(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦電素子と、
前記焦電素子からの検出信号がゲートに入力されるトランジスターを含むソースフォロワー回路と、
前記トランジスターに流れる電流を遮断する第１スイッチング素子と、
前記焦電素子と前記トランジスターのゲートとの接続を遮断する第２スイッチング素子と、を有し、
前記第１スイッチング素子が前記トランジスターに流れる電流の遮断を解除する前に、前記第２スイッチング素子が前記焦電素子と前記トランジスターのゲートとの接続を遮断することを特徴とする検出回路。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２スイッチング素子と前記トランジスターのゲートとを接続する配線の電荷を放電させる放電スイッチをさらに有することを特徴とする検出回路。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１スイッチング素子が前記トランジスターに流れる電流の遮断を解除する後であって、かつ、前記第２スイッチング素子が前記焦電素子と前記トランジスターのゲートとの接続の遮断を解除する前に、前記放電スイッチによる放電が終了することを特徴とする検出回路。
【請求項４】
請求項３において、
前記第２スイッチング素子により前記ゲートと前記焦電素子との接続が解除される前に、前記放電スイッチが放電動作を開始することを特徴とする検出回路。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項において、
前記ソースフォロワー回路は、
前記検出回路の出力ノードと低電位電源ノードとの間に設けられ、前記焦電素子からの検出信号がゲートに入力される第１のＰ型トランジスターと、
高電位電源ノードと前記出力ノードとの間に設けられ、ゲートが基準電圧に設定される第２のＰ型トランジスターと、
を有することを特徴とする検出回路。
【請求項６】
請求項５において、
前記第２のＰ型トランジスターのゲートに前記基準電圧を供給する基準電圧生成回路がさらに設けられ、
前記基準電圧生成回路は、前記高電位電源ノードと前記低電位電源ノードとの間に直列接続された第３のＰ型トランジスターと第４のＰ型トランジスターとを有し、
前記低電位電源ノードがドレインに接続された前記第３のＰ型トランジスターのソースと、前記高電位電源ノードがソースに接続された前記第４のＰ型トランジスターのドレインとの接続ノードが、前記基準電圧生成回路の出力ノードとされ、
前記第３のＰ型トランジスターは、前記低電位電源ノードがゲートに接続され、
前記第４のＰ型トランジスターは、前記基準電圧生成回路の出力ノードがゲートに接続されることを特徴とする検出回路。
【請求項７】
請求項６において、
前記第１スイッチング素子は、前記第１のＰ型トランジスター及び前記第２のＰ型トランジスターに流れる電流を遮断する第５のＰ型トランジスターであり、
前記基準電圧生成回路は、前記第３のＰ型トランジスター及び前記第４のＰ型トランジスターに流れる電流を遮断する第６のＰ型トランジスターを有し、
前記第５のＰ型トランジスター及び前記第６のＰ型トランジスターのゲートに同一信号が供給されることを特徴とする検出回路。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の検出回路を含むことを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項９】
複数の行線と、
複数の列線と、
前記複数の行線と前記複数の列線の各１本に接続される複数の画素回路と、を有し、
前記複数の画素回路の各々は、
焦電素子と、
前記焦電素子からの検出信号がゲートに入力されるトランジスターを含むソースフォロワー回路と、
前記トランジスターに流れる電流を遮断する第１スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子が前記トランジスターに流れる電流の遮断を解除する前に、前記焦電素子と前記トランジスターのゲートとの間を遮断する第２スイッチング素子と、
前記複数の行線の１本が駆動される期間に、前記焦電素子の電荷の変化に基づく信号を、前記複数の列線の１本に供給する画素選択スイッチと、
前記第２スイッチング素子と前記トランジスターのゲートとを接続する配線の電荷を放電させる放電スイッチと、を含み、
駆動された前記１本の行線に接続された画素回路では、前記第１スイッチング素子が前記トランジスターに流れる電流の遮断を解除した後であって、かつ、前記第２スイッチング素子が前記焦電素子と前記トランジスターのゲートとの接続の遮断を解除する前に、前記放電スイッチによる放電を終了することを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項１０】
請求項９において、
前記第１スイッチング素子は、前記１本の行線に接続された画素回路に共用されることを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項１１】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の検出回路を含むことを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のセンサーデバイス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、焦電素子を備えた検出回路、センサーデバイス及び電子機器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、焦電素子等を用いた赤外線の検出回路が知られている。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。
【０００３】
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の従来技術では図１に示すように、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。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
