが均一化または低減化される。
【００３１】
（９）本発明の一態様では、前記外力発生部は、前記支持膜側に配置される第１電極と、前記基板が前記空洞部に臨む面に配置される第２電極とを含み、前記第２電極は電磁波を反射させて前記熱型電磁波検出素子に導く反射ミラーとして兼用することができる。
【００３２】
こうすると、空洞部に入射された電磁波を反射ミラーで反射させて熱型電磁波検出素子に導くことができる。
【００３３】
（１０）本発明の一態様では、検出される電磁波の波長をλとし、ｎを自然数としたとき、前記第１，第２電極間の距離をλ／４ｎに設定することができる。
【００３４】
こうすると、第１，第２電極にて光共振器が形成され、電磁波の波長を選択するフィルターとして光共振器を機能させることができる。また、第１，第２電極間の距離は、外力発生制御部での制御により外力発生部が可変することができる。
【００３５】
（１１）本発明の他の態様は、上述した（１）〜（１０）のいずれかに記載の熱型電磁波検出装置を含む電子機器を定義している。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱型電磁波検出器の熱分離状態を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る熱型電磁波検出装置の概略平面図である。
【図３】外力発生部及び外力発生制御部を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る熱型電磁波検出器の放熱状態を示す断面図である。
【図５】図５（Ａ）（Ｂ）はセンサーデバイスの構成図である。
【図６】センサーデバイスの画素回路の回路図である。
【図７】増幅回路を備えた１本の列線に接続される複数の画素回路を示すブロック図である。
【図８】図１に示すセンサーデバイスの動作を示すタイミングチャートである。
【図９】画素毎の熱分離及び放熱状態の駆動例を示す図である。
【図１０】図１０（Ａ）（Ｂ）は、画素毎の熱分離及び放熱状態の他の駆動例を示す図である。
【図１１】画素毎の熱分離及び放熱状態のさらに他の駆動例を示す図である。
【図１２】画素毎の熱分離及び放熱状態のさらに他の駆動例を示す図である。
【図１３】外力発生部及び外力発生制御部の変形例を示す図である。
【図１４】外力発生部及び外力発生制御部のさらに他の変形例を示す図である。
【図１５】２本のアームで支持される支持膜の変位量とコイルに流す電流との関係を示す図である。
【図１６】本実施形態の電子機器のブロック図である。
【図１７】テラヘルツカメラを含む体温測定装置（電子機器）を示す図である。
【図１８】テラヘルツカメラの斜視図である。
【図１９】テラヘルツカメラのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００３８】
１．外力発生部を有する熱型電磁波検出器
１．１．熱型電磁波検出器の二次元配列
図１は、支持膜２１０及びそれに搭載される熱型電磁波検出素子２２０を備えた一画素分の熱型電磁波検出器２００を示す。図２は、複数画素の熱型電磁波検出器２００が、二軸方向例えば直交二軸方向に配列された熱型電磁波検出装置３００を示す。
【００３９】
図２において、基板１００から複数のポスト１０４が立設され、例えば２本のポスト（支持部）１０４に支持された一画素分の熱型電磁波検出器２００が、直交二軸方向に配列されている。１画素分の熱型電磁波検出器２００が占める領域は、例えば３０×３０μｍである。
【００４０】
図２に示すように、熱型電磁波検出器２００は、２本のポスト（支持部）１０４に連結された支持膜（メンブレン）２１０と、熱型電磁波検出素子２２０と、を含んでいる。１画素分の熱型電磁波検出素子２２０が占める領域は、例えば１０×１０μｍである。
【００４１】
一画素分の熱型電磁波検出器２００は、２本のポスト１０４と接続される以外は非接触とされ、熱型電磁波検出器２００の下方には空洞部１０２（図１参照）が形成され、平面視で熱型電磁波検出器２００の周囲には、空洞部１０２に連通する開口部１０２Ａが配置される。これにより、１セル分の熱型電磁波検出器２００は、基板１００や他のセルの熱型電磁波検出器２００から熱的に分離されている。
【００４２】
支持膜２１０は、電熱型磁波検出素子２２０を搭載して支持する搭載部２１０Ａと、搭載部２１０Ａに連結された２本のアーム２１０Ｂとを有し、２本のアーム２１０Ｂの自由端部がポスト１０４に連結されている。２本のアーム２１０Ｂは、熱型電磁波検出素子２２０を熱分離するために、細幅でかつ冗長に延在形成される。
【００４３】
