JPH10260080A - Visualizing device - Google Patents

Visualizing device

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JPH10260080A
JPH10260080A JP9082121A JP8212197A JPH10260080A JP H10260080 A JPH10260080 A JP H10260080A JP 9082121 A JP9082121 A JP 9082121A JP 8212197 A JP8212197 A JP 8212197A JP H10260080 A JPH10260080 A JP H10260080A
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JP
Japan
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displacement
light
readout
temperature
radiation
Prior art date
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JP9082121A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Ishizuya
徹 石津谷
Keiichi Akagawa
圭一 赤川
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To visualize a radiation image at a high degree of detection and a high degree of sensitivity with no use of a cooler, and to obtain a stable radiation image irrespective of variation in environmental temperature. SOLUTION: A converter 100 has a plurality of elements two-dimensionally arranged. Each element receivers infrared radiation 1 so as to generate a head in order to produce a displacement in accordance with the heat, and accordingly, a received rear-out light beam (j) is changed on accordance with the displacement, and is emitted to the element. An optical image of each element in accordance with the displacement is obtained, being based upon the changed and read-out light beam emitted from each element. The converter 100 is located on a closed container 102. A temperature controller 109 controls a temperature stabilizer 105 in accordance with a signal from a temperature sensor 107 for detecting a temperature of the converter 100, so as to maintain the temperature of the converter 100 at a constant value.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線、X線、紫
外線などの不可視光を含む種々の放射の像を映像化する
映像化装置に関するものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an imaging apparatus for imaging various radiation images including invisible light such as infrared rays, X-rays, and ultraviolet rays.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、赤外線、X線、紫外線などの不可
視光を検出することにより、可視光領域だけから得られ
る情報以外の物理情報を利用する研究が盛んに行われ、
様々な産業分野への応用展開が期待されている。その一
例として、赤外線の利用について述べる。
2. Description of the Related Art Recently, research has been actively conducted on the use of physical information other than information obtained only from the visible light region by detecting invisible light such as infrared rays, X-rays, and ultraviolet rays.
It is expected to be applied to various industrial fields. As an example, the use of infrared light will be described.

【0003】赤外線は、地球上に存在する温度を持つ全
ての物体から放射されるエネルギーであり、例えば30
0K付近の物体からは8〜12μmをピークとする赤外
線が放射される。この赤外線を利用すれば、真っ暗闇で
も物体の存在、形状さらには物体の持つ温度も検出する
ことができる。ゆえに、この赤外線を利用すれば、例え
ば照明のほとんどない夜間でも、あたかも昼間の景色を
見るように車を走行させることが可能となり、また、照
明なしに夜間の建造物への不法侵入者などを容易に発見
できるわけである。
[0003] Infrared rays are energy radiated from all objects having a temperature existing on the earth.
An object near 0K emits infrared light having a peak of 8 to 12 μm. By using this infrared ray, it is possible to detect the presence, shape, and temperature of the object even in the dark. Therefore, if this infrared light is used, for example, even at night when there is almost no light, it is possible to drive the car as if looking at the scenery of the daytime, and it is also possible to prevent illegal intruders into buildings at night without lighting. It can be easily discovered.

【0004】このようなメリットがあるため、不可視光
である赤外線の検出に関しては、1800年頃にハーシ
ェルが赤外線を発見して以来、様々なアプローチがなさ
れてきた。そして、今日では、赤外線検出器として、大
きく分けて量子型赤外線検出器及び熱型赤外線検出器の
2種類の検出器が利用されるに至っている。
[0004] Because of these advantages, various approaches have been taken to detect infrared light, which is invisible light, since Herschel discovered the infrared light around 1800. Nowadays, two types of detectors have been used as infrared detectors, namely, a quantum infrared detector and a thermal infrared detector.

【0005】[0005]

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

【0006】量子型赤外線検出器は、赤外線の持つフォ
トンエネルギー(E:hν)を電子エネルギーに変換し
て検出する検出器である。一般社会で最も利用価値の高
い赤外線の波長は、3〜12μmであり、この赤外線の
フォトンエネルギーは0.1〜0.4eV程度である
が、この値は常温物体における電子の持つ熱エネルギー
に概ね等しいのである。よって、入射赤外線のフォトン
エネルギーのみを電子エネルギーに変換するためには、
電子の持つ熱エネルギーによる影響を取り除かなければ
ならない。すなわち、量子型赤外線検出器では、当該検
出器を冷却し、熱エネルギーを除去することが不可欠な
のである。
[0006] The quantum infrared detector is a detector that converts photon energy (E: hv) of infrared light into electron energy and detects it. The wavelength of infrared rays that is most useful in the general society is 3 to 12 μm, and the photon energy of this infrared ray is about 0.1 to 0.4 eV. This value is almost equal to the thermal energy of electrons in a normal temperature object. They are equal. Therefore, in order to convert only the incident infrared photon energy into electron energy,
The effects of the thermal energy of the electrons must be removed. That is, in the quantum infrared detector, it is essential to cool the detector and remove heat energy.

【0007】通常、この熱エネルギーを低レベルに抑え
るためには検出器を−200゜C(77K)程度に冷却
する必要があるが、このための冷却器は、体積が大き
く、機械振動を発生し寿命も短く、高価なものとなり、
したがって、量子型赤外線検出器を用いた赤外線カメラ
は小型化、低価格化することができず、一般社会で広く
利用されないのである。
Usually, in order to suppress this thermal energy to a low level, it is necessary to cool the detector to about -200 ° C. (77 K). However, the cooler for this is large in volume and generates mechanical vibration. Life is short and expensive.
Therefore, the infrared camera using the quantum infrared detector cannot be reduced in size and cost, and is not widely used in the general society.

【0008】それに対し、従来の熱型赤外線検出器は、
入射赤外線の持つエネルギーを熱エネルギーに変換し、
検出器の温度に変化を生じさせ、それによる検出器の物
性値の変化を電気的に読み出すものである。例えば、抵
抗性ボロメーターでは温度が変わると抵抗値が変化す
る。
On the other hand, a conventional thermal infrared detector is
Converts the energy of the incident infrared rays into heat energy,
A change in the temperature of the detector is caused, and a change in the physical property value of the detector due to the change is electrically read. For example, in a resistive bolometer, the resistance value changes when the temperature changes.

【0009】この従来の熱型赤外線検出器は、量子型赤
外線検出器のような大がかりな冷却器は必要ないが、検
出原理そのものに課題を持っている。それは、従来の熱
型赤外線検出器では、入射赤外線のみによる検出器の温
度変化を検出しなければならないにもかかわらず、温度
変化を検出するために検出器に電流を流さねばならない
点である。
This conventional thermal infrared detector does not require a large-scale cooler such as a quantum infrared detector, but has a problem in the detection principle itself. That is, in the conventional thermal infrared detector, although a temperature change of the detector due to only the incident infrared ray has to be detected, a current must be supplied to the detector in order to detect the temperature change.

【0010】すなわち、温度変化検出のための電流によ
り検出器が発熱(通常、自己発熱と呼ぶ。)してしまう
ので、入射赤外線のみによる温度変化を検出することが
困難であり、検出精度が低下していた。
That is, since the detector generates heat (usually called self-heating) due to a current for detecting a temperature change, it is difficult to detect a temperature change due to only incident infrared rays, and the detection accuracy is reduced. Was.

【0011】また、入射赤外線を熱エネルギーに変換す
る変換部分は、できるだけ入射赤外線により発生した熱
エネルギーのみに依存する温度変化を検出するように、
基板から浮いた状態に支持されているが、この基板から
浮いた変換部分に抵抗ボロメーター等を作り込まなけれ
ばならないため、前記変換部分と基板とは導電材料にて
電気的に接続する必要がある。しかし、導電材料は熱伝
導率が極めて高いことから、従来の熱型赤外線検出器で
は、前記変換部分の基板に対する熱的な絶縁の程度を高
めることができず、この点からも検出精度が低下すると
ともに感度も低下していた。
[0011] Further, the conversion part for converting incident infrared rays into thermal energy detects as much as possible a temperature change depending only on the thermal energy generated by the incident infrared rays.
Although supported in a state of floating from the substrate, it is necessary to build a resistance bolometer or the like in the conversion part floating from the substrate, so it is necessary to electrically connect the conversion part and the substrate with a conductive material. is there. However, since the conductive material has an extremely high thermal conductivity, the conventional thermal infrared detector cannot increase the degree of thermal insulation of the conversion part with respect to the substrate, and the detection accuracy also decreases in this regard. And the sensitivity was also reduced.

【0012】さらに、前記従来の熱型赤外線検出器で
は、感度が低い欠点があった。従来の熱型赤外線検出器
では、例えば、抵抗の温度が1゜C変化したときの抵抗
の変化率が2%程度の物が使われているが、観測物体の
温度によって放射される赤外線を受光して温度に変換す
る変換率はせいぜい1%程度である。よって、観測物体
の温度が1゜C変化しても抵抗は0.02%しか変化し
ない。
Further, the conventional thermal infrared detector has a drawback of low sensitivity. In a conventional thermal infrared detector, for example, an object having a resistance change rate of about 2% when the resistance temperature changes by 1 ° C. is used. The rate of conversion to temperature is at most about 1%. Therefore, even if the temperature of the observation object changes by 1 ° C., the resistance changes only by 0.02%.

【0013】さらにまた、従来の熱型赤外線検出器で
は、得られる電気信号が極めて微弱であるため、電気信
号読み出し回路は極めて高レベルのローノイズ化が要求
され、回路規模が大がかりなものとなっていた。
Furthermore, in the conventional thermal infrared detector, since the obtained electric signal is extremely weak, the electric signal readout circuit is required to have a very high level of low noise, and the circuit scale is large. Was.

【0014】なお、以上述べたような事情は赤外線のみ
ならず、他の放射についても同様である。
The situation described above is not limited to infrared rays, but also applies to other radiations.

【0015】そこで、本発明者らは、放射の持つエネル
ギーを電気エネルギーに変換することを要しない、従来
の検出器とは全く異なる原理による放射の像を映像化す
る映像化装置を発明した。
Therefore, the present inventors have invented an imaging apparatus for imaging an image of radiation based on a completely different principle from a conventional detector, which does not require converting the energy of the radiation into electric energy.

【0016】すなわち、本発明者らは、光読み出し型放
射−変位変換器と読み出し光学系とを備えた映像化装置
を発明した。前記光読み出し型放射−変位変換器は、1
次元状又は2次元状に配列された複数の素子を有してい
る。この各々の素子は、放射を受けて熱を発生し、当該
熱に応じた変位を発生し、受光した読み出し光に前記変
位に応じた変化を与えて出射させるものである。読み出
し光学系は、前記各素子に前記読み出し光を照射し、前
記各素子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に応じた光学像を形成するも
のである。
That is, the present inventors have invented an imaging device including an optical readout radiation-displacement converter and a readout optical system. The optical readout radiation-displacement converter comprises:
It has a plurality of elements arranged two-dimensionally or two-dimensionally. Each of the elements generates heat in response to radiation, generates a displacement in accordance with the heat, and gives a change in the received readout light in accordance with the displacement and emits the readout light. The readout optical system irradiates the readout light to each of the elements, and forms an optical image corresponding to the displacement of each of the elements based on the changed readout light emitted from each of the elements.

【0017】この映像化装置によれば、赤外線、X線、
紫外線等の放射が光読み出し型放射−変位変換器の各素
子に照射され、各素子において、当該放射が熱に変換さ
れ、発生した熱に応じて変位が生ずる。すなわち、入射
した放射が、その量に応じた変位に変換される。一方、
読み出し光学系によって、可視光やその他の光による読
み出し光が光読み出し型放射−変位変換器の各素子に照
射される。各素子は、受光した読み出し光に前記変位に
応じた変化を与えて出射させるので、結局、各素子に照
射された放射が読み出し光の変化に変換されることにな
る。そして、読み出し光学系によって、この変化した読
み出し光に基づいて各素子の変位に応じた光学像が形成
され、結局、放射の像が光学像として形成されることに
なる。この光学像はそのまま肉眼で観察することもでき
るし、撮像装置で撮像することもできる。光による変位
検出は高感度で行うことができることから、前記映像化
装置によれば、放射を高感度で検出することができ、ひ
いては高感度で放射の像を形成することができる。ま
た、前記映像化装置では、前述した従来の熱型赤外線検
出器と異なり、放射を熱を経て抵抗値(電気信号)に変
換するのではなく、放射を熱及び変位を経て読み出し光
の変化に変換するので、各素子において電流を流す必要
がなく、各素子には自己発熱が生じない。したがって、
前記映像化装置によれば、入射した放射のみによる熱を
検出することになるので、高い検出精度で放射の像を形
成することができる。勿論、前記映像化装置では、前述
した従来の熱型赤外線検出器と同様に、量子型赤外線検
出器において必要であった冷却器は不要である。また、
前記映像化装置では、放射を電気信号として読み出すも
のではないので、前述した従来の熱型赤外線検出器にお
いて必要であった微弱電気信号用の読み出し回路が不要
となる。
According to this imaging device, infrared rays, X-rays,
Radiation such as ultraviolet rays is applied to each element of the optical readout type radiation-displacement converter, and in each element, the radiation is converted into heat, and displacement occurs according to the generated heat. That is, the incident radiation is converted into a displacement according to the amount. on the other hand,
The readout optical system irradiates each element of the optical readout type radiation-displacement converter with readout light of visible light or other light. Each element gives the received readout light a change in accordance with the displacement and emits the readout light, so that the radiation applied to each element is converted into a change in the readout light. Then, an optical image corresponding to the displacement of each element is formed by the readout optical system based on the changed readout light. As a result, a radiation image is formed as an optical image. This optical image can be observed with the naked eye as it is, or can be imaged by an imaging device. Since displacement detection by light can be performed with high sensitivity, the imaging device can detect radiation with high sensitivity, and thus can form an image of radiation with high sensitivity. Also, in the imaging device, unlike the above-described conventional thermal infrared detector, the radiation is not converted into a resistance value (electric signal) through heat, but the radiation is read out through heat and displacement to change in readout light. Since the conversion is performed, it is not necessary to supply a current to each element, and no self-heating occurs in each element. Therefore,
According to the imaging device, since only heat due to incident radiation is detected, an image of radiation can be formed with high detection accuracy. Needless to say, the imaging apparatus does not require a cooler which is necessary in the quantum infrared detector, as in the above-described conventional thermal infrared detector. Also,
The imaging apparatus does not read out the radiation as an electric signal, so that a reading circuit for a weak electric signal, which is required in the above-described conventional thermal infrared detector, becomes unnecessary.

【0018】このように前記映像化装置によれば冷却器
を必要とせずに高い検出精度及び感度で放射の像を映像
化することができるが、環境温度の変化により光読み出
し型放射−変位変換器の温度が変化してしまうと、その
影響を受けて、安定した放射の像を得ることができな
い。
As described above, according to the imaging apparatus, a radiation image can be visualized with high detection accuracy and sensitivity without the need for a cooler. If the temperature of the vessel changes, it is not possible to obtain a stable radiation image due to the influence.

【0019】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、冷却器を必要とせずに高い検出精度及び感度
で放射の像を映像化することができ、しかも、環境温度
の変化にかかわらずに安定した放射の像を得ることがで
きる映像化装置を提供することを目的とするものであ
る。
The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to visualize a radiation image with high detection accuracy and sensitivity without the need for a cooler, and furthermore, to cope with changes in environmental temperature. It is an object of the present invention to provide an imaging device capable of obtaining a stable image of radiation regardless of the case.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第1の態様による映像化装置は、各々の素
子が、放射を受けて熱を発生し、当該熱に応じた変位を
発生し、受光した読み出し光に前記変位に応じた変化を
与えて出射させる、1次元又は2次元状に配列された複
数の素子を有する光読み出し型放射−変位変換器と、前
記各素子に前記読み出し光を照射し、前記各素子から出
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
の前記変位に応じた光学像を形成する読み出し光学系
と、前記光読み出し型放射−変位変換器を収容する密封
された容器であって、前記放射を透過させる窓及び前記
読み出し光を透過させる窓を有する容器と、前記光読み
出し型放射−変位変換器の所定部分の温度を実質的に一
定に保つための温度安定化器と、前記光読み出し型放射
−変位変換器の前記所定部分の温度を直接的又は間接的
に検出する温度センサと、前記温度センサからの検出信
号に基づいて、前記光読み出し型放射−変位変換器の前
記所定部分の温度が実質的に一定に保たれるように、前
記温度安定化器を制御する温度制御器と、を備えたもの
である。
In order to solve the above-mentioned problems, in an imaging device according to a first aspect of the present invention, each element generates heat by receiving radiation, and generates a displacement corresponding to the heat. An optical readout radiation-displacement converter having a plurality of one-dimensionally or two-dimensionally arranged elements for generating and emitting a received readout light with a change corresponding to the displacement and emitting the readout light; A readout optical system that irradiates readout light and forms an optical image corresponding to the displacement of each element based on the changed readout light emitted from each element, and the light readout type radiation-displacement converter. A sealed container for containing the radiation-transmitting window and the read-light transmitting window, wherein a temperature of a predetermined portion of the optical readout radiation-displacement converter is kept substantially constant. Low temperature for , A temperature sensor for directly or indirectly detecting the temperature of the predetermined portion of the optical readout radiation-displacement converter, and the optical readout radiation-displacement converter based on a detection signal from the temperature sensor. A temperature controller for controlling the temperature stabilizer so that the temperature of the predetermined portion of the converter is kept substantially constant.

【0021】前記光読み出し型放射−変位変換器は、例
えば、基体と、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、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、を備えた構成とし、前記被支持部及び前記光作用部
により1個の素子を構成したものであってもよい。
The optical readout type radiation-displacement converter includes, for example, a base, a supported part supported by the base, a radiation absorption part receiving radiation and converting it to heat, and a radiation absorption part. A supported portion having a displacement portion that is displaced with respect to the base in accordance with the generated heat, and receives a readout light;
And a light action section for giving a change to the received readout light in accordance with the displacement of the displacement section to emit the changed readout light, and the supported portion and the light action section constitute one element. May be configured.

【0022】この場合、前記被支持部は、前記基体に対
して電気的に絶縁されていてもよい。前記変位部は、カ
ンチレバー又はダイヤフラムを構成してもよい。また、
前記変位部は、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つの層を有していてもよい。
前記放射吸収部は、前記変位部の少なくとも一部をなし
ていてもよい。あるいは、前記放射吸収部は、前記変位
部の変位と無関係に基体に対して固定され、前記変位部
と前記放射吸収部とが熱的に結合されてもよい。前記光
作用部は、前記被支持部の一部をなすとともに前記変位
部の変位に従って変位する反射部であって、受光した読
み出し光を反射する反射部であってもよい。この場合、
前記読み出し光学系は、光源からの光を複数に分割し、
当該分割された光のうちの1つを前記読み出し光として
前記各素子の前記反射部にそれぞれ照射し、前記各素子
の前記反射部から出射した各反射光と前記分割された光
のうちの他の1つとを干渉させて干渉光を得、該干渉光
による光学像を形成してもよい。また、前記光作用部
は、読み出し光を受光し、受光した読み出し光を前記変
位部の変位に応じた干渉状態を有する干渉光に変えて出
射させる干渉手段であってもよい。この干渉手段は、前
記被支持部の一部をなすとともに前記変位部の変位に従
って変位するハーフミラー部であって、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と、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
反射部と、を有していてもよい。
In this case, the supported portion may be electrically insulated from the base. The displacement section may constitute a cantilever or a diaphragm. Also,
The displacement portion may have at least two layers of different materials having different coefficients of expansion overlapping each other.
The radiation absorbing section may form at least a part of the displacement section. Alternatively, the radiation absorbing section may be fixed to the base regardless of the displacement of the displacement section, and the displacement section and the radiation absorbing section may be thermally coupled. The light acting part may be a reflecting part that forms a part of the supported part and that is displaced in accordance with the displacement of the displacement part, and that reflects the received read light. in this case,
The readout optical system divides the light from the light source into a plurality,
One of the divided lights is radiated as the readout light to the reflecting portions of the respective elements as the readout light, and each of the reflected lights emitted from the reflecting portions of the respective elements and the other of the divided lights May be made to interfere with each other to obtain interference light, and an optical image may be formed by the interference light. Further, the light acting section may be an interference unit that receives the readout light, converts the received readout light into interference light having an interference state corresponding to the displacement of the displacement section, and emits the same. The interference means is a half mirror part that forms a part of the supported part and is displaced in accordance with the displacement of the displacement part. The half mirror part reflects only a part of the received read light; And a reflector fixed to the base so as to face the substrate.