非特許文献１では、各画素回路内のソースフォロア回路に常時電流が流れている。この電流は画素数の増加に伴って増大し、大きな電源電圧降下を引き起こすという問題があった。
【０００６】
本発明の幾つかの態様によれば、画素回路内のソースフォロア回路に常時電流が流れることを抑制し、あるいは電流遮断時のノイズが焦電流に悪影響することを抑制でききる検出回路、センサーデバイス及び電子機器を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の一態様は、
焦電素子と、
前記焦電素子からの検出信号がゲートに入力されるトランジスターを含むソースフォロワー回路と、
前記トランジスターに流れる電流を遮断する第１スイッチング素子と、
前記焦電素子と前記トランジスターのゲートとの接続を遮断する第２スイッチング素子と、
を有する検出回路に関する。
【０００８】
本発明の一態様によれば、第１スイッチング素子がソースフォロワー回路内のトランジスターに流れる電流を遮断するので、画素回路内のソースフォロア回路に常時電流が流れることを抑制できる。ソースフォロワー回路内のトランジスターには比較的大きな電流が流れているので、第１スイッチング素子の遮断解除動作によりソースフォロワー回路を動作させる際に、スイッチングノイズを引き起こす。このスイッチングノイズが、トランジスターのゲート−ソース間寄生容量を介してゲートに伝達され、さらにゲートから焦電素子に伝達される虞がある。焦電素子にノイズが伝達されると、微小な焦電流による電荷はノイズの大きな電荷に埋もれてしまい、焦電流の変動に伴う電圧変化をソースフォロワー回路が検出できなくなる。第２スイッチング素子が焦電素子とトランジスターのゲートとの接続を遮断できるので、スイッチングノイズが焦電素子に伝達されることはない。なお、焦電素子からの焦電流は十分に小さいので、第２スイッチング素子のオン／オフによるスイッチングノイズは無視できる。
【０００９】
（２）本発明の一態様では、前記第１スイッチング素子が前記トランジスターに流れる電流の遮断を解除する前に、前記第２スイッチング素子が前記焦電素子と前記トランジスターのゲートとの接続を遮断することができる。
【００１０】
それにより、ソースフォロワー回路が動作中にスイッチングノイズが焦電素子に伝達されることはない。なお、第１スイッチング素子の遮断動作時のスイッチングノイズが焦電素子に伝達されても問題はない。つまり、第１スイッチング素子がトランジスターに流れる電流を遮断するときに、第２スイッチング素子が焦電素子とトランジスターのゲートとの接続を維持していてもよい。このときソースフォロワー回路は動作停止状態だからである。
【００１１】
（３）本発明の一態様では、前記第２スイッチング素子と前記トランジスターのゲートとを接続する配線の電荷を放電させる放電スイッチをさらに有することができる。
【００１２】
放電スイッチは、ゲートから第２スイッチング素子を接続する配線上にスイッチングノイズが重畳しているとき、そのスイッチングノイズを含む電荷を放電させることができる。
【００１３】
（４）本発明の一態様では、前記第１スイッチング素子が前記トランジスターに流れる電流の遮断を解除した後であって、かつ、前記第２スイッチング素子が前記焦電素子と前記トランジスターのゲートとの接続の遮断を解除する前に、前記放電スイッチによる放電を終了することができる。
【００１４】
こうすると、第１スイッチング素子の動作によりスイッチングノイズが発生しても、そのノイズの電荷は放電スイッチにより放電され、放電後に第２スイッチング素子によりゲートと焦電素子とが接続されるので、ノイズの電荷が焦電素子に伝達されない。
【００１５】
（５）本発明の一態様では、前記第２スイッチング素子により前記ゲートと前記焦電素子との接続が解除される前に、前記放電スイッチが放電動作を開始することができる。
【００１６】
放電スイッチのオン／オフによって、光照射後の焦電素子にチャージされた電荷と、焦電素子よりディスチャージされた光照射前の電荷との変化に基づく信号（電圧変化）を検出することができる。こうして、光照射前後の電圧変化を高感度にて検出することができる。
【００１７】
（６）本発明の一態様では、
前記ソースフォロア回路は、
前記検出回路の出力ノードと低電位電源ノードとの間に設けられ、前記焦電素子からの検出信号がゲートに入力される第１のＰ型トランジスターと、
高電位電源ノードと前記出力ノードとの間に設けられ、ゲートが基準電圧に設定される第２のＰ型トランジスターと、
を有することができる。
【００１８】
こうすると、第１、第２のＰ型トランジスターのしきい値電圧等の特性バラツキの影響が出力電圧に及ぶのを抑制できるため、素子特性のバラツキを原因とする出力電圧のバラツキの低減が可能になる。
【００１９】
（７）本発明の一態様では、前記第２のＰ型トランジスターのゲートに前記基準電圧を供給する基準電圧生成回路がさらに設けられ、
前記基準電圧生成回路は、前記高電位電源ノードと前記低電位電源ノードとの間に直列接続された第３のＰ型トランジスターと第４のＰ型トランジスターとを有し、
前記低電位電源ノードがドレインに接続された前記第３のＰ型トランジスターのソースと、前記高電位電源ノードがソースに接続された前記第４のＰ型トランジスターのドレインとの接続ノードが、前記基準電圧発生回路の出力ノードとされ、
前記第３のＰ型トランジスターは、前記低電源ノードがゲートに接続され、
前記第４のＰ型トランジスターは、前記基準電圧発生回路の出力ノードをゲートに接続することができる。
【００２０】
このように、基準電圧Ｖｃｃ／２を生成する基準電圧発生回路の第３，第４のＰ型トランジスターは、ソースフォロワー回路の第１，第２のＰ型トランジスターと同じ構成となり、プロセスばらつきがあっても第１，第２のＰ型トランジスターと同じ傾向でばらつくので、相対的なばらつきが解消されて、プロセス変動への依存が少ない出力を確保することができる。特に、第１〜第４のＰ型トランジスターのサイズを同一にすれば、プロセスばらつきの影響を最小にすることができる。
