特許 5909421 複合センサ及び複合センサモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5909421

(24)【登録日】2016年4月1日

(45)【発行日】2016年4月26日

(54)【発明の名称】複合センサ及び複合センサモジュール

(51)【国際特許分類】

   G01V 8/20 20060101AFI20160412BHJP

   G01J 1/02 20060101ALI20160412BHJP

   H01L 27/146 20060101ALI20160412BHJP

   H04N 5/335 20110101ALI20160412BHJP

   H04N 5/33 20060101ALI20160412BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20160412BHJP

【ＦＩ】

   G01V9/04 P

   G01J1/02 W

   H01L27/14 F

   H04N5/335

   H04N5/33

   G01B11/00 B

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-171340(P2012-171340)

(22)【出願日】2012年8月1日

(65)【公開番号】特開2014-32045(P2014-32045A)

(43)【公開日】2014年2月20日

【審査請求日】2015年3月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000236436

【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124291

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100148013

【弁理士】

【氏名又は名称】中山 浩光

(72)【発明者】

【氏名】尾島 史一

(72)【発明者】

【氏名】間瀬 光人

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 直人

【審査官】 田中 秀直

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２３２６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１４４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３１８１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／０８６４２４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｖ ８／２０

Ｇ０１Ｂ １１／００

Ｇ０１Ｊ １／０２

Ｈ０１Ｌ ２７／１４６

Ｈ０４Ｎ ５／３３

Ｈ０４Ｎ ５／３３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の熱電素子からなる熱画像センサが配列された第１の基板と、
入射光に応じて電荷を発生させる電荷発生領域と、予め付与される電荷転送信号に基づいて前記電荷発生領域で発生した電荷を所定の電荷収集領域に転送する転送電極と、を有する距離画像センサが配列された第２の基板と、を備え、
前記第２の基板は、前記熱画像センサの配列領域と前記距離画像センサの配列領域とが積層方向から見て重なるように前記第１の基板に積層され、
前記第１の基板と前記第２の基板との積層により、前記第１の基板を天板として前記熱画像センサの周囲の空間を密封する密封体が形成されていることを特徴とする複合センサ。

【請求項2】

前記第２の基板における前記距離画像センサの配列ピッチは、前記第１の基板における前記熱画像センサの配列ピッチよりも小さくなっていることを特徴とする請求項１の複合センサ。

【請求項3】

前記密封体の内壁面には、中赤外領域の光を通す光学フィルタ膜が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の複合センサ。

【請求項4】

前記密封体の内部は、真空状態となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の複合センサ。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか一項記載の複合センサと、
前記第２の基板における前記距離画像センサの配列領域が結像面となるように配置されたレンズと、を備えたことを特徴とする複合センサモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複合センサ及び複合センサモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、人の立ち入りなどを感知する人感機能を有するセンサが知られている。このようなセンサでは、十分な検出確度が要求されるが、サーモパイルやボロメータアレイといった熱画像センサのみを用いた場合では、例えば遠くにいる大人と近くにいる子供とを判別できないことがあった。そこで、例えば特許文献１〜３に記載の技術では、熱画像センサと距離画像センサとを組み合わせた複合センサが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１−３１８１６５号公報

【特許文献2】特表２０１１−５１４７０９号公報

【特許文献3】特開２０１１−２３２６０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したような複合センサでは、検知対象物を精度よく検知するために、熱画像と距離画像との間に画像ずれを抑制することが必要となっている。また、外乱の影響等を排除し、熱画像センサ及び距離画像センサの感度を向上させることも必要となっている。さらに、熱画像センサ及び距離画像センサを配列する関係上、それぞれのセンサに最適な製造方法の実施や、信号の読み出し回路等を配置するための設計を許容する自由度を確保することも求められる。

【0005】

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、センサの感度を十分に向上させることができ、かつ製造・配置の自由度を確保できる複合センサ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】