【0023】また、前記光読み出し型放射−変位変換器
は、例えば、基体と、前記基体に支持された第1の被支
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
して変位する第1の変位部と、を有する第1の被支持部
と、前記基体に支持された第2の被支持部であって、前
記基体から受ける熱に応じて前記基体に対して変位する
第2の変位部を有する第2の被支持部と、読み出し光を
受光し、受光した読み出し光に前記第1の変位部と前記
第2の変位部との間の相対的な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
備えた構成とし、熱の増減に対する前記第1の変位部の
変位方向と前記第2の変位方向とを実質的に同一方向と
し、前記第1の被支持部、前記第2の被支持部及び前記
光作用部により1個の素子を構成したものであってもよ
い。
The optical readout radiation-displacement converter includes, for example, a base, a first supported part supported by the base, and a radiation absorption part receiving radiation and converting the radiation into heat. A first supported portion having a first displacement portion that is displaced with respect to the base in response to heat generated in the radiation absorbing portion; and a second supported portion supported by the base. A second supported portion having a second displacement portion that is displaced with respect to the base in accordance with heat received from the base; receiving a readout light; And a light action section for giving a change in accordance with the relative displacement between the second displacement section and emitting the changed readout light, wherein the first displacement section responds to an increase or decrease in heat. And the second displacement direction is substantially the same direction, and the first supported Parts, or may be constituted one element by said second supported portion and the optical action section.

【0024】この場合、前記第1の変位部及び第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つの層を有していてもよい。
前記光作用部は、読み出し光を受光し、受光した読み出
し光を前記相対的な変位に応じた干渉状態を有する干渉
光に変えて出射させる干渉手段であってもよい。この干
渉手段は、前記第1の被支持部及び前記第2の被支持部
のうちの一方の一部をなすとともに前記第1の変位部及
び前記第2の変位部のうちの一方の変位に従って変位す
るハーフミラー部であって、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と、前記第1の被支持部
及び前記第2の被支持部のうちの他方の一部をなすとと
もに前記第1の変位部及び前記第2の変位部のうちの他
方の変位に従って変位する反射部であって、前記ハーフ
ミラー部と対向するように配置された反射部と、を有し
ていてもよい。
[0024] In this case, each of the first displacement portion and the second displacement portion may have at least two layers of different materials having different coefficients of expansion overlapping each other.
The light acting section may be an interference unit that receives the readout light, converts the received readout light into interference light having an interference state corresponding to the relative displacement, and emits the light. This interference means forms a part of one of the first supported portion and the second supported portion, and according to the displacement of one of the first displacement portion and the second displacement portion. A displacing half mirror part, which forms a part of the other of the first supported part and the second supported part, and a half mirror part that reflects only a part of the received read light; A reflecting portion that is displaced in accordance with the other displacement of the first displacement portion and the second displacement portion, and that is disposed to face the half mirror portion. Good.

【0025】さらに、前記光読み出し型放射−変位変換
器は、基体と、前記基体に支持された第1の被支持部で
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、を有する第1の被支持部と、前記基体に
支持された第2の被支持部であって、熱の増減に対する
前記変位部の変位方向とは逆の方向に前記基体からの熱
に応じて変位しようとして前記変位部の変位を抑制する
変位抑制部を有する第2の被支持部と、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、を備えた構成とし、前記第1の被支持部、前記
第2の被支持部及び前記光作用部により1個の素子を構
成したものであってもよい。
Further, the optical readout radiation-displacement converter includes a base, a first supported part supported by the base, and a radiation absorbing part that receives radiation and converts the radiation into heat. A first supported portion having a displacement portion that is displaced with respect to the base in accordance with heat generated in the absorbing portion; and a second supported portion supported by the base, the heat being increased or decreased. A second supported portion having a displacement suppressing portion that suppresses displacement of the displacement portion in an opposite direction to the displacement direction of the displacement portion with respect to heat from the base; A light acting portion for giving a change to the received read light in accordance with the displacement of the displacement portion and emitting the changed read light, wherein the first supported portion and the second One element is constituted by the supporting portion and the light acting portion. It may be.

【0026】この場合、前記変位抑制部は、熱抵抗の大
きい結合部を介して前記変位部に機械的に結合されてい
てもよい。前記変位部及び前記変位抑制部の各々は、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つの層を有していてもよい。前記光作用部は、
前記第1の被支持部の一部をなすとともに前記変位部の
変位に従って変位する反射部であって、受光した読み出
し光を反射する反射部であってもよい。あるいは、前記
光作用部は、読み出し光を受光し、受光した読み出し光
を前記変位部の変位に応じた干渉状態を有する干渉光に
変えて出射させる干渉手段であってもよい。この干渉手
段は、前記第1の被支持部の一部をなすとともに前記変
位部の変位に従って変位するハーフミラー部であって、
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
部と、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と、を有していてもよい。
In this case, the displacement suppressing section may be mechanically coupled to the displacement section via a coupling section having a large thermal resistance. Each of the displacement portion and the displacement suppression portion may include at least two layers of different materials having different coefficients of expansion that overlap with each other. The light acting section,
The reflecting portion may be a reflecting portion that forms a part of the first supported portion and that is displaced according to the displacement of the displacement portion, and that reflects the received readout light. Alternatively, the light acting unit may be an interference unit that receives the readout light, converts the received readout light into interference light having an interference state corresponding to the displacement of the displacement unit, and emits the same. The interference unit is a half mirror unit that forms a part of the first supported portion and that is displaced in accordance with the displacement of the displacement unit.
A half mirror unit that reflects only a part of the received read light and a reflecting unit fixed to the base so as to face the half mirror unit may be provided.

【0027】また、前記第1の態様による映像化装置
は、前記光学像を撮像する撮像手段を備えていてもよ
い。さらに、前記温度安定化器としては、例えば、ペル
チェ素子を用いることができる。
[0027] Further, the imaging device according to the first aspect may include imaging means for imaging the optical image. Further, for example, a Peltier element can be used as the temperature stabilizer.

【0028】前記第1の態様による映像化装置によれ
ば、赤外線、X線、紫外線等の放射が光読み出し型放射
−変位変換器の各素子に照射され、各素子において、当
該放射が熱に変換され、発生した熱に応じて変位が生ず
る。すなわち、入射した放射が、その量に応じた変位に
変換される。一方、読み出し光学系によって、可視光や
その他の光による読み出し光が光読み出し型放射−変位
変換器の各素子に照射される。各素子は、受光した読み
出し光に前記変位に応じた変化を与えて出射させるの
で、結局、各素子に照射された放射が読み出し光の変化
に変換されることになる。そして、読み出し光学系によ
って、この変化した読み出し光に基づいて各素子の変位
に応じた光学像が形成され、結局、放射の像が光学像と
して形成されることになる。この光学像はそのまま肉眼
で観察することもできるし、撮像装置で撮像することも
できる。光による変位検出は高感度で行うことができる
ことから、前記第1の態様による映像化装置によれば、
放射を高感度で検出することができ、ひいては高感度で
放射の像を形成することができる。また、前記第1の態
様による映像化装置では、前述した従来の熱型赤外線検
出器と異なり、放射を熱を経て抵抗値(電気信号)に変
換するのではなく、放射を熱及び変位を経て読み出し光
の変化に変換するので、各素子において電流を流す必要
がなく、各素子には自己発熱が生じない。したがって、
前記第1の映像化装置によれば、入射した放射のみによ
る熱を検出することになるので、高い検出精度で放射の
像を形成することができる。勿論、前記映像化装置で
は、前述した従来の熱型赤外線検出器と同様に、量子型
赤外線検出器において必要であった冷却器は不要であ
る。また、前記映像化装置では、放射を電気信号として
読み出すものではないので、前述した従来の熱型赤外線
検出器において必要であった微弱電気信号用の読み出し
回路が不要となる。
According to the imaging apparatus of the first aspect, radiation such as infrared rays, X-rays, and ultraviolet rays is applied to each element of the optical readout type radiation-displacement converter, and the radiation is converted into heat in each element. It is converted and displaced according to the generated heat. That is, the incident radiation is converted into a displacement according to the amount. On the other hand, the readout optical system irradiates each element of the optical readout type radiation-displacement converter with readout light of visible light or other light. Each element gives the received readout light a change in accordance with the displacement and emits the readout light, so that the radiation applied to each element is converted into a change in the readout light. Then, an optical image corresponding to the displacement of each element is formed by the readout optical system based on the changed readout light. As a result, a radiation image is formed as an optical image. This optical image can be observed with the naked eye as it is, or can be imaged by an imaging device. Since displacement detection by light can be performed with high sensitivity, according to the imaging device according to the first aspect,
The radiation can be detected with high sensitivity, and thus an image of the radiation can be formed with high sensitivity. Further, in the imaging apparatus according to the first aspect, unlike the above-described conventional thermal infrared detector, the radiation is not converted into a resistance value (electric signal) through heat, but the radiation is converted through heat and displacement. Since the light is converted into a change in the reading light, it is not necessary to supply a current to each element, and each element does not generate heat. Therefore,
According to the first imaging device, since heat is detected only by incident radiation, a radiation image can be formed with high detection accuracy. Needless to say, the imaging apparatus does not require a cooler which is necessary in the quantum infrared detector, as in the above-described conventional thermal infrared detector. Further, since the imaging apparatus does not read out radiation as an electric signal, the readout circuit for a weak electric signal which is required in the above-described conventional thermal infrared detector is not required.

【0029】そして、前記第1の態様による映像化装置
では、光読み出し型放射−変位変換器が密封された容器
内に収容され、温度センサが光読み出し型放射−変位変
換器の所定部分(前述した光読み出し型放射−変位変換
器の各例においては、前記基体)の温度を検出し、温度
制御器が温度センサからの検出信号に基づいて温度安定
化器を制御することによって、光読み出し型放射−変位
変換器の前記所定部分の温度が実質的に一定に保たれ
る。したがって、容器外の環境温度が変化しても、光読
み出し型放射−変位変換器の所定部分の温度が一定に保
たれることから、光読み出し型放射−変位変換器の各素
子において生ずる変位は、環境温度に影響されることな
く、入射した放射の強度のみに依存することとなる。こ
のため、前記第1の態様によれば、環境温度の変化にか
かわらずに安定した放射の像を得ることができる。
In the imaging device according to the first aspect, the optical readout radiation-displacement converter is housed in a sealed container, and the temperature sensor is provided in a predetermined portion of the optical readout radiation-displacement converter (described above). In each of the examples of the optical readout radiation-displacement converter described above, the temperature of the substrate is detected, and the temperature controller controls the temperature stabilizer based on the detection signal from the temperature sensor, thereby obtaining the optical readout type radiation-displacement converter. The temperature of said predetermined portion of the radiation-to-displacement converter is kept substantially constant. Therefore, even if the environmental temperature outside the container changes, the temperature of a predetermined portion of the optical readout radiation-displacement converter is kept constant. , Without depending on the ambient temperature, it depends only on the intensity of the incident radiation. Therefore, according to the first aspect, a stable radiation image can be obtained regardless of a change in the environmental temperature.

【0030】本発明の第2の態様による映像化装置は、
前記第1の態様による映像化装置において、前記容器内
の空間が1気圧以下又は実質的に真空にされたものであ
る。
An imaging device according to a second aspect of the present invention comprises:
In the imaging device according to the first aspect, the space in the container is 1 atm or less or substantially evacuated.

【0031】この第2の態様のように、容器内の空間を
1気圧以下又は実質的に真空にすると、環境温度に依存
して変化する容器温度の変動が気体分子の熱運動を介し
て光読み出し型放射−変位変換器に伝わる量が減るかあ
るいはなくなるので、光読み出し型放射−変位変換器の
温度が一層安定し、一層安定した放射の像を得ることが
でき、好ましい。
As in the second embodiment, when the space in the container is reduced to 1 atm or less or substantially evacuated, the fluctuation of the container temperature which changes depending on the environmental temperature causes the light motion through the thermal motion of the gas molecules. Since the amount transmitted to the read-out type radiation-to-displacement converter is reduced or eliminated, the temperature of the optical read-out type radiation-to-displacement converter can be further stabilized, and a more stable radiation image can be obtained, which is preferable.

【0032】本発明の第3の態様による映像化装置は、
前記第2の態様による映像化装置において、前記容器内
に気体分子吸着剤が設けられたものである。
An imaging device according to a third aspect of the present invention comprises:
In the imaging device according to the second aspect, a gas molecule adsorbent is provided in the container.

【0033】容器内の空間を一旦真空にしても、容器内
に収容した部品の表面からのアウトガス等により、その
後の時間の経過に従って容器内の真空度が低下してい
く。このため、時間の経過に従って、環境温度に依存し
て変化する容器温度の変動が容器内の気体分子の熱運動
を介して光読み出し型放射−変位変換器に伝わる量が増
えていき、得られる放射の像の安定性がわずかながらも
低下していく。この点、前記第3の態様のように容器内
に気体分子吸着剤を設けると、前記アウトガス等が気体
分子吸着剤により吸着されるので、容器内の空間の真空
度が半永久的に保持され、好ましい。
Even if the space in the container is once evacuated, the degree of vacuum in the container decreases as time elapses due to outgassing from the surface of the components contained in the container. Therefore, as the time elapses, the amount of fluctuation of the container temperature that changes depending on the environmental temperature is transmitted to the optical readout radiation-displacement converter via the thermal motion of the gas molecules in the container, and the amount obtained is increased. The stability of the radiation image is slightly reduced. In this regard, when the gas molecule adsorbent is provided in the container as in the third aspect, the outgas or the like is adsorbed by the gas molecule adsorbent, so that the degree of vacuum in the space in the container is held semipermanently, preferable.

【0034】本発明の第4の態様による映像化装置は、
前記第1乃至第3のいずれかの態様による映像化装置に
おいて、前記温度安定化器が前記容器内に収容されたも
のである。
An imaging device according to a fourth aspect of the present invention comprises:
In the imaging device according to any one of the first to third aspects, the temperature stabilizer is housed in the container.

【0035】この第4の態様のように温度安定化器を容
器内に収容すると、温度安定化器の熱負荷が軽くなるの
で、応答性の良い温度制御が可能となる。したがって、
光読み出し型放射−変位変換器の温度を精度良く一定の
温度に保つことができ、好ましい。
When the temperature stabilizer is housed in the container as in the fourth embodiment, the thermal load on the temperature stabilizer is reduced, and thus the temperature control with good responsiveness becomes possible. Therefore,
This is preferable because the temperature of the optical readout radiation-displacement converter can be accurately maintained at a constant temperature.

【0036】本発明の第5の態様による映像化装置は、
前記第1乃至第4のいずれかの態様による映像化装置に
おいて、前記温度安定化器に熱的に結合され、前記光読
み出し型放射−変位変換器への不要な熱エネルギーの伝
達を軽減させる熱シールドが、前記容器内に設けられた
ものである。
An imaging device according to a fifth aspect of the present invention comprises:
The imaging device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the heat is thermally coupled to the temperature stabilizer and reduces transmission of unnecessary heat energy to the optical readout radiation-displacement converter. A shield is provided in the container.

【0037】この第5の態様のように容器内に熱シール
ドを設けると、環境温度に依存して変化する容器温度に
よって容器から放出される不要な赤外線などの、光読み
出し型放射−変位変換器に入射するバックグラウンド放
射エネルギーを小さくすることができ、光読み出し型放
射−変位変換器の温度をより一層精度良く一定の温度に
保つことができ、好ましい。
When a heat shield is provided in the container as in the fifth embodiment, an optical readout type radiation-to-displacement converter for emitting unnecessary infrared rays and the like emitted from the container due to the container temperature changing depending on the environmental temperature. This is preferable because the background radiation energy incident on the light-emitting type radiation-displacement converter can be kept at a constant temperature with higher accuracy.

【0038】[0038]

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

【0039】(第1の実施の形態)まず、本発明による
第1の実施の形態による映像化装置について、図1を参
照して説明する。図1は、本実施の形態による映像化装
置を示す概略構成図である。
(First Embodiment) First, an imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an imaging device according to the present embodiment.

【0040】本実施の形態による映像化装置は、各々の
素子が、放射を受けて熱を発生し、当該熱に応じた変位
を発生し、受光した読み出し光jに前記変位に応じた変
化を与えて出射させる、1次元又は2次元状に配列され
た複数の素子を有する光読み出し型放射−変位変換器1
00と、前記各素子に前記読み出し光jを照射し、前記
各素子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に応じた光学像を形成する読み
出し光学系101とを備えている。光読み出し型放射−
変位変換器100は、密封された容器102内に収容さ
れている。
In the imaging apparatus according to the present embodiment, each element generates heat by receiving radiation, generates a displacement corresponding to the heat, and changes the received readout light j to a change corresponding to the displacement. Optical readout type radiation-displacement converter 1 having a plurality of one-dimensional or two-dimensionally arrayed elements for giving and emitting
00, and a readout optical system 101 that irradiates each element with the readout light j and forms an optical image corresponding to the displacement of each element based on the changed readout light emitted from each element. Have. Optical readout radiation
The displacement transducer 100 is housed in a sealed container 102.

【0041】該容器102は、赤外線iの入射側には赤
外線iを透過させる窓102aを有し、読み出し光jの
入射側には読み出し光jを透過させる窓102bを有し
ている。窓102aは、Geなどの赤外線iを透過させ
他の不要な光をカットするフィルタ作用を有する材料で
構成することが好ましい。同様に、窓102bとして、
読み出し光jを透過させ他の不要な光をカットするフィ
ルタを用いることが好ましい。窓102a,102b以
外の容器102の部分は、例えば、銅・ステンレス・ア
ルミニウム及びその合金等の材料で構成することができ
る。
The container 102 has a window 102a for transmitting the infrared light i on the incident side of the infrared light i, and a window 102b for transmitting the read light j on the incident side of the read light j. The window 102a is preferably made of a material having a filter function of transmitting infrared rays i such as Ge and cutting other unnecessary light. Similarly, as the window 102b,
It is preferable to use a filter that transmits the reading light j and cuts other unnecessary light. The portion of the container 102 other than the windows 102a and 102b can be made of, for example, a material such as copper, stainless steel, aluminum, or an alloy thereof.

【0042】図1中、103は容器102の組立直後に
容器102内の空間104を真空引きするための排気管
であり、該排気管103は空間104が真空に引かれた
後に封止され、空間104は真空に保たれる。もっと
も、本発明では、空間104を1気圧以下に保ってもよ
いし、また、空間104内にキセノンガス等の熱伝導率
の低い不活性ガスを封入してもよい。本実施の形態で
は、容器102内には、ゲター・シリカゲル等の気体分
子吸着剤108が設けられている。
In FIG. 1, reference numeral 103 denotes an exhaust pipe for evacuating a space 104 in the container 102 immediately after assembling the container 102. The exhaust pipe 103 is sealed after the space 104 is evacuated, and The space 104 is kept in a vacuum. However, in the present invention, the space 104 may be maintained at 1 atm or less, or an inert gas having a low thermal conductivity such as xenon gas may be sealed in the space 104. In the present embodiment, a gas molecule adsorbent 108 such as getter silica gel is provided in the container 102.

【0043】また、本実施の形態による映像化装置は、
光読み出し型放射−変位変換器100の後述する基板1
の温度を実質的に一定に保つための温度安定化器105
を有している。温度安定化器105としては、例えば、
ペルチェ素子を用いることができる。本実施の形態で
は、温度安定化器105は容器102内に収容され、伝
熱板106を介して光読み出し型放射−変位変換器10
0の基板1と熱的に結合されている。もっとも、本発明
では、温度安定化器105は、容器102の外側に配置
してもよい。なお、温度安定化器105は、図1に示す
ように読み出し光jの入射を妨げないように配置されて
いる。
Also, the imaging device according to the present embodiment
Substrate 1 of optical readout radiation-displacement converter 100, which will be described later.
Temperature stabilizer 105 for keeping the temperature of the
have. As the temperature stabilizer 105, for example,
Peltier elements can be used. In the present embodiment, the temperature stabilizer 105 is housed in the container 102, and the optical readout radiation-displacement converter 10 is connected via the heat transfer plate 106.
0 substrate 1. However, in the present invention, the temperature stabilizer 105 may be arranged outside the container 102. Note that the temperature stabilizer 105 is arranged so as not to impede the incidence of the readout light j as shown in FIG.

【0044】さらに、本実施の形態による映像化装置
は、光読み出し型放射−変位変換器100の基板1の温
度を検出する温度センサ107と、該温度センサ107
からの検出信号に基づいて、光読み出し型放射−変位変
換器100の基板1の温度が実質的に一定に保たれるよ
うに、温度安定化器105を制御する温度制御器109
とを有している。温度センサ107は、光読み出し型放
射−変位変換器100とは別個の素子を用いてもよい
し、光読み出し型放射−変位変換器100の基板1とし
てシリコン基板を用いたような場合には、当該基板1に
例えば抵抗ボロメータとして作り込んでもよい。また、
温度センサ107は、光読み出し型放射−変位変換器の
基板1の温度を直接検出するのではなく、例えば、前記
伝熱板106の温度を検出することにより間接的に基板
1の温度を検出するようにしてもよい。温度制御器10
9は、温度センサ107からの検出信号に基づいて、基
板1の温度が例えば環境温度付近の任意に設定された目
標温度となるように、温度安定化器105としてのペル
チェ素子に通電する電流量を制御する。
Further, the imaging apparatus according to the present embodiment includes a temperature sensor 107 for detecting the temperature of the substrate 1 of the optical readout radiation-displacement converter 100, and the temperature sensor 107.
A temperature controller 109 for controlling the temperature stabilizer 105 so that the temperature of the substrate 1 of the optical readout type radiation-to-displacement converter 100 is kept substantially constant based on the detection signal from
And The temperature sensor 107 may use a separate element from the optical readout radiation-displacement converter 100, or when a silicon substrate is used as the substrate 1 of the optical readout radiation-displacement converter 100, For example, the substrate 1 may be formed as a resistance bolometer. Also,
The temperature sensor 107 does not directly detect the temperature of the substrate 1 of the optical readout radiation-displacement converter, but indirectly detects the temperature of the substrate 1 by detecting the temperature of the heat transfer plate 106, for example. You may do so. Temperature controller 10
Reference numeral 9 denotes the amount of current flowing through the Peltier element as the temperature stabilizer 105 based on the detection signal from the temperature sensor 107 so that the temperature of the substrate 1 becomes an arbitrarily set target temperature near the ambient temperature, for example. Control.