図２は、上部電極に接続される配線層より上方の部材を省略した平面図であり、図２には熱型電磁波検出素子２２０に接続された下部電極配線層２２２及び上部電極配線層２２４が示されている。これら配線層２２２，２２４の各々は、アーム２１０Ｂに沿って延在され、ポスト１０４を介して基板１００内の回路に接続される。配線層２２２，２２４も、熱型電磁波検出素子２２０を熱分離するために、細幅でかつ冗長に延在形成される。
【００４４】
１．２．熱型電磁波検出器の概要
図１は、図２に示す熱型電磁波検出器２００の断面図である。なお、熱型電磁波検出器２００の空洞部１０２は、製造途中まで犠牲層により埋め込まれている。この犠牲層は、支持膜２１０及び熱型電磁波検出素子２２０の形成工程前から形成工程後まで存在しており、熱型電磁波検出素子２２０の形成工程後に等方性エッチングにより除去されるものである。
【００４５】
図１に示すように、基板１００は、シリコン基板１１０と、シリコン基板１１０上の絶縁膜（例えばＳｉＯ２）にて形成されるスペーサー層１２０とを含んでいる。ポスト（支持部）１０４は、スペーサー層１２０をエッチングすることで形成され、例えばＳｉＯ２にて形成されている。ポスト（支持部）１０４には、配線層２２２，２２４に接続されるプラグ１０６を配置することができる。このプラグ１０６は、シリコン基板１１０に設けられる行選択回路（行ドライバー）、列線を介して検出器からのデータを読み出す読み出し回路等に接続される。空洞部１０２は、スペーサー層１２０をエッチングすることで、ポスト１０４と同時に形成される。図２に示す開口部１０２Ａは、支持膜２１０をパターンエッチングすることで形成される。
【００４６】
支持膜２１０の第１面２１１Ａ上に搭載される熱型電磁波検出素子２２０は、キャパシター２３０を含んでいる。キャパシター２３０は、焦電体２３２と、焦電体２３２の下面に接続される下部電極２３４と、焦電体２３２の上面に接続される上部電極２３６とを含んでいる。下部電極２３４は、支持膜２１０との密着性を高める密着層２３４Ａを含むことができる。つまり、本実施形態の熱型電磁波検出素子２２０は焦電型にて形成される。ただし、熱型電磁波検出素子２２０はボロメータ型であってもよい。
【００４７】
キャパシター２３０は、キャパシター２３０の形成後の工程で還元ガス（水素、水蒸気、ＯＨ基、メチル基など）がキャパシター２３０に侵入することを抑制する還元ガスバリア層（例えばＡｌ２Ｏ３）２４０に覆われている。キャパシター２３０の焦電体（例えばＰＺＴ等）２３２は酸化物であり、酸化物が還元されると酸素欠損を生じて、焦電効果が損なわれるからである。
【００４８】
還元ガスバリア層２４０上には層間絶縁膜２５０が形成されている。層間絶縁膜２５０上に、下部電極配線層２２２と上部電極配線層２２４とが配置される。層間絶縁膜２５０には、電極配線形成前に予め、第１コンタクトホール２５２と第２コンタクトホール２５４が形成される。その際、還元ガスバリア層２４０にも同様にコンタクトホールが形成される。第１コンタクトホール２５２に埋め込まれた第１プラグ２２６により、下部電極２３４と下部電極配線層２２２とが導通される。同様に第２コンタクトホール２５４に埋め込まれた第２プラグ２２８により、上部電極２３６と上部電極配線層２２４とが導通される。
【００４９】
配線層２２２，２２４を覆って、ＳｉＯ２またはＳｉＮのパッシベーション膜２６０が設けられている。少なくともキャパシター２３０の上方には、パッシベーション膜２６０上に電磁波吸収体２７０が設けられている。この電磁波吸収体２７０に電磁波が図１の矢印方向から入射され、電磁波吸収体２７０は吸収した電磁波量に応じて発熱する。その熱が焦電体２３２に伝熱されることで、キャパシター２３０の自発分極量が熱によって変化し、自発分極による電荷を検出することで電磁波を検出できる。なお、電磁波吸収体２７０はキャパシター２３０と別個に設けるものに限らず、キャパシター２３０内に電磁波吸収体２７０が存在する場合や、後述する図１４のように反射型構造を有する場合には必ずしも設ける必要はない。この電磁波吸収体２７０を含む電磁波検出器２００の外表面を覆って、エッチングストップ層を兼ねる還元ガスバリア層２８０が設けられている。
【００５０】
また、基板１００側では、空洞部１０２を規定する壁部、つまり空洞部１０２を規定する底壁１１０Ａと側壁１０４Ａには、熱型電磁波検出器２００を製造する過程で空洞部１０２に埋め込まれていた犠牲層を等方性エッチングする時のエッチングストップ膜１３０が形成されている。同様に、支持膜２１０の下面にもエッチングストップ膜１４０が形成されている。
【００５１】
１．３．外力発生部及び外力発生制御部
