対象識別装置
【課題】小型化が可能で、光のエネルギー強度により対象を識別する対象識別装置を提供する。
【解決手段】同一の半導体基板２１にそれぞれ形成され、対象から放射される複数の波長の光をそれぞれ検出する複数の検出部２を有する検出器１と、複数の波長における各エネルギー強度を記憶する記憶部５と、複数の検出部２によりそれぞれ検出された光のエネルギー強度と、記憶部５に記憶されたエネルギー強度とを比較することにより、対象を識別する処理部４とを備えることを特徴とする対象識別装置。
【解決手段】同一の半導体基板２１にそれぞれ形成され、対象から放射される複数の波長の光をそれぞれ検出する複数の検出部２を有する検出器１と、複数の波長における各エネルギー強度を記憶する記憶部５と、複数の検出部２によりそれぞれ検出された光のエネルギー強度と、記憶部５に記憶されたエネルギー強度とを比較することにより、対象を識別する処理部４とを備えることを特徴とする対象識別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光のエネルギー強度により対象を識別する対象識別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーモパイル等の熱電変換素子に、特定の波長の電磁波を透過させる光学フィルタを適用した検出器を用いて、対象の光のエネルギー強度を検知することにより、対象の組成を計測する装置が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００１−５０６１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の構成では、検出器の光学フィルタが多層薄膜からなる、検出器の構造が複雑である等の理由から、装置の小型化が困難であった。
本発明は、上記問題点を鑑み、小型化が可能で、光のエネルギー強度により対象を識別する対象識別装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の態様は、同一の半導体基板にそれぞれ形成され、対象から放射される複数の波長の光をそれぞれ検出する複数の検出部を有する検出器と、前記複数の波長における各エネルギー強度を記憶する記憶部と、前記複数の検出部によりそれぞれ検出された光のエネルギー強度と、前記記憶部に記憶されたエネルギー強度とを比較することにより、前記対象を識別する処理部とを備える対象識別装置であることを要旨とする。
【０００６】
また、本発明の態様に係る対象識別装置においては、前記記憶部は、前記複数の波長における各エネルギー強度を、複数の温度毎に記憶することができる。
【０００７】
また、本発明の態様に係る対象識別装置においては、前記複数の検出部は、それぞれ前記複数の波長に対応した複数のフィルタをそれぞれ備え、前記複数のフィルタは、それぞれ単層膜からなることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、小型化が可能で、光のエネルギー強度により対象を識別する対象識別装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る対象識別装置の基本的な構成を説明する模式的なブロック図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る対象識別装置の検出部を説明する模式的な平面図である。（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る対象識別装置の検出部を説明する模式的な断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る対象識別装置の動作を説明する図である。説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、断面図と平面寸法の関係、各層の厚みの比率等は、現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１１】
また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１２】
本発明の実施の形態に係る対象識別装置は、図１に示すように、複数の検出部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを有する検出器１と、検出器１が検出した信号を処理する信号処理部３と、処理部４と、記憶部５とを備える。
【００１３】
複数の検出部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、同一の半導体基板２１にそれぞれ形成され、対象から放射され、互いに異なる複数の波長の光をそれぞれ検出する。検出部２ａ〜２ｄは、それぞれ、フィルタ１１ａ〜１１ｄと、熱電変換素子１２ａ〜１２ｄとを備える。
【００１４】
フィルタ１１ａ〜１１ｄは、単層の薄膜であり、例えばアルミニウム（Ａｌ）を含む金属等から構成可能である。フィルタ１１ａ〜１１ｄは、それぞれ互いに異なる波長の光を選択的に受信できるように、それぞれ形状が調整されている。
【００１５】
