JP2003004537A - 光読み出し型放射−変位変換装置、映像化装置及び赤外線映像化用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 解像度の高い読み出し用の撮像手段を用いな
くても、最終的に得られる像に生ずるモアレを低減して
画質の向上を図る。 【解決手段】 光読み出し型放射−変位変換装置は、基
板１と、基板１上に２次元状に配置された複数の素子と
を備える。前記各素子は、赤外線ｉを受光する赤外線吸
収部７と、吸収部７で発生した熱に応じて変位する変位
部と、読み出し光ｊを受光し、受光した読み出し光を前
記変位部の変位に応じた方向に反射させる反射板９と、
を有する。互いにＹ軸方向に隣り合う列（Ｘ軸方向に延
びた列）同士の反射板９が、Ｘ軸方向に配置ピッチの１
／２だけずれた位置に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線等による像
を映像化するために用いられる装置、すなわち、光読み
出し型放射−変位変換装置、映像化装置及び赤外線映像
化用装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、赤外線等の放射による像を映
像化するために用いられる種々の映像化用装置が提供さ
れている。

【０００３】例えば、赤外線像を映像化するために用い
られる赤外線映像化用装置として、量子型赤外線イメー
ジセンサや熱型赤外線イメージセンサなどが提供されて
いる。そして、熱型赤外線イメージセンサとして、赤外
線の受光により生じた熱を直接的に電気信号に変換する
ボロメータや焦電体等を利用したイメージセンサの他
に、赤外線の受光により生じた熱を変位に変換しその変
位を静電容量の変化として読み出す静電容量型イメージ
センサなどが提供されている。

【０００４】さらに、赤外線等の放射による像を映像化
するために用いられる映像化用装置の他の例として、光
読み出し型放射−変位変換装置が提案されている（特開
平１０−１８５６８０号、特開平１０−２５３４４７号
公報、特開２０００−２４１２５０号など）。この変換
装置は、基体と、該基体上に２次元状に配置された複数
の素子とを備えている。そして、各素子は、（ａ）前記
基体に支持された被支持部であって、放射を受けて熱に
変換する放射吸収部と、該放射吸収部にて発生した熱に
応じて前記基体に対して変位する変位部と、を有する被
支持部と、（ｂ）可視光等の読み出し光を受光し、受光
した読み出し光に前記変位部の変位に応じた変化を与え
て当該変化した読み出し光を出射させる光作用部と、を
有している。この変換装置では、前記各素子において、
入射放射を受けること（赤外線の受光等）により生じた
熱が変位に変換されその変位が読み出し光の変化として
読み出される。

【０００５】この光読み出し型放射−変位変換装置は、
読み出し光学系及びＣＣＤイメージセンサ等の固体撮像
素子などの読み出し用撮像手段と共に、入射放射の像を
映像化する映像化装置を構成する。前記読み出し光学系
は、前記各素子の光作用部にそれぞれ読み出し光を照射
し、各素子の光作用部から出射された前記変化した読み
出し光に基づいて各素子の前記変位部の変位に応じた光
学像を形成する。この光学像が前記読み出し用撮像手段
により撮像される。

【０００６】以上説明した赤外線像を映像化するために
用いられる種々の映像化用装置（入射放射を赤外線とす
る場合の光読み出し型放射−変位変換装置も含む）で
は、いずれも、２次元状に配置された複数の赤外線受光
部を有している。光読み出し型放射−変位変換装置の場
合、入射放射が赤外線であれば、前記放射吸収部が赤外
線受光部となる。光読み出し型放射−変位変換装置の場
合、入射する放射が赤外線以外の放射（Ｘ線、紫外線等
の不可視光など）であれば、前記放射吸収部は、赤外線
受光部とは言えないが、赤外線受光部に対応することは
言うまでもない。

【０００７】赤外線像を映像化するために用いられる従
来の種々の映像化用装置では、いずれも、２次元状に配
置された複数の赤外線受光部は、図８に示すように、碁
盤目状に配置されていた。図８は、従来の映像化用装置
における複数の赤外線受光部５０の配置パターンを模式
的に示す説明図である。