熱型電磁波検出器２００は、図１及び図３に示すように、熱型電磁波検出素子２２０を支持する支持膜２１０を基板１００に接触させる外力を発生させる外力発生部２９０と、外力発生部２９０を制御する外力発生制御部２９６（図３）とを有する。外力発生部２９０は、例えば熱型電磁波検出素子２２０と対向する位置にて支持膜２１０内に設けられた強磁性体２９２と、基板１００に設けられ電磁石例えばコイル２９４とを含むことができる。コイル２９４は基板１００の裏面に形成された第１金属膜２９４Ａと、第１金属膜２９４Ａと絶縁膜２９４Ｃ介して積層された第２金属膜２９４Ｂとを含むことができる。第１，第２金属膜２９４Ａ，２９４Ｂは図３に示すようにプラグ２９４Ｄにより電気的に接続されることで、図３に示すコイル２９４の交差部分が図１に示す絶縁膜２９４Ｃによって互いに絶縁されている。
【００５２】
強磁性体２９２は基板１００に垂直な方向に磁化されている。コイル２９４は外力発生制御部２９６が電流を流すことによって電磁石の機能を果たし、その磁界発生方向は基板１００と垂直である。このとき、強磁性体２９２はコイル２９４側に磁力により吸引される。こうして、図４に示すように、支持膜２１０を空胴部１０２内にて移動させて、支持膜２１０を基板１００に接触させることができる。このように、外力発生部２９０が磁力により支持膜２１０を基板１００に接触させると、特許文献２とは異なり、熱型電磁波検出素子２２０からの電気信号にノイズが重畳することを低減できる。
【００５３】
図４に示すように支持膜２１０を基板１００に接触させることで、熱型電磁波検出素子２２０の熱分離状態が解除される。よつて、熱型電磁波検出素子２２０に蓄えられていた熱や、電磁波の入射によって新たに生じる熱は、支持膜２１０を介して基板１００側に放熱される。この放熱状態は、機械式チョッパーにより熱型電磁波検出素子２２０への電磁波の入射を遮ることと等価の状態となる。よって、機械式チョッパーを用いなくても、熱型電磁波検出素子２２０への電磁波の入射を遮ることと等価の放熱状態を、外力発生部２９０及び外力発生制御部２９６により実現することができる。また、図１に示すように、支持膜２１０が空洞部１０２により基板１００と熱分離された状態では、熱型電磁波検出素子２２０への電磁波の入射による信号検出が可能になる。
【００５４】
外力発生部２９０は、コイル２９４への通電を停止する代わりに、磁力の反発力により支持膜２１０を基板１００から所定以上の距離だけ離間させることもできる。この場合、コイル２９４に逆電流を流せばよい。このように、支持膜２１０と基板１００とを磁力の反発力により離間させることにより、例えば支持膜２１０に反りが生じていても確実に基板１００から離間させることができる。なお、磁力の反発力により支持膜２１０を基板１００から離間させるだけが目的であれば、コイル２９４に代えて強磁性体を設け、磁力の反発力により常に支持膜２１０を基板１００から離間させてもよい。
【００５５】
２．熱型電磁波検出装置の回路系
２．１．熱型電磁波検出装置の全体回路構成
図５（Ａ）（Ｂ）に本発明の一実施形態に係る熱型電磁波検出装置（センサーデバイス）３００を示す。このセンサーデバイス３００は、センサーアレイ３０１と、行選択回路（行ドライバー）３１０と、読み出し回路３２０と、Ａ／Ｄ変換部３３０と、制御回路３４０と、外力発生制御回路（外力発生制御部）２９６と、を含むことができる。このセンサーデバイス３００を用いることで、例えば赤外線カメラやテラヘルツカメラなどを実現できる。
【００５６】
センサーアレイ３０１（焦点面アレイ）には、図５（Ｂ）に示すように、複数の行線（ワード線、走査線）ＷＬと複数の列線（データ線）ＤＬと複数のリセット線ＲＬが設けられる。
【００５７】
センサーアレイ３０１に設けられる各熱型電磁波検出器２００は、各行線ＷＬと各列線ＤＬの交差位置に対応する場所に配置（形成）される。例えば図５（Ｂ）の画素Ｓ１１の熱型電磁波検出器２００は、行線ＷＬ１と列線ＤＬ１の交差位置に対応する場所に配置されている。他の画素の熱型電磁波検出器２００も同様である。
【００５８】
行選択回路３１０は、複数の行線ＷＬに接続される。そして各行線ＷＬの選択動作を行う。例えば図５（Ｂ）のようなＱＶＧＡ（３２０×２４０画素）のセンサーアレイ３０１（焦点面アレイ）を例にとれば、行線ＷＬ０、ＷＬ１、ＷＬ２、…ＷＬ２３９を順次選択（走査）する動作を行う。即ちこれらの行線ＷＬを選択する信号（ワード選択信号）をセンサーアレイ３０１に出力する。
【００５９】
