JP3372542B2 - 非冷却赤外線検出装置 - Google Patents
非冷却赤外線検出装置Info
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Description
【０００１】
本発明は一般的には赤外線検出装置に係り、更に詳し
くは、検出器を冷却する必要性を伴わないで有用な出力
を生ずるような検出装置に関するものである。
くは、検出器を冷却する必要性を伴わないで有用な出力
を生ずるような検出装置に関するものである。
【０００２】
赤外線検出装置は、夜間における視察、又は雲、煙及
び浮遊塵埃を通しての視察のための熱画像装置に長年に
亙って使用されてきた。慣用の赤外線画像装置は、大面
積の検出器のアレイ（列、群）を具備し、各々の検出器
は画像における単一の画素（ピクセル）に対応する。各
検出器は、入射放射線の波長より大きい寸法の長さ及び
幅を有する面構造体であって、検出器は入射放射線に対
して適当な集光面積を備えている。慣用の赤外線画像装
置の使用における主たる制約は、撮像素子を非常に低温
の槽内に封入する必要性であった。このような素子に対
する冷却は、最も多くは、窒素のような液化気体の気化
によって与えられてきた。しかしながら、液体窒素のよ
うな冷却液に関する貯蔵、配管及び取扱いは、困難で、
時間を要しかつ高価なことは明らかである。
び浮遊塵埃を通しての視察のための熱画像装置に長年に
亙って使用されてきた。慣用の赤外線画像装置は、大面
積の検出器のアレイ（列、群）を具備し、各々の検出器
は画像における単一の画素（ピクセル）に対応する。各
検出器は、入射放射線の波長より大きい寸法の長さ及び
幅を有する面構造体であって、検出器は入射放射線に対
して適当な集光面積を備えている。慣用の赤外線画像装
置の使用における主たる制約は、撮像素子を非常に低温
の槽内に封入する必要性であった。このような素子に対
する冷却は、最も多くは、窒素のような液化気体の気化
によって与えられてきた。しかしながら、液体窒素のよ
うな冷却液に関する貯蔵、配管及び取扱いは、困難で、
時間を要しかつ高価なことは明らかである。
【０００３】
熱画像の必要性及び画像装置のための冷却手段を提供
することに関連する障害を考慮すると、周囲温度で機能
でき、かつ有用な信号を生じ得る赤外線放射検出装置の
必要性が存在する。
することに関連する障害を考慮すると、周囲温度で機能
でき、かつ有用な信号を生じ得る赤外線放射検出装置の
必要性が存在する。
【０００４】
本発明の精選した実施例は、入射放射線を検出するた
めの装置である。この装置は、双極子アンテナを取り付
けた支持構造体を含む。アンテナの長さは、入射放射線
のほぼ半波長に等しい。前記装置は、前記支持構造体に
取り付けられ、かつ、前記双極子アンテナに接続される
量子検出器要素（quantum detector element）を更に
含む。検出器要素は、その線形寸法（linear dimensio
ns）の各々が入射放射線の波長よりも実質的に短く製作
される。入射放射線は、双極子アンテナによって捕獲さ
れ、装置での入射放射線の検出を表示するための出力信
号を発生するために検出器要素へ転送される。
めの装置である。この装置は、双極子アンテナを取り付
けた支持構造体を含む。アンテナの長さは、入射放射線
のほぼ半波長に等しい。前記装置は、前記支持構造体に
取り付けられ、かつ、前記双極子アンテナに接続される
量子検出器要素（quantum detector element）を更に
含む。検出器要素は、その線形寸法（linear dimensio
ns）の各々が入射放射線の波長よりも実質的に短く製作
される。入射放射線は、双極子アンテナによって捕獲さ
れ、装置での入射放射線の検出を表示するための出力信
号を発生するために検出器要素へ転送される。
【０００５】
本発明の別の実施例は、このような装置のアレイ、及
び複数のこのようなアレイから構成される画像装置を含
む。
び複数のこのようなアレイから構成される画像装置を含
む。
【０００６】
本発明を更に十分に理解するためには、添付の図面と
共に次の詳細な説明を参照されたい。 さて、図１を参照すると、本発明による赤外線（IR）
放射検出器アレイ10が示してある。アレイ10は、物理的
支持、及び非導電性のような所要の電気的性質を備える
支持構造体12を含む。複数の同一型の検出器要素14、1
6、18、20、22、24、26、28及び30が、アレイ10のため
の３×３マトリックスを構成する。検出器素子16は、後
に詳述するが、アレイ10内の残余の素子の代表である。
検出器素子16は、アンテナ要素36a及び36bを備える双極
