JPH11166859A - Optical readout type radiation-displacement conversion device and imaging device using the same - Google Patents

Optical readout type radiation-displacement conversion device and imaging device using the same

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Publication number
JPH11166859A
JPH11166859A JP9352389A JP35238997A JPH11166859A JP H11166859 A JPH11166859 A JP H11166859A JP 9352389 A JP9352389 A JP 9352389A JP 35238997 A JP35238997 A JP 35238997A JP H11166859 A JPH11166859 A JP H11166859A
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JP
Japan
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light
displacement
radiation
readout
interference
Prior art date
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Pending
Application number
JP9352389A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsushi Nakano
勝志 中野
Toru Ishizuya
徹 石津谷
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP9352389A priority Critical patent/JPH11166859A/en
Publication of JPH11166859A publication Critical patent/JPH11166859A/en
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  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the accuracy and sensitivity for detecting radiation without using a cooler. SOLUTION: A part to be supported 3 is supported against a base 1 via a leg part 2. The base 1 comprises a thin film member 4 and a reinforcing member 6 reinforcing the thin film member 4. The part to be supported 3 comprises film 8, 9 constituting a dimorph. The films 8, 9 receive infrared radiation (i), convert it into heat, and are displaced according to the heat. The end region of the film 9 function as a read light reflecting part and a half mirror part 11 opposite to the end region receive readout light (j) via a window 5, convert the readout light (j) into interference light having interference strength matching the displacement of the films 8, 9, and emit the interference light in the opposite direction to the impinging direction. An inclined reflecting surface 6a deflecting and reflecting unnecessary readout light (j) is formed on the reinforcing member 6.

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を検出等する技術
に関するものであり、特に、放射を光読み出し可能な変
位に変換する光読み出し型放射−変位変換装置及びこれ
を用いた映像化装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for detecting various kinds of radiation including invisible light such as infrared rays, X-rays, and ultraviolet rays, and more particularly, to an optical readout for converting radiations into optically readable displacements. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a radiation-to-displacement conversion device and an imaging device using the same.

【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 lighting, it is possible to drive the car as if watching the scenery of daytime, and it is also possible for illegal intruders to enter 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、入射赤外線のフォント
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 font energy of incident infrared rays 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】本発明は、前述した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検出精度及び感度
の高い放射検出装置として用いることができる光読み出
し型放射−変位変換装置、及びこれを用いた映像化装置
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 the above-mentioned circumstances, and has an optical readout type radiation-to-displacement converter which can be used as a radiation detection device having high detection accuracy and sensitivity without requiring a cooler. And an imaging device using the same.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第1の態様による光読み出し型放射−変位
変換装置は、基体と、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前記読み出し光の入射方
向と反対方向に出射させる干渉手段と、照射される読み
出し光のうちの前記干渉手段に受光されて前記干渉光に
変換される読み出し光以外の光の大部分を、前記干渉光
が前記干渉手段から出射される方向に対して傾いた方向
に偏向させて反射させる偏向反射手段と、を備えたもの
である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical readout type radiation-to-displacement conversion apparatus comprising: a base; and a supported portion supported by the base. A supported part having a radiation absorption part that receives radiation and converts it into heat, and a displacement part that is displaced with respect to the substrate in accordance with the heat generated in the radiation absorption part; Interfering means for converting the readout light into interference light having an interference state corresponding to the displacement of the displacement unit and emitting the light in the direction opposite to the incident direction of the readout light, and receiving the light by the interference means of the readout light applied Deflecting and reflecting means for deflecting and reflecting most of the light other than the readout light which is converted into the interference light in a direction inclined with respect to a direction in which the interference light is emitted from the interference means. It is a thing.

【0017】この第1の態様によれば、赤外線、X線、
紫外線等の放射が被支持部の放射吸収部に照射され、当
該放射が放射吸収部により吸収されて熱に変換される。
放射吸収部にて発生した熱に応じて被支持部の変位部が
基体に対して変位する。すなわち、入射した放射が、そ
の量に応じた変位部の変位に変換される。一方、可視光
やその他の光による読み出し光が干渉手段に照射され
る。干渉手段は、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読み出し光
の入射方向と反対方向に出射させるので、結局、放射吸
収部に照射された放射が、干渉光の強度変化に変換され
ることになる。したがって、干渉手段から出射された干
渉光に基づいて放射を検出することができる。このと
き、干渉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の態様によれば、放射を高感度で検
出することが可能となる。また、前記第1の態様では、
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による干渉光の強度変化に
変換するので、基体により支持された被支持部には電流
を流す必要がなく、被支持部には自己発熱が生じない。
したがって、前記第1の態様によれば、入射した放射の
みによる熱を検出することになるので、検出精度が向上
する。勿論、前記第1の態様では、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、前記第1の態様
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 first aspect, infrared rays, X-rays,
Radiation such as ultraviolet rays is applied to the radiation absorbing portion of the supported portion, and the radiation is absorbed by the radiation absorbing portion and converted into heat.
The displacement part of the supported part is displaced with respect to the base in accordance with the heat generated in the radiation absorbing part. That is, the incident radiation is converted into a displacement of the displacement unit according to the amount. On the other hand, readout light of visible light or other light is applied to the interference means. The interference means converts the received readout light into interference light having an interference state corresponding to the displacement of the displacement unit and emits the readout light in a direction opposite to the incident direction of the readout light. Is converted into a change in the intensity of the interference light. Therefore, the radiation can be detected based on the interference light emitted from the interference means. At this time, since displacement detection by interference light can be performed with high sensitivity, according to the first aspect, radiation can be detected with high sensitivity. In the first aspect,
Unlike the conventional thermal infrared detector described above, instead of converting radiation to a resistance value (electric signal) via heat, the radiation is converted to intensity change of interference light due to readout light via heat and displacement. There is no need to supply current to the supported portion supported by the base, and self-heating does not occur in the supported portion.
Therefore, according to the first aspect, since only the heat due to the incident radiation is detected, the detection accuracy is improved. Needless to say, in the first embodiment, a cooler required in the quantum infrared detector is not required, as in the above-described conventional thermal infrared detector. Further, in the first embodiment, since the radiation is not read out as an electric signal, the reading circuit for a weak electric signal which is required in the above-mentioned conventional thermal infrared detector becomes unnecessary.

【0018】ところで、照射される読み出し光のうちの
前記干渉手段により読み出し光の入射方向と反対方向に
出射され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
号光と同一方向に反射して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、前記第1の態様
によれば、照射される読み出し光のうちの干渉手段に受
光されて前記干渉光に変換される読み出し光以外の光の
大部分は、偏向反射手段によって、前記干渉光が前記干
渉手段から出射される方向に対して傾いた方向に偏向さ
れて反射されるので、信号光にノイズ光が混じらず、S
/Nが向上する。他の方法としては、照射される読み出
し光のうちの干渉手段により読み出し光の入射方向と反
対方向に出射される干渉光以外の光の反射を防止する反
射防止膜を設けることが考えられ、この場合であって
も、信号光にノイズ光が混じらずにS/Nは向上する。
しかし、この場合には、当該ノイズ光が反射防止膜に吸
収されて熱が発生し、この熱が変位部に伝達されてしま
うことから、この熱によって変位部が変位してしまう。
したがって、この場合には、読み出し光のうちのノイズ
光が反射防止膜に吸収され変位部に伝達された熱によっ
ても変位部が変位してしまい、放射の検出精度が低下し
てしまう。この点、前記第1の態様によれば、読み出し
光のうちのノイズ光は偏向反射手段により反射されるの
で、当該ノイズ光が吸収されて熱を発生するようなこと
がない。このため、前記第1の態様によれば、入射した
放射のみによる熱を検出することになるので、検出精度
が向上する。このように、前記第1の態様によれば、S
/Nの向上と検出精度の向上とを同時に達成することが
できる。
By the way, of the irradiated read light, the interference light emitted in the direction opposite to the incident direction of the read light by the interference means is the signal light. That is, if the noise light) is reflected in the same direction as the signal light and mixes with the signal light, the so-called S / N is reduced. In this regard, according to the first aspect, most of the irradiated read light other than the read light that is received by the interference unit and converted into the interference light is reflected by the deflection reflection unit. Since the light is deflected and reflected in a direction inclined with respect to the direction emitted from the interference means, noise light does not mix with the signal light, and S
/ N is improved. As another method, it is conceivable to provide an anti-reflection film for preventing reflection of light other than the interference light emitted in the direction opposite to the incident direction of the read light by the interference means of the irradiated read light. Even in this case, the S / N is improved without noise light being mixed with the signal light.
However, in this case, the noise light is absorbed by the anti-reflection film to generate heat, and the heat is transmitted to the displacement portion, so that the displacement portion is displaced by the heat.
Accordingly, in this case, the noise portion of the readout light is absorbed by the antireflection film and the displacement portion is displaced by the heat transmitted to the displacement portion, and the radiation detection accuracy is reduced. In this regard, according to the first aspect, since the noise light of the read light is reflected by the deflecting / reflecting means, the noise light is not absorbed to generate heat. For this reason, according to the first aspect, since only the heat due to the incident radiation is detected, the detection accuracy is improved. Thus, according to the first aspect, S
/ N and the detection accuracy can be simultaneously improved.

【0019】なお、前記干渉手段は、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反
射部と、該反射部と対向するように前記基体に対して固
定された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、を有していて
もよい。この場合、前記反射部が前記変位部の一部をな
すように構成しておいてもよく、その場合には、反射部
と変位部とが独立している場合に比べて、構造が簡単で
製造工程が少なくなり、安価になる。
The interference means comprises a reflecting part which forms a part of the supported part and is displaced in accordance with the displacement of the displacing part, and a half mirror fixed to the base so as to face the reflecting part. A half mirror unit that reflects only a part of the received read light. In this case, the reflection section may be configured to form a part of the displacement section. In this case, the structure is simpler than when the reflection section and the displacement section are independent. The number of manufacturing steps is reduced and the cost is reduced.

【0020】本発明の第2の態様による光読み出し型放
射−変位変換装置は、前記第1の態様による光読み出し
型放射−変位変換装置において、前記基体は、前記干渉
手段が前記読み出し光を受光し前記干渉光を出射させる
窓を有し、前記偏向反射手段は、前記基体において前記
窓を除く所定領域において形成され前記読み出し光の入
射方向に対して傾斜した反射面を有するものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical readout radiation-displacement converter according to the first aspect, wherein the base is arranged such that the interference means receives the readout light. And a window for emitting the interference light, wherein the deflecting / reflecting means has a reflecting surface formed in a predetermined area of the substrate except for the window and inclined with respect to the incident direction of the readout light.

【0021】この第2の態様は、偏向反射手段の具体例
として、傾斜した反射面を採用した例である。
The second aspect is an example in which an inclined reflecting surface is employed as a specific example of the deflecting / reflecting means.

【0022】本発明の第3の態様による光読み出し型放
射−変位変換装置は、前記第2の態様による光読み出し
型放射−変位変換装置において、前記反射面は、前記窓
を底として前記読み出し光の入射側に拡がる断面台形状
の空間を形成するように、前記窓の周囲又は両側の領域
に形成されたものである。
An optical readout radiation-displacement converter according to a third aspect of the present invention is the optical readout radiation-displacement converter according to the second aspect, wherein the reflection surface has the window as a bottom and the readout light. Are formed around the window or on both sides of the window so as to form a trapezoidal space extending toward the light incident side.

【0023】この第3の態様は、前記第2の態様におけ
る反射面の具体的な構造例である。
The third aspect is a specific example of the structure of the reflecting surface in the second aspect.

【0024】本発明の第4の態様による光読み出し型放
射−変位変換装置は、前記第2又は第3の態様による光
読み出し型放射−変位変換装置において、前記基体は、
前記読み出し光に対して透光性を有する薄膜部材と、該
薄膜部材における前記窓に対応する領域以外の所定領域
を裏打ちする補強部材とを有し、前記反射面は、前記補
強部材に形成されたものである。
The optical readout radiation-displacement conversion device according to a fourth aspect of the present invention is the optical readout radiation-displacement conversion device according to the second or third aspect, wherein the base is:
The thin film member having a light-transmitting property with respect to the readout light, and a reinforcing member lining a predetermined region other than a region corresponding to the window in the thin film member, wherein the reflection surface is formed on the reinforcing member. It is a thing.

【0025】この第4の態様は、前記第3の態様におけ
る反射面の更に具体的な構造例であるが、薄膜部材を裏
打ちして補強する補強部材に当該反射面が形成されてい
るので、当該補強部材は、単なる補強のための部材とし
て機能するのみならず反射面を形成するための部材とし
て機能することとなり、いわば複合的な機能を果たすよ
うになり、構造が簡単になる。
The fourth aspect is a more specific example of the structure of the reflecting surface in the third aspect. However, since the reflecting surface is formed on a reinforcing member that backs and reinforces the thin film member, The reinforcing member functions not only as a mere member for reinforcement but also as a member for forming a reflection surface, so as to fulfill a composite function, so that the structure is simplified.

【0026】本発明の第5の態様による光読み出し型放
射−変位変換装置は、前記第1の態様による光読み出し
型放射−変位変換装置において、前記偏向反射手段は、
前記基体に形成され又は前記基体に設けられた反射型回
折格子を有するものである。
An optical readout radiation-displacement converter according to a fifth aspect of the present invention is the optical readout radiation-displacement converter according to the first aspect, wherein the deflection / reflection means comprises:
It has a reflective diffraction grating formed on or provided on the base.

【0027】本発明の第6の態様による光読み出し型放
射−変位変換装置は、前記第1の態様による光読み出し
型放射−変位変換装置において、前記偏向反射手段は、
前記基体に形成され又は前記基体に設けられたマイクロ
プリズムアレイを有するものである。
An optical readout radiation-displacement converter according to a sixth aspect of the present invention is the optical readout radiation-displacement converter according to the first aspect, wherein the deflection / reflection means comprises:
It has a microprism array formed on the base or provided on the base.

【0028】前記第5及び第6の態様は、偏向反射手段
の反射面以外の例として反射型回折格子及びマイクロプ
リズムアレイをそれぞれ挙げたものであるが、前記第1
の態様では、偏向反射手段はこれらの例に限定されるも
のではない。
In the fifth and sixth aspects, a reflection type diffraction grating and a microprism array are respectively exemplified as examples other than the reflection surface of the deflecting / reflecting means.
In the embodiment, the deflecting / reflecting means is not limited to these examples.