【0006】

上記課題の解決のため、本発明に係る複合センサは、複数の熱電素子からなる熱画像センサが配列された第１の基板と、入射光に応じて電荷を発生させる電荷発生領域と、予め付与される電荷転送信号に基づいて電荷発生領域で発生した電荷を所定の電荷収集領域に転送する転送電極と、を有する距離画像センサが配列された第２の基板と、を備え、第２の基板は、熱画像センサの配列領域と距離画像センサの配列領域とが積層方向から見て重なるように第１の基板に積層され、第１の基板と第２の基板との積層により、第１の基板を天板として熱画像センサの周囲の空間を密封する密封体が形成されていることを特徴としている。

【0007】

この複合センサでは、熱画像センサの配列領域と距離画像センサの配列領域とが積層方向から見て重なるように配置されている。このため、熱画像と距離画像とを同軸で取得することが可能となり、熱画像と距離画像との間の画像ずれを抑制できる。したがって、検知対象物を精度よく検知できる。また、演算に要する時間の短縮及び時間分解能の向上が図られる。さらに、この複合センサでは、第１の基板と第２の基板との積層によって形成される密封体によって熱画像センサの周囲の空間が密封されている。これにより、距離画像センサの周りで発生する熱が熱画像センサ側に影響を及ぼすことを防止でき、熱画像センサの感度を向上できる。これに加え、熱画像センサを配列する基板と距離画像センサを配列する基板とが別体となっているので、センサに最適な製造方法の実施や、信号の読み出し回路等を配置するための設計の自由度を確保できる。

【0008】

また、第２の基板における距離画像センサの配列ピッチは、第１の基板における熱画像センサの配列ピッチよりも小さくなっていることが好ましい。距離画像センサには、転送電極などの構成要素が含まれており、これらの構成要素が熱画像センサを遮蔽する遮蔽体となることが考えられる。このため、距離画像センサの配列ピッチが熱画像センサの配列ピッチと同等以上であると、熱画像センサの一画素当たりの遮蔽の影響が大きくなり、熱画像の画質が劣化するおそれがある。したがって、距離画像センサの配列ピッチを熱画像センサの配列ピッチよりも小さくすることで、熱画像センサの一画素当たりの遮蔽の影響が抑えられ、熱画像の画質を担保できる。

【0009】

また、密封体の内壁面には、中赤外領域の光を通す光学フィルタ膜が形成されていることが好ましい。これにより、空気中の水分や二酸化炭素等の吸収によって影響を受けやすい波長帯の光をカットでき、熱画像センサの感度を一層向上できる。

【0010】

また、密封体の内部は、真空状態となっていることが好ましい。距離画像センサの周りで発生する熱が熱画像センサ側に影響を及ぼすことを一層確実に防止できる。

【0011】

また、本発明に係る複合センサモジュールは、上記複合センサと、第２の基板における距離画像センサの配列領域が結像面となるように配置されたレンズと、を備えたことを特徴としている。

【0012】

この複合センサモジュールでは、複合センサにおいて、熱画像センサの配列領域と距離画像センサの配列領域とが積層方向から見て重なるように配置されている。このため、熱画像と距離画像とを同軸で取得することが可能となり、熱画像と距離画像との間の画像ずれを抑制でき、検知対象物を精度よく検知できる。また、演算に要する時間の短縮及び時間分解能の向上が図られる。さらに、この複合センサモジュールでは、第１の基板と第２の基板との積層によって形成される密封体によって熱画像センサの周囲の空間が密封されている。これにより、距離画像センサの周りで発生する熱が熱画像センサ側に影響を及ぼすことを防止でき、熱画像センサの感度を向上できる。これに加え、熱画像センサを配列する基板と距離画像センサを配列する基板とが別体となっているので、センサに最適な製造方法の実施や、信号の読み出し回路等を配置するための設計の自由度を確保できる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、センサの感度を十分に向上させることができ、かつ製造・配置の自由度を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１実施形態に係る複合センサモジュールを示す断面図である。