【００２１】
（８）本発明の一態様では、
前記第１スイッチング素子は、前記第１のＰ型トランジスター及び前記第２のＰ型トランジスターに流れる電流を遮断する第５のＰ型トランジスターであり、
前記基準電圧生成回路は、前記第３のＰ型トランジスター及び前記第４のＰ型トランジスターに流れる電流を遮断する第６のＰ型トランジスターを有し、
前記第５のＰ型トランジスター及び前記第６のＰ型トランジスターのゲートに同一信号を供給することができる。
【００２２】
これにより、ソースフォロワー回路と、それを駆動する基準電圧生成回路の双方での貫通電流を抑制して消費電力を低減できる。
【００２３】
（９）本発明の他の態様は、上述の（１）〜（８）の検出回路を含むセンサーデバイスを定義している。
【００２４】
（１０）本発明のさらに他の態様は、
複数の行線と、
複数の列線と、
前記複数の行線と前記複数の列線の各１本に接続される複数の画素回路と、
を有し、
前記複数の画素回路の各々は、
焦電素子と、
前記焦電素子からの検出信号がゲートに入力されるトランジスターを含むソースフォロワー回路と、
前記トランジスターに流れる電流を遮断する第１スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子が前記トランジスターに流れる電流の遮断を解除する前に、前記焦電素子と前記トランジスターのゲートとの間を遮断する第２スイッチング素子と、
前記複数の行線の１本が駆動される期間に、前記焦電素子の電荷の変化に基づく信号を、前記複数の列線の１本に供給する画素選択スイッチと、
前記第２スイッチング素子と前記トランジスターのゲートとを接続する配線の電荷を放電させる放電スイッチと、
を含み、
駆動された前記１本の行線に接続された画素回路では、前記第１スイッチング素子が前記トランジスターに流れる電流の遮断を解除した後であって、かつ、前記第２スイッチング素子が前記焦電素子と前記トランジスターのゲートとの接続の遮断を解除する前に、前記放電スイッチによる放電を終了するセンサーデバイスに関する。
【００２５】
こうすると、１本の行線を駆動する期間毎に１本の行線に接続された画素回路から同時に読み出す際に、上述したスイッチングノイズが焦電素子に与える悪影響を排除できる。
【００２６】
（１１）本発明のさらに他の態様では、前記第１スイッチング素子は、前記１本の行線に接続された画素回路に共用することができる。こうすると、１本の行線に接続された画素回路に対して共用される一つの第１スイッチング素子を設けるだけでよく、１本の行線に接続された画素回路の各々に第１スイッチング素子を設けなくて済む。
【００２７】
（１２）本発明のさらに他の態様は、（１）〜（８）の検出回路または（９）〜（１１）のセンサーデバイスを含む電子機器を定義している。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る検出回路の回路図である。
【図２】図１に示す検出回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の他の実施形態に係る検出回路の回路図である。
【図４】図３に示す検出回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】２つのＰ型トランジスターを備えたソースフォロワー回路と基準電圧生成回路を備えた本発明のさらに他の実施形態に係る検出回路の回路図である。
【図６】図６（Ａ）（Ｂ）はセンサーデバイスの構成図である。
【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】増幅回路を示す回路図である。
【図９】センサーデバイスのタイミングチャートである。
【図１０】複数の画素回路に対して一つの第１スイッチング素子を共用する変形例の回路図である。
【図１１】電子機器のブロック図である。
【図１２】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１３】テラヘルツカメラの斜視図である。
【図１４】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】
【００２９】
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。
【００３０】
１．第１実施形態
図１に示す検出回路（画素回路ともいう）１Ａは、焦電素子２とソースフォロワー回路３とを含む基本回路を有する。図１に示す画素回路１Ａは、行線ＷＬ０により制御される画素選択スイッチＳＷ０に接続することができる。
【００３１】
焦電素子２は、焦電キャパシター１０の容量ＣＰと抵抗ＲＰとにより、等価的に表される。焦電素子２には例えば波長が赤外帯域の光（赤外線線）やテラヘルツの光（電磁波ともいう）等の光が入射され、焦電キャパシター１０の焦電体（強誘電体）１１には、焦電素子２の温度に応じた自発分極が発生している。そして電極１２、１３の表面電荷と電気的に中性を保っている。
【００３２】
ソースフォロワー回路３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。
【００３３】
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３を構成している。
【００３４】
Ｎ型トランジスターＴＮのゲートには、焦電素子２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。これらのトランジスターＴＮと抵抗Ｒによりソースフォロワー回路３が構成され、そのゲインはほぼ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が出力される。
【００３５】
本実施形態の画素回路１Ａは、焦電素子２とソースフォロワー回路３とを含む基本回路に、さらに追加の構成を備えている。第１スイッチング素子４は、Ｎ型トランジスターＴＮに流れる電流を遮断し、Ｎ型トランジスターＴＮと直列接続された例えばＰ型トランジスターにて形成されている。第２スイッチング素子５は、焦電素子２とＮ型トランジスターＴＮのゲートとの接続を遮断し、例えばＮ型トランジスターで形成されている。