【0029】本発明の第7の態様による光読み出し型放
射−変位変換装置は、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
手段と、を備え、前記干渉手段は、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反射
部と、該反射部と対向するように前記基体に対して固定
された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、を有し、前記放
射吸収部の発生する熱が増すに従って、前記干渉光の強
度が低下するように、前記反射部と前記ハーフミラー部
との間の距離を設定したものである。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an optical readout type radiation-to-displacement conversion device, comprising: a base; a supported portion supported by the base; A supported part having a displacement part displaced with respect to the base in response to heat generated in the radiation absorbing part, receiving readout light, and causing the received readout light to interfere with the displacement of the displacement part according to the displacement of the displacement part Interfering means for changing the state into interference light having a state and emitting the light, wherein the interference means forms a part of the supported part and is opposed to the reflecting part which is displaced according to the displacement of the displacing part. A half mirror portion fixed to the base as described above, and a half mirror portion that reflects only a part of the received readout light, and as the heat generated by the radiation absorbing portion increases, the As the intensity of the interference light decreases Is obtained by setting the distance between said reflecting portion half mirror unit.

【0030】この第7の態様によれば、赤外線、X線、
紫外線等の放射が被支持部の放射吸収部に照射され、当
該放射が放射吸収部により吸収されて熱に変換される。
そして、放射吸収部にて発生した熱に応じて被支持部の
変位部が基体に対して変位する。すなわち、入射した放
射が、その量に応じた変位部の変位に変換される。一
方、可視光やその他の光による読み出し光が干渉手段に
照射される。干渉手段は、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
射させるので、結局、放射吸収部に照射された放射が、
干渉光の強度変化に変換されることになる。したがっ
て、干渉手段から出射された干渉光に基づいて放射を検
出することができる。この時、干渉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7の態様に
よれば、放射を高感度で検出することが可能となる。ま
た、前記第7の態様では、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干渉光の強
度変化に変換するので、基体により支持された被支持部
には電流を流す必要がなく、被支持部には自己発熱が生
じない。したがって、前記第7の態様によれば、入射し
た放射のみによる熱を検出することになるので、検出精
度が向上する。勿論、前記第7の態様では、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、前記第
7の態様では、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 seventh aspect, infrared rays, X-rays,
Radiation such as ultraviolet rays is applied to the radiation absorbing portion of the supported portion, and the radiation is absorbed by the radiation absorbing portion and converted into heat.
Then, the displacement part of the supported part is displaced with respect to the base in accordance with the heat generated in the radiation absorbing part. That is, the incident radiation is converted into a displacement of the displacement unit according to the amount. On the other hand, readout light of visible light or other light is applied to the interference means. The interference means changes the received readout light into interference light having an interference state corresponding to the displacement of the displacement unit and emits the light, so that the radiation irradiated to the radiation absorption unit is eventually
This is converted into a change in the intensity of the interference light. Therefore, the radiation can be detected based on the interference light emitted from the interference means. At this time, since displacement detection by interference light can be performed with high sensitivity, according to the seventh aspect, radiation can be detected with high sensitivity. Further, in the seventh embodiment, 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 into the intensity of the interference light through heat and displacement. Since the change is converted into a change, it is not necessary to supply an electric current to the supported portion supported by the base, and self-heating does not occur in the supported portion. Therefore, according to the seventh aspect, since only heat due to incident radiation is detected, detection accuracy is improved. Needless to say, in the seventh aspect, a cooler that is necessary in the quantum infrared detector is not required, as in the above-described conventional thermal infrared detector. Further, in the seventh aspect, since the radiation is not read out as an electric signal, the readout circuit for a weak electric signal which is required in the above-mentioned conventional thermal infrared detector becomes unnecessary.

【0031】以上のように、前記第7の態様によって
も、基本的には前記第1の態様と同様の利点が得られ
る。
As described above, according to the seventh aspect, basically, the same advantages as those of the first aspect can be obtained.

【0032】そして、前記第7の態様では、前記干渉手
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反射部と、該反射部と対向するよ
うに前記基体に対して固定された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、を有し、前記放射吸収部の発生する熱が増す
に従って、前記干渉光の強度が低下するように、前記反
射部と前記ハーフミラー部との間の距離が設定されてい
る。前記第7の態様では、反射部とハーフミラー部との
間の距離がこのように設定されているので、放射の入射
量が同一であっても変位部の変位量が大きくなり、放射
の検出感度が一層向上する。すなわち、干渉光の強度が
低下すると、その低下分だけ干渉手段に入射した読み出
し光が当該干渉手段(ハーフミラー部より反射部の方が
吸収量すなわち発熱量が大きい)により吸収されて熱に
変換されることとなる。したがって、前記第7の態様で
は、干渉手段を構成する反射部とハーフミラー部との間
の距離が前述したように設定されているので、放射吸収
部が受ける放射の量が増大してこれにより放射吸収部が
発生する熱が増大し、変位部に伝達される熱が増大する
と、それに応じて、変位部が変位することにより干渉光
の強度が低下し、読み出し光が反射部で吸収される量が
増え、反射部で発生する熱が増大し、変位部に伝達され
る熱が一段と増大し、変位部が更に変位することとな
る。このように、前記第7の態様では、読み出し光の干
渉手段(特に反射部)での吸収による発熱が巧みに利用
されて、変位部の変位量が増大されることとなり、その
結果、放射の検出感度が一層向上する。
[0032] In the seventh aspect, the interference means forms a part of the supported part and displaces according to the displacement of the displacement part. A fixed half-mirror unit, and a half-mirror unit that reflects only a part of the received readout light, and as the heat generated by the radiation absorbing unit increases, the intensity of the interference light increases. The distance between the reflection part and the half mirror part is set so as to decrease. In the seventh aspect, since the distance between the reflecting portion and the half mirror portion is set as described above, the displacement amount of the displacement portion becomes large even if the radiation incident amount is the same, and the radiation detection is performed. The sensitivity is further improved. That is, when the intensity of the interference light decreases, the read light incident on the interference means by the reduced amount is absorbed by the interference means (the reflecting portion has a larger amount of absorption, that is, the amount of heat generation than the half mirror portion), and is converted into heat. Will be done. Therefore, in the seventh aspect, since the distance between the reflection part and the half mirror part that constitute the interference unit is set as described above, the amount of radiation received by the radiation absorption part increases, thereby When the heat generated by the radiation absorbing portion increases and the heat transmitted to the displacement portion increases, the displacement portion displaces, thereby reducing the intensity of the interference light, and the readout light is absorbed by the reflection portion. As the amount increases, the heat generated in the reflection unit increases, the heat transmitted to the displacement unit further increases, and the displacement unit is further displaced. As described above, in the seventh aspect, the heat generated by the absorption of the readout light by the interference means (particularly, the reflection portion) is skillfully used, and the displacement amount of the displacement portion is increased. As a result, the radiation amount is increased. The detection sensitivity is further improved.

【0033】なお、前記第7の態様においては、前記干
渉手段は、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前記読み出し光の
入射方向と反対方向に出射させてもよいし、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
干渉光に変えて前記読み出し光の入射方向と同方向に出
射させてもよい。
In the seventh aspect, the interfering means changes the received readout light into interference light having an interference state corresponding to the displacement of the displacement section, and changes the readout light in a direction opposite to the incident direction of the readout light. The readout light may be emitted, or the received readout light may be changed to interference light having an interference state corresponding to the displacement of the displacement unit and emitted in the same direction as the incident direction of the readout light.

【0034】また、前記第7の態様において、前記反射
部が前記変位部の一部をなすように構成しておいてもよ
く、その場合には、反射部と変位部とが独立している場
合に比べて、構造が簡単で製造工程が少なくなり、安価
になる。
In the seventh aspect, the reflecting portion may be configured to form a part of the displacement portion. In this case, the reflection portion and the displacement portion are independent. Compared to the case, the structure is simple, the number of manufacturing steps is reduced, and the cost is reduced.

【0035】本発明の第8の態様による光読み出し型放
射−変位変換装置は、前記第7の態様による光読み出し
型放射−変位変換装置において、前記ハーフミラー部の
反射率は略1/3であるものである。
An optical readout radiation-displacement converter according to an eighth aspect of the present invention is the optical readout radiation-displacement converter according to the seventh aspect, wherein the reflectance of the half mirror portion is approximately 1/3. There is something.

【0036】この第8の態様のように、ハーフミラー部
の反射率を略1/3とすると、いわゆるオプティカルキ
ャビティの原理に従い、読み出し光の干渉手段での吸収
量が大きくなる。このため、放射の検出感度を向上させ
る上で、一層好ましい。
When the reflectance of the half mirror portion is set to approximately 1/3 as in the eighth aspect, the amount of read light absorbed by the interference means increases in accordance with the so-called optical cavity principle. Therefore, it is more preferable to improve the detection sensitivity of radiation.

【0037】本発明の第9の態様による光読み出し型放
射−変位変換装置は、前記第1乃至第8のいずれかの態
様による光読み出し型放射−変位変換装置において、前
記変位部が、異なる膨張係数を有する異なる物質の互い
に重なった少なくとも2つの層を有するものである。こ
の第9の態様は、変位部の例示であり、いわゆる熱バイ
モルフ構造を採用したものである。
An optical readout radiation-displacement converter according to a ninth aspect of the present invention is the optical readout radiation-displacement converter according to any one of the first to eighth aspects, wherein the displacement portion has a different expansion. It has at least two superimposed layers of different materials having coefficients. The ninth embodiment is an example of a displacement portion, and employs a so-called thermal bimorph structure.

【0038】前記2つの層は、異なる膨張係数を有する
異なる物質で構成すればよいが、例えば、金属膜と他の
金属膜との組み合わせでもよいし、金属膜(Zn,C
d,Pb,Mg,Al,Ni,W,Ptなど)と絶縁膜
(SiO2,SiN,ポリイミドなど)との組み合わせ
でもよいし、絶縁膜と他の絶縁膜との組み合わせでもよ
いし、前記金属膜の代わりに半導体膜(ポリシリコン、
a−Si,InSb,HgCdTeなど)を用いてもよ
い。
The two layers may be made of different materials having different coefficients of expansion. For example, a combination of a metal film and another metal film or a metal film (Zn, C
d, Pb, Mg, Al, Ni, W, Pt, etc.) and an insulating film (SiO 2 , SiN, polyimide, etc.), a combination of an insulating film with another insulating film, or the metal Instead of a film, a semiconductor film (polysilicon,
a-Si, InSb, HgCdTe, etc.).

【0039】なお、前記第1乃至第9の態様による光読
み出し型放射−変位変換装置は、放射を読み出し光を用
いて干渉光の変化に変換するものであり、その用途は、
必ずしも入射する放射を検出する用途に限定されるもの
ではない。前記第1乃至第9の態様では、用途に応じ
て、入射する放射の種類や読み出し光の種類等は適宜選
択することができる。
The light-reading type radiation-to-displacement converters according to the first to ninth embodiments convert radiation into a change in interference light using readout light.
It is not necessarily limited to the use of detecting incident radiation. In the first to ninth aspects, the type of incident radiation, the type of readout light, and the like can be appropriately selected depending on the application.

【0040】また、前記第1乃至第9の態様において、
前記被支持部を前記基体に対して電気的に絶縁しておく
ことが好ましい。前記第1乃至第9の態様では、前述し
た原理によるので、前述した従来の熱型赤外線検出器と
異なり、被支持部と基体との間を導電材料で電気的に接
続する必要はない。そこで、そのような電気的な接続を
行うことなく被支持部を基体に対して電気的に絶縁して
おけば、被支持部の基体に対する熱的な絶縁の程度を高
めることができ、これにより、放射の変換の精度や効率
を向上させることができ、放射の検出精度や検出感度を
向上させることができるので、好ましい。もっとも、前
記第1乃至第9の態様では、必要に応じて被支持部と基
体とを電気的に接続しておいてもよい。
In the first to ninth aspects,
It is preferable that the supported portion is electrically insulated from the base. In the first to ninth aspects, since the above-described principle is used, there is no need to electrically connect the supported portion and the base with a conductive material, unlike the conventional thermal infrared detector described above. Therefore, if the supported portion is electrically insulated from the base without making such an electrical connection, the degree of thermal insulation of the supported portion from the base can be increased. This is preferable because the accuracy and efficiency of radiation conversion can be improved, and the detection accuracy and detection sensitivity of radiation can be improved. However, in the first to ninth aspects, the supported portion and the base may be electrically connected as necessary.

【0041】さらに、前記第1乃至第9の態様におい
て、前記変位部は、例えば、カンチレバーを構成しても
よいし、ダイヤフラムを構成してもよい。このようなカ
ンチレバーやダイヤフラムの構造を採用すると、熱を効
率良く変位に変換することができ、好ましい。
Further, in the first to ninth aspects, the displacement portion may form, for example, a cantilever or a diaphragm. Adopting such a cantilever or diaphragm structure can efficiently convert heat into displacement, which is preferable.

【0042】さらにまた、前記第1乃至第9の態様にお
いて、前記放射吸収部が前記変位部の少なくとも一部を
なしてもよい。このように、放射吸収部が前記変位部の
少なくとも一部をなす場合には、放射吸収部と変位部と
が独立している場合に比べて、構造が簡単で製造工程が
少なくなり、安価になる。
Further, in the first to ninth aspects, the radiation absorbing part may form at least a part of the displacement part. As described above, when the radiation absorbing portion forms at least a part of the displacement portion, the structure is simpler, the number of manufacturing steps is reduced, and the cost is lower than when the radiation absorbing portion and the displacement portion are independent. Become.

【0043】また、前記第1乃至第9の態様において、
nを奇数、前記放射の中心波長をλ0として、前記放射
吸収部から実質的にnλ0/4の間隔をあけて配置され
た前記放射を反射する放射反射部を備えていてもよい。
この場合、いわゆるオプチカルキャビティの原理によ
り、放射吸収部の放射吸収率が高まり、放射から熱への
変換効率を高めることができ、ひいては、放射の読み出
し光の変化への変換効率を高めることができ、感度が更
に高まる。
In the first to ninth aspects,
The n odd, the 0 the center wavelength of the radiation lambda, may be provided with a radiation reflecting portion that reflects substantially the radiation being spaced of n [lambda 0/4 from the radiation absorbing portion.
In this case, due to the principle of the so-called optical cavity, the radiation absorptivity of the radiation absorbing portion is increased, and the conversion efficiency from radiation to heat can be increased, and thus, the conversion efficiency of radiation to change in readout light can be increased. And the sensitivity is further increased.

【0044】本発明の第10の態様による光読み出し型
放射−変位変換装置は、前記第1乃至第9のいずれかの
態様による光読み出し型放射−変位変換装置において、
前記被支持部及び前記干渉手段を1個の素子として当該
素子を複数個有し、当該素子が1次元状又は2次元状に
配列されたものである。
An optical readout radiation-displacement converter according to a tenth aspect of the present invention is the optical readout radiation-displacement converter according to any one of the first to ninth aspects,
The device includes a plurality of the elements as the supported portion and the interference unit as one element, and the elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally.

