JP2000028437A - Visualizing device - Google Patents

Visualizing device

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JP2000028437A
JP2000028437A JP10208627A JP20862798A JP2000028437A JP 2000028437 A JP2000028437 A JP 2000028437A JP 10208627 A JP10208627 A JP 10208627A JP 20862798 A JP20862798 A JP 20862798A JP 2000028437 A JP2000028437 A JP 2000028437A
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Japan
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light
light beam
lens system
readout
reflecting
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JP10208627A
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Japanese (ja)
Inventor
Motoo Koyama
元夫 小山
Toru Ishizuya
徹 石津谷
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a visualizing device which can accurately visualize an image formed of radiated infrared rays, etc., with high sensitivity. SOLUTION: The inclination of each reflecting section 5 two-dimensionally arranged on a substrate 1 varies depending upon the heat generated from the corresponding infrared-ray absorbing section which absorbs infrared rays from a heat source 31. The readout light from a light source 10 becomes a nearly parallel flux of rays 42 through a lens system 11 and is obliquely projected upon each reflecting section 5. The flux of reflected rays 43 from each section 5 passage through the lens system 11 and, after passing through the system 1, only a desired bundle of rays of the passed flux of rays 44 selectively passes through the opening 12a of a flux-of-ray restricting section 12. The passed flux of rays 45 reaches the light receiving surface CCD 20 conjugatively arranged with the reflecting sections 5 through another lens system 12 and forms an optical image composed of the image of each reflecting section 5 on the light receiving surface. The light quantity of the image of each reflecting section 5 varies depending upon the inclination of the section 5.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線、X線、紫
外線などの不可視光を含む種々の放射を検出して当該放
射による像を映像化する映像化装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an imaging apparatus for detecting various kinds of radiation including invisible light such as infrared rays, X-rays, and ultraviolet rays, and for producing an image based on the radiation.

【0002】[0002]

【従来の技術】不可視光である赤外線の映像化には赤外
線検出器が利用され、赤外線の検出及び映像化に関して
は、様々なアプローチがなされてきたが、今日では、赤
外線検出器として、大きく分けて量子型赤外線検出器及
び熱型赤外線検出器の2種類の検出器が利用されるに至
っている。
2. Description of the Related Art An infrared detector is used for imaging of invisible infrared light, and various approaches have been taken for detection and imaging of infrared light. Thus, two types of detectors, a quantum infrared detector and a thermal infrared detector, have been used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、今日のオプ
トメカトロニクス技術の進歩をもってしても、赤外線検
出は技術的に容易でない面があるために、一般社会に広
く利用されるまでには至っていない。その理由を量子型
赤外線検出器と熱型赤外線検出器とに分けて以下説明す
る。
However, even with today's advances in optomechatronics technology, infrared detection is not technically easy, and has not yet been widely used in the general public. The reason will be described below separately for the quantum infrared detector and the thermal infrared detector.

【0004】量子型赤外線検出器は、赤外線の持つフォ
トンエネルギー(E:hν)を電子エネルギーに変換し
て検出する検出器である。一般社会で最も利用価値の高
い赤外線の波長は、3〜12μmであり、この赤外線の
フォトンエネルギーは0.1〜0.4eV程度である
が、この値は常温物体における電子の持つ熱エネルギー
に概ね等しいのである。よって、入射赤外線のフォント
エネルギーのみを電子エネルギーに変換するためには、
電子の持つ熱エネルギーによる影響を取り除かなければ
ならない。すなわち、量子型赤外線検出器では、当該検
出器を冷却し、熱エネルギーを除去することが不可欠な
のである。
[0004] The quantum infrared detector is a detector that converts photon energy (E: hv) of infrared light into electron energy and detects it. The wavelength of infrared rays that is most useful in the general society is 3 to 12 μm, and the photon energy of this infrared ray is about 0.1 to 0.4 eV. This value is almost equal to the thermal energy of electrons in a normal temperature object. They are equal. Therefore, in order to convert only the font energy of incident infrared rays into electron energy,
The effects of the thermal energy of the electrons must be removed. That is, in the quantum infrared detector, it is essential to cool the detector and remove heat energy.

【0005】通常、この熱エネルギーを低レベルに抑え
るためには検出器を−200゜C(77K)程度に冷却
する必要があるが、このための冷却器は、体積が大き
く、機械振動を発生し寿命も短く、高価なものとなり、
したがって、量子型赤外線検出器を用いた赤外線カメラ
は小型化、低価格化することができず、一般社会で広く
利用されないのである。
Usually, in order to suppress this thermal energy to a low level, it is necessary to cool the detector to about -200 ° C. (77 K). However, the cooler for this is large in volume and generates mechanical vibration. Life is short and expensive.
Therefore, the infrared camera using the quantum infrared detector cannot be reduced in size and cost, and is not widely used in the general society.

【0006】それに対し、従来の熱型赤外線検出器は、
入射赤外線の持つエネルギーを熱エネルギーに変換し、
検出器の温度に変化を生じさせ、それによる検出器の物
性値の変化を電気的に読み出すものである。例えば、抵
抗性ボロメーターでは温度が変わると抵抗値が変化す
る。このボロメーターを面内に集積し、被測定物からの
赤外線が、受光素子に入射した時の、素子の温度上昇に
よる抵抗値の変化を高感度に検出することにより、被測
定物の温度分布を画像化する映像化装置が、例えば、米
国特許第5300915号公報に開示されている。
On the other hand, a conventional thermal infrared detector is
Converts the energy of the incident infrared rays into heat energy,
A change in the temperature of the detector is caused, and a change in the physical property value of the detector due to the change is electrically read. For example, in a resistive bolometer, the resistance value changes when the temperature changes. This bolometer is integrated in a plane, and when infrared light from the device under test is incident on the light-receiving device, the change in resistance due to temperature rise of the device is detected with high sensitivity, and the temperature distribution of the device under test is detected. For example, an imaging apparatus for imaging is disclosed in US Pat. No. 5,300,915.

【0007】この従来の熱型赤外線検出器は、量子型赤
外線検出器のような大がかりな冷却器は必要ないが、検
出原理そのものに課題を持っている。それは、従来の熱
型赤外線検出器では、入射赤外線のみによる検出器の温
度変化を検出しなければならないにもかかわらず、温度
変化を検出するために検出器に電流を流さねばならない
点である。
This conventional thermal infrared detector does not require a large-scale cooler such as a quantum infrared detector, but has a problem in the detection principle itself. That is, in the conventional thermal infrared detector, although a temperature change of the detector due to only the incident infrared ray has to be detected, a current must be supplied to the detector in order to detect the temperature change.

【0008】すなわち、温度変化検出のための電流によ
り検出器が発熱(通常、自己発熱と呼ぶ。)してしまう
ので、入射赤外線のみによる温度変化を検出することが
困難であり、検出精度が低下していた。
That is, since the detector generates heat (usually called self-heating) due to a current for detecting a temperature change, it is difficult to detect a temperature change due to only incident infrared rays, and the detection accuracy is reduced. Was.

【0009】さらに、前記従来の熱型赤外線検出器で
は、感度が低い欠点があった。従来の熱型赤外線検出器
では、例えば、抵抗の温度が1゜C変化したときの抵抗
の変化率が2%程度の物が使われているが、観測物体の
温度によって放射される赤外線を受光して温度に変換す
る変換率はせいぜい1%程度である。よって、観測物体
の温度が1゜C変化しても抵抗は0.02%しか変化し
ない。
Furthermore, the conventional thermal infrared detector has a disadvantage that the sensitivity is low. In a conventional thermal infrared detector, for example, an object having a resistance change rate of about 2% when the resistance temperature changes by 1 ° C. is used. The rate of conversion to temperature is at most about 1%. Therefore, even if the temperature of the observation object changes by 1 ° C., the resistance changes only by 0.02%.

【0010】さらにまた、従来の熱型赤外線検出器で
は、得られる電気信号が極めて微弱であるため、電気信
号読み出し回路は極めて高レベルのローノイズ化が要求
され、回路規模が大がかりなものとなっていた。
Further, in the conventional thermal infrared detector, since the obtained electric signal is extremely weak, the electric signal readout circuit is required to have a very high level of low noise, and the circuit scale is large. Was.