【００３６】
画素回路１Ａでは、第１スイッチング素子４のゲートに入力される信号ＸＯＮが、図２に示すように一定期間だけＬＯＷとなる。なお、信号ＸＯＮは、図１に示す行線ＷＬ０をアクティブとして画素選択スイッチＳＷ０をオンさせる水平走査信号の反転信号とすることができる。信号ＸＯＮがＨＩＧＨである期間は第１スイッチングトランジスター４がオフされるので、ソースフォロワー回路３内のトランジスターＴＮに流れる電流を遮断して、画素回路１Ａ内のソースフォロア回路３に常時電流が流れることを抑制できる。
【００３７】
信号ＸＯＮがＬＯＷである期間に第１スイッチング素子４がオンする。このとき、従来のように光入射に起因して焦電素子２にて温度変化があると、その温度変化によって分極量が変化する焦電素子２に焦電流が流れ、検出信号ＳＤが変化する。この検出信号ＳＤがゲートに供給されるトランジスターＴＮは、そ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が出力される。
【００３８】
このとき、第１スイッチング素子４がオン／オフされると、トランジスターＴＮのソース電圧、チャネル電圧、ドレイン電圧が大きく変動する。これらの電圧変動がノイズとして、比較的大きなトランジスターＴＮのゲート寄生容量を介してトランジスターＴＮのゲートに伝達され、さらにゲートから焦電素子２に伝達される虞がある。
【００３９】
もし焦電素子２にノイズが伝達されると、微小な焦電流による電荷はノイズの大きな電荷に埋もれてしまい、焦電流の変動に伴う電圧変化をソースフォロワー回路３が検出できなくなる。
【００４０】
そこで、焦電素子２とトランジスターＴＮのゲートとの接続を遮断する第２スイッチング素子５を設けている。こうして、第１スイッチング素子４がオン／オフされる時には、第２スイッチング素子５により焦電素子２とトランジスターＴＮのゲートとの接続を遮断しておくことができる。それにより、スイッチングノイズがトランジスターＴＮのゲートに伝達されたとしても、そのスイッチングノイズが焦電素子２に伝達されることを防止できる。なお、第２スイッチング素子５はノイズの発生の少ないトランジスターで構成できるため、オン／オフ動作によるスイッチングノイズは無視できるほど小さくすることができる。
【００４１】
特に、第１スイッチング素子４が図２の時刻ｔ１にてオンされて遮断解除されたときに発生するノイズが問題となる。ソースフォロワー回路３が動作状態となり、ノイズが重畳された電荷に基づく検出信号ＳＤが、ソースフォロワー回路３のトランジスターＴＮのゲートに供給された状態で検出動作が実施されてしまうからである。従って、本実施形態では、図２に示すように、時刻ｔ１にて信号ＸＯＮをＬＯＷにして第１スイッチング素子４により遮断解除する時には、第２スイッチング素子５のゲートに供給される信号ＣＮＣＴをＬＯＷとして、第２スイッチング素子５により焦電素子２とトランジスターＴＮのゲートとの接続を遮断している。
【００４２】
図２の時刻ｔ１後の時刻ｔ２にて、第２スイッチング素子５のゲートに供給される信号ＣＮＣＴがＨＩＧＨとなるので、焦電素子２からの、ノイズが重畳されていない電荷に基づく検出信号ＳＤが、ソースフォロワー回路３のトランジスターＴＮのゲートに供給されて、検出動作を実施できる。
【００４３】
一方、第１スイッチング素子４が図２の時刻ｔ４にて遮断動作する時のスイッチングノイズは、焦電素子２に伝達されても問題はない。つまり、第１スイッチング素子４がトランジスターＴＮに流れる電流を遮断するときに、第２スイッチング素子５が焦電素子２とトランジスターＴＮのゲートとの接続を維持していてもよい。このときソースフォロワー回路３は動作停止状態だからである。よって、第２スイッチング素子５のゲートに供給される信号ＣＮＣＴをＬＯＷとして第２スイッチング素子５により遮断動作を開始する時刻ｔ３は、時刻ｔ４の前後の何れであってもよい。
【００４４】
２．第２実施形態
図３は、図１の検出回路（画素回路）１Ａに放電スイッチ６を追加した検出回路（画素回路）１Ｂを示している。
【００４５】
図３に示す放電スイッチは、第２スイッチング素子５とトランジスターＴＮのゲートとを接続する配線の電荷を放電させるスイッチであり、例えばＮ型トランジスターにて形成される。
【００４６】
放電スイッチ６は、トランジスターＴＮのゲートと第２スイッチング素子５とを接続する配線上にスイッチングノイズが重畳しているとき、そのスイッチングノイズを含む電荷を放電させることができる。
【００４７】
図４は、図３に示す画素回路１Ｂのタイミングチャートであり、信号ＸＯＮのＬＯＷ期間ｔ１−ｔ６と、信号ＣＮＣＴのＨＩＧＨ期間ｔ３−ｔ５は、図２と同様に設定されている。
【００４８】
放電スイッチ６による放電動作は、図４に示す時刻ｔ１の前から実施され、時刻ｔ１と時刻ｔ３との間の時刻ｔ２に終了させることができる。つまり、放電スイッチ６による放電動作は、第１スイッチング素子４がトランジスターＴＮに流れる電流の遮断を解除する時（図４の時刻ｔ１）の後であって、かつ、第２スイッチング素子５が焦電素子２とトランジスターＴＮのゲートとの接続の遮断を解除する時（図４の時刻ｔ３）よりも前の時刻ｔ２に終了させることができる。
【００４９】
こうすると、第１スイッチング素子４の動作によりスイッチングノイズが発生しても、そのノイズの電荷は放電スイッチ６により放電され、放電後に第２スイッチング素子５によりトランジスターＴＮのゲートと焦電素子２とが接続されるので、ノイズの電荷が焦電素子２に伝達されることはない。
【００５０】
また、放電スイッチ６による放電動作は、図４に示す時刻ｔ１と同時またはそれ以前から開始されていると良い。時刻ｔ１での第１スイッチング素子４の動作によりスイッチングノイズが発生しても、直ちにそのノイズの電荷を放電スイッチ６により放電できるからである。
【００５１】
また、第２スイッチング素子５によりトランジスターＴＮのゲートと焦電素子２との接続が解除される時刻ｔ５の前の時刻ｔ４に、放電スイッチ６が放電動作を開始することができる。
