(57)【要約】【課題】検出精度の向上を図ることが可能な遠赤外線撮像装置を提供する。【解決手段】行列状に配置される複数の画素を備え、各行は、流れる電流が温度依存性を有し、第１の極性を有する第１のトランジスタを含み、遮光されない第１の画素と、第１のトランジスタを含み、遮光される、１つの第２の画素とを含み、行単位で、第１の画素の電流と第２の画素の電流との差分電流を出力する、遠赤外線撮像装置が、提供される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配置される複数の画素を備え、
各行は、
流れる電流が温度依存性を有し、第１の極性を有する第１のトランジスタを含み、遮光されない第１の画素と、
前記第１のトランジスタを含み、遮光される、１つの第２の画素と、
を含み、
行単位で、前記第１の画素の電流と前記第２の画素の電流との差分電流を出力する、遠赤外線撮像装置。
【請求項２】
行列状に配置される複数の前記画素の１つの行には、基板から熱的に短絡し、前記第１のトランジスタと反対極性の第２の極性を有する第２のトランジスタを含む第３の画素が、列ごとに設けられ、
前記第１の画素、前記第２の画素、および前記第３の画素は、カレントミラーを構成し、
前記第２の画素の電流を前記カレントミラーで折り返して、前記差分電流を出力する、請求項１に記載の遠赤外線撮像装置。
【請求項３】
前記差分電流に基づき出力電圧を得る出力回路をさらに備える、請求項１に記載の遠赤外線撮像装置。
【請求項４】
前記出力回路は、前記差分電流を積分することにより前記出力電圧を得る、請求項３に記載の遠赤外線撮像装置。
【請求項５】
前記出力回路は、前記差分電流を積分する積分回路を含む、請求項４に記載の遠赤外線撮像装置。
【請求項６】
複数の前記画素を駆動させる駆動回路をさらに備え、
前記出力回路と前記駆動回路とは、１つの集積回路に集積され、
複数の前記画素と、前記集積回路とは、貫通電極を介して電気的に接続される、請求項３に記載の遠赤外線撮像装置。
【請求項７】
複数の前記画素は、前記集積回路上に積層されて形成される、請求項６に記載の遠赤外線撮像装置。
【請求項８】
前記第１のトランジスタは、電界効果トランジスタ、または、バイポーラトランジスタである、請求項１に記載の遠赤外線撮像装置。
【請求項９】
前記第１のトランジスタは、単結晶シリコンで構成される、請求項１に記載の遠赤外線撮像装置。
【請求項１０】
前記第１のトランジスタは、中空構造である、請求項１に記載の遠赤外線撮像装置。
【請求項１１】
前記遠赤外線撮像装置は、非冷却型の遠赤外線撮像装置である、請求項１に記載の遠赤外線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、遠赤外線撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非冷却型の赤外線撮像装置に係る技術が開発されている。上記技術としては、例えば下記の特許文献１に記載の技術が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２００１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば特許文献１に記載の技術が用いられる赤外線撮像装置は、遮光された画素の熱容量および熱コンダクタンスを、有効画素の熱容量および熱コンダクタンスよりも小さくすることによって、自己発熱成分をキャンセルしている。よって、例えば特許文献１に記載の技術を適用することにより、赤外線撮像装置における検出精度の向上を図ることができる可能性はある。
【０００５】
ここで、例えば特許文献１に記載の技術を適用するためには、画素の形状を変えることにより遮光された画素の熱容量と熱コンダクタンスを合わせ込む必要がある。しかしながら、上記のように遮光された画素の熱容量と熱コンダクタンスを合わせ込む場合には、合わせ込める範囲の制約は大きく、合わせ込みを行うことは困難である。さらに述べれば、例えば特許文献１に記載の技術を利用する場合には、画素サイズやプロセス、フレームレートなどが変わるごとに、その都度、遮光された画素の熱容量と熱コンダクタンスを合わせ込みを行う必要がある。よって、例えば特許文献１に記載の技術を利用する場合には、赤外線撮像装置における自己発熱の影響を低減することができるとは限られない。
【０００６】
本開示では、検出精度の向上を図ることが可能な、新規かつ改良された遠赤外線撮像装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示によれば、行列状に配置される複数の画素を備え、各行は、流れる電流が温度依存性を有し、第１の極性を有する第１のトランジスタを含み、遮光されない第１の画素と、上記第１のトランジスタを含み、遮光される、１つの第２の画素と、を含み、行単位で、上記第１の画素の電流と上記第２の画素の電流との差分電流を出力する、遠赤外線撮像装置が、提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、検出精度の向上を図ることができる。
【０００９】
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握されうる他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る画素の構造の一例を説明するための平面図である。
【図２】本実施形態に係る第１の画素（有効画素）の一例を示す断面図である。
【図３】本実施形態に係る第２の画素（ＯＢ画素）の一例を示す断面図である。
【図４】本実施形態に係る第３の画素（ＴＢ画素）の一例を示す断面図である。
【図５】本実施形態に係る遠赤外線撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図６】本実施形態に係る遠赤外線撮像装置の構成の第１の例を示す説明図である。
【図７】本実施形態に係る遠赤外線撮像装置が備える出力回路の構成の一例を示す説明図である。
【図８】本実施形態に係る遠赤外線撮像装置の駆動タイミングの一例を示す説明図である。
【図９】図９は、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置の構成の第２の例を示す説明図である。
【図１０】車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図１１】車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１２】
また、以下において、“一の構成要素と、他の構成要素とを、接続する”とは、“当該一の構成要素と当該他の構成要素とが、さらなる他の構成要素を介さずに、電気的に接続されていること”、または、“当該一の構成要素と当該他の構成要素とが、さらなる他の構成要素を介して、電気的に接続されていること”をいう。
【００１３】
また、以下では、下記に示す順序で説明を行う。
１．本実施形態に係る遠赤外線撮像装置
【００１４】
［１］本実施形態に係る遠赤外線撮像装置の概要