熱電変換素子１２ａ〜１２ｄは、例えば、サーモパイル、ボロメータ、焦電型素子等の熱電変換素子からなる。熱電変換素子１２ａ〜１２ｄは、フィルタ１１ａ〜１１ｄがそれぞれ受信する波長の光のエネルギーに応じた電気信号を出力する。熱電変換素子１２ａ〜１２ｄの両端からは、それぞれ電極部１３ａ〜１３ｄが引き出されている。熱電変換素子１２ａ〜１２ｄの出力信号は、それぞれ検出器１が備える検出部２ａ〜２ｄの出力信号として、電極部１３ａ〜１３ｄを介して信号処理部３に出力される。
【００１６】
検出部２ａ〜２ｄ（以下、総称する場合において単に「検出部２」のようにいう。）が形成される半導体基板２１は、図２に示すように、第１シリコン層２１１と、第２シリコン層２１２とを含んで構成される。第１シリコン層２１１及び第２シリコン層２１２と熱電変換素子１２との間、第１シリコン層２１１とフィルタ１１との間等には、図示を省略した絶縁層が形成されている。
【００１７】
半導体基板２１の下部には、平面パターン上、フィルタ１１及び熱電変換素子１２が設けられている領域を囲むように、第２シリコン層２１２下面が矩形にエッチングされ、キャビティ部２０が形成されている。検出部２のキャビティ部２０に対応する概略として矩形の領域には、半導体基板２１の上面からキャビティ部２０に貫通するスリット１０が形成されている。スリット１０は、温度変化が周囲の領域に伝達するのを防ぎ、検出部２の温度環境を安定させる。
【００１８】
信号処理部３は、検出部２ａ〜２ｄから出力された信号を処理し、フィルタ１１ａ〜１１ｄにより検出部２ａ〜２ｄがそれぞれ検出する波長における各エネルギー強度を算出する。
【００１９】
処理部４は、複数の検出部２ａ〜２ｄによりそれぞれ検出された光のエネルギー強度と、記憶部５に記憶されたエネルギー強度とを比較することにより、対象を識別する。
【００２０】
記憶部５は、少なくとも複数の検出部２ａ〜２ｄがそれぞれ検出する複数の波長における各エネルギー強度を、複数の温度毎のスペクトルとして記憶する。記憶部５は、例えば、図３に示すように、対象の温度Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに応じた複数のスペクトルを記憶する。図３に示すスペクトルは、放射エネルギー密度のピークが高い順に、温度Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの場合のものである。温度Ａは５８００Ｋ、温度Ｂは３０００Ｋ、温度Ｃは２０００Ｋ、温度Ｄは１０００Ｋ、温度Ｅは３００Ｋである。例えば、５８００Ｋのスペクトルは太陽、３００Ｋのスペクトルは人間のものと考えることができる。図３に示す波長ａ，ｂ，ｃ，ｄは、それぞれ検出部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄにより検出する光の波長を示している。
【００２１】
例えば、検出部２ａ〜２ｄが検出した光の放射エネルギー密度が、図３に示すスペクトルのうち、３００Ｋのスペクトルの波長ａ〜ｄにおけるスペクトルとそれぞれ近い場合、処理部４は、対象の温度が３００Ｋと判定し、対象が人間であると識別する。
【００２２】
本発明の実施の形態に係る対象識別装置によれば、互いに異なる波長のエネルギー強度を複数の検出部２ａ〜２ｄにより検出することにより対象のスペクトルを検出し、記憶部５に記憶されたスペクトルと比較することで対象を識別できる。また、複数の検出部２ａ〜２ｄが同一の半導体基板２１に形成されることで、検出器１が微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術により微小に製造され、対象識別装置を小型化できる。
【００２３】
上記のように、本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００２４】
例えば、検出器１が備える検出部２ａ〜２ｄの数は、４に限るものでなく５以上であっても構わない。検出部２の数に応じた波長を受信できるフィルタ１１を検出部２に適用することで、上述のように対象のスペクトルを得ることができる。
【００２５】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００２６】
１…検出器
２…検出部
３…信号処理部
４…処理部
５…記憶部
１０…スリット
１１…フィルタ
１２…熱電変換素子
２０…キャビティ部
２１…半導体基板
２１１…第１シリコン層
２１２…第２シリコン層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光のエネルギー強度により対象を識別する対象識別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーモパイル等の熱電変換素子に、特定の波長の電磁波を透過させる光学フィルタを適用した検出器を用いて、対象の光のエネルギー強度を検知することにより、対象の組成を計測する装置が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００１−５０６１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の構成では、検出器の光学フィルタが多層薄膜からなる、検出器の構造が複雑である等の理由から、装置の小型化が困難であった。