【００５２】
ここで、図３の放電スイッチ６がオフしている図４の期間ｔ２−ｔ４では、焦電素子２に電荷がチャージされた状態である。その一方で、図３の放電スイッチ６が図４の時刻ｔ４でオンすると、光照射時に蓄えられた電荷がディスチャージされる。放電スイッチ６がオンされた後の焦電素子２の電荷は、光照射中にも拘わらず光照射がない時の電荷となる。つまり、ソースフォロア―回路３の出力電圧ＶＯは、光照射前後の焦電流を反映した電圧変化とる。なお、放電スイッチ６がオンしてソースフォロワー回路３のトランジスターＴＮのゲートに０Ｖが印加されても、トランジスターＴＮはデェプレッション型であるのでオンされて、光照射前の出力電圧ＶＯを出力することができる。
【００５３】
このように、第２スイッチング素子５がオンしている期間ｔ３−ｔ５の途中で放電スイッチ６をオンさせることで、放電スイッチ６を電子チョッパーとして利用できる。つまり、図示しない機械式チョッパーにより光が継続して照射しているにも拘わらず、放電スイッチ６のオン／オフによって、期間ｔ３−ｔ４での光照射後の焦電素子２の電荷と、期間ｔ４−ｔ５での光照射前と等価のディスチャージ後の電荷との変化に基づく信号（電圧変化）を検出することができる。こうして、期間ｔ３−ｔ５中に時系列で出力される光照射の前後の電圧変化ＶＯを高感度にて検出することができる。このため、各画素回路１Ｂに増幅回路を設ける必要が必ずしもなく、画素回路１Ｂを小型化することができる。
【００５４】
３．第３実施形態
３．１．ソースフォロワー回路
図５は、本発明のさらに他の実施形態に係る検出回路（画素回路）１Ｃを示している。この画素回路１Ｃのソースフォロワー回路３Ａは、図３に示すＮ型デプレッション・トランジスターＴＮに代えて、第１のＰ型トランジスターＴＰ１と第２のＰ型トランジスターＴＰ２とを有する。図５に示す検出回路１Ｃが、焦電素子２、第２スイッチング素子５及び放電スイッチ６を有する点は、図３と同じである。なお、検出回路１Ｃに接続される画素選択スイッチＳＷ０は省略されている。
【００５５】
第１のＰ型トランジスターＴＰ１（Ｐ型ＭＯＳトランジスター）は、出力ノードＮＱとＧＮＤノード（低電位電源ノード）との間に設けられる。例えば図５ではＴＰ１のソースが出力ノードＮＱに接続され、ドレインがＧＮＤノードに接続され、焦電素子２からの検出信号ＳＤがゲートに入力される。
【００５６】
第２のＰ型トランジスターＴＰ２（Ｐ型ＭＯＳトランジスター）は、ＶＣＣノード（高電位電源ノード）と出力ノードＮＱとの間に設けられる。例えば図５ではＴＰ２のソースがＶＣＣノードに接続され、ドレインが出力ノードＮＱに接続され、ゲートが出力ノードＮＱと接続されて、そのゲートは基準電圧Ｖｃｃ／２に設定される。
【００５７】
また、Ｐ型トランジスターＴＰ１の基板電位はＴＰ１のソースの電位に設定される。またＰ型トランジスターＴＰ２の基板電位はＴＰ２のソースの電位に設定される。このようにＰ型トランジスターＴＰ１、ＴＰ２の基板電位をそのソース電位に設定することで、基板バイアス効果によるＴＰ１、ＴＰ２のしきい値電圧の変動を防止できるため、ＴＰ１とＴＰ２のしきい値電圧を、より近づけることが可能になる。
【００５８】
Ｐ型トランジスターＴＰ１とＴＰ２とは、そのゲート長及びゲート幅の両方を同一にして、Ｐ型トランジスターＴＰ１、ＴＰ２のしきい値電圧等の素子特性を近づけることが可能になる。こうして、製造プロセス変動等に起因する出力電圧Ｖｏの変動を抑制できる。
【００５９】
図５に示すようにトランジスターＴＰ２のゲートは基準電圧Ｖｃｃ／２に設定されている。従って、トランジスターＴＰ２のゲート・ソース間電圧はほとんどＶｃｃ／２であり、ＴＰ２は飽和領域で動作するため、ＴＰ２には、ほとんどゲート・ソース間電圧Ｖｃｃ／２としきい値電圧だけで決まる電流が流れる。
【００６０】
一方、トランジスターＴＰ１はトランジスターＴＰ２に直列接続されているため、ＴＰ１には同じ電流が流れる。そしてトランジスターＴＰ１の基板電位は、トランジスターＴＰ２と同様にソース電位に設定されている。従って、トランジスターＴＰ１のしきい値電圧とトランジスターＴＰ２のしきい値電圧を等しくできる。更にトランジスターＴＰ１は飽和領域で動作し、トランジスターＴＰ１とＴＰ２が同一のトランジスタサイズ（ゲート幅、ゲート長が同一）であるとすると、ＴＰ１のゲート・ソース間電圧は、ＴＰ２のゲート・ソース間電圧であるＶｃｃ／２とほぼ同じ電圧になる。また、トランジスターＴＰ１のゲートは第２スイッチング素子５を介して焦電素子２に接続され、ＴＰ１のゲートのノードＮＤとＧＮＤの間には焦電素子１０の抵抗ＲＰが存在するため、ノードＮＤは定常的にはほぼ０Ｖに設定される。より正確には、放電スイッチ６がオンしているときにはノードＮＤは０Ｖであり、第２スイッチング素子５を介して焦電素子２がノードＮＤと接続された場合も、焦電素子２に蓄積された電荷は非常に小さいので、それが充電されたノードＮＤの電位はほぼ０Ｖである。従って、トランジスターＴＰ１のソースノードである検出回路の出力ノードＮＱの電圧Ｖｏは、定常的にはＶｃｃ／２とほぼ同じ電圧に設定される。
【００６１】
この状態で焦電素子２に光が照射されて焦電素子２の温度が変化すると、図４の期間ｔ３−ｔ４では、発生した焦電流によりトランジスターＴＰ１のゲート（ゲート容量）が過渡的に充電され、電圧がΔＶだけ変動する。このとき、トランジスターＴＰ１とトランジスターＴＰ２には等しい電流が流れるため、トランジスターＴＰ１とトランジスターＴＰ２のゲート・ソース間電圧が等しくなるようにノードＮＱの電圧が変化する。これにより、トランジスターＴＰ１とトランジスターＴＰ２のゲート・ソース間電圧は共にＶｃｃ／２−ΔＶ／２となり、このとき、ＴＰ１のソース電圧であるＶＱは、ＶＱ＝Ｖｃｃ／２＋ΔＶ／２となる。即ち、トランジスターＴＰ１、ＴＰ２からなる回路はゲイン＝０．５のソースフォロワー回路３Ａとして動作する。なお、ソースフォロワー回路３Ａの電流を遮断する第１スイッチング素子４Ａを、図１及び図３の第１スイッチング素子４として機能させることで、図４の期間ｔ４−ｔ５での光照射前のディスチャージ電圧もサンプリングすることができる。
