(57)【要約】【課題】所望の視野角特性を有する半導体センサを提供すること。【解決手段】光線検出部（２）の上部に、光線に対する入射角（θ）と該光線を検出して出力される電気信号との関係を示す視野角特性（１００）を所望の値に調整するための視野角調整手段（４）を有する視野角制限部（３）を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物から放射される光線を検出して電気信号を出力する光線検出部を有する半導体センサにおいて、
前記光線検出部の上部に、前記光線に対する入射角と前記出力される電気信号との関係を示す視野角特性を所望の値に調整するための視野角調整手段を有する視野角制限部を設け、
前記視野角調整手段は、Ｎ個（Ｎは１以上の正の整数）の光線検出部に対して、（Ｎ＋１）個以上の開口部により構成されたことを特徴とする半導体センサ。
【請求項２】
前記視野角制限部の前記開口部の周辺に位置する壁面の反射率は、２０％以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体センサ。
【請求項３】
前記光線検出部に対向する位置に配置された前記視野角制限部の壁面の反射率は、該視野角制限部の表面の反射率に比べて低いことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体センサ。
【請求項４】
前記電気信号として出力される出力電圧は、前記入射角が±６０度の範囲内において前記視野角特性の最大出力の２０％まで減少することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体センサ。
【請求項５】
前記視野角制限部の厚さは、２０μｍ以下であることを特徴とする請求項４記載の半導体センサ。
【請求項６】
前記視野角調整手段は、前記光線を透過する窓材をさらに具えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体センサ。
【請求項７】
前記窓材は、シリコン板、ゲルマニウム板、サファイア板、ポリエチレン板、又はカルコゲナイドガラス板の板材により構成されたことを特徴とする請求項６記載の半導体センサ。
【請求項８】
前記窓材は、シリコン、ゲルマニウム、又はサファイアの基板上に薄膜を積層した光学フィルタにより構成されたことを特徴とする請求項６記載の半導体センサ。
【請求項９】
前記光線検出部は、缶パッケージの台座に設置され、
前記視野角調整手段を有する前記視野角制限部は、前記台座の上方を封止する金属缶として構成されたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の半導体センサ。
【請求項１０】
前記台座に配置された前記光線検出部の検出面と、該検出面の上方に位置する前記視野角調整手段との間には、所定の隙間を有することを特徴とする請求項９記載の半導体センサ。
【請求項１１】
前記光線検出部は、化合物半導体基板上に光吸収層とバリア層とを含む、ＰＩＮ構造を有するフォトダイオードからなることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の半導体センサ。
【請求項１２】
前記ＰＩＮ構造を有するフォトダイオードは、前記化合物半導体基板としての砒化ガリウム（ＧａＡｓ）基板上に、ｎ型インジウムアンチモン（ＩｎＳｂ）層と、ｐ型ＩｎＳｂ層と、前記ｎ型ＩｎＳｂ層と前記ｐ型ＩｎＳｂ層との間の前記光吸収層としてのｉ型ＩｎＳｂ層と、前記ｐ型ＩｎＳｂ層と前記ｉ型ＩｎＳｂ層との間に生成したキャリアのリークを防ぐための前記バリア層としてのｐ型アルミニウムインジウムアンチモン（ＡｌＩｎＳｂ）層と、を積層したＰＩＮ構造を有するフォトダイオードからなることを特徴とする請求項１１記載の半導体センサ。
【請求項１３】
前記ＰＩＮ構造を有するフォトダイオードの上部に、前記視野角調整手段としてＮｉからなる少なくとも２つの開口部を有する前記視野角制限部を設けたことを特徴とする請求項１２記載の半導体センサ。
【請求項１４】
前記光線検出部は、前記光線としての赤外線を検出する赤外線検出部として構成されたことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の半導体センサ。
【請求項１５】
前記赤外線検出部は、赤外線吸収による温度変化を電気信号に変換する熱型センサとして構成されたことを特徴とする請求項１４記載の半導体センサ。
【請求項１６】