子アンテナ36を含む。アンテナ36は、例えば、アルミニ
ウムのような導電性材料で製作される。入射放射線の波
長は記号ラムダ（λ）で表示してある。双極子アンテナ
36の長さは入射放射線の波長のほぼ1/2である。検出素
子14−30の各々が、素子22に関しては素子22を取り囲む
卵形38の点線によって表される捕獲面積と同じ捕獲面積
を有する。検出素子14−30は、入射放射線の実質的部分
が双極子アンテナによって捕獲されるように、配置され
ていることが分かる。
共に次の詳細な説明を参照されたい。 さて、図１を参照すると、本発明による赤外線（IR）
放射検出器アレイ10が示してある。アレイ10は、物理的
支持、及び非導電性のような所要の電気的性質を備える
支持構造体12を含む。複数の同一型の検出器要素14、1
6、18、20、22、24、26、28及び30が、アレイ10のため
の３×３マトリックスを構成する。検出器素子16は、後
に詳述するが、アレイ10内の残余の素子の代表である。
検出器素子16は、アンテナ要素36a及び36bを備える双極
子アンテナ36を含む。アンテナ36は、例えば、アルミニ
ウムのような導電性材料で製作される。入射放射線の波
長は記号ラムダ（λ）で表示してある。双極子アンテナ
36の長さは入射放射線の波長のほぼ1/2である。検出素
子14−30の各々が、素子22に関しては素子22を取り囲む
卵形38の点線によって表される捕獲面積と同じ捕獲面積
を有する。検出素子14−30は、入射放射線の実質的部分
が双極子アンテナによって捕獲されるように、配置され
ていることが分かる。
【０００７】
アンテナ要素36a及び36bの間には、支持構造体12に取
り付けられたバンドギャップ検出器要素40が備えられて
アンテナ要素36a及び36bに電気的に接続される。ブロッ
キング接点（これについては、後述する）が、アンテナ
要素36a、36bと検出器要素40との間の電気的接続を与え
る。 支持構造体12は、入射放射線の波長のほぼ1/4の厚さ
を有する。構造体12用として選ばれる材料はセレン化亜
鉛又は亜硫酸亜鉛である。
り付けられたバンドギャップ検出器要素40が備えられて
アンテナ要素36a及び36bに電気的に接続される。ブロッ
キング接点（これについては、後述する）が、アンテナ
要素36a、36bと検出器要素40との間の電気的接続を与え
る。 支持構造体12は、入射放射線の波長のほぼ1/4の厚さ
を有する。構造体12用として選ばれる材料はセレン化亜
鉛又は亜硫酸亜鉛である。
【０００８】
アレイ10は、図４を参照して後述するように、赤外線
画像装置における画素要素として作用する。このような
使用方法では、アレイ10内の検出器素子の全てについ
て、16のような検出器素子が共通に結合されて、画素信
号を生ずる。しかし、16のような各検出器素子が個別に
画素信号を発生することも可能である。
画像装置における画素要素として作用する。このような
使用方法では、アレイ10内の検出器素子の全てについ
て、16のような検出器素子が共通に結合されて、画素信
号を生ずる。しかし、16のような各検出器素子が個別に
画素信号を発生することも可能である。
【０００９】
さて図２を参照すると、本発明の第２の構成が示して
ある。この構成は支持構造体52を有するアレイ50であ
る。構造体52は、上述の構造体12と類似である。アレイ
50は、検出器素子54、56、58、60、62、64、66及び68を
含む２×４マトリックスである。56のような検出器素子
の各々は検出要素と双極子アンテナとを備える。検出器
素子54−68はそれぞれ検出器要素72−86を備える。各検
出器要素は、各検出器要素に対して双極子アンテナとし
て作用する２つの平面状金属アンテナ要素の間に配置さ
れ、かつそれらアンテナ要素に接続される。アンテナ要
素は金属領域94、96及び98内に含まれる。例えば、素子
56は、後述するようにブロッキング接点を介して、金属
領域94及び96の一部分である金属部材102及び104でそれ
ぞれ構成される双極子アンテナと接続される検出器要素
74を含む。
ある。この構成は支持構造体52を有するアレイ50であ
る。構造体52は、上述の構造体12と類似である。アレイ
50は、検出器素子54、56、58、60、62、64、66及び68を
含む２×４マトリックスである。56のような検出器素子
の各々は検出要素と双極子アンテナとを備える。検出器
素子54−68はそれぞれ検出器要素72−86を備える。各検
出器要素は、各検出器要素に対して双極子アンテナとし
て作用する２つの平面状金属アンテナ要素の間に配置さ
れ、かつそれらアンテナ要素に接続される。アンテナ要
素は金属領域94、96及び98内に含まれる。例えば、素子