【０００８】また、従来の光読み出し型放射−変位変換
装置では、その各素子の放射吸収部が図８の場合と同じ
く碁盤目状に配置されるとともに、その各素子の光作用
部が図８の場合と同様に碁盤目状に配置されていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】赤外線映像化用装置
（入射放射を赤外線とする場合の光読み出し型放射−変
位変換装置も含む）や、入射する放射が赤外線以外の放
射である場合の光読み出し型放射−変位変換装置では、
赤外線像又は入射放射の像の空間解像度を高めることが
要請される。勿論、前記赤外線受光部や前記放射吸収部
のサイズを小さくしてその数を増大させれば、得られる
赤外線像や放射の像の空間解像度を高めることができ
る。しかし、赤外線受光部や放射吸収部のサイズを小さ
くして、その数を増大させるにしても、限界がある。

【００１０】また、従来の光読み出し型放射−変位変換
装置を用いて構成した前記映像化装置では、前記素子の
数に対して相対的に十分に解像度の高いＣＣＤイメージ
センサ等の固体撮像素子などの読み出し用撮像手段を用
いなければ、当該撮像手段から最終的に得られる赤外線
像等の入射放射の像にモアレが顕著に生じてしまい、得
られる像の画質が低下してしまう。勿論、十分に解像度
の高い撮像手段を用いれば、モアレは生じないが、例え
ば画素数の著しく多いＣＣＤイメージセンサ等を用いる
ことは、大幅なコストアップを免れない。

【００１１】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、各素子の数（すなわち、放射吸収部の数）を
増大させなくても、最終的に得られる放射の像の空間解
像度を従来に比べて高めることができる光読み出し型放
射−変位変換装置及びこれを用いた映像化用装置を提供
することを目的とする。

【００１２】また、本発明は、赤外線受光部の数を増大
させなくても、得られる赤外線像の空間解像度を従来に
比べて高めることができる赤外線映像化用装置を提供す
ることを目的とする。

【００１３】さらにまた、本発明は、解像度の高い読み
出し用の撮像手段を用いなくても、最終的に得られる像
に生ずるモアレを低減して画質の向上を図ることができ
る光読み出し型放射−変位変換装置及びこれを用いた映
像化用装置を提供することを目的とする。

【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の態様による光読み出し型放射−変位
変換装置は、基体と、該基体上に２次元状に配置された
複数の素子とを備えた光読み出し型放射−変位変換装置
において、前記各素子は、（ａ）前記基体に支持された
被支持部であって、放射を受けて熱に変換する放射吸収
部と、該放射吸収部にて発生した熱に応じて前記基体に
対して変位する変位部と、を有する被支持部と、（ｂ）
読み出し光を受光し、受光した読み出し光に前記変位部
の変位に応じた変化を与えて当該変化した読み出し光を
出射させる光作用部と、を有するものである。そして、
前記複数の素子の前記光作用部は、第１の方向に延びた
列同士が前記第１の方向と直交する第２の方向に順次隣
り合うように並んだ複数列をなし、かつ、各列おいて前
記第１の方向に所定の配置ピッチをなすように、配置さ
れる。また、互いに隣り合う前記列同士の光作用部が、
前記第１の方向にずれた位置に配置される。互いに隣り
合う前記列同士の光作用部の、前記第１の方向へのずれ
量は、例えば、前記所定の配置ピッチの実質的に１／２
に設定してもよい。

【００１５】この第１の態様による光読み出し型放射−
変位変換装置は、後述する第３の態様のように、読み出
し光学系及び読み出し用の撮像手段と共に、映像化装置
を構成する。このとき、前記各素子の光作用部は読み出
し用の撮像手段の被写体となるため、光作用部の分布パ
ターンと読み出し用の撮像手段の解像度との関係で、撮
像手段から最終的に得られる像にモアレが発生し得る。
本発明者は、後に詳述するように、前記第１の態様のよ
うに互いに隣り合う前記列同士の光作用部を前記第１の
方向にずれた位置に配置すると、従来のように互いに隣
り合う前記列同士の光作用部を前記第１の方向にずれて
いない位置に配置する場合（すなわち、光作用部を全体
として碁盤目状に配置する場合）に比べて、モアレの発
生が大幅に低減することを実験的に確認した。これは、
前記第１の態様のように光作用部を配置することによっ
て、光作用部の空間周波数分布が持つスペクトルが、モ
アレの低減に寄与するように設定されることによるもの
と考えられる。

