(57)【要約】【課題】高温物体を撮像した際に生じる残像を低減することができるボロメータ型赤外線検出器及び該赤外線検出器を用いた残像低減方法の提供。【解決手段】本発明のボロメータ型赤外線検出器には、被写体の中から予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の高温物体を検出する高温物体検出手段と、ペルチェ素子の制御温度を設定する制御温度設定手段又はパルスバイアスのパルスの幅や電圧を設定するパルスバイアス設定手段とを備え、高温物体検出手段で所定の温度又は出力電圧以上の高温物体が検出された場合に、制御温度設定手段又はパルスバイアス設定手段により、ペルチェ素子の制御温度を階段状又はパルス状に上げたり、パルスバイアスのパルスの幅を長くしたり、パルスの電圧値を大きくする等の制御が行われるため、赤外線検出素子の温度を上昇させて残像を低減することができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボロメータ薄膜を備えるダイアフラムが梁によって基板に支持されてなる赤外線検出素子を少なくとも備えるボロメ−タ型赤外線検出器において、
被写体の中から、予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の高温物体を検出する手段と、
前記高温物体が検出された場合に、前記赤外線検出素子の温度を少なくとも一定時間、上昇させる手段とを少なくとも備えることを特徴とするボロメ−タ型赤外線検出器。
【請求項２】
ボロメータ薄膜を備えるダイアフラムが梁によって基板に支持されてなる赤外線検出素子と、該赤外線検出素子の温度を制御する温度制御手段とを少なくとも備えるボロメ−タ型赤外線検出器において、
前記赤外線検出素子からの出力信号を参照して、被写体の中から、予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の高温物体を検出する高温物体検出手段と、
前記高温物体が検出された場合に、前記温度制御手段の制御温度を予め定められた温度だけ上昇させる制御を行う制御温度設定手段とを少なくとも備えることを特徴とするボロメ−タ型赤外線検出器。
【請求項３】
ボロメータ薄膜を備えるダイアフラムが梁によって基板に支持されてなる赤外線検出素子と、該赤外線検出素子の温度を制御する温度制御手段とを少なくとも備えるボロメ−タ型赤外線検出器において、
前記赤外線検出素子からの出力信号を参照して、被写体の中から、予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の高温物体を検出する高温物体検出手段と、
前記高温物体が検出された場合に、前記温度制御手段の制御温度を予め定められた温度だけ上昇させ、一定時間経過後に、該制御温度を元の温度に戻す制御を行う制御温度設定手段とを少なくとも備えることを特徴とするボロメ−タ型赤外線検出器。
【請求項４】
ボロメータ薄膜を備えるダイアフラムが梁によって基板に支持され、パルス状のバイアス電圧により駆動される赤外線検出素子を少なくとも備えるボロメ−タ型赤外線検出器において、
前記赤外線検出素子からの出力信号を参照して、被写体の中から、予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の高温物体を検出する高温物体検出手段と、
前記高温物体が検出された場合に、前記パルスの幅を予め定められた時間だけ長くし、一定時間経過後に、該パルスの幅を元の幅に戻す制御を行うパルスバイアス設定手段とを少なくとも備えることを特徴とするボロメ−タ型赤外線検出器。
【請求項５】
ボロメータ薄膜を備えるダイアフラムが梁によって基板に支持され、パルス状のバイアス電圧により駆動される赤外線検出素子を少なくとも備えるボロメ−タ型赤外線検出器において、
前記赤外線検出素子からの出力信号を参照して、被写体の中から、予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の高温物体を検出する高温物体検出手段と、
前記高温物体が検出された場合に、前記パルスのピーク電圧を予め定められた電圧だけ大きくし、一定時間経過後に、該パルスのピーク電圧を元の電圧に戻す制御を行うパルスバイアス設定手段とを少なくとも備えることを特徴とするボロメ−タ型赤外線検出器。
【請求項６】
ボロメータ薄膜を備えるダイアフラムが梁によって基板に支持されてなる赤外線検出素子を少なくとも備えるボロメ−タ型赤外線検出器を用いた残像の低減方法であって、
被写体の中から、予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の高温物体を検出するステップと、
前記高温物体が検出された場合に、前記赤外線検出素子の温度を少なくとも一定時間、上昇させるステップとを少なくとも備えることを特徴とするボロメ−タ型赤外線検出器を用いた残像の低減方法。
【請求項７】
ボロメータ薄膜を備えるダイアフラムが梁によって基板に支持されてなる赤外線検出素子と、該赤外線検出素子を所定の温度に制御する温度制御手段とを少なくとも備えるボロメ−タ型赤外線検出器を用いた残像の低減方法であって、
前記赤外線検出素子からの出力信号を参照して、被写体の中から、予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の高温物体を検出するステップと、
前記高温物体が検出された場合に、前記温度制御手段の制御温度を予め定められた温度だけ上昇させるステップとを少なくとも備えることを特徴とするボロメ−タ型赤外線検出器を用いた残像の低減方法。
【請求項８】
ボロメータ薄膜を備えるダイアフラムが梁によって基板に支持されてなる赤外線検出素子と、該赤外線検出素子を所定の温度に制御する温度制御手段とを少なくとも備えるボロメ−タ型赤外線検出器を用いた残像の低減方法であって、
前記赤外線検出素子からの出力信号を参照して、被写体の中から、予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の高温物体を検出するステップと、
前記高温物体が検出された場合に、前記温度制御手段の制御温度を予め定められた温度だけ上昇させるステップと、
一定時間経過後に、該制御温度を元の温度に戻すステップとを少なくとも備えることを特徴とするボロメ−タ型赤外線検出器を用いた残像の低減方法。
【請求項９】
ボロメータ薄膜を備えるダイアフラムが梁によって基板に支持され、パルス状のバイアス電圧により駆動される赤外線検出素子を少なくとも備えるボロメ−タ型赤外線検出器を用いた残像の低減方法であって、
前記赤外線検出素子からの出力信号を参照して、被写体の中から、予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の高温物体を検出するステップと、
前記高温物体が検出された場合に、前記パルスの幅を予め定められた時間だけ長くするステップと、
