JP4945861B2 - 熱型変位素子及びこれを用いた放射検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱型赤外線検出装置等の熱型放射検出装置などにおいて用いられる熱型変位素子、及びこれを用いた放射検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば静電容量型の熱型赤外線検出装置や光読み出し型の熱型赤外線検出装置においては、基体と、この基体に支持された被支持部とを備えた熱型変位素子が用いられている（特開平８−１９３８８８号公報、米国特許第３，８９６，３０９号公報、特開平１０−２５３４４７号公報等）。前記被支持部は、赤外線を受けて熱に変換する赤外線吸収部と、該赤外線吸収部と熱的に結合されその熱に応じて前記基体に対してバイメタルの原理により変位する変位部とを有している。したがって、放射が熱に変換され、その熱に応じて変位部が湾曲して変位する。
【０００３】
光読み出し型の熱型赤外線検出装置の場合には、例えば、受光した読み出し光を反射する反射板を熱型変位素子の変位部に固定しておき、反射板に読み出し光を照射し、変位部に生ずる変位を読み出し光の反射角度の変化として読み出し、入射赤外線量を検出する。
【０００４】
また、静電容量型の熱型赤外線検出装置の場合には、熱型変位素子の変位部に可動電極部を固定し、この可動電極部と対向するように固定電極部を基体に固定しておき、変位部に生ずる変位による可動電極部の高さ（可動電極部と固定電極部との間の間隔）の変化を両電極部間の静電容量として読み出して、入射赤外線量を検出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の熱型変位素子では、基板に支持された被支持部は単に変位部及び赤外線吸収部を有しているだけであった。このため、ペルチェ素子等の温度調節器を用いて基板の温度を厳密に一定に保つように制御しない限り、入射する赤外線量が同じであっても、環境温度の影響を受けて変位部の変位量が変動してしまう。したがって、前記従来の熱型変位素子を用いた赤外線検出装置では、厳密な基板の温度制御を行わない限り、目標物体からの赤外線を精度良く検出することができない。厳密な基板の温度制御を行えば、環境温度の影響を低減して赤外線検出精度を向上することができるものの、コストアップを免れない。
【０００６】
また、前記従来の熱型変位素子では、基板に支持された被支持部は単に変位部及び赤外線吸収部を有しているだけであり、変位部は膨張係数の異なる２層の膜から構成されていた。したがって、変位部を構成する２層の膜は、熱容量を小さくして応答性を高めるべく非常に薄く構成されることから、成膜時の条件で定まる各膜のストレス（内部応力）等によって、基板に対して上方又は下方に湾曲してしまい、目標物体からの赤外線が入射していない場合において変位部を基板と平行にすることは実際上非常に困難であった。このように、従来の熱型変位素子では、目標物体からの赤外線が入射していない初期状態において（すなわち、初期的に）、変位部が基板に対して上方又は下方に湾曲していることから、この熱型変位素子を用いた従来の赤外線検出装置では、種々の不都合が生ずる。
【０００７】
すなわち、例えば、前記従来の光読み出し型の赤外線検出装置では、変位部に固定した反射板が初期的に基板に対して傾いてしまう。このため、組立時に読み出し光学系の光学部品等のアライメント等に手数を要する。また、熱型変位素子の被支持部及び反射板を１画素としてこの画素を基板上に１次元状又は２次元状に配置し、読み出し光により赤外線の像を形成する場合には、各画素の反射板が基板に対して初期的に傾いていることから、初期的に各反射板が全体として同一平面内には位置し得ずに、各反射板の間に階段状の段差が生じてしまう。したがって、例えば、読み出し光による各反射板の像（各部の光量は対応する反射板の傾きに応じて異なる像）を形成することにより赤外線の像を得るような場合には、その像を形成する読み出し光学系が大きな被写界深度を持つ必要が生じたり、形成した像が本来の像を斜めから見たような像となってしまったりするなどの不都合が生ずる。
【０００８】
また、例えば、前記従来の静電容量型の赤外線検出装置では、変位部に固定した可動電極部が初期的に固定電極部に対して傾いてしまう。両電極部間の静電容量は両電極部間の間隔に反比例することから、電極間隔が狭いほど、電極部間の静電容量が大きくなり、赤外線照射による温度変化に対する電極部間の静電容量の変化も大きくなる。つまり、電極間隔が狭いほど高感度の赤外線検出ができる。ただし、電極部同士が接触してしまうと、それ以上電極間の容量を増加させる変化が起き得ず、ダイナミックレンジが制限されてしまうので、電極部同士は接触させてはならない。したがって、電極部同士が接触しない程度に電極部間の間隔を極力狭く設定しておくことが好ましい。ところが、前記従来の赤外線検出装置では、前述したように可動電極部が固定電極部に対して傾いてしまうため、電極間隔が広がりすぎたり電極部同士が接触したりして、赤外線検出の感度が低下したり、ダイナミックレンジが制限されたりする不都合が生ずる。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、変位部が初期的に湾曲することに起因して従来発生していた種々の不都合を解消することができる、熱型変位素子及びこれを用いた放射検出装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、厳密な温度制御等を行わない場合には、従来に比べて、環境温度の変化による影響を一層抑えることができ、より精度良く放射を検出することができる、熱型変位素子及びこれを用いた放射検出装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【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の態様による熱型変位素子は、基体と、該基体に支持された被支持部とを備えたものである。そして、前記被支持部は、第１及び第２の変位部と、熱抵抗の高い熱分離部と、放射を受けて熱に変換する放射吸収部とを含む。前記第１及び第２の変位部の各々は、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった少なくとも２つの層を有する。前記第１の変位部は、前記基体に対して、前記熱分離部を介することなく機械的に連続する。前記放射吸収部及び前記第２の変位部は、前記基体に対して、前記熱分離部及び前記第１の変位部を介して機械的に連続する。前記第２の変位部は前記放射吸収部と熱的に結合される。なお、前記放射は、赤外線のみならず、Ｘ線、紫外線等の不可視光や他の種々の放射であってもよい。
【００１２】
この第１の態様による熱型変位素子は、被支持部において、放射吸収部に熱的に結合され放射に応答して湾曲する第２の変位部の他に、第１の変位部を有している。したがって、第１及び第２の変位部の位置関係や膜構成（層構成）の関係を、例えば、後述する第２の態様や第６の態様のように適宜定めることにより、第２の変位部の初期的な湾曲により生じようとする第２の変位部の終点部の初期的な傾きを、第１の変位部の初期的な湾曲により低減又はキャンセルすることができる。このため、前記第１の態様によれば、第２の変位部の終点部に対して反射板や可動電極等を固定することによって、変位部が初期的に湾曲することにより生じていた従来の種々の不都合を解消又は軽減することができる。
【００１３】
ところで、前記第１の態様では、被支持部における機械的に連続するルートにおいて、第１の変位部が基体に近い側に配置されるとともに、第２の変位部及び放射吸収部が基体から遠い側に配置され、これらの間に熱分離部が配置されている。この熱分離部は、第２の変位部から基体への熱の流れを制御する。したがって、放射吸収部が目標物体から赤外線、Ｘ線、紫外線等の放射を受けると、この放射は放射吸収部により吸収されて熱に変換され、第２の変位部で熱を吸収して温度が上昇し、第２の変位部が湾曲する。また、発生した熱が第１の変位部に流れ込む量と、第１の変位部から基体に流れだす熱の量は概略等しくなるので、第１の変位部で熱の吸収は起こらず温度は変化しない。このため、第１の変位部は湾曲しない。よって、第２の変位部の終点部は、目標物体からの放射量に応じて傾くことになる。したがって、後述する第１４乃至第１８の態様のように、第２の変位部の終点部に対して反射板や可動電極等を固定しておくことによって、目標物体からの赤外線等の放射を検出することができる。
【００１４】
そして、厳密な基体の温度制御等を行わない場合には、環境温度が変化すると、環境温度の変化のみに依存する熱流はやがて熱平衡に達する。これに伴う第１及び第２の変位部の温度変化は等しい。この温度変化に応じて、第１の変位部も第２の変位部も等しく湾曲する。前述したように、第１及び第２の変位部の位置関係や膜構成の関係を、例えば、後述する第２の態様や第６の態様のように適宜定めることにより、環境温度の変化による第２の変位部の湾曲により生じようとする第２の変位部の終点部の傾きを、環境温度の変化による第１の変位部の湾曲により低減又はキャンセルすることができる。このため、前記第１の態様によれば、厳密な基体の温度制御等を行わない場合には、環境温度の変化による第２の変位部の終点部の傾きの変化量が小さくなり、より精度良く放射を検出することができる。
【００１５】
もっとも、前記第１の態様による熱型変位素子を用いる場合、当該素子を真空容器内に収容したり、基体の温度を厳密に制御したりして、環境温度の変化の影響を防止するようにしてもよい。この場合、前記第１の変位部は、環境温度変化をキャンセルするように変位するという動作は行わなくなる。しかし、この場合であっても、前記第１の変位部は、第２の変位部の初期的な湾曲により生じようとする第２の変位部の終点部の初期的な傾きを低減又はキャンセルする手段として作用し、その役割は大きい。
【００１６】
本発明の第２の態様による熱型変位素子は、前記第１の態様において、前記第１の変位部の始点部から前記第１の変位部の終点部へ向かう向きと、前記第２の変位部の始点部から前記第２の変位部の終点部へ向かう向きとが、実質的に逆であり、前記第１の変位部の前記少なくとも２つの層と前記第２の変位部の前記少なくとも２つの層とは、各層を構成する物質同士が同じであるとともに各物質の層の重なり順序が同じであるものである。
【００１７】
ここで、変位部の始点部とは、基体から機械的に連続するルートにおいて、当該変位部の端部のうち基体に近い側の端部をいう。また、変位部の終点部とは、基体から機械的に連続するルートにおいて、当該変位部の端部のうち基体から遠い側の端部をいう。
【００１８】
前記第２の態様は、前記第１の態様における第１及び第２の変位部の位置関係及び膜構成の関係の一例を挙げたものである。
【００１９】
本発明の第３の態様による熱型変位素子は、前記第２の態様において、前記第１の変位部における前記第１の変位部の始点部から前記第１の変位部の終点部までの長さと、前記第２の変位部における前記第２の変位部の始点部から前記第２の変位部の終点部までの長さとが、実質的に等しいものである。
【００２０】
この第３の態様のように、前記各長さを実質的に等しくしておくと、第２の変位部の終点部の初期的な傾きがより低減され、また、環境温度の変化による第２の変位部の終点部の傾きの変化量がより低減されるので、好ましい。
【００２１】
本発明の第４の態様による熱型変位素子は、前記第３の態様において、前記第１及び第２の変位部の幅方向から見た場合の、前記第１の変位部の始点部の位置と前記第２の変位部の終点部の位置とが、実質的に同一であるものである。
【００２２】
この第４の態様のように前記位置を実質的に同一にしておくと、前記第１の変位部によって、第２の変位部の初期的な湾曲により生じようとする第２の変位部の終点部の基体に対する初期的な高さ方向の変位もキャンセルすることができるとともに、環境温度の変化による第２の変位部の終点部の高さ方向の変位もキャンセルすることができる。したがって、この第４の態様は、変位量として、第２の変位部の終点部の傾きではなく、第２の変位部の終点部の基体からの高さを、入射した放射量として読み出す場合に、特に有効である。
【００２３】
本発明の第５の態様による熱型変位素子は、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、前記第１の変位部の前記少なくとも２つの層及び前記第２の変位部の前記少なくとも２つの層を、対応する各層ごとにそれぞれ同時に成膜し得る構造を有するものである。
【００２４】
この第５の態様のような構造を採用すると、第１及び第２の変位部を同時に同一の製造工程で作製することができる。つまり、例えば第１及び第２の変位部がそれぞれ下側膜及び上側膜の２層で構成される場合、第１及び第２の変位部の下側膜を同時に形成することができ、その後、第１及び第２の変位部の上側膜を同時に形成することができる。第１及び第２の変位部を別々の製造工程で作製するとすれば、第１の変位部と第２の変位部とで、膜特性（ストレス（内部応力）や膜厚など）の差が比較的大きくなってしまう。したがって、第１の変位部と第２の変位部とで、初期的な湾曲の具合や環境温度の変化による湾曲の具合が異なってしまう。この点、前記第５の態様によれば、第１及び第２の変位部を同時に同一の製造工程で作製することができるので、両者の膜特性の差がほとんどなくなり、第１の変位部と第２の変位部とで、初期的な湾曲の具合や環境温度の変化による湾曲の具合の差がほとんどなくなり、より好ましい。なお、第１及び第２の変位部を互いに近接させておくと、第１及び第２の変位部の膜特性の差がより小さくなるので、一層好ましい。
【００２５】
本発明の第６の態様による熱型変位素子は、前記第１の態様において、前記第１の変位部の始点部から前記第１の変位部の終点部へ向かう向きと、前記第２の変位部の始点部から前記第２の変位部の終点部へ向かう向きとが、実質的に同じであり、前記第１の変位部の前記少なくとも２つの層と前記第２の変位部の前記少なくとも２つの層とは、各層を構成する物質同士が同じであるとともに各物質の層の重なり順序が逆であるものである。
【００２６】
前記第６の態様は、前記第１の態様における第１及び第２の変位部の位置関係及び膜構成の関係の他の例を挙げたものである。
【００２７】
本発明の第７の態様による熱型変位素子は、前記第６の態様において、前記第１の変位部における前記第１の変位部の始点部から前記第１の変位部の終点部までの長さと、前記第２の変位部における前記第２の変位部の始点部から前記第２の変位部の終点部までの長さとが、実質的に等しいものである。
【００２８】
この第７の態様のように、前記各長さを実質的に等しくしておくと、第２の変位部の終点部の初期的な傾きがより低減され、また、環境温度の変化による第２の変位部の終点部の傾きの変化量がより低減されるので、好ましい。
【００２９】