読み出し回路３２０は、複数の列線ＤＬに接続される。そして各列線ＤＬの読み出し動作を行う。ＱＶＧＡのセンサーアレイ３０１を例にとれば、列線ＤＬ０、ＤＬ１、ＤＬ２、…ＤＬ３１９からの検出信号（検出電流、検出電荷）を読み出す動作を行う。例えば読み出し回路３２０には、複数の列線の各々に対応して増幅回路を設けることができる。各列線の各増幅回路は、各列線の信号を同時または時分割にて増幅処理を行うことができる。
【００６０】
なお、行選択回路３１０と読み出し回路３２０は、センサーアレイ３０１内の全熱型電磁波検出素子２２０から検出信号を、同一行内の熱型電磁波検出素子２２０毎に読み出す駆動回路を構成するものである。
【００６１】
Ａ／Ｄ変換部３３０は、読み出し回路３２０にて取得された検出電圧（測定電圧、到達電圧）をデジタルデータにＡ／Ｄ変換する処理を行う。そしてＡ／Ｄ変換後のデジタルデータＤＯＵＴを出力する。具体的には、Ａ／Ｄ変換部３３０には、複数の列線ＤＬに対応して各Ａ／Ｄ変換器が設けられる。そして、各Ａ／Ｄ変換器は、対応する列線ＤＬにおいて読み出し回路３２０により取得された検出電圧のＡ／Ｄ変換処理を行う。なお、複数の列線ＤＬに対応して１つのＡ／Ｄ変換器を設け、この１つのＡ／Ｄ変換器を用いて、複数の列線ＤＬの検出電圧を時分割にＡ／Ｄ変換してもよい。また読み出し回路３２０の増幅回路を設けないで、各列線の信号を直接にＡ／Ｄ変換部３３０の各Ａ／Ｄ変換器に入力するようにしてもよい。
【００６２】
外力発生制御回路（外力発生制御部）２９６は、センサーアレイ３０１に設けられた全ての画素の熱型電磁波検出器２００の外力発生部２９０を画素毎にまたは行毎に制御することができる。外力発生制御回路２９６はセンサーアレイ３０１に設けられた全画素の熱型電磁波検出素子２２０のうちの同一行内の熱型電磁波検出器２００から検出信号が出力されるときに、その同一行内の少なくとも一つの熱型電磁波検出素子２２０と対応する支持膜２１０を基板１００から離間させ、同一行内の熱型電磁波検出素子２２０と少なくとも列方向にて隣り合う他の熱型電磁波検出素子２２０と対応する支持膜２１０を、基板１００と接触させる。この駆動制御の具体例については、図９〜図１２を用いて後述する。
【００６３】
制御回路（タイミング生成回路）３４０は、各種の制御信号を生成して、行選択回路３１０、読み出し回路３２０、リセット回路１３０、Ａ／Ｄ変換部３３０及び外力発生制御回路２９６のタイミングを制御する信号などを生成して出力する。制御回路３４０は、一水平走査期間（１Ｈ）、一垂直走査期間（１Ｖ）やその他のタイミング信号を生成することができる。
【００６４】
２．２．画素回路
図６に、図５（Ａ）のセンサーアレイ３０１に設けられる画素回路３５０を示す。図６に示す画素回路３５０は、キャパシター２３０とソースフォロワー回路ＳＦＣと画素選択スイッチＳＴとを含む。
【００６５】
キャパシター２３０は、容量ＣＰと抵抗ＲＰとにより等価的に表される。キャパシター２３０２には例えば赤外線やテラヘルツ光等の電磁波の入射に基づく熱が伝達され、キャパシター２３０の焦電体（強誘電体）２３２には、温度に応じた自発分極が発生している。そして電極２３３、２３６の表面電荷と電気的に中性を保っている。
【００６６】
ソースフォロワー回路ＳＦＣは、例えばＮ型のデプレッション・トランジスターＴＮと、プルダウン抵抗Ｒとを含む。
【００６７】
Ｎ型のデプレッション・トランジスターＴＮと抵抗Ｒは、ＶＣＣのノード（広義には高電位電源ノード）とＧＮＤのノード（広義には低電位電源ノード）の間に直列に設けられ、ソースフォロワー回路ＳＦＣが構成されている。
【００６８】
Ｎ型トランジスターＴＮのゲートには、キャパシター２３０からの検出信号ＳＤ（検出電圧）が入力され、Ｎ型トランジスターＴＮのソースは、抵抗Ｒの一端に接続される。トランジスターＴＮと抵抗Ｒにより構成されるソースフォロワー回路ＳＦＣ３のゲインはほぼ１になる。そしてＮ型トランジスターＴＮのソースに対応する出力ノードＮＱから、検出信号ＳＤの電圧変化に伴い変化する出力電圧ＶＯが、画素選択スイッチＳＴを介して出力される。
【００６９】
画素選択スイッチＳＴは画素選択トランジスターで構成できる。画素選択トランジスターＳＴのゲートには、図５（Ｂ）に示す複数の行線ＷＬ０，ＷＬ１，ＷＬ２，…のうち１本が接続される。複数の行線ＷＬのうちのいずれか１本の電位がアクティブとなる一水平走査期間（１Ｈ）に、画素選択トランジスターＳＴはソースフォロワー回路ＳＦＣからの電圧を、図５（Ｂ）に示す複数の列線ＤＬ０，ＤＬ１，ＤＬ２，…の１本に供給する。
【００７０】
図５（Ａ）に示す読み出し回路３２０は、図７に示すように複数の列線ＤＬ０〜ＤＬ３１９に接続される複数の増幅回路３２２を有することができ、図７は列線ＤＬ０に接続される増幅回路３２２を示している。１本の列線ＤＬに一つの増幅回路３２２が設けられることで、１本の列線ＤＬに接続される列方向の複数の画素回路３５０（図７に示す画素Ｓ００，Ｓ１０，Ｓ２０，…内の画素回路）で一つの増幅回路３２２が共用される。