本発明は、上記問題点を鑑み、小型化が可能で、光のエネルギー強度により対象を識別する対象識別装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の態様は、同一の半導体基板にそれぞれ形成され、対象から放射される複数の波長の光をそれぞれ検出する複数の検出部を有する検出器と、前記複数の波長における各エネルギー強度を記憶する記憶部と、前記複数の検出部によりそれぞれ検出された光のエネルギー強度と、前記記憶部に記憶されたエネルギー強度とを比較することにより、前記対象を識別する処理部とを備える対象識別装置であることを要旨とする。
【０００６】
また、本発明の態様に係る対象識別装置においては、前記記憶部は、前記複数の波長における各エネルギー強度を、複数の温度毎に記憶することができる。
【０００７】
また、本発明の態様に係る対象識別装置においては、前記複数の検出部は、それぞれ前記複数の波長に対応した複数のフィルタをそれぞれ備え、前記複数のフィルタは、それぞれ単層膜からなることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、小型化が可能で、光のエネルギー強度により対象を識別する対象識別装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る対象識別装置の基本的な構成を説明する模式的なブロック図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る対象識別装置の検出部を説明する模式的な平面図である。（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る対象識別装置の検出部を説明する模式的な断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る対象識別装置の動作を説明する図である。説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、断面図と平面寸法の関係、各層の厚みの比率等は、現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１１】
また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１２】
本発明の実施の形態に係る対象識別装置は、図１に示すように、複数の検出部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを有する検出器１と、検出器１が検出した信号を処理する信号処理部３と、処理部４と、記憶部５とを備える。
【００１３】
複数の検出部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、同一の半導体基板２１にそれぞれ形成され、対象から放射され、互いに異なる複数の波長の光をそれぞれ検出する。検出部２ａ〜２ｄは、それぞれ、フィルタ１１ａ〜１１ｄと、熱電変換素子１２ａ〜１２ｄとを備える。
【００１４】
フィルタ１１ａ〜１１ｄは、単層の薄膜であり、例えばアルミニウム（Ａｌ）を含む金属等から構成可能である。フィルタ１１ａ〜１１ｄは、それぞれ互いに異なる波長の光を選択的に受信できるように、それぞれ形状が調整されている。
【００１５】
熱電変換素子１２ａ〜１２ｄは、例えば、サーモパイル、ボロメータ、焦電型素子等の熱電変換素子からなる。熱電変換素子１２ａ〜１２ｄは、フィルタ１１ａ〜１１ｄがそれぞれ受信する波長の光のエネルギーに応じた電気信号を出力する。熱電変換素子１２ａ〜１２ｄの両端からは、それぞれ電極部１３ａ〜１３ｄが引き出されている。熱電変換素子１２ａ〜１２ｄの出力信号は、それぞれ検出器１が備える検出部２ａ〜２ｄの出力信号として、電極部１３ａ〜１３ｄを介して信号処理部３に出力される。
【００１６】
検出部２ａ〜２ｄ（以下、総称する場合において単に「検出部２」のようにいう。）が形成される半導体基板２１は、図２に示すように、第１シリコン層２１１と、第２シリコン層２１２とを含んで構成される。第１シリコン層２１１及び第２シリコン層２１２と熱電変換素子１２との間、第１シリコン層２１１とフィルタ１１との間等には、図示を省略した絶縁層が形成されている。
【００１７】
半導体基板２１の下部には、平面パターン上、フィルタ１１及び熱電変換素子１２が設けられている領域を囲むように、第２シリコン層２１２下面が矩形にエッチングされ、キャビティ部２０が形成されている。検出部２のキャビティ部２０に対応する概略として矩形の領域には、半導体基板２１の上面からキャビティ部２０に貫通するスリット１０が形成されている。スリット１０は、温度変化が周囲の領域に伝達するのを防ぎ、検出部２の温度環境を安定させる。
【００１８】
信号処理部３は、検出部２ａ〜２ｄから出力された信号を処理し、フィルタ１１ａ〜１１ｄにより検出部２ａ〜２ｄがそれぞれ検出する波長における各エネルギー強度を算出する。
【００１９】