【図2】複合センサの平面図である。

【図3】熱画像センサの平面図である。

【図4】距離画像センサの回路図である。

【図5】図１に示した複合センサの製造工程を示す図である。

【図6】図５の後続の工程を示す図である。

【図7】本発明の第２実施形態に係る複合センサモジュールを示す断面図である。

【図8】図７に示した複合センサの製造工程を示す図である。

【図9】図８の後続の工程を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照しながら、本発明に係る複合センサ及び複合センサモジュールの好適な実施形態について詳細に説明する。

【0016】

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る複合センサモジュールを示す断面図である。同図に示すように、複合センサモジュール１は、複合センサ１１と、レンズ１２とを備えて構成されている。この複合センサモジュール１は、熱画像及び距離画像に基づいて、所定エリア内への人の立ち入りなどを感知する人感センサとして用いられるモジュールである。

【0017】

使用時において、複合センサモジュール１には、例えばレーザや発光ダイオードといった光源２と、光源２を高周波駆動する光源駆動回路３と、光源駆動回路３の駆動クロックを出力する制御回路４とを含む光源ユニット５が接続される。光源２からは、方形波或いは正弦波の光強度変調がなされた変調波が出射される。この変調波は、検知対象物Ｋの表面で反射され、レンズ１２を通して複合センサ１１に入射する。また、光源２から出射する光は、可視光ではなく且つＳｉに対する感度が十分に得られる波長帯であることが好ましく、例えば波長８００ｎｍ程度の近赤外光が選択される。なお、制御回路４からの駆動クロックに同期した方形波或いは正弦波の変調信号（電荷転送信号）は、互いに逆相で後述の距離画像センサ３１の転送電極４３，４３に与えられる。

【0018】

レンズ１２は、例えばＺｎＳｅからなる結像レンズであり、後述する距離画像センサ３１の配列領域Ｒ２が結像面となるように配置されている。レンズ１２からは、例えば波長０．５μｍ〜２１．８μｍの帯域の光が通過し、複合センサ１１に入射する。なお、レンズ１２の材質は、ＺｎＳｅのほか、ＺｎＳやＡｓ_２Ｓ_３などを用いることもできる。

【0019】

次に、複合センサ１１について説明する。

【0020】

図１及び図２に示すように、複合センサ１１は、熱画像センサ１６がマトリクス状に配列された第１の基板１３と、第１の基板１３よりも一回り小さく形成され、距離画像センサ３１がマトリクス状に配列された第２の基板１４と、を備えている。第１の基板１３及び第２の基板１４は、いずれもＳｉによって厚さ３００μｍ程度に形成されており、例えば波長１．２μｍ〜２１．８μｍの帯域の光が通過するようになっている。

【0021】

第１の基板１３の一面側には、熱画像センサ１６の配列領域Ｒ１が略正方形状に設定されている。また、配列領域Ｒ１の外側には、当該配列領域Ｒ１を囲うように熱画像センサ１６用の電極パッド１７が配列されている。電極パッド１７は、ワイヤ１８によってパッケージ側の配線回路に電気的に接続されている。第１の基板１３の一面側は、電極パッド１７の形成位置を除いて、例えばＳｉＯ_２からなる絶縁膜１９に覆われた状態となっている。

【0022】

第１の基板１３に配列される熱画像センサ１６は、例えばサーモパイルやボロメータといった波長依存性を有しないセンサであり、複数の熱電素子を有している。熱画像センサ１６の各画素は、図３に示すように、略矩形の受光部２０と、受光部２０の対向する２つの角部から受光部２０の辺に沿って互いに反対向きとなるように延びる連結部２１，２１と、連結部２１，２１の先端部分にそれぞれ設けられる支持柱２２，２２とを有している。