本実施形態に係る遠赤外線撮像装置は、入射された遠赤外領域の電磁波（以下、「遠赤外線」と示す。）を電気信号に変換する機能を有する装置である。本実施形態に係る遠赤外線撮像装置は、冷却機構を必要としない、非冷却型の遠赤外線撮像装置に該当する。
【００１５】
ここで、本実施形態に係る遠赤外線とは、例えば、波長が約４［マイクロメートル］〜１０００［マイクロメートル］の電磁波である。なお、本実施形態に係る遠赤外線の波長は、上記に示す例に限られず、一般的に、または、学会、業界団体などの任意の組織により、遠赤外線と認識される任意の波長帯の電磁波であってもよい。
【００１６】
本実施形態に係る遠赤外線撮像装置は、行列状に配置される複数の画素を備える。
【００１７】
本実施形態に係る遠赤外線撮像装置における各行は、遮光されない第１の画素と、遮光される第２の画素とを含む。より具体的には、各行は、１つまたは２つ以上の第１の画素と、１つの第２の画素とを含む。
【００１８】
本実施形態に係る第１の画素は、遮光されない画素であるので、複数の画素のうちの遠赤外線が入射される画素に該当する。以下では、第１の画素を「有効画素」と示す場合がある。
【００１９】
本実施形態に係る第１の画素は、流れる電流が温度依存性を有し、第１の極性を有する第１のトランジスタを含む。
【００２０】
本実施形態に係る第１のトランジスタとしては、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor  Field-Effect  Transistor）やＪＦＥＴ（Junction  Field-Effect  Transistor）などの電界効果トランジスタ、または、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）などのバイポーラトランジスタが、挙げられる。
【００２１】
以下では、第１のトランジスタが、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（第１の極性を有するＭＯＳＦＥＴの一例）である場合を、主に例に挙げる。なお、第１のトランジスタがＭＯＳＦＥＴである場合、第１のトランジスタは、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（第１の極性を有するＭＯＳＦＥＴの他の例）であってもよい。
【００２２】
本実施形態に係る第２の画素は、遮光される画素であり、遠赤外線の検出に係る基準となる基準画素の役目を果たす。また、第２の画素は、遮光されるので、遠赤外線は入射されない。本実施形態に係る遠赤外線撮像装置において、第２の画素は、例えば、自己発熱成分や、ＤＣ（Direct  Current）オフセット成分、画素を構成するトランジスタの温度特性、バラツキ成分などの、検出精度の低下の要因となりうる、ノイズ成分の影響を低減するために設けられる。以下では、第２の画素を「ＯＢ（Optical  Black）画素」と示す場合がある。
【００２３】
第２の画素は、第１の画素と同様に、第１のトランジスタを含む。
【００２４】
本実施形態に係る遠赤外線撮像装置を構成する、行列状に配置されている複数の画素における各行には、上述したような、１つまたは２つ以上の第１の画素と、１つの第２の画素とが含まれる。
【００２５】
本実施形態に係る遠赤外線撮像装置は、例えば、第１の画素の電流と第２の画素の電流との差分電流を、検出結果として出力する。
【００２６】
また、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置は、例えば、上記差分電流に基づく出力電圧を、検出結果として出力してもよい。上記差分電流に基づく出力電圧は、例えば、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置が備える検出回路（後述する）により得られる。なお、上記差分電流に基づく出力電圧は、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置の外部の回路によって得られてもよい。
【００２７】
ここで、遮光されない第１の画素と、遮光される第２の画素とは、同様の特性を有する第１のトランジスタを含むので、第１の画素の電流と第２の画素の電流との差分電流は、上述したような検出精度の低下の要因となりうるノイズ成分の影響が低減された電流となる。
【００２８】
したがって、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置は、検出精度の向上を図ることができる。
【００２９】
なお、行列状に配置された複数の画素を構成する画素は、上記第１の画素（有効画素）と上記第２の画素（ＯＢ画素）とに限られない。
【００３０】
例えば、行列状に配置される複数の画素の１つの行には、基板から熱的に短絡する第３の画素が、列ごとに設けられていてもよい。
【００３１】
本実施形態に係る基板から熱的に短絡する画素とは、例えば、ＳｉＯ２層などの他の構成要素を介して基板との間で熱が伝導される画素をいう。
【００３２】
第３の画素は、基板から熱的に短絡し、第２の極性を有する第２のトランジスタを含む。第２の極性とは、第１のトランジスタが有する第１の極性とは反対の極性である。ここで、第２のトランジスタでは、流れる電流が温度依存性を有していてもよいし、流れる電流が温度依存性を有していなくてもよい。
【００３３】
第２のトランジスタとしては、例えば、ＭＯＳＦＥＴやＪＦＥＴなどの電界効果トランジスタ、または、ＩＧＢＴなどのバイポーラトランジスタが、挙げられる。
【００３４】
以下では、第２のトランジスタが、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（第２の極性を有するＭＯＳＦＥＴの一例）である場合を、主に例に挙げる。なお、第２のトランジスタがＭＯＳＦＥＴである場合、第２のトランジスタは、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（第２の極性を有するＭＯＳＦＥＴの他の例）であってもよい。
【００３５】
本実施形態に係る遠赤外線撮像装置では、後述するように、第１の画素、第２の画素、および第３の画素は、カレントミラーを構成する。そして、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置は、第２の画素の電流をカレントミラーで折り返すことによって、第１の画素の電流と第２の画素の電流との差分電流を出力する。また、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置は、上述したように、上記差分電流に基づく出力電圧を、検出結果として出力してもよい。
【００３６】
以下では、第３の画素のような、基板から熱的に短絡する画素を、「ＴＢ（Thermal  Black）画素」と示す場合がある。また、本実施形態に係るＴＢ画素は、第３の画素のように第２のトランジスタで構成されることに限られず、第１のトランジスタで構成されていてもよい。
【００３７】
また、以下では、第１の画素の電流と第２の画素の電流との差分電流を、単に「差分電流」と示す場合がある。