前記熱型センサは、サーモパイル又は焦電型センサであることを特徴とする請求項１５記載の半導体センサ。
【請求項１７】
前記赤外線検出部は、光電変換によって信号を出力する量子型センサとして構成されたことを特徴とする請求項１４記載の半導体センサ。
【請求項１８】
前記量子型センサは、フォトダイオード又はフォトコンダクタであることを特徴とする請求項１７記載の半導体センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体センサに関し、より詳細には、視野角制限部を有する赤外線センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギー化や環境センサの観点から、赤外線センサが注目されている。人体が発する赤外線を検知する人感センサは、照明やエアコンなどに搭載され、省エネルギー化に貢献している。また、赤外線センサは、測定対象物から入射する赤外線のエネルギー量を定量し、温度を検出する、非接触式温度計としても期待されている。
【０００３】
赤外線センサは、測定対象物から入射する赤外線エネルギーを精度良く検出するために、赤外線検出部に入射する赤外線の視野角を制限して、検出対象物以外の背景から放射される赤外線などの外乱光を除去する必要がある。このため、赤外線検出部の前面には、視野角を制限するために、開口部を備えた視野角制限部が配置される。
【０００４】
例えば、特許文献１には、視野角制限部（特許文献１においては「コールドシールド」と称される）を有する赤外線検出器が開示されている。この赤外線検出器は、視野角制限部からの熱輻射によるノイズが発生しにくいように、大きな熱伝導率を有する材質を用いるという工夫がなされている。この赤外線検出器では、視野角が、視野角制限の開口部（特許文献１においては「開口」）の内径と、開口部の厚みと、開口部と赤外線検出部（特許文献１においては「赤外線検知素子」）との距離で決定される。
【０００５】
以上のように、視野角制限部を有する赤外線センサにおいては、開口部の内径と、開口部の厚みと、開口部と赤外線検出部との距離によって、視野角の大きさが決定され、開口部の内径を小さく、開口部の厚みを厚く、開口部と赤外線検出部との距離を長くすることで、より狭い検出対象範囲からの赤外線を精度良く定量することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２９２２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、半導体センサ、特に赤外線センサを薄型の携帯端末などに搭載しようとした場合、所望の視野特性を得るために視野角制限部を配置すると、開口部が厚く、開口部と赤外線検出部との距離が長くなり、赤外線センサ全体の厚みが厚くなってしまい、狭いスペースへの実装が困難であるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、所望の視野特性を有する薄型の半導体センサとして、特に赤外線センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、測定対象物から放射される光線を検出して電気信号を出力する光線検出部を有する半導体センサにおいて、前記光線検出部の上部に、前記光線に対する入射角と前記出力される電気信号との関係を示す視野角特性を所望の値に調整するための視野角調整手段を有する視野角制限部を設け、前記視野角調整手段は、Ｎ個（Ｎは１以上の正の整数）の光線検出部に対して、（Ｎ＋１）個以上の開口部により構成されたことを特徴とする。
【００１０】
前記視野角制限部の前記開口部の周辺に位置する壁面の反射率は、２０％以下であることを特徴とする。
【００１１】
前記光線検出部に対向する位置に配置された前記視野角制限部の壁面の反射率は、該視野角制限部の表面の反射率に比べて低いことを特徴とする。
【００１２】
前記電気信号として出力される出力電圧は、前記入射角が±６０度の範囲内において前記視野角特性の最大出力の２０％まで減少することを特徴とする。
【００１３】
前記視野角制限部の厚さは、２０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
前記視野角調整手段は、前記光線を透過する窓材をさらに具えて、前記視野角特性を所望の値に調整することを特徴とする。
【００１５】
前記窓材は、シリコン板、ゲルマニウム板、サファイア板、ポリエチレン板、又はカルコゲナイドガラス板の板材により構成されたことを特徴とする。
