JPH0469529A - Two-dimensional image sensor system - Google Patents
Two-dimensional image sensor systemInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、赤外線を検出する二次元イメージセンサシス
テムに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a two-dimensional image sensor system that detects infrared rays.
（従来の技術）
従来、赤外線イメージセンサシステムのセンサ部の形成
材料としては、第４図に示すようなＰｂＳ、ＩｎＳｂｌ
ＨｇＣｄＴｅ、Ｓｉ ：Ａｓ、Ｇｅ ：Ｂｅ。(Prior Art) Conventionally, materials for forming the sensor part of an infrared image sensor system include PbS and InSbl as shown in FIG.
HgCdTe, Si:As, Ge:Be.
Ｇｅ ：Ｇａ、ＨｇＣｄＴｅなどが用いられテいる（カ
リフォルニア大学、Ｐ、 Ｌ、 Ｒｉｃｈａｒｄｓ教授
の資料）。Ge: Ga, HgCdTe, etc. are used (materials from Professor P. L. Richards, University of California).
（発明が解決しようとする課題）
上記した材料を用いた従来の赤外線イメージセンサシス
テムは、検出波長帯域が非常に狭いために、より広範な
波長帯域の光を検出しようとするならば、複数のセンサ
を併用しなければならないという問題がある。また、数
１０μｍ以上の波長帯域の光を検出しようとすると、２
〜４．２にという極低温下までセンサ自体を冷却しなけ
ればならないという問題がある。(Problems to be Solved by the Invention) Conventional infrared image sensor systems using the above-mentioned materials have a very narrow detection wavelength band. There is a problem in that sensors must be used together. In addition, when trying to detect light in a wavelength band of several tens of micrometers or more, 2
There is a problem in that the sensor itself must be cooled to an extremely low temperature of ~4.2 degrees.
本発明は、より広範な波長帯域において７７にの液体窒
素温度以上で動作ができ、従来の赤外線イメージセンサ
システムと同等かそれ以上の感度を有する二次元イメー
ジセンサシステムを提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a two-dimensional image sensor system that can operate at a liquid nitrogen temperature of 77° C. or higher in a broader wavelength band and has a sensitivity equal to or higher than that of conventional infrared image sensor systems. .
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するため本発明は、検出光導入部、セン
サ部及びデータ処理部を有する赤外線イメージセンサシ
ステムにおいて、
前記検出光導入部が複数の光ファイバからなり、前記セ
ンサ部が、基板上にジョゼフソン接合部を介して設けら
れ、それぞれに電極が付設された二つの超電導物質の薄
膜層からなる光センサ素子の複数個を二次元的に配列し
てなる二次元イメージセンサからなり、
検ａ光が前記光センサ素子のジョゼフソン接合部に導入
されることを特徴とする二次元イメージセンサシステム
を提供する。(Means for Solving the Problems) To achieve the above object, the present invention provides an infrared image sensor system having a detection light introduction section, a sensor section, and a data processing section, wherein the detection light introduction section is composed of a plurality of optical fibers. , the sensor section is formed by two-dimensionally arranging a plurality of optical sensor elements each made of two thin film layers of superconducting material, each of which is provided with an electrode on the substrate via a Josephson junction. The present invention provides a two-dimensional image sensor system comprising a two-dimensional image sensor, characterized in that detection light is introduced into a Josephson junction of the optical sensor element.
（作用）
本発明の二次元イメージセンサシステムにおける二次元
イメージセンサは、複数の光センサ素子が二次元的に配
列されてなるものである。即ち、複数のセンサを二次元
的に配列することにより、一つのイメージセンサシステ
ムが構築されている。(Function) The two-dimensional image sensor in the two-dimensional image sensor system of the present invention is formed by two-dimensionally arranging a plurality of optical sensor elements. That is, one image sensor system is constructed by arranging a plurality of sensors two-dimensionally.
また、検出光導入部として複数の光ファイバを用いてい
る。Furthermore, a plurality of optical fibers are used as the detection light introducing section.
（実施例） 以下、図面に基づいて、本発明の一実施例を説明する。(Example) Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
第１図において、本発明の二次元イメージセンサシステ
ム１は、検出光導入部２、センサ部である二次元イメー
ジセンサ３及びデータ処理部４とから構成されている。In FIG. 1, a two-dimensional image sensor system 1 of the present invention includes a detection light introducing section 2, a two-dimensional image sensor 3 as a sensor section, and a data processing section 4.