【0045】前記第1乃至第9の態様では、単に放射を
検出する場合には1個の素子(画素に相当)のみを有し
ていればよい。しかし、前記第10の態様のように、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
れば、放射による1次元又は2次元の光学像を形成した
り、放射による1次元又は2次元の像を撮像したりする
ことができる。
In the first to ninth embodiments, when radiation is simply detected, only one element (corresponding to a pixel) needs to be provided. However, as in the tenth aspect, 1
If it has a plurality of elements arranged two-dimensionally or two-dimensionally, it forms a one-dimensional or two-dimensional optical image by radiation or captures a one- or two-dimensional image by radiation. Can be.

【0046】本発明の第11の態様による映像化装置
は、前記第10の態様による光読み出し型放射−変位変
換装置と、前記各素子の前記干渉手段にそれぞれ前記読
み出し光を照射し、前記各素子の前記干渉手段から出射
された前記干渉光に基づいて前記各素子の前記変位部の
変位に応じた光学像を形成する読み出し光学系と、を備
えたものである。
An imaging device according to an eleventh aspect of the present invention includes an optical readout radiation-displacement conversion device according to the tenth aspect, and the interference means of each of the elements is irradiated with the readout light, respectively. A readout optical system that forms an optical image according to the displacement of the displacement unit of each element based on the interference light emitted from the interference unit of the element.

【0047】この第11の態様によれば、前記第10の
態様による光読み出し型放射−変位変換装置を用いて、
読み出し光学系により各素子の変位部の変位に応じた光
学像を形成している。したがって、放射の像を精度良く
当該光学像として形成することができるとともに、感度
が高まる。のみならず、前記第11の態様によれば、読
み出し光に基づいて各素子の変位部の変位に応じた光学
像を形成しているので、読み出し光として可視光を用い
れば、放射の像に相当する当該光学像を肉眼により観察
することができる。従来の赤外線撮像装置を用いた場合
には、電気信号あるいは画像データに変換した後にそれ
に基づいて表示装置に像を表示しなければ赤外線の像を
観察することが不可能であったのに対し、前記第11の
態様では、読み出し光として可視光を用いれば、電気信
号あるいは画像データを介在させることなく、肉眼で放
射の像を観察することができるのである。
According to the eleventh aspect, using the optical readout radiation-displacement converter according to the tenth aspect,
An optical image corresponding to the displacement of the displacement section of each element is formed by the readout optical system. Therefore, the radiation image can be formed with high accuracy as the optical image, and the sensitivity is increased. In addition, according to the eleventh aspect, an optical image corresponding to the displacement of the displacement unit of each element is formed based on the readout light. The corresponding optical image can be observed with the naked eye. In the case of using a conventional infrared imaging device, it is impossible to observe an infrared image unless an image is displayed on a display device based on an electric signal or image data after conversion into an electric signal, In the eleventh aspect, when visible light is used as the readout light, the radiation image can be observed with the naked eye without intervening electric signals or image data.

【0048】本発明の第12の態様による映像化装置
は、前記第11の態様による映像化装置において、前記
光学像を撮像する撮像手段を備えたものである。このよ
うに、読み出し光学系により形成された光学像を撮像す
る撮像手段を備えていると、従来の赤外線撮像装置と同
様に、放射による像を撮像することができる。
The imaging apparatus according to a twelfth aspect of the present invention is the imaging apparatus according to the eleventh aspect, further comprising an imaging unit for imaging the optical image. As described above, when the image pickup device for picking up an optical image formed by the readout optical system is provided, an image by radiation can be picked up in the same manner as a conventional infrared image pickup device.

【0049】[0049]

【発明の実施の形態】以下、本発明による光読み出し型
放射−変位変換装置及びこれを用いた映像化装置につい
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(単色光でも複数種類の
単色の混合光でも白色光でもよい)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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an optical readout type radiation-to-displacement conversion device according to the present invention and an imaging device using the same 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 (monochromatic light, mixed light of a plurality of types of single colors, or white light). Or other various kinds of radiation, or the readout light may be light other than visible light.

【0050】(第1の実施の形態)まず、本発明の第1
の実施の形態による光読み出し型放射−変位変換装置に
ついて、図1及び図2を参照して説明する。
(First Embodiment) First, the first embodiment of the present invention will be described.
An optical readout type radiation-to-displacement converter according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

【0051】図1は本発明の第1の実施の形態による光
読み出し型放射−変位変換装置を示す図であり、図1
(a)はその装置全体の断面を模式的に示す拡大図、図
1(b)はその単位画素(単位素子)の断面を模式的に
示す図である。図2は、図1に示す光読み出し型放射−
変位変換装置を、容器20を取り除いて読み出し光j入
射側(図中の下側)から見た概略斜視図である。
FIG. 1 is a diagram showing an optical readout type radiation-to-displacement converter according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 1A is an enlarged view schematically showing a cross section of the entire device, and FIG. 1B is a diagram schematically showing a cross section of a unit pixel (unit element). FIG. 2 shows the optical readout radiation shown in FIG.
FIG. 4 is a schematic perspective view of the displacement conversion device, with the container 20 removed, as viewed from the read light j incident side (the lower side in the figure).

【0052】本実施の形態による放射−変位変換装置
は、基体1と、脚部2を介して基体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。なお、本実施の
形態では、図1中の上側から検出すべき放射としての赤
外線iが入射され、図1中の下側から読み出し光jが入
射されるように構成されている。
The radiation-to-displacement conversion device according to the present embodiment includes a base 1 and a supported part 3 supported on the base 1 in a state of being floated via the legs 2. In this embodiment, infrared rays i as radiation to be detected enter from the upper side in FIG. 1 and readout light j enters from the lower side in FIG.

【0053】本実施の形態では、基体1は、読み出し光
jに対して透光性を有する薄膜部材4と、該薄膜部材4
における後述する窓5に対応する領域以外の所定領域を
裏打ちする補強部材6とから構成されている。例えば、
薄膜部材4の材料としては窒化シリコンを用いることが
でき、補強部材5の材料としてはシリコン単結晶を用い
ることができる。補強部材6の下端部分には、補強部材
6形成の際に用いられた窒化シリコン膜7が形成されて
いる。この窒化シリコン膜7は、除去してもよいことは
勿論である。
In the present embodiment, the base 1 is composed of a thin film member 4 having a light transmitting property with respect to the readout light j,
And a reinforcing member 6 lining a predetermined area other than an area corresponding to a window 5 described later. For example,
Silicon nitride can be used as the material of the thin film member 4, and silicon single crystal can be used as the material of the reinforcing member 5. The silicon nitride film 7 used for forming the reinforcing member 6 is formed at a lower end portion of the reinforcing member 6. Of course, this silicon nitride film 7 may be removed.

【0054】前記被支持部3は、互いに重なった2つの
膜8,9から構成されている。これらの膜8,9は、赤
外線iを受けて熱に変換する赤外線吸収部となってい
る。膜8及び膜9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
8,9は、赤外線吸収部としての当該膜8,9にて発生
した熱に応じて基体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8,9がカンチレバーを構成
しているので、下側の膜9の膨張係数が上側の膜8の膨
張係数より大きい場合には、前記熱により図1(b)に
示すように上方に湾曲して傾斜する。逆に、下側の膜9
の膨張係数が上側の膜8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、下側の膜9、
特にその先端側領域は、読み出し光jを反射する反射部
としての全反射ミラーを構成している。なお、例えば、
膜8の材料として窒化シリコン等を用いることができ、
膜9の材料としてアルミニウム等を用いることができ
る。
The supported portion 3 is composed of two films 8 and 9 which are overlapped with each other. These films 8 and 9 are infrared absorption portions that receive the infrared light i and convert it to heat. The film 8 and the film 9 are made of different substances having different expansion coefficients, and form a so-called thermal bimorph structure. Therefore, in the present embodiment, the films 8 and 9 constitute a displacement portion that displaces with respect to the base 1 in accordance with heat generated in the films 8 and 9 as an infrared absorbing portion. As described later, since the films 8 and 9 constitute a cantilever, when the expansion coefficient of the lower film 9 is larger than the expansion coefficient of the upper film 8, as shown in FIG. It is curved upward and inclined. Conversely, the lower membrane 9
May be smaller than the expansion coefficient of the upper film 8, and in this case, the heat will cause the film to curve downward and tilt. In the present embodiment, the lower film 9,
In particular, the front end side region constitutes a total reflection mirror as a reflection portion for reflecting the readout light j. In addition, for example,
Silicon nitride or the like can be used as the material of the film 8,
Aluminum or the like can be used as the material of the film 9.

【0055】前記支持脚2は、前記膜8,9が被支持部
3の部分からそのまま折れ曲がったように延在した部分
から構成され、薄膜部材4に固定されている。これによ
り、前記被支持部3の部分の膜8,9はカンチレバーを
構成している。もっとも、例えば、ダイヤフラムを構成
するようにしてもよい。
The support leg 2 is composed of a portion in which the films 8 and 9 extend so as to be bent from the portion of the portion 3 to be supported, and is fixed to the thin film member 4. As a result, the films 8, 9 in the portion to be supported 3 constitute a cantilever. However, for example, a diaphragm may be configured.

【0056】また、本実施の形態では、膜8,9の被支
持部3を構成する部分の略中央領域と対向する前記薄膜
部材4の上面に、アルミニウム等からなる赤外線反射膜
10が形成されている。この赤外線反射膜10と膜8,
9との間隔は、nを奇数、入射赤外線iの中心波長をλ
0として、実質的にnλ0/4となるように設定されてい
る。すなわち、赤外線反射膜10と膜8,9との間で入
射赤外線iと反射赤外線との間で干渉を起こすいわゆる
オプチカルキャビティ構造となっている。入射赤外線i
は膜8,9に一部吸収され、残りは膜8,9を透過し反
射膜10の上面で反射し再度膜8,9に入射する。この
ため、膜8,9と反射膜10との間で干渉現象が起こ
り、両者の間隔が略々入射赤外線の中心波長の1/4の
奇数倍とされているので、膜8,9での赤外線吸収が最
大となり、膜8,9における赤外線の吸収率が更に高ま
る。
In the present embodiment, an infrared reflecting film 10 made of aluminum or the like is formed on the upper surface of the thin film member 4 facing the substantially central region of the portion constituting the supported portion 3 of the films 8 and 9. ing. The infrared reflecting film 10 and the film 8,
9 is an odd number of n, and the center wavelength of the incident infrared light i is λ.
0, is set to be substantially n [lambda 0/4. That is, a so-called optical cavity structure that causes interference between the incident infrared ray i and the reflected infrared ray between the infrared reflecting film 10 and the films 8 and 9 is formed. Incident infrared i
Is partially absorbed by the films 8 and 9, and the rest passes through the films 8 and 9, is reflected on the upper surface of the reflection film 10, and enters the films 8 and 9 again. For this reason, an interference phenomenon occurs between the films 8, 9 and the reflection film 10, and the distance between the two is approximately an odd multiple of 1/4 of the center wavelength of the incident infrared light. Infrared absorption is maximized, and the absorptivity of infrared rays in the films 8 and 9 is further increased.

【0057】さらに、本実施の形態では、膜9の先端側
領域と対向する前記薄膜部材4の上面に、受光した読み
出し光jの一部のみを透過させる金属薄膜等からなるハ
ーフミラー部11が形成されている。この膜9の先端側
領域(反射部)とハーフミラー部11とが、読み出し光
jを受光し、受光した読み出し光j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読み出し光j
の入射方向と反対方向に出射させる干渉手段を構成して
いる。本実施の形態では、前記透光性を有する薄膜部材
4における領域であって、膜9の先端側領域(反射部)
とハーフミラー部11とが対向している領域に相当する
領域が、前記干渉手段が読み出し光jを受光し干渉光を
出射する窓5となっている。前述したように、この窓5
には、補強部材6は設けられていない。
Further, in the present embodiment, a half mirror portion 11 made of a metal thin film or the like that transmits only a part of the received read light j is provided on the upper surface of the thin film member 4 facing the front end region of the film 9. Is formed. The tip side region (reflection portion) of the film 9 and the half mirror portion 11 receive the readout light j, and read out the received readout light j by changing the received readout light j into interference light having an interference state corresponding to the displacement of the displacement portion. Light j
And interference means for emitting light in the direction opposite to the incident direction. In the present embodiment, it is a region in the thin film member 4 having translucency, and is a region on the tip side of the film 9 (reflection portion).
The area corresponding to the area where the half mirror section 11 and the half mirror section 11 face each other is a window 5 through which the interference means receives the read light j and emits the interference light. As mentioned above, this window 5
Is not provided with a reinforcing member 6.

【0058】図1(b)に示すように、読み出し光jが
ハーフミラー部11に入射すると、当該読み出し光jの
一部がハーフミラー部11で反射されて反射光j1とな
り、ハーフミラー部11に入射した読み出し光jの残り
はハーフミラー部11を透過して全反射ミラーとしての
膜9で反射されて再度ハーフミラー部11に上面から入
射する。上面からハーフミラー部11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11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11と膜9との間の距離d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、膜8,9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11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11の反射率を略1/3、例えば、約3
3%にすることが望ましい。
[0058] As shown in FIG. 1 (b), when the reading light j is incident on the half mirror 11, the reflected light portion of the read beam j is reflected by the half mirror unit 11 j 1, and the half mirror unit The rest of the reading light j that has entered the mirror 11 passes through the half mirror 11 and is reflected by the film 9 as a total reflection mirror, and then enters the half mirror 11 again from above. Part of the read light again incident from the upper surface to the half mirror unit 11 is transmitted light j 2 passes through the half mirror 11. There is an optical path length difference between the transmitted light j 2 and the reflected light j 1 corresponding to twice the distance d between the half mirror portion 11 and the film 9. 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, films 8 and 9 The light is emitted from the half mirror unit 11 as interference light having an interference intensity (corresponding to the displacement of the light source). 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 reflectance of the half mirror section 11 is set to approximately 1/3, for example, about 3
It is desirable to make it 3%.