【0045】さらに、本実施の形態による映像化装置
は、図1に示すように、温度安定化器105に熱的に結
合され、光読み出し型放射−変位変換器100への不要
な熱エネルギーの伝達を軽減させる熱シールド110
が、容器102内に設けられている。熱シールド110
は、熱伝導率の高い材料で構成されており、本実施の形
態では、伝熱板106を介して温度安定化器105に熱
的に結合されている。
Further, as shown in FIG. 1, the imaging apparatus according to the present embodiment is thermally coupled to the temperature stabilizer 105, and transfers unnecessary heat energy to the optical readout radiation-displacement converter 100. Heat shield 110 to reduce transmission
Are provided in the container 102. Heat shield 110
Is made of a material having a high thermal conductivity, and is thermally coupled to the temperature stabilizer 105 via the heat transfer plate 106 in the present embodiment.

【0046】なお、図1中、111は、赤外線画像を結
像させる赤外線用の結像レンズである。
In FIG. 1, reference numeral 111 denotes an infrared imaging lens for forming an infrared image.

【0047】次に、本実施の形態による映像化装置にお
いて用いられている前記光読み出し型放射−変位変換器
100について、図2を参照して説明する。
Next, the optical readout radiation-displacement converter 100 used in the imaging device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

【0048】図2は前記光読み出し型放射−変位変換器
100を示す図であり、図2(a)はその単位画素(単
位素子)の赤外線iが入射していない状態の断面を模式
的に示す図、図2(b)は単位画素の赤外線iが入射し
ている状態の断面を模式的に示す図、図2(c)は図2
(a)中のA−A’矢視図、図2(d)は画素の配置状
態を示す平面図であって図2(c)に対応する平面図で
ある。
FIG. 2 is a view showing the optical readout radiation-displacement converter 100. FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of a unit pixel (unit element) in a state where infrared rays i are not incident. FIG. 2B is a diagram schematically showing a cross section of the unit pixel in a state where the infrared ray i is incident, and FIG.
FIG. 2A is a plan view showing the arrangement state of the pixels, and is a plan view corresponding to FIG. 2C, taken along the line AA ′ in FIG.

【0049】前記放射−変位変換器100は、基体とし
ての基板1と、脚部2を介して基板1上に浮いた状態に
支持された被支持部3とを備えている。
The radiation-to-displacement converter 100 includes a substrate 1 as a base, and a supported portion 3 supported on the substrate 1 via legs 2 so as to be floated.

【0050】本実施の形態では、基板1上に被支持部3
が設けられ、基板1の下方から赤外線iが入射されると
ともに基板1の上方から読み出し光jが入射されるよう
に構成されているので、基板1は、赤外線iを透過する
材料で構成されている。具体的には、基板1として、シ
リコン基板やGe基板などを用いることができる。もっ
とも、基板1の下方から読み出し光が入射されるととも
に基板1の上方から赤外線iが入射される場合には、読
み出し光を透過させる材料で基板1を構成しておけばよ
い。もっとも、基板1における赤外線又は読み出し光の
所望の通過領域(図2(a)中の領域L1)に開口を形
成すれば、基板1の材料は何ら限定されるものではな
い。
In the present embodiment, the supported portion 3
Is provided so that the infrared light i is incident from below the substrate 1 and the readout light j is incident from above the substrate 1. Therefore, the substrate 1 is made of a material that transmits the infrared light i. I have. Specifically, a silicon substrate, a Ge substrate, or the like can be used as the substrate 1. However, when the reading light is incident from below the substrate 1 and the infrared light i is incident from above the substrate 1, the substrate 1 may be made of a material that transmits the reading light. However, the material of the substrate 1 is not limited at all if an opening is formed in a desired region of the substrate 1 where infrared light or readout light passes (region L1 in FIG. 2A).

【0051】前記被支持部3は、互いに重なった2つの
膜4,5から構成されている。下側の膜4は、赤外線を
受けて熱に変換する赤外線吸収部となっている。膜4及
び膜5は、互いに異なる膨張係数を有する異なる物質で
構成されており、いわゆる熱バイモルフ構造を構成して
いる。したがって、本実施の形態では、膜4,5は、赤
外線吸収部としての膜4にて発生した熱に応じて基板1
に対して変位する変位部を構成している。後述するよう
に膜4,5がカンチレバーを構成しているので、下側の
膜4の膨張係数が上側の膜5の膨張係数より大きい場合
には、前記熱により図2(b)に示すように上方に湾曲
して傾斜する。逆に、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くてもよく、この場合には、前記
熱により下方に湾曲して傾斜することになる。また、本
実施の形態では、上側の膜5は、読み出し光jを反射す
る反射部を構成しており、読み出し光j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を構成
している。すなわち、反射部としての膜5は、読み出し
光jを受光し、受光した読み出し光に変位部としての膜
4,5の変位に応じた反射方向の変化や反射位置の変化
を与えて当該変化した読み出し光を反射光として出射さ
せる。
The supported part 3 is composed of two films 4 and 5 which are overlapped with each other. The lower film 4 is an infrared absorbing portion that receives infrared rays and converts them into heat. The film 4 and the film 5 are made of different materials having different expansion coefficients, and constitute a so-called thermal bimorph structure. Therefore, in the present embodiment, the films 4 and 5 cause the substrate 1 to respond to the heat generated in the film 4 as the infrared absorbing portion.
Constitutes a displacement portion that is displaced with respect to. As described later, since the films 4 and 5 constitute a cantilever, when the expansion coefficient of the lower film 4 is larger than the expansion coefficient of the upper film 5, as shown in FIG. It is curved upward and inclined. Conversely, the expansion coefficient of the lower film 4 may be smaller than the expansion coefficient of the upper film 5, and in this case, the heat causes the film to curve downward and tilt. Further, in the present embodiment, the upper film 5 constitutes a reflecting portion for reflecting the readout light j, receives the readout light j, and changes the received readout light according to the displacement of the displacement portion. This constitutes a light acting section for emitting the changed readout light. That is, the film 5 as the reflecting portion receives the readout light j and gives the received readout light a change in the reflection direction and the change in the reflection position in accordance with the displacement of the films 4 and 5 as the displacement portions. The readout light is emitted as reflected light.

【0052】以上の説明からわかるように、本実施の形
態では、膜4が変位部の一部及び赤外線吸収部を兼用
し、膜5が変位部の他の一部及び光作用部としての読み
出し光反射部を兼用している。換言すれば、赤外線吸収
部が変位部の一部をなし、読み出し光反射部が変位部の
一部をなしている。このため、構造が簡単で安価とな
る。なお、本実施の形態では、光作用部としての読み出
し光反射部である膜5は、当然ながら、被支持部3の一
部をなすとともに変位部の変位に従って変位することに
なる。本実施の形態では、膜4の物質としては、例え
ば、金黒、セラミックス(例えば、ZrO2,MnO2
FeO3,CoO,CuO,Al23,MgO,SiO2
などの混合焼結体)、ポジレジスト、ネガレジスト、グ
ラファイト(カーボン)、SiNなどを用いることがで
きる。膜5の物質としては、例えば、Al、Ag、Mg
Oなどや後述する表1に挙げられている金属を用いるこ
とができる。
As can be seen from the above description, in the present embodiment, the film 4 also serves as a part of the displacement part and the infrared absorbing part, and the film 5 is used as the other part of the displacement part and the read-out as the light acting part. The light reflector is also used. In other words, the infrared absorption part forms a part of the displacement part, and the readout light reflection part forms a part of the displacement part. Therefore, the structure is simple and inexpensive. In the present embodiment, the film 5, which is the readout light reflecting portion as the light acting portion, naturally forms a part of the supported portion 3 and is displaced in accordance with the displacement of the displacement portion. In the present embodiment, the material of the film 4 is, for example, gold black, ceramics (for example, ZrO 2 , MnO 2 ,
FeO 3 , CoO, CuO, Al 2 O 3 , MgO, SiO 2
, A positive resist, a negative resist, graphite (carbon), SiN, or the like. Examples of the material of the film 5 include Al, Ag, and Mg.
O and the metals listed in Table 1 described below can be used.

【0053】もっとも、赤外線吸収部を変位部の一部と
して兼用するとともに、読み出し光反射部を変位部から
独立させてもよい。この場合、例えば、前記被支持部3
を3つの膜を積層したもので構成し、下側の膜を前記膜
4と同一の物質で構成し、上側の膜を前記膜5と同一の
物質で構成し、中間の膜を下側の膜の物質の膨張係数と
異なる膨張係数を有する物質で構成すればよい。また、
赤外線吸収部を変位部から独立させるとともに、読み出
し光反射部を変位部の一部として兼用してもよい。この
場合、例えば、前記被支持部3を3つの膜を積層したも
ので構成し、下側の膜を前記膜4と同一の物質で構成
し、上側の膜を前記膜5と同一の物質で構成し、中間の
膜を上側の膜の物質の膨張係数と異なる膨張係数を有す
る物質で構成すればよい。さらに、赤外線吸収部を変位
部から独立させるとともに、読み出し光反射部を変位部
から独立させてもよい。この場合、例えば、前記被支持
部3を4つの膜を積層したもので構成し、最も下側の膜
を前記膜4と同一の物質で構成し、最も上側の膜を前記
膜5と同一の物質で構成し、中間の2つの膜を互いに異
なる膨張係数を有する異なる任意の物質で構成すればよ
い。この中間の2つの膜の材料としては、例えば、バイ
メタルの材料として知られている金属材料を用いてもよ
い。
However, the infrared absorbing section may be used as a part of the displacement section, and the readout light reflection section may be independent of the displacement section. In this case, for example, the supported portion 3
Is formed by laminating three films, the lower film is made of the same material as the film 4, the upper film is made of the same material as the film 5, and the intermediate film is the lower film. The film may be made of a material having an expansion coefficient different from that of the material of the film. Also,
The infrared absorbing section may be independent of the displacement section, and the readout light reflection section may also be used as a part of the displacement section. In this case, for example, the supported portion 3 is formed by stacking three films, the lower film is formed of the same material as the film 4, and the upper film is formed of the same material as the film 5. In this case, the intermediate film may be made of a material having an expansion coefficient different from that of the material of the upper film. Further, the infrared absorbing section may be independent of the displacement section, and the readout light reflecting section may be independent of the displacement section. In this case, for example, the supported portion 3 is formed by stacking four films, the lowermost film is formed of the same material as the film 4, and the uppermost film is formed of the same material as the film 5. The two intermediate films may be made of different materials having different coefficients of expansion. As a material of the intermediate two films, for example, a metal material known as a bimetal material may be used.

【0054】また、本実施の形態では、図2に示すよう
に、被支持部3の一端が脚部2を介して基板1に支持さ
れることにより被支持部3が基板1から隙間6を隔てて
浮いた構造になっており、膜4,5からなる変位部はカ
ンチレバーを構成している。もっとも、当該変位部はダ
イヤフラムを構成してもよい。このように被支持部3が
基板1から浮いているので、被支持部3と基板1との間
の熱抵抗が大きくなっている。さらに、本実施の形態で
は、脚部2は、SiO2などの絶縁材料により構成され
ており、被支持部3と基板1との間が電気的に絶縁され
ている。このような絶縁材料は熱伝導率が低くて熱抵抗
が大きいので、被支持部3と基板1との間の熱抵抗が一
層大きくなっている。したがって、被支持部3から熱エ
ネルギーが逃げ難く、わずかな赤外線の入射によっても
膜4は温度上昇を生じ、赤外光検出感度が高まる。
In this embodiment, as shown in FIG. 2, one end of the supported portion 3 is supported by the substrate 1 via the leg portion 2 so that the supported portion 3 separates the gap 6 from the substrate 1. It has a structure floating apart, and the displacement part composed of the films 4 and 5 constitutes a cantilever. However, the displacement part may constitute a diaphragm. Since the supported portion 3 floats from the substrate 1 in this manner, the thermal resistance between the supported portion 3 and the substrate 1 is increased. Furthermore, in the present embodiment, the leg 2 is made of an insulating material such as SiO 2, and the part to be supported 3 and the substrate 1 are electrically insulated. Since such an insulating material has a low thermal conductivity and a large thermal resistance, the thermal resistance between the supported portion 3 and the substrate 1 is further increased. Therefore, it is difficult for the thermal energy to escape from the supported portion 3, and the temperature of the film 4 is increased even by the slight incidence of infrared light, and the infrared light detection sensitivity is increased.

【0055】本実施の形態では、図2(d)に示すよう
に、膜4,5及び脚部2を単位画素(単位素子)とし
て、当該画素が基板1上に2次元状に配置されている。
もっとも、必要に応じて当該画素は基板1上に1次元状
に配置してもよいし、単に放射の強度のみを検出するよ
うな場合には、単一の画素のみを基板1上に配置しても
よい。この点は、後述する図4に示す変換器、図6及び
図7に示す変換器、並びに図8及び図9に示す変換器に
ついても、同様である。
In this embodiment, as shown in FIG. 2D, the films 4 and 5 and the legs 2 are used as unit pixels (unit elements), and the pixels are two-dimensionally arranged on the substrate 1. I have.
Needless to say, the pixels may be arranged one-dimensionally on the substrate 1 as necessary, or if only the intensity of radiation is to be detected, only a single pixel may be arranged on the substrate 1. You may. This applies to the converter shown in FIG. 4 described later, the converters shown in FIGS. 6 and 7, and the converters shown in FIGS. 8 and 9.

【0056】なお、前述した構造を有する光読み出し型
放射−変位変換器100は、例えば半導体製造工程を利
用して製造することができる。
The optical readout radiation-displacement converter 100 having the above-described structure can be manufactured by using, for example, a semiconductor manufacturing process.

【0057】以上説明した光読み出し型放射−変位変換
器100によれば、赤外線iが図2中の下方から入射さ
れる。この赤外線iは、基板1を透過して赤外線吸収部
を兼ねる膜4により吸収されて熱に変換される。図2
(b)に示すように、膜4にて発生した熱に応じて変位
部を兼ねる膜4,5が上方に湾曲して傾斜する。すなわ
ち、入射した赤外線iが、その量に応じた膜4,5の変
位に変換される。一方、後述する読み出し光学系によ
り、可視光の読み出し光jが、図2中の上方から入射さ
れて反射部を兼ねる膜5に照射される。膜5は、その変
位に応じた反射方向の変化や反射位置の変化を与えて当
該変化した読み出し光を反射光として出射させるので、
結局、膜4に照射された赤外線が読み出し光の反射光の
変化に変換されることになる。したがって、後述するよ
うに、膜5にて反射された読み出し光の反射光に基づい
て赤外線を検出することができる。このとき、光による
変位検出は高感度で行うことができることから、本実施
の形態によれば、赤外線を高感度で検出することが可能
となり、ひいては高感度で赤外線の像を形成することが
できる。また、本実施の形態では、赤外線を熱を経て抵
抗値(電気信号)に変換するのではなく、赤外線を熱及
び変位を経て読み出し光の変化に変換するので、基板1
により支持された被支持部3には電流を流す必要がな
く、被支持部3には自己発熱が生じない。したがって、
本実施の形態によれば、入射した赤外線のみによる熱を
検出することになるので、S/Nが向上し、検出精度が
向上し、高い検出精度で赤外線の像を形成することがで
きる。勿論、本実施の形態では、量子型赤外線検出器に
おいて必要であった冷却器は不要である。また、本実施
の形態では、赤外線を電気信号として読み出すものでは
ないので、従来の熱型赤外線検出器において必要であっ
た微弱電気信号用の読み出し回路が不要となる。
According to the above described optical readout radiation-displacement converter 100, the infrared rays i are incident from below in FIG. The infrared light i is transmitted through the substrate 1 and is absorbed by the film 4 also serving as an infrared absorbing portion, and is converted into heat. FIG.
As shown in (b), the films 4 and 5, which also serve as displacement parts, are curved upward and inclined in accordance with the heat generated in the film 4. That is, the incident infrared rays i are converted into displacements of the films 4 and 5 according to the amount. On the other hand, a readout optical system, which will be described later, causes a readout light j of visible light to be incident from above in FIG. Since the film 5 changes the reflection direction and the reflection position according to the displacement and emits the changed read light as reflected light,
As a result, the infrared light applied to the film 4 is converted into a change in the reflected light of the reading light. Therefore, as described later, infrared light can be detected based on the reflected light of the read light reflected by the film 5. At this time, since displacement detection by light can be performed with high sensitivity, according to the present embodiment, infrared rays can be detected with high sensitivity, and an infrared image can be formed with high sensitivity. . Further, in the present embodiment, the infrared ray is not converted into a resistance value (electric signal) through heat, but is converted into a change in readout light through heat and displacement.
There is no need to supply an electric current to the supported portion 3 supported by the above, and self-heating does not occur in the supported portion 3. Therefore,
According to the present embodiment, since heat is detected only by incident infrared light, S / N is improved, detection accuracy is improved, and an infrared image can be formed with high detection accuracy. Needless to say, in the present embodiment, the cooler that was required in the quantum infrared detector is not required. Further, in the present embodiment, since infrared light is not read out as an electric signal, a readout circuit for a weak electric signal which is necessary in a conventional thermal infrared detector becomes unnecessary.

【0058】次に、本実施の形態による映像化装置の光
学的な構成について、図3を参照して説明する。図3は
本実施の形態による映像化装置の光学的な構成を示す概
略構成図であり、図3において図1中の構成要素と同一
構成要素には同一符号を付している。なお、図3におい
て、前記容器102等は省略して示している。
Next, the optical configuration of the imaging device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an optical configuration of the imaging device according to the present embodiment. In FIG. 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 3, the container 102 and the like are omitted.

【0059】本実施の形態では、前記読み出し光学系1
01は、変換器100の前記各素子(画素)の反射部と
しての膜5にそれぞれ前記読み出し光jを照射し、前記
各素子の膜5で反射された読み出し光の反射光に基づい
て前記各素子の変位部としての膜4,5の変位に応じた
光学像を形成するように構成されており、具体的には、
図3に示すように、白色ランプ等の白色光源24、レン
ズ25,26,27,28、ビームスプリッタ29,3
0、全反射ミラー31、R光反射ダイクロイックミラー
32及びB光反射ダイクロイックミラー33により構成
されている。なお、図1では省略されているが、本実施
の形態による映像化装置は、図3に示すように、読み出
し光学系101により形成された光学像を撮像する撮像
手段としての2次元CCD21,22,23を備えてい
る。
In the present embodiment, the readout optical system 1
01 irradiates the readout light j to the film 5 as a reflecting portion of each element (pixel) of the converter 100, and based on the reflected light of the readout light reflected by the film 5 of each element, It is configured to form an optical image according to the displacement of the films 4 and 5 as the displacement parts of the element.
As shown in FIG. 3, a white light source 24 such as a white lamp, lenses 25, 26, 27, 28, beam splitters 29, 3
0, a total reflection mirror 31, an R light reflection dichroic mirror 32, and a B light reflection dichroic mirror 33. Although not shown in FIG. 1, the imaging device according to the present embodiment has two-dimensional CCDs 21 and 22 as imaging means for capturing an optical image formed by readout optical system 101, as shown in FIG. , 23 are provided.

【0060】本実施の形態では、読み出し光学系101
は、干渉を利用して前記光学像を形成するように構成さ
れている。変換器100の反射部としての膜5が分布し
ている面とCCD21〜23の受光面とが、レンズ2
5,26〜28に関して、互いに共役な位置に配置され
ている。なお、CCD21〜23、レンズ26〜28及
びダイクロイックミラー32,33は、3板式の可視光
用CCDカメラを構成している。なお、白色光源24と
ビームスプリッタ29との間には、適宜照明レンズを配
置してもよい。
In this embodiment, the readout optical system 101
Are configured to form the optical image using interference. The surface of the converter 100 on which the film 5 as a reflection part is distributed and the light receiving surfaces of the CCDs 21 to 23
Regarding 5, 26 to 28, they are arranged at positions conjugate to each other. The CCDs 21 to 23, the lenses 26 to 28, and the dichroic mirrors 32 and 33 constitute a three-plate type visible light CCD camera. Note that an illumination lens may be appropriately disposed between the white light source 24 and the beam splitter 29.