【００７１】
３．熱型電磁波検出装置の動作
図８は、センサーデバイス３００の動作を示すタイミングチャートである。図５（Ａ）に示す制御回路３４０は、図８に示す一垂直走査期間（１Ｖ）を示す一垂直走査信号を生成し、さらに列線ＤＬの本数に基づいて図８に示す一水平走査期間（１Ｈ）を設定する一水平走査信号を生成する。
【００７２】
図５（Ａ）に示す行選択回路３１０は、複数の行線ＷＬ０，ＷＬ１，…に、図８に示すように一水平走査期間（１Ｈ）毎にアクティブとなる電位の走査信号を供給する。例えば行線ＷＬ１の電位がアクティブとなると、図５（Ｂ）に示す行線ＷＬ１に接続された３２０個の画素回路３５０にて、図６に示す画素選択スイッチＳＴが一水平走査期間（１Ｈ）に亘って同時にオンされる。
【００７３】
これにより、３２０個の画素回路３５０の各々にて図６のキャパシター２３０からの検出信号ＳＤの電圧に伴う出力電圧ＶＯがソースフォロア回路ＳＦＣ及び画素選択スイッチＳＴを介して、複数の列線ＤＬ０〜ＤＬ２３９に出力される。
【００７４】
本実施形態の外力発生部２９０では、外力発生制御部２９６での制御に従い、一ドット（一画素）毎の熱分離、２フィールド毎の一ライン（一行）の半数分の画素の熱分離、一ライン毎の熱分離、またはそれらの変形例のいずれかの熱分離動作が実施される。
【００７５】
３．１．一ドット毎の熱分離
図９は一ドット毎の熱分離動作を示す図である。図９に示すように、一垂直走査期間（１Ｖ）内に、行数Ｎ個の一水平走査期間（１Ｈ）が設定される。列数をＭとすると、最大で１Ｈ／Ｍの時間だけ、図９にて○印で示す一画素のみの熱型電磁波検出器２００の外力発生部２９０により図１に示す熱分離状態を設定する。その時、図９にて×印で示す他の全ての画素の熱型電磁波検出器２００の外力発生部２９０では、図４に示す放熱状態に設定される。一水平走査期間（１Ｈ）内にて、１Ｈ／Ｍの時間ずつ図９の右側に向けて熱分離される画素を一つずつシフトする。つまり、図７に示す各列の増幅器３２２から、一水平走査期間（１Ｈ）内に１Ｈ／Ｍ毎の時分割で、電磁波照射に基づき熱型電磁波検出素子２２０から出力される検出信号が、増幅されて出力される。
【００７６】
第２〜第Ｎ番目の一水平走査期間（１Ｈ）では第２〜第Ｎ行目の熱型電磁波検出器２００が同様に時分割で熱分離動作させ、一垂直走査期間（１Ｖ）内に全画素の熱型電磁波検出素子２２０からの信号読み出しが完了する。
【００７７】
つまり、同一行内の一つの熱型電磁波検出素子２２０から検出信号が出力されるときに、その一つの熱型電磁波検出素子２２０と対応する支持膜２１０を基板１００から離間させ、その一つの熱型電磁波検出素子２２０と行方向及び列方向にて隣り合う他の熱型電磁波検出素子２２０と対応する支持膜２１０は基板１００と接触させている。
【００７８】
従って、センサーアレイ３０１内のどの熱型電磁波検出素子２２０においても、信号が読み出される時にはその周囲の全て熱型電磁波検出素子２２０は放熱されている。このため、センサーアレイ３０１内のどの熱型電磁波検出素子２２０においても、行方向及び列方向で隣接する熱型電磁波検出素子２２０との間の熱クロストークは均一化される。それにより、センサーアレイ３０１内の全ての熱型電磁波検出素子２２０において検出精度が均一化され、検出精度の面内均一性が向上する。
【００７９】
なお、図９の変形例として、一水平走査期間（１Ｈ）を例えば２分割した前半の１Ｈ／２期間で例えば第１行目の奇数番目の熱型電磁波検出素子２２０を熱分離させ、第１行目の偶数番目の熱型電磁波検出素子２２０を放熱させても良い。この場合、後半の１Ｈ／２期間で第１行目の偶数番目の熱型電磁波検出素子２２０を熱分離させ、第１行目の奇数番目の熱型電磁波検出素子２２０は放熱される。このようにしても図９と同じ効果が得られる上に、外力発生部２９０の駆動周波数が１／２となり、より駆動し易くなる。
【００８０】
３．２．フィールド毎の一ライン（一行）の半数分の画素の熱分離
図１０（Ａ）（Ｂ）は、一垂直走査期間（１Ｖ）を二分した第１フィールド期間（１Ｆ）と第２フィールド期間（２Ｆ）の熱分離及び放熱状態を示している。図１０（Ａ）に示す第１フィール期間（１Ｆ）では、第１ラインの例えば奇数番目の画素が熱分離状態（○印）とされ、第１ラインの偶数番目の画素と第２〜第Ｎラインの各画素は全て放熱状態（×印）に設定される。第２〜第Ｎ番目の一水平走査期間（１Ｈ）では第２〜第Ｎ行目の奇数番目の画素のみを熱分離動作させ、一垂直走査期間（１Ｖ）内に全画素からの信号読み出しが完了する。