【0023】

これにより、図１に示すように、受光部２０は、絶縁膜１９から僅かに離間した状態で第１の基板１３の一面側に立設されている。また、図２に示すように、隣り合う熱画像センサ１６，１６間の配列ピッチ（受光部２０の中心間の距離）Ｗ１は、例えば６０μｍ程度となっている。なお、受光部２０の形成領域に対応して、絶縁膜１９上にＡｌなどからなる光反射層を設けてもよい。この場合、光反射層によって漏れ光を受光部２０に入射させることが可能となり、熱画像センサ１６の感度をより向上させることができる。

【0024】

一方、第２の基板１４の一面側には、図１に示すように、例えば熱画像センサ１６の配列領域Ｒ１と同等の大きさで、距離画像センサ３１の配列領域Ｒ２が略正方形状に設定されている。また、配列領域Ｒ２の外側には、平面視において熱画像センサ１６用の電極パッド１７よりも内側の位置で、当該配列領域Ｒ２を囲うように距離画像センサ３１用の電極パッド３２が配列されている。電極パッド３２は、電極パッド１７と同様に、ワイヤ３３によってパッケージ側の配線回路に電気的に接続されている。第２の基板１４の一面側は、電極パッド３２の形成位置を除いて、例えばＳｉＯ_２からなる絶縁膜３４に覆われた状態となっている。

【0025】

第２の基板１４の他面側には、例えばＳｉの異方性エッチングやドライエッチングによって、熱画像センサ１６の配列領域Ｒ１に対応する大きさの断面略正方形状の凹部３６が形成されている。凹部３６の内壁面には、中赤外領域の光を通す光学フィルタ膜３７が設けられている。より具体的には、光学フィルタ膜３７は、例えばＧｅとＺｎＳとの多層膜によって構成され、８μｍ〜１４μｍ程度の帯域の光のみを通すようになっている。また、第２の基板１４の他面側において、凹部３６の縁部には、例えばＳｉＯ_２からなる絶縁膜３８が設けられている。

【0026】

以上のような第２の基板１４は、凹部３６が第１の基板１３側を向くようにし、かつ熱画像センサ１６の配列領域Ｒ１と距離画像センサ３１の配列領域Ｒ２とが積層方向から見て重なるように第１の基板１３に積層されている。また、第２の基板１４の積層により、凹部３６の内壁面と第１の基板１３の一面側とによって、第１の基板１３を天板として熱画像センサ１６の周囲の空間を密封する密封体Ｓ１が形成されている。第１の基板１３と第２の基板１４との積層には、例えば真空雰囲気下での常温接合が用いられる。したがって、熱画像センサ１６が収容される密封体Ｓ１の内部空間は、真空状態となっている。

【0027】

第２の基板１４に配列される距離画像センサ３１は、いわゆる電荷振分型の距離画像センサである。距離画像センサ３１の各画素は、図４に示すように、入射光に応じて電荷を発生させる受光部（電荷発生領域）４１と、予め付与される電荷転送信号に基づいて受光部４１で発生した電荷を電荷収集領域４２，４２に転送する一対の転送電極４３，４３とを有している。

【0028】

受光部４１は、レンズ１２を通った光が入射する部分であり、図２に示すように、熱画像センサ１６の一つの受光部２０に対して２×２となるように配置されている。これにより、隣り合う距離画像センサ３１，３１間の配列ピッチ（受光部４１の中心間の距離）Ｗ２は、上述した熱画像センサ１６，１６間の配列ピッチＷ１の１／２以下となっている。また、配列領域Ｒ２において、受光部４１を除いた部分には、例えばＡｌからなる遮光部４４が形成されている。遮光部４４は、受光部４１に相当する部分が開口するように絶縁膜３４上に形成されており、遮光部４４に対する開口部分の比は、例えば２０％〜５０％程度となっている。