【0061】本実施の形態では、結像レンズ111によ
り、赤外線iが集光されて変換器100の赤外線吸収部
としての膜4が分布している面上に赤外線画像が結像さ
れる。その結果、変換器100の各画素の膜4に対する
入射赤外線の量に応じて、前述したように各画素の膜
4,5が変位する。
In the present embodiment, the infrared rays i are condensed by the imaging lens 111 and an infrared image is formed on the surface of the converter 100 where the film 4 as the infrared absorbing portion is distributed. As a result, as described above, the films 4 and 5 of each pixel are displaced according to the amount of the incident infrared rays on the film 4 of each pixel of the converter 100.

【0062】一方、白色光源24から発した光は、ビー
ムスプリッタ29にて反射され、レンズ25を経てビー
ムスプリッタ30に達し、当該ビームスプリッタ30を
透過して変換器100に照射される読み出し光と、当該
ビームスプリッタ30にて反射されて全反射ミラー31
に向かう参照光とに分割される。変換器100に照射さ
れた読み出し光は、変換器100の各画素の膜5にて反
射されてビームスプリッタ30を透過してレンズ25へ
向かう。一方、前記参照光は、全反射ミラー31にて反
射されてビームスプリッタ30でさらに反射されてレン
ズ25へ向かう。したがって、各画素の膜5にて反射さ
れた読み出し光と全反射ミラー31にて反射された参照
光とがビームスプリッタ30により合成される。合成さ
れた2つの光は、干渉の原理によりその位相差に応じて
強め合ったり弱め合ったりして干渉光となる。このた
め、この干渉光は、変換器100の各画素の膜5の変位
量に応じてスペクトル分布が元の白色光源24に対して
ずれた分布の光強度を有しており(すなわち、各画素の
膜5の変位量に応じた干渉色の分布を有しており)、ビ
ームスプリッタ30からレンズ25を図3中右方向に透
過し、更にビームスプリッタ29を透過する。ビームス
プリッタ29を透過した干渉光は、ダイクロイックミラ
ー32,33にて色分解され、当該干渉光のうちのR光
成分による光学像がレンズ27を介してCCD22上に
形成され、当該干渉光のうちのB光成分による光学像が
レンズ28を介してCCD23上に形成され、当該干渉
光のうちのG光成分による光学像がレンズ26を介して
CCD21上に形成され、それらの像がCCD21,2
2,23により撮像される。このようにして、入射赤外
線画像が可視画像に変換され、当該可視画像が撮像され
ることになる。
On the other hand, the light emitted from the white light source 24 is reflected by the beam splitter 29, reaches the beam splitter 30 via the lens 25, passes through the beam splitter 30, and irradiates the converter 100 with the read light. The total reflection mirror 31 reflected by the beam splitter 30
And the reference light traveling toward. The read light applied to the converter 100 is reflected by the film 5 of each pixel of the converter 100, passes through the beam splitter 30, and travels to the lens 25. On the other hand, the reference light is reflected by the total reflection mirror 31, further reflected by the beam splitter 30, and travels to the lens 25. Therefore, the read light reflected by the film 5 of each pixel and the reference light reflected by the total reflection mirror 31 are combined by the beam splitter 30. The two combined lights are strengthened or weakened according to the phase difference based on the principle of interference to become interference light. For this reason, this interference light has a light intensity of a distribution whose spectral distribution is shifted from the original white light source 24 according to the displacement amount of the film 5 of each pixel of the converter 100 (that is, each pixel has 3 has a distribution of interference colors according to the amount of displacement of the film 5), passes through the lens 25 from the beam splitter 30 to the right in FIG. 3, and further passes through the beam splitter 29. The interference light transmitted through the beam splitter 29 is color-separated by dichroic mirrors 32 and 33, an optical image of the R light component of the interference light is formed on the CCD 22 via the lens 27, and An optical image of the B light component is formed on the CCD 23 via the lens 28, and an optical image of the G light component of the interference light is formed on the CCD 21 via the lens 26.
An image is taken by 2, 23. Thus, the incident infrared image is converted into a visible image, and the visible image is captured.

【0063】なお、本実施の形態では、前記可視画像を
CCD21,22,23で撮像しているが、当該可視画
像を肉眼で観察するようにしてもよい。この場合、例え
ば、図3において、ダイクロイックミラー32,33、
レンズ27,28及びCCD21〜23を取り除き、C
CD21の位置に形成された可視画像を肉眼で観察すれ
ばよい。
In the present embodiment, the visible image is picked up by the CCDs 21, 22, and 23. However, the visible image may be observed with the naked eye. In this case, for example, in FIG. 3, dichroic mirrors 32 and 33,
Remove the lenses 27 and 28 and the CCDs 21 to 23,
What is necessary is just to observe the visible image formed in the position of CD21 with the naked eye.

【0064】また、白色光源24に代えて、レーザーな
どの単色光源を用いてもよい。この場合、その波長にお
ける変換器100の各画素の膜5の変位量に応じた強弱
の変化の分布を持った干渉像が得られるので、白黒タイ
プのCCDカメラを用いればよい。具体的には、例え
ば、図3において、ダイクロイックミラー32,33、
レンズ27,28及びCCD22,23を取り除けばよ
い。この場合にも、CCD21を取り除いて、CCD2
1の位置に形成された単色の可視画像を肉眼で観察して
もよい。なお、白色光源24に代えて、波長の異なる2
種類の単色光を発する光源を用いれば、単色光ではわか
らない一周期以上ずれた干渉の場合でも光路長差がわか
るので、単色光源を用いる場合に比べて、よりダイナミ
ックレンジの広い赤外線を撮像できる。
In place of the white light source 24, a monochromatic light source such as a laser may be used. In this case, since an interference image having a distribution of a change in intensity corresponding to the displacement of the film 5 of each pixel of the converter 100 at that wavelength can be obtained, a monochrome CCD camera may be used. Specifically, for example, in FIG. 3, dichroic mirrors 32 and 33,
The lenses 27 and 28 and the CCDs 22 and 23 may be removed. Also in this case, the CCD 21 is removed and the CCD 2 is removed.
The monochromatic visible image formed at the position 1 may be observed with the naked eye. Note that, instead of the white light source 24, two light sources having different wavelengths are used.
When a light source that emits a single type of monochromatic light is used, an optical path length difference can be determined even in the case of interference that is not understood by monochromatic light and that is shifted by one or more cycles.

【0065】ところで、変換器100の変位部として膜
4,5の変位の範囲を制限しなければ、干渉の強度は光
路長差が読み出し光の波長の1/2毎に強弱を繰り返す
ので、ある強度以上の赤外線が入射すると逆に干渉の強
度が反転するという反転現象が起こってしまう。そこ
で、膜4,5の変位による干渉強度の変化が単調変化と
なるように、膜4,5の変位の範囲を読み出し光の波長
の1/4以下に制限することが好ましい。例えば、膜
4,5を温度が上昇したときに図2(a)中で下向きに
曲がるようにし、膜4と基板1の上面との間隔を読み出
し光の波長の1/4以下とすれば、過剰の赤外線が入射
しても膜4,5の動きは膜4の自由端と基板1の上面と
が接した所で止まる。なお、全反射ミラー31は適当な
位置に位置合わせしておく必要がある。以上は光源24
として単色光源を用いた場合であるが、光源24として
白色光源を用いた場合にも、同様に、膜4,5の変位に
よる干渉色の変化が単調変化となるように、膜4,5の
変位の範囲を制限すればよい。なお、膜4,5の変位の
範囲を制限するための特別な制限部を設けてもよいこと
は、勿論である。
If the displacement range of the films 4 and 5 is not limited as the displacement portion of the converter 100, the intensity of interference is such that the difference in optical path length repeats the intensity every half of the wavelength of the readout light. When an infrared ray having a higher intensity is incident, an inversion phenomenon occurs in which the intensity of the interference is inverted. Therefore, it is preferable to limit the range of the displacement of the films 4 and 5 to 以下 or less of the wavelength of the reading light so that the change of the interference intensity due to the displacement of the films 4 and 5 becomes monotonous. For example, if the films 4 and 5 are bent downward in FIG. 2A when the temperature rises, and the distance between the film 4 and the upper surface of the substrate 1 is set to 1/4 or less of the wavelength of the read light, Even if excessive infrared rays are incident, the movement of the films 4 and 5 stops at the point where the free end of the film 4 and the upper surface of the substrate 1 are in contact. Note that the total reflection mirror 31 needs to be positioned at an appropriate position. The above is the light source 24
In the case where a white light source is used as the light source 24, similarly, the change of the interference color due to the displacement of the films 4 and 5 becomes a monotonous change. What is necessary is just to limit the range of displacement. Needless to say, a special restricting portion for restricting the range of displacement of the films 4 and 5 may be provided.

【0066】なお、レンズ25及び全反射ミラー31に
代えて、市販されている干渉対物レンズを用いてもよ
い。
Note that a commercially available interference objective lens may be used instead of the lens 25 and the total reflection mirror 31.

【0067】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、冷却器を必要とせずに高い検出精度及び感度で放射
の像を映像化することができる。
As described above, according to this embodiment, a radiation image can be visualized with high detection accuracy and sensitivity without the need for a cooler.

【0068】そして、本実施の形態による映像化装置で
は、変換器100が密封された容器102内に収容さ
れ、温度センサ107が変換器100の基板1の温度を
検出し、温度制御器109が温度センサ107からの検
出信号に基づいて温度安定化器105を制御することに
よって、変換器100の基板1の温度が実質的に一定に
保たれる。したがって、容器102外の環境温度が変化
しても、変換器100の基板1の温度が一定に保たれる
ことから、変換器100の各素子(画素)において生ず
る変位は、環境温度に影響されることなく、入射した赤
外線iの強度のみに依存することとなる。このため、本
実施の形態によれば、環境温度の変化にかかわらずに安
定した赤外線の像を得ることができる。
In the imaging apparatus according to the present embodiment, the converter 100 is housed in the sealed container 102, the temperature sensor 107 detects the temperature of the substrate 1 of the converter 100, and the temperature controller 109 By controlling the temperature stabilizer 105 based on the detection signal from the temperature sensor 107, the temperature of the substrate 1 of the converter 100 is kept substantially constant. Therefore, even if the environmental temperature outside the container 102 changes, the temperature of the substrate 1 of the converter 100 is kept constant, so that the displacement generated in each element (pixel) of the converter 100 is affected by the environmental temperature. Without depending on the intensity of the incident infrared light i. Therefore, according to the present embodiment, a stable infrared image can be obtained irrespective of a change in environmental temperature.

【0069】また、本実施の形態では、容器102内の
空間104を真空にしていることから、環境温度に依存
して変化する容器102の温度の変動が気体分子の熱運
動を介して光読み出し型放射−変位変換器に伝わること
がなくなるので、変換器100の基板1の温度が一層安
定し、一層安定した放射の像を得ることができ、好まし
い。もっとも、本発明では、必ずしも空間104を真空
にしなくてもよい。
Also, in this embodiment, since the space 104 in the container 102 is evacuated, the temperature fluctuation of the container 102 that changes depending on the environmental temperature causes the optical readout via the thermal motion of the gas molecules. Since it is not transmitted to the type radiation-displacement converter, the temperature of the substrate 1 of the converter 100 can be further stabilized, and a more stable radiation image can be obtained, which is preferable. However, in the present invention, the space 104 does not necessarily have to be evacuated.

【0070】容器102内の空間104を一旦真空にし
ても、容器102内に気体分子吸着剤108が設けられ
ていなければ、容器102内に収容した部品の表面から
のアウトガス等により、その後の時間の経過に従って容
器102内の真空度が低下していく。このため、時間の
経過に従って、環境温度に依存して変化する容器102
の温度の変動が容器102内の気体分子の熱運動を介し
て変換器100に伝わる量が増えていき、得られる赤外
線の像の安定性がわずかながらも低下していく。この
点、本実施の形態によれば、容器102内に気体分子吸
着剤108が設けられているので、前記アウトガス等が
気体分子吸着剤108により吸着されることから、容器
102内の空間104の真空度が半永久的に保持され、
好ましい。
Even if the space 104 in the container 102 is once evacuated, if the gas molecule adsorbent 108 is not provided in the container 102, the outgassing from the surface of the component housed in the container 102 or the like will cause the subsequent time. , The degree of vacuum in the container 102 decreases. Therefore, as the time elapses, the container 102 changes depending on the environmental temperature.
The amount of the temperature fluctuation transmitted to the converter 100 via the thermal motion of the gas molecules in the container 102 increases, and the stability of the obtained infrared image slightly decreases. In this regard, according to the present embodiment, since the gas molecule adsorbent 108 is provided in the container 102, the outgas or the like is adsorbed by the gas molecule adsorbent 108, so that the space 104 in the container 102 The degree of vacuum is held semi-permanently,
preferable.

【0071】さらに、本実施の形態によれば、温度安定
化器105は容器102の外側ではなく容器102の内
部に収容されているので、温度安定化器105の熱負荷
が軽くなることから、応答性の良い温度制御が可能とな
る。したがって、変換器100の基板1の温度を精度良
く一定の温度に保つことができ、好ましい。
Further, according to the present embodiment, since the temperature stabilizer 105 is housed inside the container 102 instead of outside the container 102, the heat load of the temperature stabilizer 105 is reduced. Temperature control with good responsiveness becomes possible. Therefore, the temperature of the substrate 1 of the converter 100 can be accurately maintained at a constant temperature, which is preferable.

【0072】容器102内の空間104を真空にして
も、環境温度の変化により容器102の温度が変動する
と、容器102から放射される赤外線放出量が変動し、
変換器100の温度が変動することがある。しかし、本
実施の形態によれば、容器102内に熱シールド110
が設けられているので、変換器100に入射される不要
な赤外線が極力排除され、変換器100の温度をより一
層精度良く一定の温度に保つことができ、好ましい。
Even if the space 104 in the container 102 is evacuated, if the temperature of the container 102 fluctuates due to a change in environmental temperature, the amount of infrared radiation emitted from the container 102 fluctuates,
The temperature of converter 100 may fluctuate. However, according to the present embodiment, the heat shield 110
Is provided, unnecessary infrared rays incident on the converter 100 are eliminated as much as possible, and the temperature of the converter 100 can be more accurately maintained at a constant temperature, which is preferable.

【0073】(第2の実施の形態)次に、本発明の第2
の実施の形態による映像化装置について、図4及び図5
を参照して説明する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIGS. 4 and 5 show the imaging device according to the embodiment.
This will be described with reference to FIG.

【0074】図4は本実施の形態による映像化装置にお
いて用いられる光読み出し型放射−変位変換器を示す図
であり、図4(a)は当該変換器を模式的に示す一部切
欠平面図、図4(b)は図4(a)中のB−B’矢視図
である。また、図5は、本実施の形態による映像化装置
の光学的な構成を示す概略構成図である。
FIG. 4 is a view showing an optical readout type radiation-to-displacement converter used in the imaging apparatus according to the present embodiment, and FIG. 4 (a) is a partially cutaway plan view schematically showing the converter. 4 (b) is a view taken along the line BB 'in FIG. 4 (a). FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an optical configuration of the imaging device according to the present embodiment.

【0075】本実施の形態による映像化装置は、前記第
1の実施の形態による映像化装置において、図1中の変
換器100の構成及び読み出し光学系101の構成を変
更したのみであるので、それ以外の部分に関する重複し
た説明は省略する。
The imaging apparatus according to the present embodiment differs from the imaging apparatus according to the first embodiment only in the configuration of the converter 100 and the configuration of the readout optical system 101 in FIG. Duplicate description of other parts is omitted.

【0076】本実施の形態による映像化装置では、図1
中の変換器100として、図4に示す変換器が用いられ
る。
In the imaging device according to the present embodiment, FIG.
The converter shown in FIG. 4 is used as the converter 100 in FIG.

【0077】図4に示す変換器は、基体としての基板2
01と、脚部202を介して基板201上に浮いた状態
に支持された被支持部203とを備えている。
The converter shown in FIG.
01 and a supported portion 203 supported on the substrate 201 via the leg portion 202 in a floating state.

【0078】本実施の形態では、基板201上に被支持
部203が設けられ、基板201の下方から赤外線iが
入射されるとともに基板201の上方から読み出し光j
0が入射されるように構成されているので、基板201
は、赤外線iを透過する材料で構成されている。具体的
には、基板201として、シリコン基板やGe基板など
を用いることができる。もっとも、基板201の下方か
ら読み出し光j0が入射されるとともに基板201の上
方から赤外線iが入射される場合には、読み出し光を透
過させる材料で基板201を構成しておけばよい。この
場合には、例えば、後述する赤外線吸収膜207を膜2
05の上面に形成し、後述するハーフミラー部208を
全反射ミラーとするとともに後述する全反射ミラー20
9をハーフミラーとすればよい。もっとも、基板201
における赤外線又は読み出し光の所望の通過領域に開口
を形成すれば、基板201の材料は何ら限定されるもの
ではない。
In the present embodiment, the supported portion 203 is provided on the substrate 201, and infrared rays i are incident from below the substrate 201, and read light j is emitted from above the substrate 201.
0 is incident, the substrate 201
Is made of a material that transmits infrared rays i. Specifically, as the substrate 201, a silicon substrate, a Ge substrate, or the like can be used. However, when the reading light j 0 from below the substrate 201 infrared i is incident from above the substrate 201 while being incident, a material that transmits readout light it is sufficient to constitute the substrate 201. In this case, for example, an infrared absorption film
The half mirror unit 208 described later is formed on the upper surface of the
9 may be a half mirror. However, the substrate 201
The material of the substrate 201 is not limited in any way as long as an opening is formed in a desired region through which infrared light or readout light passes.

【0079】前記被支持部203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2つの膜204,2
05を有している。膜204,205はいわゆる熱バイ
モルフ構造を構成している。膜204,205は互いに
異なる膨張係数を有する任意の物質で構成すればよい。
例えば、膜204,205の材料としては、バイメタル
の材料として知られている金属材料を用いてもよい。下
側の膜204の下面には、金黒などの図2中の膜4と同
一の物質からなる赤外線吸収膜207が形成されてい
る。本実施の形態では、膜204,205が、赤外線吸
収膜207にて発生した熱に応じて基板201に対して
変位する変位部206を構成している。後述するように
変位部206がカンチレバーを構成しているので、下側
の膜204の膨張係数が上側の膜205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し、下
側の膜204の膨張係数が上側の膜205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
ことになる。
The supported portion 203 is composed of two overlapping films 204 and 2 made of different materials having different expansion coefficients.
05. The films 204 and 205 constitute a so-called thermal bimorph structure. The films 204 and 205 may be made of arbitrary materials having different expansion coefficients.
For example, as a material of the films 204 and 205, a metal material known as a bimetal material may be used. On the lower surface of the lower film 204, an infrared absorbing film 207 made of the same material as the film 4 in FIG. 2 such as gold black is formed. In the present embodiment, the films 204 and 205 constitute a displacement unit 206 that displaces with respect to the substrate 201 according to heat generated in the infrared absorption film 207. Since the displacement portion 206 forms a cantilever as described later, when the expansion coefficient of the lower film 204 is larger than the expansion coefficient of the upper film 205, the heat is curved upward and inclined by the heat, When the expansion coefficient of the film 204 is smaller than the expansion coefficient of the upper film 205, the film 204 is curved downward and inclined by the heat.

【0080】なお、図2に示す光読み出し型放射−変位
変換器と同様に、変位部206の一部をなす膜204と
赤外線吸収膜207とを単一の膜で兼用してもよい。
As in the case of the optical readout type radiation-to-displacement converter shown in FIG. 2, a single film may be used as the film 204 and the infrared absorption film 207 which form a part of the displacement section 206.

【0081】前記被支持部203は、読み出し光j0
一部のみを反射させるハーフミラー部208も有してい
る。該ハーフミラー部208は、変位部206の自由端
側に固定されており、変位部206の変位に従って変位
するようになっている。基板201上におけるハーフミ
ラー部208と対向する領域には、ハーフミラー部20
8を透過した読み出し光を反射させる反射部としての全
反射ミラー209が形成されている。
[0081] The supported portion 203 has also a half mirror 208 which reflects only a portion of the read-out light j 0. The half mirror unit 208 is fixed to the free end side of the displacement unit 206, and is displaced according to the displacement of the displacement unit 206. An area on the substrate 201 facing the half mirror section 208 is provided with the half mirror section 20.
A total reflection mirror 209 is formed as a reflection unit that reflects the readout light transmitted through the mirror 8.