【００６２】
本実施形態の検出回路では、Ｐ型トランジスターＴＰ１とＴＰ２のしきい値電圧等が相殺されて、これらのしきい値電圧等の特性バラツキが出力電圧のバラツキとして現れることを抑制できる。従って、出力電圧のバラツキを低減でき、赤外線の検出精度等を向上できる。
【００６３】
３．２．基準電圧発生回路
図５では、例えば画素回路１Ｃ中に、第２のＰ型トランジスターＴＰ２のゲートに基準電圧Ｖｃｃ／２を供給する基準電圧生成回路７を設けることができる。
【００６４】
基準電圧生成回路７は、高電位電源ノードと低電位電源ノードとの間に直列接続された第３のＰ型トランジスターＴＰ３と第４のＰ型トランジスターＴＰ４とを有する。低電位電源ノードがドレインに接続された第３のＰ型トランジスターＴＰ３のソースと、高電位電源ノードがソースに接続された第４のＰ型トランジスターＴＰ４のドレインとの接続ノードＮＲが、基準電圧発生回路７の出力ノードとされる。
【００６５】
第３のＰ型トランジスターＴＰ３は低電源ノードがゲートに接続され、第４のＰ型トランジスターＴＰ４は、基準電圧発生回路７の出力ノードＮＲがゲートに接続される。
【００６６】
つまり、基準電圧生成回路７の第３，第４のＰ型トランジスターＴＰ３，ＴＰ４の構成は、焦電素子２に接続される第１，第２のＰ型トランジスターＴＰ１，ＴＰ２と実質的に同じ構成である。第３のＰ型トランジスターＴＰ３のゲートは低電位電源ノードの電圧０Ｖが供給されるが、焦電素子２の定常状態では第１のＰ型トランジスターＴＰ１のゲート電圧ＳＤは上述の通り０Ｖだからである。
【００６７】
ここで、基準電圧発生回路７の出力ノードＮＲの電圧は、焦電素子２が定常状態の時の第１，第２のＰ型トランジスターＴＰ１，ＴＰ２と同様に第３，第４のトランジスターＴＰ３，ＴＰ４が動作することで、Ｖｃｃ／２の定電圧となる。よって、第２のＰ型トランジスターＴＰ２のゲートに、基準電圧Ｖｃｃ／２を供給することができる。
【００６８】
このように、基準電圧発生回路７の第３，第４のＰ型トランジスターＴＰ３，ＴＰ４は、焦電素子２に接続される第１，第２のＰ型トランジスターＴＰ１，ＴＰ２のソースフォロワー回路３Ａと同じ構成となり、プロセスばらつきがあっても第１，第２のＰ型トランジスターＴＰ１，ＴＰ２と同じ傾向となるので、プロセス変動への依存が少ない出力を確保することができる。特に、第１〜第４のＰ型トランジスターＴＰ１〜ＴＰ４のサイズを同一にすれば、プロセスばらつきの影響を最小にすることができる。
【００６９】
３．３．第１のスイッチング素子
図５では、図１に示す第１スイッチング素子４と同様にして、ソースフォロワー回路３Ａの電流を遮断する第１スイッチング素子４Ａと、基準電圧発生回路７の電流を遮断する第１スイッチング素子４Ｂとを設けることができる。第１スイッチング素子４Ａは第５のＰ型トランジスターＴＰ５で形成でき、第１スイッチング素子４Ｂは第６のＰ型トランジスターＴＰ６で形成できる。この場合、同一の信号ＸＯＮにより第１スイッチング素子４Ａ，４Ｂをオン／オフすることができる。
【００７０】
４．センサーデバイス
４．１．センサーデバイスの概要
図６（Ａ）（Ｂ）に本発明の一実施形態に係るセンサーデバイス１００を示す。このセンサーデバイス１００は、センサーアレイ１０１と、行選択回路（行ドライバー）１１０と、読み出し回路１２０と、画素駆動回路１３０とを含む。またＡ／Ｄ変換部１４０、制御回路１５０を含むことができる。このセンサーデバイス１００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。
【００７１】
センサーアレイ１０１（焦点面アレイ）には、複数の行線（ワード線、走査線）ＷＬと複数の列線（データ線）ＤＬとが設けられる。なお、図１、図３及び図５に示す信号ＸＯＮ、ＣＮＣＴ及びＲＳＴの信号線は、図６（Ａ）（Ｂ）では省略されている。
【００７２】
センサーアレイ１０１の各センサーセルは、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６（Ｂ）のセンサーセルＳ１１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。他のセンサーセルも同様である。
【００７３】
行選択回路１１０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１（Ｂ）のようなＱＶＧＡ（３２０×２４０画素）のセンサーアレイ１０１（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１０１に出力する。
【００７４】
読み出し回路１２０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１０１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１２０には、複数の列線の各列線に対応して各増幅回路が設けられる。そして、各増幅回路は、対応する列線の信号の増幅処理を行う。
【００７５】
画素駆動回路１３０は、図１、図３及び図５に示す信号ＸＯＮ、ＣＮＣＴ及びＲＳＴの信号線を駆動する。
【００７６】
Ａ／Ｄ変換部１４０は、読み出し回路１２０におい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１４０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１２０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１２０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１４０の各Ａ／Ｄ変換器に入力するようにしてもよい。
【００７７】
制御回路１５０（タイミング生成回路）は、各種の制御信号を生成して、行選択回路１１０、読み出し回路１２０、画素駆動回路１３０及びＡ／Ｄ変換部１４０のタイミングを制御する信号などを生成して出力する。
【００７８】