本発明の第８の態様による熱型変位素子は、前記第１乃至第７のいずれかの態様において、前記第１及び第２の変位部を湾曲していない状態にしたときに、前記第１の変位部、前記第２の変位部、前記熱分離部の少なくとも一部、及び前記放射吸収部、のうちの少なくとも１つが位置する階層は、その残りが位置する階層と異なるものである。
【００３０】
前記第１乃至第７の態様では、第１及び第２の変位部、熱分離部並びに放射吸収部を全て同一階層に配置してもよい。しかし、複数の単位素子を基板上に１次元状又は２次元状に配置する場合には、前記第８の態様のようにあるものを他のものと異なる階層に配置すれば、当該単位素子の構成部分同士又は当該単位素子の構成部分と隣接の単位素子の構成部分とを、互いに上下に重ねて配置することが可能となり、いわゆる開口率を向上させることができる。
【００３１】
本発明の第９の態様による熱型変位素子は、基体と、該基体に支持された被支持部とを備えたものである。そして、前記被支持部は、熱抵抗の高い熱分離部と、放射を受けて熱に変換する放射吸収部と、第１及び第２の変位部とを含む。前記第１の変位部及び第２の変位部の各々は、複数の個別変位部を有する。前記第１の変位部の前記複数の個別変位部の各々は、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった少なくとも２つの層を有する。前記第２の変位部の前記複数の個別変位部の各々は、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった少なくとも２つの層を有する。前記第１の変位部は、前記基体に対して、前記熱分離部を介することなく機械的に連続する。前記放射吸収部及び前記第２の変位部は、前記基体に対して、前記熱分離部及び前記第１の変位部を介して機械的に連続する。前記第２の変位部は前記放射吸収部と熱的に結合される。
【００３２】
本発明の第１０の態様による熱型変位素子は、前記第９の態様において、前記第１の変位部の前記複数の個別変位部は、前記第１の変位部の始点部から前記第１の変位部の終点部にかけて、所定の向きに順次機械的に接続されたものである。そして、前記第２の変位部の前記複数の個別変位部は、前記第２の変位部の始点部から前記第２の変位部の終点部にかけて、所定の向きに順次機械的に接続される。前記第１の変位部の始点部から前記第１の変位部の終点部へ向かう向きと、前記第２の変位部の始点部から前記第２の変位部の終点部へ向かう向きとが、実質的に逆である。前記第１の変位部の前記複数の個別変位部のそれぞれの前記少なくとも２つの層、及び、前記第２の変位部の前記複数の個別変位部のそれぞれの前記少なくとも２つの層は、互いに、各層を構成する物質同士が同じであるとともに各物質の層の重なり順序が同じである。
【００３３】
本発明の第１１の態様による熱型変位素子は、前記第９又は第１０の態様において、前記第１の変位部の前記複数の個別変位部の前記少なくとも２つの層及び前記第２の変位部の前記複数の個別変位部の前記少なくとも２つの層を、対応する各層ごとにそれぞれ同時に成膜し得る構造を有するものである。
【００３４】
なお、前記第９の態様は、前記第１０の態様に限定されるものではなく、例えば、次の熱型変位素子も含む。すなわち、この熱型変位素子は、前記第９の態様において、前記第１の変位部の前記複数の個別変位部は、前記第１の変位部の始点部から前記第１の変位部の終点部にかけて、所定の向きに順次機械的に接続されたものである。そして、前記第２の変位部の前記複数の個別変位部は、前記第２の変位部の始点部から前記第２の変位部の終点部にかけて、所定の向きに順次機械的に接続される。前記第１の変位部の始点部から前記第１の変位部の終点部へ向かう向きと、前記第２の変位部の始点部から前記第２の変位部の終点部へ向かう向きとが、実質的に同じである。前記第１の変位部の前記複数の個別変位部のそれぞれの前記少なくとも２つの層は、互いに、各層を構成する物質同士が同じであるとともに各物質の層の重なり順序が同じである。前記第２の変位部の前記複数の個別変位部のそれぞれの前記少なくとも２つの層は、互いに、各層を構成する物質同士が同じであるとともに各物質の層の重なり順序が同じである。前記第１の変位部の前記複数の個別変位部のそれぞれの前記少なくとも２つの層と、前記第２の変位部の前記複数の個別変位部のそれぞれの前記少なくとも２つの層とは、各層を構成する物質同士が同じであるとともに各物質の層の重なり順序が逆である。
【００３５】
本発明の第１２の態様による熱型変位素子は、前記第９乃至第１１のいずれかの態様において、前記第１及び第２の変位部を湾曲していない状態にしたときに、前記第１の変位部の前記複数の個別変位部、前記第２の変位部の前記複数の個別変位部、前記熱分離部の少なくとも一部及び前記放射吸収部のうちの少なくとも１つが位置する階層は、その残りが位置する階層と異なるものである。
【００３６】
前記第９乃至第１２の態様は、第１及び第２の変位部がそれぞれ複数の個別変位部を有しているが、前記第１、第２、第５及び第８の態様とそれぞれ実質的に同様であり、それらの態様とそれぞれ同様の利点が得られる。また、前記第１２の態様では、第１の変位部の複数の個別変位部同士の階層を変えたり、第２の変位部の個別変位部同士の階層を変えたりすることもできるので、第１及び第２の変位部の全体の長さを長くして感度（入射放射量に対する変位量、ひいては放射検出感度）をより高めつつ、いわゆる開口率を向上させることができる。
【００３７】
本発明の第１３の態様による熱型変位素子は、前記第１乃至第１２のいずれかの態様において、前記放射を前記第１の変位部に対して実質的に遮蔽する遮蔽部を備えたものである。
【００３８】
前記第１乃至第１２の態様では、第１の変位部が放射を吸収する特性を有していれば、放射吸収部のみならず第１の変位部にも放射が入射してしまうと、第１の変位部において放射を吸収してしまい、第１の変位部が温度上昇して変位する。この変位は、放射吸収部が放射を受けたことにより第２の変位部が発生すべき変位をキャンセルする方向に作用するので、放射の検出感度が低下する原因となる。そこで、この感度低下を防止するため、前記第１３の態様のように、遮蔽部を設けることが好ましい。もっとも、第１の変位部が放射を吸収する特性を有していても、検出感度の低下はさほど大きくないので、必ずしも遮蔽部を設ける必要はない。特に、第１の変位部が放射を吸収する特性をほとんど有していない場合には、遮蔽部を設けておかなくても、ほとんど検出感度の低下を来すことがない。
【００３９】
本発明の第１４の態様による熱型変位素子は、前記第１乃至第１３の態様において、前記放射吸収部は、入射した放射の一部を反射する特性を有し、ｎを奇数、前記放射の所望の波長域の中心波長をλ_０として、前記放射吸収部から実質的にｎλ_０／４の間隔をあけて配置され前記放射を略々全反射する放射反射部を備えたものである。
【００４０】
この第１４の態様によれば、放射吸収部に放射反射部と反対側から放射が入射すると、入射した放射は放射吸収部で一部吸収され、残りは放射反射部で反射され放射吸収部で反射し再度放射反射部に入射する。このため、放射吸収部と放射反射部との間で干渉現象が起こり、両者の間隔が入射放射の所望の波長域の中心波長の１／４の略奇数倍とされているので、放射吸収部での放射吸収がほぼ最大となり、放射吸収部における放射の吸収率が高まる。したがって、放射吸収部の厚みを薄くしてその熱容量を小さくしても、放射の吸収率を高めることができる。その結果、検出感度及び検出応答性の両方を高めることができる。
【００４１】
本発明の第１５の態様による放射検出装置は、前記第１乃至第１４のいずれかの態様による熱型変位素子と、前記第２の変位部に対して固定された変位読み出し部材であって、前記第２の変位部に生じた変位に応じた所定の変化を得るために用いられる変位読み出し部材とを備えたものである。
【００４２】
なお、前記第１５の態様では、前記被支持部及び前記変位読み出し部材を１個の素子（画素に相当）として当該素子を複数個有し、当該素子が１次元状又は２次元状に配列されていてもよい。この場合には、当該放射検出装置は放射による像を撮像する撮像装置を構成することになる。勿論、前記第１５の態様では、単に放射を検出する場合には、１個の素子のみを有していればよい。
【００４３】
本発明の第１６の態様による放射検出装置は、前記第１５の態様において、前記変位読み出し部材は受光した読み出し光を反射する反射部であるものである。
【００４４】
本発明の第１７の態様による放射検出装置は、前記第１５の態様において、前記変位読み出し部材は可動反射部であり、前記基体に対して固定された固定反射部を備え、前記可動反射部及び前記固定反射部は、実質的に反射型回折格子を構成し、受光した読み出し光を回折光として反射させるものである。
【００４５】
本発明の第１８の態様による放射検出装置は、前記第１５の態様において、前記変位読み出し部材は受光した読み出し光の一部のみを反射するハーフミラー部であり、該ハーフミラー部と対向するように前記基体に対して固定された反射部を備えたものである。
【００４６】
本発明の第１９の態様による放射検出装置は、前記変位読み出し部材は受光した読み出し光を反射する読み出し光反射部であり、該読み出し光反射部と対向するように前記基体に対して固定され受光した読み出し光の一部のみを反射するハーフミラー部を備えたものである。
【００４７】
本発明の第２０の態様による放射検出装置は、前記第１９の態様において、前記読み出し光反射部は、ｎを奇数、前記放射の所望の波長領域の中心波長をλ_０として、前記放射吸収部から実質的にｎλ_０／４の間隔をあけて配置され前記放射を略々全反射する放射反射部を兼用するものである。
【００４８】
本発明の第２１の態様による放射検出装置は、前記第１５の態様において、前記変位読み出し部材は可動電極部であり、該可動電極部と対向するように前記基体に対して固定された固定電極部を備えたものである。
【００４９】
本発明の第２２の態様による放射検出装置は、前記第２１の態様において、前記固定電極部は、前記可動電極部に対して前記基体と反対の側に配置されたものである。
【００５０】
本発明の第２３の態様による放射検出装置は、前記第２２の態様において、前記可動電極部は、ｎを奇数、前記放射の所望の波長領域の中心波長をλ_０として、前記放射吸収部から実質的にｎλ_０／４の間隔をあけて配置され前記放射を略々全反射する放射反射部を兼用するものである。
【００５１】
前記第１４乃至第２３の態様は、前記第１乃至第１４の態様による熱型変位素子を用いた放射検出装置の例を挙げたものである。
【００５２】
なお、前記第１乃至第２３の態様において、第１及び第２の変位部以外の構成要素についてはそれぞれ、例えば、平面部と、当該平面部の周辺部分の少なくとも一部に渡って立ち上がるか又は立ち下がるように形成された立ち上がり部又は立ち下がり部とを有するように、構成しておくことが、好ましい。この場合、平面部が立ち上がり部又は立ち下がり部により補強され、所望の強度を確保しつつ、膜厚を薄くすることができる。
【００５３】
【発明の実施の形態】
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。
【００５４】
［第１の実施の形態］
【００５５】
図１は本発明の第１の実施の形態による放射検出装置の単位画素（単位素子）を模式的に示す概略平面図である。図２は図１中のＸ１−Ｘ２線に沿った概略断面図、図３は図１中のＸ３−Ｘ４線に沿った概略断面図である。ただし、図１乃至図３は、本実施の形態による放射検出装置の製造途中において、犠牲層２０を除去する前の状態を示している。この犠牲層２０は、図２及び図３では示しているが、図１では省略している。図面には示していないが、図１中のＸ５−Ｘ６線に沿った概略断面図は図３と同様となり、図１中のＸ７−Ｘ８線に沿った概略断面図は図２と同様となる。なお、説明の便宜上、図１に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を定義し、Ｘ軸方向に沿った互いに逆の＋Ｘ方向の向きと−Ｘ方向の向きを定義する。
【００５６】
図４（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態による放射検出装置の、犠牲層２０を除去した後の完成状態を模式的に示す図であり、図１中のＸ９−Ｘ１０矢視図に相当している。図４（ａ）は、目標物体からの赤外線ｉが入射していない状態において、環境温度がＴ０である場合に、熱平衡に達して基板及び素子各部の温度もＴ０となったときの様子を示している。図４（ｂ）は、目標物体からの赤外線ｉが入射していない状態において、環境温度がＴ１（Ｔ１≠Ｔ０）である場合に、熱平衡に達して基板１及び素子全体の温度もＴ１となったときの様子を示している。図４（ｃ）は、環境温度及び基板温度がＴ０である場合において、目標物体からの赤外線ｉが入射している様子を示している。なお、理解を容易にするため、図４において、変位部５，９の湾曲具合を誇張して示している。
【００５７】
本実施の形態による放射検出装置は、基体としての赤外線ｉを透過させるＳｉ基板等の基板１（その面はＸＹ平面と平行である。）と、基板１に支持された被支持部２と、被支持部２の第２の変位部９，１０に生じた変位に応じた所定の変化を得るために用いられる変位読み出し部材としての、受光した読み出し光ｊを反射する反射板１２を備えている。
【００５８】
本実施の形態では、被支持部２は、基板１からＺ軸方向（上下方向）に立ち上がった２つの脚部３，４を介して、基板１上に浮いた状態に支持されている。被支持部２は、２つの第１の変位部５，６と、熱抵抗の高い２つの熱分離部７，８と、２つの第２の変位部９，１０と、赤外線ｉを受けて熱に変換する赤外線吸収部１１とを有している。
【００５９】
本実施の形態による放射検出装置は、図１中の左右に関して左右対称に構成され、脚部４、第１の変位部６、熱分離部８及び第２の変位部１０はそれぞれ脚部３、第１の変位部５、熱分離部７及び第２の変位部９に相当しているので、脚部４、第１の変位部６、熱分離部８及び第２の変位部１０の説明は省略する。本実施の形態では、機械的な構造の安定性を得るために、脚部、第１の変位部、熱分離部及び第２の変位部からなる組を２つ設けているが、本発明では当該組は１つ以上であればよい。
【００６０】
第１の変位部５は、Ｚ軸方向（上下方向）に互いに重なった２つの膜（層）２１，２２で構成され、その一方端部（始点部）が脚部３に接続されている。したがって、第１の変位部５は、基板１に対して、熱分離部７を介することなく機械的に連続している。第１の変位部５は、犠牲層２０が除去されていない段階では、図２及び図３に示すように、犠牲層２０により保持されて湾曲せずに、基板１と平行にＸ軸方向に真っ直ぐ延びている。
【００６１】