検出光導入部２は、複数本の光ファイバ２ａ（全ては図
示せず）から形成されている。The detection light introducing section 2 is formed from a plurality of optical fibers 2a (all not shown).
検出光導入部２を形成する光ファイバ２ａとしては、フ
ッ化物系ガラスファイバ、カルコゲン化物系ガラスファ
イバ、ハロゲン化結晶ガラスファイバなどを形成材料と
するものが好ましい。The optical fiber 2a forming the detection light introducing section 2 is preferably made of a fluoride glass fiber, a chalcogenide glass fiber, a halide crystal glass fiber, or the like.
二次元イメージセンサ３は、複数の光センサ素子１１が
、縦、横それぞれ同数だけ（図では４×４の１６個）二
次元的に配列されてなるものである。この光センサ素子
１１の配列は、例えば、適当な基礎となる板上に、通常
の微細加工技術、例えば、フォトリソグラフィー技術に
より形成することができる。The two-dimensional image sensor 3 is formed by two-dimensionally arranging a plurality of optical sensor elements 11 in the same number vertically and horizontally (16 (4×4 in the figure)). This array of photosensor elements 11 can be formed, for example, on a suitable base plate by a conventional microfabrication technique, for example, a photolithography technique.
光センサ素子１１は、第２図及び第３図に示すように、
基板１２上に形成された超電導物質の薄膜１３ａと１３
ｂ１これへらの間に形成された超電導薄膜微細加工によ
るジョゼフソン結合部１４とから形成されている。The optical sensor element 11, as shown in FIGS. 2 and 3,
Thin films 13a and 13 of superconducting material formed on substrate 12
b1 It is formed from a Josephson joint portion 14 formed between these spatulas by micromachining of a superconducting thin film.
基板１２としてはＭｇＯ，５ｒＴｉＯｓ、ＬａＡｊ！０
３などからなる、厚さ０．１〜０．８μｍのものを用い
ることができる。As the substrate 12, MgO, 5rTiOs, LaAj! 0
3, etc., with a thickness of 0.1 to 0.8 μm can be used.
超電導物質の薄膜１３ａ及び１３ｂは、Ｙ、Ｂａ２Ｃｕ
ｓＯｘの薄膜（臨界温度Ｔｃ＝８５Ｋ）、Ｂ＋＊５ｒ２
Ｃａ２Ｃｔ＋ｓＯｘの薄膜（臨界温度Ｔｃ＝１０５Ｋ）
、Ｔ Ｉ Ｂ ａｍ Ｃａｓ Ｃ１１４０ｘの薄膜（臨
界温度Ｔｃ＝１２０Ｋ）などの酸化物高温超電導物質の
薄膜が好ましい。これらの薄膜はＲＦマグネトロンスパ
ッタリングにより形成することができる。The thin films 13a and 13b of superconducting material are Y, Ba2Cu
Thin film of sOx (critical temperature Tc=85K), B+*5r2
Ca2Ct+sOx thin film (critical temperature Tc=105K)
, T I B am Cas C1140x (critical temperature Tc=120 K) thin films of oxide high temperature superconducting materials are preferred. These thin films can be formed by RF magnetron sputtering.
超電導物質の薄膜１３ａ及び１３ｂの厚さは０．２〜０
．４μｍが好ましい。ジョゼフソン結合部１４の厚さは
、超電導物質の薄膜１３ａ及び１３ｂの厚さと同じであ
ることが好ましい。The thickness of the superconducting thin films 13a and 13b is 0.2 to 0.
．． 4 μm is preferred. The thickness of the Josephson junction 14 is preferably the same as the thickness of the thin films 13a and 13b of superconducting material.
なお、第３図において１５は電圧計である。In addition, in FIG. 3, 15 is a voltmeter.
データ処理部４は、電流の増幅器４ａ、画像処理装置（
コントローラ）４ｂ及び表示部（ＴＶモニタ）４Ｃから
構成されている。The data processing unit 4 includes a current amplifier 4a, an image processing device (
It consists of a controller) 4b and a display section (TV monitor) 4C.