【００１６】
前記窓材は、シリコン、ゲルマニウム、又はサファイアの基板上に薄膜を積層した光学フィルタにより構成されたことを特徴とする。
【００１７】
前記光線検出部は、缶パッケージの台座に設置され、前記視野角調整手段を有する前記視野角制限部は、前記台座の上方を封止する金属缶として構成されたことを特徴とする。
【００１８】
前記台座に配置された前記光線検出部の検出面と、該検出面の上方に位置する前記視野角調整手段との間には、所定の隙間を有することを特徴とする。
【００１９】
前記光線検出部は、化合物半導体基板上に光吸収層とバリア層とを含む、ＰＩＮ構造を有するフォトダイオードからなることを特徴とする。
【００２０】
前記ＰＩＮ構造を有するフォトダイオードは、前記化合物半導体基板としての砒化ガリウム（ＧａＡｓ）基板上に、ｎ型インジウムアンチモン（ＩｎＳｂ）層と、ｐ型ＩｎＳｂ層と、前記ｎ型ＩｎＳｂ層と前記ｐ型ＩｎＳｂ層との間の前記光吸収層としてのｉ型ＩｎＳｂ層と、前記ｐ型ＩｎＳｂ層と前記ｉ型ＩｎＳｂ層との間に生成したキャリアのリークを防ぐための前記バリア層としてのｐ型アルミニウムインジウムアンチモン（ＡｌＩｎＳｂ）層と、を積層したＰＩＮ構造を有するフォトダイオードからなることを特徴とする。
【００２１】
前記ＰＩＮ構造を有するフォトダイオードの上部に、前記視野角調整手段としてＮｉからなる少なくとも２つの開口部を有する前記視野角制限部を設けたことを特徴とする。  
前記光線検出部は、前記光線としての赤外線を検出する赤外線検出部として構成されたことを特徴とする。
【００２２】
前記赤外線検出部は、赤外線吸収による温度変化を電気信号に変換する熱型センサとして構成されたことを特徴とする。
【００２３】
前記熱型センサは、サーモパイル又は焦電型センサであることを特徴とする。
【００２４】
前記赤外線検出部は、光電変換によって信号を出力する量子型センサとして構成されたことを特徴とする。
【００２５】
前記量子型センサは、フォトダイオード又はフォトコンダクタであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、光線検出部の上部に、光線に対する入射角（θ）と該光線を検出して出力される電気信号との関係を示す視野角特性を所望の値に調整するための視野角調整手段を有する視野角制限部を設けたので、視野角調整手段として、例えば、Ｎ個（Ｎは１以上の正の整数）の光線検出部に対して、（Ｎ＋１）個以上の開口部を構成することによって、測定対象物から入射する赤外線のエネルギーを精度良く検出することが可能となり、これにより、外乱光を効果的に除去して所望の視野角特性を有する薄型の赤外線センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施の形態である、赤外線センサの構成を示す説明図である。
【図２】図１の赤外線センサにおいて、検出対象物と背景とから放射される赤外線が検出される機能を示す説明図である。
【図３】図１の赤外線センサの変形例として、視野角制限部の壁面の反射率が異なる例を示す説明図である。
【図４】本発明に係る赤外線センサと比較するための従来の赤外線センサの構成例を示す説明図である。
【図５】本発明に係る赤外線センサと比較するための従来の赤外線センサの構成例を示す説明図である。
【図６】本発明に係る赤外線センサと比較するための従来の赤外線センサの構成例を示す説明図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態である、赤外線センサの構成を示す説明図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態である、赤外線センサの構成を示す説明図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態である、赤外線センサの構成を示す説明図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態である、赤外線センサの構成を示す説明図である。
【図１１】本発明の第６の実施の形態である、赤外線センサの視野角特性を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２９】
〔第１の例〕
本発明の第１の実施の形態を、図１〜図６に基づいて説明する。
【００３０】