56は、後述するようにブロッキング接点を介して、金属
領域94及び96の一部分である金属部材102及び104でそれ
ぞれ構成される双極子アンテナと接続される検出器要素
74を含む。
【００１０】
図２に示す構成では、入射放射線の受信に応じて検出
器要素72−86によって発生される電気的応答により、金
属領域94と98との間に出力信号を発生させることができ
る。
器要素72−86によって発生される電気的応答により、金
属領域94と98との間に出力信号を発生させることができ
る。
【００１１】
構造体50の水平セル間隔を106線で、垂直セル間隔を1
08線で、水平セル開口を110線で、及び垂直セル開口を1
12線で表す。10ミクロンの波長をもつ赤外線放射を検出
するためには、水平及び垂直セル間隔はほぼ５ミクロン
をかつセル開口はほぼ4.5ミクロンである。検出器要素7
2−86の各々は、概略0.75×0.25ミクロンの寸法を有す
る。このようにして、検出器要素の寸法は捕捉される放
射の波長よりも実質的に短くなっている。波長５ミクロ
ンのIR放射に対しては、上述の線形寸法はほぼ1/2に縮
小されるが、検出器要素は依然として同寸法とする。
08線で、水平セル開口を110線で、及び垂直セル開口を1
12線で表す。10ミクロンの波長をもつ赤外線放射を検出
するためには、水平及び垂直セル間隔はほぼ５ミクロン
をかつセル開口はほぼ4.5ミクロンである。検出器要素7
2−86の各々は、概略0.75×0.25ミクロンの寸法を有す
る。このようにして、検出器要素の寸法は捕捉される放
射の波長よりも実質的に短くなっている。波長５ミクロ
ンのIR放射に対しては、上述の線形寸法はほぼ1/2に縮
小されるが、検出器要素は依然として同寸法とする。
【００１２】
同様にアレイ50は、図４で示すように、多数のこのよ
うなアレイを備える画像装置において画素信号源として
作用することができる。 アレイ50については、図３で更に断面図を示す。例え
ば、アルミニウムのような金属又は多層誘電体の反射層
116が、支持構造体52と絶縁基板118との間に配置され
る。層116は接地面として作用する。基板118の好ましい
組成はシリコン基板であり、該基板はアレイ50で発生し
た信号を処理するシリコン電荷結合素子（CCD）チップ
の一部をなす。
うなアレイを備える画像装置において画素信号源として
作用することができる。 アレイ50については、図３で更に断面図を示す。例え
ば、アルミニウムのような金属又は多層誘電体の反射層
116が、支持構造体52と絶縁基板118との間に配置され
る。層116は接地面として作用する。基板118の好ましい
組成はシリコン基板であり、該基板はアレイ50で発生し
た信号を処理するシリコン電荷結合素子（CCD）チップ
の一部をなす。
【００１３】
検出器要素74は、ブロッキング接点手段によって、双
極子アンテナ金属部材102及び104に電気的に接続され
る。検出器要素72−86は好ましくは、カドミウム部分量
がｘで及び水銀部分量が１−ｘで表される、テルル化水
銀カドミウムの合金である。検出器要素72−86のための
好ましいテルル化水銀カドミウム合金では、ｘ＝0.15で
ある。図３を参照すると、合金50はブロッキング接点12
0、122、124及び126を含む。接点120は、検出器要素74
の外側表面上で該表面に接触する層である。金属部材10
2は接点120を直接覆うように作られる。部材102は接点1
20に電気的に接続されるが、検出器要素74に直接には接
続されない。接点122は、検出器要素74と金属部材104と
の間に同様に配置される。接点124は検出器要素82と金
属領域96の一部分との間に配置される。更に同様にし
て、ブロッキング接点126は検出器要素82と金属領域96
の一部分との間に配置される。ブロッキング接点120、1
22、124及び126は、ｘ＝0.19であるテルル化水銀カドミ
ウム合金からなる。
極子アンテナ金属部材102及び104に電気的に接続され
る。検出器要素72−86は好ましくは、カドミウム部分量
がｘで及び水銀部分量が１−ｘで表される、テルル化水
銀カドミウムの合金である。検出器要素72−86のための
好ましいテルル化水銀カドミウム合金では、ｘ＝0.15で
ある。図３を参照すると、合金50はブロッキング接点12
0、122、124及び126を含む。接点120は、検出器要素74
の外側表面上で該表面に接触する層である。金属部材10
2は接点120を直接覆うように作られる。部材102は接点1
20に電気的に接続されるが、検出器要素74に直接には接
続されない。接点122は、検出器要素74と金属部材104と
の間に同様に配置される。接点124は検出器要素82と金