【0059】そして、本実施の形態では、反射部として
の膜9の先端側領域とハーフミラー部11との間の距離
(ギャップ)dは、放射吸収部としての膜8,9の発生
する熱が増すに従って、前記干渉光の強度が低下するよ
うに、設定されている。具体的には、この距離dの初期
設定距離は、例えば、図4又は図5に示すように設定す
ればよい。すなわち、下側の膜9の膨張係数が上側の膜
8の膨張係数より大きくて膜8,9が熱により上方に湾
曲する(距離dが大きくなる)場合には、例えば、前記
距離dの初期設定値(検出しようとしている入射赤外線
iが入射していないときの距離)を図4に示すような距
離d1のいずれかに設定すればよい。逆に、下側の膜9
の膨張係数が上側の膜8の膨張係数より小さくて膜8,
9が熱により下方に湾曲する(距離dが小さくなる)場
合には、例えば、前記距離dの初期設定値を図5に示す
ような距離d2のいずれかに設定すればよい。なお、図
4及び図5はそれぞれ前記距離dと干渉光の強度との関
係及び初期設定距離d1,d2を示す図である。
In the present embodiment, the distance (gap) d between the front end region of the film 9 as the reflecting portion and the half mirror portion 11 is determined by the heat generated by the films 8 and 9 as the radiation absorbing portion. Is set so that the intensity of the interference light decreases as the value increases. Specifically, the initially set distance d may be set, for example, as shown in FIG. 4 or FIG. That is, when the expansion coefficient of the lower film 9 is larger than the expansion coefficient of the upper film 8 and the films 8 and 9 are curved upward by heat (the distance d increases), for example, the initial value of the distance d is increased. The set value (the distance when the incident infrared ray i to be detected is not incident) may be set to one of the distances d1 as shown in FIG. Conversely, the lower membrane 9
Is smaller than the expansion coefficient of the upper membrane 8,
In the case where 9 is bent downward by heat (distance d becomes smaller), for example, the initial setting value of the distance d may be set to any one of distances d2 as shown in FIG. FIGS. 4 and 5 are diagrams showing the relationship between the distance d and the intensity of the interference light and the initial set distances d1 and d2, respectively.

【0060】このように前記距離dを設定すれば、赤外
線iの入射量が同一であっても、膜8,9の変位が大き
くなり、赤外線iの検出感度が一層向上する。すなわ
ち、干渉光の強度が低下すると、その低下分だけ干渉手
段としての膜9の先端側領域及びハーフミラー部11に
入射した読み出し光jが当該干渉手段(ハーフミラー部
11より反射部としての膜9の方が吸収量すなわち発熱
量が大きい)により吸収されて熱に変換されることとな
る。したがって、本実施の形態では、前記距離dが前述
したように設定されているので、膜8,9が受ける放射
の量が増大してこれにより膜8,9が発生する熱が増大
すると、それに応じて、膜8,9が変位することにより
干渉光の強度が低下し、読み出し光jが膜9で吸収され
る量が増え、膜9で発生する熱が増大し、膜8,9の熱
が一段と増大し、膜8,9が更に変位することとなる。
このように、読み出し光の干渉手段(特に膜9の先端側
領域)での吸収による発熱が巧みに利用されて、膜8,
9の変位量が増大されることとなり、その結果、赤外線
iの検出感度が一層向上する。
When the distance d is set in this manner, the displacement of the films 8 and 9 is increased even if the incident amount of the infrared ray i is the same, and the detection sensitivity of the infrared ray i is further improved. That is, when the intensity of the interference light decreases, the readout light j incident on the front end side region of the film 9 as the interference means and the half mirror portion 11 by the decrease corresponds to the interference means (the film as a reflection portion from the half mirror portion 11). 9 is larger in the amount of absorption, that is, the amount of heat generation), and is converted into heat. Therefore, in the present embodiment, since the distance d is set as described above, when the amount of radiation received by the films 8 and 9 increases and the heat generated by the films 8 and 9 increases, Accordingly, the displacement of the films 8, 9 reduces the intensity of the interference light, increases the amount of the read light j absorbed by the film 9, increases the heat generated in the film 9, and increases the heat of the films 8, 9 Is further increased, and the films 8 and 9 are further displaced.
In this manner, the heat generated by the absorption of the read light by the interference means (particularly, the front end region of the film 9) is skillfully used, and the film 8,
9 is increased, and as a result, the detection sensitivity of infrared rays i is further improved.

【0061】以上の説明からわかるように、本実施の形
態では、膜8が変位部の一部及び赤外線吸収部の一部を
兼用し、膜9が変位部の他の一部及び干渉手段の読み出
し光反射部を兼用している。このため、構造が簡単で安
価となる。もっとも、変位部、赤外線吸収部、読み出し
光反射部は、互いに独立した材料で構成してもよいこと
は言うまでもない。
As can be seen from the above description, in the present embodiment, the film 8 also serves as a part of the displacement part and a part of the infrared absorbing part, and the film 9 serves as another part of the displacement part and the interference means. The reading light reflection part is also used. Therefore, the structure is simple and inexpensive. Needless to say, the displacement section, the infrared absorption section, and the readout light reflection section may be made of independent materials.

【0062】また、本実施の形態では、膜8,9、赤外
線反射膜10及びハーフミラー部11を単位画素(単位
素子)として、当該画素が基体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体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体1上に
配置してもよい。
In this embodiment, the films 8 and 9, the infrared reflection film 10, and the half mirror unit 11 are used as unit pixels (unit elements), and the pixels are two-dimensionally arranged on the base 1. However, if necessary, the pixels may be arranged one-dimensionally on the base 1, or if only the intensity of radiation is to be detected, only a single pixel may be arranged on the base 1. You may.

【0063】そして、本実施の形態では、図1及び図2
に示すように、基体1における前記窓5を除く所定領域
において、読み出し光jの入射方向に対して傾斜した反
射面6aが形成されている。本実施の形態では、この反
射面6aは、前記窓5を底として読み出し光jの入射側
に拡がる断面台形状の空間(すり鉢状の空間)を形成す
るように、前記窓5の周囲に形成された前記補強部材6
の表面に形成されている。本実施の形態では、この反射
面6aが、照射される読み出し光jのうちの前記干渉手
段に受光されて前記干渉光に変換される読み出し光以外
の光の大部分を、前記干渉光が前記干渉手段から出射さ
れる方向に対して傾いた方向に偏向させて反射させる偏
向反射手段を構成している。
In this embodiment, FIGS. 1 and 2
As shown in FIG. 5, a reflection surface 6a that is inclined with respect to the incident direction of the readout light j is formed in a predetermined region of the base 1 except for the window 5. In the present embodiment, the reflection surface 6a is formed around the window 5 so as to form a trapezoidal space (a mortar-shaped space) extending from the window 5 to the incident side of the readout light j with the window 5 as the bottom. Said reinforcing member 6
Is formed on the surface. In the present embodiment, the reflecting surface 6a makes most of the light other than the readout light that is received by the interference unit and converted into the interference light out of the readout light j illuminated, The deflecting / reflecting means constitutes a deflecting / reflecting means for deflecting and reflecting in a direction inclined with respect to the direction emitted from the interference means.

【0064】なお、本実施の形態では、反射面6aが前
述したように構成されているので、単位素子毎に独立し
た1個の窓5が形成されていることになる。もっとも、
例えば、図3に示すように、反射面6aを、前記窓5を
底として読み出し光jの入射側に拡がる断面台形状の空
間(ストライプ状の空間)を形成するように、前記窓5
の両側において前記補強部材6に形成してもよい。この
例では、図3に示すように、各列の単位画素の窓5が一
列に連なるようになっている。
In this embodiment, since the reflecting surface 6a is configured as described above, one independent window 5 is formed for each unit element. However,
For example, as shown in FIG. 3, the reflection surface 6 a is formed such that the window 5 forms a trapezoidal space (striped space) extending toward the incident side of the readout light j with the window 5 as the bottom.
May be formed on the reinforcing member 6 on both sides. In this example, as shown in FIG. 3, the windows 5 of the unit pixels in each column are arranged in a line.

【0065】ところで、照射される読み出し光jのうち
の前記干渉手段により読み出し光の入射方向と反対方向
に出射される干渉光が信号光であるが、読み出し光jの
うちの当該信号光以外の光(すなわち、ノイズ光)が当
該信号光と同一方向に反射して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、照射される読み出し光jのうちの干渉手段
に受光されて前記干渉光に変換される読み出し光以外の
光の大部分は、図1(b)に示すように、反射面6aに
よって、前記干渉光が前記干渉手段から出射される方向
(図1中の下方向)に対して傾いた方向に偏向されて反
射されるので、信号光にノイズ光が混じらず、S/Nが
向上する。他の方法としては、照射される読み出し光j
のうちの干渉手段により読み出し光jの入射方向と反対
方向に出射される干渉光以外の光の反射を防止する反射
防止膜を設けることが考えられ、この場合であっても、
信号光にノイズ光が混じらずにS/Nは向上する。しか
し、この場合には、当該ノイズ光が反射防止膜に吸収さ
れて熱が発生し、この熱が膜8,9に伝達されてしまう
ことから、この熱によって膜8,9が変位してしまう。
したがって、この場合には、読み出し光jのうちのノイ
ズ光が反射防止膜に吸収され膜8,9に伝達された熱に
よっても膜8,9が変位してしまい、赤外線iの検出精
度が低下してしまう。この点、本実施の形態によれば、
読み出し光jのうちのノイズ光は反射面6aにより反射
されるので、当該ノイズ光が吸収されて熱を発生するよ
うなことがない。このため、本実施の形態によれば、入
射した放射のみによる熱を検出することになるので、検
出精度が向上する。このように、本実施の形態によれ
ば、S/Nの向上と検出精度の向上とを同時に達成する
ことができる。
By the way, of the illuminated read light j, the interference light emitted by the interference means in the direction opposite to the incident direction of the read light is the signal light. When light (that is, noise light) is reflected in the same direction as the signal light and mixes with the signal light,
The so-called S / N is reduced. In this regard, according to the present embodiment, most of the irradiated read light j other than the read light that is received by the interference means and converted into the interference light is shown in FIG. 1B. As described above, since the interference light is deflected and reflected by the reflection surface 6a in a direction inclined with respect to the direction (downward in FIG. 1) emitted from the interference means, noise light is mixed with signal light. And S / N is improved. Alternatively, the read light j
It is conceivable to provide an anti-reflection film for preventing reflection of light other than the interference light emitted in the direction opposite to the incident direction of the readout light j by the interference means, even in this case,
S / N is improved without noise light being mixed with signal light. However, in this case, the noise light is absorbed by the anti-reflection film to generate heat, and the heat is transmitted to the films 8 and 9, and the heat displaces the films 8 and 9. .
Therefore, in this case, the noise light of the readout light j is absorbed by the antireflection film and the films 8 and 9 are displaced by the heat transmitted to the films 8 and 9 and the detection accuracy of the infrared light i is reduced. Resulting in. In this regard, according to the present embodiment,
Since the noise light of the read light j is reflected by the reflection surface 6a, the noise light is not absorbed to generate heat. For this reason, according to the present embodiment, since only heat due to incident radiation is detected, detection accuracy is improved. As described above, according to the present embodiment, it is possible to simultaneously improve the S / N and the detection accuracy.

【0066】そして、本実施の形態では、前述した各要
素1〜11からなる構造体は、容器20内に収容され、
当該容器20の内部が真空状態とされている。これは、
当該構造体を熱的に外部と隔離するためと、膜8,9が
赤外線iを吸収した後にすぐに熱を失ってしまわないよ
うにするためである。なお、容器20の上側部分は、赤
外線iを透過するように構成されており、容器20の下
側部分は、読み出し光jを透過するように構成されてい
る。
In the present embodiment, the structure composed of the above-described components 1 to 11 is housed in the container 20,
The inside of the container 20 is in a vacuum state. this is,
This is for thermally isolating the structure from the outside and preventing the films 8, 9 from losing heat immediately after absorbing the infrared rays i. The upper part of the container 20 is configured to transmit infrared rays i, and the lower part of the container 20 is configured to transmit reading light j.

【0067】次に、図1及び図2に示す光読み出し型放
射−変位変換装置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が、その製造方法の一例について、
図6及び図7を参照して説明する。図6及び図7は、こ
の製造方法の各工程を示す概略断面図であり、図1に対
応する断面を示している。なお、図6(b)〜図7
(d)は、図6(a)中のA部を拡大したものに相当し
ている。
Next, the optical readout type radiation-to-displacement converter shown in FIGS. 1 and 2 can be manufactured using, for example, a semiconductor manufacturing process.
This will be described with reference to FIGS. 6 and 7 are schematic cross-sectional views showing each step of the manufacturing method, and show cross sections corresponding to FIG. 6 (b) to FIG.
FIG. 6D corresponds to an enlarged view of the portion A in FIG.

【0068】まず、半導体基板として、厚さ250μ
m、(100)面方位のシリコン単結晶基板30の各チ
ップの形成領域における画素列の形成領域(1チップ
(1つの光読み出し型放射−変位変換装置)分の画素列
の形成領域を20μm程度の厚さとなるように薄くする
(図6(a))。すなわち、図面には示していないが、
基板30を熱酸化して当該基板30の両面を熱酸化膜に
よりそれぞれ保護し、基板30の裏面の熱酸化膜をフォ
トエッチして画素列の形成領域(イメージエリア)のシ
リコンの面を露出させ、当該基板30をウエットエッチ
ング又はドライエッチングすることにより、画素列の形
成領域の基板30を20μm程度の厚さにし、基板30
両面の残った熱酸化膜を除去する(図6(a))。な
お、この基板30の画素列の形成領域を薄くする工程
は、後述する図7(a)に示す工程との関係で、画素の
ピッチを例えば20μm〜50μm程度に狭めるために
行うものであり、画素のピッチを比較的大きくする場合
には、不要である。
First, a semiconductor substrate having a thickness of 250 μm is used.
Pixel row formation area in each chip formation area of silicon single crystal substrate 30 having m, (100) plane orientation (pixel row formation area for one chip (one optical readout radiation-displacement converter) is about 20 μm) (FIG. 6A), that is, although not shown in the drawing,
The substrate 30 is thermally oxidized to protect both surfaces of the substrate 30 with thermal oxide films, respectively, and the thermal oxide film on the back surface of the substrate 30 is photoetched to expose the silicon surface in the pixel column formation area (image area). By subjecting the substrate 30 to wet or dry etching, the thickness of the substrate 30 in the pixel column formation region is reduced to about 20 μm.
The remaining thermal oxide film on both sides is removed (FIG. 6A). The step of thinning the formation region of the pixel columns on the substrate 30 is performed to narrow the pixel pitch to, for example, about 20 μm to 50 μm in relation to the step shown in FIG. This is unnecessary when the pixel pitch is relatively large.