【0011】また、赤外線検出器では、本来的に、検出
の感度がより高いこと及びS/Nがより高いことが望ま
れている。
[0011] Further, it is originally desired that the infrared detector has higher detection sensitivity and higher S / N.

【0012】なお、以上述べたような事情は赤外線のみ
ならず、他の放射についても同様である。
[0012] The above-mentioned situation is the same not only for infrared rays but also for other radiations.

【0013】本発明は、前述したような事情に鑑みてな
されたもので、冷却器を必要とせずに検出精度、感度及
びS/Nの高い放射の検出を行うことによって、放射に
よる像を精度良く高感度で映像化することができる映像
化装置を提供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and performs radiation detection with high detection accuracy, high sensitivity, and high S / N without the need for a cooler. It is an object of the present invention to provide an imaging device capable of well imaging with high sensitivity.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第1の態様による映像化装置は、所定の範
囲内に到達する放射を光学像に変換する映像化装置であ
って、光読み出し型放射−変位変換手段と、読み出し光
学系とを備えたものである。前記光読み出し型放射−変
位変換手段は、前記所定の範囲内に位置する複数箇所に
配列されて該複数箇所にて受けた放射をそれぞれ熱に変
換する複数の放射吸収部と、該複数の放射吸収部にて変
換された各熱を前記複数箇所に対応した位置でそれぞれ
変位に変換する複数の変位部と、該複数の変位部の変位
に従ってそれぞれ傾きが変化する複数の反射部とを含
む。前記読み出し光学系は、読み出し光を供給するため
の読み出し光供給手段と、前記読み出し光を前記光読み
出し型放射−変位変換手段の複数の反射部へ導く第1レ
ンズ系と、該第1レンズ系を通過した後に前記複数の反
射部にて反射された読み出し光の光線束のうち所望の光
線束のみを選択的に通過させる光線束制限手段と、前記
第1レンズ系と協働して前記複数の反射部と共役な位置
を形成し且つ該共役な位置に前記光線束制限手段を通過
した光線束を導く第2レンズ系とを有する。前記読み出
し光供給手段は、前記第1レンズ系の光軸に関して一方
の側の領域を前記読み出し光が通過するように前記読み
出し光を供給する。前記光線束制限手段は、前記所望の
光線束のみを選択的に通過させる部位が前記第1レンズ
系の光軸に関して他方の側の領域に配置されるように構
成される。なお、前述したように光線束制限手段が所望
の光線束のみを選択的に通過させるが、この通過とは、
透過及び反射を含む表現である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an imaging apparatus for converting radiation arriving within a predetermined range into an optical image. It is provided with an optical readout type radiation-displacement converter and a readout optical system. The light-reading type radiation-displacement conversion means includes a plurality of radiation absorption units arranged at a plurality of locations located within the predetermined range, each of which converts radiation received at the plurality of locations into heat, and the plurality of radiation absorption units. It includes a plurality of displacement units that convert each heat converted by the absorption unit into displacements at positions corresponding to the plurality of locations, and a plurality of reflection units whose inclinations change according to the displacements of the plurality of displacement units. The readout optical system includes a readout light supply unit that supplies readout light, a first lens system that guides the readout light to a plurality of reflection units of the light readout type radiation-displacement conversion unit, and a first lens system. A light beam restricting means for selectively passing only a desired light beam among the light beams of the read light reflected by the plurality of reflection portions after passing through the plurality of reflection portions; and the plurality of light beams in cooperation with the first lens system. And a second lens system that forms a conjugate position with the reflecting portion and guides the light beam that has passed through the light beam restricting means to the conjugate position. The reading light supply unit supplies the reading light such that the reading light passes through a region on one side of the optical axis of the first lens system. The light beam restricting means is configured such that a portion for selectively passing only the desired light beam is disposed in a region on the other side with respect to the optical axis of the first lens system. As described above, the light beam restricting means selectively passes only a desired light beam.
This is an expression including transmission and reflection.

【0015】この第1の態様によれば、所定の範囲に到
達する赤外線、X線、紫外線等の放射が複数の放射吸収
部に照射され、当該放射が複数の放射吸収部により複数
箇所にてそれぞれ吸収されて熱に変換される。複数の放
射吸収部にて変換された各熱が、複数の変位部によって
前記複数箇所に対応した位置でそれぞれ変位に変換され
る。そして、複数の反射部の傾きが、複数の変位部の変
位に従ってそれぞれ変化する。すなわち、各放射吸収部
に入射した放射が、その量に応じた各反射部の傾きに変
換される。一方、可視光やその他の光による読み出し光
が、読み出し光供給手段から第1レンズ系を介して複数
の反射部に照射される。したがって、各放射吸収部に照
射された放射が、各反射部により反射された読み出し光
の方向(反射方向)に変換されることになる。複数の反
射部にて反射された読み出し光の光線束は第1レンズ系
を通過し、その通過後の光線束のうち所望の光線束のみ
が選択的に光線束制限手段を通過する。光線束制限手段
を通過した光線束は、第1レンズ系及び第2レンズ系に
より形成された前記複数の反射部と共役な位置に、第2
レンズ系により導かれる。したがって、読み出し光によ
る前記複数の反射部の像がこの共役な位置に形成され
る。そして、各反射部の像を形成する個々の光線束は、
各反射部による反射方向に応じた量だけ光線束制限手段
により制限されるので、前記共役な位置に形成される各
反射部の個々の像の光量は、各反射部の傾きに応じて、
すなわち、対応する放射吸収部に入射した放射の量に応
じて異なる。このようにして、所定の範囲に到達する放
射の像が読み出し光による光学像に変換され、この光学
像が前記共役な位置に形成される。
According to the first aspect, radiation such as infrared rays, X-rays, and ultraviolet rays that reach a predetermined range is applied to the plurality of radiation absorbing sections, and the radiation is irradiated at the plurality of locations by the plurality of radiation absorbing sections. Each is absorbed and converted to heat. Each heat converted by the plurality of radiation absorption units is converted into a displacement at a position corresponding to the plurality of locations by the plurality of displacement units. And the inclination of a some reflection part changes according to the displacement of a some displacement part, respectively. That is, the radiation incident on each radiation absorbing section is converted into the inclination of each reflecting section according to the amount. On the other hand, readout light such as visible light or other light is emitted from the readout light supply unit to the plurality of reflection units via the first lens system. Therefore, the radiation applied to each radiation absorbing section is converted into the direction (reflection direction) of the readout light reflected by each reflecting section. The light beam bundle of the read light reflected by the plurality of reflecting portions passes through the first lens system, and only the desired light beam among the light beams after passing through the first lens system selectively passes through the light beam limiting means. The light beam that has passed through the light beam restricting means is positioned at a position conjugate with the plurality of reflecting portions formed by the first lens system and the second lens system.
Guided by the lens system. Therefore, the images of the plurality of reflecting portions due to the reading light are formed at the conjugate positions. Then, the individual light beams forming the image of each reflecting portion are
Since the amount of light is limited by the ray bundle restricting means by an amount corresponding to the direction of reflection by each reflector, the amount of light of each image of each reflector formed at the conjugate position is determined according to the inclination of each reflector.
That is, it differs according to the amount of radiation incident on the corresponding radiation absorbing section. In this way, the image of the radiation reaching the predetermined range is converted into an optical image by the readout light, and this optical image is formed at the conjugate position.