属領域96の一部分との間に配置される。更に同様にし
て、ブロッキング接点126は検出器要素82と金属領域96
の一部分との間に配置される。ブロッキング接点120、1
22、124及び126は、ｘ＝0.19であるテルル化水銀カドミ
ウム合金からなる。
【００１４】
ブロッキング接点120、122、124及び126の目的は、74
のような検出器要素から102及び104のようなアルミニウ
ム金属部材への電荷キャリヤの拡散を防ぐことである。
500cm/秒より低い再結合速度を有することがが望ましい
が、検出器へ直接アルミニウムを接触させると無限大に
近い再結合速度が生ずる。検出器要素と金属双極子部材
との間に120、122、124及び126のようなブロッキング接
点を介在させることによって、キャリヤの再結合速度が
300−500cm/秒の範囲に低減される。ブロッキング接点
及び関連要素の機能は、キャリヤのdc遮断を行う高周波
数結合コンデンサに酷似するが、検出器要素と双極子ア
ンテナとの間には僅かなインピーダンスしか存在しな
い。この形式のブロッキング接点の理論及び詳細な作動
については、1984年７月１日発行のアプライド・フィジ
ックス・レターズ（Applied Physics Letters）、第4
5巻（１）、83−85ページ掲載のディー・エル・スミス
（D.L.Smith）、ディー・ケイ・アーチ（D.K.Arch）、
ピー・エイ・ウッド（P.A.Wood）及びエム・ウォルター
・スコット（M.Walter Scott）による論文「ヘテロ接
合接触光導電体（Heterojunction Contact Photocond
uctor）」に記述されている。
のような検出器要素から102及び104のようなアルミニウ
ム金属部材への電荷キャリヤの拡散を防ぐことである。
500cm/秒より低い再結合速度を有することがが望ましい
が、検出器へ直接アルミニウムを接触させると無限大に
近い再結合速度が生ずる。検出器要素と金属双極子部材
との間に120、122、124及び126のようなブロッキング接
点を介在させることによって、キャリヤの再結合速度が
300−500cm/秒の範囲に低減される。ブロッキング接点
及び関連要素の機能は、キャリヤのdc遮断を行う高周波
数結合コンデンサに酷似するが、検出器要素と双極子ア
ンテナとの間には僅かなインピーダンスしか存在しな
い。この形式のブロッキング接点の理論及び詳細な作動
については、1984年７月１日発行のアプライド・フィジ
ックス・レターズ（Applied Physics Letters）、第4
5巻（１）、83−85ページ掲載のディー・エル・スミス
（D.L.Smith）、ディー・ケイ・アーチ（D.K.Arch）、
ピー・エイ・ウッド（P.A.Wood）及びエム・ウォルター
・スコット（M.Walter Scott）による論文「ヘテロ接
合接触光導電体（Heterojunction Contact Photocond
uctor）」に記述されている。
【００１５】
上述の40及び74のような検出器要素はダイレクトバン
ドギャップ検出器である。この形式のバンドギャップ検
出器は、物質内における入射フォトンと電子（正孔）と
の間の相互作用の結果として電気信号を発生する。この
形式の検出器要素は、ボロメータ検出器等とは異なり熱
（フォノン）交換雑音の影響を受けない。従って、バン
ドギャップ検出器は、慣用のボロメータ及びそれに類似
する検出器とは異なり、高温（周囲温度）における性能
についての厳しい制約はない。
ドギャップ検出器である。この形式のバンドギャップ検
出器は、物質内における入射フォトンと電子（正孔）と
の間の相互作用の結果として電気信号を発生する。この
形式の検出器要素は、ボロメータ検出器等とは異なり熱
（フォノン）交換雑音の影響を受けない。従って、バン
ドギャップ検出器は、慣用のボロメータ及びそれに類似
する検出器とは異なり、高温（周囲温度）における性能
についての厳しい制約はない。
【００１６】
検出器要素40及び72−88に好ましい材料は、テルル化
水銀カドミウムの結晶である。別の材料としては、アン
チモン化インジウムでもよい。他の好適な検出器要素と
しては、サイエンティフィック・アメリカン誌（Scient
ific American）1983年11月号掲載、ゴットフリード・
エッチ・ドーラー（Gottfried H.Dohler）著「固体超
格子（Solid State Superlattices）」に発表された
ような半導体超格子（semiconductor superlattices）
がある。更に別の検出器要素としては、レーザ・フォー