【0069】次に、図6(a)に示す状態の基板30を
再び熱酸化し、基板30の両面を熱酸化膜31,32に
よりそれぞれ保護する(図6(b))。
Next, the substrate 30 in the state shown in FIG. 6A is thermally oxidized again, and both surfaces of the substrate 30 are protected by thermal oxide films 31 and 32, respectively (FIG. 6B).

【0070】次に、上面の熱酸化膜31をフォトエッチ
し、幅10μmのストライプ状にパターニングする。そ
の後、この基板を水酸化カリウム(KOH)水溶液又は
テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMA
H)水溶液などのシリコン用のエッチング液に浸漬し、
前記ストライプ状の熱酸化膜パターン31を保護膜とし
て、露出した基板30の部分を台形状に異方性エッチン
グして、深さ約2.5μmの溝33を形成する(図6
(c))。
Next, the thermal oxide film 31 on the upper surface is photo-etched and patterned into a stripe shape having a width of 10 μm. Thereafter, the substrate is washed with an aqueous solution of potassium hydroxide (KOH) or tetramethylammonium hydroxide (TMA).
H) Immerse in an etching solution for silicon such as aqueous solution,
Using the striped thermal oxide film pattern 31 as a protective film, the exposed portion of the substrate 30 is anisotropically etched into a trapezoid to form a groove 33 having a depth of about 2.5 μm (FIG. 6).
(C)).

【0071】ここで、このような溝33を形成すること
により、後述する窒化シリコン膜34(図1中の薄膜部
材4に相当)に、後述する金属膜36(図1中の赤外線
反射膜10に相当)を形成する箇所と後述する金属薄膜
37(図1中のハーフミラー部11に相当)を形成する
箇所とで、段差を形成する理由について、簡単に説明す
る。前述したように、入射赤外線iの赤外線反射膜10
により反射される成分と入射赤外線iの膜8,9により
反射される成分との間で干渉を起こすいわゆるオプチカ
ルキャビティ構造を採用しているので、赤外線反射膜1
0と膜8,9との間の間隔は、検出すべき赤外線iの波
長を8〜12μmとすると、例えば、その約1/4の2
〜3μmに設定することが好ましい。一方、前述したよ
うに、反射部としての膜9の先端側領域とハーフミラー
部11との間の距離(ギャップ)dは図4及び図5に示
すように設定される。本実施の形態では、膜8,9の温
度が上昇するとギャップ間隔dが広がるため、図4に示
すようなギャップ間隔にすればよい。例えば、読み出し
光jの波長を約5000オングストロームとすると、距
離dは、約1000オングストローム(すなわち、約
0.1μm)に設定することが好ましい。ただし、この
ギャップ間隔に読み出し光の波長の半分の整数倍を加え
たギャップ間隔にしてもよい。このように、赤外線iを
受光する領域と読み出し光jを出射する領域とでは、膜
8,9と赤外線反射膜10との間隔と、膜8,9とハー
フミラー部11との間隔とは、異なることとなる。この
ような状況を実現するには、膜8,9に段差を形成して
もよいが、その場合に比べて、薄膜部材4(すなわち、
窒化シリコン膜34)に段差を形成した方が製造が容易
になる。そこで、本例では、前述した溝33を形成して
いるのである。
Here, by forming such a groove 33, a silicon nitride film 34 (corresponding to the thin film member 4 in FIG. 1) described later is formed on a metal film 36 (infrared reflecting film 10 in FIG. 1). The reason why a step is formed between a portion where a metal thin film 37 (corresponding to the half mirror portion 11 in FIG. 1) and a portion where a metal thin film 37 described later (corresponding to the half mirror portion 11 in FIG. 1) is formed will be briefly described. As described above, the infrared reflective film 10 for the incident infrared i
Since the so-called optical cavity structure that causes interference between the component reflected by the infrared ray and the component reflected by the films 8 and 9 of the incident infrared ray i is adopted, the infrared reflecting film 1
Assuming that the wavelength of the infrared ray i to be detected is 8 to 12 μm, for example, the interval between 0 and the films 8 and 9 is, for example, about 1/4 of 2
It is preferable to set the thickness to 33 μm. On the other hand, as described above, the distance (gap) d between the front end side region of the film 9 as the reflecting portion and the half mirror portion 11 is set as shown in FIGS. In the present embodiment, when the temperature of the films 8 and 9 increases, the gap interval d increases, so that the gap interval may be set as shown in FIG. For example, if the wavelength of the reading light j is about 5000 angstroms, the distance d is preferably set to about 1000 angstroms (that is, about 0.1 μm). However, the gap interval may be obtained by adding an integral multiple of half the wavelength of the readout light to the gap interval. As described above, in the region for receiving the infrared light i and the region for emitting the readout light j, the distance between the films 8, 9 and the infrared reflection film 10 and the distance between the films 8, 9 and the half mirror unit 11 are as follows. Will be different. In order to realize such a situation, a step may be formed in the films 8 and 9, but compared with that case, the thin film member 4 (ie,
The production becomes easier when steps are formed in the silicon nitride film 34). Thus, in the present embodiment, the above-described groove 33 is formed.

【0072】次いで、基板30の両面の熱酸化膜31,
32を除去した後、LP−CVD法等により基板30の
両面に厚さ5μmの窒化シリコン膜34,35を形成す
る(図6(d))。窒化シリコン膜34は前記薄膜部材
4に相当し、窒化シリコン膜35は前記窒化シリコン膜
7に相当する。
Next, the thermal oxide films 31 on both sides of the substrate 30,
After removing 32, silicon nitride films 34 and 35 having a thickness of 5 μm are formed on both surfaces of substrate 30 by LP-CVD or the like (FIG. 6D). The silicon nitride film 34 corresponds to the thin film member 4, and the silicon nitride film 35 corresponds to the silicon nitride film 7.

【0073】その後、図6(d)に示す状態の基板の裏
面の窒化シリコン膜35を、フォトエッチにより前記窒
化シリコン膜7の形状に合わせて格子状に(図3のよう
な構造を得る場合には、ストライプ状に)パターニング
する(図6(e))。
Thereafter, the silicon nitride film 35 on the back surface of the substrate in the state shown in FIG. 6D is formed in a lattice shape by photoetching so as to conform to the shape of the silicon nitride film 7 (to obtain a structure as shown in FIG. 3). (FIG. 6 (e)).

【0074】次いで、図6(e)に示す状態の基板を水
酸化カリウム(KOH)水溶液又はテトラメチルアンモ
ニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液などのシ
リコン用のエッチング液に浸漬し、前記格子状にパター
ニングされた窒化シリコン膜35を保護膜として、露出
した基板30の部分を四角錐台状に異方性エッチングし
て、深さ約20μmのトレンチ41を形成する(図7
(a))。これにより基板30の残った部分が前記補強
部材6に相当している。なお、基板30として(10
0)面方位のものが用いられているので、周知のように
四角錘台状のトレンチ41の傾斜面30a(前記反射面
6aに相当)が基板表面に対してなす角度は54.74
°となる。
Next, the substrate in the state shown in FIG. 6E is immersed in an etching solution for silicon such as an aqueous solution of potassium hydroxide (KOH) or an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH), and is patterned into the lattice shape. Using the silicon nitride film 35 as a protective film, the exposed portion of the substrate 30 is anisotropically etched into a truncated pyramid shape to form a trench 41 having a depth of about 20 μm (FIG. 7).
(A)). Thereby, the remaining portion of the substrate 30 corresponds to the reinforcing member 6. In addition, (10
0) Since a plane orientation is used, the angle formed by the inclined surface 30a (corresponding to the reflection surface 6a) of the truncated pyramid-shaped trench 41 with respect to the substrate surface is 54.74, as is well known.
°.

【0075】その後、リフトオフ法を用いて、溝33
(図6(c)参照)の部分に形成された窒化シリコン膜
34上に前記赤外線反射膜10に相当する金属膜(例え
ば、厚さ5000オングストロームのAl)36を形成
するとともに、同じくリフトオフ法を用いて、溝33以
外の部分に形成された窒化シリコン膜34上に前記ハー
フミラー部11に相当する金属薄膜(例えば、厚さ50
オングストロームのAl)37を形成する(図7
(b))。
After that, the grooves 33 are lifted off by the lift-off method.
A metal film 36 (for example, Al having a thickness of 5000 angstroms) corresponding to the infrared reflection film 10 is formed on the silicon nitride film 34 formed in the portion shown in FIG. A metal thin film (for example, having a thickness of 50 nm) corresponding to the half mirror portion 11 is formed on the silicon nitride film 34 formed in a portion other than the groove 33.
Angstrom Al) 37 is formed (FIG. 7).
(B)).

【0076】次に、図7(b)に示す状態の基板の上面
に犠牲層としてのレジスト膜38を塗布し、リソグラフ
ィにより、当該レジスト膜38をストライプ状にパター
ニングする(図7(c))。
Next, a resist film 38 as a sacrificial layer is applied to the upper surface of the substrate in the state shown in FIG. 7B, and the resist film 38 is patterned into a stripe by lithography (FIG. 7C). .

【0077】次に、図7(c)に示す状態の基板の上面
の所定箇所に、リフトオフ法により、厚さ0.1μmの
アルミ薄膜39(前記膜9に相当)と、厚さ0.1μm
の窒化シリコン薄膜40(前記膜8に相当)とを、順次
形成する。さらに、図示はしないがダイシングを行い各
チップに分割し、最後に、犠牲層としてのレジスト膜3
8アッシング法によりを除去する(図7(d))。
Next, an aluminum thin film 39 (corresponding to the film 9) having a thickness of 0.1 μm and a thickness of 0.1 μm were formed at predetermined positions on the upper surface of the substrate in the state shown in FIG.
And a silicon nitride thin film 40 (corresponding to the film 8). Further, although not shown, dicing is performed to divide each chip, and finally, a resist film 3 as a sacrificial layer is formed.
8 is removed by the ashing method (FIG. 7D).

【0078】最後に、図7(d)に示す状態の構造体を
前記容器20内に収容してその内部を真空に密封する。
これにより、図1及び図2に示す光読み出し型放射−変
位変換装置が完成する。
Finally, the structure in the state shown in FIG. 7D is accommodated in the container 20 and the inside is sealed in a vacuum.
Thus, the optical readout radiation-displacement converter shown in FIGS. 1 and 2 is completed.

【0079】以上説明した図1及び図2に示す第1の実
施の形態による光読み出し型放射−変位変換装置によれ
ば、赤外線iが図1中の上方から入射される。この赤外
線iは、赤外線吸収部を兼ねる膜8,9により吸収され
て熱に変換される。この際、前述したように、膜8,9
及び赤外線反射膜10からなるオプティカルキャビティ
構造によって赤外線の吸収率が高められる。図1(b)
に示すように、膜8,9にて発生した熱に応じて変位部
を兼ねる膜8,9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8,9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1中の下方から入射さ
れて窓5を介して反射部を兼ねる膜9に照射される。干
渉手段としてのハーフミラー部11及び膜9の先端側領
域は、受光した読み出し光を膜8,9の変位に応じた干
渉状態を有する干渉光に変えて読み出し光jの入射方向
と反対方向に出射させるので、結局、膜8,9に照射さ
れた赤外線iが、干渉光の干渉状態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、出射された
干渉光に基づいて赤外線iを検出することができる。こ
のとき、干渉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による
干渉光の変化に変換するので、基体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、検出精度が向上する。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 optical readout radiation-displacement converter according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 described above, infrared rays i are incident from above in FIG. The infrared rays i are absorbed by the films 8 and 9 also serving as infrared ray absorbing parts and converted into heat. At this time, as described above, the films 8, 9
In addition, the optical absorptivity of the optical cavity structure including the infrared reflective film 10 is enhanced. FIG. 1 (b)
As shown in (1), the films 8, 9 also serving as displacement parts are curved upward and inclined in accordance with the heat generated in the films 8, 9. That is, the incident infrared rays i are converted into displacements of the films 8, 9 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 enter from below in FIG. The half mirror portion 11 as the interference means and the tip side region of the film 9 change the received readout light into interference light having an interference state corresponding to the displacement of the films 8 and 9 in the direction opposite to the incident direction of the readout light j. Since the light is emitted, the infrared light i irradiated on the films 8 and 9 is converted into a change in the interference state of the interference light. Therefore, as described later, the infrared ray i can be detected based on the emitted interference light. At this time, since displacement detection by interference light can be performed with high sensitivity, according to the present embodiment, infrared rays can be detected with high sensitivity. Further, in the present embodiment, the infrared light is not converted into a resistance value (electric signal) through heat, but is converted into a change in interference light due to readout light through heat and displacement, instead of being converted into a resistance value (electric signal). There is no need to supply a current to the supported portion 3, and no self-heating occurs in the supported portion 3. Therefore, according to the present embodiment, since heat is detected only by the incident infrared rays, the S / N is improved and the detection accuracy is improved. 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.

【0080】また、本実施の形態によれば、前述したよ
うに、反射部としての膜9の先端側領域とハーフミラー
部11との間の距離(ギャップ)dが前述した所定の距
離に設定されているので、読み出し光の干渉手段(特に
膜9の先端側領域)での吸収による発熱が巧みに利用さ
れて、膜8,9の変位量が増大されることとなり、その
結果、赤外線iの検出感度が一層向上する。
Further, according to the present embodiment, as described above, the distance (gap) d between the front end side region of the film 9 as the reflecting portion and the half mirror portion 11 is set to the above-mentioned predetermined distance. Therefore, the heat generated by the absorption of the readout light by the interference means (particularly, the front end region of the film 9) is skillfully used, and the displacement of the films 8, 9 is increased. As a result, the infrared rays i Is further improved.

【0081】さらに、本実施の形態によれば、前述した
ように、照射される読み出し光jのうちの干渉手段に受
光されて前記干渉光に変換される読み出し光以外の光
(ノイズ光)の大部分が、偏向反射手段としての反射面
6aによって、干渉光が出射される方向に対して傾いた
方向に偏向されて出射されるので、S/Nの向上と検出
精度の向上とを同時に達成することができる。
Further, according to the present embodiment, as described above, of the read light j irradiated, the light (noise light) other than the read light that is received by the interference means and converted into the interference light is converted. Most of the light is deflected and emitted in a direction inclined with respect to the direction in which the interference light is emitted by the reflection surface 6a as a deflection / reflection means, so that an improvement in S / N and an improvement in detection accuracy are simultaneously achieved. can do.

【0082】ここで、本実施の形態において、どの程度
の出力が得られるかについての数値例について説明す
る。
Here, a numerical example of how much output is obtained in the present embodiment will be described.