一定時間経過後に、該パルスの幅を元の幅に戻すステップとを少なくとも備えることを特徴とするボロメ−タ型赤外線検出器を用いた残像の低減方法。
【請求項１０】
ボロメータ薄膜を備えるダイアフラムが梁によって基板に支持され、パルス状のバイアス電圧により駆動される赤外線検出素子を少なくとも備えるボロメ−タ型赤外線検出器を用いた残像の低減方法であって、
前記赤外線検出素子からの出力信号を参照して、被写体の中から、予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の高温物体を検出するステップと、
前記高温物体が検出された場合に、前記パルスのピーク電圧を予め定められた電圧だけ大きくするステップと、
一定時間経過後に、該パルスのピーク電圧を元の電圧に戻すステップとを少なくとも備えることを特徴とするボロメ−タ型赤外線検出器を用いた残像の低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱分離構造で形成された感熱抵抗体で赤外線を検出するボロメータ型赤外線検出器に関し、特に、残像を低減する手段を備えたボロメータ型赤外線検出器及び該ボロメータ型赤外線検出器を用いた残像の低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外線検出器は、半導体等のバンド構造を利用した量子型と、熱による材料物性値（抵抗、誘電率等）の変化を利用した熱型とに大きく分けられる。前者は高感度ではあるが動作原理上冷却を必要とするのに対し、後者は特に冷却を必要としていないため非冷却型とも呼ばれ、製作コストや維持コストの面で量子型に比べ有利な点が多く、赤外線検出器の主流となりつつある。
【０００３】
熱型赤外線検出器には、ボロメータ型、焦電型及び熱電対型があり、いずれも検出器の感度を高くするため、一般には熱分離構造、いわゆるダイアフラム構造を有している。このなかでもボロメータ型の赤外線検出器は比較的特性に優れ、特にボロメータ材料として酸化バナジウム（ＶＯｘ）を用いたものは、ＳＰＩＥ（１９９６年、２７４６巻、２３頁）にも述べられているように、二次元に配列され赤外線画像を撮像する素子として用いられている。ここで、上記ボロメータ型の赤外線検出器について、図１を参照して説明する。
【０００４】
図１（ｂ）に示すように、ボロメータ型の赤外線検出器の素子部は、内部にＣＭＯＳプロセスにより読出回路１１ａが作り込まれた回路基板１１上に、赤外線を反射する赤外線反射膜１２と保護膜１３とが形成され、赤外線反射膜１２上には、空洞部１４を隔てて、ボロメ−タ材料からなるボロメータ薄膜１６とその端部に接続される電極１７とこれらを覆う保護膜１５とで構成される温度検出部１９が形成され、温度検出部１９は、電極１７とこれを覆う保護膜１５とで構成される梁１８によって中空に保持されている。また、配線１７は回路基板１１上のコンタクト１１ｂに接続され、このコンタクト１１ｂは読出回路１１ａに電気的に接続されている。
【０００５】
また、図１（ａ）に示すように、このような熱分離構造を備える素子部が２次元アレイ状に配列されて赤外線検出素子２が構成され、この赤外線検出素子２はペルチェ素子３などの温度制御素子上に載置されて一定の温度に制御される。また、赤外線検出素子２やペルチェ素子３は、パッケージ４とキャップ５と赤外線透過窓６と排気管７などからなる真空パッケージなどによって真空に封止され、その入出力信号はピン８を介して外部に設けられた駆動手段や信号処理手段、温度制御素子駆動手段などの外部回路に接続される。
【０００６】
そして、光学系を通して入射した赤外線は、各々の赤外線検出素子２の保護膜１５及びボロメ−タ薄膜１６によって一部吸収され、残りは透過して赤外線反射膜１２により反射されて温度検出部１９に再入射し、もう一度吸収される。吸収された赤外線は、温度検出部１９を暖め、同検出部内のボロメ−タ薄膜１６（感熱抵抗体）の抵抗を変化させる。この抵抗変化は、読出回路１１ａからバイアス電流を供給することにより電圧変化として読み出され、被写体の温度が計測される。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−７１４５２号公報（第５−９頁、第６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、一般に受光素子を用いて被写体を撮像する撮像装置では、受光素子の特性や信号処理回路の特性などによって、ある物体を撮像したときの像が物体を取り除いた後においても観察される現象（以下、残像と呼ぶ。）が生じることが知られており、上述したボロメータ型赤外線検出器１においても、ある温度の物体、特に高温物体を撮像すると高温物体を撮像した箇所に残像が生じることが分かってきた。この残像が生じる時間は、高温物体の温度や高温物体の撮像時間に依存するが、例えば、５００Ｋ程度の高温物体を３分間程度撮像した場合、残像のレベルがＮＥＴＤ（Noise Equivalent Temperature Difference）以下になるまでに数分かかってしまい、熱画像をリアルタイムで取得するシステムでは深刻な問題となっており、残像を低減することができるボロメータ型赤外線検出器１の提案が求められている。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、高温物体を撮像した際に生じる残像を低減することができるボロメータ型赤外線検出器及び該ボロメータ型赤外線検出器を用いた残像低減方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明のボロメータ型赤外線検出器は、ボロメータ薄膜を備えるダイアフラムが梁によって基板に支持されてなる赤外線検出素子を少なくとも備えるボロメ−タ型赤外線検出器において、被写体の中から、予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の高温物体を検出する手段と、前記高温物体が検出された場合に、前記赤外線検出素子の温度を少なくとも一定時間、上昇させる手段とを少なくとも備えるものである。
【００１１】
また、本発明のボロメータ型赤外線検出器は、ボロメータ薄膜を備えるダイアフラムが梁によって基板に支持されてなる赤外線検出素子と、該赤外線検出素子の温度を制御する温度制御手段とを少なくとも備えるボロメ−タ型赤外線検出器において、前記赤外線検出素子からの出力信号を参照して、被写体の中から、予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の高温物体を検出する高温物体検出手段と、前記高温物体が検出された場合に、前記温度制御手段の制御温度を予め定められた温度だけ上昇、又は、予め定められた温度だけ上昇させ、一定時間経過後に、該制御温度を元の温度に戻す制御を行う制御温度設定手段とを少なくとも備えるものである。
【００１２】