センサーデバイス１００の制御回路１５０は、このセンサーデバイスが搭載される電子機器側からタイミング信号を入力することができる。例えば図６（Ａ）に示すように、電子機器は、波長が赤外帯域の光（赤外線）やテラヘルツ帯域の光（電磁波ともいう）を断続制御が可能な光源１６０を有することができる。光源１６０は、例えば連続発光する光源部１７０と、チョッパー１７２と、チョッパー１７２を回転駆動するモーター１８０と、モーター１８０の回転量を符号化するエンコーダー１９０とを有することができる。
【００７９】
チョッパー１７２は、光源部１７０からの連続光をセンサーアレイ１０１に透過させる透過部１７２Ａと、連続光を遮断する遮断部１７２Ｂとが形成された円盤であり、モーター１８０の駆動により透過部１７２Ａと遮断部１７２Ｂとが交互にセンサーアレイ１０１と対向される。チョッパー１７２の透過部１７２Ａがセンサーアレイ１０１と対向する期間を少なくとも一水平走査期間（１Ｈ）以上、例えば一垂直期間（１Ｖ）とすることができる。センサーデバイス１００の制御回路１５０は、エンコーダー１９０からの出力が基準タイミング信号として入力されることで、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。
【００８０】
４．２．読み出し回路
本実施形態では、各画素回路に増幅回路を設ける必要はないが、図６（Ａ）に示す読み出し回路１２０が、複数の列線ＤＬ０〜ＤＬ３１９に接続される複数の増幅回路をさらに有することができ、図７には列線ＤＬ０に接続される増幅回路１２２を示している。
【００８１】
図７に示す増幅回路１２２は、図８に示すように、第１入力端ＩＮ１に入力される列線ＤＬ０からの電圧と第２入力端ＩＮ２に入力される基準電圧Ｖｒｅｆ（例えばＶｃｃ／２）とを差動増幅して出力端に出力するアンプＯＰと、第１入力端ＩＮ１と出力端ＯＵＴとをショートさせるアンプスイッチＡＳＷと、を有する。
【００８２】
１本の列線ＤＬに一つの増幅回路１２２が設けられることで、１本の列線ＤＬに画素選択スイッチＳＷ０，ＳＷ１，ＳＷ２，…を介して接続される列方向の複数の画素回路１（図７に示すセンサーセルＳ００，Ｓ１０，Ｓ２０，…内の画素回路１）で一つの増幅回路１２２が共用される。アンプスイッチＡＳＷをオンするとアンプＯＰは第１入力端Ｓ１と出力端ＯＵＴとがショートされて不動作状態となる。一水平走査期間（１Ｈ）毎にアンプＯＰを不動作状態として、１本の列線ＤＬに流れる複数の画素回路１からの電圧同士が影響するクロストークを防止できる。なお、画素選択スイッチＳＷ０，ＳＷ１，ＳＷ２，…は、対応する画素回路に含めることができる。
【００８３】
４．３．センサーデバイスの動作
図９は、センサーデバイス１００の動作を示すタイミングチャートである。図６（Ａ）のチョッパー１７２の透過部１７２Ａがセンサーアレイ１０１と対向する期間が、図９に示す一垂直走査期間（１Ｖ）である。図９に示す一垂直走査期間（１Ｖ）に亘って、図６（Ａ）に示すセンサーアレイ１０１に光が照射されることになる。
【００８４】
図６（Ａ）に示す制御回路１５０は、エンコーダー１９０からの基準タイミング信号に基づいて、一垂直走査期間（１Ｖ）を示す一垂直走査信号を生成し、さらに行線ＷＬの本数に基づいて一水平走査期間（１Ｈ）を示す一水平走査信号を生成する。
【００８５】
図６（Ａ）に示す行選択回路１１０は、複数の行線ＷＬ０，ＷＬ１，…に、図９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７に示す行線ＷＬ１に接続された３２０個の画素回路１にて、図７に示す画素選択スイッチＳＷ１が一水平走査期間（１Ｈ）に亘って同時にオンされる。
【００８６】
これにより、行線ＷＬ１に接続された３２０個の画素回路１の各々にてセンサーデバイス１００の焦電素子２からの検出信号ＳＤの電圧変化に伴う出力電圧ＶＯが画素選択スイッチＳＷ１を介して、複数の列線ＤＬ０〜ＤＬ２３９に出力可能となる。
【００８７】
本実施形態では、画素駆動回路１３０は、一水平走査期間（１Ｈ）の途中で、アクティブ電位である例えば行線ＷＬ１に接続された一行分の３２０個の画素回路１内の放電スイッチ６を、複数のリセット線ＲＬ０〜ＲＬ２３９の１本（ＲＬ１）に供給されるリセット信号ＲＳＴ（図９）によりオンさせている。
【００８８】
一水平走査期間（１Ｈ）は一垂直期間（１Ｖ）に含まれるので図６（Ａ）のセンサーアレイ１０１に光が入射されており、しかも一水平走査期間（１Ｈ）中では対応する画素回路１の画素選択スイッチＳＷ１がオンされて、出力電圧ＶＯを対応する列線ＤＬ０に出力することができる。
【００８９】
ここで、信号ＸＯＮは例えば水平走査信号ＷＬの反転信号とすることができる。また、アンプスイッチＡＳＷのオフ期間の開始時期は、信号ＣＮＣＴがＨＩＧＨとなる時刻ｔ３の後に設定され、アンプスイッチＡＳＷのオフ期間の終了時期は、信号ＣＮＣＴのＨＩＧＨ期間が終了する時刻ｔ５と一致させることができる。
【００９０】
図９に示すように、アンプスイッチＡＳＷは、一水平走査期間（１Ｈ）内であって放電スイッチ６がオンされる前にオフされる。信号ＣＮＣＴがＨＩＧＨとなって第２スイッチング素子５がオンしてから放電スイッチ６がオンされるまでの第１期間Ｔ１に、焦電素子２に電荷がチャージされた光照射後の焦電流を反映した電圧が出力される。その後放電スイッチ６がオンされた後の第２期間Ｔ２では照射前の焦電流を反映した電圧が出力される。図８に示すアンプＯＰは、上述した第１，第２期間Ｔ１＋Ｔ２ではアンプスイッチＡＳＷがオフとなって動作状態であり、この期間の途中にて放電スイッチ６がオンされる。アンプＯＰは第１期間Ｔ１での光照射時の焦電流に伴う電圧と第２期間Ｔ２での光照射前の焦電流に伴う電圧との差分（電圧変化）ΔＶ１を増幅する。
【００９１】
なお、図９でも図４に示す時刻ｔ１〜ｔ６の関係と等しく設定されているので、図４にて説明した作用効果をセンサーデバイス１００の各画素でも奏することができる。
【００９２】
図８に示すように、アンプＯＰは列線ＤＬ０に接続される第１容量Ｃ１と、第１入力端ＩＮ１と出力端ＯＵＴとに接続される第２容量Ｃ２とをさらに有する。ここで、列線ＤＬ０からの電圧変化をΔＶ１とし、アンプＯＰの出力端ＯＵＴの電圧変化をΔＶ２とし、第１容量Ｃ１の容量値をＣ１とし、第２容量Ｃ２の容量値をＣ２としたとき、ΔＶ２＝ΔＶ１×Ｃ１／Ｃ２が成立する。