【0083】入射した赤外線iは、前述したように、膜
8,9により吸収されて熱に変換される。そして、この
際、前述したように、赤外線反射膜10によって、オプ
ティカルキャビティの原理により、赤外線の吸収率が高
められる。
The incident infrared light i is absorbed by the films 8 and 9 and converted into heat as described above. At this time, as described above, the infrared reflective film 10 increases the infrared absorptance by the principle of the optical cavity.

【0084】ここで、ηを膜8,9(以下、「バイモル
フ」という)全体の赤外線吸収係数、tを赤外線のレン
ズ(後述する図8中のレンズ50)及び容器20の上側
部分の窓の透過係数、Adを赤外線を受光するバイモル
フの有効面積、Lをバイモルフの熱源からの距離、As
を熱源の面積、εを熱源の放射係数、σをステファンボ
ルツマン定数(5.67×10-12W・cm-2
-4)、Tsを熱源の温度、Trをバイモルフ自身の温
度としたとき、1素子(画素)のバイモルフに単位時間
に吸収される熱源からの赤外線量Pは以下の数1で表さ
れる。
Here, η is the infrared absorption coefficient of the whole of the films 8 and 9 (hereinafter referred to as “bimorph”), and t is the infrared lens (the lens 50 in FIG. 8 described later) and the window of the upper part of the container 20. The transmission coefficient, Ad is the effective area of the bimorph receiving infrared rays, L is the distance from the heat source of the bimorph, As
Is the area of the heat source, ε is the radiation coefficient of the heat source, and σ is the Stefan-Boltzmann constant (5.67 × 10 −12 W · cm −2.
K -4 ), where Ts is the temperature of the heat source, and Tr is the temperature of the bimorph itself, the amount of infrared light P from the heat source absorbed by the bimorph of one element (pixel) per unit time is expressed by the following equation 1. .

【0085】[0085]

【数1】 (Equation 1)

【0086】ここで、t=0.7、Ad=6.2×10
-4cm2、η=0.9、L=15cm、As=90c
m、Tr=300K、ε=0.43のとき、温度Ts=
400Kの熱源からの赤外線が、1素子のバイモルフに
単位時間に吸収される赤外線量Pは0.1mWとなる。
Here, t = 0.7, Ad = 6.2 × 10
-4 cm 2 , η = 0.9, L = 15 cm, As = 90c
m, Tr = 300K, ε = 0.43, temperature Ts =
The amount P of infrared light which is absorbed by a bimorph of one element per unit time of infrared light from a heat source of 400K is 0.1 mW.

【0087】また、被測定物(熱源)の温度が400K
から401Kに変化したとき、1素子のバイモルフに吸
収される赤外線のエネルギーの変化は、同様の計算によ
り約1.4μWである。
The temperature of the object to be measured (heat source) is 400K.
, The energy change of the infrared light absorbed by the bimorph of one element is about 1.4 μW by the same calculation.

【0088】そのバイモルフにより吸収された赤外線の
エネルギーが、当該バイモルフの温度を上昇させる。こ
れにより、バイモルフ(膜8,9)とバイモルフの支持
する薄膜部材4との間に、温度勾配が生じる。
The infrared energy absorbed by the bimorph raises the temperature of the bimorph. Thereby, a temperature gradient is generated between the bimorph (membrane 8, 9) and the thin film member 4 supported by the bimorph.

【0089】ここで、バイモルフの支持点(膜8,9が
薄膜部材4に固定されている箇所)からの温度変化ΔT
は、バイモルフの自由端からの距離xの関数として、以
下の数2で表される。
Here, the temperature change ΔT from the supporting point of the bimorph (where the films 8 and 9 are fixed to the thin film member 4)
Is expressed as the following equation 2 as a function of the distance x from the free end of the bimorph.

【0090】[0090]

【数2】 (Equation 2)

【0091】ここで、lはバイモルフの長さ(支持部2
の部分の長さも含む)、Pは単位時間あたりバイモルフ
に吸収される熱量、wはバイモルフの幅、λ1,λ2は
バイモルフを構成する膜9,8の材料のそれぞれの熱伝
導率、t1,t2はバイモルフを構成する膜9,8のそ
れぞれの厚みである。ここで、バイモルフを構成する膜
9の材料をアルミニウムとし、膜8の材料を窒化シリコ
ンとし、l=w=30μm、P=1μW、λ1=237
W・m-1・K-1、λ2=32W・m-1・K-1、t1=t
2=0.1μmとすると、バイモルフ先端部の温度変化
は1.64Kとなる。また、被測定物の温度が400K
から401Kに変化したとき、バイモルフ先端部の温度
変化は0.0223Kとなる。
Here, 1 is the length of the bimorph (support 2
, P is the amount of heat absorbed by the bimorph per unit time, w is the width of the bimorph, λ1 and λ2 are the thermal conductivities of the materials of the films 9 and 8 constituting the bimorph, t1 and t2 Is the thickness of each of the films 9 and 8 constituting the bimorph. Here, the material of the film 9 constituting the bimorph is aluminum, the material of the film 8 is silicon nitride, 1 = w = 30 μm, P = 1 μW, λ1 = 237
W · m −1 · K −1 , λ2 = 32 W · m −1 · K −1 , t1 = t
If 2 = 0.1 μm, the temperature change at the tip of the bimorph is 1.64K. When the temperature of the device under test is 400K
, The temperature change at the tip of the bimorph is 0.0223K.

【0092】バイモルフは熱膨張係数の異なる2種類の
物質からできているため、バイモルフの温度が上昇する
と、バイモフルが上または下向きに変形する。その変位
量を見積もるため、まずその時のバイモルフの曲率半径
rを求める。バイモルフがある温度T上昇した時のバイ
モルフの曲率半径は以下の数3で与えられる。
Since the bimorph is made of two kinds of substances having different thermal expansion coefficients, when the temperature of the bimorph rises, the bimorph is deformed upward or downward. In order to estimate the amount of displacement, the radius of curvature r of the bimorph at that time is first determined. The radius of curvature of the bimorph when the bimorph rises by a certain temperature T is given by the following equation (3).

【0093】[0093]

【数3】 (Equation 3)

【0094】ここで、E1,E2はアルミニウムと窒化
シリコンのヤング率,γ1,γ2はアルミニウムと窒化
シリコンの熱膨張係数である。ここで、E1=0.8×
1011Nm-2、E2=1.8×1011Nm-2、γ1=2
3.9×10-6-1、γ2=3×10-6-1、t1=t
2=0.1μm、とすると、被測定物の温度が400K
の時のバイモルフの撓みの曲率半径は7.46nmとな
り、被測定物が400Kから401Kに変化したときの
バイモルフの撓みの曲率半径の変化は550nmとな
る。ある曲率rを持つ構造体の固定端を基準とした時
の、自由端の撓みの大きさは、rが構造体の長さLより
十分大きいとき以下の式で表される。
Here, E1 and E2 are Young's moduli of aluminum and silicon nitride, and γ1 and γ2 are thermal expansion coefficients of aluminum and silicon nitride. Here, E1 = 0.8 ×
10 11 Nm −2 , E2 = 1.8 × 10 11 Nm −2 , γ1 = 2
3.9 × 10 −6 K −1 , γ2 = 3 × 10 −6 K −1 , t1 = t
If 2 = 0.1 μm, the temperature of the measured object is 400K
In this case, the radius of curvature of the bimorph bending becomes 7.46 nm, and the change in the radius of curvature of the bimorph bending when the measured object changes from 400 K to 401 K is 550 nm. The magnitude of the deflection of the free end with respect to the fixed end of the structure having a certain curvature r is expressed by the following equation when r is sufficiently larger than the length L of the structure.

【0095】[0095]

【数4】 (Equation 4)

【0096】ここで、L=30μmとすると、被測定物
の温度が400Kのときのバイモルフの撓みは60.2
nmとなり、被測定物の温度が400Kから401Kに
上昇したときのバイモルフの撓みの変化は0.82nm
となる。
Here, if L = 30 μm, the deflection of the bimorph when the temperature of the measured object is 400 K is 60.2.
nm, and the change in the deflection of the bimorph when the temperature of the device under test increases from 400 K to 401 K is 0.82 nm.
Becomes

【0097】次に、前記バイモルフの撓みを光干渉法に
より読み出す場合を考察してみる。読み出し光として、
波長680nm、出力30mWの半導体レーザー1本を
用いものとする。光読み出し型放射−変位変換装置の全
体(ただし、容器20を除く)のサイズを1辺が20m
mの正方形とし、読み出し光が入射する前記窓5の大き
さを1辺が10μmの正方形とすると、1画素のハーフ
ミラー部11及び膜9の先端側領域で形成されるキャビ
ティに入射する半導体レーザーのパワーは、約120n
Wとなる。ここで、当該キャビティにより干渉し、当該
キャビティの外に反射される出力(干渉光の出力)は、
以下の数5により与えられる。
Next, consider the case where the deflection of the bimorph is read out by the optical interference method. As reading light,
One semiconductor laser having a wavelength of 680 nm and an output of 30 mW is used. The size of the whole optical readout radiation-displacement converter (excluding the container 20) is 20 m on each side.
Assuming that the size of the window 5 into which the readout light is incident is a square having a side of 10 μm, a semiconductor laser incident on the half mirror portion 11 of one pixel and the cavity formed by the tip end region of the film 9 Power is about 120n
W. Here, the output (the output of the interference light) that interferes with the cavity and is reflected out of the cavity is
It is given by Equation 5 below.

【0098】[0098]

【数5】 (Equation 5)

【0099】ここで、I0は当該キャビティへの入射光
量、dは当該キャビティの間隔(ハーフミラー部11と
膜9との間の距離)、λは読み出し光の波長である。こ
こで、I0=120nW、λ=680nm、とし、被測
定物が400Kのときのキャビティ間隔dが255nm
である場合、キャビティから反射される光の強度は入射
光の半分となり、60nWとなる。次に、被測定物が4
01Kに温度上昇したとき、バイモルフの撓みが0.8
2nm増加したときのキャビティからの反射光の強度は
約1nW減少する。この1nWのキャビティからの反射
光の強度の減少は、CCD等の可視光イメージングセン
サにより検出される。なお、キャビティからの反射光の
強度の減少分は、キャビティ内の多重反射を繰り返しな
がら、大部分バイモルフ下面のアルミ薄膜9により熱と
して吸収され、バイモルフを更に変形させる。つまり、
被測定からの温度が上昇すると、キャビティ内に閉じ込
められる光が熱となりさらにバイモルフの温度を上昇さ
せる。既に説明したように、このことにより検出感度が
高まるのである。
Here, I 0 is the amount of light incident on the cavity, d is the distance between the cavities (the distance between the half mirror portion 11 and the film 9), and λ is the wavelength of the read light. Here, I 0 = 120 nW, λ = 680 nm, and the cavity interval d when the object to be measured is 400K is 255 nm.
In this case, the intensity of the light reflected from the cavity is half that of the incident light, that is, 60 nW. Next, when the measured object is 4
When the temperature rises to 01K, the bimorph deflection becomes 0.8
The intensity of the reflected light from the cavity when increasing by 2 nm decreases by about 1 nW. This decrease in the intensity of the reflected light from the 1 nW cavity is detected by a visible light imaging sensor such as a CCD. The decrease in the intensity of the reflected light from the cavity is mostly absorbed as heat by the aluminum thin film 9 on the lower surface of the bimorph while repeating multiple reflections in the cavity, and further deforms the bimorph. That is,
When the temperature from the measured object rises, the light confined in the cavity becomes heat and further raises the temperature of the bimorph. As described above, this increases the detection sensitivity.

【0100】(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8を参照し
て説明する。図8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。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The imaging apparatus according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing the imaging device according to the present embodiment.

【0101】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図1に示す光読み出し型放射−変
位変換装置(図8においては符号100で示しており、
図1中の上下左右方向と図8中の上下左右方向とはそれ
ぞれ一致している。)と、赤外線iを集光して変換装置
100の膜8,9が分布している面上に赤外線画像を結
像させる赤外線用の結像レンズ50と、変換装置100
の前記各素子(画素)のハーフミラー部11に窓5を介
してそれぞれ前記読み出し光を照射し、前記各素子のハ
ーフミラー部11から窓5を介して前記読み出し光の入
射方向と反対方向に出射された干渉光に基づいて、前記
各素子の変位部としての膜8,9の変位に応じた光学像
を形成する読み出し光学系と、前記光学像を撮像する撮
像手段としての2次元CCD60と、を備えている。
The imaging apparatus according to the present embodiment is an optical readout type radiation-to-displacement conversion apparatus shown in FIG. 1 according to the first embodiment (indicated by reference numeral 100 in FIG. 8,
The vertical and horizontal directions in FIG. 1 and the vertical and horizontal directions in FIG. ), An infrared imaging lens 50 for condensing the infrared light i and forming an infrared image on the surface of the conversion device 100 where the films 8 and 9 are distributed, and the conversion device 100
The half mirror portion 11 of each of the elements (pixels) is irradiated with the readout light through the window 5 in the direction opposite to the incident direction of the readout light through the window 5 from the half mirror portion 11 of each of the elements. A readout optical system that forms an optical image corresponding to the displacement of the films 8 and 9 as displacement portions of the respective elements based on the emitted interference light, and a two-dimensional CCD 60 as an imaging unit that captures the optical image. , Is provided.

【0102】具体的には、本実施の形態による映像化装
置は、波長680nmで出力30mWの半導体レーザ光
源71、コリメートレンズ72、アナモリフィック・プ
リズム73、偏光ビームスプリッタ74、1/4波長板
75、レンズ76を備えており、これらが前記読み出し
光学系を構成している。
More specifically, the imaging apparatus according to the present embodiment includes a semiconductor laser light source 71 having a wavelength of 680 nm and an output of 30 mW, a collimating lens 72, an anamorphic prism 73, a polarizing beam splitter 74, a quarter-wave plate 75 , Lens 76, and these constitute the readout optical system.

【0103】本実施の形態では、結像レンズ50によ
り、赤外線iが集光されて変換装置100の膜8,9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、変換装置100の各画素の膜8,9に対する入射赤
外線の量に応じて、各画素の膜8,9が変位する。
In the present embodiment, infrared rays i are condensed by the imaging lens 50 and an infrared image is formed on the surface of the converter 100 where the films 8 and 9 are distributed. As a result, the films 8 and 9 of each pixel are displaced in accordance with the amount of incident infrared light on the films 8 and 9 of each pixel of the conversion device 100.