膜２１及び膜２２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、第１の変位部５は、いわゆるバイモルフ構造（bi-material elementともいう。）を構成している。したがって、犠牲層２０が除去された完成後では、第１の変位部５は、熱を受けて温度上昇すると、その温度に応じて、下側の膜２１の膨張係数が上側の膜２２の膨張係数より小さい場合には下方に湾曲し（あるいは上方への湾曲の程度が減り）、逆の場合には上方に湾曲する（あるいは下方への湾曲の程度が減る）。本実施の形態では、下側の膜２１はＳｉＮ膜で構成され、上側の膜２２はＡｌ膜（その膨張係数はＳｉＮ膜の膨張係数より大きい）で構成され、第１の変位部５は、熱を受けて温度上昇すると、その温度に応じて下方に湾曲する（あるいは上方への湾曲の程度が減る）ようになっている。
【００６２】
本実施の形態では、脚部３は、第１の変位部５を構成しているＳｉＮ膜２１及びＡｌ膜２２がそのまま連続して延びることによって形成され、脚部３の熱抵抗は非常に小さくなっている。このように脚部３の熱抵抗は小さい方が好ましいが、脚部３は、例えば、断熱性の高い材料のみで構成するなどによって、その熱抵抗を高くしておいてもよい。
【００６３】
第１の変位部５の他方端部（終点部）は、熱分離部７の一方端部に接続されている。第１の変位部５の始点部から終点部へ向かう向きは、＋Ｘ方向の向きとなっている。熱分離部７は、断熱性の高い材料で構成され、本実施の形態ではＳｉＮ膜で構成されている。熱分離部７は、主にＸ軸方向に延びた後にややＹ軸方向に延びるＬ字状に構成されている。なお、図中、３ａ，４ａは、脚部３，４における基板１上へのコンタクト部をそれぞれ示している。
【００６４】
熱分離部７の他方端部には、第２の変位部９の一方端部（始点部）が接続されている。これにより、第２の変位部９は、基板１に対して、熱分離部７及び第１の変位部５を介して機械的に連続している。第２の変位部９は、犠牲層２０が除去されていない段階では、図２及び図３に示すように、犠牲層２０により保持されて湾曲せずに、基板１と平行にＸ軸方向に真っ直ぐ延びている。第２の変位部９の他方端部（終点部）は、反射板１２に接続されている。第２の変位部９の始点部から終点部へ向かう向きは、−Ｘ方向の向きとなっている。この向きは、第１の変位部５の始点部から終点部へ向かう向きと逆である。
【００６５】
第２の変位部９は、第１の変位部５と同様に、Ｚ軸方向（上下方向）に互いに重なった２つの膜（層）２３，２４で構成され、バイモルフ構造（bi-material elementともいう。）を構成している。本実施の形態では、第１の変位部５の２つの層２１，２２と第２の変位部９の２つの層２３，２４とは、各層を構成する物質同士が同じであるとともに各物質の層の重なり順序が同じとされている。具体的には、第２の変位部９の下側の膜２３が、第１の変位部５の下側の膜２１と同じく、ＳｉＮ膜とされている。第２の変位部９の上側の膜２４が第１の変位部５の上側の膜２２と同じく、Ａｌ膜とされている。
【００６６】
本実施の形態では、図１に示すように、第１の変位部５の始点部から終点部までの長さＬ１と、第２の変位部９の始点部から終点部までの長さＬ２とが、実質的に等しくされている。また、変位部５，９の下側の膜２１，２３の膜厚は互いに実質的に同一とされ、変位部５，９の上側の膜２２，２４の膜厚も互いに実質的に同一にされている。本実施の形態では、変位部５，９の幅（図１中のＹ軸方向に沿った幅）も互いに同一とされているが、それらの幅は、変位部５，９の変位発生特性に影響を与えないので、適宜異なる値に設定しておいてもよい。
【００６７】
また、本実施の形態では、前記反射板１２は、Ａｌ膜で構成されている。赤外線吸収部１１は、金黒等の赤外線吸収膜で構成され、反射板１２の下面に形成されている。したがって、本実施の形態では、赤外線吸収部１１は、反射板１２を介して第２の変位部９に熱的に結合されている。これにより、赤外線吸収部１１は、基板１に対して、熱分離部７及び第１の変位部５を介して機械的に連続している。もっとも、赤外線吸収部１１を反射板１２の下面に形成する代わりに、例えば、第２の変位部９，１０を構成する膜を赤外線吸収部として兼用してもよいし、第２の変位部９，１０に赤外線吸収部として金黒等の赤外線吸収膜を形成してもよい。
【００６８】
本実施の形態では、赤外線ｉが基板１の下側から入射されるが、この赤外線ｉを第１の変位部５，６に対して遮蔽する遮蔽部として、Ａｌ膜等からなる赤外線遮光膜１３，１４が、第１の変位部５，６の下方において基板１上に形成されている。したがって、本実施の形態では、第１の変位部５，６の下側膜２１であるＳｉＮ膜が赤外線吸収性を有するが、検出感度の低下を招くようなことがない。もっとも、赤外線遮光膜１３，１４は必ずしも形成しておかなくてもよい。また、熱分離部７，８が赤外線吸収性を有するＳｉＮ膜で構成されているため、遮光膜１３，１４をこの部分の下方にも及ばせているが、必ずしもこの部分を遮光する必要はない。
【００６９】
さらに、本実施の形態では、図１乃至図３に示すように、第１及び第２の変位部５，９を湾曲していない状態にしたときに、第１及び第２の変位部５，９、熱分離部７、赤外線吸収部１１、反射板１２は、基板１の面から１段高い同一階層に位置するようになっている。
【００７０】
また、本実施の形態では、第１の変位部５の２つの膜２１，２２及び第２の変位部９の２つの膜２３，２４を、対応する各層ごとにそれぞれ同時に成膜し得る構造を有している。つまり、第１の変位部５の下側膜２１と第２の変位部９の下側膜２３とを同時に形成することができ、その後、第１の変位部５の上側膜２２と第２の変位部９の上側膜２４とを同時に形成することができる構造を有している。すなわち、本実施の形態では、変位部５，９は、膜２１，２２の重なり方向（Ｚ軸方向）から見た場合に、互いに重ならないように配置されているとともに、下側の膜２１及び下側の膜２３のいずれか一方に対して上側に位置するとともに他方に対して下側に位置する膜が存在せず、上側の膜２２及び上側の膜２４のいずれか一方に対して上側に位置するとともに他方に対して下側に位置する膜が存在していない。
【００７１】
図面には示していないが、本実施の形態による放射検出装置では、脚部３，４、被支持部２、反射板１２及び赤外線遮光膜１３，１４を単位素子（画素）として、この画素が基板１上に１次元状又は２次元状に配置されている。この点は、後述する各実施の形態についても同様である。
【００７２】
以上の説明からわかるように、基板１、脚部３，４、被支持部２、反射板１２及び赤外線遮光膜１３，１４が熱に応じて変位を発生する熱型変位素子を構成しており、各単位画素においてこの熱型変位素子の被支持部２が１つずつ用いられている。
【００７３】
ここで、本実施の形態による放射検出装置の製造方法の一例について、図１乃至３を参照して説明する。
【００７４】
まず、赤外線遮光膜１３，１４となるべきＡｌ膜を蒸着法等によりデポした後、フォトリソエッチング法によりパターニングし、赤外線遮光膜１３，１４の形状とする。次に、Ｓｉ基板１上の全面に犠牲層２０としてのレジストを塗布し、この犠牲層２０に、脚部３，４のコンタクト部３ａ，４ａに応じた開口をフォトリソグラフィーにより形成する。
【００７５】
次に、ＳｉＮ膜をＰ−ＣＶＤ法などによりデポした後、フォトリソエッチング法によりパターニングし、熱分離部７，８の形状とする。次に、脚部３，４の下側膜、第１の変位部５，６の下側膜２１、第２の変位部９，１０の下側膜２３となるべきＳｉＮ膜をＰ−ＣＶＤ法などによりデポした後、フォトリソエッチング法によりパターニングし、それぞれの形状とする。ここでは、上記の様にＳｉＮ膜の加工を二度に分けて行った。このようにすれば、熱分離部７，８の膜厚とその他の部分（脚部３，４、第１の変位部５，６の下側膜２１、第２の変位部９，１０の下側膜２３）の膜厚とをそれぞれ適切な値とすることができる。しかし、本発明はこれに限るものではなく、上記の膜を同時に一体的に加工してもよい。このようにすれば、工程が少なくなるという効果がある。
【００７６】
次に、脚部３，４の上側膜、第１の変位部５，６の上側膜２２、第２の変位部９，１０の上側膜２４となるべきＡｌ膜を蒸着法などによりデポした後、フォトリソエッチング法によりパターニングし、それぞれの形状とする。次に、赤外線吸収部１１となるべき金黒の膜を蒸着法などによりデポした後、フォトリソエッチング法によりパターニングし、赤外線吸収部１１の形状とする。その後、反射板１２となるべきＡｌ膜を蒸着法などによりデポした後、フォトリソエッチング法によりパターニングし、反射板１２の形状とする。図２及び図３は、この状態を示している。
【００７７】
最後に、この状態の基板を、ダイシングなどによりチップ毎に分割し、犠牲層２０をアッシング法などにより除去する。これにより、本実施の形態による放射検出装置が完成する。
【００７８】
このようにして本実施の形態による放射検出装置を作製し、犠牲層２０を除去すると、犠牲層２０による保持が解除されるので、第１及び第２の変位部５，９は、製造時における成膜時の条件で定まる各膜２１〜２４の内部応力等によって、初期的に湾曲する。今、このときの環境温度（例えば、所定の室温）がＴ０であり、熱平衡に達して基板１及び素子各部の温度もＴ０となっているとすると、第１及び第２の変位部５，９の温度も同じＴ０であることから、図４（ａ）に示すように、反射板１２は基板１と平行になる。この理由について以下に説明する。
【００７９】
本実施の形態では、前述したように、第１の変位部５と第２の変位部９とは、（ａ）始点部から終点部へ向かう向きが互いに逆向きであり、（ｂ）両方ともＡｌ膜とＳｉＮ膜の２重膜であって各層を構成する物質同士が同じであり、（ｃ）上がＡｌ膜で下がＳｉＮ膜であって各物質の層の重なり順序が同じであり、（ｄ）始点部から終点部までの長さが同じであり、（ｅ）両方とも対応する層の膜厚が同じである。前記（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）の理由で、図４（ａ）に示すように、第１の変位部５の始点部に対する終点部のなす角度θ１（熱分離部７が基板１に対してなす角度に相当）の絶対値と、第２の変位部９の始点部に対する終点部のなす角度θ２（反射板１２が熱分離部７に対してなす角度に相当）の絶対値とが、等しくなる。そして、前記（ａ）及び（ｃ）の理由で、角度θ１の方向と角度θ２の方向との関係が、基板１に対して第２の変位部９の終点部がなす角度θ３（反射板１２が基板１に対してなす角度に相当。図４（ａ）（ｂ）では図示せず。）に対して、互いにキャンセルする関係となっている。つまり、θ３＝θ２−θ１となっている。したがって、図４（ａ）に示すように、反射板１２は基板１と平行になる。
【００８０】
このように、本実施の形態によれば、第１及び第２の変位部５，９に初期的な湾曲が生ずるものの、第２の変位部９の終点部を基板１と平行にすることができ、ひいては反射板１２を基板１と平行にすることができる。
【００８１】
次に、図４（ｂ）に示すように、環境温度がＴ０からＴ１に変化したときを考える。熱平衡に達して基板１及び素子全体の温度もＴ１になると、第１及び第２の変位部５，９の温度も同じＴ１となる。したがって、図４（ｂ）に示すように、図４（ａ）の場合に比べて前記角度θ１及びθ２は変化する。しかし、この場合であっても、前記（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）の理由で、前記角度θ１と前記角度θ２とは同一となる。このため、反射板１２は基板１と平行のままである。つまり、環境温度（あるいは基板温度）が変化しただけでは、第２の変位部９の終点部や反射板１２は基板と平行なままである。
【００８２】
一方、図４（ａ）の状態から、今度は、図４（ｃ）に示すように、目標物体からの赤外線ｉが素子に照射された場合を考える。赤外線ｉが基板１の裏面から照射されると、赤外線ｉは基板１を透過し、赤外線吸収部１１で吸収されて熱に変換される。熱分離部７が熱の流れを制御するので、この熱は第２の変位部９に伝わり、第２の変位部９の温度が、入射した赤外線量に応じた分だけ上昇し、例えば温度Ｔ２に上昇する。また、赤外線吸収部１１で発生した熱が第１の変位部５に流れ込む量と、第１の変位部５から基板１に流れ出す熱の量は概略等しくなるので、実質的に第１の変位部５の温度は上昇しない。また、赤外線ｉは、赤外線遮光膜１１にて遮光され、第１の変位部５に到達しない。したがって、第１の変位部５は温度上昇せず、温度Ｔ０を維持する。
【００８３】
この状態では、第１及び第２の変位部５，９間に温度差が生じているため、前記角度θ１及びθ２は互いに異なる値となる。ゆえに、図４（ｃ）に示すように、基板１に対して第２の変位部９の終点部がなす角度θ３、すなわち、基板１に対する反射板１２の角度θ３は０度とならず、反射板１２は基板１に対して傾く。第２の変位部９の温度Ｔ２は入射赤外線量に依存し、前記角度θ３は第２の変位部９の温度Ｔ２に依存する。したがって、前記角度θ３は入射赤外線量を反映したものとなり、入射赤外線量を反射板１２の傾き角度θ３として検出することができる。
【００８４】
ところで、第１の変位部５の下側膜２１と第２の変位部９の下側膜２３とを別々の製造工程で成膜し、第１の変位部５の上側膜２２と第２の変位部９の上側膜２４とを別々の製造工程で成膜するとすれば、実際上成膜条件等を完全に同一にすることは困難であることから、両者の間の膜特性（成膜時の内部応力や膜厚など）の差が比較的大きくなってしまう。したがって、第１の変位部５と第２の変位９とで、初期的な湾曲の具合や環境温度の変化による湾曲の具合が異なってしまう。その結果、図４（ａ）や図４（ｂ）に示すような状況で、反射板１２が基板１に対してわずかながら傾いてしまう。
【００８５】
この点、本実施の形態によれば、前述したように、第１及び第２の変位部５，９を対応する各層ごとに同時に成膜し得る構造を有している。そこで、これらを同時に成膜することにより、両者の間の膜特性の差がほとんどなくなり、図４（ａ）や図４（ｂ）に示すような状況で、反射板１２の基板に対する傾きが発生するのをより完全に抑えることができ、好ましい。もっとも、本発明では、第１の変位部５と第２の変位部９とを別々の製造工程で成膜してもよい。
【００８６】
ここで、本実施の形態による放射検出装置を用いた映像化装置の一例について、図５を参照して説明する。図５は、この映像化装置を示す概略構成図である。図５中、本実施の形態による放射検出装置には、符号１００を付している。
【００８７】
この映像化装置は、放射検出装置１００の他に、読み出し光学系と、撮像手段としての２次元ＣＣＤ３０と、観察対象（目標物体）としての熱源３１からの赤外線ｉを集光して、放射検出装置１００の赤外線吸収部１１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３２とから構成されている。
【００８８】
この映像化装置では、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）３３と、ＬＤ３３からの読み出し光を放射検出装置１００の全ての画素の反射板１２へ導く第１レンズ系３４と、第１レンズ系３４を通過した後に全ての画素の反射板１２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３５と、第１レンズ系３４と協働して各画素の反射板１２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３５を通過した光線束を導く第２レンズ系３６とから構成されている。前記共役な位置にはＣＣＤ３０の受光面が配置されており、レンズ系３４，３６によって全ての画素の反射板１２とＣＣＤ３０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。