【0029】

電荷収集領域４２，４２は、図４に示すように、高濃度のＰ型半導体領域の表面側に低濃度で形成されたＰ型半導体領域の更に表面側に形成された一対の高濃度のＮ型半導体領域である。Ｎ型半導体領域は、電気的に中性な状態において電子をキャリアとして有しており、キャリアが抜けた場合には正にイオン化する。したがって、電荷収集領域４２，４２は、大きく下向きに凹む形となり、ポテンシャル井戸を構成する。電荷収集領域４２，４２には、ソースフォロアアンプ４６，４６がそれぞれ電気的に接続されている。

【0030】

転送電極４３，４３は、受光部４１と電荷収集領域４２，４２との間に配置されている。転送電極４３，４３には、制御回路４からの駆動クロックに同期した方形波或いは正弦波の変調信号（電荷転送信号）が互いに逆相となるように付与される。付与される変調信号がハイレベルとなった方の転送電極４３の直下には、受光部４１よりもポテンシャルが低い領域が形成される。これにより、受光部４１で発生した電子が転送電極４３によって転送され、対応する電荷収集領域４２に振り分けられて蓄積される。

【0031】

電荷収集領域４２，４２に蓄積された電荷は、ソースフォロアアンプ４６，４６からの出力として増幅回路等を介して制御回路４に入力される。制御回路４は、ソースフォロアアンプ４６，４６からの出力に基づいて、例えばＬ＝（１／２）×ｃ×｛Ｑ_２／（Ｑ_１＋Ｑ_１）｝×Ｔ_０により距離を算出する。この式において、ｃは光速、Ｑ_１は転送電極ＶＴＸ１側の出力信号（位相０°の出力信号）、Ｑ_２は転送電極ＶＴＸ２側の出力信号（位相１８０°の出力信号）、Ｔ_０はパルス幅である。

【0032】

続いて、複合センサ１１の製造工程について説明する。

【0033】

複合センサ１１を製造するにあたっては、図５（ａ）に示すように、第１の基板１３及び第２の基板１４をそれぞれ別体で用意する。第１の基板１３には、電極パッド１７及び絶縁膜１９を予めパターン形成すると共に、熱画像センサ１６を配列領域Ｒ１に配列する。また、第２の基板１４には、Ｓｉの異方性エッチングやドライエッチングによって凹部３６を形成した後、蒸着等によって光学フィルタ膜３７を凹部３６の内壁面に形成する。その後、電極パッド３２、絶縁膜３４，３８、遮光部４４、及び距離画像センサ３１の各構成要素を予めパターン形成する。

【0034】

次に、図５（ｂ）に示すように、凹部３６が第１の基板１３側を向くようにし、かつ熱画像センサ１６の配列領域Ｒ１と距離画像センサ３１の配列領域Ｒ２とが積層方向から見て重なるように、常温接合によって第１の基板１３上に第２の基板１４を積層する。これにより、第１の基板１３を天板として熱画像センサ１６の周囲の空間を密封する密封体Ｓ１が形成される。また、第１の基板１３への第２の基板１４の常温接合を真空雰囲気下で行うことにより、密封体Ｓ１の内部空間を真空状態とすることができる。

【0035】

第１の基板１３への第２の基板１４の積層を行った後、図６（ａ）に示すように、第１の基板１３及び第２の基板１４における所定の切断予定線に沿ってレーザを照射することにより、第１の基板１３及び第２の基板１４の内部に改質層４８を形成する。なお、作業性の観点からは、第１の基板１３に対する改質層４８の形成を先に実施し、第２の基板１４に対する改質層４８の形成を行うことが好ましい。

【0036】

改質層４８を形成した後、例えば第２の基板１４の他面側にエキスパンドシート４９を貼り付ける。そして、エキスパンドシート４９を面内方向に伸張させることにより、図６（ｂ）に示すように、改質層４８に沿って第１の基板１３及び第２の基板１４を切断する。これにより、複合センサ１１の各素子が互いに分離され、図１に示した複合センサ１１が得られる。