また、本発明のボロメータ型赤外線検出器は、ボロメータ薄膜を備えるダイアフラムが梁によって基板に支持され、パルス状のバイアス電圧により駆動される赤外線検出素子を少なくとも備えるボロメ−タ型赤外線検出器において、前記赤外線検出素子からの出力信号を参照して、被写体の中から、予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の高温物体を検出する高温物体検出手段と、前記高温物体が検出された場合に、前記パルスの幅を予め定められた時間だけ長く、又は前記パルスのピーク電圧を予め定められた電圧だけ大きくし、一定時間経過後に、該パルスの幅又はピーク電圧を元の幅又は電圧に戻す制御を行うパルスバイアス設定手段とを少なくとも備えるものである。
【００１３】
また、本発明の残像低減方法は、ボロメータ薄膜を備えるダイアフラムが梁によって基板に支持されてなる赤外線検出素子を少なくとも備えるボロメ−タ型赤外線検出器を用いた残像の低減方法であって、被写体の中から、予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の高温物体を検出するステップと、前記高温物体が検出された場合に、前記赤外線検出素子の温度を少なくとも一定時間、上昇させるステップとを少なくとも備えるものである。
【００１４】
また、本発明の残像低減方法は、ボロメータ薄膜を備えるダイアフラムが梁によって基板に支持されてなる赤外線検出素子と、該赤外線検出素子を所定の温度に制御する温度制御手段とを少なくとも備えるボロメ−タ型赤外線検出器を用いた残像の低減方法であって、前記赤外線検出素子からの出力信号を参照して、被写体の中から、予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の高温物体を検出するステップと、前記高温物体が検出された場合に、前記温度制御手段の制御温度を予め定められた温度だけ上昇させるステップと、必要に応じて、一定時間経過後に、該制御温度を元の温度に戻すステップとを少なくとも備えるものである。
【００１５】
また、本発明の残像低減方法は、ボロメータ薄膜を備えるダイアフラムが梁によって基板に支持されてなる赤外線検出素子と、該赤外線検出素子を所定の温度に制御する温度制御手段とを少なくとも備えるボロメ−タ型赤外線検出器を用いた残像の低減方法であって、前記赤外線検出素子からの出力信号を参照して、被写体の中から、予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の高温物体を検出するステップと、前記高温物体が検出された場合に、前記温度制御手段の制御温度を予め定められた温度だけ上昇させるステップと、一定時間経過後に、該制御温度を元の温度に戻すステップとを少なくとも備えるものである。
【００１６】
また、本発明の残像低減方法は、ボロメータ薄膜を備えるダイアフラムが梁によって基板に支持され、パルス状のバイアス電圧により駆動される赤外線検出素子を少なくとも備えるボロメ−タ型赤外線検出器を用いた残像の低減方法であって、前記赤外線検出素子からの出力信号を参照して、被写体の中から、予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の高温物体を検出するステップと、前記高温物体が検出された場合に、前記パルスの幅を予め定められた時間だけ長く、又は、前記パルスのピーク電圧を予め定められた電圧だけ大きくするステップと、一定時間経過後に、該パルスの幅又はピーク電圧を元の幅又は電圧に戻すステップとを少なくとも備えるものである。
【００１７】
本発明は、上記構成により、高温物体検出手段で予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の高温物体を検出した場合に、制御温度設定手段やパルスバイアス設定手段により、温度制御素子の制御温度を階段状に上げたり、所定の時間だけパルス状に上げたり、赤外線検出素子に印加するパルスバイアスのパルス幅を長くしたり、パルス電圧（ピーク電圧）を大きくする等の制御を行うため、これにより赤外線検出素子の温度が上昇し、その結果、残像を低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明のボロメータ型赤外線検出器及び該ボロメータ型赤外線検出器を用いた残像低減方法によれば、高温物体を撮像した際に生じる残像を簡単かつ確実に低減することができる。
【００１９】
その理由は、本発明のボロメータ型赤外線検出器には、被写体の中から予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の被写体（高温物体）を検出する高温物体検出手段と、ペルチェ素子などの温度制御素子の制御温度を設定する制御温度設定手段とを備えているため、高温物体検出手段で所定の温度以上の高温物体が検出された場合に、制御温度設定手段により、温度制御素子の制御温度を階段状に上げたり、所定の時間だけパルス状に上げる等の制御が行われるため、ボロメータ型赤外線検出素子の温度を上昇させて残像を低減することができるからである。
【００２０】
また、本発明のボロメータ型赤外線検出器には、被写体の中から予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の被写体（高温物体）を検出する高温物体検出手段と、赤外線検出素子に印加するパルスバイアスのパルス幅やパルス電圧（ピーク電圧）を設定するパルスバイアス設定手段とを備えているため、高温物体検出手段で所定の温度以上の高温物体が検出された場合に、パルスバイアス設定手段により、赤外線検出素子に流すパルスバイアスのパルス幅を長くしたり、パルス電圧（ピーク電圧）を大きくする等の制御が行われるため、ボロメータ型赤外線検出素子の温度を上昇させて残像を低減することができるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
上述したように、ボロメータ型赤外線検出素子２は、ボロメータ薄膜１６を備える温度検出部１９が梁１８によって回路基板１１から浮いた状態で保持された熱分離構造を有しており、温度検出部１９に入射又は赤外線反射膜１２で反射された赤外線は保護膜１５やボロメータ薄膜１６によって吸収されてボロメータ薄膜１６の温度が上昇し、この温度上昇が抵抗の変化として検出される。
【００２２】
このような熱分離構造を備える赤外線検出素子２に高温物体から強い赤外線が入射すると、赤外線検出素子２の温度が大きく上昇し、残像が顕著に現れる。しかしながら、この残像が発生するメカニズムは解明されていないため、通常は、残像がなくなるまで待つか、若しくは信号処理回路などを用いて残像を目立たなくする処理が行われているが、この方法では残像の原因自体を取り除くことはできないために、残像に重なった被写体の温度を正確に検出することはできず、また、時々刻々変化する残像を処理するために信号処理の負荷が大きくなってしまうという問題が生じる。
【００２３】