本発明では、測定対象物から放射される光線を検出して電気信号を出力する光線検出部（２）を有する半導体センサ（１）において、光線検出部（２）の上部に、光線に対する入射角（θ）と出力される電気信号との関係を示す視野角特性（１００）を所望の値に調整するための視野角調整手段（４）を有する視野角制限部（３）を設けたことを特徴とする。
【００３１】
視野角調整手段（４）は、光線が通過する所定の大きさの開口部（４）により構成され、開口部を所定の大きさに設定することによって、視野角特性（１００）を所望の値に調整することができる。
【００３２】
なお、視野角調整手段（４）を有する視野角制限部（３）は、光線検出部（２）を作製する際にその一連の作業工程の中で作製してもよく、また、単体として作製した後に光線検出部（２）上に別個の部材として取付けるようにしてもよい。
【００３３】
ここでいう、入射角（θ）とは、光線検出部（２）の検出面（２ａ）に対する垂直方向の軸６０をθ＝０度として定義し、その軸６０に対して光線が入射する角度のことをいう。
【００３４】
＜具体例＞
以下、本例では、半導体センサとして赤外線センサを例に挙げて説明する。
【００３５】
図１は、赤外線センサ１の構成例を示す。
【００３６】
（構成）
赤外線センサ１は、基体となる樹脂パッケージ５と、樹脂パッケージ５に埋め込まれた赤外線検出部２と、赤外線検出部２の上方に配置された視野角制限部３とから構成される。視野角制限部３には、視野角調整手段としての複数の開口部４が形成されている。複数の開口部４は、赤外線検出部２の検出面２ａの上方に対向配置されている。
【００３７】
４１は、開口部４が形成された視野角制限部３の壁面である。４２は、開口部４が形成された開口領域である。
【００３８】
このように、赤外線センサ１は、樹脂パッケージ５によってモールドされた赤外線検出部２と、開口部４を有する視野角制限部３とを備えている。本例において、赤外線検出部２は、多層の半導体膜を有するフォトダイオードであり、検出対象物から放射される赤外線を吸収し、電気信号を出力する。
【００３９】
赤外線検出部２は、赤外線を吸収して電気信号に変換するセンサであれば特に制限されず、例えば、フォトダイオードやフォトコンダクタなど、光電変換によって信号を出力する「量子型センサ」や、サーモパイルや焦電型センサなど、赤外線吸収による温度変化を電気信号に変換する「熱型センサ」を用いることができる。
【００４０】
視野角制限部３は、少なくとも検出対象物から放射される赤外線が透過する開口部４を有している。該開口部４の数は、赤外線検出部２の数よりも多く、検出対象物以外の背景から放射される外乱光を除去するものであれば特に制限されない。ただし、視野角制限部３の厚みを薄くする観点からは、開口部４の数は多い方が好ましい。
【００４１】
視野角制限部３の材質としては、外乱光を効率よく除去する観点から、赤外線の透過率が低い材料であることが好ましい。赤外線の透過率が低い材料としては、例えば、金属、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられるが、この限りではない。
【００４２】
開口部４は、赤外線を透過する方向に貫通した形状であれば特に制限されず、円形であっても、多角形であってもよい。また、開口部は、空洞であってもよいし、後述の例に示すように、赤外線を透過する窓材で満たされていてもよい。
【００４３】
開口部４を形成する視野角制限部３の壁面４１は、外乱光の反射を防ぐために反射率の低いことが好ましい。例えば、エポキシ樹脂であれば黒色であることが好ましく、また、金属であれば、表面を黒アルマイト処理されたアルミニウムであることが好ましい。さらに、視野角制限部３の加工方法としては、反射率を低くする観点から、絞り加工、なし地加工、研磨無し、であることが好ましい。また、反射率が高い材質であっても、壁面４１に黒体塗料などを塗付して反射率を低くすれば、好適に用いることができる。開口部４を形成する視野角制限部の壁面４１の反射率は２０％以下であることが好ましい。
【００４４】
開口部４を有する開口領域４２の形状としては、測定対象物から放射される光線が赤外線検出部２により多く到達する構成で、センサの感度を高くするという観点から、検出面２ａに対して平行な方向での、開口領域４２の面積に対して、開口部４の面積の占める割合が高い方が好ましい。
【００４５】
なお、図１においては、壁面４１は赤外線検出部２に接触している。壁面４１は、水平方向に近い外乱光を効率よく除去する観点から、赤外線検出部２と壁面４１とは、互いに近い距離に配置されることが好ましく、接触していることがより好ましい。