【0037】

以上説明したように、この複合センサ１１では、熱画像センサ１６の配列領域Ｒ１と距離画像センサ３１の配列領域Ｒ２とが積層方向から見て重なるように配置されている。このため、熱画像と距離画像とを同軸で取得することが可能となり、熱画像と距離画像との間の画像ずれを抑制できる。したがって、検知対象物を精度よく検知できる。また、演算に要する時間の短縮及び時間分解能の向上が図られる。

【0038】

さらに、この複合センサ１１では、第１の基板１３と第２の基板１４との積層によって形成される密封体Ｓ１によって熱画像センサ１６の周囲の空間が真空状態で密封されている。これにより、距離画像センサ３１の周りで発生する熱が熱画像センサ１６側に影響を及ぼすことを防止でき、熱画像センサ１６の感度を向上できる。これに加え、熱画像センサ１６を配列する基板と距離画像センサ３１を配列する基板とが別体となっているので、センサに最適な製造方法の実施や、信号の読み出し回路等を配置するための設計の自由度を確保できる。

【0039】

また、複合センサ１１では、第２の基板１４における距離画像センサ３１の配列ピッチＷ２は、第１の基板１３における熱画像センサ１６の配列ピッチＷ１よりも小さくなっている。距離画像センサ３１には、転送電極４３などの構成要素が含まれており、これらの構成要素が熱画像センサ１６を遮蔽する遮蔽体となることが考えられる。このため、距離画像センサ３１の配列ピッチＷ２が熱画像センサ１６の配列ピッチＷ１と同等以上であると、熱画像センサ１６の一画素当たりの遮蔽の影響が大きくなり、熱画像の画質が劣化するおそれがある。したがって、距離画像センサ３１の配列ピッチＷ２を熱画像センサ１６の配列ピッチＷ１よりも小さくすることで、熱画像センサ１６の一画素当たりの遮蔽の影響が抑えられ、熱画像の画質を担保できる。

【0040】

また、複合センサ１１では、中赤外領域の光を通す光学フィルタ膜３７が密封体Ｓ１の内壁面に形成されている。これにより、空気中の水分や二酸化炭素等の吸収によって影響を受けやすい波長帯の光をカットでき、熱画像センサ１６の感度を一層向上できる。

【0041】

［第２実施形態］
図７は、本発明の第２実施形態に係る複合センサモジュール５０を示す断面図である。同図に示すように、第２実施形態に係る複合センサモジュール５０は、複合センサ５１における第１の基板１３と第２の基板１４との接合構造が第１実施形態と異なっている。

【0042】

より具体的には、複合センサ５１では、第２の基板１４の他面側に凹部３６を設けておらず、第２の基板１４の他面側は平坦面となっている。また、光学フィルタ膜３７は、第２の基板１４の他面側の全面にわたって形成されている。第１の基板１３と第２の基板１４との接合にあたっては、箔材５２及びリッド材５３が用いられている。箔材５２は、バッファメタルに低融点金属を組み合わせた層であり、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ或いはＣｒ／Ｎｉ／Ａｕなどからなる。箔材５２は、第１の基板１３の一面側と第２の基板１４の他面側とにおいて、例えば電極パッド３２と重なる位置にそれぞれ環状に配置されている。

【0043】

リッド材５３は、例えばコバールからなる環状の金属材である。リッド材５３は、第１の基板１３側の箔材５２と第２の基板側の箔材５２とに挟み込まれて接合されている。このリッド材５３の介在により、第１の基板１３と第２の基板１４とはリッド材５３の厚みに対応する空間が形成されている。そして、第１の基板１３の一面側と第２の基板１４の他面側とリッド材５３とによって、第１の基板１３を天板として熱画像センサ１６の周囲の空間を密封する密封体Ｓ２が形成されている。密封体Ｓ２の内部空間は、第１実施形態と同様に真空状態となっている。