【００１６】したがって、前記第１の態様によれば、解
像度の高い読み出し用の撮像手段を用いなくても、最終
的に得られる像に生ずるモアレを低減して画質の向上を
図ることができる。

【００１７】本発明の第２の態様による光読み出し型放
射−変位変換装置は、前記第１の態様において、（ｃ）
前記複数の素子の前記放射吸収部は、第３の方向に延び
た列同士が前記第３の方向と直交する第４の方向に順次
隣り合うように並んだ複数列をなし、かつ、各列おいて
前記第３の方向に所定の配置ピッチをなすように、配置
され、（ｄ）互いに隣り合う前記列同士の放射吸収部
が、前記第３の方向にずれた位置に配置されたものであ
る。互いに隣り合う前記列同士の放射吸収部の、前記第
３の方向へのずれ量は、例えば、前記所定の配置ピッチ
の実質的に１／２に設定してもよい。また、前記第３及
び第４の方向は、前記第１及び第２の方向とそれぞれ同
一であってもよいし、異なっていてもよい。

【００１８】光読み出し型放射−変位変換装置におい
て、放射吸収部は、入射する放射の像の標本化点を構成
することになる。従来のように互いに隣り合う前記列同
士の放射吸収部を前記第３の方向にずれていない位置に
配置する場合（すなわち、放射吸収部を全体として碁盤
目状に配置する場合）には、入射する放射の像を方形格
子で標本化することになる。これに対し、前記第２の態
様では、互いに隣り合う前記列同士の放射吸収部を前記
第３の方向にずれた位置に配置する場合には、三角形格
子（特に、前記ずれ量を前記所定の配置ピッチの実質的
に１／２に設定すれば、正三角形に近い二等辺三角形の
格子）で標本化することになる。同一の画像を解像する
のに必要な単位面積当たりの標本化点の数で比較する
と、方形格子は例えば正三角形格子よりも標本化点の数
を余計に必要とする。このため、標本化点の密度が同じ
ならば、標本化点を三角形格子をなすように配置する方
が、標本化点を方形格子をなすように配置する場合に比
べて、解像度を高めることができる。

【００１９】したがって、前記第２の態様によれば、各
素子の数（すなわち、放射吸収部の数）を増大させなく
ても、最終的に得られる放射の像の空間解像度を従来に
比べて高めることができる。

【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の態様による記載の光読み出し型放射
−変位変換装置と、前記各素子の前記光作用部にそれぞ
れ前記読み出し光を照射し、前記各素子の前記光作用部
から出射された前記変化した読み出し光に基づいて前記
各素子の前記変位部の変位に応じた光学像を形成する読
み出し光学系と、前記光学像を撮像する撮像手段と、を
備えたものである。

【００２１】この第３の態様によれば、前記第１又は第
２の態様による記載の光読み出し型放射−変位変換装置
を備えているので、前述した第１又は第２の態様による
利点を得ることができる。

【００２２】本発明の第４の態様による赤外線映像化用
装置は、２次元状に配置された複数の赤外線受光部を有
する赤外線映像化用装置において、（ａ）前記複数の赤
外線受光部は、第１の方向に延びた列同士が前記第１の
方向と直交する第２の方向に順次隣り合うように並んだ
複数列をなし、かつ、各列おいて前記第１の方向に所定
の配置ピッチをなすように、配置され、（ｂ）互いに隣
り合う前記列同士の赤外線受光部が、前記第１の方向に
ずれた位置に配置されたものである。互いに隣り合う前
記列同士の赤外線受光部の、前記第１の方向へのずれ量
は、例えば、前記所定の配置ピッチの実質的に１／２に
設定してもよい。なお、前記第４の態様による赤外線映
像化用装置は、量子型赤外線イメージセンサや熱型赤外
線イメージセンサなどであってもよいし、入射放射を赤
外線とする光読み出し型放射−変位変換装置であっても
よい。

【００２３】この第４の態様では、互いに隣り合う前記
列同士の赤外線受光部が前記第１の方向にずれた位置に
配置されている。したがって、前記第２の態様と同様
に、各素子の数（すなわち、赤外線受光部の数）を増大
させなくても、得られる赤外線画像の空間解像度を従来
に比べて高めることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明による光読み出し型
放射−変位変換装置、映像化装置及び赤外線映像化用装
置について、図面を参照して説明する。