【００８９】
ＬＤ３３は、第１レンズ系３４の光軸Ｏに関して一方の側（図５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。本例では、ＬＤ３３が第１レンズ系３４の第２レンズ系３６側の焦点面付近に配置されて、第１レンズ系３４を通過した読み出し光が略平行光束となって全ての画素の反射板１２を照射するようになっている。ＣＣＤ３０上の光学像のコントラストを高めるため、ＬＤ３３の前部に読み出し光絞りを設けてもよい。本例では、放射検出装置１００は、その基板１の面（本例では、赤外線が入射しない場合の反射部としての膜１２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。
【００９０】
光線束制限部３５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３４の光軸Ｏに関して他方の側（図５中の左側）の領域に配置されるように構成されている。本例では、光線束制限部３５は、開口３５ａを有する遮光板からなり、開口絞りとして構成されている。本例では、いずれの画素の赤外線吸収部１１にも熱源３１から赤外線が入射していなくて全ての画素の反射板１２が基板１と平行である場合に、全ての画素の反射板１２で反射した光線束（各反射板１２で反射した個別光線束の束）が第１レンズ系３４によって集光する集光点の位置と開口３５ａの位置とがほぼ一致するように、光線束制限部３５が配置されている。また、開口３５ａ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。
【００９１】
図５に示す映像化装置によれば、ＬＤ３３から出射した読み出し光の光線束４１は、第１レンズ系３４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、放射検出装置１００の全ての画素の反射板１２に、基板１の法線に対してある角度をもって入射する。
【００９２】
一方、結像レンズ３２によって、熱源３１からの赤外線が集光され、放射検出装置１００の赤外線吸収部１１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、放射検出装置１００の各画素の赤外線吸収部１１に赤外線が入射する。この入射赤外線は、各画素の反射板１２の傾きに変換される。
【００９３】
今、全ての画素の赤外線吸収部１１には熱源３１からの赤外線が入射しておらず、全ての画素の反射板１２が基板１と平行であるものとする。全ての画素の反射板１２に入射した光線束４２は、これらの反射板１２にて反射されて光線束４３となり、再び第１レンズ系３４に今度はＬＤ３３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３５の開口３５ａの部位に集光する。その結果、集光光束４４は開口３５ａを透過して発散光束４５となって第２レンズ系３６に入射する。第２レンズ系３６に入射した発散光束４５は、第２レンズ系３６により例えば略平行光束４６となってＣＣＤ３０の受光面に入射する。ここで、各画素の反射板１２とＣＣＤ３０の受光面とはレンズ系３４，３６によって共役な関係にあるので、ＣＣＤ３０の受光面上の対応する各部位にそれぞれ反射板１２の像が形成され、全体として、全ての画素の反射板１２の分布像である光学像が形成される。
【００９４】
今、ある画素の変位部９に熱源３２からある量の赤外線が入射して、その入射量に応じた量だけ当該画素の反射板１２が基板１の面に対して傾いたものとする。光線束４２のうち当該反射板１２に入射する個別光線束は、当該反射板１２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３４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３５ａ）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３５により遮られることになる。したがって、ＣＣＤ３０上に形成された全体としての光学像のうち当該反射板１２の像の光量は、当該反射板１２の傾き量に応じた量だけ低下することになる。
【００９５】
したがって、ＣＣＤ３０の受光面上に形成された読み出し光による光学像は、放射検出装置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、ＣＣＤ３０により撮像される。なお、ＣＣＤ３０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。
【００９６】
なお、読み出し光学系の構成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。
【００９７】
以上は映像化装置の例であったが、図５において、放射検出装置１００として、単一の画素（素子）のみを有する放射検出装置を用い、２次元ＣＣＤ３０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検出装置を構成することができる。この点は、後述する各実施の形態についても同様である。
【００９８】
ところで、図５に示す映像化装置では、本実施の形態による放射検出装置が用いられているので、例えば、次の利点が得られる。
【００９９】
すなわち、各反射板１２が基板１に対して初期的に傾かないので、前述した読み出し光学系のアライメント等が容易となる。また、各画素の反射板１２が基板に対して初期的に傾いておらず、初期的に各反射板１２を同一平面内に位置させることができる。このため、読み出し光学系がさほど大きな被写界深度を持つ必要がなくなるとともに、ＣＣＤ３０により得られた像が本来の像を斜めから見たような像となってしまうようなことがなくなる。
【０１００】
さらに、環境温度が変化しても各反射板１２が傾かないので、環境温度の影響を受けずに、目標物体からの赤外線ｉを精度良く検出することができる。したがって、環境温度の影響を受けないようにするために基板の温度制御を行う場合であっても、厳密な温度制御が必要なくなり、コストの低減を図ることができる。
【０１０１】
もっとも、本実施の形態による放射検出装置を用いる場合、当該放射検出装置を真空容器内に収容したり、基体の温度を厳密に制御したりして、環境温度の変化の影響を防止するようにしてもよい。
【０１０２】
［第２の実施の形態］
【０１０３】
図６は、本発明の第２の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。図７は図６中のＸ１１−Ｘ１２線に沿った概略断面図、図８は図６中のＸ１３−Ｘ１４線に沿った概略断面図、図９は図６中のＹ１１−Ｙ１２線に沿った概略断面図である。図６乃至図９において、図１乃至図４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。
【０１０４】
図６乃至図９は、本実施の形態による放射検出装置の製造途中において、犠牲層（図示せず）を除去する前の状態を示している。したがって、図６乃至図９では、第１及び第２の変位部５，６，９，１０は、当該犠牲層により保持されて、湾曲していない。図面には示していないが、当該犠牲層を削除して本実施の形態による放射検出装置を完成させると、前記第１の実施の形態と同様に、第１及び第２の変位部５，６，９，１０は湾曲する。
【０１０５】
なお、図６において、隣接画素の配置を明らかにするため、当該隣接画素の反射板１２を想像線にて示している。また、図６において、赤外線遮光部１３，１４は省略して示している。
【０１０６】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、図６乃至図９に示すように、第１及び第２の変位部５，６，９，１０を湾曲していない状態にしたときに、熱分離部７，８、反射板１２及び赤外線吸収部１１を、第１及び第２の変位部５，６，９，１０が位置する階層より、更に１段高い階層に位置するようにした配置した点である。
【０１０７】
図６乃至図９において、７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂは、熱分離部７，８を第１及び第２の変位部５，６，９，１０にそれぞれ接続する接続部であり、熱分離部７，８を構成するＳｉＮ膜がそのまま連続して延びたものとなっている。また、図６乃至図９において、１２ａ，１２ｂは、反射板１２を第２の変位部９，１０にそれぞれ接続する接続部であり、反射板１２を構成するＡｌ膜がそのまま連続して延びたものとなっている。
【０１０８】
本実施の形態による放射検出装置も、前記第１の実施の形態による放射検出装置と同様に、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。この点は、後述する各実施の形態についても同様である。
【０１０９】
本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。のみならず、熱分離部７、反射板１２及び赤外線吸収部１１が第１及び第２の変位部５，６，９，１０より高い階層に配置されているので、当該画素の熱分離部７，８の下に、隣接画素の第１の変位部５，６をそれぞれ重ねて配置させることが可能となる。したがって、図６中の縦方向に対して高密度化することができる。また、これに伴い隣接画素の反射板１２を接近して配置することが可能となるので、開口率を向上させることができる。
【０１１０】
［第３の実施の形態］
【０１１１】
図１０は、本発明の第３の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。図１１は図１０中のＸ１５−Ｘ１６線に沿った概略断面図、図１２は図１０中のＹ１５−Ｙ１６線に沿った概略断面図である。図１０乃至図１２において、図１乃至図４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。
【０１１２】
図１０乃至図１２は、本実施の形態による放射検出装置の製造途中において、犠牲層（図示せず）を除去する前の状態を示している。したがって、図１０乃至図１２では、第１及び第２の変位部５，６，９，１０は、当該犠牲層により保持されて、湾曲していない。図面には示していないが、当該犠牲層を削除して本実施の形態による放射検出装置を完成させると、前記第１の実施の形態と同様に、第１及び第２の変位部５，６，９，１０は湾曲する。
【０１１３】
なお、図１０において、隣接画素の配置を明らかにするため、当該隣接画素の反射板１２を想像線にて示している。また、図１０において、赤外線遮光部１３，１４は省略して示している。
【０１１４】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、以下の点である。図１０乃至図１２に示すように、熱分離部７，８は、Ｌ字状ではなく、直線状に構成されている。また、第１及び第２の変位部５，６，９，１０を湾曲していない状態にしたときに、熱分離部７，８が第１の変位部５，６より１段高い階層に位置し、第２の変位部９，１０が熱分離部７，８とそれぞれ重なるよう熱分離部７，８より更に１段高い階層に位置するように、配置している。
【０１１５】
図１０乃至図１２において、７ｃ，８ｃは熱分離部７，８を第１の変位部５，６にそれぞれ接続する接続部、９ａ，１０ａは第２の変位部９，１０を熱分離部７，８にそれぞれ接続する接続部、１２ｃ，１２ｄは反射板１２を第２の変位部９，１０にそれぞれ接続する接続部である。
【０１１６】
本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。のみならず、前述したような配置が採用されているので、当該画素の熱分離部７，８の下に、隣接画素の第１の変位部５，６をそれぞれ重ねて配置させることが可能となる。したがって、図１０中の縦方向に対して高密度化することができる。また、これに伴い隣接画素の反射板１２を接近して配置することが可能となるので、開口率を向上させることができる。図１０を図６と比較すればわかるように、本実施の形態によれば、前記第２の実施の形態に比べて、画素の占有面積を増大させることなく反射板１２及び赤外線吸収部１１の面積を広くすることができ、前記第２の実施の形態に比べても更に開口率を向上させることができる。
【０１１７】
ただし、本実施の形態では、図１１に示すように、熱分離部７，８が第１の変位部５，６と第２の変位部９，１０との間に位置しているため、第１の変位部５の２つの膜２１，２２及び第２の変位部９，１０の２つの膜２３，２４を、対応する各層ごとにそれぞれ同時に成膜することはできない。
【０１１８】
［第４の実施の形態］
【０１１９】
図１３は、本発明の第４の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。図１４は図１３中のＸ１７−Ｘ１８線に沿った概略断面図、図１５は図１３中のＸ１９−Ｘ２０線に沿った概略断面図、図１６は図１３中のＹ１７−Ｙ１８線に沿った概略断面図、図１７は図１３中のＹ１９−Ｙ２０線に沿った概略断面図である。図１３乃至図１７において、図１乃至図４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。
【０１２０】
図１３乃至図１７は、本実施の形態による放射検出装置の製造途中において、犠牲層（図示せず）を除去する前の状態を示している。したがって、図１３乃至図１７では、第１及び第２の変位部５，６，９，１０は、当該犠牲層により保持されて、湾曲していない。図面には示していないが、当該犠牲層を削除して本実施の形態による放射検出装置を完成させると、前記第１の実施の形態と同様に、第１及び第２の変位部５，６，９，１０は湾曲する。
【０１２１】
なお、図１３において、隣接画素の配置を明らかにするため、当該隣接画素の反射板１２及び赤外線吸収部１１を想像線にて示している。また、図１３において、赤外線遮光部１３，１４は省略して示している。
【０１２２】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、赤外線吸収構造としてオプティカルキャビティー構造が採用されている点と、第１及び第２の変位部５，６，９，１０がそれぞれ複数の個別変位部で構成されている点と、それらの階層の位置が異なっている点である。これらの点について、以下に説明する。
【０１２３】