【００４６】
（機能説明）
図２は、本例の赤外線センサ１において、検出対象物と背景から放射される赤外線とが存在した場合の機能を説明したものである。
【００４７】
２０は、検出対象物である。２１は、検出対象物２０から入射する赤外線である。２２は、背景である。２３は、背景２２から放射される外乱光である。
【００４８】
図２に示すように、赤外線センサ１において、検出対象物２０から入射する赤外線２１が、視野角制限部３の開口領域４２にある開口部４を透過して、赤外線検出部２に到達して赤外線２１を検出し、この検出信号は電気信号に変換されて出力される。一方、背景２２から放射される外乱光２３は、赤外線検出部２の直上に設置された、開口部４を形成する視野角制限部３の壁面４１によって吸収されて、除去されるため、赤外線検出部２には検出されず、これにより電気信号として出力されない。
【００４９】
＜変形例＞
図３は、図１および図２の変形例である赤外線センサ１の構成を示す。
【００５０】
３１は、表面３１aの反射率が比較的高い部材からなる視野角制限部である。４３は、その視野角制限部３１の壁面である。
【００５１】
図３に示すように、視野角制限部３１の壁面４３の反射率が比較的高い場合、背景２２から放射される外乱光２３は、壁面４３によって反射されて、赤外線検出部２に入ってしまうが、壁面４３によって反射する過程で背景２２から放射される赤外線は減衰するため、ほとんど精度を落とすことなく、所望の視野角内での赤外線２１の測定が可能になる。
【００５２】
次に、比較例１〜３について説明する。
【００５３】
＜比較例１＞
図４は、本例の赤外線センサ１と比較するための比較例１を示す。
【００５４】
１１は、１つの開口領域４２に対応した大きさの開口部４を有する視野角制限部３を備えた赤外線センサの構成例を示す。
【００５５】
赤外線センサ１１は、本例の赤外線センサ１と比較して、視野角制限部３の厚みと、開口領域４２の面積が、それぞれ等しい。図４に示すように、開口部４が１つしかない場合は、外乱光２３の光路上に壁面が存在しないため、外乱光２３が直接赤外線検出部２に到達してしまい、検出対象物２０から入射する赤外線を精度よく測定することができない。
【００５６】
＜比較例２＞
図５は、本例の赤外線センサ１と比較するための比較例２を示す。
【００５７】
赤外線センサ１１は、本例の赤外線センサ１と比較して、同じ視野角を有するが、開口領域４２の基板と平行な面の面積は等しく、視野角制限部３が厚い。このように、開口部４が１つしか存在しない場合に、外乱光２３を除去し、本例の赤外線センサ１と同じ視野角を得ようとすると、より厚みの厚い視野角制限部３が必要となることが理解される。
【００５８】
＜比較例３＞
図６は、本例の赤外線センサ１と比較するための比較例３を示す。
【００５９】
赤外線センサ１１は、本例の赤外線センサ１と比較して、視野角制限部３の厚みが等しく、開口領域４２の面積が小さい。このように、開口部４が１つしかない場合に、視野角制限部３を薄くしようとすると、視野角制限部３によって赤外線検出部２の大部分を覆ってしまうことになり、センサの感度が大きく低下してしまうことになる。
【００６０】
以上より、本例の赤外線センサ１では、検出対象物２０から放射される赤外線２１が視野角制限部３の開口部４を透過して赤外線検出部２に到達し、一方で、検出対象物以外の背景２２から放射される赤外線などの外乱光２３は、視野角制限部３で反射又は吸収されて赤外線検出部２に到達することがないため、所望の視野角θを得ることができ、これにより、赤外線センサ１は測定対象物から入射する赤外線エネルギーを精度良く検出することができる。
【００６１】
また、開口部４の数を多く設けることで、開口領域４２を狭めることなく、視野角制限部３の厚みを薄くしても、壁面４１が外乱光２３の光路を塞いで、外乱光２３を除去することが可能となるため、赤外線センサ１の感度を大きく損なうことなく、薄型の赤外線センサ１を作製することができる。
【００６２】
以上説明したように、光線検出部２の上部に、光線に対する入射角（θ）と該光線を検出して出力される電気信号との関係を示す視野角特性１００を所望の値に調整するための視野角調整手段４を有する視野角制限部３を設けたので、視野角調整手段４として、例えば、Ｎ個（Ｎは１以上の正の整数）の光線検出部２に対して、（Ｎ＋１）個以上の開口部４を構成することによって、測定対象物から入射する赤外線のエネルギーを精度良く検出することが可能となり、これにより、外乱光を効果的に除去して所望の視野角特性を有する薄型の赤外線センサ１を提供することができる。