検出光導入部２と二次元イメージセンサ３とは、検出光
導入部２を構成する各光フアイバ２ａ内を伝送されてき
た検出光が、光センサ素子１１のジョゼフソン接合部１
４に入射するように接続されている。The detection light introducing section 2 and the two-dimensional image sensor 3 are configured so that the detection light transmitted through each optical fiber 2a constituting the detection light introducing section 2 passes through the Josephson junction 1 of the optical sensor element 11.
4.
二次元イメージセンサ３とデータ処理部４とは、二次元
イメージセンサ３を構成する光センサ素子１１の電圧端
子とデータ処理部４を構成する増幅器４ａとが接続され
ている。The two-dimensional image sensor 3 and the data processing section 4 are connected to a voltage terminal of the optical sensor element 11 that constitutes the two-dimensional image sensor 3 and an amplifier 4a that constitutes the data processing section 4.
次に、本発明の二次元イメージセンサシステム１の動作
を説明する。Next, the operation of the two-dimensional image sensor system 1 of the present invention will be explained.
赤外線の測定に際して、検出光導入部２を形成する各光
ファイバ２ａの先端部を測定場所に保持する。そして、
前記光ファイバ２ａから、例えば、波長２．０μｍの光
が入射すると、この光は光フアイバ２ａ内を伝送され、
それぞれ計１６個の光センサ素子１１のジョゼフソン接
合部１４に入射する。そして、このようにして入射した
光により、超電導物質の薄膜１３ａ及び１３ｂを形成す
るＹ＋Ｂａ２Ｃｕ３０ｘなどの超電導物質内に準粒子が
生成され、それによって弱結合状態にあるジョゼフソン
接合部１４に流れる電流に影響を及ぼす。なお、ジョゼ
フソン接合部１４の両端には予め定電流を流しておく。When measuring infrared rays, the tip of each optical fiber 2a forming the detection light introducing section 2 is held at a measurement location. and,
For example, when light with a wavelength of 2.0 μm enters from the optical fiber 2a, this light is transmitted within the optical fiber 2a,
The light is incident on the Josephson junctions 14 of a total of 16 optical sensor elements 11, respectively. Then, due to the incident light, quasiparticles are generated in the superconducting material such as Y+Ba2Cu30x that forms the thin films 13a and 13b of the superconducting material, which causes a current to flow through the Josephson junction 14 which is in a weakly coupled state. affect. Note that a constant current is applied to both ends of the Josephson junction 14 in advance.
このようにして超電導物質の薄膜１３ａ及び１３ｂの電
圧の変化を検出することにより、検出光を電圧として検
出でき、検出された入力信号は増幅器４ａを経由して画
像処理部４ｂに送られ、そこで画像処理され、最終的に
表示部４ｃにおいて可視化される。By detecting the change in voltage across the superconducting thin films 13a and 13b in this way, the detection light can be detected as a voltage, and the detected input signal is sent to the image processing unit 4b via the amplifier 4a, where it The image is processed and finally visualized on the display unit 4c.
以上の操作により、］、］０−１６Ｗ程の微弱な光でも
感度よく検出することができた。また、１６個の光セン
サ素子１１の感度のばらつきは、１０−１４〜１０−”
Ｗであった。Through the above operations, even weak light of about 0 to 16 W could be detected with high sensitivity. Moreover, the variation in sensitivity of the 16 photosensor elements 11 is 10-14 to 10-"
It was W.
また、本発明の二次元イメージセンサシステムｌによれ
ば、５０μｍ以上の波長の光であっても、７７に以上の
温度で感度よく検出できた。Further, according to the two-dimensional image sensor system I of the present invention, even light having a wavelength of 50 μm or more could be detected with high sensitivity at a temperature of 77° C. or more.
（発明の効果）
本発明の二次元イメージセンサシステムは、複数の光フ
ァイバから形成される検出光導入部、複数の光センサ素
子を二次元的に配列してなる二次元イメージセンサから
形成されるセンサ部及びデータ処理部からなるものであ
る。(Effects of the Invention) The two-dimensional image sensor system of the present invention includes a detection light introducing section formed from a plurality of optical fibers, and a two-dimensional image sensor formed by two-dimensionally arranging a plurality of optical sensor elements. It consists of a sensor section and a data processing section.