赤外線吸収部１１は、金黒等の膜ではなく、赤外線ｉの一部を反射する特性を有する所定厚さのＳｉＮ膜で構成されている。赤外線吸収部１１の赤外線反射率は、約３３％であることが好ましい。赤外線吸収部１１は、ｎを奇数、入射赤外線ｉの所望の波長域の中心波長をλ_０として、赤外線吸収部１１と反射板１２との間の間隔Ｄ１が実質的にｎλ_０／４となるように、配置されている。例えば、λ_０を１０μｍ、ｎを１として、間隔Ｄ１を約２．５μｍに設定すればよい。本実施の形態では、読み出し光ｊを反射する反射板１２は、赤外線ｉを略々全反射する赤外線反射部として兼用され、赤外線吸収部１１及び反射板１２がオプティカルキャビティー構造を構成している。もっとも、このような赤外線反射部は反射板１２とは別に設けてもよい。
【０１２４】
反射板１２は、接続部１２ｅを介して赤外線吸収部１１に固定されている。接続部１２ｅは、反射板１２を構成するＡｌ膜がそのまま連続して延びたものとなっている。
【０１２５】
第１の変位部５は、その始点部から終点部にかけて＋Ｘ方向の向きに順次機械的に接続された２つの個別変位部５−１，５−２で構成されている。第２の変位部９は、その始点部から終点部にかけて−Ｘ方向の向きに順次機械的に接続された２つの個別変位部９−２，９−１で構成されている。第１の変位部６は、その始点部から終点部にかけて＋Ｘ方向の向きに順次機械的に接続された２つの個別変位部６−１，６−２で構成されている。第２の変位部１０は、その始点部から終点部にかけて−Ｘ方向の向きに順次機械的に接続された２つの個別変位部１０−２，１０−１で構成されている。
【０１２６】
本実施の形態においても、図１中の左右に関して左右対称に構成されているので、ここでは、第１及び第２の変位部５，９のみについて説明する。全ての個別変位部５−１，５−２，９−１，９−２は、互いに重なった下側のＳｉＮ膜及び上側のＡｌ膜で構成されている。第１及び第２の変位部５，９を湾曲していない状態にしたときに、熱分離部７及び個別変位部５−２，９−２が個別変位部５−１，９−１より１段高い階層に位置するように、配置されている。個別変位部５−１の始点部から終点部までの長さと個別変位部９−１の始点部から終点部までの長さとは、実質的に等しくされている。個別変位部５−２の始点部から終点部までの長さと個別変位部９−２の始点部から終点部までの長さとは、実質的に等しくされている。
【０１２７】
個別変位部９−１の下側のＳｉＮ膜及び赤外線吸収部１１を構成するＳｉＮ膜は、１つのＳｉＮ膜が連続して延びることによって形成されている。個別変位部５−２，９−２の下側のＳｉＮ膜及び熱分離部７は、１つのＳｉＮ膜が連続して延びることによって形成されている。図１３乃至図１７において、５−２ａは個別変位部５−２を個別変位部５−１に接続する接続部、９−２ａは個別変位部９−２を個別変位部９−１に接続する接続部である。
【０１２８】
なお、本実施の形態においても、前記第１の実施の形態と同様に、第１の変位部５の個別変位部５−１，５−２の２つの層及び第２の変位部９の個別変位部９−１，９−２の２つの層を、対応する各層ごとにそれぞれ同時に成膜し得る構造を有しているので、製造に際しては、これらを同時に成膜することが好ましい。
【０１２９】
本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。のみならず、オプティカルキャビティー構造が採用されているので、赤外線吸収部１１における放射の吸収率が高まる。したがって、赤外線吸収部１１の厚みを薄くしてその熱容量を小さくしても、赤外線の吸収率を高めることができる。その結果、検出感度及び検出応答性の両方を高めることができる。
【０１３０】
また、本実施の形態によれば、前述したように、各変位部５，６，９，１０が複数の個別変位部を有しているとともに、熱分離部７，８及び個別変位部５−２，６−２，９−２，１０−２が個別変位部５−１，６−１，９−１，１０−１より１段高い階層に位置するように配置されている。したがって、第１及び第２の変位部５，６，９，１０の始点部から終点部までの長さを長くすることにより、入射赤外線量に対する反射板１２の傾き（、すなわち、検出感度）を高めながら、当該画素の熱分離部７，８及び個別変位部５−２，６−２，９−２，１０−２の下に、隣接画素の個別変位部５−１，６−１，９−１，１０−１を重ねて配置させることが可能となる。したがって、図１３中の縦方向に対して高密度化することができる。また、これに伴い隣接画素の反射板１２を接近して配置することが可能となるので、開口率を向上させることができる。
【０１３１】
［第５の実施の形態］
【０１３２】
図１８は、本発明の第５の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。図１８は、本実施の形態による放射検出装置の製造途中において、犠牲層（図示せず）を除去する前の状態を示している。
【０１３３】
図１９は、犠牲層を除去した後の完成状態を模式的に示す図であり、図１８中のＸ２１−Ｘ２２線に沿った概略断面図に相当している。図１９は、目標物体からの赤外線ｉが入射していない状態において、環境温度がＴ０である場合に、熱平衡に達して基板及び素子各部の温度もＴ０となったときの様子を示しており、図４（ａ）に対応している。
【０１３４】
図１８及び図１９において、図１乃至図４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。
【０１３５】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、以下の点である。図１８及び図１９に示すように、熱分離部７，８は、Ｌ字状ではなく、直線状に構成されている。第１の変位部５と第２の変位部９とで、（ａ’）始点部から終点部へ向かう向きが、前記第１の実施の形態では逆向き（＋Ｘ方向の向きと−Ｘ方向の向き）であったのに対し、本実施の形態では同じ向き（−Ｘ方向の向きと−Ｘ方向の向き）であり、（ｃ’）ＳｉＮ膜とＡｌ膜の重なり順序が、前記第１の実施の形態では同じであったのに対し、本実施の形態では逆である。すなわち、本実施の形態でも前記第１の実施の形態でも、第１の変位部５の下側膜２１はＳｉＮ膜で上側膜２２はＡｌ膜であるが、第１の実施の形態では第２の変位部９の下側膜２３はＳｉＮ膜で上側膜２４はＡｌ膜であるのに対し、本実施の形態では第２の変位部９の下側膜２３はＡｌ膜で上側膜２４はＳｉＮ膜である。
【０１３６】
このように第１の実施の形態を変形しても、前記第１の実施の形態の場合と同様に、前記（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）の理由で、図１９に示すように、第１の変位部５の始点部に対する終点部のなす角度θ１（熱分離部７が基板１に対してなす角度に相当）の絶対値と、第２の変位部９の始点部に対する終点部のなす角度θ２（反射板１２が熱分離部７に対してなす角度に相当）の絶対値とが、等しくなる。そして、本実施の形態においても、前記（ａ’）及び（ｃ’）の理由で、角度θ１の方向と角度θ２の方向との関係が、基板１に対して第２の変位部９の終点部がなす角度θ３（反射板１２が基板１に対してなす角度に相当。図１９では図示せず。）に対して、互いにキャンセルする関係となっている。つまり、θ３＝θ２−θ１となっている。したがって、図１９に示すように、反射板１２は基板１と平行になる。
【０１３７】
そして、本実施の形態においても、前記第１の実施の形態と同様に、環境温度（あるいは基板温度）が変化しただけでは、第２の変位部９の終点部や反射板１２は基板と平行なままである。また、本実施の形態においても、前記第１の実施の形態と同様に、赤外線ｉが入射すると、入射赤外線量に応じて反射板１２が傾く。
【０１３８】
したがって、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。
【０１３９】
［第６の実施の形態］
【０１４０】
図２０は、本発明の第６の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。図２１は図２０中のＸ２３−Ｘ２４線に沿った概略断面図、図２２は図２０中のＹ２３−Ｙ２４線に沿った概略断面図である。図２０乃至図２２において、図１８及び図１９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。
【０１４１】
図２０乃至図２２は、本実施の形態による放射検出装置の製造途中において、犠牲層（図示せず）を除去する前の状態を示している。したがって、図２０乃至図２２では、第１及び第２の変位部５，６，９，１０は、当該犠牲層により保持されて、湾曲していない。図面には示していないが、当該犠牲層を削除して本実施の形態による放射検出装置を完成させると、前記第５の実施の形態と同様に、第１及び第２の変位部５，６，９，１０は湾曲する。
【０１４２】
なお、図２０において、隣接画素の配置を明らかにするため、当該隣接画素の反射板１２を想像線にて示している。また、図２０において、赤外線遮光部１３，１４は省略して示している。
【０１４３】
本実施の形態が前記第５の実施の形態と異なる所は、以下の点である。図２０乃至図２２に示すように、第１及び第２の変位部５，６，９，１０を湾曲していない状態にしたときに、熱分離部７，８が第１の変位部５，６より１段高い階層に位置し、第２の変位部９，１０が熱分離部７，８より更に１段高い階層に位置するように、配置している。
【０１４４】
図２０乃至図２２において、７ｃ，８ｃは熱分離部７，８を第１の変位部５，６にそれぞれ接続する接続部、９ａ，１０ａは第２の変位部９，１０を熱分離部７，８にそれぞれ接続する接続部、１２ｃ，１２ｄは、反射板１２を第２の変位部９，１０にそれぞれ接続する接続部である。
【０１４５】
本実施の形態によれば、前記第５の実施の形態と同様の利点が得られる。のみならず、前述したような配置が採用されているので、当該画素の熱分離部７，８の下に、隣接画素の第１の変位部５，６をそれぞれ重ねて配置させ、当該画素の第２の変位部９，１０の下に、隣接画素の熱分離部７，８をそれぞれ重ねて配置させることが可能となる。したがって、図２０中の縦方向に対して高密度化することができる。また、これに伴い隣接画素の反射板１２を接近して配置することが可能となるので、開口率を向上させることができる。
【０１４６】
［第７の実施の形態］
【０１４７】
図２３は、本発明の第７の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。図２３は、本実施の形態による放射検出装置の製造途中において、犠牲層（図示せず）を除去する前の状態を示している。
【０１４８】
図２４は、犠牲層を除去した後の完成状態を模式的に示す図であり、図２３中のＸ２５−Ｘ２６線に沿った概略断面図に相当している。図２４は、目標物体からの赤外線ｉが入射していない状態において、環境温度がＴ０である場合に、熱平衡に達して基板及び素子各部の温度もＴ０となったときの様子を示しており、図４（ａ）に対応している。
【０１４９】
図２３及び図２４において、図１乃至図４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。
【０１５０】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、以下の点である。前記第１の実施の形態では、第１及び第２の変位部５，６，９，１０の幅方向（Ｙ軸方向）から見た場合の、第１の変位部５，６の始点部の位置と第２の変位部９，１０の終点部の位置とが、実質的に同一となっている。前記第１の実施の形態と同様に、第１の変位部５の始点部から終点部までの長さＬ１と第２の変位部９の始点部から終点部までの長さＬ２とが等しいことから、Ｙ軸方向から見た場合の、第１の変位部５，６の終点部の位置と第２の変位部９，１０の始点部の位置とも、実質的に同一となっている。これに伴い、熱分離部７，８はＵ字状に構成されている。
【０１５１】
したがって、本実施の形態によれば、目標物体からの赤外線ｉが入射しない限り、第１及び第２の変位部５，６，９，１０の初期的な湾曲や環境温度の変化に関わらずに、前記第１の実施の形態と同様に第２の変位部９，１０の終点部が基板１と平行になるのみならず、第２の変位部９，１０の終点部の高さＤ２が一定となる。
【０１５２】
また、本実施の形態では、第２の変位部９，１０の終点部には、変位読み出し部材として、図１中の反射板１２に代えて、Ａｌ膜からなる両側が櫛歯状に形成された可動反射板５０が固定されている。金黒等の赤外線吸収膜で構成された赤外線吸収部１１は、可動反射部５０の下面に形成されている。片側がそれぞれ櫛歯状に形成された２つの固定反射部５１，５２が、基板１に対して固定されている。固定反射部５１，５２は、それぞれ脚部５３，５４を介して、前記高さＤ２とほぼ同じ高さになるように、基板１に浮いた状態に支持されている。２つの固定反射部５１，５２は、それらの櫛歯状部分が可動反射部５０の両側にそれぞれ噛み合うかのように配置されている。これにより、本実施の形態では、固定反射部５１，５２及び可動反射部５０が、実質的に回折格子を構成している。固定反射部５１，５２と可動反射部５０との間の段差量（高さの差）に応じて、上方から入射した読み出し光の反射回折光、例えば、＋１次回折光の光量が変化する。
【０１５３】
本実施の形態によれば、目標物体からの赤外線ｉが入射しない限り、可動反射部５０は基板１と平行で高さも一定のままである。目標物体からの赤外線ｉが入射すると、入射赤外線量に応じて、可動反射部５０が傾いて前記段差量が変化し、例えば前記＋１次回折光の光量が変化する。
【０１５４】
本実施の形態による放射検出装置は、例えば、前述した図５に示す映像化装置において、放射検出装置１００に代えて用いることができる。ただし、この場合、光線束制限部３５は、例えば、読み出し光の照射により反射部５０，５１，５２で反射した回折光のうち＋１次回折光のみを選択的に通過させるように構成しておく。＋１次回折光の光線束については、光線束制限部３５は何ら制限しないようにしておく。この映像化装置によっても、放射検出装置１００を用いた図５に示す映像化装置と同様に、ＣＣＤ３０の受光面上に形成された読み出し光による光学像は、入射した赤外線像を反映したものとなる。
【０１５５】
なお、本実施の形態において、変位読み出し部材として、可動反射部５０に代えて、図１中の反射板１２を用いてもよいことは、言うまでもない。この場合、固定反射部５１，５２は取り除かれる。
【０１５６】
また、本実施の形態では、第１の変位部５，６の始点部の位置と第２の変位部９，１０の終点部の位置とが幅方向から見て同じであり、また、第１の変位部５，６の長さと第２の変位部９，１０の長さが等しい。このため、製造時における初期的なストレスが生じ難く、不良が低減できるという効果もある。特に犠牲層を除去するときにこの効果は顕著である。変位部は反射部より幅が狭い。このため、犠牲層除去工程において変位部の下に有る犠牲層は、先に除去が完了する。そうすると、犠牲層には湾曲するストレスが働く。しかし、上記の構成により、ストレスがそれぞれ差し引くように生ずるので、実質的にストレスが低減される。このため、歩留りが向上するのである。
【０１５７】
［第８の実施の形態］
【０１５８】