【0082】図4(b)に示すように、読み出し光j0
がハーフミラー部208に入射すると、当該読み出し光
0の一部がハーフミラー部208で反射されて反射光
1となり、ハーフミラー部208に入射した読み出し
光j0の残りはハーフミラー部208を透過して全反射
ミラー209で反射されて再度ハーフミラー部208に
下面から入射する。下面からハーフミラー部208に再
度入射した読み出し光のうちの一部がハーフミラー部2
08を透過し透過光j2となる。この透過光j2と前記反
射光j1との間には、ハーフミラー部208と全反射ミ
ラー209との間の間隔d1の2倍に対応する光路長差
がある。よって、反射光j1と透過光j2との間でこの光
路長差に応じた干渉が起こり、反射光j1及び透過光j2
がこの光路長差に応じた(したがって、変位部206の
変位に応じた)干渉強度を有する干渉光となってハーフ
ミラー部208から出射されることになる。なお、この
干渉光の干渉強度は反射光j1の強度と透過光j2の強度
とが等しいときに最も強くなるので、ハーフミラー部2
08の反射率を約38%にすることが望ましい。
As shown in FIG. 4B, the read light j 0
There made incident on the half mirror unit 208, the read light j part becomes reflected light j 1 is reflected by the half mirror 208 of 0, the remaining reading light j 0 incident on the half mirror 208 a half mirror 208 And is reflected by the total reflection mirror 209 and again enters the half mirror unit 208 from the lower surface. Part of the readout light that has reentered the half mirror unit 208 from the lower surface is partially reflected by the half mirror unit 2
08 transmitted the transmitted light j 2 a. Between the transmitted light j 2 and the reflected light j 1, there is an optical path length difference corresponding to twice the spacing d1 between the half mirror 208 and the total reflection mirror 209. Therefore, interference occurs in response to the optical path length difference between the reflected light j 1 and transmitted light j 2, the reflected light j 1 and transmitted light j 2
Is an interference light having an interference intensity corresponding to the optical path length difference (according to the displacement of the displacement unit 206), and is emitted from the half mirror unit 208. Since the interference intensity of the interference light and the intensity of the transmitted light j 2 and the intensity of the reflected light j 1 is strongest when equal, the half mirror unit 2
It is desirable to make the reflectivity of 08 about 38%.

【0083】以上の説明からわかるように、本実施の形
態では、ハーフミラー部208及び全反射ミラー209
が、読み出し光j0を受光し、受光した読み出し光j0
変位部206の変位に応じた干渉状態を有する干渉光に
変えて出射させる干渉手段を構成しており、ひいては、
読み出し光j0を受光し、受光した読み出し光j0に変位
部206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。
As can be seen from the above description, in the present embodiment, the half mirror unit 208 and the total reflection mirror 209
But receives the reading light j 0, constitute an interference means to be emitted instead of the interference light which has an interference state corresponding to the reading light j 0 which has received the displacement of the displacement portion 206, and thus,
Receiving the reading light j 0, constitute the optical action section for emitting a reading light the change giving change corresponding to the displacement of the displacement portion 206 to the read beam j 0 that is received.

【0084】また、本実施の形態では、図4に示すよう
に、被支持部203の一端が脚部202を介して基板2
01に支持されることにより被支持部203が基板20
1から隙間210を隔てて浮いた構造になっており、膜
204,205からなる変位部206はカンチレバーを
構成している。このように被支持部203が基板201
から浮いているので、被支持部203と基板201との
間の熱抵抗が大きくなっている。さらに、本実施の形態
では、脚部202は、SiO2などの絶縁材料により構
成されており、被支持部203と基板201との間が電
気的に絶縁されている。このような絶縁材料は熱伝導率
が低くて熱抵抗が大きいので、被支持部203と基板2
01との間の熱抵抗が一層大きくなっている。したがっ
て、被支持部203から熱エネルギーが逃げ難く、わず
かな赤外線の入射によっても赤外線吸収膜207は温度
上昇を生じ、赤外光検出感度が高まる。
In this embodiment, as shown in FIG. 4, one end of the supported portion 203 is connected to the substrate 2 via the leg portion 202.
01 supported on the substrate 20
It has a structure that floats from a gap 1 with a gap 210 therebetween, and the displacement portion 206 composed of the films 204 and 205 constitutes a cantilever. In this manner, the supported portion 203 is
, The thermal resistance between the supported portion 203 and the substrate 201 is large. Further, in the present embodiment, the leg portion 202 is made of an insulating material such as SiO 2, and the portion to be supported 203 and the substrate 201 are electrically insulated. Such an insulating material has a low thermal conductivity and a high thermal resistance.
The thermal resistance between them is larger. Therefore, it is difficult for heat energy to escape from the supported portion 203, and the temperature of the infrared absorbing film 207 is increased even by a slight incidence of infrared light, and the infrared light detection sensitivity is increased.

【0085】本実施の形態では、図4(a)に示すよう
に、変位部206、赤外線吸収膜207、ハーフミラー
部208、全反射ミラー209及び脚部202を単位画
素(単位素子)として、当該画素が基板201上に2次
元状に配置されている。もっとも、必要に応じて当該画
素は基板201上に1次元状に配置してもよいし、単に
放射の強度のみを検出するような場合には、単一の画素
のみを基板201上に配置してもよい。
In this embodiment, as shown in FIG. 4A, the displacement section 206, the infrared absorbing film 207, the half mirror section 208, the total reflection mirror 209, and the leg section 202 are used as unit pixels (unit elements). The pixels are two-dimensionally arranged on the substrate 201. However, if necessary, the pixels may be arranged one-dimensionally on the substrate 201, or if only the intensity of radiation is to be detected, only a single pixel may be arranged on the substrate 201. You may.

【0086】また、本実施の形態において用いる変換器
は、照射される読み出し光j0のうちの光作用部を構成
するハーフミラー部208から出射する干渉光以外の光
をマスクするマスク211を有している。マスク211
は、ハーフミラー部208に対応する領域に開口211
aを有している。このマスク211は、例えば、図1中
の窓102b上に黒色の塗料を塗布して形成したり、基
板201に支持された膜により形成したりすることがで
きる。照射される読み出し光j0のうちのハーフミラー
部208から出射する干渉光が信号光であるが、読み出
し光のうちの当該信号光以外の光(すなわち、ノイズ
光)が当該信号光に混じると、いわゆるS/Nが低下し
てしまう。この点、本実施の形態によれば、マスク21
1を有しているので、当該ノイズ光が信号光に混じら
ず、S/Nが向上する。もっとも、必ずしもマスク21
1を設ける必要はない。
[0086] Further, converter used in this embodiment, have a mask 211 for masking the light other than interference light coming from the half mirror 208 constituting the light acting portion of the reading light j 0 irradiated doing. Mask 211
Is an opening 211 in a region corresponding to the half mirror unit 208.
a. The mask 211 can be formed, for example, by applying black paint on the window 102b in FIG. 1 or by a film supported by the substrate 201. Although the interference light coming from the half mirror unit 208 of the reading light j 0 to be irradiated is a signal light, the signal other than light of readout light (i.e., noise light) when the mix in the optical signal , So-called S / N is reduced. In this regard, according to the present embodiment, the mask 21
As a result, the noise light does not mix with the signal light, and the S / N is improved. However, the mask 21 is not necessarily
It is not necessary to provide 1.

【0087】なお、図4に示す光読み出し型放射−変位
変換器も、半導体製造工程を利用して製造することがで
きる。
The optical readout type radiation-to-displacement converter shown in FIG. 4 can also be manufactured by using a semiconductor manufacturing process.

【0088】本実施の形態において用いる図4に示す光
読み出し型放射−変位変換器によれば、赤外線iが図4
(b)中の下方から入射される。この赤外線iは、基板
201を透過して赤外線吸収膜207により吸収されて
熱に変換される。赤外線吸収膜207にて発生した熱に
応じて変位部206が上方又は下方に湾曲して傾斜す
る。すなわち、入射した赤外線iが、その量に応じた変
位部206の変位に変換される。一方、後述する読み出
し光学系により、可視光の読み出し光j0が、図4
(b)中の上方からマスク211の開口211aを介し
て入射されてハーフミラー部208に照射される。その
結果、前述したように、ハーフミラー部208に入射し
た読み出し光j0は変位部206の変位に応じた干渉強
度を有する干渉光に変化させられ、当該干渉光がハーフ
ミラー部208から図4(b)の上方に出射される。し
たがって、後述するように、この干渉光に基づいて赤外
線を検出することができる。
According to the optical readout type radiation-to-displacement converter shown in FIG. 4 used in the present embodiment,
(B) Light is incident from below. The infrared light i is transmitted through the substrate 201, absorbed by the infrared absorbing film 207, and converted into heat. In response to the heat generated in the infrared absorbing film 207, the displacement portion 206 is curved upward or downward and inclined. That is, the incident infrared light i is converted into a displacement of the displacement unit 206 according to the amount. On the other hand, the reading optical system, which will be described later, the reading light j 0 of the visible light, FIG. 4
The light is incident on the half mirror unit 208 from above in FIG. As a result, as described above, the readout light j 0 incident on the half mirror 208 is varied in the interference light having an interference intensity corresponding to the displacement of the displacement portion 206, FIG. 4 the interference light from the half mirror 208 It is emitted above (b). Therefore, as described later, infrared rays can be detected based on the interference light.

【0089】ところで、膜204,205としてバイメ
タルにおいて知られている金属材料を用いた場合、当該
バイメタルの比曲率K並びに変位部206の厚さd及び
長さLから、変位部206の1゜Cの温度変化に対す
る、一端が固定されているときの自由端の変位Dは、次
の式(数1)により計算できる。
When a metal material known as a bimetal is used as the films 204 and 205, the relative curvature K of the bimetal and the thickness d and the length L of the displacement portion 206 make 1 ° C. The displacement D of the free end when one end is fixed with respect to the temperature change can be calculated by the following equation (Equation 1).

【0090】[0090]

【数1】D=L2×K/2dD = L 2 × K / 2d

【0091】例えば、長さLが20μmで厚さdが0.
1μmで比曲率Kが3×10-4であれば、変位Dは0.
6μmとなる。さらに、観測物体の温度によって放射さ
れる赤外線を受光して温度に変換する変換率を前述した
とおり1%とすると、バイメタルの変位は6nmとな
る。
For example, when the length L is 20 μm and the thickness d is 0.
If the relative curvature K is 3 × 10 −4 at 1 μm, the displacement D is 0.
6 μm. Furthermore, assuming that the conversion rate for receiving infrared rays emitted according to the temperature of the observation object and converting it into temperature is 1% as described above, the displacement of the bimetal is 6 nm.

【0092】前述したように、前記透過光j2と前記反
射光j1との間には、ハーフミラー部208と全反射ミ
ラー209との間の間隔d1の2倍に対応する光路長差
があり、これによって干渉が起こるので、例えば、読み
出し光j0の波長が500nmであれば、干渉は1/2
波長ごとに強弱を繰り返すので、間隔d1が125nm
変化するごとに強弱を繰り返す。
As described above, between the transmitted light j 2 and the reflected light j 1 , there is an optical path length difference corresponding to twice the distance d 1 between the half mirror section 208 and the total reflection mirror 209. There, since thereby the interference occurs, for example, if the 500nm wavelength of the reading light j 0, interference 1/2
Since the intensity is repeated for each wavelength, the interval d1 is 125 nm
Repeat the strength every time it changes.

【0093】よって、変位部206の変位6nmは干渉
の周期125nmの4.8%に相当し、従来の抵抗変化
0.02%に比べ非常に大きい。
Therefore, the displacement 6 nm of the displacement portion 206 corresponds to 4.8% of the interference period 125 nm, which is much larger than the conventional resistance change of 0.02%.

【0094】本実施の形態では、このように干渉という
微小な変位を高感度で検出する技術を赤外線の検出に応
用しているので、従来より高感度な検出が可能であり、
ひいては高感度で赤外線の像を形成することができる。
In the present embodiment, since the technique for detecting a minute displacement called interference with high sensitivity is applied to the detection of infrared rays, it is possible to perform detection with higher sensitivity than before.
As a result, an infrared image can be formed with high sensitivity.

【0095】また、本実施の形態では、前述した第1の
実施の形態と同様に、赤外線を熱を経て抵抗値(電気信
号)に変換するのではなく、赤外線を熱及び変位を経て
読み出し光の変化に変換するので、基板201により支
持された被支持部203には電流を流す必要がなく、被
支持部203には自己発熱が生じない。したがって、本
実施の形態によれば、入射した赤外線のみによる熱を検
出することになるので、S/Nが向上し、検出精度が向
上し、高い検出精度で赤外線の像を形成することができ
る。勿論、本実施の形態では、量子型赤外線検出器にお
いて必要であった冷却器は不要である。また、本実施の
形態では、赤外線を電気信号として読み出すものではな
いので、従来の熱型赤外線検出器において必要であった
微弱電気信号用の読み出し回路が不要となる。
Further, in the present embodiment, similarly to the above-described first embodiment, the infrared rays are not converted into a resistance value (electric signal) through heat, but the infrared rays are read out through heat and displacement. Therefore, there is no need to supply a current to the supported portion 203 supported by the substrate 201, and self-heating does not occur in the supported portion 203. Therefore, according to the present embodiment, since heat is detected only by the incident infrared light, the S / N is improved, the detection accuracy is improved, and an infrared image can be formed with high detection accuracy. . Needless to say, in the present embodiment, the cooler that was required in the quantum infrared detector is not required. Further, in the present embodiment, since infrared light is not read out as an electric signal, a readout circuit for a weak electric signal which is necessary in a conventional thermal infrared detector becomes unnecessary.

【0096】ところで、前述した第1の実施の形態によ
る映像化装置においても干渉光を得ているが、図3に示
すように当該干渉光は図2に示す光読み出し型放射−変
位変換器の外部において得ている。したがって、該光読
み出し型放射−変位変換器100に均一な赤外線が入射
したとしても、基板1の平坦度が悪いことにより各素子
の反射膜5の高さがばらついていたり、参照光を反射さ
せる全反射ミラー31の平面度が保たれていなかったり
すると、均一な赤外線が入射したにもかかわらず、各素
子ごとに干渉強度がばらついた信号が発生してしまう。
By the way, the interference light is also obtained in the imaging apparatus according to the first embodiment described above, but as shown in FIG. 3, the interference light is used for the optical readout radiation-displacement converter shown in FIG. Obtained outside. Therefore, even if uniform infrared rays are incident on the optical readout radiation-displacement converter 100, the height of the reflection film 5 of each element varies due to the poor flatness of the substrate 1, or the reference light is reflected. If the flatness of the total reflection mirror 31 is not maintained, a signal in which the interference intensity varies for each element is generated even though uniform infrared rays are incident.

【0097】この点、本実施の形態では、各素子のハー
フミラー部208及び全反射ミラー209が干渉手段を
構成しており、光読み出し型放射−変位変換器の内部に
おいて素子毎に独立して干渉光を得ることができるの
で、各素子ごとの出力信号の均一性は極めて良好なもの
となる。また、本実施の形態では、光読み出し型放射−
変位変換器の外部において干渉光学系を構成する必要が
ないので、干渉の原理に従って読み出し光学系を構成す
る場合であっても、当該読み出し光学系の構成が簡単と
なる。
In this respect, in the present embodiment, the half mirror section 208 and the total reflection mirror 209 of each element constitute interference means, and are independently provided for each element inside the optical readout type radiation-displacement converter. Since the interference light can be obtained, the uniformity of the output signal of each element is extremely good. In the present embodiment, the optical readout radiation
Since there is no need to configure an interference optical system outside the displacement converter, the configuration of the readout optical system is simplified even when the readout optical system is configured according to the principle of interference.

【0098】ところで、前記変位部206の変位の範囲
を制限しなければ、干渉の強度は光路長差が読み出し光
の波長の1/2毎に強弱を繰り返すので、ある強度以上
の赤外線が入射すると逆に干渉の強度が反転するという
反転現象が起こってしまう。そこで、変位部206の変
位による干渉強度の変化が単調変化となるように、変位
部206の変位の範囲を読み出し光の波長の1/4以下
に制限することが好ましい。例えば、変位部206を温
度が上昇したときに図4(b)中の下向きに曲がるよう
にし、ハーフミラー部208と全反射ミラー209との
間隔を読み出し光の波長の1/4以下とすれば、過剰の
赤外線が入射しても変位部206の動きはハーフミラー
部208と全反射ミラー209とが接した所で止まる。
このときに干渉強度が最大となるので反転現象は発生し
ない。これまでの説明は、読み出し光として単色光を用
いた場合であるが、読み出し光として白色光を用いた場
合にも、同様に、変位部206の変位による干渉色の変
化が単調変化となるように、変位部206の変位の範囲
を制限すればよい。なお、変位部206の変位の範囲を
制限するための特別な制限部を設けてもよいことは、勿
論である。
If the displacement range of the displacement section 206 is not limited, the intensity of the interference repeats the intensity every half of the wavelength of the read light because of the difference in the optical path length. Conversely, an inversion phenomenon in which the interference intensity is inverted occurs. Therefore, it is preferable to limit the range of displacement of the displacement unit 206 to 以下 or less of the wavelength of the read light so that the change in the interference intensity due to the displacement of the displacement unit 206 becomes a monotonous change. For example, if the displacement section 206 is bent downward in FIG. 4B when the temperature rises, and the interval between the half mirror section 208 and the total reflection mirror 209 is set to be 1/4 or less of the wavelength of the read light. However, even if excessive infrared rays are incident, the movement of the displacement unit 206 stops at the point where the half mirror unit 208 and the total reflection mirror 209 are in contact with each other.
At this time, since the interference intensity becomes maximum, the inversion phenomenon does not occur. The description so far is based on the case where monochromatic light is used as the readout light. However, even when white light is used as the readout light, similarly, the change of the interference color due to the displacement of the displacement unit 206 becomes a monotonous change. Then, the range of displacement of the displacement unit 206 may be limited. It is needless to say that a special restricting portion for restricting the range of displacement of the displacement portion 206 may be provided.

【0099】また、本実施の形態では、図1中の読み出
し光学系101として、図5に示す読み出し光学系が用
いられる。
In this embodiment, the readout optical system shown in FIG. 5 is used as the readout optical system 101 in FIG.

【0100】本実施の形態では、読み出し光学系は、図
4に示す変換器(図5中では、符号100で示す)の前
記各素子(画素)のハーフミラー部208にそれぞれ前
記読み出し光j0を照射し、前記各素子のハーフミラー
部208から出射された干渉光に基づいて前記各素子の
変位部206の変位に応じた光学像を形成するように構
成されており、具体的には、図5に示すように、光源2
41、絞り242(これに代えて照明レンズを用いても
よい。)、ビームスプリッタ243、レンズ244,2
45により構成されている。
[0100] In this embodiment, the read optics converter shown in FIG. 4 (in FIG. 5, denoted by reference numeral 100) the respective half-mirror portion 208 the reading light j 0 of the elements (pixels) of And is configured to form an optical image corresponding to the displacement of the displacement unit 206 of each element based on the interference light emitted from the half mirror unit 208 of each element, and specifically, As shown in FIG.
41, aperture 242 (alternatively, an illumination lens may be used), beam splitter 243, lenses 244, 2
45.

【0101】本実施の形態では、結像レンズ111によ
り、赤外線iが集光されて図4に示す変換器の赤外線吸
収膜207が分布している面上に赤外線画像が結像され
る。その結果、変換器100の各画素の赤外線吸収膜2
07に対する入射赤外線の量に応じて、各画素の変位部
206が変位する。
In the present embodiment, infrared rays i are condensed by the imaging lens 111 and an infrared image is formed on the surface of the converter shown in FIG. 4 where the infrared absorbing film 207 is distributed. As a result, the infrared absorbing film 2 of each pixel of the converter 100
The displacement unit 206 of each pixel is displaced in accordance with the amount of incident infrared rays with respect to 07.

【0102】一方、光源241から発した光は、ビーム
スプリッタ243にて反射され、レンズ244を経て読
み出し光j0として図4に示す変換器に入射される。そ
の結果、各素子(画素)の変位部206の変位に応じた
干渉強度を有する干渉光が各素子のハーフミラー部20
8からレンズ244へ向けて出射され、この干渉光が、
レンズ244、ビームスプリッタ243及びレンズ24
5を経由し、干渉光による光学像が形成され、これが肉
眼246にて観察される。このようにして、入射赤外線
画像が可視画像に変換されることになる。
[0102] On the other hand, light emitted from the light source 241 is reflected by the beam splitter 243 and enters the converter shown in FIG. 4 as a reading light j 0 through lens 244. As a result, interference light having an interference intensity corresponding to the displacement of the displacement unit 206 of each element (pixel) is generated by the half mirror unit 20 of each element.
8 to the lens 244, and this interference light is
Lens 244, beam splitter 243, and lens 24
5, an optical image is formed by the interference light, and this is observed with the naked eye 246. In this way, the incident infrared image is converted into a visible image.

【0103】なお、肉眼246で観察する代わりに、2
次元CCD等を配置して前記光学像を撮像してもよい。
この場合には、感度ばらつきやオフセットなどを電気的
に補正することもできる。このような事情は前述した他
の映像化装置においても同様である。なお、このCCD
の画素数は図4に示す変換器の画素数と一致している必
要はないが、同程度であることが望ましい。
Note that instead of observation with the naked eye 246, 2
The optical image may be captured by arranging a dimensional CCD or the like.
In this case, sensitivity variations and offsets can be electrically corrected. Such a situation is the same in the other imaging devices described above. In addition, this CCD
Need not match the number of pixels of the converter shown in FIG. 4, but it is preferable that the number of pixels is approximately the same.