【0104】一方、レーザ光源71から発したレーザ光
は、楕円状の強度分布を持つため、コリメートレンズ7
2により平行光とされた後に、アナモリフィック・プリ
ズム73により円状の強度分布に修正される。この強度
分布が修正されたレーザ光は、直線偏光光であるため、
偏光ビームスプリッタ74により反射され、その後1/
4波長板75を透過することにより円偏光光となり、こ
の円偏光光が読み出し光として変換装置100に裏面か
ら入射される。この円偏光光は、変換装置100の裏面
を均一に照明する。
On the other hand, since the laser light emitted from the laser light source 71 has an elliptical intensity distribution, the collimating lens 7
After being converted into parallel light by 2, the light is corrected into a circular intensity distribution by an anamorphic prism 73. Since the laser light whose intensity distribution has been corrected is linearly polarized light,
After being reflected by the polarizing beam splitter 74,
By passing through the four-wavelength plate 75, the light becomes circularly polarized light, and this circularly polarized light is incident on the conversion device 100 from the back surface as readout light. This circularly polarized light uniformly illuminates the back surface of the conversion device 100.

【0105】前記円偏光光の読み出し光のうち各画素の
前記窓5から各画素のハーフミラー部11に入射した光
によって、前記第1の実施の形態に関して説明したよう
に、各画素の膜8,9の変位に応じた干渉強度を有する
干渉光がハーフミラー部11から窓5を介して前記読み
出し光の入射方向と反対方向(すなわち、図8中の下方
向)へ出射される。この干渉光は、再び1/4波長板7
5を透過することにより、円偏光から直線偏光となる。
この時の偏光方向は入射時の偏光方向に対して90°回
転しているため、偏光ビームスプリッタ74を透過す
る。その後、偏光ビームスプリッタ74を透過したこの
干渉光は、変換装置100の1画素からの光がCCD6
0の1画素に入射するように、レンズ76によって大き
さが調整された後、CCD60に入射される。すなわ
ち、CCD60上に前記干渉光による光学像が形成さ
れ、当該光学像がCCD60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。
As described with respect to the first embodiment, the light 8 of the readout light of the circularly polarized light which is incident on the half mirror portion 11 of each pixel from the window 5 of each pixel as described above. , 9 are emitted from the half mirror section 11 through the window 5 in a direction opposite to the incident direction of the readout light (that is, downward in FIG. 8). This interference light is again transmitted to the 波長 wavelength plate 7.
5, the light is changed from circularly polarized light to linearly polarized light.
Since the polarization direction at this time is rotated by 90 ° with respect to the polarization direction at the time of incidence, it passes through the polarization beam splitter 74. Thereafter, the interference light transmitted through the polarization beam splitter 74 is converted from light from one pixel of the conversion device 100 by the CCD 6.
After the size is adjusted by the lens 76 so as to be incident on one pixel of 0, the light is incident on the CCD 60. That is, an optical image is formed on the CCD 60 by the interference light, and the optical image is captured by the CCD 60. Thus, the incident infrared image is converted into a visible image, and the visible image is captured.

【0106】ここで、前記円偏光光の読み出し光のうち
の各画素の前記窓5以外の箇所に入射した光について、
説明する。このような光のうちのある代表的な光線を、
図8中に点線で示している。この点線で示されるような
光線は、変換装置100の裏面に形成された前述した反
射面6a(図7中の前述した四角錘状のトレンチ41の
傾斜面30aに相当)に入射する。前述したように、こ
の反射面6aが基板表面に対してなす角度は54.74
゜であり、基板表面の法線が前記円偏光光の読み出し光
の入射方向あるため、前記点線で示されるような光線
は、最初に入射した反射面6aと対向する反射面6aに
再び入射して反射されることになる。この反射光が基板
表面に対してなす角度は、109.48°となる)。こ
の反射光は前記干渉光のバックグランドとなるため、C
CD60に入射しないことが望ましい。そのため、変換
装置100が1辺20mmの正方形の場合、変換装置1
00と読み出し光学系とを約57mm以上離すことによ
り、前記反射光は読み出し光学系に入射することがな
い。
Here, of the readout light of the circularly polarized light, the light incident on portions other than the window 5 of each pixel is as follows.
explain. One representative ray of such light is
This is indicated by a dotted line in FIG. The light beam shown by the dotted line is incident on the above-mentioned reflecting surface 6a (corresponding to the above-described inclined surface 30a of the quadrangular pyramid-shaped trench 41 in FIG. 7) formed on the back surface of the conversion device 100. As described above, the angle formed by the reflection surface 6a with respect to the substrate surface is 54.74.
Since the normal of the substrate surface is in the incident direction of the readout light of the circularly polarized light, the light ray indicated by the dotted line again enters the reflecting surface 6a opposite to the reflecting surface 6a that first entered. Will be reflected. The angle formed by the reflected light with respect to the substrate surface is 109.48 °). Since this reflected light becomes the background of the interference light, C
It is desirable that the light does not enter the CD 60. Therefore, when the conversion device 100 is a square having a side of 20 mm, the conversion device 1
By setting the distance between 00 and the reading optical system at least about 57 mm, the reflected light does not enter the reading optical system.

【0107】なお、本実施の形態では、前記光学像をC
CD60で撮像しているが、当該光学像を肉眼で観察す
るようにしてもよい。
In this embodiment, the optical image is
Although the image is captured by the CD 60, the optical image may be observed with the naked eye.

【0108】また、本実施の形態では、光源71として
単色光源が用いられているが、白色光源や波長の異なる
2種類の単色光を発する光源を用いてもよい。
In the present embodiment, a monochromatic light source is used as the light source 71, but a white light source or a light source that emits two types of monochromatic light having different wavelengths may be used.

【0109】なお、読み出し光学系の構成は、前述した
構成に限定されるものではない。
The configuration of the readout optical system is not limited to the configuration described above.

【0110】(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光読み出し型放射−変位変換装置に
ついて、図9を参照して説明する。
(Third Embodiment) Next, the third embodiment of the present invention will be described.
An optical readout type radiation-to-displacement converter according to the embodiment will be described with reference to FIG.

【0111】図9は本発明の第3の実施の形態による光
読み出し型放射−変位変換装置を示す図であり、図9
(a)はその装置全体の断面を模式的に示す図、図9
(b)はその単位画素(単位素子)の断面を模式的に示
す拡大図である。図9において、図1中の要素と同一又
は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明
は省略する。
FIG. 9 is a diagram showing an optical readout type radiation-to-displacement converter according to a third embodiment of the present invention.
(A) is a diagram schematically showing a cross section of the entire device, and FIG.
(B) is an enlarged view schematically showing a cross section of the unit pixel (unit element). In FIG. 9, the same or corresponding elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0112】本実施の形態による変換装置が前記図1に
示す第1の実施の形態による変換装置と異なる所は、図
1に示す変換装置では、補強部材6に傾斜した反射面6
a及び窒化シリコン膜7が形成されていたのに対し、本
実施の形態では、補強部材6には傾斜した反射面6a及
び窒化シリコン膜7は形成されておらず、補強部材6の
読み出し光入射側の面(図9中の下面)に、反射型回折
格子80が形成されている点のみである。
The difference between the converter according to the present embodiment and the converter according to the first embodiment shown in FIG. 1 is that, in the converter shown in FIG.
a and the silicon nitride film 7 are formed, but in the present embodiment, the inclined reflecting surface 6 a and the silicon nitride film 7 are not formed on the reinforcing member 6, and the reading light of the reinforcing member 6 is incident on the reinforcing member 6. The only difference is that the reflective diffraction grating 80 is formed on the side surface (the lower surface in FIG. 9).

【0113】本実施の形態では、この反射型回折格子8
0は、所定の格子パターンに応じて補強部材6の下面に
形成された窒化シリコン膜81と、補強部材6の下面に
おける窒化シリコン膜81が形成されていない部分の上
及び窒化シリコン膜81上に形成された反射膜としての
金等の金属膜82と、から構成されている。
In this embodiment, the reflection type diffraction grating 8
0 denotes a silicon nitride film 81 formed on the lower surface of the reinforcing member 6 according to a predetermined lattice pattern, and a portion on the lower surface of the reinforcing member 6 where the silicon nitride film 81 is not formed and on the silicon nitride film 81. And a metal film 82 of gold or the like as a formed reflective film.

【0114】補強部材6上の金属膜82と窒化シリコン
膜81上の金属膜82との段差は、例えば、読み出し光
の波長λの1/4となっている。また、格子間隔、すな
わち、窒化シリコン膜81間の間隔は読み出し光の波長
λの2倍(例えば、約1μm)とされている。
The step between the metal film 82 on the reinforcing member 6 and the metal film 82 on the silicon nitride film 81 is, for example, 1 / of the wavelength λ of the reading light. The lattice spacing, that is, the spacing between the silicon nitride films 81 is set to twice (for example, about 1 μm) the wavelength λ of the reading light.

【0115】前記段差がλ/4であるので、格子の面と
垂直な方向(すなわち、図9中の下方向)に反射される
読み出し光について考えると、補強部材6上の金属膜8
2で反射した光と窒化シリコン膜81上の金属膜82で
反射した光との間の光路長差は、λ/2となり、位相条
件が合わない。そのため、図9(b)に示すように、読
み出し光jは、光路長差がλとなる1次の回折の方向に
回折される。このとき、格子間隔が2λであるので、1
次回折光の回折角θは30゜となる。
Since the step is λ / 4, considering the read light reflected in the direction perpendicular to the surface of the grating (ie, downward in FIG. 9), the metal film 8 on the reinforcing member 6
The optical path length difference between the light reflected at 2 and the light reflected at the metal film 82 on the silicon nitride film 81 is λ / 2, and the phase condition does not match. Therefore, as shown in FIG. 9B, the readout light j is diffracted in the direction of the first-order diffraction in which the optical path length difference is λ. At this time, since the lattice spacing is 2λ, 1
The diffraction angle θ of the next-order diffracted light is 30 °.

【0116】この読み出し光の回折光は、信号光である
前記干渉光のバックグラウンドとなるため、本実施の形
態による変換装置が1辺20mmの正方形の場合、当該
変換装置と読み出し光学系とを約35mm以上離すこと
により、前記回折光は読み出し光学系に入射することが
ない。
Since the diffracted light of the read light becomes the background of the interference light which is the signal light, when the conversion device according to the present embodiment is a square having a side of 20 mm, the conversion device and the read optical system are connected. By separating the light by about 35 mm or more, the diffracted light does not enter the readout optical system.

【0117】このように、本実施の形態では、照射され
る読み出し光のうちの干渉手段(ハーフミラー部11及
び膜9の先端側領域)に受光されて干渉光に変換される
読み出し光以外の光の大部分を、前記干渉光が前記干渉
手段から出射される方向(図9中の下方向)に対して傾
いた方向に偏向させて反射させる偏向反射手段として、
反射型回折格子80が採用されている。
As described above, in the present embodiment, of the read light to be irradiated, the light other than the read light which is received by the interference means (the half mirror section 11 and the front end region of the film 9) and converted into the interference light is received. As a deflecting / reflecting means for deflecting and reflecting most of the light in a direction inclined with respect to the direction in which the interference light is emitted from the interference means (downward in FIG. 9),
A reflection type diffraction grating 80 is employed.

【0118】本実施の形態によっても、前述した図1に
示す第1の実施の形態と同一の利点が得られる。
According to this embodiment, the same advantages as those of the first embodiment shown in FIG. 1 can be obtained.

【0119】なお、前述した図8に示す映像化装置にお
いて、光読み出し型放射−変位変換装置100として、
本実施の形態による変換装置を用いることができること
は、言うまでもない。
In the imaging apparatus shown in FIG. 8 described above, the light-reading radiation-displacement converter 100 is
It goes without saying that the conversion device according to the present embodiment can be used.

【0120】ここで、本実施の形態による変換装置の製
造方法の一例について、図10を参照して説明する。図
10は、この製造方法の各工程を示す概略断面図であ
り、図9に対応する断面を示している。図10におい
て、前述した図6及び図7中の各要素と同一又は対応す
る要素には同一符号を付し、その説明は省略する。
Here, an example of a method of manufacturing the converter according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing each step of the manufacturing method, and shows a cross section corresponding to FIG. 10, the same or corresponding elements as those in FIGS. 6 and 7 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0121】まず、図10には示していないが、図1に
示す変換装置の製造方法に関して前述した図6(a)〜
図6(d)に示す工程と同一の工程を経る。
First, although not shown in FIG. 10, the manufacturing method of the converter shown in FIG.
The same step as the step shown in FIG.

【0122】次に、図6(d)に示す状態の基板の裏面
の窒化シリコン膜35を、フォトエッチにより前記窒化
シリコン膜81の形状に合わせてパターニングする(図
10(a))。本例では、窒化シリコン膜35が前記窒
化シリコン膜81に相当することとなる。
Next, the silicon nitride film 35 on the back surface of the substrate in the state shown in FIG. 6D is patterned according to the shape of the silicon nitride film 81 by photoetching (FIG. 10A). In this example, the silicon nitride film 35 corresponds to the silicon nitride film 81.

【0123】その後、図10(a)に示す状態の基板の
下面に、前記金属膜82に相当する金の膜90を厚さ5
0nmで形成し、当該膜90の一部及び基板30の一部
をドライエッチングにより除去する(図10(b))。
Thereafter, a gold film 90 corresponding to the metal film 82 is formed on the lower surface of the substrate in the state shown in FIG.
Then, a part of the film 90 and a part of the substrate 30 are removed by dry etching (FIG. 10B).

【0124】次に、前述した図7(b)〜図7(d)を
参照して説明した工程と同じく、金属膜36及び金属薄
膜37の形成工程、犠牲層としてのレジスト膜38の形
成工程、アルミ薄膜39及び窒化シリコン薄膜40の形
成工程、ダイシング工程、並びに、レジスト膜38の除
去工程を順次経る(図10(c))。
Next, as in the steps described with reference to FIGS. 7B to 7D, the steps of forming the metal film 36 and the metal thin film 37, and forming the resist film 38 as a sacrificial layer , An aluminum thin film 39 and a silicon nitride thin film 40, a dicing process, and a resist film 38 removing process are sequentially performed (FIG. 10C).

【0125】最後に、図10(c)に示す状態の構造体
を前記容器20内に収容してその内部を真空に密封す
る。これにより、図9に示す光読み出し型放射−変位変
換装置が完成する。
Finally, the structure in the state shown in FIG. 10C is accommodated in the container 20 and the inside is sealed in a vacuum. Thus, the optical readout radiation-displacement converter shown in FIG. 9 is completed.

【0126】(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光読み出し型放射−変位変換装置に
ついて、図11を参照して説明する。
(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
An optical readout type radiation-to-displacement converter according to the embodiment will be described with reference to FIG.