【００２５】以下の光読み出し型放射−変位変換装置の
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。したがって、この光読み出し型放
射−変位変換装置は赤外線映像化用装置の一例となる。
もっとも、本発明による光読み出し型放射−変位変換装
置では、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。

【００２６】図１は、本実施の形態の一実施の形態によ
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の単位素子を模式的に示す概略断面図で
ある。図３は、本実施の形態による変換装置１００の一
部を模式的に示す概略平面図であり、図２に示す単位素
子の配置パターンを模式的に示している。図３では、図
面表記の便宜上、反射板９及び赤外線吸収部７のみを示
し、他の要素は省略している。また、図３では、反射板
９と赤外線吸収部７との位置関係は正確には示していな
い。説明の便宜上、図１乃至図３に示すように、互いに
直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定義する。基板１の面が
ＸＹ平面と平行な面となっている。この点は、後述する
各図について同様である。

【００２７】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体として
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。

【００２８】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の下面には、赤外線ｉ
を受けて熱に変換する赤外線吸収部としての膜７が形成
されている。したがって、本実施の形態では、この膜７
は赤外線受光部を構成している。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（bi-material elementともいう。）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７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、前記熱により上方に湾曲して傾斜する。下側の膜
４の膨張係数が上側の膜５の膨張係数より小さい場合に
は、前記熱により下方に湾曲して傾斜する。ここでは、
前記熱に応じて下方へ湾曲するものとする。

【００２９】また、被支持部３は、上方からの読み出し
光（可視光等）ｊを反射する読み出し光反射部としての
反射板９を有している。反射板９の一部分が、膜５の先
端部に固定されている。反射部９の残りの部分は、膜５
から上方に空間８を隔てて配置され、ほぼ単位画素の全
体をカバーしている。このため、反射部９は、膜４，５
の変位に従って傾きが変化する。これにより、反射部９
は、上方から読み出し光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。こ
のように、本実施の形態では、反射板９が、読み出し光
を受光し、受光した読み出し光ｊに変位部としての膜
４，５の変位に応じた変化を与えて当該変化した読み出
し光を出射させる光作用部を構成している。

【００３０】本発明では、変換装置１００の単位素子の
構成は、前述した構成に限定されるものではない。例え
ば、膜７を設けずに膜４で赤外線吸収部を兼用してもよ
いし、反射板９を設けずに読み出し光反射部を膜５で兼
用してもよい。また、光作用部の構成も反射板９に限定
されるものではない。光作用部は、例えば、被支持部３
に設けた読み出し光ハーフミラーとこれに対向する基板
１上に設けた読み出し光反射部とで構成し、読み出し光
ｊを膜４，５の変位に応じた干渉強度を持つ干渉光に変
換するように構成してもよい。また、光作用部は、例え
ば、被支持部３に設けた可動回折格子部と基板１に固定
した固定回折格子部とで全体として回折格子をなすよう
に構成し、受光した読み出し光ｊを膜４，５の変位に応
じた強度を持つ回折光に変換するように構成してもよ
い。

【００３１】本実施の形態では、膜４，５，７、反射板
９及び脚部２を単位素子として、当該素子が、図３に示
すように、基板１上に２次元状に複数配置されている。
各素子において脚部２から被支持部３が延びる方向は、
全て同一である。変換装置１００は、図１中のＸ方向、
Ｙ方向及びＺ方向と図２中のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向
とが互いに一致するように、図１中において配置されて
いる。

【００３２】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。

【００３３】本実施の形態では、図３に示すように、全
く同じ複数の前記素子が、Ｘ軸方向に延びた列同士がＹ
軸方向に順次隣り合うように並んだ複数列をなし、か
つ、各列おいてＸ軸方向に所定の配置ピッチをなすよう
に、配置されている。これにより、複数の素子の光作用
部としての反射板９は、Ｘ軸方向に延びた列同士がＹ軸
方向に順次隣り合うように並んだ複数列をなし、かつ、
各列おいてＸ軸方向に所定の配置ピッチをなすように、
配置されている。また、複数の素子の赤外線吸収部とし
ての膜７は、Ｘ軸方向に延びた列同士がＹ軸方向に順次
隣り合うように並んだ複数列をなし、かつ、各列おいて
Ｘ軸方向に所定の配置ピッチをなすように、配置されて
いる。