カス誌1982年２月号59−64ページ掲載、アンソニイ・エ
フ・ギャリタ（Anthony F.Garito）及びケネス・エッ
チ・シンガー（Kennth H.Singer）共著、「有機結晶体
及び重合体−新しい種類の非線形光学材料（Organic C
rystals and Polymers−Ａ new Class of Nonlin
ear Optical Materials」）に発表されたような有機
材料がある。ギャリタ及びシンガー著の文献に開示され
た有機材料を使用すれば、入射放射線のコヒーレント検
出が可能である。
水銀カドミウムの結晶である。別の材料としては、アン
チモン化インジウムでもよい。他の好適な検出器要素と
しては、サイエンティフィック・アメリカン誌（Scient
ific American）1983年11月号掲載、ゴットフリード・
エッチ・ドーラー（Gottfried H.Dohler）著「固体超
格子（Solid State Superlattices）」に発表された
ような半導体超格子（semiconductor superlattices）
がある。更に別の検出器要素としては、レーザ・フォー
カス誌1982年２月号59−64ページ掲載、アンソニイ・エ
フ・ギャリタ（Anthony F.Garito）及びケネス・エッ
チ・シンガー（Kennth H.Singer）共著、「有機結晶体
及び重合体−新しい種類の非線形光学材料（Organic C
rystals and Polymers−Ａ new Class of Nonlin
ear Optical Materials」）に発表されたような有機
材料がある。ギャリタ及びシンガー著の文献に開示され
た有機材料を使用すれば、入射放射線のコヒーレント検
出が可能である。
【００１７】
図４には、本発明による撮像装置130が示してある。
該撮像装置は複数の個別な132のようなアレイを含む。
アレイ132は、例えば、上述のアレイ10又は50と同じで
よい。赤外線像がレンズ134を通って平面撮像装置130に
透過する。個々のアレイが画素信号を発生し、例えば、
アレイ132では、該信号が電線路136へ伝送される。撮像
装置130内の各アレイに対して、それに対応する電線路
が設けてある。全画素信号の集積及び処理によって、レ
ンズ134を通って透過して来た原像が再生される。電線
路138は、撮像装置130全体に展張する共通接地を提供す
る。
該撮像装置は複数の個別な132のようなアレイを含む。
アレイ132は、例えば、上述のアレイ10又は50と同じで
よい。赤外線像がレンズ134を通って平面撮像装置130に
透過する。個々のアレイが画素信号を発生し、例えば、
アレイ132では、該信号が電線路136へ伝送される。撮像
装置130内の各アレイに対して、それに対応する電線路
が設けてある。全画素信号の集積及び処理によって、レ
ンズ134を通って透過して来た原像が再生される。電線
路138は、撮像装置130全体に展張する共通接地を提供す
る。
【００１８】
本発明によって、バンドギャップ検出器要素を製造す
る方法を以下に説明する。まず、基板上にテルル化カド
ミウムの層を１−２ミクロンの厚さにエピタキシャシア
ル成長させる。次に、この成長したテルル化カドミウム
層を水銀に曝さらしてテルル化水銀カドミウム表面層結
晶を形成させる。最後に、テルル化水銀カドミウムの層
をエッチングして、図１及び２に示すような検出器要素
の選ばれたアレイを形成する。本実施例の検出器及びブ
ロッキング接点に用いるテルル化水銀カドミウムを製造
するための別の方法は、1984年12月15日発行のアプライ
ド・フィジックス・レターズ、第45巻第12号、掲載のジ
ェー・ピー・フォーブ（J.P.Fauve）、エス・シーバー
ンアンサン（S.Sivananthan）及びエム・ブーカーケ
（M.Boukerche）及びジェー・レノ（J.Reno）共著の「G
aAs（001）基板上への高品質のHgTe及びHg1-xCdxTeの分
子線エピタキシャル成長（Molecular Beam Epitaxial
Growth of Hight Qualty HgTe and Hg1-xCdxTe
onto GaAs（001）Substrates）」に発表されてい
る。
る方法を以下に説明する。まず、基板上にテルル化カド
ミウムの層を１−２ミクロンの厚さにエピタキシャシア
ル成長させる。次に、この成長したテルル化カドミウム
層を水銀に曝さらしてテルル化水銀カドミウム表面層結
晶を形成させる。最後に、テルル化水銀カドミウムの層
をエッチングして、図１及び２に示すような検出器要素
の選ばれたアレイを形成する。本実施例の検出器及びブ
ロッキング接点に用いるテルル化水銀カドミウムを製造
