[发明专利]受光器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种受光器件。更详细地说，涉及一种具备多个受光部的受光器件。

背景技术

人体的体温为36度左右，人体放出红外线，该红外线是从皮肤放射的辐射为2μm～30μm这种频谱范围大的红外线。通过检测该光，能够检测人体的位置或者动作。

作为以上述的2μm～30μm的波段进行动作的传感器，可举出热电传感器、热电堆。为了实现这些传感器的高灵敏度化，需要在受光部与光的入射窗部之间设置中空区域，因此，传感器的小型化受到限制。

为了解决由热电堆、热电传感器的中空结构导致的限制，期待量子型(光电动势型)红外线传感器。量子型红外线传感器具有PN结或者PIN结的光电二极管结构，该PN结是多个载流子为电子的n型半导体与多个载流子为空穴的p型半导体相接合而构成的，该PIN结是在p型半导体与n型半导体之间具有本征半导体。在量子型红外线传感器中，由于红外线光子而在存在于PN结或者PIN结的耗尽层内产生的电子空穴对随着价带和导带的倾斜在空间上分离累积，结果是p型半导体在正侧带电、n型半导体在负侧带电而在其间产生电动势。该电动势被称为开路电压，通过使用比PN结或者PIN结部的电阻大的外部电阻(也可以是高输入阻抗的电路、放大器)能够以电压读出，并且通过在量子型红外线传感器外部短路，能够以电流读出。

如果在室温的条件下使用这种量子型红外线传感器作为人感传感器会产生以下问题：由于人所活动的环境温度与人的体温之差小，因此输出信号小并且从环境辐射的不稳定的红外线被传感器检测到而成为噪声，因此难以确保充分的S/N比。因此，在通常的量子型红外线传感器的情况下，相对于外界温度对受光部进行冷却，由此输出信号变大，S/N比变大。作为这种量子型红外线传感器代表，可举出将InSb用作半导体层叠部的传感器、MCT(Mercury Cadmium Teluride：碲化汞-碲化镉复合半导体)等。

在使用上述化合物半导体的量子型红外线传感器中，如专利文献1所示，提出了以下方式：一边以非冷却的方式进行小型化，一边为了提高作为人感传感器的S/N比，平面状地配置半导体传感器，将各传感器的输出电压进行多级串联连接而取出。

作为上述光传感器的应用例，期望一种对从被检测体辐射出的光的受光强度进行运算、对被检测体的动作、到传感器的距离进行运算的受光器件。为了实现这种受光器件，考虑使用来自多个光传感器的输出的差值、加法值的方法。

如果使用来自多个输出的输出的差值，则能够对从被检测体辐射出的光的受光强度、被检测体的动作进行检测，如果使用加法值，则还能够检测人体的接近。另外，通过将光传感器配置成阵列状，使用后级的运算电路对基于入射到各传感器的光的受光强度的信号进行运算，能够得到各传感器的输出信号的和、差(参照专利文献2)。

图13示出根据来自光传感器的输出对输出的差值、和进行运算的以往的受光器件的结构。在图13中示出以往的受光器件1300，该以往的受光器件1300具备：包含受光部dA～dD的光传感器部1310；电流-电压变换单元1320，其与光传感器1310相连接，包含电流/电压(电流-电压)变换放大器4a～4d；差运算单元1330，其与电流-电压变换单元1320相连接，包含第一减法电路5和第二减法电路6；以及加法运算单元1340，其与电流-电压变换单元1320相连接，包含对来自电流-电压变换放大器4a～4d的输出信号进行加法运算的加法电路9。

在光传感器部1310中，受光部dA～dD的一端经由各输出端子3a1～3d1与各电流-电压变换放大器4a～4d的一个输入端子相连接，受光部dA～dD的另一端经由各输出端子3a2～3d2而接地。在电流-电压变换单元1320中，电流-电压变换放大器4a～4d的另一个输入端子接地，电流-电压变换放大器4a的输出端子与第一减法单元5和加法运算单元1340相连接，电流-电压变换放大器4b的输出端子与第二减法单元6和加法运算单元1340相连接，电流-电压变换放大器4c的输出端子与第一减法单元5和加法运算单元1340相连接，电流-电压变换放大器4d的输出端子与第二减法单元6和加法运算单元1340相连接。加法运算单元1340通过加法电路9对四个信号(电流-电压变换放大器4a～4d的各输出)进行加法运算。