図２５は、本発明の第８の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。図２５は、本実施の形態による放射検出装置の製造途中において、犠牲層（図示せず）を除去する前の状態を示している。
【０１５９】
図２６は、犠牲層を除去した後の完成状態を模式的に示す図であり、図２５中のＸ２７−Ｘ２８線に沿った概略断面図に相当している。図２６は、目標物体からの赤外線ｉが入射していない状態において、環境温度がＴ０である場合に、熱平衡に達して基板及び素子各部の温度もＴ０となったときの様子を示しており、図２４に対応している。
【０１６０】
図２５及び図２６において、図２３及び図２４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。
【０１６１】
本実施の形態が前記第７の実施の形態と異なる所は、以下の点である。本実施の形態では、第２の変位部９，１０の終点部には、変位読み出し部材として、可動反射部５０に代えて、受光した読み出し光ｊの一部のみを反射するハーフミラー部６０が用いられている。固定反射部５１，５２は、取り除かれている。また、基板１上には、ハーフミラー部６０を透過した読み出し光を反射させる反射部としての、Ａｌ膜からなる全反射ミラー６１が、ハーフミラー部６０と対向するように形成されている。さらに、本実施の形態では、金黒等の赤外線吸収部１１は削除され、第２の変位部９，１０の下側のＳｉＮ膜が赤外線吸収部として兼用されている。
【０１６２】
本実施の形態によれば、前記第７の実施の形態と同様に、目標物体からの赤外線ｉが入射しない限り、ハーフミラー部６０は基板１と平行で高さも一定のままである。目標物体からの赤外線ｉが入射すると、入射赤外線量に応じて、ハーフミラー部６０が傾いてハーフミラー部６０と全反射ミラー６１との間の間隔が変化する。上方から読み出し光ｊを照射すると、全反射ミラー６１からの反射光とハーフミラー部６０からの反射光とが干渉して干渉光となって、上方へ戻る。この干渉光の強度はハーフミラー部６０と全反射ミラー６１との間の間隔に依存するので、入射赤外線量に応じた強度の干渉光が得られる。
【０１６３】
本実施の形態による放射検出装置は、例えば、前述した図５に示す映像化装置において、放射検出装置１００に代えて用いることができる。ただし、この場合、光線束制限部３５を取り除いておく。この映像化装置によっても、放射検出装置１００を用いた図５に示す映像化装置と同様に、ＣＣＤ３０の受光面上に形成された読み出し光による光学像は、入射した赤外線像を反映したものとなる。
【０１６４】
本実施の形態によっても、前記第７の実施の形態と同様の利点が得られる。
【０１６５】
［第９の実施の形態］
【０１６６】
図２７は、本発明の第９の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。図２７は、本実施の形態による放射検出装置の製造途中において、犠牲層（図示せず）を除去する前の状態を示している。
【０１６７】
図２８は、犠牲層を除去した後の完成状態を模式的に示す図であり、図２７中のＸ２９−Ｘ３０線に沿った概略断面図に相当している。図２８は、目標物体からの赤外線ｉが入射していない状態において、環境温度がＴ０である場合に、熱平衡に達して基板及び素子各部の温度もＴ０となったときの様子を示しており、図２４に対応している。
【０１６８】
図２７及び図２８において、図２５及び図２６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。
【０１６９】
本実施の形態が前記第７の実施の形態と異なる所は、以下の点である。本実施の形態では、第２の変位部９，１０の終点部には、変位読み出し部材として、可動反射部５０に代えて、Ａｌ膜からなる可動電極部７０が用いられている。固定反射部５１，５２は、取り除かれている。また、基板１上には、可動電極部７０と対向するように、Ａｌ膜からなる固定電極部７１が形成されている。金黒等の赤外線吸収部１１は、可動反射部７０の上面に形成され、目標物体からの赤外線ｉを上方から受けるようになっている。
【０１７０】
基板１には、固定電極部７１の下部に拡散層７２が形成され、両者が電気的に接続されている。また、図面には示していないが、脚部３，４のコンタクト部３ａ，４ａの下部にも拡散層が形成され、これらの拡散層と第１の変位部５，６の上側のＡｌ膜とが、コンタクトホールを介してそれぞれ電気的に接続されている。第１の変位部５，６の上側のＡｌ膜２２は、熱分離部７，８上に形成したＴｉ配線層７２，７３を介して、第２の変位部９，１０の上側のＡｌ膜２４にそれぞれ電気的に接続されている。これにより、コンタクト部３ａ，４ａの下部の拡散層と可動電極部７０とが電気的に接続されている。図面には示していないが、これら拡散層と拡散層７２との間の静電容量を読み出す公知の読み出し回路が形成されている。
【０１７１】
本実施の形態によれば、前記第７の実施の形態と同様に、目標物体からの赤外線ｉが入射しない限り、可動電極部７０は基板１と平行で高さも一定のままである。目標物体からの赤外線ｉが上方から入射すると、入射赤外線量に応じて、可動電極部７０が傾いて可動電極部７０と固定電極部７１との間の間隔が変化する。この変化が前記静電容量の変化として前記読み出し回路により読み出される。単位画素が１次元状又は２次元状に配置されており、前記読み出し回路から赤外線画像信号が得られるようになっている。
【０１７２】
本実施の形態によっても前記第７の実施の形態と同様の利点が得られるが、特に、本実施の形態では、次の利点が得られる。可動電極部７０が初期的に基板１に対して傾かないので、固定電極部７１に衝突することなしに、電極間隔を狭く設定しておくことができる。このため、高感度の赤外線検出が可能となるとともに、ダイナミックレンジが制限されるようなことがない。
【０１７３】
ところで、前述した各実施の形態及び後述する各実施の形態において、第１及び第２の変位部５，６，９，１０以外の構成要素（例えば、反射板１２、熱分離部７，８、図１３中の赤外線吸収部１１、反射部５０〜５２、ハーフミラー部６０、可動電極部７０など）についてはそれぞれ、平面部と、当該平面部の周辺部分の少なくとも一部に渡って立ち上がるか又は立ち下がるように形成された立ち上がり部又は立ち下がり部とを有するように、構成しておくことが、好ましい。この場合、平面部が立ち上がり部又は立ち下がり部により補強され、所望の強度を確保しつつ、膜厚を薄くすることができ、好ましい。
【０１７４】
また、前述した各実施の形態並びに後述する第１２及び第１３の実施の形態において、第１の変位部５，６と脚部３，４との間の各連結部分を補強しておくことが好ましい。このような補強構造の例を、以下に、本発明の第１０及び第１１の実施の形態として説明する。
【０１７５】
［第１０の実施の形態］
【０１７６】
本発明の第１０の実施の形態の説明に先立って、第１０の実施の形態及び後述する第１１の実施の形態と対比される前記第２の実施の形態における補強構造について、図２９を参照して説明する。図２９は、前述した図６乃至図９に示す第２の実施の形態による放射検出装置における、第１の変位部５と脚部３との間の連結部分付近を模式的に示す図であり、図２９（ａ）はその概略斜視図、図２９（ｂ）は図２９（ａ）中のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図である。なお、図２９において、図７中の遮光膜１３は省略している。
【０１７７】
前記第２の実施の形態では、図２９に示すように、脚部３は、上部が開口した有底の柱状部８０と、柱状部８０の上部開口縁の周囲に基板１の面と略々平行をなすように連続する平面部８１とから構成されている。第１の変位部５は、この平面部８１がそのまま略々同一平面状に延びたものとして、構成されている。脚部３を構成する柱状部８０及び平面部８１は、第１の変位部５を構成しているＳｉＮ膜２１及びＡｌ膜２２がそのまま連続して延びることによって形成されている。図２９には示していないが、脚部４及び第１の変位部６も、脚部３及び第１の変位部５と同様に構成されている。
【０１７８】
前記第２の実施の形態では、脚部３が平面部８１及び柱状部８０で構成されているので、前述した図１乃至図４に示す第１の実施の形態のように脚部３を単に断面Ｌ字状に構成する場合に比べて、脚部３と第１の変位部５との間の連結部分の強度が補強される。
【０１７９】
一方、図３０は、本発明の第１０の実施の形態による放射検出装置における第１の変位部５と脚部３との間の連結部分付近を模式的に示す図であり、図３０（ａ）はその概略斜視図、図３０（ｂ）は図３０（ａ）中のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図である。図３０において、図２９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。なお、図３０において、図７中の遮光膜１３に相当する遮光膜は省略している。
【０１８０】
本発明の第１０の実施の形態が前記第２の実施の形態と異なる所は、脚部３の構成のみである。すなわち、本実施の形態では、図３０に示すように、脚部３は、上部が開口した有底の柱状部９０と、柱状部９０の上部開口縁の周囲に基板１の面と略々平行をなすように連続する平面部９１と、平面部９１の周縁から基板１側に立ち下がった立ち下がり部９２と、立ち下がり部９２の下縁から周囲に基板１の面と略々平行をなすように連続する平面部９３とから構成されている。第１の変位部５は、平面部９３がそのまま略々同一平面状に延びたものとして、構成されている。脚部３を構成する柱状部９０、平面部９１、立ち下がり部９２及び平面部９３は、第１の変位部５を構成しているＳｉＮ膜２１及びＡｌ膜２２がそのまま連続して延びることによって形成されている。図面には示していないが、第２の実施の形態における脚部４及び第１の変位部６に相当する部分も、脚部３及び第１の変位部５と同様に構成されている。
【０１８１】
この第１０の実施の形態による放射検出装置の製造方法の一例について、図３１を参照して説明する。ただし、ここでは、脚部３，４及び第１の変位部５，６に関連する部分を中心にして説明する。なお、図３１は、第１０の実施の形態による放射検出装置の製造方法を示す工程図であり、図３０（ｂ）に対応する概略断面図に相当している
【０１８２】
まず、図９中の赤外線遮光膜１３，１４に相当する遮光膜となるべきＡｌ膜（図示せず）を基板１上に蒸着法等によりデポした後、フォトリソエッチング法によりパターニングし、当該遮光膜の形状とする（図示せず）。次に、Ｓｉ基板１上の全面に犠牲層９４としてのレジストを塗布し、この犠牲層９４に、脚部３，４のコンタクト部３ａ，４ａに応じた開口をフォトリソグラフィーにより形成する（図３１（ａ））。
【０１８３】
次いで、この状態の基板上に犠牲層９５としてのレジストを塗布し、脚部３，４の平面部９１に応じた部分のみの犠牲層９５を島状に残すように、犠牲層９５の他の部分をフォトリソエッチング法により除去する（図３１（ｂ））。
【０１８４】
次に、脚部３，４及び第１の変位部５，６の下側膜２１となるべきＳｉＮ膜２１をＰ−ＣＶＤ法などによりデポした後、フォトリソエッチング法によりパターニングし、それぞれの形状とする。次に、脚部３，４及び第１の変位部５，６の上側膜２２となるべきＡｌ膜を蒸着法などによりデポした後、フォトリソエッチング法によりパターニングし、それぞれの形状とする（図３１（ｃ））。
【０１８５】
その後、前記第２の実施の形態を製造する場合と同様の工程を経た後、この状態の基板を、ダイシングなどによりチップ毎に分割し、犠牲層９４，９５及び他の犠牲層をアッシング法などにより除去する。これにより、本実施の形態による放射検出装置が完成する。
【０１８６】
本発明者は、図３０に示すような補強構造の方が、図２９に示すような補強構造に比べて、第１の変位部５の根元部分が補強されて強度が高まることを、実験的に確認した。これは、立ち下がり部９２が形成されることによって、その強度が高まるものと考えられる。
【０１８７】
［第１１の実施の形態］
【０１８８】
図３２は、本発明の第１１の実施の形態による放射検出装置における第１の変位部５と脚部３との間の連結部分付近を模式的に示す図であり、図３２（ａ）はその概略斜視図、図３２（ｂ）は図３２（ａ）中のＣ−Ｃ’線に沿った概略断面図である。図３２において、図２９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。なお、図３２において、図７中の遮光膜１３に相当する遮光膜は省略している。
【０１８９】
本発明の第１１の実施の形態が前記第２の実施の形態と異なる所は、脚部３の構成のみである。すなわち、本実施の形態では、図３２に示すように、脚部３は、上部が開口した有底の柱状部１１０と、柱状部１１０の上部開口縁の周囲に基板１の面と略々平行をなすように連続する平面部１１１と、平面部１１１の周縁から基板１と反対側に立ち上がった立ち上がり部１１２と、立ち上がり部１１２の上縁から周囲に基板１の面と略々平行をなすように連続する平面部１１３とから構成されている。第１の変位部５は、平面部１１３がそのまま略々同一平面状に延びたものとして、構成されている。脚部３を構成する柱状部１１０、平面部１１１、立ち上がり部１１２及び平面部１１３は、第１の変位部５を構成しているＳｉＮ膜２１及びＡｌ膜２２がそのまま連続して延びることによって形成されている。図面には示していないが、第２の実施の形態における脚部４及び第１の変位部６に相当する部分も、脚部３及び第１の変位部５と同様に構成されている。
【０１９０】
この第１１の実施の形態による放射検出装置の製造方法の一例について、図３３を参照して説明する。ただし、ここでは、脚部３，４及び第１の変位部５，６に関連する部分を中心にして説明する。なお、図３３は、第１１の実施の形態による放射検出装置の製造方法を示す工程図であり、図３２（ｂ）に対応する概略断面図に相当している。
【０１９１】
まず、図９中の赤外線遮光膜１３，１４に相当する遮光膜となるべきＡｌ膜（図示せず）を蒸着法等により基板１上にデポした後、フォトリソエッチング法によりパターニングし、当該遮光膜の形状とする（図示せず）。次に、Ｓｉ基板１上の全面に犠牲層１１４としてのレジストを塗布し、この犠牲層１１４に、脚部３，４のコンタクト部３ａ，４ａに応じた開口をフォトリソグラフィーにより形成する（図３３（ａ））。
【０１９２】
次いで、この状態の基板上に犠牲層１１５としてのレジストを塗布し、脚部３，４の平面部１１１及び柱状部１１０に応じた部分をフォトリソエッチング法により除去する（図３３（ｂ））。
【０１９３】
次に、脚部３，４及び第１の変位部５，６の下側膜２１となるべきＳｉＮ膜２１をＰ−ＣＶＤ法などによりデポした後、フォトリソエッチング法によりパターニングし、それぞれの形状とする。次に、脚部３，４及び第１の変位部５，６の上側膜２２となるべきＡｌ膜を蒸着法などによりデポした後、フォトリソエッチング法によりパターニングし、それぞれの形状とする（図３３（ｃ））。
【０１９４】