するための別の方法は、1984年12月15日発行のアプライ
ド・フィジックス・レターズ、第45巻第12号、掲載のジ
ェー・ピー・フォーブ（J.P.Fauve）、エス・シーバー
ンアンサン（S.Sivananthan）及びエム・ブーカーケ
（M.Boukerche）及びジェー・レノ（J.Reno）共著の「G
aAs（001）基板上への高品質のHgTe及びHg1-xCdxTeの分
子線エピタキシャル成長（Molecular Beam Epitaxial
Growth of Hight Qualty HgTe and Hg1-xCdxTe
onto GaAs（001）Substrates）」に発表されてい
る。
【００１９】
本発明の構造体の主要な利点は、通常は必要とされる
検出器要素の冷却を行わないで検出された赤外線信号に
応答する出力信号の発生を可能にすることである。慣用
の赤外線検出器は、入射放射線の波長よりも実質的に大
きな寸法の面積を有する平面要素である。これらの比較
的大きな面積要素は到来赤外線放射を捕獲するために必
要である。しかし、所望の視角以外の方向から検出器要
素に到達する赤外線放射が、所望の信号をマスクする雑
音を発生する。この問題の解決策は、検出器要素の視角
以外の全周を、流体窒素のような極めて低温の材料で取
り囲むことであった。しかし、本発明においては、双極
子アンテナ要素が、所望の視覚に本質的に制限される方
向性を提供し、それによって、検出器要素を冷却する必
要性を除去する。
検出器要素の冷却を行わないで検出された赤外線信号に
応答する出力信号の発生を可能にすることである。慣用
の赤外線検出器は、入射放射線の波長よりも実質的に大
きな寸法の面積を有する平面要素である。これらの比較
的大きな面積要素は到来赤外線放射を捕獲するために必
要である。しかし、所望の視角以外の方向から検出器要
素に到達する赤外線放射が、所望の信号をマスクする雑
音を発生する。この問題の解決策は、検出器要素の視角
以外の全周を、流体窒素のような極めて低温の材料で取
り囲むことであった。しかし、本発明においては、双極
子アンテナ要素が、所望の視覚に本質的に制限される方
向性を提供し、それによって、検出器要素を冷却する必
要性を除去する。
【００２０】
要約すれば、本発明は、入射放射線を捕獲する双極子
アンテナを使用することによって主として赤外線放射を
検出するために設計された検出器アレイを具備する撮像
装置を含んでなる。前記検出器要素は、入射放射線の波
長よりも実質的に小さな寸法を有する。本発明の主要な
利点は、検出器要素を冷却しないで赤外線画像信号を発
生することである。
アンテナを使用することによって主として赤外線放射を
検出するために設計された検出器アレイを具備する撮像
装置を含んでなる。前記検出器要素は、入射放射線の波
長よりも実質的に小さな寸法を有する。本発明の主要な
利点は、検出器要素を冷却しないで赤外線画像信号を発
生することである。
【００２１】
上述の詳細な説明において、本発明の数種の実施例を
説明したが、本発明は説明した実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の特許請求の範囲に帰属する部分及び
要素のあらゆる代替をも包含することを理解すべきであ
る。 ［図面の簡単な説明］
説明したが、本発明は説明した実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の特許請求の範囲に帰属する部分及び
要素のあらゆる代替をも包含することを理解すべきであ
る。 ［図面の簡単な説明］
【図１】
本発明による入射放射線を検出するための素子のアレ
イの平面図である。
イの平面図である。
【図２】
本発明による赤外線放射検出素子のアレイの別の実施
例の平面図である。
例の平面図である。
【図３】
図２に示した赤外線放射検出装置の３−３線に沿う断
面図である。
面図である。
【図４】
図１及び２に示した赤外線放射検出器アレイのうちの
いずれかを使用する本発明による赤外線放射画像装置の
見取図である。
いずれかを使用する本発明による赤外線放射画像装置の
見取図である。
10、50、132 赤外線検出器アレイ
12 支持構造体
14、16、18、20、22、24、26、28、30 検出器素子
36 双極子アンテナ
54、56、58、60、62、64、66、68 検出器素子
94、96、98 金属領域
102、104 金属部材
118 絶縁基板
116 反射層
120、122、124、126 ブロッキング接点
134 レンズ
138 共通接地線
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｌ 31/0264 Ｈ０１Ｑ 21/06