【0016】前記第1の態様によれば、このように、放
射を熱に変換し、この熱を変位に変換し、この変位を読
み出し光学系にて光量変化として検出することにより、
放射の像を光学像に変換して映像化している。前述した
読み出し光学系による変位検出は高感度で行うことがで
きることから、放射を高感度で検出することができ、こ
れにより、放射による像を高感度で映像化することがで
きる。また、前記第1の態様では、前述した従来の熱型
赤外線検出器と異なり、放射を熱を経て抵抗値(電気信
号)に変換するのではなく、放射を熱及び変位を経て読
み出し光の変化に変換するので、光読み出し型放射−変
位変換手段において電流を流す必要がなく、自己発熱が
生じない。したがって、前記第1の態様によれば、入射
した放射のみによる熱を検出することになるので、検出
精度が向上し、放射による像を精度良く光学像に変換す
ることができる。勿論、前記第1の態様では、前述した
従来の熱型赤外線検出器と同様に、量子型赤外線検出器
において必要であった冷却器は不要である。また、前記
第1の態様では、放射を電気信号として読み出すもので
はないので、前述した従来の熱型赤外線検出器において
必要であった微弱電気信号用の読み出し回路が不要とな
る。
According to the first aspect, the radiation is converted into heat, the heat is converted into displacement, and the displacement is detected as a change in the amount of light by the readout optical system.
The radiation image is converted into an optical image and visualized. Since the above-described displacement detection by the readout optical system can be performed with high sensitivity, radiation can be detected with high sensitivity, and thus, an image due to radiation can be visualized with high sensitivity. Further, in the first embodiment, unlike the above-mentioned conventional thermal infrared detector, the radiation is not converted into a resistance value (electric signal) through heat, but the radiation is read out through heat and displacement, and the change of the read light is not changed. Therefore, there is no need to supply a current in the light-reading type radiation-displacement converter, and self-heating does not occur. Therefore, according to the first aspect, since only the heat due to the incident radiation is detected, the detection accuracy is improved, and the image due to the radiation can be converted into an optical image with high accuracy. Needless to say, in the first embodiment, a cooler required in the quantum infrared detector is not required, as in the above-described conventional thermal infrared detector. Further, in the first embodiment, since the radiation is not read out as an electric signal, the reading circuit for a weak electric signal which is required in the above-mentioned conventional thermal infrared detector becomes unnecessary.

【0017】なお、前記第1の態様によれば、読み出し
光に基づいて各反射部の傾きに応じた光学像を形成して
いるので、読み出し光として可視光を用いれば、放射の
像に相当する当該光学像を肉眼により観察することがで
きる。従来の赤外線撮像装置を用いた場合には、電気信
号あるいは画像データに変換した後にそれに基づいて表
示装置に像を表示しなければ赤外線の像を観察すること
が不可能であったのに対し、前記第1の態様では、読み
出し光として可視光を用いれば、電気信号あるいは画像
データを介在させることなく、肉眼で放射の像を観察す
ることができるのである。
According to the first aspect, since an optical image corresponding to the inclination of each reflecting portion is formed based on the readout light, using visible light as the readout light corresponds to a radiation image. This optical image can be observed with the naked eye. In the case of using a conventional infrared imaging device, it is impossible to observe an infrared image unless an image is displayed on a display device based on an electric signal or image data after conversion into an electric signal, In the first aspect, if visible light is used as the readout light, the radiation image can be observed with the naked eye without intervening electric signals or image data.

【0018】本発明の第2の態様による映像化装置は、
前記第1の態様による映像化装置において、前記読み出
し光供給手段が、前記一方の側に配置された読み出し光
絞りを有するものである。この読み出し光絞りは、読み
出し光の光線束を制限するものである。
An imaging device according to a second aspect of the present invention comprises:
In the imaging device according to the first aspect, the readout light supply unit includes a readout light stop arranged on the one side. This readout light stop limits the light flux of the readout light.

【0019】この第2の態様のように読み出し光絞りを
設けると、前記光学像のコントラストが高まるので、好
ましい。
It is preferable to provide a readout light stop as in the second embodiment because the contrast of the optical image is increased.

【0020】本発明の第3の態様による映像化装置は、
前記第1又は第2の態様による映像化装置において、前
記光線束制限手段は、所定領域に入射する光を透過させ
ると共に前記所定領域の周囲の領域に入射する光を透過
させない特性を有し、前記第2レンズ系は、前記光線束
制限手段を透過した光線束を前記共役な位置へ導くもの
である。
An imaging device according to a third aspect of the present invention comprises:
In the imaging device according to the first or second aspect, the light flux restricting unit has a property of transmitting light incident on a predetermined area and not transmitting light incident on an area around the predetermined area, The second lens system guides the light beam transmitted through the light beam limiting means to the conjugate position.

【0021】本発明の第4の態様による映像化装置は、
前記第1又は第2の態様による映像化装置において、前
記光線束制限手段は、所定領域に入射する光を反射させ
ると共に前記所定領域の周囲の領域に入射する光を反射
させない特性を有し、前記第2レンズ系は、前記光線束
制限手段にて反射された光線束を前記共役な位置へ導く
ものである。
An imaging device according to a fourth aspect of the present invention comprises:
In the imaging device according to the first or second aspect, the light beam restricting unit has a characteristic of reflecting light incident on a predetermined area and not reflecting light incident on an area around the predetermined area, The second lens system guides the light beam reflected by the light beam restricting means to the conjugate position.

【0022】本発明の第5の態様による映像化装置は、
前記第1又は第2の態様による映像化装置において、前
記光線束制限手段は、所定領域に入射する光を透過させ
ないと共に前記所定領域の周囲の領域に入射する光を透
過させる特性を有し、前記第2レンズ系は、前記光線束
制限手段を透過した光線束を前記共役な位置へ導くもの
である。
An imaging device according to a fifth aspect of the present invention comprises:
In the imaging device according to the first or second aspect, the light flux restricting unit has a property of not transmitting light incident on a predetermined area and transmitting light incident on an area around the predetermined area, The second lens system guides the light beam transmitted through the light beam limiting means to the conjugate position.

【0023】本発明の第6の態様による映像化装置は、
前記第1又は第2の態様による映像化装置において、前
記光線束制限手段は、所定領域に入射する光を反射させ
ないと共に前記所定領域の周囲の領域に入射する光を反
射させる特性を有し、前記第2レンズ系は、前記光線束
制限手段にて反射された光線束を前記共役な位置へ導く
ものである。
An imaging device according to a sixth aspect of the present invention comprises:
In the imaging device according to the first or second aspect, the light beam restricting unit has a property of not reflecting light incident on a predetermined area and reflecting light incident on an area around the predetermined area, The second lens system guides the light beam reflected by the light beam restricting means to the conjugate position.

【0024】前記第3乃至第6の態様は、前記光線束制
限手段を例示したものである。前記第3及び第4の態様
では、周囲領域により囲まれた所定領域のみを透過又は
反射した光線束が、前記共役な位置に導かれて前記光学
像を形成することになる。逆に、前記第5及び第6の態
様では、周囲領域のみを透過又は反射した光線束が、前
記共役な位置に導かれて前記光学像を形成することにな
る。したがって、前記第5及び第6の態様では、前記第
3及び第4の態様に比べて、光学像を形成する光のNA
が大きくなり、したがって、光学像の解像度が高くなる
利点が得られる。
The third to sixth aspects exemplify the light beam restricting means. In the third and fourth aspects, the light beam transmitted or reflected only in the predetermined area surrounded by the surrounding area is guided to the conjugate position to form the optical image. Conversely, in the fifth and sixth aspects, the light beam transmitted or reflected only in the surrounding area is guided to the conjugate position to form the optical image. Therefore, in the fifth and sixth aspects, the NA of light forming an optical image is higher than in the third and fourth aspects.
Therefore, the advantage that the resolution of the optical image is increased can be obtained.

【0025】なお、前記第1乃至第6のいずれかの態様
による映像化装置において、前記光学像を撮像する撮像
手段を備えていてもよい。このように、読み出し光学系
により形成された光学像を撮像する撮像手段を備えてい
ると、従来の赤外線撮像装置と同様に、放射による像を
撮像することができる。
It is to be noted that the imaging device according to any one of the first to sixth aspects may include an image pickup means for picking up the optical image. As described above, when the image pickup device for picking up an optical image formed by the readout optical system is provided, an image by radiation can be picked up in the same manner as a conventional infrared image pickup device.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明による映像化装置に
ついて、図面を参照して説明する。以下の説明では、放
射を赤外線とし読み出し光を可視光とした例について説
明するが、本発明では、放射を赤外線以外のX線や紫外
線やその他の種々の放射としてもよいし、また、読み出
し光を可視光以外の他の光としてもよい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an imaging device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, an example will be described in which the radiation is infrared light and the readout light is visible light. However, in the present invention, the radiation may be X-rays, ultraviolet rays, or other various radiations other than infrared light, May be other light than visible light.