【００３８】
［２］本実施形態に係る画素の構成例
本実施形態に係る遠赤外線撮像装置の構成の一例を説明する前に、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置を構成する画素の構成の一例を説明する。
【００３９】
［２−１］各画素の構造
図１は、本実施形態に係る画素の構造の一例を説明するための平面図である。図１は、画素を構成するトランジスタ（第１のトランジスタ、および第２のトランジスタ）が、ＭＯＳＦＥＴである場合における、画素の構造の一例を示している。図１に示す“Ｓ”は、トランジスタのソース端子であり、図１に示す“Ｄ”は、トランジスタのドレイン端子であり、図１に示す“Ｇ”は、トランジスタのゲート端子である。
【００４０】
図１に示すように、本実施形態に係る画素は、基板との間の熱コンダクタンスを小さくする為に、２本の細長い支持脚で支えられた中空構造になっている。つまり、画素を構成する本実施形態に係るトランジスタ（第１のトランジスタ、および第２のトランジスタ）は、中空構造である。
【００４１】
一方の支持脚にはゲート配線が通っており、ゲート配線は行選択線に接続される。また、他方の支持脚には、ドレイン配線と、ソース・サブ配線が通っており、ドレイン配線は垂直信号線に接続され、ソース・サブ配線はＧＮＤ線（基準電位線）に接続されている。
【００４２】
本実施形態に係る画素は、例えば図１に示す構造を有する。なお、本実施形態に係る画素の構造が、図１に示す例に限られないことは、言うまでもない。
【００４３】
［２−２］第１の画素（有効画素）
図２は、本実施形態に係る第１の画素（有効画素）の一例を示す断面図である。図２では、第１の画素がＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴである例を示している。また、図２では、第１の画素が出力回路（後述する）を含む集積回路（以下、「ＩＣ（Integrated  Circuit）」と示す場合がある。）と向かい合って貼り合されており、裏面照射型の構成を示している（以下、他の図でも同様とする。）。
【００４４】
第１の画素は、例えば、ノイズを低減する為に、単結晶シリコン（単結晶Ｓｉ）で構成される。つまり、第１のトランジスタは、例えば単結晶シリコンで構成される。また、第１の画素は、例えば、熱容量を低減する為に１［マイクロメートル］程度に薄膜化される。
【００４５】
第１の画素の裏面側（図２における上側）には、例えば、ＳｉＯ２膜およびＳｉ３Ｎ４膜の積層膜で構成された遠赤外線吸収膜が形成される。また、第１の画素は、図２において“キャビティ”と示すように中空構造になっており、第１の画素に対抗するＩＣの表面には、裏面反射膜（リフレクタ）が形成される。第１の画素は、中空構造により基板から熱的に絶縁される。
【００４６】
本実施形態に係る第１の画素は、例えば図２に示す構造を有する。なお、本実施形態に係る第１の画素の構造が、図２に示す例に限られないことは、言うまでもない。
【００４７】
［２−３］第２の画素（ＯＢ画素）
図３は、本実施形態に係る第２の画素（ＯＢ画素）の一例を示す断面図である。図３では、第２の画素がＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴである例を示している。
【００４８】
図３に示す第２の画素は、Ａｌなどで構成される遮光膜で遮光されていることを除けば図２に示す第１の画素と同様の構造を有する。
【００４９】
第２の画素は、遮光されているので、入射する遠赤外線に対しては感度は無い。一方、第２の画素は、基本的に第１の画素と同様の構造を有するので、自己発熱成分などは第１の画素と同じである。
【００５０】
本実施形態に係る第２の画素は、例えば図３に示す構造を有する。なお、本実施形態に係る第２の画素の構造が、図３に示す例に限られないことは、言うまでもない。
【００５１】
［２−４］第３の画素（ＴＢ画素）
図４は、本実施形態に係る第３の画素（ＴＢ画素）の一例を示す断面図である。図４では、第３の画素がＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴである例を示している。
【００５２】
図４に示す第３の画素は、基板から熱的に絶縁していたキャビティが無いことを除けば図３に示す第２の画素と同様の構造を有する。なお、図４では、第３の画素に遮光膜が設けられる構造を示しているが、当該遮光膜は、設けられていなくてもよい。つまり、第３の画素は、基板から熱的に絶縁していたキャビティが無いことを除き、図２に示す第１の画素と同様の構造を有していてもよい。第３の画素を構成する第２のトランジスタは、第１のトランジスタと同様に、例えば単結晶シリコンで構成される。
【００５３】
第３の画素は、基板と熱的に短絡されているので、入射する遠赤外線に対しても自己発熱成分に対しても感度が無い。
【００５４】
本実施形態に係る第３の画素は、例えば図４に示す構造を有する。なお、本実施形態に係る第３の画素の構造が、図４に示す例に限られないことは、言うまでもない。
【００５５】
［３］本実施形態に係る遠赤外線撮像装置の構成例
次に、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置の構成について、説明する。
【００５６】
［３−１］本実施形態に係る遠赤外線撮像装置の構成の概要
まず、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置の構成の概要を説明する。
【００５７】
図５は、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置１００の構成の一例を示すブロック図である。遠赤外線撮像装置１００は、例えば、行列状に配置される複数の画素を含む画素回路１０２と、電流源１０４と、出力回路１０６とを備える。遠赤外線撮像装置１００は、バッテリなどの内部電源（図示せず）から供給される電力、または、遠赤外線撮像装置１００の外部電源から供給される電力によって、駆動する。
【００５８】
また、遠赤外線撮像装置１００は、画素を駆動させる駆動回路（図示せず）を備えていてもよい。
【００５９】
駆動回路（図示せず）は、例えば、画素を駆動させる行を選択する行選択信号を、画素回路１０２に接続される制御線に印加することによって、行列状に配置される複数の画素を駆動させる。画素回路１０２では、例えば、行ごとに設けられる選択トランジスタ（後述する）が、行選択信号に基づきオン状態（導通状態）またはオフ状態（非導通状態）となる。選択トランジスタとしては、例えば、第１のトランジスタまたは第２のトランジスタが、挙げられる。
【００６０】
また、駆動回路（図示せず）は、出力回路１０６を制御してもよい。駆動回路（図示せず）は、例えば、出力回路１０６が備える積分回路（後述する）を初期状態にさせるリセット信号と、出力回路１０６が備えるサンプルホールド回路（後述する）の動作を制御するサンプルホールド信号とを、出力回路１０６に接続される制御線に印加することによって、出力回路１０６を制御する。