【００８１】
図１０（Ｂ）に示す第２フィール期間（２Ｆ）では、第１ラインの偶数番目の画素が熱分離状態（○印）とされ、第１ラインの奇数番目の画素と第２〜第Ｎラインの各画素は全て放熱状態（×印）に設定される。第２〜第Ｎ番目の一水平走査期間（１Ｈ）では第２〜第Ｎ行目の偶数番目の画素のみを熱分離動作させ、一垂直走査期間（１Ｖ）内に全画素からの信号読み出しが完了する。
【００８２】
図１０（Ａ）（Ｂ）の駆動法でも、センサーアレイ３０１内のどの熱型電磁波検出素子２２０においても、信号が読み出される時にはその周囲の全て熱型電磁波検出素子２２０は放熱されている。このため、センサーアレイ３０１内のどの熱型電磁波検出素子２２０においても、行方向及び列方向にて隣接する熱型電磁波検出素子２２０との間の熱クロストークは均一化される。それにより、センサーアレイ３０１内の全ての熱型電磁波検出素子２２０において検出精度が均一化され、検出精度の面内均一性が向上する。
【００８３】
３．３．一ライン毎の熱分離
図１１は、一ライン毎の熱分離動作を示している。図１１に示すように、第１ラインの全画素が熱分離状態（○印）とされ、第２〜第Ｎラインの全画素は放熱状態（×印）に設定される。第２〜第Ｎ番目の一水平走査期間（１Ｈ）の各々では第２〜第Ｎ行の各行中の全画素で熱分離動作させ、一垂直走査期間（１Ｖ）内に全画素からの信号読み出しが完了する。
【００８４】
図１１の駆動法では、センサーアレイ３０１内のどの熱型電磁波検出素子２２０においても、信号が読み出される時には列方向で隣り合う熱型電磁波検出素子２２０は放熱されている。このため、センサーアレイ３０１内のどの熱型電磁波検出素子２２０においても、列方向にて隣接する熱型電磁波検出素子２２０との間の熱クロストークは均一化される。一方、センサーアレイ３０１内のどの熱型電磁波検出素子２２０においても、信号が読み出される時には行方向で隣り合う熱型電磁波検出素子２２０は放熱されていない。ただし、従来の機械式チョッパーを用いた場合のようにセンサーアレイ３０１内の全画素を熱分離状態に設定するものと比較すれば、検出精度の面内均一性が向上する。また、外力発生部２９０の駆動周波数が図９及び図１０よりも低くなり、より駆動し易くなる。
【００８５】
３．４．一ライン毎の熱分離等の変形例
図１２は、図１１の変形例を示している。図１２では、第１行目及び第２行目の熱分離／放熱状態の設定については図１１と同じであるが、第３〜第Ｎ行目の設定が図１１とは異なる。つまり図１１では、読み出しが選択されている例えば第１行目と隣接しない第３〜第Ｎ行内の全ての熱型電磁波検出素子２２０と対応する支持膜２１０を基板１００から離間させて熱分離状態としている。このようにしても、図１１と同じ効果が得られることは明らかである。なお、第３〜第Ｎ行内の全ての熱型電磁波検出素子２２０を熱分離状態に設定しても、これらの行は行選択回路３１０にて選択されていないので、列線ＤＬに信号が読み出されることはない。
【００８６】
図１２と同様にして、図９及び図１０（Ａ）（Ｂ）においても、読み出しが選択されている行と隣接しない行内の全ての熱型電磁波検出素子２２０と対応する支持膜２１０を基板１００から離間させて熱分離状態とすることができる。外力発生部２９０は、支持膜２１０を基板１００から離間させるときにはコイル２９４に通電しなくて済むので、消費電力を低減できる。
【００８７】
４．外力発生部及び外力発生制御部の変形例
４．１．静電力を発生させる外力発生部
図１３は、外力発生部４００が、例えば支持膜２１０に設けた第１電極４０２と、基板１００の例えば裏面に設けた第２電極４０４とを有している。外力発生制御部４１０は、一対の電極４０２，４０４間に静電力を生じさせる電圧を印加する。こうすると、特許文献２と同様にして、静電力により支持膜２１０を基板１００に接触させることができる。この場合、電極４０２は下部電極２３４で代用しても良いが、こうする特許文献２と同様に検出信号にノイズが重畳する虞がある点で好ましくない。
【００８８】
４．２．裏面入射型の反射ミラーを電極として兼用
図１４は、裏面入射型の熱型電磁波検出器２０１を示している。この場合、図１３の第２電極４０４は、空洞部１０２に臨む基板１００の表面に形成される。第２電極４０４は反射ミラーとして兼用され、空洞部１０２に入射された電磁波を反射して、熱型電磁波検出器２０１はその裏面からも電磁波が入射される。
【００８９】