【0027】(第1の実施の形態)図1は、本発明の第
1の実施の形態による映像化装置を示す概略構成図であ
る。図2は、本実施の形態において用いられている光読
み出し型放射−変位変換装置100を示す図であり、図
2(a)はその単位画素(単位素子)の赤外線iが入射
していない状態の断面を模式的に示す図、図2(b)は
単位画素の赤外線iが入射している状態の断面を模式的
に示す図である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an optical readout radiation-displacement converter 100 used in the present embodiment, and FIG. 2A shows a state in which infrared rays i of the unit pixel (unit element) are not incident. FIG. 2B is a diagram schematically illustrating a cross section of a unit pixel in a state where infrared rays i are incident.

【0028】本実施の形態による映像化装置は、図1に
示すように、光読み出し型放射−変位変換装置100を
備えている。この変換装置100は、図2に示すよう
に、赤外線iを透過させるシリコン基板等の基板1と、
脚部2を介して基板1上に間隔6をあけて浮いた状態に
支持された被支持部3とを備えている。被支持部3は、
互いに重なった2つの膜4,5を有している。下側の膜
4は、赤外線iを受けて熱に変換する赤外線吸収部とな
っている。膜4,5は、その一端が脚部2を介して支持
されることにより、カンチレバーを構成している。膜4
及び膜5は、互いに異なる膨張係数を有する異なる物質
で構成されており、いわゆる熱バイモルフ構造を構成し
ている。したがって、本実施の形態では、膜4,5は、
赤外線吸収部としての膜4にて発生した熱に応じて基板
1に対して変位する変位部を構成している。下側の膜4
の膨張係数が上側の膜5の膨張係数より大きい場合に
は、前記熱により図2(b)に示すように上方に湾曲し
て傾斜する。上側の膜5は、上方からの読み出し光(可
視光等)jを反射する反射部を構成している。このた
め、反射部としての膜5は、読み出し光jを受光し、受
光した読み出し光を膜4,5の変位に応じた反射方向に
反射させる。なお、本実施の形態では、赤外線iを受け
ていない状態において、膜5は基板1の面と平行になっ
ている。もっとも、赤外線iを受けていない状態におい
て、膜4,5を予め傾斜させておいてもよい。
As shown in FIG. 1, the imaging device according to the present embodiment includes an optical readout radiation-displacement conversion device 100. As shown in FIG. 2, the conversion apparatus 100 includes a substrate 1 such as a silicon substrate that transmits infrared rays i,
And a supported portion 3 supported in a state of floating above the substrate 1 with a space 6 therebetween via the leg portion 2. The supported part 3 is
It has two membranes 4, 5 that overlap each other. The lower film 4 is an infrared absorbing portion that receives the infrared light i and converts it into heat. One end of each of the membranes 4 and 5 is supported via the leg portion 2 to form a cantilever. Membrane 4
The film 5 and the film 5 are made of different materials having different expansion coefficients, and form a so-called thermal bimorph structure. Therefore, in the present embodiment, the films 4 and 5 are:
It constitutes a displacement portion that displaces with respect to the substrate 1 in accordance with heat generated in the film 4 as an infrared absorbing portion. Lower membrane 4
If the expansion coefficient is larger than the expansion coefficient of the upper film 5, the heat causes the film to be curved upward and inclined as shown in FIG. 2B. The upper film 5 constitutes a reflecting portion that reflects read light (visible light or the like) j from above. For this reason, the film 5 as a reflection part receives the readout light j and reflects the received readout light in a reflection direction corresponding to the displacement of the films 4 and 5. Note that, in the present embodiment, the film 5 is parallel to the surface of the substrate 1 in a state where the infrared ray i is not received. However, the films 4 and 5 may be tilted in advance in a state where the infrared rays i are not received.

【0029】以上の説明からわかるように、本実施の形
態では、膜4が変位部の一部及び赤外線吸収部を兼用
し、膜5が変位部の他の一部及び読み出し光反射部を兼
用している。もっとも、これらはそれぞれ別々の膜で構
成することもできる。
As can be seen from the above description, in this embodiment, the film 4 also serves as a part of the displacement part and the infrared absorbing part, and the film 5 also serves as the other part of the displacement part and the readout light reflecting part. are doing. However, these can also be constituted by separate films, respectively.

【0030】本実施の形態では、膜4,5及び脚部2を
単位画素(単位素子)として、当該画素が基板1上に2
次元状に配置されている。
In this embodiment, the films 4 and 5 and the leg 2 are used as unit pixels (unit elements), and the pixels
They are arranged in a dimension.

【0031】なお、変換装置100は、膜の形成及びパ
ターニング、犠牲層の形成及び除去などの半導体製造技
術を利用して、製造することができる。
The converter 100 can be manufactured using semiconductor manufacturing techniques such as film formation and patterning, sacrificial layer formation and removal, and the like.

【0032】再び図1を参照すると、本実施の形態によ
る映像化装置は、前述した光読み出し型放射−変位変換
装置100の他に、読み出し光学系と、撮像手段として
の2次元CCD20と、観察対象としての熱源31から
の赤外線を集光して変換装置100の赤外線吸収部とし
ての膜4が分布している面上に熱源31の赤外線画像を
結像させる赤外線用の結像レンズ30とから構成されて
いる。
Referring again to FIG. 1, the imaging device according to the present embodiment includes a reading optical system, a two-dimensional CCD 20 as an image pickup means, an observation device, in addition to the above-described light reading type radiation-displacement conversion device 100. An infrared imaging lens 30 that focuses infrared light from the heat source 31 as an object and forms an infrared image of the heat source 31 on the surface of the converter 100 on which the film 4 as an infrared absorbing unit is distributed. It is configured.

【0033】本実施の形態では、前記読み出し光学系
は、読み出し光を供給するための読み出し光供給手段と
してのLD(レーザーダイオード)10と、LD10か
らの読み出し光を変換装置100の複数の反射部5(膜
5)へ導く第1レンズ系11と、第1レンズ系11を通
過した後に複数の反射部5にて反射された読み出し光の
光線束のうち所望の光線束のみを選択的に通過させる光
線束制限部12と、第1レンズ系11と協働して複数の
反射部5と共役な位置を形成し且つ該共役な位置に光線
束制限部12を通過した光線束を導く第2レンズ系13
とから構成されている。前記共役な位置にはCCD20
の受光面が配置されており、レンズ系11,13によっ
て複数の反射部5とCCD20の複数の受光素子とが光
学的に共役な関係となっている。
In this embodiment, the readout optical system includes an LD (laser diode) 10 as readout light supply means for supplying readout light, and a plurality of reflection portions of the conversion device 100 for reading light from the LD 10. 5 (film 5), and selectively passes only a desired light beam among the light beams of the readout light reflected by the plurality of reflectors 5 after passing through the first lens system 11. A second light beam restricting unit that forms a conjugate position with the plurality of reflecting units in cooperation with the first lens system, and guides the light beam that has passed through the light beam restricting unit to the conjugate position. Lens system 13
It is composed of CCD20 at the conjugate position
Are arranged, and the plurality of reflecting portions 5 and the plurality of light receiving elements of the CCD 20 are optically conjugated by the lens systems 11 and 13.