【００６１】
遠赤外線撮像装置１００が駆動回路（図示せず）を備える場合、出力回路１０６と駆動回路（図示せず）とは、１つの集積回路に集積される。そして、画素回路１０２を構成する複数の画素と、上記集積回路とは、例えば、貫通電極（ＴＳＶ（Through-Silicon  Via））を介して電気的に接続される。
【００６２】
また、遠赤外線撮像装置１００が駆動回路（図示せず）を備える場合、画素回路１０２は、上記集積回路上に積層されて形成される。なお、画素回路１０２は、上記集積回路上に積層されて形成されることに限られない。例えば、画素回路１０２と上記集積回路とは、並列に設けられ、配線などを介して電気的に接続されていてもよい。
【００６３】
なお、駆動回路（図示せず）は、遠赤外線撮像装置１００の外部の回路であってもよい。
【００６４】
［３−１−１］画素回路１０２
画素回路１０２は、行列状に配置される複数の画素を含み、行単位で、有効画素（第１の画素）の電流とＯＢ画素（第２の画素）の電流との差分電流を出力する。画素回路１０２は、有効画素部１１０と、ＯＢ画素部１１２と、ＴＢ画素部１１４とを有する。画素回路１０２は、例えば１つの集積回路で実現される。
【００６５】
有効画素部１１０は、例えば、複数の有効画素が行列状に配置される画素アレイである。
【００６６】
ＯＢ画素部１１２は、ＯＢ画素が１列分配置される。つまり、ＯＢ画素部１１２は、行ごとに１つずつＯＢ画素が配置される。図５では、ＯＢ画素部１１２が、図５における有効画素部１１０の左側に設けられる例を示しているが、ＯＢ画素部１１２が設けられる位置は、図５に示す例に限られない。例えば、ＯＢ画素部１１２は、図５における有効画素部１１０の右側に設けられていてもよい。
【００６７】
ＴＢ画素部１１４は、第２のトランジスタを含むＴＢ画素（第３の画素）が１行分配置される。つまり、ＴＢ画素部１１４は、列ごとに１つずつ、第２のトランジスタを含むＴＢ画素が配置される。図５では、ＴＢ画素部１１４が、図５における有効画素部１１０の上側に設けられる例を示しているが、ＴＢ画素部１１４が設けられる位置は、図５に示す例に限られない。例えば、出力回路１０６が図５における有効画素部１１０の上側に設けられているときには、ＴＢ画素部１１４は、図５における有効画素部１１０の下側に設けられていてもよい。
【００６８】
［３−１−２］電流源１０４
電流源１０４は、例えば内部電源（図示せず）または外部電源（図示せず）と接続され、画素回路１０２に対して基準電流を供給する定電流回路である。電流源１０４は、例えばＴＢ画素を用いて構成される。
【００６９】
図５では、電流源１０４が、図５におけるＯＢ画素部１１２の左側に設けられる例を示しているが、電流源１０４が設けられる位置は、図５に示す例に限られない。例えば、電流源１０４は、図５における有効画素部１１０の右側に設けられていてもよい。
【００７０】
［３−１−３］出力回路１０６
出力回路１０６は、画素回路１０２から出力される差分電流に基づき出力電圧を得る。より具体的には、出力回路１０６は、差分電流を積分することにより出力電圧を得る。
【００７１】
出力回路１０６は、例えば、差分電流を積分する積分回路を含んで構成される。積分回路は、画素回路１０２における１行分配置される。例えば、出力回路１０６では、積分回路それぞれが、有効画素部１１０を構成する有効画素と一対一に対応するように、設けられる。
【００７２】
出力回路１０６は、例えば図２などに示すＩＣ部分に設けられ、画素回路１０２と貫通電極を介して電気的に接続される。
【００７３】
遠赤外線撮像装置１００は、例えば図５に示す構成を有する。
【００７４】
なお、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置の構成は、図５に示す例に限られない。
【００７５】
例えば上述したように、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置は、駆動回路（図示せず）を備えていてもよい。
【００７６】
また、図５に示す電流源１０４と出力回路１０６との一方または双方は、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置の外部の回路であってもよい。図５に示す電流源１０４と出力回路１０６との一方または双方が外部の回路であっても、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置は、行単位で、有効画素の電流とＯＢ画素の電流との差分電流を出力することが可能である。よって、図５に示す電流源１０４と出力回路１０６との一方または双方が外部の回路であっても、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置は、検出精度の向上を図ることができる。
【００７７】
［３−２］本実施形態に係る遠赤外線撮像装置の構成の具体例
次に、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置の構成の具体例を示す。
【００７８】
［３−２−１］本実施形態に係る遠赤外線撮像装置の構成の第１の例
図６は、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置の構成の第１の例を示す説明図であり、図５に示す遠赤外線撮像装置１００の構成の一例を示している。図６では、便宜上、有効画素部１１０が、２行２列の４つの有効画素で構成されている例を示している。なお、有効画素部１１０が有する有効画素の数は、図６に示す例に限られず、有効画素部１１０は、Ｎ×Ｍ個（Ｎは、１以上の整数。Ｍは、１以上の整数）の有効画素で構成されていてもよい。
【００７９】
図６に示す“電源１”は、内部電源（図示せず）または外部電源（図示せず）である。また、図６に示す“電源２”は、内部電源（図示せず）または外部電源（図示せず）である。図６に示す“電源１”と“電源２”とは、同一の電源であってもよいし、異なる電源であってもよい。
【００８０】
図６では、有効画素部１１０を構成する有効画素（第１の画素）が含む第１のトランジスタ、およびＯＢ画素部１１２を構成するＯＢ画素（第２の画素）が含む第１のトランジスタが、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである例を示している。また、図６では、ＴＢ画素部１１４を構成するＴＢ画素（第３の画素）が含む第２のトランジスタが、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴである例を示している。
【００８１】
電流源１０４は、ＴＢ画素を含んで構成され、基準電流を発生させる。
【００８２】
有効画素部１１０およびＯＢ画素部１１２を構成する画素アレイのそれぞれの行では、第１のトランジスタのゲート端子が共通接続される。また、有効画素部１１０およびＯＢ画素部１１２を構成する画素アレイのそれぞれの行では、上記のように共通接続された第１のトランジスタそれぞれのゲート端子が、選択トランジスタ１１６Ａ、１１６Ｂを介して、電流源１０４のＴＢ画素を構成するトランジスタのゲート端子およびドレイン端子と、選択的に接続される。上記のように共通接続された第１のトランジスタは、行選択信号に基づいて選択トランジスタ１１６Ａ、１１６Ｂがオン状態となっているときに、電流源１０４のＴＢ画素を構成するトランジスタのゲート端子およびドレイン端子と接続される。