【0104】前記読み出し光学系は図5に示す構成に限
定されるものではない。図4に示す変換器はその内部で
干渉を起こすのであるから、外部に干渉を起こすための
光学系は必要なく、単に干渉を起こす読み出し光を供給
し、その干渉強度を観察できる光学系があれば十分であ
る。また、読み出し光は単色光に限らず、白色光でも良
い。白色光であれば干渉強度は干渉色として観察され
る。また、読み出し光として波長の異なる2種類の単色
光を用いれば、単色光ではわからない一周期以上ずれた
干渉の場合でも光路長差がわかるので、単色光を用いる
場合に比べて、よりダイナミックレンジの広い赤外線画
像を得ることができる。
The reading optical system is not limited to the configuration shown in FIG. Since the converter shown in FIG. 4 causes interference inside, there is no need for an optical system for causing interference to the outside, and there is an optical system capable of simply supplying readout light for causing interference and observing the interference intensity. Is enough. The reading light is not limited to monochromatic light, but may be white light. In the case of white light, the interference intensity is observed as an interference color. Also, if two types of monochromatic light having different wavelengths are used as the readout light, the optical path length difference can be determined even in the case of interference that is not known by monochromatic light and is shifted by one or more cycles. A wide infrared image can be obtained.

【0105】以上述べた他、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。
In addition to the above, according to the present embodiment,
The same advantages as in the first embodiment can be obtained.

【0106】(第3の実施の形態)次に、本発明の第3
の実施の形態による映像化装置について、図6及び図7
を参照して説明する。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIGS. 6 and 7 show the imaging device according to the embodiment.
This will be described with reference to FIG.

【0107】図6は本実施の形態による映像化装置にお
いて用いられる光読み出し型放射−変位変換器を示す図
であり、図6(a)はその単位画素(単位素子)の2階
建て構造の2階部分を模式的に示す平面図、図6(b)
はその1階部分を模式的に示す平面図、図6(c)は図
6(a)(b)中のC−C’線に沿った断面図、図6
(d)は図6(a)(b)中のD−D’線に沿った断面
図である。図7は、この光読み出し型放射−変位変換器
の画素の配置状態を示す平面図である。
FIG. 6 is a diagram showing an optical readout type radiation-to-displacement converter used in the imaging apparatus according to the present embodiment. FIG. 6A shows a two-story structure of the unit pixel (unit element). FIG. 6B is a plan view schematically showing the second floor portion.
6 is a plan view schematically showing the first floor portion, FIG. 6C is a cross-sectional view taken along line CC ′ in FIGS. 6A and 6B, and FIG.
FIG. 6D is a cross-sectional view taken along line DD ′ in FIGS. 6A and 6B. FIG. 7 is a plan view showing an arrangement state of pixels of the optical readout radiation-displacement converter.

【0108】本実施の形態による映像化装置は、前記第
1の実施の形態による映像化装置において、図1中の変
換器100の構成及び読み出し光学系101の構成を変
更したのみであるので、それ以外の部分に関する重複し
た説明は省略する。また、本実施の形態において用いら
れる読み出し光学系は前記第2の実施の形態において用
いられた図5に示す読み出し光学系と同一であるので、
読み出し光学系に関しても重複した説明は省略する。
The imaging device according to the present embodiment differs from the imaging device according to the first embodiment only in the configuration of the converter 100 and the configuration of the readout optical system 101 in FIG. Duplicate description of other parts is omitted. The readout optical system used in the present embodiment is the same as the readout optical system shown in FIG. 5 used in the second embodiment.
A duplicate description of the reading optical system is omitted.

【0109】本実施の形態よる映像化装置では、図1中
の変換器100として、図6及び図7に示す変換器が用
いられる。
In the imaging apparatus according to the present embodiment, the converters shown in FIGS. 6 and 7 are used as converter 100 in FIG.

【0110】図6及び図7に示す変換器は、基体として
の基板301と、脚部302を介して基板301上に浮
いた状態に支持された第1の被支持部303と、脚部3
04を介して基板301上に浮いた状態に支持された第
2の被支持部305と、を備えている。本実施の形態で
は、第1及び第2の被支持部303,305は2階建て
構造を構成しており、第1の被支持部303が2階部
分、第2の被支持部305が1階部分となっている。
The converter shown in FIGS. 6 and 7 includes a substrate 301 as a base, a first supported portion 303 supported on the substrate 301 via legs 302, and a leg 3
And a second supported portion 305 which is supported on the substrate 301 via the first support portion 04. In the present embodiment, the first and second supported portions 303 and 305 form a two-story structure, in which the first supported portion 303 is a two-story portion and the second supported portion 305 is one. It is on the floor.

【0111】本実施の形態では、基板301上に被支持
部303,305が設けられ、基板301の下方から赤
外線iが入射されるとともに基板301の上方から読み
出し光j0が入射されるように構成されているので、基
板301は、赤外線iを透過する材料で構成されてい
る。具体的には、基板301として、シリコン基板やG
e基板などを用いることができる。もっとも、基板30
1の下方から読み出し光j0が入射されるとともに基板
301の上方から赤外線iが入射される場合には、読み
出し光j0を透過させる材料で基板301を構成してお
けばよい。もっとも、基板301における赤外線又は読
み出し光の所望の通過領域に開口を形成すれば、基板3
01の材料は何ら限定されるものではない。
In this embodiment, the supported portions 303 and 305 are provided on the substrate 301 so that the infrared rays i are incident from below the substrate 301 and the reading light j 0 is incident from above the substrate 301. As a result, the substrate 301 is made of a material that transmits infrared rays i. Specifically, as the substrate 301, a silicon substrate or G
An e-substrate or the like can be used. However, the substrate 30
When one of the read light j 0 from below infrared i is incident with the upper side of the substrate 301 is incident, it is sufficient to constitute a substrate 301 of a material that transmits readout light j 0. However, if an opening is formed in a desired passage area of the infrared light or the readout light on the substrate 301, the substrate 3
The material No. 01 is not limited at all.

【0112】本実施の形態では、2階部分の第1の被支
持部303は、脚部302に直接固定されて中央に配置
され赤外線を受けて熱に変換する赤外線吸収膜306
と、該赤外線吸収膜306にそれぞれ一端側部分が固定
され赤外線吸収膜306の両側に配置された第1の変位
部307と、各第1の変位部307の自由端側に固定さ
れ第1の変位部307とともに赤外線吸収膜306をコ
字状に囲むように配置された、読み出し光j0の一部の
みを反射させるハーフミラー部308と、を備えてい
る。第1の変位部307は、カンチレバーを構成してい
る。本実施の形態では、赤外線吸収膜306は、第1の
変位部307と熱的につながっているが、第1の変位部
307が変位しても動かない構造になっている。
In the present embodiment, the first supported portion 303 of the second floor portion is directly fixed to the leg portion 302 and is disposed at the center and receives an infrared ray and converts it into heat.
A first displacement portion 307 having one end portion fixed to each of the infrared absorption films 306 and disposed on both sides of the infrared absorption film 306; and a first displacement portion 307 fixed to the free end side of each first displacement portion 307. has been arranged to surround the infrared ray absorbing film 306 in a U-shape, a half mirror 308 which reflects only a portion of the read-out light j 0, together with the displacement portion 307. The first displacement section 307 forms a cantilever. In the present embodiment, the infrared absorbing film 306 is thermally connected to the first displacement portion 307, but has a structure that does not move even if the first displacement portion 307 is displaced.

【0113】前記赤外線吸収膜306の材料としては、
例えば、例えば、金黒、セラミックス(例えば、ZrO
2,MnO2,FeO3,CoO,CuO,Al23,M
gO,SiO2などの混合焼結体)、ポジレジスト、ネ
ガレジスト、グラファイト(カーボン)、SiNなどを
用いることができる。
As a material of the infrared absorbing film 306,
For example, for example, gold black, ceramics (for example, ZrO
2 , MnO 2 , FeO 3 , CoO, CuO, Al 2 O 3 , M
gO, SiO 2, etc.), a positive resist, a negative resist, graphite (carbon), SiN, or the like.

【0114】前記第1の変位部307は、互いに重なっ
た2つの膜307a,307bから構成されている。膜
307a及び307bは、互いに異なる膨張係数を有す
る異なる物質で構成されており、いわゆる熱バイモルフ
構造を構成している。したがって、本実施の形態では、
第1の変位部307は、赤外線吸収膜306にて発生し
た熱に応じて基板301に対して変位する。下側の膜3
07aの膨張係数が上側の膜307bの膨張係数より大
きい場合には、赤外線吸収膜306で発生した熱により
上方に湾曲して傾斜する。逆に、下側の膜307aの膨
張係数が上側の膜307bの膨張係数より小さくてもよ
く、この場合には、当該熱により下方に湾曲して傾斜す
ることになる。
The first displacement section 307 is composed of two films 307a and 307b which are overlapped with each other. The films 307a and 307b are made of different materials having different expansion coefficients, and form a so-called thermal bimorph structure. Therefore, in the present embodiment,
The first displacement unit 307 is displaced with respect to the substrate 301 according to heat generated in the infrared absorbing film 306. Lower membrane 3
When the expansion coefficient of 07a is larger than the expansion coefficient of the upper film 307b, it is curved upward and inclined by the heat generated in the infrared absorbing film 306. Conversely, the expansion coefficient of the lower film 307a may be smaller than the expansion coefficient of the upper film 307b. In this case, the heat causes the film to curve downward and tilt.

【0115】膜307a,307bは互いに異なる膨張
係数を有する任意の材料で構成すればよい。例えば、膜
307a,307bの材料としては、Al、Ag、Mg
Oなどやバイメタルの材料として知られている金属材料
を用いることができる。
The films 307a and 307b may be made of arbitrary materials having different expansion coefficients. For example, as a material of the films 307a and 307b, Al, Ag, Mg
O or a metal material known as a bimetal material can be used.

【0116】なお、前述したように被支持部303が基
板301から浮いているので、被支持部303と基板3
01との間の熱抵抗が大きくなっている。さらに、本実
施の形態では、脚部302は、SiO2などの絶縁材料
により構成されており、被支持部303と基板301と
の間が電気的に絶縁されている。このような絶縁材料は
熱伝導率が低くて熱抵抗が大きいので、被支持部303
と基板301との間の熱抵抗が一層大きくなっている。
したがって、被支持部303から熱エネルギーが逃げ難
く、わずかな赤外線の入射によっても赤外線吸収膜30
6は温度上昇を生じ、赤外光検出感度が高まる。なお、
脚部304も、脚部302と同様に、SiO2などによ
り構成されている。
Since the supported portion 303 is floating from the substrate 301 as described above, the supported portion 303 and the substrate 3
01 is large. Further, in the present embodiment, the leg portion 302 is made of an insulating material such as SiO 2, and the portion to be supported 303 and the substrate 301 are electrically insulated. Such an insulating material has a low thermal conductivity and a high thermal resistance.
Thermal resistance between the substrate and the substrate 301 is further increased.
Therefore, it is difficult for heat energy to escape from the supported portion 303, and even if a small amount of infrared light is incident, the infrared absorbing film 30 can be used.
In No. 6, the temperature rises, and the infrared light detection sensitivity increases. In addition,
The leg 304 is also made of SiO 2 or the like, like the leg 302.

【0117】本実施の形態では、1階部分の第2の被支
持部305は、脚部304に一端側部分が直接固定され
前記両側の第1の変位部307のそれぞれ下方に配置さ
れた第2の変位部309と、各第2の変位部309の自
由端側に固定され各第2の変位部309とともにコ字状
をなすように配置された、ハーフミラー部308を透過
した読み出し光を反射させる反射部としての全反射ミラ
ー310と、を備えている。全反射ミラー310は前記
ハーフミラー部308と対向している。第2の変位部3
09は、カンチレバーを構成している。第2の変位部3
09も、前記第1の変位部307と同様に、互いに重な
った2つの膜309a,309bから構成されている。
膜309a及び309bは、互いに異なる膨張係数を有
する異なる物質で構成されており、いわゆる熱バイモル
フ構造を構成している。したがって、本実施の形態で
は、膜309a,309bは、基体301から脚部30
4を介して受ける熱に応じて基板301に対して変位す
る。膜309a,309bも、前記膜307a,307
bと同様に、互いに異なる膨張係数を有する任意の材料
で構成すればよいが、熱の増減に対する第2の変位部3
09の変位方向は、第1の変位部307の変位方向と同
一方向となるように設定されている。すなわち、本実施
の形態では、第2の変位部309の下側の膜309aと
上側の膜309bとの膨張係数の大小関係と、第1の変
位部307の下側の膜307aと上側の膜307bとの
膨張係数の大小関係とが同一となるように、各膜の材料
が選定されている。
In the present embodiment, the second supported portion 305 of the first floor portion has one end portion directly fixed to the leg portion 304 and is disposed below the first displacement portion 307 on each side. And the readout light transmitted through the half mirror unit 308 fixed to the free end side of each second displacement unit 309 and arranged in a U-shape with each second displacement unit 309. And a total reflection mirror 310 as a reflection unit for reflecting light. The total reflection mirror 310 faces the half mirror unit 308. 2nd displacement part 3
09 constitutes a cantilever. 2nd displacement part 3
Similarly to the first displacement portion 307, 09 is composed of two films 309a and 309b overlapping each other.
The films 309a and 309b are made of different materials having different expansion coefficients, and form a so-called thermal bimorph structure. Therefore, in the present embodiment, the films 309a and 309b
The substrate 301 is displaced with respect to the substrate 301 in response to heat received through the substrate 4. The films 309a and 309b are also the films 307a and 307
As in the case of b, it may be made of any material having a different expansion coefficient,
The displacement direction of 09 is set to be the same as the displacement direction of the first displacement portion 307. That is, in this embodiment, the magnitude relationship of the expansion coefficient between the lower film 309a and the upper film 309b of the second displacement portion 309, the lower film 307a of the first displacement portion 307 and the upper film The material of each film is selected so that the magnitude relationship of the expansion coefficient with 307b is the same.

【0118】図6(c)(d)に示すように、読み出し
光j0がハーフミラー部308に入射すると、当該読み
出し光j0の一部がハーフミラー部308で反射されて
反射光j1となり、ハーフミラー部308に入射した読
み出し光j0の残りはハーフミラー部308を透過して
全反射ミラー310で反射されて再度ハーフミラー部3
08に下面から入射する。下面からハーフミラー部30
8に再度入射した読み出し光のうちの一部がハーフミラ
ー部308を透過し透過光j2となる。この透過光j2
前記反射光j1との間には、ハーフミラー部308と全
反射ミラー310との間の間隔の2倍に対応する光路長
差がある。よって、反射光j1と透過光j2との間でこの
光路長差に応じた干渉が起こり、反射光j1及び透過光
2がこの光路長差に応じた(したがって、第1の変位
部307と第2の変位部309との間の相対的な変位に
応じた)干渉強度を有する干渉光となってハーフミラー
部308から出射されることになる。なお、この干渉光
の干渉強度は反射光j1の強度と透過光j2の強度とが等
しいときに最も強くなるので、ハーフミラー部308の
反射率を約38%にすることが望ましい。
As shown in FIGS. 6C and 6D, when the reading light j 0 enters the half mirror unit 308, a part of the reading light j 0 is reflected by the half mirror unit 308 and the reflected light j 1 is reflected. The rest of the readout light j 0 incident on the half mirror unit 308 is transmitted through the half mirror unit 308 and reflected by the total reflection mirror 310, and is again reflected on the half mirror unit 3.
08 from the lower surface. Half mirror 30 from the bottom
Some of the re-incident read light 8 is transmitted light j 2 transmitted through the half mirror 308. Between the transmitted light j 2 and the reflected light j 1, there is an optical path length difference corresponding to twice the distance between the half mirror 308 and the total reflection mirror 310. Thus, interference in accordance with the optical path length difference between the reflected light j 1 and transmitted light j 2 occurs, the reflected light j 1 and transmitted light j 2 is corresponding to the optical path length difference (thus, the first displacement Interference light having an interference intensity (according to the relative displacement between the section 307 and the second displacement section 309) is emitted from the half mirror section 308. Since the interference intensity of the interference light and the intensity of the transmitted light j 2 and the intensity of the reflected light j 1 is strongest when equal, it is desirable that the reflectance of the half mirror 308 at about 38%.

【0119】以上の説明からわかるように、本実施の形
態では、ハーフミラー部308及び全反射ミラー310
が、読み出し光j0を受光し、受光した読み出し光j0
第1の変位部307と第2の変位部309との間の相対
的な変位に応じた干渉状態を有する干渉光に変えて出射
させる干渉手段を構成しており、ひいては、読み出し光
0を受光し、受光した読み出し光j0に第1の変位部3
07と第2の変位部309との間の相対的な変位に応じ
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。
As can be seen from the above description, in the present embodiment, the half mirror section 308 and the total reflection mirror 310
But it receives the reading light j 0, in place of the interference light which has a relative interference state according to the displacement between the reading light j 0 that is received with the first displacement portion 307 and the second displacement portion 309 constitute an interference means to emit, in turn, receives the reading light j 0, the first displacement portion 3 to the reading light j 0 that is received
A light action unit that gives a change according to the relative displacement between the second displacement unit 07 and the second displacement unit 309 and emits the read light that has changed is configured.

【0120】本実施の形態では、図7に示すように、第
1及び第2の被支持部303,305、ハーフミラー部
308、全反射ミラー310及び脚部302,304を
単位画素(単位素子)として、当該画素が基板301上
に2次元状に配置されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 7, the first and second supported portions 303 and 305, the half mirror portion 308, the total reflection mirror 310, and the leg portions 302 and 304 are unit pixels (unit elements). ), The pixels are two-dimensionally arranged on the substrate 301.

【0121】また、本実施の形態による変換器は、図6
(c)(d)及び図7に示すように、照射される読み出
し光j0のうちの光作用部を構成するハーフミラー部3
08から出射する干渉光以外の光をマスクするマスク3
11を有している。マスク311は、ハーフミラー部3
08に対応する領域に開口311aを有している。この
マスク311は、例えば、前述した図4中のマスク21
1と同様に形成することができる。照射される読み出し
光j0のうちのハーフミラー部308から出射する干渉
光が信号光であるが、読み出し光のうちの当該信号光以
外の光(すなわち、ノイズ光)が当該信号光に混じる
と、いわゆるS/Nが低下してしまう。この点、本実施
の形態によれば、マスク311を有しているので、当該
ノイズ光が信号光に混じらず、S/Nが向上する。もっ
とも、本発明では、必ずしもマスク311を設ける必要
はない。
The converter according to the present embodiment is similar to the converter shown in FIG.
(C) (d) and FIG. 7, a half mirror unit 3 of the light acting portion of the reading light j 0 irradiated
8 for masking light other than the interference light emitted from 08
11 is provided. The mask 311 includes the half mirror unit 3
An opening 311a is provided in a region corresponding to 08. The mask 311 is, for example, the mask 21 shown in FIG.
1 can be formed. Although the interference light coming from the half mirror unit 308 of the reading light j 0 to be irradiated is a signal light, the signal other than light of readout light (i.e., noise light) when the mix in the optical signal , So-called S / N is reduced. In this regard, according to the present embodiment, since the mask 311 is provided, the noise light does not mix with the signal light, and the S / N is improved. However, in the present invention, it is not always necessary to provide the mask 311.

【0122】なお、図6及び図7に示す光読み出し型放
射−変位変換器も、半導体製造工程を利用して製造する
ことができる。
The optical readout type radiation-to-displacement converter shown in FIGS. 6 and 7 can also be manufactured by using a semiconductor manufacturing process.

【0123】本実施の形態において用いる図6及び図7
に示す光読み出し型放射−変位変換器によれば、赤外線
iが図6(c)(d)中の下方から入射される。この赤
外線iは、基板301を透過して赤外線吸収膜306に
より吸収されて熱に変換される。赤外線吸収膜306に
て発生した熱が変位部307に伝導され、その熱に応じ
て変位部307が上方又は下方に湾曲して傾斜する。第
2の被支持部305は赤外線吸収膜を有しておらず、変
位部309は赤外線iによっては変位しない。一方、後
述する読み出し光学系により、可視光の読み出し光j0
が、図6(c)(d)中の上方からマスク311の開口
311aを介して入射されてハーフミラー部308に照
射される。その結果、前述したように、ハーフミラー部
308に入射した読み出し光j0は変位部307,30
9間の相対的な変位に応じた干渉状態を有する干渉光に
変化させられ、当該干渉光がハーフミラー部308から
図6(c)(d)の上方に出射される。したがって、赤
外線吸収膜306に入射された赤外線iが読み出し光の
干渉状態に変換されることになり、後述するように、こ
の干渉光に基づいて赤外線を検出することができる。
FIGS. 6 and 7 used in the present embodiment.
According to the optical readout type radiation-displacement converter shown in FIG. 6, infrared rays i are incident from below in FIGS. 6 (c) and 6 (d). The infrared light i is transmitted through the substrate 301, absorbed by the infrared absorbing film 306, and converted into heat. The heat generated in the infrared absorbing film 306 is transmitted to the displacement part 307, and the displacement part 307 curves upward or downward and inclines according to the heat. The second supported portion 305 has no infrared absorbing film, and the displacement portion 309 is not displaced by the infrared light i. On the other hand, the readout optical system described later uses a readout light j 0 of visible light.
Is incident from above in FIGS. 6C and 6D through the opening 311 a of the mask 311 and is irradiated on the half mirror unit 308. As a result, as described above, the readout light j 0 incident on the half mirror 308 displaced portion 307,30
The light is changed to interference light having an interference state according to the relative displacement between the light beams 9 and the interference light is emitted from the half mirror unit 308 upward in FIGS. 6C and 6D. Accordingly, the infrared light i incident on the infrared absorbing film 306 is converted into an interference state of the read light, and the infrared light can be detected based on the interference light as described later.