【００３４】そして、本実施の形態では、図３に示すよ
うに、互いにＹ軸方向に隣り合う前記列（Ｘ軸方向に延
びた列）同士の素子が、Ｘ軸方向に前記配置ピッチの１
／２だけずれた位置に配置されている。これにより、互
いにＹ軸方向に隣り合う前記列（Ｘ軸方向に延びた列）
同士の光作用部としての反射板９が、Ｘ軸方向に前記配
置ピッチの１／２だけずれた位置に配置されている。ま
た、互いにＹ軸方向に隣り合う前記列（Ｘ軸方向に延び
た列）同士の赤外線吸収部としての膜７が、Ｘ軸方向に
前記配置ピッチの１／２だけずれた位置に配置されてい
る。なお、互いにＹ軸方向に隣り合う前記列の各素子の
Ｘ軸方向へのずれ量は、前記配置ピッチの１／２に限定
されるものではなく、例えば、前記配置ピッチの１／３
に設定してもよい。

【００３５】ここで、本実施の形態と比較される前記素
子の配置パターンの比較例を図４に示す。図４は、従来
の碁盤目状の配置パターンに従って配置した前記素子の
配置を示しており、図３に対応している。図４におい
て、図３中の要素には同一符号を付し、その重複する説
明は省略する。

【００３６】図４に示す比較例では、図３の場合と異な
り、互いにＹ軸方向に隣り合う前記列（Ｘ軸方向に延び
た列）同士の光作用部としての反射板９が、Ｘ軸方向に
ずれない位置に配置されている。また、互いにＹ軸方向
に隣り合う前記列（Ｘ軸方向に延びた列）同士の赤外線
吸収部としての膜７が、Ｘ軸方向にずれない位置に配置
されている。

【００３７】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、読み出し光学系と、撮像手段としての
２次元ＣＣＤ（ＣＣＤイメージセンサ）２０と、観察対
象としての熱源（目標物体）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７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とを備えている。

【００３８】前記読み出し光学系は、前記各素子の前記
光作用部としての反射板９にそれぞれ前記読み出し光ｊ
を照射し、前記各素子の反射板９から出射された前記変
化した読み出し光に基づいて前記各素子の前記変位部の
変位に応じた光学像を形成するように構成されている。

【００３９】具体的には、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
供給部としてのＬＤ（レーザーダイオード）１０と、Ｌ
Ｄ１０からの読み出し光を変換装置１００の複数の反射
部９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９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９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いる。なお、本実施の形態では、
変換装置１００の反射部９が第１レンズ系１１の結像レ
ンズ３０側の焦点面付近に配置されているが、必ずしも
このような配置に限定されるものではない。

【００４０】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９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、熱源（目標物体）３１からの
赤外線が入射しない場合の反射部９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。

【００４１】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通過部位が第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。本実施の形態では、光線
束制限部１２は、開口１２ａとこれを取り囲む遮光領域
１２ｂとを有する遮光板で構成され、開口１２ａが、前
記所望の光線束のみを選択的に通過させる通過部位とな
っている。本実施の形態では、いずれの反射板９に対応
する赤外線吸収部にも目標物体から赤外線が入射してい
なくて全ての反射板９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（各反射板９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。

【００４２】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の全ての素子
の反射部９に、基板１の法線に対してある角度をもって
入射する。

【００４３】一方、結像レンズ３０によって、熱源（目
標物体）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７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の各素子の被支持部３の膜７に熱源３１からの
赤外線が入射する。この入射赤外線は、膜７により吸収
されて熱に変換される。膜７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が下
方に湾曲して傾斜する。このため、各反射部９は、当該
反射部９に対応する赤外線吸収部７に熱源３１から入射
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。