その後、前記第２の実施の形態を製造する場合と同様の工程を経た後、この状態の基板を、ダイシングなどによりチップ毎に分割し、犠牲層１１４，１１５及び他の犠牲層をアッシング法などにより除去する。これにより、本実施の形態による放射検出装置が完成する。
【０１９５】
図３２に示すような補強構造によれば、立ち上がり部１１２が形成されているため、前述した図３０に示すような補強構造と同様に、図２９に示すような補強構造に比べて、第１の変位部５の根元部分が補強されて強度が高まる。
【０１９６】
なお、図３０及び図３２に示すような補強構造は、例えば、図６乃至図９に示す前記第２の実施の形態における接続部７ａ，８ａ，７ｂ，８ｂ，１２ａ，１２ｂについても同様に、採用し得る。この場合、接続部７ａ等を脚部３と同様に構成すればよい。これは、略々平板状の薄膜部材である第１の変位部５が、基板１に対して、立ち上がった脚部３を介して支持されているのと同様に、例えば、図７において、略々平板状の薄膜部材である熱分離部７が、当該熱分離部７の基部である第１の変位部５に対して、立ち上がった接続部７ａを介して支持されているからである。また、図３０及び図３２に示すような補強構造は、基体又は基部に対して、立ち上がった脚部又は接続部を介して略々平板状の薄膜部材が支持された構成を持つ種々の用途の薄膜構造体において採用することができる。
【０１９７】
［第１２の実施の形態］
【０１９８】
図３４は、本発明の第１２の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。図３４は、本実施の形態による放射検出装置の製造途中において、犠牲層（図示せず）を除去する前の状態を示している。
【０１９９】
図３５及び図３６はそれぞれ、犠牲層を除去した後の完成状態を模式的に示す図である。図３５は、図３４中のＹ４１−Ｙ４２線に沿った概略断面図に相当している。図３６は、図３４中のＸ４１−Ｘ４２線に沿った概略断面図に相当している。図３５及び図３６は、目標物体からの赤外線ｉが入射していない状態において、環境温度がＴ０である場合に、熱平衡に達して基板及び素子各部の温度もＴ０となったときの様子を示しており、図２４に対応している。
【０２００】
図３４乃至図３６において、図２３及び図２４中の要素並びに図１乃至図４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。本実施の形態が前記第７の実施の形態と異なる所は、主に、以下に説明する点である。
【０２０１】
本実施の形態では、可動反射部５０及び固定反射部５１，５２（図２３及び図２４参照）が取り除かれ、第２の変位部９，１０の終点部には、前述した図１３乃至図１７に示す第４の実施の形態と同様に、赤外線ｉの一部を反射する特性を有する所定厚さのＳｉＮ膜で構成された赤外線吸収部１１が固定されている。本実施の形態では、変位読み出し部材として、可動反射部５０に代えて、受光した読み出し光ｊを略々全反射するＡｌ膜からなる読み出し光反射板１２１が用いられている。読み出し光反射板１２１は、ｎを奇数、入射赤外線ｉの所望の波長域の中心波長をλ_０として、赤外線吸収部１１と反射板１２１との間の間隔Ｄ３が実質的にｎλ_０／４となるように、配置されている。本実施の形態では、読み出し光ｊを反射する読み出し光反射板１２１は、赤外線ｉを略々全反射する赤外線反射部として兼用され、赤外線吸収部１１及び読み出し光反射板１２１がオプティカルキャビティー構造を構成している。読み出し光反射板１２１は、接続部１２１ｅを介して赤外線吸収部１１に固定されている。接続部１２１ｅは、反射板１２１を構成するＡｌ膜がそのまま連続して延びたものとなっている。
【０２０２】
そして、本実施の形態では、受光した読み出し光ｊの一部のみを反射するハーフミラー部１２２が、読み出し光反射板１２１の上方（すなわち、読み出し光反射板１２１に対して基板１と反対の側）において読み出し光反射板１２１と空間をあけて対向するように、基板１に対して固定されている。ハーフミラー部１２２は、例えば、ＳｉＮ膜で構成することができる。あるいは、ハーフミラー部１２２は、支持部となるシリコン酸化膜と、その上に所望の反射率を得るべく非常に薄くスパッタ法等により被着されたチタンなどの金属とで、構成することができる。この点は、前述した図２５及び図２６中のハーフミラー部６０についても同様である。
【０２０３】
本実施の形態では、ハーフミラー部１２２は、図３４及び図３６に示すように、その両端部が、基板１から立ち上がった２つの脚部１２３，１２４を介して、基板１に固定されている。脚部１２３，１２４は、ハーフミラー部１２２を構成している膜がそのまま連続して延びることによって形成されている。なお、図中、１２３ａ，１２４ａは、脚部１２３，１２４における基板１上へのコンタクト部をそれぞれ示している。本実施の形態では、個々の熱型変位素子に対してハーフミラー部１２２が個別に設けられているが、これに限定されるものではない。例えば、２次元状に熱型変位素子を配置した場合、１つの連続したハーフミラー部１２２で複数の熱型変位素子の読み出し光反射板１２１を覆い、当該ハーフミラー部１２２と基板１とを接続する脚部も複数の熱型変位素子に対して一つだけ形成してもよい。
【０２０４】
本実施の形態によれば、前記第７の実施の形態と同様に、目標物体からの赤外線ｉが入射しない限り、読み出し光反射板１２１は基板１と平行で高さも一定のままである。目標物体からの赤外線ｉが入射すると、入射赤外線量に応じて、読み出し光反射板１２１が傾いて読み出し光反射板１２１とハーフミラー部１２２との間の間隔Ｄ４が変化する。上方から読み出し光ｊを照射すると、読み出し光反射板１２１からの反射光とハーフミラー部１２２からの反射光とが干渉して干渉光となって、上方へ戻る。この干渉光の強度は読み出し光反射板１２１とハーフミラー部１２２との間の間隔Ｄ４に依存するので、入射赤外線量に応じた強度の干渉光が得られる。
【０２０５】
本実施の形態による放射検出装置は、例えば、前述した図５に示す映像化装置において、放射検出装置１００に代えて用いることができる。ただし、この場合、光線束制限部３５を取り除いておく。この映像化装置によっても、放射検出装置１００を用いた図５に示す映像化装置と同様に、ＣＣＤ３０の受光面上に形成された読み出し光による光学像は、入射した赤外線像を反映したものとなる。
【０２０６】
本実施の形態によれば、前記第７の実施の形態と同様の利点が得られる他、以下に説明する利点も得られる。
【０２０７】
本実施の形態も前述した図２５及び図２６に示す第８の実施の形態も、ハーフミラー部及び読み出し光反射部を用いて、入射赤外線量に応じた強度の干渉光を得る点で共通し、干渉の原理を利用していることから赤外線の受光量の変動を感度良く読み出すことができる。ところが、前記第８の実施の形態では、第２の変位部９，１０にハーフミラー部６０が固定され、Ａｌ膜からなる全反射ミラー（読み出し光反射部）６１がハーフミラー部６０の下方において基板１上に形成されている。したがって、赤外線ｉがミラー６１により遮断されることから、ハーフミラー部６０に対応する領域を赤外線吸収のための領域として利用することができず、第２の変位部９，１０の下側のＳｉＮ膜が赤外線吸収部として兼用されている。このため、赤外線入射に対する開口率をさほど高めることができない。これに対し、本実施の形態では、読み出し光反射板１２１が赤外線吸収部１１を介して第２の変位部９，１０に固定され、ハーフミラー部１２２が基板１に固定されて読み出し光反射板１２１の上方に配置されている。したがって、赤外線吸収部１１への赤外線ｉの入射が読み出し光反射板１２１によって遮断されることがなく、赤外線吸収部１１をハーフミラー部１２２の下方の領域に配置することが可能となり、この領域を赤外線吸収のための領域として利用することができる。このため、本実施の形態によれば、赤外線入射に対する開口率が向上するという利点が得られる。
【０２０８】
本実施の形態では、第１及び第２の変位部５，６，９，１０及び熱分離部７，８に関して、前記第７及び第８の実施の形態と同じ構成が採用されている。すなわち、第１の変位部５，６の２つの層２１，２２と第２の変位部９，１０の２つの層２３，２４とは、各層を構成する物質同士が同じであるとともに各物質の層の重なり順が同じであり、基板１側からＳｉＮ膜、Ａｌ膜の順である。この順に重ねるのは、初期状態において、第１の変位部５，６が基板１にぶつからぬように、基板１に対して第１の変位部５，６を上方に湾曲させるためである。一方、第１の変位部５，６の始点部から終点部へ向かう向きと、第２の変位部９，１０の始点部から終点部へ向かう向きとは、実質的に逆である。このため、第２の変位部９，１０は、基板１に近づくように、すなわち、第１の変位部５，６の湾曲を打つ消すように湾曲する。したがって、第２の変位部９，１０と結合されている赤外線吸収部１１及び反射板１２１は、基板１の近くに配置されることになる。
【０２０９】
第２の変位部９，１０に固定された反射板１２１の上方にハーフミラー部１２２を形成するためには、犠牲層を反射板１２１上に設けねばならない。本実施の形態では、前述したように基板１の近くに反射板１２１が配置されるので、この犠牲層は薄くてよい。このため、本実施の形態によれば、第２の変位部９，１０に固定された反射板１２１の上方に、ハーフミラー部１２２を容易に形成することができるという利点も得られる。
【０２１０】
また、本実施の形態では、前述したように、赤外線吸収部１１及び読み出し光反射板１２１が、入射する赤外線ｉに対するオプティカルキャビティー構造を構成している。したがって、本実施の形態によれば、前記第４の実施の形態と同様に、赤外線の吸収率を高めることができ、検出感度及び検出応答性の両方を高めることができるという利点も得られる。さらに、読み出し光反射板１２１が赤外線ｉを略々全反射する赤外線反射部として兼用されているので、構造が簡単となり、コストダウンを図ることができる。もっとも、読み出し光反射板１２１とは別に赤外線反射部を設けることも可能である。
【０２１１】
［第１３の実施の形態］
【０２１２】
図３７は、本発明の第１３の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。図３７は、本実施の形態による放射検出装置の製造途中において、犠牲層（図示せず）を除去する前の状態を示している。
【０２１３】
図３８及び図３９はそれぞれ、犠牲層を除去した後の完成状態を模式的に示す図である。図３８は、図３７中のＹ４３−Ｙ４４線に沿った概略断面図に相当している。図３９は、図３７中のＸ４３−Ｘ４４線に沿った概略断面図に相当している。図３８及び図３９は、目標物体からの赤外線ｉが入射していない状態において、環境温度がＴ０である場合に、熱平衡に達して基板及び素子各部の温度もＴ０となったときの様子を示しており、図２４に対応している。
【０２１４】
図３７乃至図３９において、図２７及び図２８中の要素並びに図１乃至図４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。本実施の形態が前記第９の実施の形態と異なる所は、主に、以下に説明する点である。
【０２１５】
本実施の形態では、第２の変位部９，１０の終点部には、前述した図１３乃至１７に示す第４の実施の形態と同様に、赤外線ｉの一部を反射する特性を有する所定厚さのＳｉＮ膜で構成された赤外線吸収部１１が固定されている。変位読み出し部材としてのＡｌ膜からなる可動電極部７０は、ｎを奇数、入射赤外線ｉの所望の波長域の中心波長をλ_０として、赤外線吸収部１１と可動電極部７０との間の間隔Ｄ５が実質的にｎλ_０／４となるように、配置されている。本実施の形態では、可動電極部７０は、赤外線ｉを略々全反射する赤外線反射部として兼用され、赤外線吸収部１１及び可動電極部７０がオプティカルキャビティー構造を構成している。可動電極部７０は、接続部７０ｅを介して赤外線吸収部１１に固定されている。接続部７０ｅは、可動電極部７０を構成するＡｌ膜がそのまま連続して延びたものとなっている。本実施の形態では、目標物体からの赤外線ｉは、下方から受けるようになっている。
【０２１６】
そして、本実施の形態では、可動電極部７０の下方に基板１の表面を覆うように配置された固定電極部７１（図２７及び図２８参照）の代わりに、可動電極部７０の上方（すなわち、可動電極部７０に対して基板１と反対の側）において可動電極部７０と空間をあけて対向するように、基板１に対して固定されたＡｌ膜からなる固定電極部１３１が、設けられている。これに伴い、本実施の形態では、固定電極部７１下の拡散層７２（図２８参照）は、取り除かれている。固定電極部１３１は、図３７及び図３９に示すように、その両端部が、基板１から立ち上がった２つの脚部１３２，１３３を介して、基板１に固定されている。脚部１３２，１３３は、固定電極部１３１を構成しているＡｌ膜がそのまま連続して延びることによって形成されている。なお、図中、１３２ａ，１３３ａは、脚部１３２，１３３における基板１上へのコンタクト部をそれぞれ示している。
【０２１７】
基板１にはコンタクト部１３２ａ，１３３ａの下部に拡散層１３４が形成され、固定電極部１３１は、脚部１３２，１３３を介して拡散層１３４に電気的に接続されている。赤外線吸収部１１上には、Ａｌ膜からなる配線層１３５が形成されている。この配線層１３５上に前記接続部７０ｅが固定され、可動電極部７０が接続部７０ｅを介して配線層１３５と電気的に接続されている。配線層１３５は、図３８及び図３９に示すように、赤外線吸収部１１を構成するＳｉＮ膜に形成されたコンタクトホールを介して、第２の変位部９，１０を構成する上側のＡｌ膜２４にそれぞれ電気的に接続されている。これにより、可動電極部７０は、コンタクト部３ａ，４ａの下部の拡散層１３６に電気的に接続されている。図面には示していないが、拡散層１３６，１３４間の静電容量を読み出す公知の読み出し回路が形成されている。
【０２１８】
本実施の形態によれば、赤外線吸収部１１が入射した赤外線ｉを吸収し、第２の変位部９，１０の温度が上昇すると、第２の変位部９，１０は、図３９中の矢印ｋで示した方向に基板１に近づくように変位する。それに伴い、赤外線吸収部１１上に設けられた可動電極部７０も図３９中の矢印ｍで示した方向に変位する。固定電極部１３１が基板１に対して固定されているので、固定電極部１３１と可動電極部７０との間の間隔Ｄ６は、大きくなるように変動する。このため、両電極部１３１，７０間の静電容量を計測すれば、入射した赤外線ｉが検出される。
【０２１９】
なお、本実施形態の容量型の放射検出装置は、このように温度が室温付近から上昇すると、両電極部１３１，７０間の間隔Ｄ６が大きくなるように作られている。電極部１３１，７０間の間隔Ｄ６が小さいほど、容量は大きくなり、また、電極部１３１，７０間の間隔Ｄ６の変動量が同じならば、間隔Ｄ６が小さい領域ほど容量の変動量も大きくなる。したがって、本実施形態の装置は、温度が上昇するにつれて間隔Ｄ６が大きくなるので、室温付近にて感度が高い。このため、例えば赤外線イメージセンサに使用すれば、最も使用頻度の多い室温付近にて感度を高くすることができる。
【０２２０】