【0044】

この複合センサ５１を製造するにあたっては、図８（ａ）に示すように、第１の基板１３及び第２の基板１４をそれぞれ別体で用意する。第１の基板１３には、電極パッド１７、絶縁膜１９、及び箔材５２を予めパターン形成すると共に、熱画像センサ１６を配列領域Ｒ１に配列する。また、第２の基板１４には、例えば蒸着等によって光学フィルタ膜３７を他面側に形成した後、電極パッド３２、絶縁膜３４、箔材５２、遮光部４４、及び距離画像センサ３１の各構成要素を予めパターン形成する。

【0045】

次に、図８（ｂ）に示すように、熱画像センサ１６の配列領域Ｒ１と距離画像センサ３１の配列領域Ｒ２とが積層方向から見て重なるようにした状態で箔材５２，５２間にリッド材５３を配置し、第１の基板１３上に第２の基板１４を積層する。これにより、第１の基板１３を天板として熱画像センサ１６の周囲の空間を密封する密封体Ｓ２が形成される。この接合を真空雰囲気下で行うことにより、密封体Ｓ２の内部空間を真空状態とすることができる。

【0046】

第１の基板１３への第２の基板１４の積層を行った後、図９（ａ）に示すように、第１の基板１３及び第２の基板１４における所定の切断予定線に沿ってレーザを照射することにより、第１の基板１３及び第２の基板１４の内部に改質層５４を形成する。なお、作業性の観点からは、第１の基板１３に対する改質層５４の形成を先に実施し、第２の基板１４に対する改質層５４の形成を行うことが好ましい。

【0047】

改質層５４を形成した後、例えば第２の基板１４の他面側にエキスパンドシート４９を貼り付ける。そして、エキスパンドシート４９を面内方向に伸張させることにより、図９（ｂ）に示すように、改質層５４に沿って第１の基板１３及び第２の基板１４を切断する。これにより、複合センサ５１の各素子が互いに分離され、図７に示した複合センサ５１が得られる。

【0048】

以上のような複合センサ５１においても、熱画像センサ１６の配列領域Ｒ１と距離画像センサ３１の配列領域Ｒ２とが積層方向から見て重なるように配置されている。このため、熱画像と距離画像とを同軸で取得することが可能となり、熱画像と距離画像との間の画像ずれを抑制できる。したがって、検知対象物を精度よく検知できる。また、演算に要する時間の短縮及び時間分解能の向上が図られる。

【0049】

また、複合センサ５１においても、第１の基板１３と第２の基板１４との積層によって形成される密封体Ｓ２によって熱画像センサ１６の周囲の空間が真空状態で密封されている。これにより、距離画像センサ３１の周りで発生する熱が熱画像センサ１６側に影響を及ぼすことを防止でき、熱画像センサ１６の感度を向上できる。これに加え、熱画像センサ１６を配列する基板と距離画像センサ３１を配列する基板とが別体となっているので、センサに最適な製造方法の実施や、信号の読み出し回路等を配置するための設計の自由度を確保できる。

【0050】

また、複合センサ５１においても、第２の基板１４における距離画像センサ３１の配列ピッチＷ２は、第１の基板１３における熱画像センサ１６の配列ピッチＷ１よりも小さくなっている。したがって、熱画像センサ１６の一画素当たりの遮蔽の影響が抑えられ、熱画像の画質を担保できる。さらに、密封体Ｓ２内の光学フィルタ膜３７により、空気中の水分や二酸化炭素等の吸収によって影響を受けやすい波長帯の光をカットでき、熱画像センサ１６の感度を一層向上できる。

【符号の説明】

【0051】

１，５０…複合センサモジュール、１１，５１…複合センサ、１２…レンズ、１３…第１の基板、１４…第２の基板、１６…熱画像センサ、３１…距離画像センサ、３７…光学フィルタ膜、４１…受光部（電荷発生領域）、４２…電荷収集領域、４３…転送電極、Ｒ１…熱画像センサの配列領域、Ｒ２…距離画像センサの配列領域、Ｓ１，Ｓ２…密封体、Ｗ１…熱画像センサの配列ピッチ、Ｗ２…距離画像センサの配列ピッチ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】