【００６３】
〔第２の例〕
本発明の第２の実施の形態を、図７に基づいて説明する。なお、前述した第１の例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。
【００６４】
図７は、本発明に係る赤外線センサ１の構成例を示す。
【００６５】
本例の赤外線センサ１では、視野角制限部３に形成された開口部４の領域に赤外線を透過する窓材６が設けられている。
【００６６】
窓材６は、少なくとも赤外線検出部２が受光したときに赤外線センサ信号を出力する波長の赤外線を透過するものであれば、特に制限されるものではない。
【００６７】
窓材６として、例えば、シリコン板，ゲルマニウム板，サファイア板，ポリエチレン板，カルコゲナイドガラス板などの板材、又は、シリコン，ゲルマニウム，サファイアなどの基板上に薄膜を積層した光学フィルタなどを用いることができる。
【００６８】
また、窓材６として、さらに、赤外線を集光する光学レンズも用いることも可能である。
【００６９】
〔第３の例〕
本発明の第３の実施の形態を、図８に基づいて説明する。なお、前述した各例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。
【００７０】
図８は、本発明に係る赤外線センサ１の構成例を示す。
【００７１】
本例の赤外線センサ１では、赤外線検出部２と視野角制限部３との間に、光学フィルタ７が設けられている。
【００７２】
光学フィルタ７は、赤外線センサの用途によって適宜選択される。例えば、人感センサや放射温度計などで、太陽光の入射を防ぐ目的では５μｍよりも短波長の赤外線を除去するするフィルタが好適に用いられるが、この限りではない。
【００７３】
また、光学フィルタに限らず、赤外線を透過する材質のものであれば、所望の視野角特性を有する赤外線センサを得ることができる。
【００７４】
また、光学フィルタ７は、図８に示すように基板の全面に配置していてもよいが、少なくとも赤外線検出部２と開口部４との間の一部領域に存在していればよい。
【００７５】
図８には、赤外線検出部２、光学フィルタ７、視野角制限部３の順で積層された構造として構成された例を示したが、赤外線検出部２、視野角制限部３、光学フィルタ７の順で積層された構造として構成してもよい。
【００７６】
〔第４の例〕
本発明の第４の実施の形態を、図９に基づいて説明する。なお、前述した各例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。
【００７７】
図９は、本発明に係る赤外線センサ１の構成例を示す。
【００７８】
本例の赤外線センサ１は、２つの赤線検出部２を備えている。このように、赤外線検出部２を複数有する赤外線センサ２であっても、該開口部４の数が赤外線検出部２の数よりも多ければ、赤外線検出部２の直上に設置された、壁面４１が外乱光の光路を塞いで、外乱光を除去することが可能となる。これにより、開口領域４２を狭めることなく、赤外線検出部２の数が開口部４の数以上の場合に比べて、赤外線センサ１を薄く構成することが可能となる。
【００７９】
〔第５の例〕
本発明の第５の実施の形態を、図１０に基づいて説明する。なお、前述した各例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。
【００８０】
図１０は、本発明に係る赤外線センサ１の構成例を示す。
【００８１】
本例の赤外線センサ１は、金属缶５１と台座５２とからなる缶パッケージ５３により構成されている。台座５２上には、赤外線検出部２が設置されている。この赤外線検出部２の上方に位置する金属缶５１には、赤外線検出部２の検出面に対向する位置に、視野角調整手段としての開口部４が形成されている。これにより、本例では、金属缶５１自体が視野角制限部として構成されることになる。
【００８２】
開口部４と赤外線検出部２の検出面との間には隙間５４が存在し、互いに非接触状態となっている。このように、開口部４は赤外線検出部２と必ずしも接触する必要はないが、外乱光を効果的に除去して所望の視野角特性を効果的に得るためには、視野角制限部として機能する金属缶５１の厚みが、赤外線検出部２の上部と金属缶５１との隙間５４に比べて厚い方が好ましい。
【００８３】
本例の赤外線センサ１は、赤外線検出部２がサーモパイルや焦電型センサなど、赤外線吸収による温度変化を電気信号に変換する「熱型センサ」として構成する場合に好適に用いることができる。