【0124】本実施の形態においても、干渉という微小
な変位を高感度で検出する技術を赤外線の検出に応用し
ているので、従来より高感度な検出が可能であり、ひい
ては高感度で赤外線の像を形成することができる。
Also in the present embodiment, since the technology for detecting a minute displacement called interference with high sensitivity is applied to infrared detection, detection with higher sensitivity than before can be performed, and furthermore, high sensitivity and infrared detection can be achieved. An image can be formed.

【0125】また、本実施の形態では、赤外線を熱を経
て抵抗値(電気信号)に変換するのではなく、前述した
第1及び第2の実施の形態と同様に、赤外線を熱及び変
位を経て読み出し光の変化に変換するので、基板301
により支持された被支持部303には電流を流す必要が
なく、被支持部303には自己発熱が生じない。したが
って、本実施の形態によれば、入射した赤外線のみによ
る熱を検出することになるので、S/Nが向上し、検出
精度が向上し、高い検出精度で赤外線の像を形成するこ
とができる。勿論、本実施の形態では、量子型赤外線検
出器において必要であった冷却器は不要である。
Further, in the present embodiment, instead of converting infrared rays into a resistance value (electric signal) through heat, the infrared rays are converted into heat and displacement in the same manner as in the first and second embodiments. Is converted into a change in readout light through the
There is no need to supply an electric current to the supported portion 303 supported by the above, and no self-heating occurs in the supported portion 303. Therefore, according to the present embodiment, since heat is detected only by the incident infrared light, the S / N is improved, the detection accuracy is improved, and an infrared image can be formed with high detection accuracy. . Needless to say, in the present embodiment, the cooler that was required in the quantum infrared detector is not required.

【0126】ところで、第1の変位部307は、入射し
た赤外線iによる赤外線吸収膜306からの熱によって
変位するのみならず、外部の温度が変化すると、その影
響で基板301に温度変化が生じ、それが、いくら熱抵
抗が大きいとはいえ脚部302を介して第1の変位部3
07まで伝わるので、これによっても変位してしまう。
しかし、本実施の形態では、第2の変位部309は、基
板301から受ける熱に応じて基板301に対して変位
部309と同方向に変位するため、第1の変位部307
と第2の変位部309との間の相対的な変位(したがっ
て、ハーフミラー部308と全反射ミラー310との間
の相対的な変位)は、外部の温度による影響を差し引い
た、入射した赤外線iによる赤外線吸収膜306からの
熱のみによって生ずる第1の変位部307の変位に近づ
くこととなる。したがって、光読み出し型放射−変位変
換器自身において、ハーフミラー部308から得られる
干渉光の干渉状態の変化には基板301自身の温度変化
の影響が少なくなる。このため、図1中の温度制御器1
09において厳密な制御を行わなくてもすみ、コストの
低減を図ることができる。
By the way, the first displacement portion 307 not only displaces due to the heat from the infrared absorbing film 306 due to the incident infrared light i, but also when the external temperature changes, the temperature of the substrate 301 changes due to the influence thereof. Although the thermal resistance is large, the first displacement portion 3 is formed via the leg portion 302.
Since it is transmitted to 07, it is also displaced by this.
However, in the present embodiment, the second displacement portion 309 is displaced in the same direction as the displacement portion 309 with respect to the substrate 301 in accordance with heat received from the substrate 301;
Relative displacement between the first and second displacement portions 309 (therefore, the relative displacement between the half mirror portion 308 and the total reflection mirror 310) is based on the incident infrared light, excluding the influence of external temperature. i approaches the displacement of the first displacement portion 307 caused only by the heat from the infrared absorbing film 306. Therefore, in the optical readout radiation-to-displacement converter itself, the change in the interference state of the interference light obtained from the half mirror unit 308 is less affected by the temperature change of the substrate 301 itself. Therefore, the temperature controller 1 in FIG.
In 09, it is not necessary to perform strict control, and cost can be reduced.

【0127】ところで、基板301の温度に対する第1
及び第2の変位部307,309の変位量を実質的に等
しくしておくと、外部の温度による影響をほぼ完全に打
ち消すことができ、好ましい。この場合、具体的には、
第1及び第2の変位部307,309を同じ材料と同じ
寸法で製作すればよい。
The first temperature with respect to the temperature of the substrate 301
When the displacement amounts of the second displacement portions 307 and 309 are made substantially equal, the influence of the external temperature can be almost completely canceled, which is preferable. In this case, specifically,
The first and second displacement parts 307, 309 may be made of the same material and the same dimensions.

【0128】また、基体301の温度に対する前記第1
及び第2の変位部307,309の熱変化時定数を実質
的に等しくしておくと、外部の温度の影響による過渡的
な温度変化に対しても、その影響を打ち消すことがで
き、好ましい。この場合、具体的には、脚部302と脚
部304の熱抵抗はその他の部材の熱抵抗に比べて大き
いので、この脚部302,304の長さや太さを調節
し、両者の熱抵抗を等しくしておく。また、赤外線吸収
層306と第1の変位部307とハーフミラー部308
とからなる第1の被支持部303の熱容量と、第2の変
位部309と全反射ミラー310とからなる第2の被支
持部305の熱容量を等しくしておく。このように熱抵
抗と熱容量を等しくしておけば熱時定数が等しくなる。
必ずしも熱抵抗と熱容量の両方をそれぞれ等しくしなく
ても、熱抵抗と熱容量の積が等しくなるようにすればよ
い。
Further, the first temperature with respect to the temperature of the
When the thermal change time constants of the second displacement portions 307 and 309 are made substantially equal, the influence of a transient temperature change due to the influence of an external temperature can be canceled, which is preferable. In this case, specifically, since the thermal resistance of the legs 302 and 304 is greater than the thermal resistance of the other members, the lengths and thicknesses of the legs 302 and 304 are adjusted, and the thermal resistance of both members is adjusted. Are kept equal. Further, the infrared absorbing layer 306, the first displacement part 307, and the half mirror part 308
And the heat capacity of the second supported portion 305 made up of the second displacement portion 309 and the total reflection mirror 310 is equalized. If the thermal resistance and the thermal capacity are made equal, the thermal time constant becomes equal.
Even if both the thermal resistance and the thermal capacity are not necessarily equal, the product of the thermal resistance and the thermal capacity may be made equal.

【0129】なお、本実施の形態では、前述したよう
に、赤外線吸収膜306は、第1の変位部307と熱的
につながっているが、第1の変位部307が変位しても
動かない構造になっている。したがって、赤外線吸収膜
306の厚さを厚くして吸収率を上げても、変位部30
7の動き易さを妨げない。
In this embodiment, as described above, the infrared absorbing film 306 is thermally connected to the first displacement portion 307, but does not move even if the first displacement portion 307 is displaced. It has a structure. Therefore, even if the absorption rate is increased by increasing the thickness of the infrared absorbing film 306, the displacement portion 30
7 does not hinder the ease of movement.

【0130】なお、本実施の形態においてハーフミラー
部308と全反射ミラー310とを入れ換えてもよく、
その場合には、読み出し光j0を下方から照射すればよ
い。また、本実施の形態では、前記第1の被支持部30
3を2階部分とするとともに前記第2の被支持部305
を1階部分としているが、逆に、前記第1の被支持部3
03を1階部分とするとともに前記第2の被支持部30
5を2階部分としてもよい。この場合、読み出し光j0
を下方から照射するときにはそのままの構造でよいが、
本実施の形態と同様に読み出し光j0を上方から照射す
るときにはハーフミラー部308と全反射ミラー310
とを入れ換えればよい。
In this embodiment, the half mirror section 308 and the total reflection mirror 310 may be exchanged.
In that case, it may be irradiated with reading light j 0 from below. In the present embodiment, the first supported portion 30
3 as the second floor portion and the second supported portion 305
Is the first floor portion, but conversely, the first supported portion 3
03 as the first floor portion and the second supported portion 30
5 may be a second floor portion. In this case, the read light j 0
When irradiating from below, the structure may be as it is,
Half mirror 308 when irradiating the reading light j 0 as with the present embodiment from above and the total reflection mirror 310
Can be replaced with

【0131】以上述べた他、本実施の形態によっても、
前記第2の実施の形態と同様の利点が得られる。
In addition to the above, according to the present embodiment,
The same advantages as in the second embodiment can be obtained.

【0132】(第4の実施の形態)次に、本発明の第4
の実施の形態による映像化装置について、図8及び図9
を参照して説明する。
(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
8 and 9 with respect to the imaging device according to the embodiment of FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0133】図8及び図9は本発明の第4の実施の形態
による映像化装置において用いられる光読み出し型放射
−変位変換器を示す図であり、図8(a)はその単位画
素(単位素子)を模式的に示す平面図、図8(b)は図
8(a)中のH−H’線に沿った断面図、図8(c)は
図8(a)中のE−E’線に沿った断面図、図9(a)
は図8(a)中のF−F’線に沿った断面図、図9
(b)は図8(a)中のG−G’線に沿った断面図であ
る。
FIGS. 8 and 9 are views showing an optical readout type radiation-to-displacement converter used in an imaging apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line HH ′ in FIG. 8A, and FIG. 8C is a cross-sectional view taken along line EE in FIG. 8A. Sectional view along line ', FIG. 9 (a)
FIG. 9 is a sectional view taken along the line FF ′ in FIG.
FIG. 9B is a sectional view taken along line GG ′ in FIG.

【0134】本実施の形態による映像化装置は、前記第
1の実施の形態による映像化装置において、図1中の変
換器100の構成及び読み出し光学系101の構成を変
更したのみであるので、それ以外の部分に関する重複し
た説明は省略する。また、本実施の形態において用いら
れる読み出し光学系は前記第2及び第3の実施の形態に
おいて用いられた図5に示す読み出し光学系と同一であ
るので、読み出し光学系に関しても重複した説明は省略
する。
The imaging device according to the present embodiment differs from the imaging device according to the first embodiment only in the configuration of the converter 100 and the configuration of the readout optical system 101 in FIG. Duplicate description of other parts is omitted. Further, the readout optical system used in the present embodiment is the same as the readout optical system shown in FIG. 5 used in the second and third embodiments, and therefore, the duplicated description of the readout optical system is omitted. I do.

【0135】本実施の形態よる映像化装置では、図1中
の変換器100として、図8及び図9に示す変換器が用
いられる。
In the imaging apparatus according to the present embodiment, the converters shown in FIGS. 8 and 9 are used as converter 100 in FIG.

【0136】図8及び図9に示す変換器は、基体として
の基板351と、脚部352を介して基板351上に浮
いた状態に支持された第1の被支持部353と、脚部3
54を介して基板351上に浮いた状態に支持された第
2の被支持部355と、を備えている。本実施の形態で
は、第1及び第2の被支持部353,355は略同一の
高さに設けられている。
The converter shown in FIGS. 8 and 9 includes a substrate 351 as a base, a first supported portion 353 supported on the substrate 351 via legs 352, and a leg 3.
A second supported portion 355 supported on the substrate 351 in a state where the second supported portion 355 is suspended via the substrate 54. In the present embodiment, the first and second supported portions 353 and 355 are provided at substantially the same height.

【0137】本実施の形態では、基板351上に被支持
部353,355が設けられ、基板351の下方から赤
外線iが入射されるとともに基板351の上方から読み
出し光j0入射されるように構成されているので、基
板351は、赤外線iを透過する材料で構成されてい
る。もっとも、基板351の下方から読み出し光j0
入射されるとともに基板351の上方から赤外線iが入
射される場合には、読み出し光を透過させる材料で基板
351を構成しておけばよい。この場合には、例えば、
後述するハーフミラー部358を全反射ミラーとすると
ともに後述する全反射ミラー361をハーフミラーとす
ればよい。もっとも、基板351における赤外線又は読
み出し光の所望の通過領域に開口を形成すれば、基板3
51の材料は何ら限定されるものではない。
In this embodiment, the supported portions 353 and 355 are provided on the substrate 351, and the infrared light i is incident from below the substrate 351 and the readout light j 0 is incident from above the substrate 351. Therefore, the substrate 351 is made of a material that transmits infrared rays i. However, when the reading light j 0 is incident from below the substrate 351 and the infrared light i is incident from above the substrate 351, the substrate 351 may be made of a material that transmits the reading light. In this case, for example,
The half mirror section 358 described later may be a total reflection mirror, and the total reflection mirror 361 described later may be a half mirror. However, if an opening is formed in a desired passage region of the infrared light or the readout light on the substrate 351, the substrate 3
The material of 51 is not limited at all.

【0138】本実施の形態では、第1の被支持部353
は、図6中の2階部分の被支持部303と同様に構成さ
れている。すなわち、第1の被支持部353は、脚部3
52に直接固定されて中央に配置され赤外線を受けて熱
に変換する赤外線吸収膜356と、該赤外線吸収膜35
6にそれぞれ一端側部分が固定され赤外線吸収膜356
の両側に配置された変位部357と、各変位部357の
自由端側に固定され変位部357とともに赤外線吸収膜
356をコ字状に囲むように配置された、読み出し光j
0の一部のみを反射させるハーフミラー部358と、を
備えている。変位部357は、カンチレバーを構成して
いる。本実施の形態においても、赤外線吸収膜356
は、変位部357と熱的につながっているが、変位部3
57が変位しても動かない構造になっている。基板35
1上におけるハーフミラー部358と対向する領域に
は、ハーフミラー部358を透過した読み出し光を反射
させる反射部としての全反射ミラー361が形成されて
いる。
In the present embodiment, the first supported portion 353
Has the same configuration as the supported portion 303 of the second floor portion in FIG. That is, the first supported portion 353 is
An infrared absorbing film 356 which is directly fixed to the center 52 and is arranged at the center and receives infrared rays and converts the infrared rays into heat;
6, one end portion is fixed to each of the infrared absorbing films 356
And the readout light j fixed to the free end side of each of the displacement portions 357 and arranged so as to surround the infrared absorbing film 356 together with the displacement portions 357 in a U-shape.
A half mirror unit 358 that reflects only a part of 0 . The displacement section 357 forms a cantilever. Also in the present embodiment, the infrared absorbing film 356
Is thermally connected to the displacement section 357, but the displacement section 3
The structure does not move even if 57 is displaced. Substrate 35
In a region on the first surface facing the half mirror unit 358, a total reflection mirror 361 is formed as a reflection unit for reflecting the read light transmitted through the half mirror unit 358.

【0139】前記変位部357は、図6中の第1の変位
部307と同様に、互いに重なった2つの膜357a,
357bから構成されている。膜357a及び357b
は、互いに異なる膨張係数を有する異なる物質で構成さ
れており、いわゆる熱バイモルフ構造を構成している。
The displacement part 357 is, like the first displacement part 307 in FIG.
357b. Films 357a and 357b
Are made of different substances having different expansion coefficients, and constitute a so-called thermal bimorph structure.

【0140】なお、脚部352,354、赤外線吸収膜
356、膜357a,357bの材料としては、それぞ
れ前述した図6中の脚部302,304、赤外線吸収膜
306、膜307a,307bと同様の材料を用いるこ
とができる。
The materials of the legs 352 and 354, the infrared absorbing film 356, and the films 357a and 357b are the same as those of the legs 302 and 304, the infrared absorbing film 306, and the films 307a and 307b in FIG. Materials can be used.

【0141】図8(c)及び図9(a)に示すように、
読み出し光j0がハーフミラー部358に入射すると、
当該読み出し光j0の一部がハーフミラー部358で反
射されて反射光j1となり、ハーフミラー部358に入
射した読み出し光j0の残りはハーフミラー部358を
透過して全反射ミラー361で反射されて再度ハーフミ
ラー部358に下面から入射する。下面からハーフミラ
ー部358に再度入射した読み出し光のうちの一部がハ
ーフミラー部358を透過し透過光j2となる。この透
過光j2と前記反射光j1との間には、ハーフミラー部3
58と全反射ミラー361との間の間隔の2倍に対応す
る光路長差がある。よって、反射光j1と透過光j2との
間でこの光路長差に応じた干渉が起こり、反射光j1
び透過光j2がこの光路長差に応じた(したがって、変
位部357の変位に応じた)干渉強度を有する干渉光と
なってハーフミラー部358から出射されることにな
る。なお、ハーフミラー部358の反射率を約38%に
することが望ましい。
As shown in FIGS. 8 (c) and 9 (a),
When the read light j 0 enters the half mirror unit 358,
The read light j 0 part has been reflected light j 1 becomes reflected by the half mirror 358 of the remaining reading light j 0 incident on the half mirror 358 by the total reflection mirror 361 is transmitted through the half mirror 358 The light is reflected and enters the half mirror portion 358 again from the lower surface. Part of the read light again incident from the lower surface to the half mirror 358 is transmitted light j 2 transmitted through the half mirror 358. Between the transmitted light j 2 and the reflected light j 1, the half mirror 3
There is an optical path length difference corresponding to twice the spacing between 58 and total reflection mirror 361. Therefore, interference occurs in response to the optical path length difference between the reflected light j 1 and transmitted light j 2, the reflected light j 1 and transmitted light j 2 is corresponding to the optical path length difference (and therefore, the displacement portion 357 Interference light having an interference intensity (corresponding to the displacement) is emitted from the half mirror unit 358. It is desirable that the reflectance of the half mirror section 358 be about 38%.

【0142】以上の説明からわかるように、本実施の形
態では、ハーフミラー部358及び全反射ミラー361
が、読み出し光j0を受光し、受光した読み出し光j0
変位部357の変位に応じた干渉状態を有する干渉光に
変えて出射させる干渉手段を構成しており、ひいては、
読み出し光j0を受光し、受光した読み出し光j0に変位
部357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。
As can be understood from the above description, in the present embodiment, the half mirror section 358 and the total reflection mirror 361
But receives the reading light j 0, constitute an interference means to be emitted instead of the interference light which has an interference state corresponding to the reading light j 0 which has received the displacement of the displacement portion 357, and thus,
Receiving the reading light j 0, constitute the optical action section for emitting a reading light the change giving change corresponding to the displacement of the displacement portion 357 to the read beam j 0 that is received.

【0143】本実施の形態では、第2の被支持部355
は、第1の被支持部353の両側にそれぞれ配置されて
いる。第2の被支持部355は、脚部354に一端側部
分が直接固定された変位抑制部359を有しており、該
変位抑制部359はカンチレバーを構成している。変位
抑制部359は、変位部357と同様に、互いに重なっ
た2つの膜359a,359bから構成されている。膜
359a,359bは、互いに異なる膨張係数を有する
異なる物質で構成されており、いわゆる熱バイモルフ構
造を構成している。膜359a,359bは、前記膜3
57a,357bと同様に、互いに異なる膨張係数を有
する任意の材料で構成すればよいが、熱の増減に対する
変位抑制部359の変位しようとする方向は、変位部3
57の変位方向と逆方向となるように設定されている。
すなわち、本実施の形態では、変位抑制部359の下側
の膜359aと上側の膜359bとの膨張係数の大小関
係と、変位部357の下側の膜357aと上側の膜35
7bとの膨張係数の大小関係とが逆になるように、各膜
の材料が選定されている。変位抑制部359の自由端側
は、熱抵抗の大きい結合部360を介してハーフミラー
部358に機械的に結合され、ひいては変位部357に
機械的に結合されている。したがって、本実施の形態で
は、変位抑制部359は、熱の増減に対する変位部35
7の変位方向とは逆方向に、基体351から脚部354
を介して受ける熱に応じて基板351に対して変位しよ
うとして変位部357の変位を抑制する。
In the present embodiment, the second supported portion 355
Are arranged on both sides of the first supported portion 353, respectively. The second supported portion 355 has a displacement suppressing portion 359 whose one end portion is directly fixed to the leg portion 354, and the displacement suppressing portion 359 forms a cantilever. The displacement suppressing section 359, like the displacing section 357, is composed of two films 359a and 359b overlapping each other. The films 359a and 359b are made of different materials having different expansion coefficients, and form a so-called thermal bimorph structure. The films 359a and 359b are the films 3
Similarly to 57a and 357b, it may be made of any material having an expansion coefficient different from each other.
57 is set to be opposite to the displacement direction.
That is, in the present embodiment, the magnitude relationship of the expansion coefficient between the lower film 359a and the upper film 359b of the displacement suppression unit 359, the lower film 357a of the displacement unit 357 and the upper film 35
The material of each film is selected so that the magnitude relationship of the expansion coefficient with 7b is reversed. The free end side of the displacement suppressing section 359 is mechanically coupled to the half mirror section 358 via the coupling section 360 having a large thermal resistance, and is further mechanically coupled to the displacement section 357. Therefore, in the present embodiment, the displacement suppressing unit 359 is a displacement unit 35 for increasing or decreasing heat.
7 in the direction opposite to the displacement direction.
The displacement of the displacement portion 357 is suppressed by trying to displace with respect to the substrate 351 in accordance with the heat received via the first and second substrates.