そこで、本願発明者は、残像の発生メカニズムを推測するために以下に示す各種実験を行い、その結果を踏まえて残像を確実に低減する方法を案出した。以下、その実験の具体的内容及び結果について説明する。なお、以下の説明において、便宜上、回路基板１１とその上に形成された熱分離構造とで構成される部分を赤外線検出素子２、該赤外線検出素子２とペルチェ素子３などの温度制御素子とこれらを制御する外部回路とで構成される部分を赤外線検出器１、該赤外線検出器１と入射光学系と赤外線画像を生成、表示する手段とで構成される部分を赤外線カメラと呼ぶことにする。
【００２４】
［実験１］
まず、残像が赤外線カメラの動作に起因するかを確認するために、赤外線カメラの電源をＯＦＦにした状態で１０００Ｋの黒体を３分間観察し（すなわち、赤外線検出素子に１０００Ｋの黒体輻射を入射し）、その後、赤外線カメラ電源をＯＮにして残像が発生するかを確認した。その結果、赤外線カメラの電源がＯＦＦの状態で高温物体を見せても残像が生じた。もし残像が赤外線カメラの動作に起因するのであれば電源ＯＦＦの状態で高温物体を観察しても残像が生じないと考えられることから、残像は赤外線検出器１自体に起因すると考えることができる。
【００２５】
［実験２］
次に、残像が赤外線検出器１のいずれかの部分に発生した熱に関係しているかを調べるために、ペルチェ素子３の制御温度（赤外線検出素子２の温度とほぼ同等）を１０、２０、３０、４０、５０℃の各温度に設定して、５０５Ｋの黒体を撮像したときの残像のサイズの変化を調べた。その結果、５０５Ｋの黒体撮像時及び黒体除去後の残像観察時を通じて、残像のサイズは変わらなかった。
【００２６】
［実験３］
実験２では、赤外線の入射によって発生した熱が回路基板１１に蓄積されたとしても、熱が回路基板１１の厚み方向（ペルチェ素子３方向）に伝導するために回路基板１１の面方向には広がりにくい。そこで、ペルチェ素子３の温度制御を停止し、回路基板１１の厚み方向の熱の流れを遮断して同様に残像のサイズの変化を調べた。その結果、やはり残像のサイズは変わらなかった。もし、残像が回路基板１１のような熱が拡散しやすい部分に発生した熱に起因するのであれば、時間の経過と共に残像のサイズが変化していくと考えられることから、実験２及び実験３の結果より、残像は熱が拡散しにくい部分（例えば、回路基板１１から熱分離された温度検出部１９）に関係していると考えることができる。
【００２７】
［実験４］
実験２及び実験３の結果から、残像のサイズは時間が経過しても変化しないことが確認されたが、残像の温度が時間の経過と共にどのように変化するかを確認するために、実験２と同様に、ペルチェ素子３の制御温度を１０、２０、３０、４０、５０℃の各温度に設定し、５０５Ｋの黒体を３分間撮像した後の残像の温度換算値の時間変化を測定した。その結果を図１１に示す。また、黒体撮像時及び３０秒、２４０秒後の実際の赤外線画像を図１２乃至図１４（各々（ａ）は全体画像、（ｂ）は黒体部（図の白い部分）の拡大画像）に、この赤外線画像の７５番目のラインに沿った輝度分布を図１５に示す。また、各時間における残像の温度換算値をＴ＝Ｔ０×ｅ（−ｔ／τ）でフィッティングした時のフィッティングカーブの定数（残像の温度換算値（Ｔ０）と残像の時定数（τ））を計算した。その結果を表１に示す。なお、この残像の温度換算値と時定数は、残像の時間依存性の内、時定数が大きい成分をフィッティングした時のｔ＝０の外挿値を用いているため、ｔ＝０の実験値よりも小さい値になっている。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
図１１より、ペルチェ素子３の制御温度に関わらず、いずれの場合も残像が発生しており、ペルチェ素子３の制御温度が高くなるに従って徐々に残像の温度が高くなっていることがわかる。また、表１より残像の温度換算値のみならず時定数もペルチェ素子３の制御温度が高くなるに従って徐々に大きくなっていることがわかる。この原因については明らかではないが、黒体輻射による温度上昇が原因であれば、ペルチェ素子３の制御温度にかかわらず、黒体輻射が入射した部分と入射していない部分との温度差は略等しいと考えられることから、単純な温度上昇の問題ではないと考えられる。
【００３０】
［実験５］
次に、残像が赤外線検出素子２の温度上昇に関係しているとすると、赤外線検出素子２周囲の雰囲気が大気か真空かによって熱の放散状態が変わることから、残像に差が生じることが予想される。そこで、赤外線検出素子２の雰囲気を大気又は真空にした場合における５０５Ｋ黒体撮像時と残像観察時における残像の程度を測定した。その結果を表２に示す。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
表２より、大気雰囲気中で５０５Ｋ黒体を３分間撮像した場合には、残像観察時の雰囲気が大気か真空かに関わらず残像がなく、一方、真空雰囲気中で５０５Ｋ黒体を３分間撮像した場合には、残像観察時の雰囲気が大気解放か真空かに関わらず残像が生じていることから、熱が拡散しにくい部分の温度上昇が残像に関係していると推測される。
【００３３】
［実験６］
次に、室温や低温の被写体でも同様に残像が発生するか否かを確認するために、人を被写体とし残像観察時に冷却した背景を観察したときと、液体窒素で冷却した物体を被写体とし残像観察時に室温の背景を観察したときで残像が発生するかを確認した。その結果を表３に示す。
【００３４】
【表３】
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【００３５】
表３より、撮像時の被写体と残像観察時の背景とに温度差があるにも関わらず残像が生じないか若しくはわずかな残像が生じるのみであることから、残像は赤外線検出素子２の温度上昇に依存していると考えられる。
【００３６】
［実験７］
以上の結果を総合的に判断すると、実験１から、残像は赤外線カメラの動作によって生じるのではなく、また、実験２、３、５及び６から、熱が伝導しやすい回路基板１１よりも回路基板１１から熱分離されたダイアフラム（温度検出部１９）の温度上昇の影響が大きいと考えられる。また、実験４から、残像は赤外線入射により生じる温度差よりも温度検出部１９の温度自体に関係していると推測される。従って、温度検出部１９の温度、すなわち、ペルチェ素子３の制御温度を変えれば残像の温度換算値や時定数が変化することから、残像発生時に制御温度を変えることによって残像を低減することができると考えられる。そこで、５０５Ｋの黒体を３分間撮像した後、ペルチェ素子３の制御温度を変えて残像がどのように変化するかを測定した。その結果を図１６及び表４に示す。
【００３７】
【表４】
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【００３８】
図１６及び表４より、高温物体（５０５Ｋの黒体）を撮像した後にペルチェ素子３の制御温度（すなわち、赤外線検出素子２の温度）を下げても残像はなくならないが（図１６の黒丸及び表４の下段参照）、高温物体を撮像した後にペルチェ素子３の温度を上げる（例えば、図１６の白三角又は表４の中段では４０℃から５０℃の＋１０℃、図１６の黒四角又は表４の上段では１０℃から４０℃の＋３０℃）と残像がなくなることが判明した。そのような効果が得られる原因は必ずしも明確ではないが、単純な熱的問題ではなく、例えば、以下のように推測することができる。