【0034】LD10は、第1レンズ系11の光軸Oに
関して一方の側(図1中の右側)に配置されており、当
該一方の側の領域を読み出し光が通過するように読み出
し光を供給する。本実施の形態では、LD10が第1レ
ンズ系11の第2レンズ系13側の焦点面付近に配置さ
れて、第1レンズ系11を通過した読み出し光が略平行
光束となって複数の反射部5を照射するようになってい
る。本実施の形態では、変換装置100は、その基板1
の面(本実施の形態では、赤外線が入射しない場合の反
射部5の面と平行)が光軸Oと直交するように配置され
ている。もっとも、このような配置に限定されるもので
はない。
The LD 10 is arranged on one side (the right side in FIG. 1) with respect to the optical axis O of the first lens system 11, and supplies the reading light so that the reading light passes through the one side area. I do. In the present embodiment, the LD 10 is disposed near the focal plane of the first lens system 11 on the side of the second lens system 13, and the readout light passing through the first lens system 11 is converted into a substantially parallel light flux to form a plurality of reflection units. 5 is irradiated. In the present embodiment, the conversion device 100 includes the substrate 1
(In the present embodiment, parallel to the surface of the reflecting portion 5 when no infrared light enters) is disposed so as to be orthogonal to the optical axis O. However, it is not limited to such an arrangement.

【0035】光線束制限部12は、前記所望の光線束の
みを選択的に通過させる部位が第1レンズ系11の光軸
Oに関して他方の側(図1中の左側)の領域に配置され
るように構成されている。
The light beam restricting unit 12 is arranged such that a portion for selectively passing only the desired light beam is on the other side (left side in FIG. 1) with respect to the optical axis O of the first lens system 11. It is configured as follows.

【0036】この光線束制限部12を図3に示す。図3
(a)はその概略平面図、図3(b)は図3(a)中の
A−A’線に沿った概略断面図である。この光線束制限
部12は、開口12aを有する遮光板12bからなり、
開口絞りとして構成されている。したがって、この光線
束制限部12は、開口12aの領域に入射する光を透過
させると共にその周囲の領域に入射する光を透過させな
い特性を有している。本実施の形態では、いずれの反射
部5に対応する赤外線吸収部にも赤外線が入射していな
くて全ての反射部5の面が基板1の面と平行である場合
に、全ての反射部5で反射した光線束(各反射部5で反
射した個別光線束の束)が第1レンズ系11によって集
光する集光点の位置と開口12aの位置とがほぼ一致す
るように、光線束制限部12が配置されている。また、
開口12aの大きさは、この光線束の前記集光点での断
面の大きさとほぼ一致するように定められている。もっ
とも、このような配置や大きさに限定されるものではな
い。例えば、開口12aの位置は、例えば、比較的強度
の大きい赤外線が入射して全ての反射部5が最も大きく
傾いた場合に、全ての反射部5で反射した光線束が第1
レンズ系11によって集光する集光点の位置とほぼ一致
するように配置してもよい。この場合には、CCD20
上に形成される光学像の明暗の状況が反転することにな
る。
FIG. 3 shows the light beam restricting unit 12. FIG.
FIG. 3A is a schematic plan view, and FIG. 3B is a schematic sectional view taken along line AA ′ in FIG. The light beam restricting unit 12 includes a light shielding plate 12b having an opening 12a.
It is configured as an aperture stop. Therefore, the light flux restricting portion 12 has a characteristic of transmitting light incident on the area of the opening 12a and not transmitting light incident on the surrounding area. In the present embodiment, when no infrared ray is incident on the infrared absorption section corresponding to any of the reflection sections 5 and the surfaces of all the reflection sections 5 are parallel to the surface of the substrate 1, all the reflection sections 5 The beam bundle is limited so that the position of the converging point where the light beam reflected by the above (the bundle of the individual light beams reflected by each reflecting unit 5) is converged by the first lens system 11 and the position of the opening 12a substantially coincide. The part 12 is arranged. Also,
The size of the opening 12a is determined so as to substantially match the size of the cross section of the light beam bundle at the converging point. However, it is not limited to such an arrangement and size. For example, the position of the opening 12a is such that, for example, when infrared light having a relatively high intensity is incident and all the reflecting portions 5 are inclined to the greatest extent, the light beam reflected by all the reflecting portions 5 becomes the first light beam.
It may be arranged so as to substantially coincide with the position of the condensing point condensed by the lens system 11. In this case, the CCD 20
The light / dark state of the optical image formed thereon will be reversed.

【0037】本実施の形態では、光線束制限部12の開
口12aの領域が、前記所望の光線束のみを選択的に通
過(本実施の形態では、透過)させる部位となってお
り、第2レンズ系13は、開口12aを透過した光線束
を前記共役な位置に導く。
In the present embodiment, the area of the opening 12a of the light beam restricting section 12 is a portion for selectively passing (transmitting in the present embodiment) only the desired light beam. The lens system 13 guides the light beam transmitted through the opening 12a to the conjugate position.

【0038】本実施の形態によれば、LD10から出射
した読み出し光の光線束41は、第1レンズ系11に入
射し、略平行化された光線束42となる。次にこの略平
行化された光線束42は、変換装置100の全ての反射
部5に、基板1の法線に対してある角度をもって入射す
る。
According to the present embodiment, the light beam 41 of the reading light emitted from the LD 10 enters the first lens system 11 and becomes a substantially parallel light beam 42. Next, the substantially collimated light beam 42 is incident on all the reflection portions 5 of the conversion device 100 at an angle with respect to the normal line of the substrate 1.

【0039】一方、結像レンズ30によって、熱源31
からの赤外線が集光され、変換装置100の赤外線吸収
部としての膜4が分布している面上に、熱源31の赤外
線画像が結像される。これにより、変換装置100の各
画素の被支持部3の赤外線吸収部としての膜4に赤外線
が入射する。この入射赤外線は、赤外線吸収部としての
膜4により吸収されて熱に変換される。膜4にて発生し
た熱に応じてカンチレバーを構成している変位部として
の膜4,5が上方に湾曲して傾斜する。このため、各反
射部5は、当該反射部5に対応する赤外線吸収部4に入
射した赤外線の量に応じた量だけ基板1の面に対して傾
くこととなる。
On the other hand, a heat source 31 is
Is focused, and an infrared image of the heat source 31 is formed on the surface of the converter 100 on which the film 4 as the infrared absorbing portion is distributed. As a result, infrared light is incident on the film 4 as the infrared absorbing part of the supported part 3 of each pixel of the conversion device 100. This incident infrared ray is absorbed by the film 4 as an infrared ray absorbing portion and converted into heat. In accordance with the heat generated in the film 4, the films 4 and 5 as the displacement portions constituting the cantilever are curved upward and inclined. For this reason, each reflecting portion 5 is inclined with respect to the surface of the substrate 1 by an amount corresponding to the amount of infrared light incident on the infrared absorbing portion 4 corresponding to the reflecting portion 5.

【0040】今、全ての赤外線吸収部4には赤外線が入
射しておらず、全ての反射部5が基板1と平行であるも
のとする。複数の反射部5に入射した光線束42は複数
の反射部5にて反射されて光線束43となり、再び第1
レンズ系11に今度はLD10の側とは反対の側から入
射して集光光束44となり、この集光光束44の集光点
の位置に配置された光線束制限部12の開口12aの部
位に集光する。その結果、集光光束44は開口12aを
透過して発散光束45となって第2レンズ系13に入射
する。第2レンズ系13に入射した発散光束45は、第
2レンズ系13により例えば略平行光束46となってC
CD20の受光面に入射する。ここで、複数の反射部5
とCCD20の受光面とはレンズ系11,13によって
共役な関係にあるので、CCD20の受光面上の対応す
る各部位にそれぞれ各反射部5の像が形成され、全体と
して、複数の反射部5の分布像である光学像が形成され
る。
Now, it is assumed that no infrared rays are incident on all the infrared absorbing sections 4 and all the reflecting sections 5 are parallel to the substrate 1. The light beam 42 incident on the plurality of reflectors 5 is reflected by the plurality of reflectors 5 to become a light beam 43, and is again the first light beam 43.
This time, the light enters the lens system 11 from the side opposite to the side of the LD 10 and becomes a condensed light beam 44. Collect light. As a result, the condensed light beam 44 passes through the opening 12a, becomes a divergent light beam 45, and enters the second lens system 13. The divergent light beam 45 incident on the second lens system 13 is converted into, for example, a substantially parallel light beam 46 by the second lens system 13 to generate a C light beam.
The light enters the light receiving surface of the CD 20. Here, the plurality of reflection units 5
And the light receiving surface of the CCD 20 are conjugated by the lens systems 11 and 13, so that the images of the respective reflecting portions 5 are formed on the corresponding portions on the light receiving surface of the CCD 20, respectively. Is formed as an optical image.