このとき、一対の電極４０２，４０４間の距離をλ／４ｎ（λ：電磁波の波長、ｎ：自然数）とすると良い。こうすると、一対の電極４０２，４０４にて構成される共振器の共振波長λの電磁波が増強されて熱型電磁波検出器２０１に入射される。従って、例えば物質から発せられる固有の波長によりその物質を同定する場合、一対の電極４０２，４０４にて構成される共振器を光フィルターとして兼用することができる。
【００９０】
一対の電極４０２，４０４間の距離は、外力発生制御部４１０からの電圧により可変させても良い。こうすると、選択波長λを可変することができる。複数種の選択波長λを切り換えることで、物質を同定する装置の汎用性が高まる。
【００９１】
ここで、図２に示すアーム２１０Ｂの変位量δは、
δ＝３ＷＬ３／８Ｅｂｔ３…（１）
となる。ここで、Ｗ：図１に示すコイル２９４の吸引力、Ｌ：図２に示すアーム２１０Ｂの長さ、ｂ：アーム２１０Ｂの幅、ｔ：アーム２１０Ｂの厚さ、Ｅ：アーム２１０Ｂのヤング率である。
【００９２】
コイル２９４の吸引力Ｗは、
Ｗ＝μＨ２Ｓ／２…（２）
となる。ここで、μ：透磁率、Ｈ：コイル２９４が作る磁場、Ｓ：コイル２９４の面積である。
【００９３】
磁場Ｈ（Ａ／ｍ）は、
Ｈ＝ｎＩ／２ａ…（３）
となる。ここで、ｎ：コイル２９４の巻き数、Ｉ：コイル２９４に流す電流、ａ：コイル２９４の半径である。
【００９４】
式（１）に式（２）（３）及びＳ＝πａ２を代入すると、
δ＝（３π／６４）×（μｎ２Ｉ２）×（Ｌ３／Ｅｂｔ３）…（４）
となる。
【００９５】
式（４）に、ｎ＝１０、Ｌ＝２００μｍ、ｂ＝２μｍ、ｔ＝１μｍ、Ｅ＝７０ＧＰａ、μ＝        を代入すると
δ＝１．０５７×１０３×Ｉ２μｍ…（５）
となり、アーム２１０Ｂの変位量δは電流Ｉの二乗に比例する。
【００９６】
式（５）はアーム２１０Ｂが１本の場合であるので、アーム２１０Ｂが図２に示すように２本ある場合には、式（５）の半分の変位量δとなる。アーム２１０Ｂ２本の時の変位量δと電流Ｉとの関係は、図１５に示す通りとなる。図１５に示すように、コイル２９４に流す電流ＩをｍＡオーダーで変化させることで、２本のアーム２１０Ｂで支持された支持膜２１０を変位量δだけ変位させることができる。それにより、一対の電極４０２，４０４間の距離をλ／４ｎに調整することができる。
【００９７】
なお、一対の電極４０２，４０４間の距離をλ／４ｎに調整して、一対の電極４０２，４０４を光フィルターとして兼用する実施形態では、必ずしも支持膜２１０を基板１００に接触させて放熱せずに、機械式チョッパーを用いるものでも実用上の効果は高い。
【００９８】
５．電子機器
図１６に本実施形態のセンサーデバイス含む電子機器の構成例を示す。この電子機器は、光源の他に、光学系５００、センサーデバイス５１０（検出回路）、画像処理部５２０、処理部５３０、記憶部５４０、操作部５５０、表示部５６０を含む。なお本実施形態の電子機器は図１６の構成に限定されず、その構成要素の一部（例えば光学系、操作部、表示部等）を省略したり、他の構成要素を追加したりするなどの種々の変形実施が可能である。
【００９９】
光学系５００は、例えば１又は複数のレンズや、これらのレンズを駆動する駆動部などを含む。そしてセンサーデバイス５１０への物体像の結像などを行う。また必要であればフォーカス調整なども行う。
【０１００】
センサーデバイス５１０は、図２等で説明したものであり、物体像の撮像処理を行う。画像処理部５２０は、センサーデバイス５１０からのデジタルの画像データ（画素データ）に基づいて、画像補正処理などの各種の画像処理を行う。
【０１０１】
処理部５３０は、電子機器の全体の制御を行ったり、電子機器内の各ブロックの制御を行ったりする。この処理部５３０は、例えばＣＰＵ等により実現される。記憶部５４０は、各種の情報を記憶するものであり、例えば処理部５３０や画像処理部５２０のワーク領域として機能する。操作部５５０は、ユーザが電子機器を操作するためのインターフェースとなるものであり、例えば各種ボタンやＧＵＩ（Graphical User Interface）画面などにより実現される。表示部５６０は、例えばセンサーデバイス５１０により取得された画像やＧＵＩ画面などを表示するものであり、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの各種のディスプレイや投写型表示装置などにより実現される。
【０１０２】
なお本実施形態は、ＦＰＡ（Focal Plane Array:焦点面アレイ）を用いた赤外線カメラや赤外線カメラを用いた電子機器に適用できる。赤外線カメラを適用した電子機器としては、例えば夜間の物体像を撮像するナイトビジョン機器、物体の温度分布を取得するサーモグラフィー機器、人の侵入を検知する侵入検知機器、物体の物理情報の解析（測定）を行う解析機器（測定機器）、火や発熱を検知するセキュリティー機器、工場などに設けられるＦＡ（Factory Automation）機器などが想定できる。ナイトビジョン機器を車載機器に適用すれば、車の走行時に夜間の人等の姿を検知して表示することができる。またサーモグラフィー機器に適用すれば、インフルエンザ検疫等に利用することができる。