【００８４】
以上の各例では、断面図を示して断面方向での視野角制限部の機能を説明したが、本発明においては、断面図の奥行き方向についても同様の構成で同様の効果が得られる。
【００８５】
〔第６の例〕
本発明の第６の実施の形態を、図１１に基づいて説明する。なお、前述した各例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。
【００８６】
本例の赤外線センサ１における赤外線検出部２の構成を、図１を用いて説明する。
【００８７】
赤外線検出部２は、化合物半導体基板上に、光吸収層とバリア層とを含む、ＰＩＮ構造を有するフォトダイオードとして構成される。
【００８８】
ＰＩＮ構造を有するフォトダイオードは、化合物半導体基板としての砒化ガリウム（ＧａＡｓ）基板上に、ｎ型インジウムアンチモン（ＩｎＳｂ）層と、ｐ型ＩｎＳｂ層と、ｎ型ＩｎＳｂ層とｐ型ＩｎＳｂ層との間の光吸収層としてのｉ型ＩｎＳｂ層と、ｐ型ＩｎＳｂ層とｉ型ＩｎＳｂ層との間に生成したキャリアのリークを防ぐためのバリア層としてのｐ型アルミニウムインジウムアンチモン（ＡｌＩｎＳｂ）層と、を積層して構成される。
【００８９】
また、このように構成された赤外線検出部２のＰＩＮ構造を有するフォトダイオードの上部には、視野角調整手段としてＮｉからなる少なくとも２つ（例えば、１２１個としてもよい）の開口部４を有する視野角制限部３が配設されている。
【００９０】
（測定例）
本例では、上述した図１に示した赤外線センサ１を用いて、赤外線の入射角θを変化させて出力信号を測定し、視野角特性を評価した。
【００９１】
＜視野角特性＞
図１１は、本例における赤外線センサ１の視野角特性１００を示す説明図である。
【００９２】
赤外線センサ１を用いて、２２７℃に設定された、内径３．２ｍｍのアパーチャを有する黒体炉を検出対象物２０とする。赤外線センサ１と黒体炉との間の距離は、１００ｍｍとする。
【００９３】
このように測定条件において、黒体炉から放射される赤外線２１を入射角θを０度から±９０度の範囲内で変化させながら検出し、その入射角θに対する規格化された出力電圧を測定した。
【００９４】
図１１に示す曲線Ａ（実線）のように、出力電圧は、θ＝±６０度の入射角で最大出力の２０％まで減少し、θ＝±８０度の入射角では略ゼロとなっており、厚さ２０μｍの視野角制限部３によって赤外線センサ１の視野角が制限されている。その結果、検出対象物２０から入射する赤外線のエネルギーを精度良く検出することができる。
【００９５】
（比較例）
比較例として、図５に示した赤外線センサ１１を用いて、該視野角制限部３の厚みと視野角特性１００とを調べた。比較される赤外線センサ１１は、１つの赤外線検出部２に対して１つの開口部４を有する視野角制限部３を備えて構成される。
【００９６】
本発明と同じ赤外線検出部２について、同じ面積の開口領域４２を有する視野角制限部３を用いて、θ＝±８０度の入射角で略ゼロの視野角特性を得るためには、視野角制限部３は１５０μｍの厚みが必要となる。
【００９７】
すなわち、本発明の１２１個の開口部を有する視野角制限部３を持たない場合は、視野角制限部３が厚くなり、赤外線センサが厚くなってしまうことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
視野角制限部外線センサ信号の環境温度に対する変化を補正して、この本発明は、主としてフォトダイオードやサーモパイルなどの赤外線センサに関し、測定対象物から入射する赤外線エネルギーを精度良く検出できる視野角特性を有する、薄型の赤外線センサを提供することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１  半導体センサ（赤外線センサ）
２  光線検出部（赤外線検出部）
２ａ検出面
３  視野角制限部
４  視野角調整手段（開口部）
５  樹脂パッケージ
２０  測定対象物（検出対象物）
２１  光線（赤外線）
２２  背景
２３  外乱光
３１  視野角制限部
３１ａ  表面
４１  壁面
４２  開口領域
５１  金属缶
５２  台座
５３  缶パッケージ
５４  隙間
６０  軸
１００  視野角特性
【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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