本発明においては、センサ部が二次元配列のイメージセ
ンサであるため、赤外線を可視光に変換することにより
、赤外線を画像として認識することができ、センサ部を
コンパクトにすることができる。In the present invention, since the sensor unit is a two-dimensionally arranged image sensor, infrared rays can be recognized as images by converting infrared rays into visible light, and the sensor unit can be made compact.
また、検出光導入部が複数の光ファイバから形成されて
いるため、例えば、人間が直接入れないような場所の赤
外線の検出ができる。Furthermore, since the detection light introducing section is formed from a plurality of optical fibers, it is possible to detect infrared rays in places where humans cannot directly enter, for example.
本発明の二次元イメージセンサシステムは、広範な分野
における赤外線の検出装置として使用することができる
。The two-dimensional image sensor system of the present invention can be used as an infrared detection device in a wide range of fields.
第１図は本発明の二次元イメージセンサシステムの概略
図、第２図は光センサ素子の平面図、第３図は第２図の
■−■線に沿う断面図、第４図は従来の赤外線イメージ
センサに用いられている超電導材料の説明図である。
１・・・二次元イメージセンサシステム、２・・・検出
光導入部、２ａ・・・光ファイバ、３・・・二次元イメ
ージセンサ、４・・・データ処理部、４ａ・・・増幅器
、４ｂ・・・画像処理装置、４ｃ・・・表示部、１１・
・・光センサ素子、１２・・・基板、１３ａ・・・超電
導物質の薄膜、１３ｂ・・・超電導物質の薄膜、１４−
°°ジョセフンン接合部、１５・・・電圧計。Fig. 1 is a schematic diagram of the two-dimensional image sensor system of the present invention, Fig. 2 is a plan view of the optical sensor element, Fig. 3 is a sectional view taken along the line ■-■ in Fig. 2, and Fig. 4 is a conventional FIG. 2 is an explanatory diagram of a superconducting material used in an infrared image sensor. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Two-dimensional image sensor system, 2... Detection light introduction part, 2a... Optical fiber, 3... Two-dimensional image sensor, 4... Data processing part, 4a... Amplifier, 4b ...Image processing device, 4c...Display section, 11.
... Optical sensor element, 12... Substrate, 13a... Thin film of superconducting material, 13b... Thin film of superconducting material, 14-
°°Joseph Junction, 15...Voltmeter.
Claims (1)
外線イメージセンサシステムにおいて、前記検出光導入
部が複数の光ファイバからなり、前記センサ部が、基板
上にジョゼフソン接合部を介して設けられ、それぞれに
電極が付設された二つの超電導物質の薄膜層からなる光
センサ素子の複数個を二次元的に配列してなる二次元イ
メージセンサからなり、 検出光が前記光センサ素子のジョゼフソン接合部に導入
されることを特徴とする二次元イメージセンサシステム
。[Scope of Claims] An infrared image sensor system having a detection light introduction section, a sensor section, and a data processing section, wherein the detection light introduction section is composed of a plurality of optical fibers, and the sensor section has a Josephson junction on a substrate. A two-dimensional image sensor is formed by two-dimensionally arranging a plurality of photosensor elements each made of two thin film layers of superconducting material, each of which has an electrode attached thereto, and the detected light is transmitted to the photosensor. A two-dimensional image sensor system characterized in that it is introduced into a Josephson junction of an element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2181073A JPH0469529A (en) | 1990-07-09 | 1990-07-09 | Two-dimensional image sensor system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2181073A JPH0469529A (en) | 1990-07-09 | 1990-07-09 | Two-dimensional image sensor system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0469529A true JPH0469529A (en) | 1992-03-04 |
Family
ID=16094333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2181073A Pending JPH0469529A (en) | 1990-07-09 | 1990-07-09 | Two-dimensional image sensor system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0469529A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11867468B2 (en) | 2018-10-12 | 2024-01-09 | Vahterus Oy | Plate heat exchanger arrangement |
-
1990
- 1990-07-09 JP JP2181073A patent/JPH0469529A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11867468B2 (en) | 2018-10-12 | 2024-01-09 | Vahterus Oy | Plate heat exchanger arrangement |
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