処理部４は、複数の検出部２ａ〜２ｄによりそれぞれ検出された光のエネルギー強度と、記憶部５に記憶されたエネルギー強度とを比較することにより、対象を識別する。
【００２０】
記憶部５は、少なくとも複数の検出部２ａ〜２ｄがそれぞれ検出する複数の波長における各エネルギー強度を、複数の温度毎のスペクトルとして記憶する。記憶部５は、例えば、図３に示すように、対象の温度Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに応じた複数のスペクトルを記憶する。図３に示すスペクトルは、放射エネルギー密度のピークが高い順に、温度Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの場合のものである。温度Ａは５８００Ｋ、温度Ｂは３０００Ｋ、温度Ｃは２０００Ｋ、温度Ｄは１０００Ｋ、温度Ｅは３００Ｋである。例えば、５８００Ｋのスペクトルは太陽、３００Ｋのスペクトルは人間のものと考えることができる。図３に示す波長ａ，ｂ，ｃ，ｄは、それぞれ検出部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄにより検出する光の波長を示している。
【００２１】
例えば、検出部２ａ〜２ｄが検出した光の放射エネルギー密度が、図３に示すスペクトルのうち、３００Ｋのスペクトルの波長ａ〜ｄにおけるスペクトルとそれぞれ近い場合、処理部４は、対象の温度が３００Ｋと判定し、対象が人間であると識別する。
【００２２】
本発明の実施の形態に係る対象識別装置によれば、互いに異なる波長のエネルギー強度を複数の検出部２ａ〜２ｄにより検出することにより対象のスペクトルを検出し、記憶部５に記憶されたスペクトルと比較することで対象を識別できる。また、複数の検出部２ａ〜２ｄが同一の半導体基板２１に形成されることで、検出器１が微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術により微小に製造され、対象識別装置を小型化できる。
【００２３】
上記のように、本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００２４】
例えば、検出器１が備える検出部２ａ〜２ｄの数は、４に限るものでなく５以上であっても構わない。検出部２の数に応じた波長を受信できるフィルタ１１を検出部２に適用することで、上述のように対象のスペクトルを得ることができる。
【００２５】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００２６】
１…検出器
２…検出部
３…信号処理部
４…処理部
５…記憶部
１０…スリット
１１…フィルタ
１２…熱電変換素子
２０…キャビティ部
２１…半導体基板
２１１…第１シリコン層
２１２…第２シリコン層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の半導体基板にそれぞれ形成され、対象から放射される複数の波長の光をそれぞれ検出する複数の検出部を有する検出器と、
前記複数の波長における各エネルギー強度を記憶する記憶部と、
前記複数の検出部によりそれぞれ検出された光のエネルギー強度と、前記記憶部に記憶されたエネルギー強度とを比較することにより、前記対象を識別する処理部と
を備えることを特徴とする対象識別装置。
【請求項２】
前記記憶部は、前記複数の波長における各エネルギー強度を、複数の温度毎に記憶することを特徴とする請求項１に記載の対象識別装置。
【請求項３】
前記複数の検出部は、それぞれ前記複数の波長に対応した複数のフィルタをそれぞれ備え、前記複数のフィルタは、それぞれ単層膜からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の対象識別装置。
【請求項１】
同一の半導体基板にそれぞれ形成され、対象から放射される複数の波長の光をそれぞれ検出する複数の検出部を有する検出器と、
前記複数の波長における各エネルギー強度を記憶する記憶部と、
前記複数の検出部によりそれぞれ検出された光のエネルギー強度と、前記記憶部に記憶されたエネルギー強度とを比較することにより、前記対象を識別する処理部と
を備えることを特徴とする対象識別装置。
【請求項２】
前記記憶部は、前記複数の波長における各エネルギー強度を、複数の温度毎に記憶することを特徴とする請求項１に記載の対象識別装置。
【請求項３】
前記複数の検出部は、それぞれ前記複数の波長に対応した複数のフィルタをそれぞれ備え、前記複数のフィルタは、それぞれ単層膜からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の対象識別装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−５３８９２（Ｐ２０１３−５３８９２Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９１３５６（Ｐ２０１１−１９１３５６）
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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