【０１０３】
図１７に本実施形態の熱電型電磁波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１１０の熱電型電磁波検出器の電磁波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。
【０１０４】
特定物質探知装置１０００は、制御ユニット１０１０と、照射光ユニット１０２０と、光学フィルター１０３０と、撮像ユニット１０４０と、表示部１０５０とを備えて構成されている。撮像ユニット１０４０は、図示しないレンズなどの光学系と前述の熱型電磁波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含んで構成されている。
【０１０５】
制御ユニット１０１０は、本装置全体を制御するシステムコントローラーを含み、該システムコントローラーは制御ユニットに含まれる光源駆動部および画像処理ユニットを制御する。照射光ユニット１０２０は、テラヘルツ光（波長が１００μｍ〜１０００μｍの範囲にある電磁波を指す。）出射するレーザー装置と光学系を含み、テラヘルツ光を検査対象の人物１０６０に照射する。なお、照射光ユニット１０２０は、機械式チョッパーを使用せずに連続照射することができる。人物１０６０からの反射テラヘルツ光は、探知対象である特定物質１０７０の分光スペクトルのみを通過させる光学フィルター１０３０を介して撮像ユニット１０４０に受光される。撮像ユニット１０４０で生成された画像信号は、制御ユニット１０１０の画像処理ユニットで所定の画像処理が施され、その画像信号が表示部１０５０へ出力される。そして人物１０６０の衣服内等に特定物質１０７０が存在するか否かにより受光信号の強度が異なるので特定物質１０７０の存在が判別できる。
【０１０６】
図１８は、周波数がテラヘルツの光を受信して撮像するテラヘルツカメラ１１００を示している。テラヘルツカメラ１１００は、筐体１１１０にスリット１１２０とレンズ１１３０を有する。
【０１０７】
図１９に示すように、筐体１１１０内には、テラヘルツ光源１２００と、光源駆動回路１２１０とが設けられ、スリット１１２０を介して対象物に向けてテラヘルツ光を出射する。
【０１０８】
対象物からの反射光はレンズ１１３０にて集光され、上述した実施形態に係るセンサーデバイス（熱型電磁波検出装置）１２２０にて検出される。センサーデバイス１２２０からのデジタル信号は、演算処理装置１２３０にて演算処理され、描画処理回路１２４０で描画処理されて、記憶装置１２５０に記憶され、あるいは表示装置１２６０に表示される。
【０１０９】
テラヘルツカメラの用途は様々であり、上述した以外の分野、例えば薬剤検査の分野では、製薬時には決勝投薬多形の混入、薬効成分の偏り、空洞または異物の有無が検査される。調剤時には、薬の種類や分量のチェックや異物混合が検査される。投薬時には、投薬すべき薬剤の種類や成分が正しいかがチェックされる。この他、テラヘルツカメラを各種工場ラインに組み込めば、製品の全数チェックが可能となる。
【０１１０】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語（高電位電源ノード、低電位電源ノード等）と共に記載された用語（ＶＣＣノード、ＧＮＤノード）は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。またセンサーデバイス、電子機器の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定に限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【０１１１】
１００  基板、１０２  空洞部、２１０  支持膜、２２０  熱型電磁波検出素子、２９０，４００  外力発生部、２９２  強磁性体、２９４  電磁石、２９６，４１０  外力発生制御部、３００  熱型電磁波検出装置、３１０，３２０  駆動回路、４０２  第１電極、４０４  第２電極（反射ミラー）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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