【0127】図11は本発明の第4の実施の形態による
光読み出し型放射−変位変換装置の単位画素(単位素
子)の断面を模式的に示す図である。図11において、
図1中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付
し、その重複する説明は省略する。
FIG. 11 is a diagram schematically showing a cross section of a unit pixel (unit element) of an optical readout type radiation-to-displacement converter according to a fourth embodiment of the present invention. In FIG.
Elements that are the same as or correspond to the elements in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

【0128】本実施の形態による変換装置が前記図1に
示す第1の実施の形態による変換装置と異なる所は、図
1に示す変換装置では、補強部材6に傾斜した反射面6
a及び窒化シリコン膜7が形成されていたのに対し、本
実施の形態では、補強部材6には傾斜した反射面6a及
び窒化シリコン膜7は形成されておらず、補強部材6の
読み出し光入射側の面(図9中の下面)に、マイクロプ
リズムアレイ85が設けられ又は形成されている点のみ
である。なお、マイクロプリズムアレイ85は、周知の
方法で補強部材6の下面に形成してもよいし、予め別に
用意したものを補強部材6の下面に接合により設けても
よい。
The difference between the converter according to the present embodiment and the converter according to the first embodiment shown in FIG. 1 is that, in the converter shown in FIG.
a and the silicon nitride film 7 are formed, whereas in the present embodiment, the inclined reflecting surface 6 a and the silicon nitride film 7 are not formed on the reinforcing member 6, The only difference is that the microprism array 85 is provided or formed on the side surface (the lower surface in FIG. 9). The microprism array 85 may be formed on the lower surface of the reinforcing member 6 by a known method, or a separately prepared one may be provided on the lower surface of the reinforcing member 6 by bonding.

【0129】このように、本実施の形態では、照射され
る読み出し光のうちの干渉手段(ハーフミラー部11及
び膜9の先端側領域)に受光されて干渉光に変換される
読み出し光以外の光の大部分を、前記干渉光が前記干渉
手段から出射される方向(図11中の下方向)に対して
傾いた方向に偏向させて反射させる偏向反射手段とし
て、マイクロプリズムアレイ85が採用されているが、
本実施の形態によっても、前述した図1に示す第1の実
施の形態と同一の利点が得られる。
As described above, in this embodiment, of the read light to be irradiated, other than the read light which is received by the interference means (the half mirror section 11 and the tip side region of the film 9) and converted into the interference light. A microprism array 85 is employed as a deflecting / reflecting means for deflecting and reflecting most of the light in a direction inclined with respect to the direction in which the interference light is emitted from the interference means (downward in FIG. 11). But
According to this embodiment, the same advantages as those of the above-described first embodiment shown in FIG. 1 can be obtained.

【0130】なお、前述した図8に示す映像化装置にお
いて、光読み出し型放射−変位変換装置100として、
本実施の形態による変換装置を用いることができること
は、言うまでもない。
In the imaging device shown in FIG. 8 described above, the light-reading radiation-displacement converter 100 is
It goes without saying that the conversion device according to the present embodiment can be used.

【0131】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.

【0132】[0132]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
冷却器を用いることなく、放射の検出精度及び感度の向
上を図ることができる。
As described above, according to the present invention,
The radiation detection accuracy and sensitivity can be improved without using a cooler.

【0133】また、本発明によれば、偏向反射手段を採
用した場合には、S/Nの更なる向上と検出精度の更な
る向上とを同時に達成することができる。
Further, according to the present invention, when the deflecting / reflecting means is employed, further improvement in S / N and further improvement in detection accuracy can be achieved at the same time.

【0134】さらに、本発明によれば、反射部とハーフ
ミラー部との間の距離を特別に設定した場合には、放射
の検出感度の更なる向上を図ることができる。
Further, according to the present invention, when the distance between the reflecting section and the half mirror section is specially set, the radiation detection sensitivity can be further improved.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態による光読み出し型
放射−変位変換装置を示す図であり、図1(a)はその
装置全体の断面を模式的に示す図、図1(b)はその単
位画素の断面を模式的に示す拡大図である。
FIG. 1 is a diagram showing an optical readout type radiation-displacement conversion device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a diagram schematically showing a cross section of the entire device, and FIG. () Is an enlarged view schematically showing a cross section of the unit pixel.

【図2】図1に示す光読み出し型放射−変位変換装置
を、容器を取り除いて読み出し光入射側から見た概略斜
視図である。
FIG. 2 is a schematic perspective view of the optical readout radiation-displacement converter shown in FIG. 1 with a container removed and viewed from a readout light incident side.

【図3】図1に示す光読み出し型放射−変位変換装置の
変形例を示す図であり、図2に対応する概略斜視図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a modification of the optical readout type radiation-displacement converter shown in FIG. 1, and is a schematic perspective view corresponding to FIG. 2;

【図4】反射部とハーフミラー部との間の距離と干渉光
の強度との関係及び当該距離の初期設定値の一例を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a relationship between a distance between a reflection unit and a half mirror unit and the intensity of interference light, and an example of an initial setting value of the distance.

【図5】反射部とハーフミラー部との間の距離と干渉光
の強度との関係及び当該距離の初期設定値の他の例を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating another example of a relationship between a distance between a reflection unit and a half mirror unit and the intensity of interference light, and an initial setting value of the distance.

【図6】図1に示す光読み出し型放射−変位変換装置の
製造工程の一例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a manufacturing process of the optical readout type radiation-displacement converter shown in FIG.

【図7】図1に示す光読み出し型放射−変位変換装置の
製造工程であって、図6に引き続く製造工程を示す図で
ある。
FIG. 7 is a view showing a manufacturing process of the optical readout type radiation-displacement conversion device shown in FIG. 1, which is a manufacturing process subsequent to FIG. 6;

【図8】本発明の第2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. 8 is a schematic configuration diagram illustrating an imaging device according to a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施の形態による光読み出し型
放射−変位変換装置を示す図であり、図9(a)はその
装置全体の断面を模式的に示す図、図9(b)はその単
位画素の断面を模式的に示す拡大図である。
9A and 9B are diagrams showing an optical readout type radiation-to-displacement converter according to a third embodiment of the present invention. FIG. 9A is a diagram schematically showing a cross section of the entire device, and FIG. () Is an enlarged view schematically showing a cross section of the unit pixel.

【図10】図9に示す光読み出し型放射−変位変換装置
の製造工程の一例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the optical readout type radiation-displacement conversion device illustrated in FIG. 9;

【図11】本発明の第4の実施の形態による光読み出し
型放射−変位変換装置の単位画素の断面を模式的に示す
図である。
FIG. 11 is a diagram schematically showing a cross section of a unit pixel of an optical readout type radiation-to-displacement converter according to a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基体 2 支持脚 3 被支持部 4 薄膜部材 5 窓 6 補強部材 6a 反射面 8,9 膜 10 赤外線反射膜 11 ハーフミラー部 20 容器 50 赤外線用結像レンズ 60 CCD 71 半導体レーザ光源 72 コリメートレンズ 73 アナモリフィック・プリズム 74 偏光ビームスプリッタ 75 1/4波長板 76 レンズ 80 反射型回折格子 81 窒化シリコン膜 82 反射膜 85 マイクロプリズムアレイ 100 光読み出し型放射−変位変換装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base 2 Support leg 3 Supported part 4 Thin film member 5 Window 6 Reinforcement member 6a Reflection surface 8,9 film 10 Infrared reflection film 11 Half mirror part 20 Container 50 Infrared imaging lens 60 CCD 71 Semiconductor laser light source 72 Collimating lens 73 Anamorphic prism 74 Polarizing beam splitter 75 Quarter-wave plate 76 Lens 80 Reflective diffraction grating 81 Silicon nitride film 82 Reflective film 85 Microprism array 100 Optical readout radiation-displacement converter

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 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前記読
み出し光の入射方向と反対方向に出射させる干渉手段
と、 照射される読み出し光のうちの前記干渉手段に受光され
て前記干渉光に変換される読み出し光以外の光の大部分
を、前記干渉光が前記干渉手段から出射される方向に対
して傾いた方向に偏向させて反射させる偏向反射手段
と、 を備えたことを特徴とする光読み出し型放射−変位変換
装置。
1. A base, a supported part supported by the base, a radiation absorbing part receiving radiation and converting the radiation into heat, and a base member corresponding to the heat generated in the radiation absorbing part. A supported portion having a displacement portion that is displaced in a direction opposite to the incident direction of the read light by receiving the read light and changing the received read light into interference light having an interference state corresponding to the displacement of the displacement portion. An interference unit that emits light in a direction, and a majority of the light other than the readout light that is received by the interference unit and converted into the interference light, of the irradiation light, the interference light is emitted from the interference unit. And a deflecting / reflecting means for deflecting and reflecting in a direction inclined with respect to the direction in which the light is read out.
【請求項2】 前記基体は、前記干渉手段が前記読み出
し光を受光し前記干渉光を出射させる窓を有し、 前記偏向反射手段は、前記基体において前記窓を除く所
定領域において形成され前記読み出し光の入射方向に対
して傾斜した反射面を有することを特徴とする請求項1
記載の光読み出し型放射−変位変換装置。
2. The base has a window through which the interference unit receives the readout light and emits the interference light, and the deflection / reflection unit is formed in a predetermined area of the base except the window, and the readout is performed. 2. The device according to claim 1, further comprising a reflecting surface inclined with respect to a light incident direction.
An optical readout radiation-displacement converter according to any of the preceding claims.
【請求項3】 前記反射面は、前記窓を底として前記読
み出し光の入射側に拡がる断面台形状の空間を形成する
ように、前記窓の周囲又は両側の領域に形成されたこと
を特徴とする請求項2記載の光読み出し型放射−変位変
換装置。
3. The method according to claim 1, wherein the reflection surface is formed in a region around the window or on both sides thereof so as to form a trapezoidal space extending from the window as a bottom to the incident side of the readout light. The optical readout radiation-displacement converter according to claim 2.
【請求項4】 前記基体は、前記読み出し光に対して透
光性を有する薄膜部材と、該薄膜部材における前記窓に
対応する領域以外の所定領域を裏打ちする補強部材とを
有し、 前記反射面は、前記補強部材に形成されたことを特徴と
する請求項2又は3記載の光読み出し型放射−変位変換
装置。
4. The substrate has a thin-film member having a light-transmitting property with respect to the readout light, and a reinforcing member lining a predetermined region of the thin-film member other than a region corresponding to the window. The optical readout radiation-displacement converter according to claim 2 or 3, wherein a surface is formed on the reinforcing member.
【請求項5】 前記偏向反射手段は、前記基体に形成さ
れ又は前記基体に設けられた反射型回折格子を有するこ
とを特徴とする請求項1記載の光読み出し型放射−変位
変換装置。
5. An optical read-out radiation-displacement conversion apparatus according to claim 1, wherein said deflecting / reflecting means has a reflection type diffraction grating formed on or provided on said base.
【請求項6】 前記偏向反射手段は、前記基体に形成さ
れ又は前記基体に設けられたマイクロプリズムアレイを
有することを特徴とする請求項1記載の光読み出し型放
射−変位変換装置。
6. An optical read-out radiation-displacement conversion apparatus according to claim 1, wherein said deflecting / reflecting means has a microprism array formed on said substrate or provided on said substrate.
【請求項7】 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
せる干渉手段と、 を備え、 前記干渉手段は、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反射部と、該反射部と
対向するように前記基体に対して固定されたハーフミラ
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、を有し、 前記放射吸収部の発生する熱が増すに従って、前記干渉
光の強度が低下するように、前記反射部と前記ハーフミ
ラー部との間の距離を設定したことを特徴とする光読み
出し型放射−変位変換装置。
7. A base, a supported part supported by the base, a radiation absorbing part for receiving radiation and converting it to heat, and a base for the base in response to heat generated in the radiation absorbing part. A supported portion having a displacement portion that is displaced by the displacement portion; and 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 portion, and emits the readout light. The interference unit is a reflector that forms a part of the supported portion and is displaced according to the displacement of the displacement portion, and a half mirror portion fixed to the base so as to face the reflector. A half mirror unit that reflects only a part of the received readout light, and as the heat generated by the radiation absorbing unit increases, the reflection unit and the half unit reduce the intensity of the interference light. Set the distance between the mirror and Light reading type radiation, characterized in that - the displacement converter.
【請求項8】 前記ハーフミラー部の反射率は略1/3
であることを特徴とする請求項7記載の光読み出し型放
射−変位変換装置。
8. The reflectance of said half mirror portion is approximately 1/3.
The optical readout radiation-displacement conversion device according to claim 7, wherein:
【請求項9】 前記変位部が、異なる膨張係数を有する
異なる物質の互いに重なった少なくとも2つの層を有す
ることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の
光読み出し型放射−変位変換装置。
9. The light-reading radiation-to-displacement converter according to claim 1, wherein the displacement part has at least two layers of different materials having different coefficients of expansion that are superimposed on each other. apparatus.
【請求項10】 前記被支持部及び前記干渉手段を1個
の素子として当該素子を複数個有し、当該素子が1次元
状又は2次元状に配列されたことを特徴とする請求項1
乃至9のいずれかに記載の光読み出し型放射−変位変換
装置。
10. The device according to claim 1, wherein the supported part and the interference means are one element and a plurality of the elements are provided, and the elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally.
10. An optical readout radiation-displacement converter according to any one of claims 9 to 9.
【請求項11】 請求項10記載の光読み出し型放射−
変位変換装置と、 前記各素子の前記干渉手段にそれぞれ前記読み出し光を
照射し、前記各素子の前記干渉手段から出射された前記
干渉光に基づいて前記各素子の前記変位部の変位に応じ
た光学像を形成する読み出し光学系と、 を備えたことを特徴とする映像化装置。
11. Optical readout radiation according to claim 10.
A displacement converter, irradiating the readout light to the interference means of each element, and responding to the displacement of the displacement part of each element based on the interference light emitted from the interference means of each element. An imaging device, comprising: a readout optical system that forms an optical image.
【請求項12】 前記光学像を撮像する撮像手段を備え
たことを特徴とする請求項11記載の映像化装置。
12. The imaging device according to claim 11, further comprising an imaging unit that captures the optical image.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011035257A (en) * 2009-08-04 2011-02-17 Showa Denko Kk Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
JP2013029603A (en) * 2011-07-27 2013-02-07 Seiko Epson Corp Tilt structure, method of manufacturing tilt structure and spectroscopic sensor
JP2013200267A (en) * 2012-03-26 2013-10-03 Toyota Central R&D Labs Inc Infrared detector

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011035257A (en) * 2009-08-04 2011-02-17 Showa Denko Kk Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
JP2013029603A (en) * 2011-07-27 2013-02-07 Seiko Epson Corp Tilt structure, method of manufacturing tilt structure and spectroscopic sensor
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