【００３９】
（推測１）
ダイアフラム（温度検出部１９）や回路基板１１表面、回路基板１１とダイアフラムの間のいずれかの部分に熱が蓄積し、残像が発生している画素が常に温度のオフセット状態になっている。
【００４０】
（推測２）
高温物体撮像時にダイアフラムに熱が蓄積し、ホッピング伝導に伴うキャリアトラップや準安定ポテンシャルへの熱的、光的励起などにより、ダイアフラムを構成するボロメータ薄膜（酸化バナジウム）の物性が変化する。そして、変化した物性は、高温物体除去後にペルチェ素子３の制御温度を低く設定したり、大気解放して熱を逃がしても直ぐには元に戻らない。
【００４１】
（推測３）
高温物体撮像時の熱により反りが発生し、酸化バナジウムやシリコン窒化膜などの赤外線検出素子２の構成要素に内部歪みが生じて物性値が変化する。
【００４２】
（推測４）
酸化バナジウムの抵抗、酸化バナジウムやシリコン窒化膜の誘電率、酸化バナジウムとシリコン窒化膜の界面準位のヒステリシスにより、高温物体を除去してもこれらの物性値が直ぐには元に戻らない。
【００４３】
（推測５）
上述した推測１〜４を複合した要因による。
【００４４】
このように、そのメカニズムは明確ではないが、少なくとも、本願発明者の知見に基づいた実験により、高温物体を撮像した後、赤外線検出素子２の温度を撮像時よりも高い温度にすることによって残像が低減できることが判明した。以下、赤外線検出素子２の温度を上昇させる具体的手法について説明する。
【実施例１】
【００４５】
まず、本発明の第１の実施例に係るボロメータ型赤外線検出器及び該ボロメータ型赤外線検出器を用いた残像の低減方法について、図１乃至図４を参照して説明する。図１は、第１の実施例に係るボロメータ型赤外線検出器及び赤外線検出素子の構成を模式的に示す断面図であり、図２は、ボロメータ型赤外線検出器の外部回路の構成を示すブロック図である。また、図３は、残像低減方法の手順を示すフローチャート図であり、図４は、ペルチェ素子の制御温度の推移を示す図である。
【００４６】
図１（ａ）に示すように、ボロメータ型赤外線検出器１は、入射光学系を介して入射した赤外線を検出する赤外線検出素子２と、該赤外線検出素子２の温度を制御するペルチェ素子３などの温度制御素子と、これらの素子を真空又は減圧状態で封止するパッケージ４、キャップ５、赤外線透過窓６、排気管７などからなる真空パッケージと、赤外線検出素子２やペルチェ素子３と外部回路とを繋ぐピン８などで構成され、図１（ｂ）に示すように、赤外線検出素子２は、内部に読出回路１１ａが形成され、表面に赤外線反射膜１２や保護膜１３、コンタクト１１ｂが形成された回路基板１１と、ボロメータ薄膜１６と電極１７とこれらを覆う保護膜１５とで構成される温度検出部１９と、該温度検出部１９を中空で保持する梁１８とで構成される。なお、図１は、本発明のボロメータ型赤外線検出器１の一例であり、熱分離構造を備える赤外線検出素子２が温度制御素子で温度制御される限りにおいて、その具体的構成は限定されない。
【００４７】
上述した実験結果より、残像が生じた場合には赤外線検出素子２の温度を上昇させることによって残像を低減することができる。そこで、本実施例では、図２に示すように、赤外線検出素子２やペルチェ素子３に接続される外部回路９を、少なくとも、赤外線検出素子２を駆動する駆動手段２１と、赤外線検出素子２から出力される赤外線画像信号を処理する信号処理手段２２と、ペルチェ素子３を駆動する温度制御素子駆動手段２４と、予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の高温物体を検出する高温物体検出手段２３と、高温物体が検出された場合にペルチェ素子３の制御温度を予め定められた温度分、上昇させる制御を行う制御温度設定手段２５とで構成している。
【００４８】
なお、上記各手段の内、駆動手段２１、信号処理手段２２、温度制御素子駆動手段２４は通常の赤外線検出器に備えられている手段であり、本実施例では、上記手段に加えて、高温物体検出手段２３と、制御温度設定手段２５とを備えることを特徴としている。また、外部回路９は上記手段以外の手段を含んでいてもよく、また、これらの手段は独立して存在していてもよいし、外部回路９内で明確に区分されていなくてもよい。また、ここでは、駆動手段２１を便宜上、外部回路９に設けているが、読出回路１１ａの中に駆動手段２１の一部が構成されていてもよい。
【００４９】
上記高温物体検出手段２３は、信号処理手段２２の出力から得られる被写体の温度を参照して、該温度が予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の場合に、本実施例の残像低減処理を行うべき被写体であると判断する。その場合において、何度以上の被写体を高温物体と判断するかは、赤外線検出器１自体の性能や使用状況を鑑みて設定することができる。例えば、ペルチェ素子３の制御温度が低い場合は、図１１及び表１の結果より残像の影響が小さいことから、高温物体の基準となる温度を高く設定したり、ペルチェ素子３の制御温度が高い場合は残像の影響が大きいことから、高温物体の基準となる温度を低く設定してもよい。また、この基準となる温度は常に一定とする必要はなく、本実施例の残像低減方法では徐々にペルチェ素子３の制御温度を高くすることから、残像低減処理の度に高温物体の基準となる温度を低く又は高くするなど、可変してもよい。
【００５０】
また、高温物体の大きさについても限定されず、アレイ状の赤外線検出素子２内の一画素でも基準となる温度を超えたら高温物体と判断してもよいし、微小な大きさの物体に対して赤外線検出器１全体の設定を変更するのが好ましくない場合は、予め定められた大きさ、すなわち予め定められた数量の画素で基準となる温度を超えた場合に高温物体であると判断することもできる。
【００５１】
また、予め定められた温度又は出力電圧、大きさの高温物体が検出されたら直ぐに残像低減処理を行うようにしてもよいし、予め定められた温度又は出力電圧、大きさの高温物体が検出され、かつ、予め定められた時間経過後（例えば、１秒後）においても残像の温度換算値が所定の値以上である場合にのみ、残像低減処理を行うようにしてもよい。このような判断を行うことにより、例えば、瞬間的に高温物体を撮像したが、非常に短時間であるために残像の影響が直ぐになくなる場合は、残像低減処理の対象外とすることができ、実効的に影響の大きい残像のみを低減することが可能となる。
【００５２】