【0041】今、ある反射部5に対応する赤外線吸収部
4にある量の赤外線が入射して、その入射量に応じた量
だけ反射部5が基板1の面に対して傾いたものとする。
光線束42のうち当該反射部5に入射する個別光線束
は、当該反射部5によってその傾き量だけ異なる方向に
反射されるので、第1レンズ系11を通過した後、その
傾き量に応じた量だけ前記集光点(すなわち、開口12
a)の位置からずれた位置に集光し、その傾き量に応じ
た量だけ光線束制限部12により遮られることになる。
したがって、CCD20上に形成された全体としての光
学像のうち当該反射部5の像の光量は、当該反射部5の
傾き量に応じた量だけ低下することになる。
Now, it is assumed that a certain amount of infrared light is incident on the infrared absorbing portion 4 corresponding to a certain reflecting portion 5, and the reflecting portion 5 is inclined with respect to the surface of the substrate 1 by an amount corresponding to the amount of incident light. .
The individual light beams incident on the reflecting portion 5 of the light beam 42 are reflected by the reflecting portion 5 in directions different from each other by the amount of the inclination, so that after passing through the first lens system 11, the individual light beams correspond to the amount of the inclination. The focus point (ie, the aperture 12)
The light is condensed at a position deviated from the position a), and is blocked by the light flux limiting unit 12 by an amount corresponding to the amount of inclination.
Therefore, the amount of light of the image of the reflecting portion 5 in the entire optical image formed on the CCD 20 decreases by an amount corresponding to the amount of inclination of the reflecting portion 5.

【0042】したがって、CCD20の受光面上に形成
された読み出し光による光学像は、変換装置100に入
射した赤外線像を反映したものとなる。この光学像は、
CCD20により撮像される。なお、変換装置100の
各画素の反射部5とCCD20の各画素とは対応してい
ることが好ましい。なお、CCD20を用いずに、接眼
レンズ等を用いて前記光学像を肉眼で観察してもよい。
Therefore, the optical image formed by the read light on the light receiving surface of the CCD 20 reflects the infrared image incident on the conversion device 100. This optical image is
An image is captured by the CCD 20. It is preferable that the reflection section 5 of each pixel of the conversion device 100 corresponds to each pixel of the CCD 20. The optical image may be observed with the naked eye using an eyepiece or the like without using the CCD 20.

【0043】本実施の形態によれば、このように、赤外
線を熱に変換し、この熱を変位に変換し、この変位を読
み出し光学系にて光量変化として検出することにより、
赤外線像を光学像に変換して映像化している。前述した
読み出し光学系による変位検出は高感度で行うことがで
きることから、赤外線を高感度で検出することができ、
これにより、赤外線像を高感度で映像化することができ
る。また、本実施の形態では、赤外線を熱を経て抵抗値
(電気信号)に変換するのではなく、赤外線を熱及び変
位を経て読み出し光の変化に変換するので、変換装置1
00において電流を流す必要がなく、自己発熱が生じな
い。したがって、本実施の形態によれば、入射した赤外
線のみによる熱を検出することになるので、検出精度が
向上し、赤外線像を精度良く光学像に変換することがで
きる。勿論、本実施の形態では、量子型赤外線検出器に
おいて必要であった冷却器は不要である。また、本実施
の形態では、赤外線を電気信号として読み出すものでは
ないので、前述した従来の熱型赤外線検出器において必
要であった微弱電気信号用の読み出し回路が不要とな
る。
According to the present embodiment, the infrared rays are converted into heat, the heat is converted into displacement, and this displacement is read out and detected as a change in the amount of light by the optical system.
The infrared image is converted into an optical image and visualized. Since the displacement detection by the readout optical system described above can be performed with high sensitivity, infrared rays can be detected with high sensitivity,
Thereby, an infrared image can be visualized with high sensitivity. Further, in the present embodiment, the infrared ray is not converted into a resistance value (electric signal) through heat, but is converted into a change in readout light through heat and displacement.
No current needs to flow at 00, and no self-heating occurs. Therefore, according to the present embodiment, since heat is detected only by the incident infrared light, the detection accuracy is improved, and the infrared image can be accurately converted to an optical image. Needless to say, in the present embodiment, the cooler that was required in the quantum infrared detector is not required. Further, in the present embodiment, since infrared light is not read out as an electric signal, a readout circuit for a weak electric signal which is required in the above-described conventional thermal infrared detector becomes unnecessary.

【0044】なお、図1において、変換装置100とし
て、単一の画素(素子)のみを有する変換装置を用い、
2次元CCDに代えて、単一の受光部のみを有する光検
出器を用いれば、赤外線のいわゆるポイントセンサとし
ての放射検出装置を構成することができる。
In FIG. 1, a conversion device having only a single pixel (element) is used as the conversion device 100.
If a photodetector having only a single light receiving unit is used instead of the two-dimensional CCD, a radiation detection device as a so-called point sensor for infrared rays can be configured.

【0045】(第2の実施の形態)本発明の第2の実施
の形態による映像化装置は、前記第1の実施の形態にお
いて、光線束制限部12に代えて図4に示す光線束制限
部50を用いたものであり、他の構成は前記第1の実施
の形態と同一である。図4(a)は光線束制限部50の
概略平面図、図4(b)は図4(a)中のB−B’線に
沿った概略断面図である。
(Second Embodiment) An imaging apparatus according to a second embodiment of the present invention is different from the first embodiment in that the light beam limiting unit 12 shown in FIG. The other configuration is the same as that of the first embodiment. 4A is a schematic plan view of the light beam restricting unit 50, and FIG. 4B is a schematic cross-sectional view along the line BB 'in FIG. 4A.

【0046】光線束制限部50は、光線束制限部12の
読み出し光透過領域(開口12aの領域)と読み出し光
遮光領域(開口12aの周囲の領域)について、透過と
遮光との関係を逆転させたものである。具体的には、光
線束制限部50は、読み出し光を透過させる透明板50
a上に遮光膜50bを形成した構造を有している。遮光
膜50bの領域は、光線束制限部12の開口12aの領
域に対応している。したがって、この光線束制限部50
は、遮光膜50bの領域に入射する光を透過させないと
共にその周囲の領域に入射する光を透過させる特性を有
している。
The light beam restricting section 50 reverses the relationship between transmission and light blocking for the readout light transmitting area (the area of the opening 12a) and the readout light shielding area (the area around the opening 12a) of the light beam restricting section 12. It is a thing. Specifically, the light beam limiting unit 50 includes a transparent plate 50 that transmits readout light.
has a structure in which a light shielding film 50b is formed on a. The region of the light shielding film 50b corresponds to the region of the opening 12a of the light beam restricting unit 12. Therefore, the light beam limiting unit 50
Has the property of not transmitting light incident on the region of the light shielding film 50b and transmitting light incident on the surrounding region.

【0047】本実施の形態では、光線束制限部50の遮
光膜50bの周囲の領域が、前記所望の光線束のみを選
択的に通過(本実施の形態では、透過)させる部位とな
っており、第2レンズ系13は、遮光膜50bの周囲の
領域を透過した光線束を前記共役な位置に導く。
In the present embodiment, the area around the light-shielding film 50b of the light-beam-flux restricting section 50 is a portion that selectively allows only the desired light beam to pass (in the present embodiment). The second lens system 13 guides the light beam transmitted through the area around the light shielding film 50b to the conjugate position.

【0048】本実施の形態によれば、CCD20の受光
面上に形成される光学像の明暗が前記第1の実施の形態
と反転するが、基本的に前記第1の実施の形態と同様の
動作を行い同様の利点が得られる。
According to this embodiment, the brightness of the optical image formed on the light receiving surface of the CCD 20 is inverted from that of the first embodiment, but is basically the same as that of the first embodiment. It operates and provides similar advantages.