【００８３】
以下では、選択トランジスタ１１６Ａ、１１６Ｂを総称して、または、選択トランジスタ１１６Ａ、１１６Ｂの１つを示して、「選択トランジスタ１１６」と示す場合がある。
【００８４】
ここで、選択トランジスタ１１６Ａ、１１６Ｂとしては、熱的に基板と短絡されたＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴが挙げられるが、選択トランジスタ１１６Ａ、１１６Ｂは、上記に示す例に限られない。例えば、選択トランジスタ１１６Ａ、１１６Ｂは、熱的に基板と短絡されたＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴであってもよい。また、選択トランジスタ１１６Ａ、１１６Ｂは、熱的に基板と短絡されていなくてもよい。
【００８５】
ＴＢ画素部１１４は、列ごとに１つずつ、第２のトランジスタを含むＴＢ画素が配置される。第２のトランジスタを含むＴＢ画素を構成する第２のトランジスタは、ゲート端子およびドレイン端子が共通接続される。また、第２のトランジスタを含むＴＢ画素を構成する第２のトランジスタのゲート端子およびドレイン端子は、有効画素部１１０およびＯＢ画素部１１２を構成する第１のトランジスタのドレイン端子と接続される。また、第２のトランジスタを含むＴＢ画素を構成する第２のトランジスタのソース端子は、“電源１”と示す電源と接続される。
【００８６】
以下、図６に示す遠赤外線撮像装置１００における動作を説明する。
【００８７】
ある行の選択トランジスタ１１６がオン状態となると、当該行において共通接続されている第１のトランジスタのゲート端子が、電流源１０４に接続され、有効画素（第１の画素）、ＯＢ画素（第２の画素）、および第２のトランジスタを含むＴＢ画素（第３の画素）によりカレントミラーが構成される。
【００８８】
遠赤外線が入射されていない場合、選択トランジスタ１１６がオン状態となった行における、有効画素を構成する第１のトランジスタのドレイン端子、およびＯＢ画素を構成する第１のトランジスタのドレイン端子には、電流源１０４から供給される基準電流と同じ大きさの電流が流れる。
【００８９】
ＯＢ画素におけるドレイン電流は、第２のトランジスタを含むＴＢ画素を構成する第２のトランジスタそれぞれによって折り返され、有効画素が接続される垂直信号線に流れる。そして、折り返された電流それぞれは、垂直信号線それぞれに接続されている有効画素におけるドレイン電流との差分がとられる。
【００９０】
遠赤外線が入射されていない場合、上記のように、有効画素およびＯＢ画素双方に基準電流と同じ大きさの電流が流れるので、差分電流は、０（ゼロ）、または、０（ゼロ）とみなせる程度に十分に小さな値となる。
【００９１】
一方、ある行の選択トランジスタ１１６がオン状態となっているときに、遠赤外線が入射されると、有効画素を構成する第１のトランジスタのジャンクション温度は、ＯＢ画素を構成する第１のトランジスタのジャンクション温度とは異なるようになるなる。有効画素を構成する第１のトランジスタのジャンクション温度が、ＯＢ画素を構成する第１のトランジスタのジャンクション温度とは異なるようになる理由は、ＯＢ画素が遮光されているのに対して、有効画素は遮光されていないためである。
【００９２】
有効画素に遠赤外線が入射したとき、被写体の温度が有効画素の温度よりも高い場合には、有効画素の温度は高くなる。また、有効画素に遠赤外線が入射したとき、被写体の温度が有効画素の温度よりも低い場合には、有効画素の温度は低くなる。ここで、有効画素を構成する第１のトランジスタのジャンクション温度が、ＯＢ画素を構成する第１のトランジスタのジャンクション温度よりも高くなると、有効画素を構成する第１のトランジスタのドレイン電流が、ＯＢ画素を構成する第１のトランジスタのドレイン電流よりも大きくなる。また、有効画素を構成する第１のトランジスタのジャンクション温度が、ＯＢ画素を構成する第１のトランジスタのジャンクション温度よりも低くなると、有効画素を構成する第１のトランジスタのドレイン電流が、ＯＢ画素を構成する第１のトランジスタのドレイン電流よりも小さくなる。そして、上記の結果、差分電流が垂直信号線から画素側に引き込まれる、または、差分電流が画素側から垂直信号線に流し込まれる。
【００９３】
上記差分電流は、出力回路１０６が備える積分回路により積分され、出力電圧として出力される。
【００９４】
図７は、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置１００が備える出力回路１０６の構成の一例を示す説明図である。図７では、図６に示す遠赤外線撮像装置１００の構成のうち、１つの垂直信号線に対応する一部の構成を示している。図６に示す遠赤外線撮像装置１００では、例えば、図７に示す出力回路１０６の構成が垂直信号線ごとに設けられる。
【００９５】
出力回路１０６は、オペアンプで構成される積分回路と、サンプルホールド回路とを備える。
【００９６】
積分回路は、自己参照方式の積分回路であり、有効画素から出力される差分電流を積分し、積分結果を示す出力電圧を出力する。また、積分回路は、例えば駆動回路（図示せず）から伝達されるリセット信号に基づきリセット動作を行う。上記リセット動作により、積分回路を構成するオペアンプの入力トランジスタのＤＣオフセット成分は、キャンセルされる。
【００９７】
サンプルホールド回路は、例えば駆動回路（図示せず）から伝達されるサンプルホールド信号に基づき、積分回路から出力される出力電圧を保持する。そして、サンプルホールド回路は、保持された出力電圧を出力する。
【００９８】
図８は、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置１００の駆動タイミングの一例を示す説明図であり、図６、図７に示す構成を有する遠赤外線撮像装置１００の駆動タイミングの一例を示している。図８において“行選択１”、“行選択２”と示す信号は、行選択信号の一例であり、例えば駆動回路（図示せず）から出力される。また、図８において“リセット”と示す信号は、リセット信号の一例であり、例えば駆動回路（図示せず）から出力される。また、図８において“サンプルホールド”と示す信号は、サンプルホールド信号の一例であり、例えば駆動回路（図示せず）から出力される。また、図８において“出力”と示す信号は、出力回路１０６から出力される出力電圧の一例である。
【００９９】
ある行の選択トランジスタ１１６に対してハイレベルの行選択信号が印加されることによって、当該選択トランジスタ１１６がオン状態となり、当該行が選択された状態（アクティブな状態）となる。その後、ハイレベルのリセット信号が出力回路１０６に伝達されることによって、出力回路１０６を構成する積分回路はリセットされる。
【０１００】