また、制御温度設定手段２５では、高温物体検出手段２３で高温物体が検出された場合に、温度制御素子駆動手段２４の制御温度を予め定められた温度だけ、上昇させる制御を行う。この上昇させる温度も赤外線検出器１自体の性能や使用状況を鑑みて設定することができ、例えば、ペルチェ素子３の変更前の制御温度が低い場合は、図１１及び表１の結果より残像の影響が小さいことから、上昇させる温度を小さく設定したり、ペルチェ素子３の変更前の制御温度が高い場合は残像の影響が大きいことから、上昇させる温度を大きく設定してもよく、逆に、ペルチェ素子３の変更前の制御温度が低い場合は、高い温度まで上昇させることができることから、上昇させる温度を大きく設定し、ペルチェ素子３の変更前の制御温度が高い場合はあまり温度を上昇させることができないことから、上昇させる温度を小さく設定してもよい。また、この上昇させる温度は常に一定にする必要はなく、本実施例の残像低減方法では徐々にペルチェ素子３の制御温度を高くすることから、残像低減処理の度に上昇させる温度を徐々に小さくしていくこともできる。
【００５３】
次に、上記構成の外部回路９を備えた赤外線検出器１を用いて残像を低減する具体的手順について、図３のフローチャート図及び図４のペルチェ素子３の制御温度の推移図を参照して説明する。
【００５４】
まずステップＳ１０１で、赤外線カメラの電源をＯＮにする。すると、ステップＳ１０２で、温度制御素子駆動手段２４はペルチェ素子３を駆動して赤外線検出素子２を予め定められた温度になるように制御し、駆動手段２１は所定の信号を赤外線検出素子２に送信し、赤外線検出素子２は、入射光学系を通して入射する赤外線による温度検出部１９の温度変化を電圧の変化として信号処理手段２２に送信して被写体を撮像する。
【００５５】
次に、ステップＳ１０３で、高温物体検出手段２３は、信号処理手段２２の信号に基づいて、被写体の中に予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の被写体（高温物体）が撮像されているかを判断する。そして、予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の被写体がある場合に該被写体を高温物体と判断して、ステップＳ１０４で、制御温度設定手段２５は、温度制御素子駆動手段２４に制御信号を送信し、制御温度を予め定められた温度だけ上昇させる。上昇させる温度は上述したように赤外線検出器１自体の性能や使用状況を鑑みて設定することができるが、１０℃程度とすることができる。
【００５６】
次に、ペルチェ素子３の制御温度を変更したら直ぐにステップＳ１０３に戻ってもよいが、制御温度を変更しても赤外線検出素子２の温度が上昇するまでには所定の時間が必要であり直ぐには残像がなくならないことから、ステップＳ１０５で、制御温度設定手段２５は、制御定温度の変更からの時間をカウントし、予め定められた時間が経過した後、ステップＳ１０３に戻って高温物体の検出動作を行うようにしてもよい。そして、Ｓ１０３からＳ１０５までのステップを繰り返し、図４に示すように、高温物体が検出されるたびに制御温度を上昇させて残像を低減する。
【００５７】
このように、本実施例の赤外線検出器１の外部回路９には、駆動手段２１や信号処理手段２２、温度制御素子駆動手段２４に加えて、高温物体検出手段２３と制御温度設定手段２５とを備えており、高温物体検出手段２３で予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の被写体（高温物体）が検出された場合に、制御温度設定手段２５によってペルチェ素子３の制御温度を上昇させる制御を行うため、高温物体を撮像しても残像を迅速に低減することができるため、正確な温度が測定できる信頼性の高い赤外線画像を取得することができる。
【実施例２】
【００５８】
次に、本発明の第２の実施例に係るボロメータ型赤外線検出器及び該ボロメータ型赤外線検出器を用いた残像の低減方法について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、残像低減方法の手順を示すフローチャート図であり、図６は、ペルチェ素子の制御温度の推移を示す図である。
【００５９】
前記した第１の実施例では、高温物体検出手段２３で高温物体が検出されるたびにペルチェ素子３の制御温度を上げて残像を低減したが、この方法では、徐々に赤外線検出素子２の温度が上昇し、その結果、温度検出部１９を構成するボロメータ薄膜１６（酸化バナジウム）の抵抗温度係数（ＴＣＲ：Temperature coefficient of resistance）が変化して徐々に感度が変化してしまい、また、ペルチェ素子３の制御温度が常温から大きくずれてしまうと温度制御のための消費電力が大きくなってしまう。そこで、本実施例では、残像を低減しつつ上記問題が生じないように赤外線検出器１を構成する。
【００６０】
本実施例の外部回路９の構成は第１の実施例と同様であるが、制御温度設定手段２５では、高温物体検出手段２３で高温物体が検出されたら予め定められた温度だけ制御温度を上昇させ、所定の時間が経過したら、制御温度を元に戻す制御を行う。すなわち、本実施例では制御温度を上昇させたまま保持するのではなく、ある一定時間のみパルス的に制御温度を上昇させる。
【００６１】
上記構成の制御温度設定手段２５を備えた赤外線検出器１を用いて残像を低減する具体的手順について、図５のフローチャート図及び図６のペルチェ素子３の制御温度の推移図を参照して説明する。
【００６２】
まず、ステップＳ２０１で、赤外線カメラの電源をＯＮにする。すると、ステップＳ２０２で、温度制御素子駆動手段２４はペルチェ素子３を駆動して赤外線検出素子２を予め定められた温度になるように制御し、駆動手段２１は所定の信号を赤外線検出素子２に送信し、赤外線検出素子２は、入射光学系を通して入射する赤外線による温度検出部１９の温度変化を電圧の変化として信号処理手段２２に送信して被写体を撮像する。
【００６３】
次に、ステップＳ２０３で、高温物体検出手段２３は、信号処理手段２２の信号に基づいて、被写体の中に予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の被写体（高温物体）が撮像されているかを判断する。そして、予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の被写体がある場合に該被写体を高温物体と判断して、ステップＳ２０４で、制御温度設定手段２５は、温度制御素子駆動手段２４に制御信号を送信し、制御温度を予め定められた温度だけ上昇させると共に、制御信号を送信してからの時間を計測し、ステップＳ２０５で、予め定められた時間が経過したら、ステップＳ２０６で、温度制御素子駆動手段２４に制御信号を送信し、制御温度を元の温度に戻す。なお、上昇させる温度や温度を上昇させる時間は赤外線検出器１自体の性能や使用状況を鑑みて設定することができるが、ペルチェ素子３の温度を上昇させても赤外線検出素子２の温度は直ぐには上昇しないことから、温度を上昇させる時間としてある程度の時間を確保することが好ましく、例えば、１分程度とすることができる。
【００６４】
次に、第１の実施例と同様に、ペルチェ素子３の制御温度を変更しても直ぐには残像がなくならないことから、ステップＳ２０７で、制御温度設定手段２５は、制御温度の変更からの時間をカウントし、予め定められた時間が経過した後、ステップＳ２０３に戻って高温物体の検出動作を行うようにしてもよい。そして、Ｓ２０３からＳ２０７までのステップを繰り返し、図６に示すように、高温物体が検出されるたびに制御温度を一定時間上昇させて残像を低減する。