【0049】なお、上述の第1及び第2の実施の形態に
おいては、読み出し光供給手段としてLD(レーザダイ
オード)を適用したが、その代わりにLED(発光ダイ
オード)を適用しても良い。
In the first and second embodiments, an LD (laser diode) is used as the reading light supply means, but an LED (light emitting diode) may be used instead.

【0050】(第3の実施の形態)図5は、本発明の第
3の実施の形態による映像化装置を示す概略構成図であ
る。図5において、図1中の要素と同一又は対応する要
素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
(Third Embodiment) FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an imaging device according to a third embodiment of the present invention. 5, elements that are the same as elements in FIG. 1 or that correspond to elements in FIG.

【0051】本実施の形態が前記第1の実施の形態と異
なる所は、読み出し光供給手段を、LD10に代えて、
キセノンランプ60、コンデンサーレンズ61、反射ミ
ラー62及び照明光絞り63で構成した点のみである。
照明光絞り63は、光線束制限部12を構成する遮光板
12bが延在して、その延在した部分において図1中の
LD10の読み出し光出射位置に対応する位置に開口6
3aを設けることにより、構成されている。もっとも、
照明光絞り63は、光線束制限部12と独立した構成と
してもよい。
This embodiment is different from the first embodiment in that the reading light supply means is replaced with the LD 10 and
The only difference is that the xenon lamp 60, the condenser lens 61, the reflection mirror 62, and the illumination light diaphragm 63 are used.
The illumination light stop 63 has an opening 6 at a position corresponding to the readout light emission position of the LD 10 in FIG.
This is configured by providing 3a. However,
The illumination light stop 63 may be configured to be independent of the light beam restriction unit 12.

【0052】キセノンランプ60から出射した光線束4
7は、コンデンサーレンズ61にて集光され反射ミラー
62にて反射された後、開口63a上に集光する。開口
63aから出射した発散光束41は、第1レンズ系11
に入射し、略平行化される。この後の動作については前
記第1の実施の形態と同様である。
The light beam 4 emitted from the xenon lamp 60
7 is condensed by the condenser lens 61 and reflected by the reflection mirror 62, and then condensed on the opening 63a. The divergent light beam 41 emitted from the opening 63a is transmitted to the first lens system 11
And is made substantially parallel. The subsequent operation is the same as in the first embodiment.

【0053】本実施の形態によっても前記第1の実施の
形態と同様の利点が得られる。照明光絞り63は必ずし
も設ける必要がないが、CCD20上の光学像のコント
ラストを高めるため、照明絞り63を設けることが好ま
しい。なお、前記第1の実施の形態においても、LD1
0の前部に読み出し光絞りを設けてもよい。
According to this embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained. It is not always necessary to provide the illumination light stop 63, but it is preferable to provide the illumination light stop 63 in order to increase the contrast of the optical image on the CCD 20. Note that also in the first embodiment, LD1
A readout light stop may be provided in front of 0.

【0054】(第4の実施の形態)図6は、本発明の第
4の実施の形態による映像化装置を示す概略構成図であ
る。図6において、図1中の要素と同一又は対応する要
素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
(Fourth Embodiment) FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an imaging device according to a fourth embodiment of the present invention. 6, elements that are the same as elements in FIG. 1 or that correspond to elements in FIG. 1 are given the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.

【0055】本実施の形態が前記第1の実施の形態と異
なる所は、光線束制限部12に代えて図7に示す光線束
制限部70を用い、これに合わせて第2レンズ系13及
びCCD20の配置を変更した点のみである。図7
(a)は光線束制限部70の概略平面図、図7(b)は
図7(a)中のC−C’線に沿った概略断面図である。
This embodiment is different from the first embodiment in that a light beam restricting unit 70 shown in FIG. 7 is used instead of the light beam restricting unit 12, and the second lens system 13 and The only difference is that the arrangement of the CCD 20 is changed. FIG.
FIG. 7A is a schematic plan view of the light beam restricting unit 70, and FIG. 7B is a schematic cross-sectional view along the line CC ′ in FIG. 7A.

【0056】光線束制限部70は、透過光ではなく反射
光を利用するように構成されている。具体的には、光線
束制限部70は、読み出し光を透過させる透明板70a
上に反射膜70bを形成した構造を有している。反射膜
70bの領域は、光線束制限部12の開口12aの領域
に対応している。したがって、この光線束制限部70
は、反射膜70bの領域に入射する光を反射させると共
にその周囲の領域に入射する光を反射させない特性を有
している。
The light beam limiting unit 70 is configured to use reflected light instead of transmitted light. Specifically, the light beam restricting unit 70 includes a transparent plate 70a that transmits readout light.
It has a structure in which a reflective film 70b is formed thereon. The area of the reflection film 70b corresponds to the area of the opening 12a of the light beam restricting unit 12. Therefore, this light flux limiting unit 70
Has a characteristic of reflecting light incident on the region of the reflective film 70b and not reflecting light incident on the surrounding region.

【0057】本実施の形態では、光線束制限部70の反
射膜70bの領域が、前記所望の光線束のみを選択的に
通過(本実施の形態では、反射)させる部位となってお
り、第2レンズ系13は、遮光膜70bで反射した光線
束を前記共役な位置に導く。
In the present embodiment, the area of the reflection film 70b of the light beam restricting section 70 is a portion for selectively passing (in the present embodiment, reflecting) only the desired light beam. The two-lens system 13 guides the light beam reflected by the light shielding film 70b to the conjugate position.

【0058】本実施の形態によっても、前記第1の実施
の形態と同様の利点が得られる。
According to this embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained.

【0059】(第5の実施の形態)本発明の第5の実施
の形態による映像化装置は、前記第4の実施の形態によ
る映像化装置において、光線束制限部70に代えて図8
に示す光線束制限部80を用いたものであり、他の構成
は前記第6の実施の形態と同一である。図8(a)は光
線束制限部80の概略平面図、図8(b)は図8(a)
中のD−D’線に沿った概略断面図である。
(Fifth Embodiment) The imaging apparatus according to the fifth embodiment of the present invention is different from the imaging apparatus according to the fourth embodiment in that the light beam limiting unit 70 is replaced with the light beam limiting unit 70 shown in FIG.
And the other configuration is the same as that of the sixth embodiment. FIG. 8A is a schematic plan view of the light beam restricting unit 80, and FIG.
It is an outline sectional view along the DD 'line in the inside.

【0060】光線束制限部80は、光線束制限部70の
読み出し光反射領域(反射膜70bの領域)と読み出し
光を反射させない領域(反射膜70bの周囲の領域)に
ついて、反射と透過との関係を逆転させたものである。
具体的には、光線束制限部80は、読み出し光を反射さ
せる反射板80aに開口80bを設けた構造を有してい
る。開口80bの領域は、光線束制限部70の反射膜7
0bの領域に対応している。したがって、この光線束制
限部80は、開口80bの領域に入射する光を反射させ
ないと共にその周囲の領域に入射する光を反射させる特
性を有している。
The light beam restricting unit 80 determines the reflection and transmission of the read light reflection area (area of the reflective film 70b) and the area where the read light is not reflected (area around the reflective film 70b) of the light beam restrictor 70. It is the reverse of the relationship.
Specifically, the light beam restricting unit 80 has a structure in which an opening 80b is provided in a reflecting plate 80a that reflects read light. The area of the opening 80b is the reflection film 7 of the light beam
0b. Therefore, the light flux restricting section 80 has a characteristic of not reflecting light incident on the area of the opening 80b and reflecting light incident on the surrounding area.

【0061】本実施の形態では、光線束制限部80の開
口80bの周囲の領域が、前記所望の光線束のみを選択
的に通過(本実施の形態では、反射)させる部位となっ
ており、第2レンズ系13は、開口80bの周囲の領域
を反射した光線束を前記共役な位置に導く。
In the present embodiment, the area around the opening 80b of the light beam restricting section 80 is a portion for selectively passing (reflecting in the present embodiment) only the desired light beam. The second lens system 13 guides the light beam reflected from the area around the opening 80b to the conjugate position.