本実施の形態によれば、以上述べた利点の他に、前記第９の実施の形態と同様の利点が得られる。また、本実施の形態では、前述したように、赤外線吸収部１１及び可動電極部７０が、入射する赤外線ｉに対するオプティカルキャビティー構造を構成している。したがって、本実施の形態によれば、前記第４の実施の形態と同様に、赤外線の吸収率を高めることができ、検出感度及び検出応答性の両方を高めることができるという利点も得られる。さらに、可動電極部７０が赤外線ｉを略々全反射する赤外線反射部として兼用されているので、構造が簡単となり、コストダウンを図ることができる。もっとも、可動電極部７０とは別に赤外線反射部を設けることも可能である。
【０２２１】
なお、本発明では、前記第１の実施の形態を変形して前記第２乃至第６の実施の形態を得たのと同様の変形を、前記第７乃至第９並びに第１２及び第１３の実施の形態にそれぞれ適用することもできる。
【０２２２】
また、本発明では、前記第２の実施の形態を変形して前記第１０及び第１１の実施の形態を得たのと同様の変形を、他の各実施の形態にそれぞれ適用することもできる。
【０２２３】
以上、本発明の各実施の形態及び変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、膜の材質等は前述した例に限定されるものではない。
【０２２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、変位部が初期的に湾曲することに起因して従来発生していた種々の不都合を解消することができる、熱型変位素子及びこれを用いた放射検出装置を提供することができる。
【０２２５】
また、本発明によれば、厳密な温度制御等を行わない場合には、従来に比べて、環境温度の変化による影響を一層抑えることができ、より精度良く放射を検出することができる、熱型変位素子及びこれを用いた放射検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。
【図２】図１中のＸ１−Ｘ２線に沿った概略断面図である。
【図３】図１中のＸ３−Ｘ４線に沿った概略断面図である。
【図４】図１中のＸ９−Ｘ１０矢視図である。
【図５】映像化装置を示す概略構成図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。
【図７】図６中のＸ１１−Ｘ１２線に沿った概略断面図である。
【図８】図６中のＸ１３−Ｘ１４線に沿った概略断面図である。
【図９】図６中のＹ１１−Ｙ１２線に沿った概略断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。
【図１１】図１０中のＸ１５−Ｘ１６線に沿った概略断面図である。
【図１２】図１０中のＹ１５−Ｙ１６線に沿った概略断面図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。
【図１４】図１３中のＸ１７−Ｘ１８線に沿った概略断面図である。
【図１５】図１３中のＸ１９−Ｘ２０線に沿った概略断面図である。
【図１６】図１３中のＹ１７−Ｙ１８線に沿った概略断面図である。
【図１７】図１３中のＹ１９−Ｙ２０線に沿った概略断面図である。
【図１８】本発明の第５の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。
【図１９】図１８中のＸ２１−Ｘ２２線に沿った概略断面図である。
【図２０】本発明の第６の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。
【図２１】図２０中のＸ２３−Ｘ２４線に沿った概略断面図である。
【図２２】図２０中のＹ２３−Ｙ２４線に沿った概略断面図である。
【図２３】本発明の第７の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。
【図２４】図２３中のＸ２５−Ｘ２６線に沿った概略断面図である。
【図２５】本発明の第８の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。
【図２６】図２５中のＸ２７−Ｘ２８線に沿った概略断面図である。
【図２７】本発明の第９の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。
【図２８】図２７中のＸ２９−Ｘ３０線に沿った概略断面図である。
【図２９】本発明の第２の実施の形態による放射検出装置における、第１の変位部と脚部との間の連結部分付近を模式的に示す図である。
【図３０】本発明の第１０の実施の形態による放射検出装置における第１の変位部と脚部との間の連結部分付近を模式的に示す図である。
【図３１】本発明の第１０の実施の形態による放射検出装置の製造方法を示す工程図である。
【図３２】本発明の第１１の実施の形態による放射検出装置における第１の変位部と脚部との間の連結部分付近を模式的に示す図である。
【図３３】本発明の第１１の実施の形態による放射検出装置の製造方法を示す工程図である。
【図３４】本発明の第１２の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。
【図３５】図３４中のＹ４１−Ｙ４２線に沿った概略断面図である。
【図３６】図３４中のＸ４１−Ｘ４２線に沿った概略断面図である。
【図３７】本発明の第１３の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。
【図３８】図３７中のＹ４３−Ｙ４４線に沿った概略断面図である。
【図３９】図３７中のＸ４３−Ｘ４４線に沿った概略断面図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 被支持部
５，６ 第１の変位部
７，８ 熱分離部
９，１０ 第２の変位部
１２ 反射板
１３，１４ 赤外線遮光膜
５０ 可動反射部
５１，５２ 固定反射部
６０，１２２ ハーフミラー部
６１ 全反射ミラー
７０ 可動電極部
７１，１３１ 固定電極部
１２１ 読み出し光反射板

Claims (19)

1. 基体と、該基体に支持された被支持部とを備え、
   前記被支持部は、第１及び第２の変位部と、熱抵抗の高い熱分離部と、放射を受けて熱に変換する放射吸収部とを含み、
   前記第１及び第２の変位部の各々は、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった少なくとも２つの層を有し、
   前記第１の変位部は、前記基体に対して、前記熱分離部を介することなく機械的に連続し、
   前記放射吸収部及び前記第２の変位部は、前記基体に対して、前記熱分離部及び前記第１の変位部を介して機械的に連続し、
   前記第２の変位部は前記放射吸収部と熱的に結合され、
   前記第１の変位部の始点部から前記第１の変位部の終点部へ向かう向きと、前記第２の変位部の始点部から前記第２の変位部の終点部へ向かう向きとが、逆であり、
   前記第１の変位部の前記少なくとも２つの層と前記第２の変位部の前記少なくとも２つの層とは、各層を構成する物質同士が同じであるとともに各物質の層の重なり順序が同じでかつ対応する各層の膜厚同士が同じであり、
   前記第１の変位部における前記第１の変位部の始点部から前記第１の変位部の終点部までの長さと、前記第２の変位部における前記第２の変位部の始点部から前記第２の変位部の終点部までの長さとが、等しいことを特徴とする熱型変位素子。
2. 前記第１及び第２の変位部の幅方向から見た場合の、前記第１の変位部の始点部の位置と前記第２の変位部の終点部の位置とが、同一であることを特徴とする請求項２記載の熱型変位素子。
3. 前記第１の変位部の前記少なくとも２つの層及び前記第２の変位部の前記少なくとも２つの層を、対応する各層ごとにそれぞれ同時に成膜し得る構造を有することを特徴とする請求項１又は２記載の熱型変位素子。
4. 基体と、該基体に支持された被支持部とを備え、
   前記被支持部は、第１及び第２の変位部と、熱抵抗の高い熱分離部と、放射を受けて熱に変換する放射吸収部とを含み、
   前記第１及び第２の変位部の各々は、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった少なくとも２つの層を有し、
   前記第１の変位部は、前記基体に対して、前記熱分離部を介することなく機械的に連続し、
   前記放射吸収部及び前記第２の変位部は、前記基体に対して、前記熱分離部及び前記第１の変位部を介して機械的に連続し、
   前記第２の変位部は前記放射吸収部と熱的に結合され、
   前記第１の変位部の始点部から前記第１の変位部の終点部へ向かう向きと、前記第２の変位部の始点部から前記第２の変位部の終点部へ向かう向きとが、同じであり、
   前記第１の変位部の前記少なくとも２つの層と前記第２の変位部の前記少なくとも２つの層とは、各層を構成する物質同士が同じであるとともに各物質の層の重なり順序が逆でかつ対応する各層の膜厚同士が同じであり、
   前記第１の変位部における前記第１の変位部の始点部から前記第１の変位部の終点部までの長さと、前記第２の変位部における前記第２の変位部の始点部から前記第２の変位部の終点部までの長さとが、等しいことを特徴とする熱型変位素子。
5. 前記第１及び第２の変位部を湾曲していない状態にしたときに、前記第１の変位部、前記第２の変位部、前記熱分離部の少なくとも一部、及び前記放射吸収部、のうちの少なくとも１つが位置する階層は、その残りが位置する階層と異なることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の熱型変位素子。
6. 基体と、該基体に支持された被支持部とを備え、
   前記被支持部は、熱抵抗の高い熱分離部と、放射を受けて熱に変換する放射吸収部と、第１及び第２の変位部とを含み、
   前記第１の変位部及び第２の変位部の各々は、複数の個別変位部を有し、
   前記第１の変位部の前記複数の個別変位部の各々は、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった少なくとも２つの層を有し、
   前記第２の変位部の前記複数の個別変位部の各々は、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった少なくとも２つの層を有し、
   前記第１の変位部は、前記基体に対して、前記熱分離部を介することなく機械的に連続し、
   前記放射吸収部及び前記第２の変位部は、前記基体に対して、前記熱分離部及び前記第１の変位部を介して機械的に連続し、
   前記第２の変位部は前記放射吸収部と熱的に結合され、
   前記第１の変位部の前記複数の個別変位部は、前記第１の変位部の始点部から前記第１の変位部の終点部にかけて、所定の向きに順次機械的に接続され、
   前記第２の変位部の前記複数の個別変位部は、前記第２の変位部の始点部から前記第２の変位部の終点部にかけて、所定の向きに順次機械的に接続され、
   前記第１の変位部の始点部から前記第１の変位部の終点部へ向かう向きと、前記第２の変位部の始点部から前記第２の変位部の終点部へ向かう向きとが、逆であり、
   前記第１の変位部の前記複数の個別変位部のそれぞれの前記少なくとも２つの層、及び、前記第２の変位部の前記複数の個別変位部のそれぞれの前記少なくとも２つの層は、互いに、各層を構成する物質同士が同じであるとともに各物質の層の重なり順序が同じで対応する各層の膜厚同士が同じであり、
   前記第１の変位部における前記第１の変位部の始点部から前記第１の変位部の終点部までの長さと、前記第２の変位部における前記第２の変位部の始点部から前記第２の変位部の終点部までの長さとが、等しいことを特徴とする熱型変位素子。
7. 前記第１の変位部の前記複数の個別変位部の前記少なくとも２つの層及び前記第２の変位部の前記複数の個別変位部の前記少なくとも２つの層を、対応する各層ごとにそれぞれ同時に成膜し得る構造を有することを特徴とする請求項６記載の熱型変位素子。
8. 前記第１及び第２の変位部を湾曲していない状態にしたときに、前記第１の変位部の前記複数の個別変位部、前記第２の変位部の前記複数の個別変位部、前記熱分離部の少なくとも一部及び前記放射吸収部のうちの少なくとも１つが位置する階層は、その残りが位置する階層と異なることを特徴とする請求項６又は７記載の熱型変位素子。
9. 前記放射を前記第１の変位部に対して遮蔽する遮蔽部を備えたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の熱型変位素子。
10. 前記放射吸収部は、入射した放射の一部を反射する特性を有し、
    ｎを奇数、前記放射の所望の波長域の中心波長をλ_０として、前記放射吸収部からｎλ_０／４の間隔をあけて配置され前記放射を略々全反射する放射反射部を備えたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の熱型変位素子。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の熱型変位素子と、前記第２の変位部に対して固定された変位読み出し部材であって、前記第２の変位部に生じた変位に応じた所定の変化を得るために用いられる変位読み出し部材とを備えたことを特徴とする放射検出装置。
12. 前記変位読み出し部材は受光した読み出し光を反射する反射部であることを特徴とする請求項１１記載の放射検出装置。
13. 前記変位読み出し部材は可動反射部であり、前記基体に対して固定された固定反射部を備え、前記可動反射部及び前記固定反射部は、反射型回折格子を構成し、受光した読み出し光を回折光として反射させることを特徴とする請求項１１記載の放射検出装置。
14. 前記変位読み出し部材は受光した読み出し光の一部のみを反射するハーフミラー部であり、該ハーフミラー部と対向するように前記基体に対して固定された反射部を備えたことを特徴とする請求項１１記載の放射検出装置。
15. 前記変位読み出し部材は受光した読み出し光を反射する読み出し光反射部であり、該読み出し光反射部と対向するように前記基体に対して固定され受光した読み出し光の一部のみを反射するハーフミラー部を備えたことを特徴とする請求項１１記載の放射検出装置。
16. 前記読み出し光反射部は、ｎを奇数、前記放射の所望の波長領域の中心波長をλ_０として、前記放射吸収部からｎλ_０／４の間隔をあけて配置され前記放射を略々全反射する放射反射部を兼用することを特徴とする請求項１５記載の放射検出装置。
17. 前記変位読み出し部材は可動電極部であり、該可動電極部と対向するように前記基体に対して固定された固定電極部を備えたことを特徴とする請求項１１記載の放射検出装置。
18. 前記固定電極部は、前記可動電極部に対して前記基体と反対の側に配置されたことを特徴とする請求項１７記載の放射検出装置。
19. 前記可動電極部は、ｎを奇数、前記放射の所望の波長領域の中心波長をλ_０として、前記放射吸収部からｎλ_０／４の間隔をあけて配置され前記放射を略々全反射する放射反射部を兼用することを特徴とする請求項１８記載の放射検出装置。

Images