その後、ローレベルのリセット信号が出力回路１０６に伝達されることによって、積分回路では、差分電流の積分が開始される。所定時間経過後に、ハイレベルのサンプルホールド信号が出力回路１０６に伝達されることによって、出力回路１０６を構成するサンプルホールド回路では、出力信号（出力電圧を示す信号）のサンプル／ホールドが行われる。
【０１０１】
遠赤外線撮像装置１００では、上記に示すような動作が行ごとに繰り返し行われる。なお、遠赤外線撮像装置１００の駆動タイミングの例が、図８に示す例に限られないことは、言うまでもない。
【０１０２】
遠赤外線撮像装置１００は、例えば図６、図７に示す構成を有し、図８に示すような駆動タイミングで動作することによって、遠赤外線の検出結果に該当する、差分電流に基づく出力電圧を出力する。
【０１０３】
ここで、ＯＢ画素を構成する第１のトランジスタと、有効画素を構成する第１のトランジスタとは、例えば１つの集積回路で実現される画素回路１０２を構成する同一形状のトランジスタであるので、これらの特性は、ほぼ同一である。また、ＯＢ画素のドレイン電流と有効画素のドレイン電流は、電流源１０４という同一の電流源の電流を基に得られる電流であるので、ＤＣオフセット成分、画素を構成するトランジスタの温度特性、バラツキ成分、自己発熱成分なども含めて、これらのドレイン電流の電流値は同一である。
【０１０４】
よって、有効画素の電流とＯＢ画素の電流との差分電流を、遠赤外線の検出結果として得ることよって、ＤＣオフセット成分、画素を構成するトランジスタの温度特性、バラツキ成分、および自己発熱成分などを、ほぼ完全にキャンセルすることができる。また、差分電流を積分することにより得られる出力電圧を遠赤外線の検出結果とする場合においても、当該出力電圧は、ＤＣオフセット成分、画素を構成するトランジスタの温度特性、バラツキ成分、および自己発熱成分などがキャンセルされた電圧となる。
【０１０５】
したがって、遠赤外線撮像装置１００は、遠赤外線の検出精度の向上を図ることができる。
【０１０６】
また、有効画素およびＯＢ画素を構成する第１のトランジスタがＭＯＳＦＥＴである場合、遠赤外線撮像装置１００では、当該第１のトランジスタをサブＶｔｈ領域で動作させる。
【０１０７】
ＭＯＳＦＥＴである第１のトランジスタをサブＶｔｈ領域で動作させる場合、第１のトランジスタのドレイン電流は、例えば下記の数式１で表される。ここで、下記の数式１に示す“ＩＤ”はドレイン電流を示し、下記の数式１に示す“Ａ”は、ゲート長などに依存する比例定数を示している。また、下記の数式１に示す“ｋ”は、ボルツマン定数を示し、下記の数式１に示す“Ｔ”は、絶対温度を示している。また、下記の数式１に示す“ＶＳ”は、チャネル部の表面ポテンシャルを示している。また、下記の数式１に示す“ＶＥＧ”（Energy  Gap  Voltage）は、Ｓｉのバンドギャップ電圧であり、ＶＢＧと呼ばれる場合もある。
【０１０８】
【数１】
2018169170.tif 000003
【０１０９】
上記数式１を“ＶＳ”を固定して“Ｔ”で偏微分すると、ＭＯＳＦＥＴである第１のトランジスタの感度ＴＣＩは、下記の数式２で表される。
【０１１０】
【数２】
2018169170.tif 000004
【０１１１】
例えば、ＶＥＧ＝１．１［Ｖ］とし、かつ、Ｋ＝（３６＋２７３）［°／Ｋ］とおくと、感度ＴＣＩは、ＴＣＩ＝１２・（１．１−ＶＳ）［％／°Ｋ］となる。例えば、ＶＳ＝０．３［Ｖ］のときはＴＣＩ＝９［％／°Ｋ］となり、ＶＳ＝０．３［Ｖ］のときはＴＣＩ＝１１［％／°Ｋ］となる。
【０１１２】
上記のように、ＭＯＳＦＥＴである第１のトランジスタをサブＶｔｈ領域で動作させる場合、遠赤外線撮像装置１００は、感度を、１０［％／°Ｋ］程度とすることが可能である。
【０１１３】
ここで、例えば代表的なボロメータ材料であるＶＯ２の感度は約３［％／°Ｋ］であるので、遠赤外線撮像装置１００における感度は、ＶＯ２の感度よりも約３倍大きい。よって、遠赤外線撮像装置１００は、遠赤外線の検出に係る感度の高感度化を図ることができる。
【０１１４】
また、遠赤外線撮像装置１００では、ＭＯＳＦＥＴである第１のトランジスタのドレイン電流を増加させることにより、感度を向上させることが可能である。
【０１１５】
ここで、遠赤外線撮像装置の感度を向上させる方法の１つとしては、“ＰＮ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ型の遠赤外線撮像装置の構成において、ＰＮ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎを直列に接続する方法”が考えられる。しかしながら、ＰＮ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎを直列に接続する場合には、遠赤外線撮像装置における駆動電圧も高くなってしまう。
【０１１６】
一方、遠赤外線撮像装置１００では、上記のように、ＭＯＳＦＥＴである第１のトランジスタのドレイン電流を増加させることにより、感度を向上させることが可能であるので、上記“ＰＮ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎを直列に接続する方法”を用いる場合のように、駆動電圧は高くならない。
【０１１７】
また、ＭＯＳＦＥＴである第１のトランジスタのドレイン電流を増加させる方法としては、例えば、第１のトランジスタのゲート長を短くすること、ゲート酸化膜厚を薄膜化すること、あるいは、これらの組み合わせが、挙げられる。上記のようなドレイン電流を増加させる方法を適用することにより、第１のトランジスタのサイズを大きくすることなく、ドレイン電流を増加させることができる。
【０１１８】
よって、第１のトランジスタとしてＭＯＳＦＥＴを用いる場合には、トランジスタのサイズの増大を抑えつつ、ドレイン電流を増加させることが可能であるので、遠赤外線撮像装置１００では、“プロセスの微細化に対応しつつ、遠赤外線の検出に係る感度の高感度化を図ることができる可能性”が高い。
【０１１９】
［３−２−２］本実施形態に係る遠赤外線撮像装置の構成の第２の例
図９は、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置の構成の第２の例を示す説明図であり、図５に示す遠赤外線撮像装置１００の構成の他の例を示している。図９では、図６と同様に、有効画素部１１０が２行２列の４つの有効画素で構成されている例を示している。
【０１２０】
図９に示す構成例と、図６に示す構成例とを比較すると、図９に示す遠赤外線撮像装置１００を構成するトランジスタ（第１のトランジスタおよび第２のトランジスタ）が異なっており、他の部分については同一である。より具体的には、図９に示す構成例は、図６に示す構成例におけるＭＯＳトランジスタを、バイポーラトランジスタに置き換えたものである。
【０１２１】
また、図９に示す構成例における遠赤外線撮像装置１００の動作と、図６に示す構成例における遠赤外線撮像装置１００の動作とは、同一である。
【０１２２】