【0062】本実施の形態によれば、CCD20の受光
面上に形成される光学像の明暗が前記第4の実施の形態
と反転するが、基本的に前記第4の実施の形態と同様の
動作を行い同様の利点が得られる。
According to the present embodiment, the brightness of the optical image formed on the light receiving surface of the CCD 20 is inverted from that of the fourth embodiment, but is basically the same as that of the fourth embodiment. It operates and provides similar advantages.

【0063】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるもの
ではない。例えば、光読み出し型放射−変位変換装置の
構成は、前述した構成に限定されるものではない。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments. For example, the configuration of the optical readout radiation-to-displacement converter is not limited to the configuration described above.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
冷却器を必要とせずに検出精度、感度及びS/Nの高い
放射の検出を行うことによって、放射による像を精度良
く高感度で映像化することができる。
As described above, according to the present invention,
By detecting radiation having high detection accuracy, sensitivity, and high S / N without the need for a cooler, an image of the radiation can be accurately and highly sensitively imaged.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態による映像化装置を
示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an imaging device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】前記第1の実施の形態において用いられる光読
み出し型放射−変位変換装置を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an optical readout type radiation-to-displacement converter used in the first embodiment.

【図3】前記第1の実施の形態において用いられる光線
束制限部を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a light beam restricting unit used in the first embodiment.

【図4】本発明の第2の実施の形態において用いられる
光線束制限部を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a light beam restricting unit used in a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施の形態による映像化装置を
示す概略構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an imaging device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施の形態による映像化装置を
示す概略構成図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an imaging device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】前記第4の実施の形態において用いられる光線
束制限部を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a light beam restricting unit used in the fourth embodiment.

【図8】本発明の第5の実施の形態において用いられる
光線束制限部を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a light beam restricting unit used in a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 4 変位部の一部と赤外線吸収部とを兼ねる膜 5 変位部の一部と反射部とを兼ねる膜 10 光源(LD) 11 第1レンズ系 12,50,70,80 光線束制限部 13 第2レンズ系 20 2次元CCD 30 赤外線用の結像レンズ 60 キセノンランプ 61 コンデンサーレンズ 62 反射ミラー 63 読み出し光絞り 100 光読み出し型放射−変位変換装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 4 Film which doubles as a part of displacement part and infrared absorption part 5 Film which doubles as a part of displacement part and reflection part 10 Light source (LD) 11 1st lens system 12, 50, 70, 80 Ray bundle limiting part Reference Signs List 13 second lens system 20 two-dimensional CCD 30 imaging lens for infrared ray 60 xenon lamp 61 condenser lens 62 reflection mirror 63 readout light stop 100 light readout radiation-displacement converter

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の範囲内に到達する放射を光学像に
変換する映像化装置であって、 前記所定の範囲内に位置する複数箇所に配列されて該複
数箇所にて受けた放射をそれぞれ熱に変換する複数の放
射吸収部と、該複数の放射吸収部にて変換された各熱を
前記複数箇所に対応した位置でそれぞれ変位に変換する
複数の変位部と、該複数の変位部の変位に従ってそれぞ
れ傾きが変化する複数の反射部とを含む光読み出し型放
射−変位変換手段と;読み出し光を供給するための読み
出し光供給手段と、前記読み出し光を前記光読み出し型
放射−変位変換手段の複数の反射部へ導く第1レンズ系
と、該第1レンズ系を通過した後に前記複数の反射部に
て反射された読み出し光の光線束のうち所望の光線束の
みを選択的に通過させる光線束制限手段と、前記第1レ
ンズ系と協働して前記複数の反射部と共役な位置を形成
し且つ該共役な位置に前記光線束制限手段を通過した光
線束を導く第2レンズ系とを有する読み出し光学系と;
を備え、 前記読み出し光供給手段は、前記第1レンズ系の光軸に
関して一方の側の領域を前記読み出し光が通過するよう
に前記読み出し光を供給し、 前記光線束制限手段は、前記所望の光線束のみを選択的
に通過させる部位が前記第1レンズ系の光軸に関して他
方の側の領域に配置されるように構成されることを特徴
とする映像化装置。
1. An imaging device for converting radiation arriving within a predetermined range into an optical image, wherein the radiation is arranged at a plurality of positions located within the predetermined range, and receives radiation received at the plurality of positions, respectively. A plurality of radiation-absorbing units that convert heat, a plurality of displacement units that convert each heat converted by the plurality of radiation-absorbing units into displacements at positions corresponding to the plurality of locations, and a plurality of displacement units. An optical read-out radiation-displacement conversion unit including a plurality of reflectors whose inclination changes in accordance with the displacement; a read-out light supply unit for supplying read-out light; A first lens system for guiding to the plurality of reflecting portions, and selectively passing only a desired light beam among the light beams of the readout light reflected by the plurality of reflecting portions after passing through the first lens system. Light flux limiting means A readout optical system comprising: a second lens system that forms a conjugate position with the plurality of reflecting portions in cooperation with the first lens system and guides a light beam that has passed through the light beam limiting means to the conjugate position. When;
Wherein the readout light supply unit supplies the readout light so that the readout light passes through a region on one side with respect to the optical axis of the first lens system, An imaging apparatus, wherein a portion for selectively passing only a light beam is arranged in a region on the other side with respect to an optical axis of the first lens system.
【請求項2】 前記読み出し光供給手段は、前記一方の
側に配置された読み出し光絞りを有することを特徴とす
る請求項1記載の映像化装置。
2. The imaging apparatus according to claim 1, wherein said readout light supply means has a readout light stop arranged on said one side.
【請求項3】 前記光線束制限手段は、所定領域に入射
する光を透過させると共に前記所定領域の周囲の領域に
入射する光を透過させない特性を有し、 前記第2レンズ系は、前記光線束制限手段を透過した光
線束を前記共役な位置へ導くことを特徴とする請求項1
又は2記載の映像化装置。
3. The light beam restricting means has a characteristic of transmitting light incident on a predetermined area and not transmitting light incident on an area around the predetermined area. 2. The light beam transmitted through the beam limiting means is guided to the conjugate position.
Or the imaging device according to 2.
【請求項4】 前記光線束制限手段は、所定領域に入射
する光を反射させると共に前記所定領域の周囲の領域に
入射する光を反射させない特性を有し、 前記第2レンズ系は、前記光線束制限手段にて反射され
た光線束を前記共役な位置へ導くことを特徴とする請求
項1又は2記載の映像化装置。
4. The light beam restricting means has a characteristic of reflecting light incident on a predetermined area and not reflecting light incident on an area around the predetermined area. The imaging device according to claim 1, wherein the light beam reflected by the light beam restricting unit is guided to the conjugate position.
【請求項5】 前記光線束制限手段は、所定領域に入射
する光を透過させないと共に前記所定領域の周囲の領域
に入射する光を透過させる特性を有し、 前記第2レンズ系は、前記光線束制限手段を透過した光
線束を前記共役な位置へ導くことを特徴とする請求項1
又は2記載の映像化装置。
5. The light beam restricting means has a property of not transmitting light incident on a predetermined area and transmitting light incident on an area around the predetermined area. 2. The light beam transmitted through the beam limiting means is guided to the conjugate position.
Or the imaging device according to 2.
【請求項6】 前記光線束制限手段は、所定領域に入射
する光を反射させないと共に前記所定領域の周囲の領域
に入射する光を反射させる特性を有し、 前記第2レンズ系は、前記光線束制限手段にて反射され
た光線束を前記共役な位置へ導くことを特徴とする請求
項1又は2記載の映像化装置。
6. The light beam restricting means has a characteristic of not reflecting light incident on a predetermined area and reflecting light incident on an area around the predetermined area. The imaging device according to claim 1, wherein the light beam reflected by the light beam restricting unit is guided to the conjugate position.
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