Ｈ０１Ｑ 9/16 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｋ
21/06 31/08 Ｎ
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H04N 5/33
G01J 1/02 - 5/48
H01L 27/14
H01L 31/0264
H01Q 9/16
H01Q 21/06
Claims (33)
- 【請求項１】入射放射線を検出するための装置であっ
て、 支持構造体、 前記支持構造体の上に取り付けられた双極子アンテナで
あって、前記放射線のほぼ半波長に等しい長さを有する
アンテナ、及び 前記支持構造体の上に取り付けられ、双極子アンテナ側
への電荷キャリアの拡散を防止するブロッキング接点を
介して前記双極子アンテナに接続された、入射フォント
と正孔との間の相互作用の結果として電気信号を発生す
るバンドギャップ検出器要素であって、前記検出器要素
が前記放射線の波長よりも小さな線形寸法を有し、前記
入射放射線が前記双極子アンテナによって捕獲されかつ
前記検出器要素に転送されると前記入射放射線の検出に
対応して出力信号を発生する、バンドギャップ検出器要
素 を含んで成ることを特徴とする入射放射線を検出するた
めの装置。 - 【請求項２】前記バンドギャップ検出器要素がテルル化
水銀カドミウム結晶である請求項１記載の入射放射線を
検出するための装置。 - 【請求項３】前記バンドギャップ検出器要素がアンチモ
ン化インジウム結晶である請求項１記載の入射放射線を
検出するための装置。 - 【請求項４】前記バンドギャップ検出器要素が半導体超
格子結晶である請求項１記載の入射放射線を検出するた
めの装置。 - 【請求項５】前記バンドギャップ検出器要素の線形寸法
が前記入射放射線の波長の1/10よりも小さい請求項１記
載の入射放射線を検出するための装置。 - 【請求項６】約10ミクロンの波長を有する赤外線放射に
対するものであって、前記双極子アンテナの長さが約５
ミクロンであり、前記検出器要素の線形寸法がそれぞれ
1.0ミクロンよりも小さい請求項１記載の入射放射線を
検出するための装置。 - 【請求項７】約５ミクロンの波長を有する赤外線放射に
対するものであって、前記検出器要素の線形寸法が0.5
ミクロンよりも小さい請求項１記載の入射放射線を検出
するための装置。 - 【請求項８】前記ブロッキング接点がテルル化水銀カド
ミウム結晶である請求項１記載の入射放射線を検出する
ための装置。 - 【請求項９】前記バンドギャップ検出器要素が非冷却形
検出器要素である請求項１記載の入射放射線を検出する
ための装置。 - 【請求項１０】入射放射線を検出するための装置であっ
て、 支持構造体、 前記支持構造体の上に均一なアレイをなして取り付けら
れた複数の双極子アンテナであって、前記アンテナの各
々が前記放射線のほぼ半波長に等しい長さを有する複数
の双極子アンテナ、及び 双極子アンテナ側への電荷キャリアの拡散を防止するブ
ロッキング接点を介して前記双極子アンテナにそれぞれ
接続された、入射フォントと正孔との間の相互作用の結
果として電気信号を発生する複数のバンドギャップ検出
器要素であって、前記検出器要素の各々が前記放射線の
波長よりもそれぞれ小さな線形寸法を有し、バンドギャ
ップ検出器要素が共通に接続されて、前記入射放射線が
前記アレイの前記双極子アンテナによって捕獲されかつ
前記検出器要素に転送されると前記入射放射線の検出に
対応して出力信号を発生する、複数のバンドギャップ検
出器要素 を含んで成ることを特徴とする入射放射線を検出するた
めの装置。 - 【請求項１１】前記バンドギャップ検出器要素の各々が
テルル化水銀カドミウム結晶である請求項10記載の入射
放射線を検出するための装置。 - 【請求項１２】前記バンドギャップ検出器要素の各々が
アンチモン化インジウム結晶である請求項10記載の入射
放射線を検出するための装置。 - 【請求項１３】前記バンドギャップ検出器要素の各々が
半導体超格子結晶である請求項10記載の入射放射線を検
出するための装置。 - 【請求項１４】前記バンドギャップ検出器要素の各々の
線形寸法が前記入射放射線の波長の1/10よりも小さい請
求項10記載の入射放射線を検出するための装置。 - 【請求項１５】前記双極子アンテナが前記アレイ内で並
列して配置される請求項10記載の入射放射線を検出する
ための装置。 - 【請求項１６】約10ミクロンの波長を有する赤外線放射
に対するものであって、前記双極子アンテナの各々の長
さが約５ミクロンであり、前記検出器要素がそれぞれ1.