【0144】なお、図面には示していないが、本実施の
形態においても、第1及び第2の被支持部353,35
5、ハーフミラー部358、全反射ミラー361及び脚
部352,354を単位画素(単位素子)として、当該
画素が基板351上に2次元状に配置されている。
Although not shown in the drawings, the first and second supported portions 353, 35
5, the half mirror unit 358, the total reflection mirror 361, and the legs 352, 354 are unit pixels (unit elements), and the pixels are two-dimensionally arranged on the substrate 351.

【0145】また、本実施の形態においても、図8及び
図9に示すように、図6及び図7中のマスク311と同
様のマスク362が設けられている。マスク362は、
ハーフミラー部358に対応する領域に開口362aを
有している。
Also in this embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, a mask 362 similar to the mask 311 in FIGS. 6 and 7 is provided. The mask 362 is
An opening 362a is provided in a region corresponding to the half mirror portion 358.

【0146】なお、図8及び図9に示す光読み出し型放
射−変位変換器も、半導体製造工程を利用して製造する
ことができる。
The optical readout type radiation-to-displacement converter shown in FIGS. 8 and 9 can also be manufactured by using a semiconductor manufacturing process.

【0147】本実施の形態において用いる図8及び図9
に示す光読み出し型放射−変位変換器によれば、赤外線
iが図8(b)(c)及び図9中の下方から入射され
る。この赤外線iは、基板351を透過して赤外線吸収
膜356により吸収されて熱に変換される。赤外線吸収
膜356にて発生した熱が変位部357に伝導され、そ
の熱に応じて変位部357が上方又は下方に湾曲して傾
斜する。一方、読み出し光学系により、可視光の読み出
し光j0が、図8(b)(c)及び図9中の上方からマ
スク362の開口362aを介して入射されてハーフミ
ラー部358に照射される。その結果、前述したよう
に、ハーフミラー部358に入射した読み出し光j0
変位部357の変位に応じた干渉状態を有する干渉光に
変化させられ、当該干渉光がハーフミラー部358から
図8(b)(c)及び図9の上方に出射される。したが
って、赤外線吸収膜356に入射された赤外線iが読み
出し光の干渉状態に変換されることになり、この干渉光
に基づいて赤外線を検出することができる。
FIGS. 8 and 9 used in the present embodiment.
According to the optical readout type radiation-displacement converter shown in FIG. 8, the infrared ray i is incident from below in FIGS. 8 (b), (c) and FIG. The infrared rays i pass through the substrate 351 and are absorbed by the infrared absorbing film 356 to be converted into heat. The heat generated in the infrared absorbing film 356 is transmitted to the displacement portion 357, and the displacement portion 357 is curved upward or downward and tilts according to the heat. On the other hand, the reading optical system, the reading light j 0 of the visible light is irradiated to FIG 8 (b) (c) and the half mirror 358 is incident through the opening 362a of the mask 362 from above in FIG. 9 . As a result, as described above, the read light j 0 incident on the half mirror unit 358 is changed to an interference light having an interference state corresponding to the displacement of the displacement unit 357, and the interference light is transmitted from the half mirror unit 358 to the half mirror unit 358 in FIG. (B) It is emitted upward in (c) and FIG. Therefore, the infrared light i incident on the infrared absorbing film 356 is converted into the interference state of the read light, and the infrared light can be detected based on the interference light.

【0148】本実施の形態においても、干渉という微小
な変位を高感度で検出する技術を赤外線の検出に応用し
ているので、従来より高感度な検出が可能であり、ひい
ては高感度で赤外線の像を形成することができる。
Also in the present embodiment, since the technique for detecting a minute displacement called interference with high sensitivity is applied to infrared detection, detection with higher sensitivity than before can be performed, and furthermore, high sensitivity and infrared detection can be achieved. An image can be formed.

【0149】また、本実施の形態では、前述した第1乃
至第3の実施の形態と同様に、赤外線を熱を経て抵抗値
(電気信号)に変換するのではなく、赤外線を熱及び変
位を経て読み出し光の変化に変換するので、基板351
により支持された被支持部353には電流を流す必要が
なく、被支持部353には自己発熱が生じない。したが
って、本実施の形態によれば、入射した赤外線のみによ
る熱を検出することになるので、S/Nが向上し、検出
精度が向上し、高い検出精度で赤外線の像を形成するこ
とができる。勿論、本実施の形態では、量子型赤外線検
出器において必要であった冷却器は不要である。
In this embodiment, as in the first to third embodiments, the infrared rays are not converted into a resistance value (electric signal) via heat, but the infrared rays are converted into heat and displacement. Since the light is converted into a change in readout light through the
There is no need to supply current to the supported portion 353 supported by, and no self-heating occurs in the supported portion 353. Therefore, according to the present embodiment, since heat is detected only by the incident infrared light, the S / N is improved, the detection accuracy is improved, and an infrared image can be formed with high detection accuracy. . Needless to say, in the present embodiment, the cooler that was required in the quantum infrared detector is not required.

【0150】ところで、変位部357は、入射した赤外
線iによる赤外線吸収膜356からの熱によって変位す
るのみならず、外部の温度が変化すると、その影響で基
板351に温度変化が生じ、それが、いくら熱抵抗が大
きいとはいえ脚部352を介して変位部357まで伝わ
るので、これによっても変位しようとする。しかし、本
実施の形態では、変位抑制部359が熱の増減に対する
変位部357の変位方向とは逆の方向に基板351から
受ける熱に応じて基板351に対して変位しようとして
変位部357の変位を抑制するので、結局、変位部35
7の変位は、外部の温度による影響を差し引いた、入射
した赤外線による赤外線吸収膜356からの熱にのみよ
って生ずる変位に近づくこととなる。したがって、前述
した第3の実施の形態と同様に、ハーフミラー部358
から得られる干渉光の干渉状態の変化には基板351自
身の温度変化の影響が少なくなる。このため、図1中の
温度制御器109において厳密な制御を行わなくてもす
み、コストの低減を図ることができる。
By the way, the displacement portion 357 not only displaces due to the heat from the infrared absorbing film 356 due to the incident infrared light i, but also when the external temperature changes, the temperature of the substrate 351 changes due to the influence. Even though the thermal resistance is large, the thermal resistance is transmitted to the displacement portion 357 via the leg 352, so that the displacement is attempted. However, in the present embodiment, the displacement suppressor 359 attempts to displace the substrate 351 in response to the heat received from the substrate 351 in a direction opposite to the direction of displacement of the displacement 357 with respect to the increase and decrease of the heat. Therefore, the displacement part 35 is eventually
The displacement of 7 comes close to the displacement caused only by the heat from the infrared absorbing film 356 due to the incident infrared light, excluding the influence of the external temperature. Therefore, similarly to the third embodiment described above, the half mirror unit 358
The influence of the temperature change of the substrate 351 itself on the change in the interference state of the interference light obtained from the above is reduced. For this reason, it is not necessary to perform strict control in the temperature controller 109 in FIG. 1, and cost can be reduced.

【0151】ところで、本実施の形態においては、基板
351の温度に対する変位部357自体の変位しようと
する量と基板351の温度に対する変位抑制部359の
変位しようとする量とを実質的に等しくしておくと、外
部の温度変化による影響をほぼ完全に打ち消すことがで
き、好ましい。この場合、具体的には、変位部357及
び変位抑制部359を同じ材料と同じ寸法で製作すれば
よい。
In the present embodiment, the amount of displacement of the displacement section 357 with respect to the temperature of the substrate 351 and the amount of displacement of the displacement suppression section 359 with respect to the temperature of the substrate 351 are made substantially equal. In this case, the influence of the external temperature change can be almost completely canceled, which is preferable. In this case, specifically, the displacement section 357 and the displacement suppression section 359 may be manufactured with the same material and the same dimensions.

【0152】また、基体351の温度に対する変位部3
57及び変位抑制部359の熱変化時定数を実質的に等
しくしておくと、外部の温度の影響による過渡的な温度
変化に対しても、その影響を打ち消すことができ、好ま
しい。この場合、具体的には、脚部352と脚部354
の熱抵抗はその他の部材の熱抵抗に比べて大きいので、
この脚部352,354の長さや太さを調節し、両者の
熱抵抗を等しくしておく。また、赤外線吸収層356と
変位部357とハーフミラー部358とからなる第1の
被支持部353の熱容量と、変位抑制部359からなる
第2の被支持部355の熱容量を等しくしておく。この
ように熱抵抗と熱容量を等しくしておけば熱時定数が等
しくなる。必ずしも熱抵抗と熱容量の両方をそれぞれ等
しくしなくても、熱抵抗と熱容量の積が等しくなるよう
にすればよい。
Further, the displacement portion 3 with respect to the temperature of the base 351
It is preferable to make the thermal change time constants of the 57 and the displacement suppressing unit 359 substantially equal, because even a transient temperature change due to the influence of an external temperature can be canceled out. In this case, specifically, the leg 352 and the leg 354
Since the thermal resistance of is larger than the thermal resistance of other members,
The lengths and thicknesses of the legs 352 and 354 are adjusted to make the thermal resistances of the two equal. In addition, the heat capacity of the first supported portion 353 including the infrared absorbing layer 356, the displacement portion 357, and the half mirror portion 358 is equal to the heat capacity of the second supported portion 355 including the displacement suppressing portion 359. If the thermal resistance and the thermal capacity are made equal, the thermal time constant becomes equal. Even if both the thermal resistance and the thermal capacity are not necessarily equal, the product of the thermal resistance and the thermal capacity may be made equal.

【0153】なお、本実施の形態では、前述したよう
に、赤外線吸収膜356は、変位部357と熱的につな
がっているが、変位部357が変位しても動かない構造
になっている。したがって、赤外線吸収膜356の厚さ
を厚くして吸収率を上げても、変位部357の動き易さ
を妨げない。
In this embodiment, as described above, the infrared absorbing film 356 is thermally connected to the displacement portion 357, but has a structure that does not move even if the displacement portion 357 is displaced. Therefore, even if the thickness of the infrared absorbing film 356 is increased to increase the absorptance, the ease of movement of the displacement portion 357 is not hindered.

【0154】ところで、前記変位部357の変位の範囲
を制限しなければ、干渉の強度は光路長差が読み出し光
の波長の1/2毎に強弱を繰り返すので、ある強度以上
の赤外線が入射すると逆に干渉の強度が反転するという
反転現象が起こってしまう。そこで、変位部357の変
位による干渉強度の変化が単調変化となるように、変位
部357の変位の範囲を読み出し光の波長の1/4以下
に制限することが好ましい。例えば、変位部357を温
度が上昇したときに図8(b)(c)中の下向きに曲が
るようにし、ハーフミラー部358と全反射ミラー36
1との間隔を読み出し光の波長の1/4以下とすれば、
過剰の赤外線が入射しても変位部357の動きはハーフ
ミラー部358と全反射ミラー361とが接した所で止
まる。このときに干渉強度が最大となるので反転現象は
発生しない。以上は読み出し光として単色光を用いた場
合であるが、読み出し光として白色光を用いた場合に
も、同様に、変位部357の変位による干渉色の変化が
単調変化となるように、変位部357の変位の範囲を制
限すればよい。なお、変位部357の変位の範囲を制限
するための特別な制限部を設けてもよいことは、勿論で
ある。
If the displacement range of the displacement portion 357 is not limited, the intensity of interference repeats the intensity every half of the wavelength of the read light because of the difference in optical path length. Conversely, an inversion phenomenon in which the interference intensity is inverted occurs. Therefore, it is preferable to limit the displacement range of the displacement unit 357 to 1 / or less of the wavelength of the read light so that the change in the interference intensity due to the displacement of the displacement unit 357 becomes a monotonous change. For example, when the temperature of the displacement portion 357 rises, the displacement portion 357 is bent downward in FIGS. 8B and 8C so that the half mirror portion 358 and the total reflection mirror 36 are bent.
If the interval from 1 is set to 1/4 or less of the wavelength of the reading light,
Even if excessive infrared rays are incident, the movement of the displacement section 357 stops at the point where the half mirror section 358 and the total reflection mirror 361 are in contact with each other. At this time, since the interference intensity becomes maximum, the inversion phenomenon does not occur. The above is the case where monochromatic light is used as the readout light. However, also when white light is used as the readout light, similarly, the displacement of the interference color due to the displacement of the displacement portion 357 becomes a monotonous change. The range of the displacement of 357 may be limited. It is needless to say that a special restricting portion for restricting the range of displacement of the displacement portion 357 may be provided.

【0155】以上述べた他、本実施の形態によっても、
前記第2の実施の形態と同様の利点が得られる。
In addition to the above, according to the present embodiment,
The same advantages as in the second embodiment can be obtained.

【0156】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるもの
ではない。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments.

【0157】[0157]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
冷却器を必要とせずに高い検出精度及び感度で放射の像
を映像化することができ、しかも、環境温度の変化にか
かわらずに安定した放射の像を得ることができる。
As described above, according to the present invention,
A radiation image can be visualized with high detection accuracy and sensitivity without requiring a cooler, and a stable radiation image can be obtained regardless of changes in the environmental temperature.

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

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

【図2】本発明の第1の実施の形態による映像化装置に
おいて用いられる光読み出し型放射−変位変換装置を示
す図であり、図2(a)はその単位画素の所定の状態の
断面を模式的に示す図、図2(b)は単位画素の他の状
態の断面を模式的に示す図、図2(c)は図2(a)中
のA−A’矢視図、図2(d)は画素の配置状態を示す
平面図である。
FIG. 2 is a diagram showing an optical readout radiation-displacement conversion device used in the imaging device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 (a) shows a cross section of the unit pixel in a predetermined state. FIG. 2B is a diagram schematically showing a cross section of the unit pixel in another state, and FIG. 2C is a view taken along the line AA ′ in FIG. 2A. (D) is a plan view showing the arrangement state of the pixels.

【図3】本発明の第1の実施の形態による映像化装置の
光学的な構成を示す概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an optical configuration of the imaging device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施の形態による映像化装置に
おいて用いられる光読み出し型放射−変位変換装置を示
す図であり、図4(a)は当該変換装置を模式的に示す
一部切欠平面図、図4(b)は図4(a)中のB−B’
矢視図である。
FIG. 4 is a diagram showing an optical readout type radiation-to-displacement converter used in an imaging device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 (a) is a part schematically showing the converter; FIG. 4B is a cutaway plan view, and FIG.
It is an arrow view.

【図5】本発明の第2の実施の形態による映像化装置の
光学的な構成を示す概略構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an optical configuration of an imaging device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施の形態による映像化装置に
おいて用いられる光読み出し型放射−変位変換器を示す
図であり、図6(a)はその単位画素(単位素子)の2
階建て構造の2階部分を模式的に示す平面図、図6
(b)はその1階部分を模式的に示す平面図、図6
(c)は図6(a)(b)中のC−C’線に沿った断面
図、図6(d)は図6(a)(b)中のD−D’線に沿
った断面図である。
FIG. 6 is a diagram showing an optical readout radiation-to-displacement converter used in an imaging device according to a third embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 6 is a plan view schematically showing the second floor portion of the floor structure.
FIG. 6B is a plan view schematically showing the first floor portion, and FIG.
6C is a cross-sectional view taken along line CC ′ in FIGS. 6A and 6B, and FIG. 6D is a cross-sectional view taken along line DD ′ in FIGS. 6A and 6B. FIG.

【図7】図6に示す光読み出し型放射−変位変換器の画
素の配置状態を示す平面図である。
FIG. 7 is a plan view showing an arrangement state of pixels of the optical readout radiation-displacement converter shown in FIG. 6;

【図8】本発明の第4の実施の形態による映像化装置に
おいて用いられる光読み出し型放射−変位変換器を示す
図であり、図8(a)はその単位画素(単位素子)を模
式的に示す平面図、図8(b)は図8(a)中のH−
H’線に沿った断面図、図8(c)は図8(a)中のE
−E’線に沿った断面図である。
FIG. 8 is a diagram showing an optical readout radiation-displacement converter used in an imaging device according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 8A schematically shows a unit pixel (unit element) thereof. 8B is a plan view of FIG. 8B, and FIG.
FIG. 8C is a sectional view taken along the line H ′, and FIG.
It is sectional drawing which followed the -E 'line.

【図9】本発明の第4の実施の形態による映像化装置に
おいて用いられる光読み出し型放射−変位変換器を示す
図であり、図9(a)は図8(a)中のF−F’線に沿
った断面図、図9(b)は図8(a)中のG−G’線に
沿った断面図である。
FIG. 9 is a diagram showing an optical readout radiation-to-displacement converter used in an imaging device according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 9 (a) is FF in FIG. 8 (a). 9B is a cross-sectional view taken along a line GG ′ in FIG. 8A.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 光読み出し型放射−変位変換器 101 読み出し光学系 102 容器 102a,102b 窓 103 排気管 104 空間 105 温度安定化器 106 伝熱板 107 温度センサ 108 気体分子吸着剤 109 温度制御器 110 熱シールド REFERENCE SIGNS LIST 100 optical readout radiation-displacement converter 101 readout optical system 102 container 102 a, 102 b window 103 exhaust pipe 104 space 105 temperature stabilizer 106 heat transfer plate 107 temperature sensor 108 gas molecule adsorbent 109 temperature controller 110 heat shield

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 各々の素子が、放射を受けて熱を発生
し、当該熱に応じた変位を発生し、受光した読み出し光
に前記変位に応じた変化を与えて出射させる、1次元又
は2次元状に配列された複数の素子を有する光読み出し
型放射−変位変換器と、 前記各素子に前記読み出し光を照射し、前記各素子から
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
子の前記変位に応じた光学像を形成する読み出し光学系
と、 前記光読み出し型放射−変位変換器を収容する密封され
た容器であって、前記放射を透過させる窓及び前記読み
出し光を透過させる窓を有する容器と、 前記光読み出し型放射−変位変換器の所定部分の温度を
実質的に一定に保つための温度安定化器と、 前記光読み出し型放射−変位変換器の前記所定部分の温
度を直接的又は間接的に検出する温度センサと、 前記温度センサからの検出信号に基づいて、前記光読み
出し型放射−変位変換器の前記所定部分の温度が実質的
に一定に保たれるように、前記温度安定化器を制御する
温度制御器と、 を備えたことを特徴とする映像化装置。
1. A one-dimensional or two-dimensional element, wherein each element generates heat by receiving radiation, generates a displacement corresponding to the heat, and gives a readout light received with a change corresponding to the displacement to emit the readout light. An optical readout radiation-displacement converter having a plurality of elements arranged in a dimension, and irradiating each element with the readout light, and each element based on the changed readout light emitted from each element A readout optical system for forming an optical image corresponding to the displacement, and a sealed container containing the optical readout type radiation-displacement converter, wherein the window transmits the radiation and the window transmits the readout light. A temperature stabilizer for keeping a temperature of a predetermined portion of the optical readout radiation-displacement converter substantially constant; and a temperature stabilizer of the predetermined portion of the optical readout radiation-displacement converter. Direct or A temperature sensor for indirectly detecting, based on a detection signal from the temperature sensor, the temperature stabilization such that the temperature of the predetermined portion of the optical readout radiation-displacement converter is kept substantially constant. And a temperature controller for controlling the imager.
【請求項2】 前記容器内の空間が1気圧以下又は実質
的に真空にされたことを特徴とする請求項1記載の映像
化装置。
2. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the space in the container is set to 1 atm or less or substantially evacuated.
【請求項3】 前記容器内に気体分子吸着剤が設けられ
たことを特徴とする請求項2記載の映像化装置。
3. The imaging device according to claim 2, wherein a gas molecule adsorbent is provided in the container.
【請求項4】 前記温度安定化器が前記容器内に収容さ
れたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載
の映像化装置。
4. The imaging device according to claim 1, wherein the temperature stabilizer is accommodated in the container.
【請求項5】 前記温度安定化器に熱的に結合され、前
記光読み出し型放射−変位変換器への不要な熱エネルギ
ーの伝達を軽減させる熱シールドが、前記容器内に設け
られたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記
載の映像化装置。
5. A heat shield, thermally coupled to said temperature stabilizer, for reducing the transfer of unwanted thermal energy to said optical readout radiation-to-displacement converter, is provided within said container. The imaging device according to any one of claims 1 to 4, wherein:
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