よって、図９に示す構成であっても、有効画素の電流とＯＢ画素の電流との差分電流を、遠赤外線の検出結果として得ることよって、ＤＣオフセット成分、画素を構成するトランジスタの温度特性、バラツキ成分、および自己発熱成分などを、ほぼ完全にキャンセルすることができる。また、図９に示す構成であっても、差分電流を積分することにより得られる出力電圧は、ＤＣオフセット成分、画素を構成するトランジスタの温度特性、バラツキ成分、および自己発熱成分などがキャンセルされた電圧となる。
【０１２３】
したがって、図９に示す構成であっても、遠赤外線撮像装置１００は、遠赤外線の検出精度の向上を図ることができる。
【０１２４】
また、有効画素およびＯＢ画素を構成する第１のトランジスタがバイポーラトランジスタである場合、第１のトランジスタの電流は、例えば下記の数式３で表される。ここで、下記の数式３に示す“Ｉ”はバイポーラトランジスタのエミッタ−コレクタ間に流れる電流を示し、下記の数式３に示す“Ａ”は、トランジスタの面積などに依存する比例定数を示している。また、下記の数式３に示す“ｋ”は、ボルツマン定数を示し、下記の数式３に示す“Ｔ”は、絶対温度を示している。また、下記の数式３に示す“Ｖ”は、バイポーラトランジスタのエミッタを接地したときのベース電圧を示している。なお、下記の数式３に示す“Ｖ”は、ＰＮ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎにおけるカソードを接地したときのアノードの電圧にも該当する。また、下記の数式３に示す“ＶＤ”（V  Diffusion）は、ＰＮ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎにおけるビルトインポテンシャルを示している。
【０１２５】
【数３】
2018169170.tif 000005
【０１２６】
上記数式３を“Ｖ”を固定して“Ｔ”で偏微分すると、バイポーラトランジスタである第１のトランジスタの感度ＴＣＩは、下記の数式４で表される。
【０１２７】
【数４】
2018169170.tif 000006
【０１２８】
例えば、ＶＤ＝１．０［Ｖ］とし、かつ、Ｋ＝（３６＋２７３）［°／Ｋ］とおくと、感度ＴＣＩは、ＴＣＩ＝１２・（１．０−Ｖ）［％／°Ｋ］となる。例えば、Ｖ＝０．７［Ｖ］のときはＴＣＩ＝４［％／°Ｋ］となり、Ｖ＝０．６［Ｖ］のときはＴＣＩ＝５［％／°Ｋ］となる。
【０１２９】
上記のように、第１のトランジスタがバイポーラトランジスタである場合、遠赤外線撮像装置１００は、感度を、４［％／°Ｋ］程度とすることが可能である。
【０１３０】
ここで、例えば代表的なボロメータ材料であるＶＯ２の感度は約３［％／°Ｋ］であるので、遠赤外線撮像装置１００における感度は、ＶＯ２の感度よりも大きい。よって、図９に示す構成であっても、遠赤外線撮像装置１００は、遠赤外線の検出に係る感度の高感度化を図ることができる。
【０１３１】
［３−２−３］本実施形態に係る遠赤外線撮像装置の構成の他の例
なお、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置の構成は、上記［３−２−１］に示す第１の例、および上記［３−２−２］に示す第２の例に限られない。
【０１３２】
例えば、上記［３−２−１］に示す第１の例では、第１のトランジスタがＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、第２のトランジスタがＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴである例を示したが、第１のトランジスタがＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、第２のトランジスタがＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴであってもよい。
【０１３３】
また、上記［３−２−２］に示す第２の例では、第１のトランジスタがＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであり、第２のトランジスタがＰＮＰ型のバイポーラトランジスタである例を示したが、第１のトランジスタがＰＮＰ型のバイポーラトランジスタであり、第２のトランジスタがＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであってもよい。
【０１３４】
また、上述したように、第１のトランジスタと第２のトランジスタとして、ＪＦＥＴやＩＧＢＴなど、流れる電流が温度依存性を有する任意のトランジスタを用いることが可能である。
【０１３５】
さらに、例えば、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置では、基板材料として、Ｓｉ（シリコン）よりもバンドギャップの大きい半導体が用いられてもよい。基板材料にＳｉよりもバンドギャップの大きい半導体が用いられることによって、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置は、さらに、遠赤外線の検出に係る感度の高感度化を図ることができる。
【０１３６】
［４］本実施形態に係る遠赤外線撮像装置が用いられることにより奏される効果の一例
本実施形態に係る遠赤外線撮像装置が用いられることによって、例えば下記に示す効果が奏される。なお、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置が用いられることにより奏される効果が、下記に示す例に限られないことは、言うまでもない。
・Ｓｉプロセスとの整合性が良いので、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置を、通常のＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）プロセスラインで製造することができる。
・本実施形態に係る遠赤外線撮像装置は、電流出力型であるので高感度である。例えば、有効画素およびＯＢ画素を構成するトランジスタをＭＯＳＦＥＴとし、サブＶｔｈ領域で動作させた場合、代表的なボロメータ材料であるＶＯ２の感度よりも、３倍程度感度を高くすることが可能である。
・本実施形態に係る遠赤外線撮像装置は、カレントミラーにより差分電流を得るので、各電圧や各電流の対称性がよく、ＤＣオフセット成分、画素を構成するトランジスタの温度特性、バラツキ成分、自己発熱成分をほぼ完全にキャンセルすることができる。
・各画素（有効画素、ＯＢ画素、ＴＢ画素）が１素子で構成されているので、本実施形態に係る遠赤外線撮像装置は、低電圧駆動であり、また、将来のプロセスの微細化により、さらなる感度の向上が見込める。
・本実施形態に係る遠赤外線撮像装置は、自己参照方式の積分回路を採用しているので、出力回路のＤＣオフセット成分をキャンセルすることができる。
【０１３７】
［５］本実施形態に係る遠赤外線撮像装置の適用例