【００４４】全ての素子の反射部９に入射した光線束４
２はこれらの反射部９にて反射されて光線束４３（個々
の反射部９にて反射された個別光線束の集合）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上に集光
する。このとき、各素子の反射部９からの各個別光線束
は、光線束制限部１２上において、当該反射部９の傾き
に応じた位置に、それぞれスポットを形成する。したが
って、各素子の反射部９からの各個別光線束は、当該反
射部９の傾きに応じた（すなわち、当該素子の赤外線吸
収部７に熱源３１から入射した赤外線量に応じた）光量
に調整されて、光線束制限部１２の開口１２ａを通過
し、全体として発散光束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ＣＣＤ２０の受光面に入射する。ここで、複数の反
射部９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９の像が形成され、
全体として、複数の反射部９の分布像である光学像が形
成される。

【００４５】ＣＣＤ２０上に形成された全体としての光
学像のうち当該素子の反射部９の像の光量は、前述した
ように、当該素子の赤外線吸収部７への熱源３１からの
入射赤外線量に応じて定まることになるので、ＣＣＤ２
０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に熱源３１から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。

【００４６】なお、読み出し光学系が前述した構成に限
定されるものではないことは、言うまでもない。

【００４７】ところで、本実施の形態では、図３を参照
して前述したように、互いにＹ軸方向に隣り合う前記列
（Ｘ軸方向に延びた列）同士の赤外線吸収部としての膜
７が、Ｘ軸方向に前記配置ピッチの１／２だけずれた位
置に配置されている。したがって、本実施の形態によれ
ば、赤外線画像に対して、標本化点が略正三角形の三角
形格子をなすような配置が実現される。このため、本実
施の形態によれば、標本化点が方形格子をなすような配
置である図４に示す比較例に比べて、各素子の数（すな
わち、赤外線吸収部としての膜７の数）を増大させなく
ても、最終的に得られる赤外線像の空間解像度を高める
ことができる。

【００４８】また、本実施の形態では、図３を参照して
前述したように、互いにＹ軸方向に隣り合う前記列（Ｘ
軸方向に延びた列）同士の光作用部としての反射板９
が、Ｘ軸方向に前記配置ピッチの１／２だけずれた位置
に配置されている。このため、ＣＣＤ２０の画素数が同
一であっても、図４に示す比較例に比べて、ＣＣＤ２０
から最終的に得られる赤外線画像に生ずるモアレが大幅
に低減される。

【００４９】これは、ＣＣＤ２０の被写体となる反射板
９を図３に示すように配置することによって、複数の素
子の反射板９の空間周波数分布が持つスペクトルが、モ
アレの低減に寄与するように設定されることによるもの
と考えられる。すなわち、図４に示す比較例では、複数
の素子の反射板９がなす空間分布パターンの最小繰り返
し基本単位領域は、略々１つ反射板９の大きさに相当す
る大きさの領域である。これに対し、本実施の形態で
は、反射板９を図３に示すように配置することによっ
て、複数の素子の反射板９がなす空間分布パターンの最
小繰り返し基本単位領域が略々２つの素子分の反射板９
の大きさに相当する大きさの領域となり、図４に示す比
較例の最小繰り返し基本単位領域の大きさの２倍（当該
基本単位領域のＸ軸方向の長さは同一でＹ軸方向の長さ
が２倍）となる。このように、本実施の形態では、繰り
返し基本単位領域のＹ方向の長さが図４に示す比較例の
場合の２倍の長さであるので、図４に示す比較例におい
て強いスペクトルの１／２の空間周波数のところにもス
ペクトルを持つ。図３に示す本実施の形態の反射板９の
配置と図４に示す比較例の反射板９の配置とは、空間周
波数の総和は同一であるので、本実施の形態の方が低い
周波数にスペクトルを持つ分だけ図４に示す比較例の強
いスペクトルの位置のスペクトルの強さは弱くなる。よ
って、本実施の形態では、このスペクトルが折り返すこ
とで発生するモアレも弱くなる。これによって、本実施
の形態によれば、反射板９を図３に示すように配置する
ことによって、反射板９を図４に示すように配置する場
合に比べて、ＣＣＤ２０から最終的に得られる像に生ず
るモアレが低減されるものと、考えられる。