0ミクロンよりも小さい線形寸法を有する請求項10記載
の入射放射線を検出するための装置。 - 【請求項１７】約５ミクロンの波長を有する赤外線放射
に対するものであって、前記双極子アンテナの各々の長
さが約５ミクロンであり、各々の前記検出器要素の線形
寸法が0.5ミクロンよりも小さい請求項10記載の入射放
射線を検出するための装置。 - 【請求項１８】前記ブロッキング接点がテルル化水銀カ
ドミウム結晶である請求項10記載の入射放射線を検出す
るための装置。 - 【請求項１９】前記バンドギャップ検出器要素が非冷却
形検出器要素である請求項10記載の入射放射線を検出す
るための装置。 - 【請求項２０】支持構造体と、 入射赤外線放射を受信するために前記支持構造体の上に
均一なパターンをなして取り付けられた複数の検出器ア
レイであって、前記アレイの各々が、前記赤外線放射線
から成りかつ前記アレイに指向される画像の画素信号を
発生する複数の検出器アレイを含んで成る赤外線放射画
像装置であって、 前記アレイの各々が前記支持構造体の上に均一なパター
ンをなして取り付けられた複数の双極子アンテナを含
み、前記アンテナの各々が前記赤外線放射の半波長にほ
ぼ等しい長さを有し、各々の前記アレイは、線形寸法の
各々が前記赤外線放射波長よりも小さい、入射フォント
と正孔との間の相互作用の結果として電気信号を発生す
る複数のバンドギャップ検出器要素を更に含み、かつ双
極子アンテナ側への電荷キャリアの拡散を防止するブロ
ッキング接点を介してそれぞれ前記双極子アンテナに接
続され、更に共通接続点に接続され、それを介して前記
信号を伝送し、それによって、前記入射赤外線放射が前
記双極子アンテナによって捕獲され、前記検出器要素に
転送されて、前記アレイの各々からの画素信号を発生
し、前記画素信号が前記画像を構成することを特徴とす
る赤外線放射画像装置。 - 【請求項２１】前記バンドギャップ検出器要素の各々が
テルル化水銀カドミウム結晶である請求項20記載の赤外
線放射画像装置。 - 【請求項２２】前記バンドギャップ検出器要素の各々が
アンチモン化インジウム結晶である請求項20記載の赤外
線放射画像装置。 - 【請求項２３】前記バンドギャップ検出器要素の各々が
半導体超格子結晶である請求項20記載の赤外線放射画像
装置。 - 【請求項２４】前記バンドギャップ検出器要素の各々の
線形寸法が前記赤外線放射の波長の1/10よりも小さい請
求項20記載の赤外線放射画像装置。 - 【請求項２５】前記双極子アンテナが前記アレイ内で並
列して配置される請求項20記載の赤外線放射画像装置。 - 【請求項２６】約10ミクロンの波長を有する赤外線放射
に対するものであって、前記双極子アンテナの各々の長
さが約５ミクロンであり、前記検出器要素の線形寸法が
それぞれ1.0ミクロンよりも小さい請求項20記載の赤外
線放射画像装置。 - 【請求項２７】約10ミクロンの波長を有する赤外線放射
に対するものであって、前記双極子アンテナの各々の長
さが約５ミクロンであり、検出器要素の線形寸法が0.5
ミクロンよりも小さい請求項20記載の赤外線放射画像装
置。 - 【請求項２８】前記ブロッキング接点がテルル化水銀カ
ドミウムの結晶である請求項20記載の赤外線放射画像装
置。 - 【請求項２９】前記バンドギャップ検出器要素が非冷却
形検出器要素である請求項20記載の赤外線放射画像装
置。 - 【請求項３０】入射放射線を検出するための装置であっ
て、 支持構造体、 前記支持構造体の上に取り付けられたアンテナ、及び 前記支持構造体の上に取り付けられた、双極子アンテナ
側への電荷キャリアの拡散を防止するブロッキング接点
を介して前記アンテナに接続された、入射フォントと正
孔との間の相互作用の結果として電気信号を発生するバ
ンドギャップ検出器要素を含んで成り、 前記アンテナが前記入射放射線を捕獲し、それを前記検
出器要素へ転送する手段を有し、それによって、前記入
射放射線の検出に対応して出力信号を発生することを特
徴とする入射放射線を検出するための装置。 - 【請求項３１】前記アンテナが前記バンドギャップ検出
器要素とインピーダンス整合された請求項30記載の装
置。 - 【請求項３２】前記アンテナが双極子アンテナである請
求項30記載の装置。 - 【請求項３３】前記アンテナの長さが前記放射線の半波
長にほぼ等しい請求項30記載の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP80000692A JP3372542B2 (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | 非冷却赤外線検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP80000692A JP3372542B2 (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | 非冷却赤外線検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001320629A JP2001320629A (ja) | 2001-11-16 |
| JP3372542B2 true JP3372542B2 (ja) | 2003-02-04 |
Family
ID=18528256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP80000692A Expired - Fee Related JP3372542B2 (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | 非冷却赤外線検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3372542B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012507691A (ja) * | 2008-08-01 | 2012-03-29 | レイセオン カンパニー | 位相走査方式アレイを用いた赤外線コンフォーマルイメージング |
| JP5442648B2 (ja) * | 2011-01-26 | 2014-03-12 | 立山科学工業株式会社 | 赤外線センサ |
| CN105305098B (zh) * | 2015-09-29 | 2018-05-18 | 电子科技大学 | 基于强互耦效应的超宽带共孔径相控阵天线及研制方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2145875B (en) * | 1983-08-12 | 1986-11-26 | Standard Telephones Cables Ltd | Infra-red-detector |
| JPH05264343A (ja) * | 1992-03-19 | 1993-10-12 | Advance Co Ltd | 遠赤外線分光検出素子 |
-
1992
- 1992-04-20 JP JP80000692A patent/JP3372542B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001320629A (ja) | 2001-11-16 |
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