以上、本実施形態として、遠赤外線撮像装置を挙げて説明したが、本実施形態は、かかる形態に限られない。本実施形態は、例えば、“自動車や、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボットなどの、任意の移動体において利用される赤外線センサ”、“工場や物流システムなどで利用される産業用赤外線センサ”、“ＩＴＳ（Intelligent  Transport  Systems）において利用される赤外線センサ”、“防犯用赤外線センサ”など、様々な赤外線センサに適用することができる。また、本実施形態は、例えば、赤外線センサを備える上記移動体など、遠赤外線の検出機能を有する任意の装置に適用することが可能である。
【０１３８】
以下、本実施形態に係る技術が移動体に適用される場合の一例を説明する。
【０１３９】
図１０は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
【０１４０】
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図１０に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。
【０１４１】
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
【０１４２】
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
【０１４３】
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
【０１４４】
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
【０１４５】
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
【０１４６】
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｄｒｉｖｅｒ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
【０１４７】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【０１４８】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
【０１４９】
音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図１０の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
【０１５０】
図１１は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【０１５１】
図１１では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
【０１５２】
撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
【０１５３】
なお、図１１には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
【０１５４】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
【０１５５】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【０１５６】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
【０１５７】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
【０１５８】
以上、本実施形態に係る技術が移動体に適用される場合における車両制御システムの一例について説明した。本実施形態に係る技術は、例えば、上記車両制御システムにおける撮像部１２０３１に適用されうる。なお、上記車両制御システムにおいて本実施形態に係る技術が適用される構成要素が、撮像部１２０３１に限られないことは、言うまでもない。
【０１５９】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１６０】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【０１６１】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
行列状に配置される複数の画素を備え、
各行は、
流れる電流が温度依存性を有し、第１の極性を有する第１のトランジスタを含み、遮光されない第１の画素と、
前記第１のトランジスタを含み、遮光される、１つの第２の画素と、
を含み、
行単位で、前記第１の画素の電流と前記第２の画素の電流との差分電流を出力する、遠赤外線撮像装置。
（２）
行列状に配置される複数の前記画素の１つの行には、基板から熱的に短絡し、前記第１のトランジスタと反対極性の第２の極性を有する第２のトランジスタを含む第３の画素が、列ごとに設けられ、
前記第１の画素、前記第２の画素、および前記第３の画素は、カレントミラーを構成し、
前記第２の画素の電流を前記カレントミラーで折り返して、前記差分電流を出力する、（１）に記載の遠赤外線撮像装置。
（３）
前記差分電流に基づき出力電圧を得る出力回路をさらに備える、（１）または（２）に記載の遠赤外線撮像装置。
（４）
前記出力回路は、前記差分電流を積分することにより前記出力電圧を得る、（３）に記載の遠赤外線撮像装置。
（５）
前記出力回路は、前記差分電流を積分する積分回路を含む、（４）に記載の遠赤外線撮像装置。
（６）
複数の前記画素を駆動させる駆動回路をさらに備え、
前記出力回路と前記駆動回路とは、１つの集積回路に集積され、
複数の前記画素と、前記集積回路とは、貫通電極を介して電気的に接続される、（３）〜（５）のいずれか１つに記載の遠赤外線撮像装置。
（７）
複数の前記画素は、前記集積回路上に積層されて形成される、（６）に記載の遠赤外線撮像装置。
（８）
前記第１のトランジスタは、電界効果トランジスタ、または、バイポーラトランジスタである、（１）〜（７）のいずれか１つに記載の遠赤外線撮像装置。
（９）
前記第１のトランジスタは、単結晶シリコンで構成される、（１）〜（８）のいずれか１つに記載の遠赤外線撮像装置。
（１０）
前記第１のトランジスタは、中空構造である、（１）〜（９）のいずれか１つに記載の遠赤外線撮像装置。
（１１）
前記遠赤外線撮像装置は、非冷却型の遠赤外線撮像装置である、（１）〜（１０）のいずれか１つに記載の遠赤外線撮像装置。
【符号の説明】
【０１６２】
１００    遠赤外線撮像装置
１０２    画素回路
１０４    電流源
１０６    出力回路
１１０    有効画素部
１１２    ＯＢ画素部
１１４    ＴＢ画素部
１１６、１１６Ａ、１１６Ｂ    選択トランジスタ
【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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