【００５０】このモアレ低減効果を確認するため、本発
明者は、以下に説明するシミュレーション実験を行っ
た。

【００５１】すなわち、図５及び図６にそれぞれ示す２
つの被写体を用意した。図５及び図６に示す各被写体
（ＣＣＤイメージセンサの被写体）は、１．８７５ｍｍ
角の白い正方形を黒い地の上にＸ軸方向及びＹ軸方向に
２．５ｍｍピッチで並べたものである。白い正方形が反
射板９に相当している。図５に示す被写体では、図３に
示す本実施の形態の反射板９の配置パターンと同様に、
互いにＹ軸方向に隣り合う列（Ｘ軸方向に延びた列）同
士の白い正方形が、Ｘ軸方向に前記配置ピッチの１／２
だけずれた位置に配置されている。一方、図６に示す被
写体では、図４に示す本実施の形態の反射板９の配置パ
ターンと同様に、互いにＹ軸方向に隣り合う列（Ｘ軸方
向に延びた列）同士の白い正方形が、Ｘ軸方向にずれて
おらず、複数の白い正方形が全体として碁盤目状に配置
されている。したがって、これらの被写体をＣＣＤカメ
ラで撮像することで、本実施の形態による実際の映像化
装置で発生するモアレの様子、及び、従来の映像化装置
で発生するモアレの様子を、シミュレーションできる。

【００５２】図５及び図６にそれぞれ示す２つの被写体
を横に並べて、焦点距離１０ｍｍのレンズを用い、１ｍ
離れて同一のＣＣＤイメージセンサで同時に撮像し、こ
の像をＣＲＴ上に表示して観察した。よって、このレン
ズによる倍率は１／１００であるので、被写体の２．５
ｍｍピッチはＣＣＤイメージセンサ上では２５μｍピッ
チになる。また、各被写体の撮像に用いたＣＣＤイメー
ジセンサは、ＣＣＤの画素が正方配列（碁盤目状の配
置）のものであり、その画素ピッチが７．４μｍであ
る。よって、被写体の１ピッチあたり約３．４画素のＣ
ＣＤを対応させていることになる。

【００５３】その観察画像をここで提示することは特許
図面の制約上困難であるため、その提示は省略する。し
かし、ＣＲＴ上で撮像した画像を観察した結果では、各
被写体間でモアレの発生状況は、歴然としていた。図５
に示す被写体の画像の方が、図６に示す被写体の画像に
比べて、モアレがはるかに目立たずに低減されていた。

【００５４】このように、本実施の形態によれば、読み
出し用のＣＣＤ２０の画素数を増大させなくても、最終
的に得られる像に生ずるモアレを低減して画質の向上を
図ることができる。

【００５５】以上、本発明の一実施の形態について説明
したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものでは
ない。

【００５６】例えば、前述した実施の形態では、前述し
たように、光読み出し型放射−変位変換装置１００の複
数の素子として、全て同じ図２に示す素子が基板１上に
配置されていた。しかし、本発明では、これに限定され
ない。例えば、図３に示すような配置において、互いに
Ｙ軸方向に隣り合う列（Ｘ軸方向に延びた列）のうち一
方の列の素子を図２に示す素子とし、他方の列の素子を
図７に示す素子としてもよい。図７において、図２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。図７に示す素子が図２に示す
素子と異なる所は、反射板９の他の要素に対するＸ軸方
向の相対位置のみである。このように、図２に示す素子
及び図７に示す素子の両方を用いれば、（１）反射板９
の配置を図３に示す反射板９の配置と同様にしつつ膜７
（赤外線吸収部）の配置を図４に示す配置と同様にする
こともできるし、（２）反射板９の配置を図４に示す反
射板９の配置と同様にしつつ膜７（赤外線吸収部）の配
置を図３に示す配置と同様にすることもできる。前記
（１）の場合には、前述した実施の形態と異なり、赤外
線像の空間解像度を高めることができるという効果は得
られないものの、モアレ低減効果は得ることができる。
一方、前記（２）の場合には、モアレ低減効果は得られ
ないものの、赤外線像の空間解像度を高めることができ
るという効果は得られる。