【００９３】
このように、アンプＯＰの出力端ＯＵＴの電圧変化ΔＶ２には第１入力端ＩＮ１の電圧変化Ｖ１のみが利得Ｃ１／Ｃ２で増幅されるので、焦電流の変化を電圧変化として増幅できる。
【００９４】
なお、図６（Ａ）に示すセンサーデバイス１００のようにセンサーセルをマトリクス状に有する場合には、図１、図３及び図５に示す一つの画素回路１Ａ，１Ｂ，１Ｃ内の特定の回路を全画素回路に設けることなく、特定回路を複数の画素回路にて共用することができる。
【００９５】
例えば、図１０は一つの第１スイッチング素子４を、１本の行線ＷＬに接続される一行分の画素回路１Ａにて共用する例を示している。１本の行線ＷＬに接続される一行分の画素回路１Ａは、同一の一水平走査期間（１Ｈ）内にて同時に動作するので、その一行分の画素回路１Ａ内のソースフォロワー回路３を一つの第１スイッチング素子４により同時に不動作とすることができる。
【００９６】
この他、図３に示す第１スイッチング素子４も図１０と同様に共用することができる。また、図５に示す基準電圧発生回路７も１本の行線ＷＬに接続される一行分の画素回路１Ａにて共用することができる。もし、図５に示す基準電圧発生回路７に第１スイッチング素子４Ｂを設けないのであれば、その基準電圧発生回路７は図６（Ａ）（Ｂ）に示すセンサーアレイ１０１中の全画素回路に共用することができる。
【００９７】
５．電子機器
図１１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、図６（Ａ）に示す光源１６０の他に、光学系２００、センサーデバイス２１０（検出回路）、画像処理部２２０、処理部２３０、記憶部２４０、操作部２５０、表示部２６０を含む。なお本実施形態の電子機器は図１１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。
【００９８】
光学系２００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２１０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。
【００９９】
センサーデバイス２１０は、図６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２２０は、センサーデバイス２１０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。
【０１００】
処理部２３０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２３０は、例えばＣＰＵ等により実現される。記憶部２４０は、各種の情報を記憶するものであり、例えば処理部２３０や画像処理部２２０のワーク領域として機能する。操作部２５０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２６０は、例えばセンサーデバイス２１０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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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、前述のセンサーデバイス１１０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。
【０１０３】
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含んで構成されている。
【０１０４】
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、図６（Ａ）の光源１６０と同様に光照射を断続できるが、必ずしもチョッパー１７２を使用せずにレーザー発振自体をオン／オフしてもよい。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。
【０１０５】
図１３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。
【０１０６】
図１４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。
【０１０７】
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（焦電型光検出装置）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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。また検出回路、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】
【０１１０】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  画素回路、２  焦電素子、３，３Ａ  ソースフォロア回路、４，４Ａ，４Ｂ  第１スイッチング素子、５  第２スイッチング素子、６  放電スイッチ、７  基準電圧発生回路、１０  焦電キャパシター、１００  センサーデバイス、１２０  読み出し回路、１２２  増幅回路、１３０  画素駆動回路、１６０  光源、１７０  光源部、１７２  チョッパー、ＷＬ  行線、ＤＬ  列線、ＯＰ  アンプ、ＩＮ１  第１入力端、ＩＮ２  第２入力端、ＯＵＴ  出力端、Ｃ１  第１容量、Ｃ２  第２容量、ＡＳＷ  アンプスイッチ、ＳＷ０，ＳＷ１，ＳＷ２  画素選択スイッチ、ＴＰ１，ＴＰ２  第１，第２のＰ型トランジスター、１Ｈ  一水平走査期間
【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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