【００６５】
このように、本実施例の赤外線検出器１の外部回路９には、高温物体検出手段２３と制御温度設定手段２５とを備えており、高温物体検出手段２３で予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の被写体（高温物体）が検出された場合に、制御温度設定手段２５によってペルチェ素子３の制御温度を上昇させる制御を行うため、高温物体を撮像しても残像を迅速に低減することができる。また、一定時間経過後に、制御温度は初期状態に戻されるため、何度も高温物体を検出した場合でも、赤外線検出素子２の動作温度が常温から大きくずれて感度が変化したり消費電力が増加することがないため、更に赤外線検出器１の動作を安定化させることができる。
【実施例３】
【００６６】
次に、本発明の第３の実施例に係るボロメータ型赤外線検出器及び該ボロメータ型赤外線検出器を用いた残像の低減方法について、図７乃至図１０を参照して説明する。図７は、ボロメータ型赤外線検出器の外部回路の構成を示すブロック図である。また、図８は、残像低減方法の手順を示すフローチャート図であり、図９は、パルスバイアス波形を示す図である。また、図１０は、赤外線検出素子２の動作原理を説明するための図である。
【００６７】
前記した第１及び第２の実施例では、高温物体検出手段２３により高温物体が検出された場合に、ペルチェ素子３の制御温度を上げ、赤外線検出素子２の温度を上昇させて残像を低減したが、ペルチェ素子３の制御温度を変えると赤外線検出器１全体、すなわち、ダイアフラム（温度検出部１９）のみならず、ダイアフラムを中空保持する梁１８や読出回路１１ａが形成された回路基板１１の温度も変化するために、元の温度に戻るまでの時間が長くなり、また、梁１８や回路基板１１の温度が変化すると、梁１８の形状が変化したり読出回路１１ａの特性が変化するなどの問題が生じる場合もある。そこで、本実施例では、残像を低減しつつ上記問題が生じないように赤外線検出器１を構成する。
【００６８】
具体的には、図７に示すように、本実施例の外部回路９には、パルスバイアスによって赤外線検出素子２を駆動する駆動手段２１と、赤外線検出素子２から出力される赤外線画像信号を処理する信号処理手段２２と、ペルチェ素子３を駆動する温度制御素子駆動手段２４とに加えて、予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の高温物体を検出する高温物体検出手段２３と、高温物体が検出された場合に赤外線検出素子２に印加するパルスバイアスのパルスの幅又はピーク電圧を変化させる（すなわち、パルスバイアスのパルス幅を長く、又は、パルスのピーク電圧を大きくする）制御を行うパルスバイアス設定手段２６とを備えている。なお、本実施例においても、上記手段以外の手段を含んでいてもよく、また、これらの手段は独立して存在していてもよいし、外部回路９内で明確に区分されていなくてもよい。
【００６９】
ここで、赤外線検出素子２の動作原理について、図１０を参照して説明する。図１０に示すように、ボロメータには周期的（τｆフレーム時間毎）にパルスバイアス電圧または電流が印加され、このパルスバイアスに伴って温度変動幅ΔTcで昇温・降温が周期的に繰り返され、読出時間τroの間に赤外線検出素子２の信号が読み出される。そこで、温度変動幅ΔTcや読出時間τroの許容範囲において、このパルスバイアスのパルスの幅又はピーク電圧を大きくすればボロメータ薄膜１６の温度を上昇させることができ、ペルチェ素子３の制御温度を上昇させた場合と同様の効果を得ることができる。そこで、本実施例では、前記した第１及び第２の実施例で示した制御温度設定手段２５に代えて、外部回路９にパルスバイアス設定手段２６を設けている。
【００７０】
上記構成のパルスバイアス設定手段２６を備えた赤外線検出器１を用いて残像を低減する具体的手順について、図８のフローチャート図及び図９のパルスバイアスのタイミングチャート図を参照して説明する。
【００７１】
まず、ステップＳ３０１で、赤外線カメラの電源をＯＮにする。すると、ステップＳ３０２で、温度制御素子駆動手段２４はペルチェ素子３を駆動して赤外線検出素子２を予め定められた温度になるように制御し、駆動手段２１は所定の信号を赤外線検出素子２に送信し、赤外線検出素子２は、入射光学系を通して入射する赤外線による温度検出部１９の温度変化を電圧の変化として信号処理手段２２に送信して被写体を撮像する。
【００７２】
次に、ステップＳ３０３で、高温物体検出手段２３は、信号処理手段２２の信号に基づいて、被写体の中に予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の被写体（高温物体）が撮像されているかを判断する。そして、予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の被写体がある場合に該被写体を高温物体と判断して、ステップＳ３０４で、パルスバイアス設定手段２６は、駆動手段２１に制御信号を送信し、パルスバイアスのパルスの幅又はピーク電圧を予め定められた値に変更すると共に、制御信号を送信してからの時間を計測し、ステップＳ３０５で、予め定められた時間が経過したら、ステップＳ３０６で、駆動手段２１に制御信号を送信し、パルスバイアスの幅又はピーク電圧を元の状態に戻す。
【００７３】
なお、パルスバイアスのパルスの幅やピーク電圧は赤外線検出器１自体の性能や使用状況を鑑みて設定することができるが、例えば、６４０×４８０画素、２３．５μｍピッチの赤外線検出素子２の場合、ボロメータ薄膜１６の抵抗値を７０ｋΩ＠２５℃、ＴＣＲを−１．７％／Ｋ＠２５℃、Ｇｔｈ（熱コンダクタンス）を０．０４μＷ／Ｋ、Ｃｔｈ（熱容量）を４×１０−１０Ｊ／Ｋ、ペルチェ素子３の制御温度を４０℃、信号の積分時間を１１μｓｅｃ、パルスバイアスのピーク電圧を４Ｖとした場合の温度検出部１９の温度上昇は８．５℃、同様にパルスバイアスのピーク電圧を６Ｖにした場合の温度検出部１９の温度上昇は２０．９℃であり、パルスバイアスのピーク電圧を４Ｖから６Ｖに上げれば温度検出部１９の温度を１２．４℃上げることができる。また、同様に３２０×２４０画素の場合も、ボロメータ薄膜１６の抵抗値を７０ｋΩ＠２５℃、ＴＣＲを−１．７％／Ｋ＠２５℃、Ｇｔｈを０．１μＷ／Ｋ、Ｃｔｈを１．２×１０−９Ｊ／Ｋ、ペルチェ素子３の制御温度を４０℃、信号の積分時間を２６μｓｅｃ、パルスバイアスのピーク電圧を４Ｖとした場合の温度検出部１９の温度上昇は６．６℃、同様にパルスバイアスのピーク電圧を６Ｖにした場合の温度検出部１９の温度上昇は１５．９℃であり、パルスバイアスのピーク電圧を４Ｖから６Ｖに上げれば温度検出部１９の温度を９．３℃上げることができる。
【００７４】