【００５７】また、前述した実施の形態は、赤外線映像
化用装置の例として光読み出し型放射−変位変換装置を
挙げたが、本発明はこれに限定されるものではない。本
発明による赤外線映像化用装置は、例えば、種々の量子
型赤外線イメージセンサや、ボロメータや焦電体等を利
用したり静電容量を利用した熱型赤外線イメージセンサ
などにも適用することができる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各素子の数（すなわち、放射吸収部の数）を増大させな
くても、最終的に得られる放射の像の空間解像度を従来
に比べて高めることができる光読み出し型放射−変位変
換装置及びこれを用いた映像化用装置を提供することが
できる。

【００５９】また、本発明によれば、赤外線受光部の数
を増大させなくても、得られる赤外線像の空間解像度を
従来に比べて高めることができる赤外線映像化用装置を
提供することができる。

【００６０】さらにまた、本発明によれば、解像度の高
い読み出し用の撮像手段を用いなくても、最終的に得ら
れる像に生ずるモアレを低減して画質の向上を図ること
ができる光読み出し型放射−変位変換装置及びこれを用
いた映像化用装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態の一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】図１に示す映像化装置において用いられている
光読み出し型放射−変位変換装置の単位素子を模式的に
示す概略断面図である。

【図３】図１に示す映像化用装置において用いられてい
る光読み出し型放射−変位変換装置一部を模式的に示す
概略平面図である。

【図４】従来の碁盤目状の配置パターンに従って配置し
た素子の配置を示す図である。

【図５】シミュレーション実験で用いた被写体を示す図
である。

【図６】シミュレーション実験で用いた他の被写体を示
す図である。

【図７】素子の他の構成を模式的に示す概略断面図であ
る。

【図８】図８は、従来の映像化用装置における複数の赤
外線受光部の配置パターンを模式的に示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 脚部 ３ 被支持部 ４，５ 膜（変位部） ７ 膜（赤外線吸収部） ９ 反射板（光作用部） ２０ ＣＣＤイメージセンサ（読み出し用固体撮像素
子） １００ 光読み出し型放射−変位変換装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体と、該基体上に２次元状に配置され
   た複数の素子とを備えた光読み出し型放射−変位変換装
   置において、 前記各素子は、（ａ）前記基体に支持された被支持部で
   あって、放射を受けて熱に変換する放射吸収部と、該放
   射吸収部にて発生した熱に応じて前記基体に対して変位
   する変位部と、を有する被支持部と、（ｂ）読み出し光
   を受光し、受光した読み出し光に前記変位部の変位に応
   じた変化を与えて当該変化した読み出し光を出射させる
   光作用部と、を有し、 前記複数の素子の前記光作用部は、第１の方向に延びた
   列同士が前記第１の方向と直交する第２の方向に順次隣
   り合うように並んだ複数列をなし、かつ、各列おいて前
   記第１の方向に所定の配置ピッチをなすように、配置さ
   れ、 互いに隣り合う前記列同士の光作用部が、前記第１の方
   向にずれた位置に配置されたことを特徴とする光読み出
   し型放射−変位変換装置。
2. 【請求項２】 前記複数の素子の前記放射吸収部は、第
   ３の方向に延びた列同士が前記第３の方向と直交する第
   ４の方向に順次隣り合うように並んだ複数列をなし、か
   つ、各列おいて前記第３の方向に所定の配置ピッチをな
   すように、配置され、 互いに隣り合う前記列同士の放射吸収部が、前記第３の
   方向にずれた位置に配置されたことを特徴とする請求項
   １記載の光読み出し型放射−変位変換装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の光読み出し型放射
   −変位変換装置と、 前記各素子の前記光作用部にそれぞれ前記読み出し光を
   照射し、前記各素子の前記光作用部から出射された前記
   変化した読み出し光に基づいて前記各素子の前記変位部
   の変位に応じた光学像を形成する読み出し光学系と、 前記光学像を撮像する撮像手段と、 を備えたことを特徴とする映像化装置。
4. 【請求項４】 ２次元状に配置された複数の赤外線受光
   部を有する赤外線映像化用装置において、 前記複数の赤外線受光部は、第１の方向に延びた列同士
   が前記第１の方向と直交する第２の方向に順次隣り合う
   ように並んだ複数列をなし、かつ、各列おいて前記第１
   の方向に所定の配置ピッチをなすように、配置され、 互いに隣り合う前記列同士の赤外線受光部が、前記第１
   の方向にずれた位置に配置されたことを特徴とする赤外
   線映像化用装置。