次に、第１及び第２の実施例と同様に、パルスバイアスのパルスの幅やピーク電圧を変更しても直ぐには残像がなくならないことから、ステップＳ３０７で、パルスバイアス設定手段２６は、パルスバイアスの変更からの時間をカウントし、予め定められた時間が経過した後、ステップＳ３０３に戻って高温物体の検出動作を行うようにしてもよい。そして、Ｓ３０３からＳ３０７までのステップを繰り返し、図９（ａ）に示すように、高温物体が検出されるたびにパルスバイアスの幅を一定時間（図中の残像低減処理期間）長くしたり、図９（ｂ）に示すように、高温物体が検出されるたびにパルスバイアスのピーク電圧を一定時間大きくして残像を低減する。
【００７５】
なお、上記フローでは、パルスバイアスのパルスの幅又はピーク電圧を変更した後、一定時間が経過したら幅又はピーク電圧を初期値に戻す構成としたが、第１の実施例と同様に、一旦変更した幅又はピーク電圧を保持し、再度高温物体が検出されたら、更に幅又はピーク電圧を大きくするような制御を行うこともできる。また、上記説明では、パルスバイアスの幅又はピーク電圧の一方を変更したが、パルスバイアスの幅及びピーク電圧の双方を同時に変更したり、交互に変更するなど、組み合わせて制御することもできる。
【００７６】
このように、本実施例の赤外線検出器１の外部回路９には、高温物体検出手段２３とパルスバイアス設定手段２６とを備えており、高温物体検出手段２３で予め定められた温度以上又は該温度に対応する値以上の出力電圧の被写体（高温物体）が検出された場合に、パルスバイアス設定手段２６によってパルスバイアスのパルスの幅又はピーク電圧を一定時間、大きくする制御を行うため、高温物体を撮像しても残像を迅速に低減することができるため、簡単かつ確実に残像を低減することができるため、正確な温度が測定できる信頼性の高い赤外線画像を取得することができる。
【００７７】
なお、上記各実施例では、制御温度設定手段２５やパルスバイアス設定手段２６を用いて、高温物体検出手段２５により高温物体が検出された場合にのみ残像低減処理を行う構成としたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、予め定められた温度又は出力電圧以下の物体であっても多少の残像は生じていると考えられることから、定期的に残像低減処理を行うようにしてもよい。
【００７８】
また、第２及び第３の実施例では、一定時間経過後にペルチェ素子３の制御温度やパルスバイアスのパルスの幅、ピーク電圧を元の状態に戻したが、完全に元の状態に戻さなくてもよく、例えば、第１の実施例と第２の実施例を組み合わせて、元の状態よりは高いが上昇させた時よりは低い温度にするなどとしてもよいし、温度を上昇させた後に、一旦温度を元の状態よりも低くして、その後元の状態に戻すなどとすることもできる。
【００７９】
また、第１及び第２の実施例ではペルチェ素子３の制御温度を変更し、第３の実施例ではパルスバイアスのパルスの幅やピーク電圧を変更したが、ペルチェ素子３の制御温度と、パルスバイアスのパルスの幅やピーク電圧とを同時に変更したり、交互に変更するなど、組み合わせて制御してもよい。
【００８０】
また、上記各実施例では、ペルチェ素子３の制御温度を上げたり、パルスバイアスのパルスの幅を長くしたりピーク電圧を大きくするなどして赤外線検出素子２の温度を上昇させたが、例えば、ヒーターなどの加熱手段を用いて加熱するなどの他の手段や方法を用いて赤外線検出素子２の温度を上昇させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の赤外線検出器及び赤外線検出素子の構造を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る赤外線検出器の外部回路の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係る残像低減方法の手順を示すフローチャート図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係るペルチェ素子の制御温度の推移を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係る残像低減方法の手順を示すフローチャート図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係るペルチェ素子の制御温度の推移を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施例に係る赤外線検出器の外部回路の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施例に係る残像低減方法の手順を示すフローチャート図である。
【図９】本発明の第３の実施例に係るパルスバイアス波形を示す図である。
【図１０】１フレ−ム毎に昇温・降温を繰り返す温度サイクルを説明する図である。
【図１１】ペルチェ素子の設定温度毎の残像の時間変化を示す図である。
【図１２】５０５Ｋ黒体撮像時の赤外線画像を示す図である。
【図１３】５０５Ｋ黒体撮像後、３０秒経過時の赤外線画像を示す図である。
【図１４】５０５Ｋ黒体撮像後、２４０秒経過時の赤外線画像を示す図である。
【図１５】残像の輝度分布の時間変化を示す図である。
【図１６】ペルチェ素子の設定温度を変えた場合の残像の低減効果を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１  赤外線検出器
２  赤外線検出素子
３  ペルチェ素子
４  パッケージ
５  キャップ
６  赤外線透過窓
７  排気管
８  ピン
９  外部回路
１１  回路基板
１１ａ  読出回路
１１ｂ  コンタクト
１２  赤外線反射膜
１３  保護膜
１４  空洞部
１５  保護膜
１６  ボロメータ薄膜
１７  電極
１８  梁
１９  温度検出部
２１  駆動手段
２２  信号処理手段
２３  高温物体検出手段
２４  温度制御素子駆動手段
２５  制御温度設定手段
２６  パルスバイアス設定手段
【図１】
2005351755.tif 000007
【図２】
2005351755.tif 000008
【図３】
2005351755.tif 000009
【図４】
2005351755.tif 000010
【図５】
2005351755.tif 000011
【図６】
2005351755.tif 000012
【図７】
2005351755.tif 000013
【図８】
2005351755.tif 000014
【図９】
2005351755.tif 000015
【図１０】
2005351755.tif 000016
【図１１】
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【図１２】
2005351755.tif 000018
【図１３】
2005351755.tif 000019
【図１４】
2005351755.tif 000020
【図１５】
2005351755.tif 000021
【図１６】
2005351755.tif 000022