JPH11223556A - Optical readout type radiation-displacement converter and its manufacture - Google Patents

Optical readout type radiation-displacement converter and its manufacture

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JPH11223556A
JPH11223556A JP10039717A JP3971798A JPH11223556A JP H11223556 A JPH11223556 A JP H11223556A JP 10039717 A JP10039717 A JP 10039717A JP 3971798 A JP3971798 A JP 3971798A JP H11223556 A JPH11223556 A JP H11223556A
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JP
Japan
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displacement
light
film
radiation
readout
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Application number
JP10039717A
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Japanese (ja)
Inventor
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
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Publication of JPH11223556A publication Critical patent/JPH11223556A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the radiation detecting accuracy and sensitivity of an optical readout type radiation-displacement converter without using any cooler and to secure the sufficient strength of the structure of the converter itself and, at the same time, to simplify the manufacturing process of the converter. SOLUTION: A section 3 to be supported is supported by a substrate 1 through a leg section 2. The section 3 is provided with an infrared absorbing film 4 which converts infrared rays into heat upon receiving the infrared rays and displacing section 4 and 5 which are displaced against the substrate 1 on the principle of a bimetal in accordance with the heat generated from the film 4. A reflecting film 5 receives readout light (j) and emits the reflected light of the readout light (j) by changing the reflecting direction and reflecting position in accordance with the displacement of the displacing sections 4 and 5. Of the layers 4 and 5 constituting the section 3, at least one layer 4 is formed continuously to the leg section 2 so that the layer 4 may constitute the section 2.

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−変位変換装置及びその
製造方法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 mold radiation-displacement conversion device and a manufacturing method thereof.

【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】また、赤外線検出器においても、構造上の
強度が十分に確保されるとともに、製造工程が簡単で安
価に提供することができることが望まれる。
It is also desired that the infrared detector has sufficient structural strength, is simple in manufacturing process, and can be provided at low cost.

【0016】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に用いられる光読み出し型放射−変
位変換装置であって、しかも、自身の構造上の強度を十
分に確保することができるとともに製造工程が簡単で安
価に提供することができる光読み出し型放射−変位変換
装置及びその製造方法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-described circumstances, and is an optical readout type radiation-to-displacement conversion device used for a radiation detection device having high detection accuracy and high sensitivity without requiring a cooler. Moreover, it is an object of the present invention to provide an optical readout type radiation-to-displacement conversion device which can sufficiently secure its own structural strength and can be provided at a low cost with a simple manufacturing process, and a method for manufacturing the same. Things.

【0017】[0017]

【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、前記基体に脚部を介して支持され
た被支持部であって、放射を受けて熱に変換する放射吸
収部と、該放射吸収部にて発生した熱に応じて前記基体
に対して変位する変位部と、を有する被支持部と、読み
出し光を受光し、受光した読み出し光に前記変位部の変
位に応じた変化を与えて当該変化した読み出し光を出射
させる光作用部と、を備えた光読み出し型放射−変位変
換装置において、前記被支持部を構成する層のうちの少
なくとも1つの層が、前記脚部をも構成するように、前
記脚部にかけて連続して形成されたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical readout radiation-to-displacement converter, comprising: a base; and a supported base supported on the base via a leg. A supported portion having a radiation absorbing portion that receives radiation and converts it into heat, and a displacement portion that is displaced with respect to the base in accordance with the heat generated by the radiation absorbing portion; And a light acting portion for giving a change to the received readout light in accordance with the displacement of the displacement portion and emitting the changed readout light, the light-reading type radiation-displacement conversion device comprising: At least one of the layers constituting the portion is formed continuously over the leg portion so as to also constitute the leg portion.

【0018】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光作用部に照射され
る。光作用部は、受光した読み出し光に前記変位部の変
位に応じた変化を与えて当該変化した読み出し光を出射
させるので、結局、放射吸収部に照射された放射が読み
出し光の変化に変換されることになる。したがって、光
作用部から出射された読み出し光に基づいて放射を検出
することができる。この時、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の変
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 light action section. The light acting section gives the received reading light a change in accordance with the displacement of the displacement section and emits the changed reading light.As a result, the radiation applied to the radiation absorbing section is converted into a change in the reading light. Will be. Therefore, the radiation can be detected based on the readout light emitted from the light acting section. At this time, since displacement detection by light can be performed with high sensitivity, according to the first aspect, radiation can be detected with high sensitivity. Also,
In the first aspect, unlike the above-described conventional thermal infrared detector, the radiation is not converted into a resistance value (electric signal) through heat, but the radiation is converted into a change in readout light through heat and displacement. Therefore, there is no need to supply current to the supported portion supported by the base, and no self-heating occurs 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.

【0019】そして、前記第1の態様では、被支持部を
構成する層のうちの少なくとも1つの層が脚部をも構成
するように脚部にかけて連続して形成されているので、
被支持部と脚部とをそれぞれ独立した層で構成する場合
に比べて、被支持部と脚部との間の強度が大きくなり、
構造上の強度を十分に確保することができる。また、こ
のように被支持部と脚部との間の強度を大きくすること
ができるので、被支持部の大きさも大きくすることがで
き、ひいては放射の検出感度を一層高めることができ
る。
In the first aspect, at least one of the layers constituting the supported portion is formed continuously over the legs so as to also constitute the legs.
The strength between the supported portion and the leg is greater than when the supported portion and the leg are configured as independent layers,
Sufficient structural strength can be ensured. In addition, since the strength between the supported portion and the leg portion can be increased in this manner, the size of the supported portion can be increased, and the radiation detection sensitivity can be further increased.

【0020】さらに、前記第1の態様によれば、被支持
部を構成する層のうちの少なくとも1つの層と脚部とが
連続しているので、被支持部と脚部とをそれぞれ独立し
た層で構成する場合に比べて、製造工程が簡略化されて
安価となる。
Further, according to the first aspect, since at least one of the layers constituting the supported portion and the leg are continuous, the supported portion and the leg are independent of each other. The manufacturing process is simplified and the cost is reduced as compared with the case of forming a layer.

【0021】なお、前記第1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 optical readout type radiation-to-displacement converter according to the first aspect converts radiation into a change in readout light, and its use is necessarily limited to the use of detecting incident radiation. Not something. In the first aspect, the type of incident radiation, the type of readout light, and the like can be appropriately selected depending on the application.

【0022】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、前記少なくとも1つの
層は、前記被支持部を構成する層のうちの最も熱伝導率
の低い層であるものである。
An optical readout radiation-displacement converter according to a second aspect of the present invention is the optical readout radiation-displacement converter according to the first aspect, wherein the at least one layer constitutes the supported portion. This is the layer having the lowest thermal conductivity among the layers to be formed.

【0023】この第2の態様のように、前記少なくとも
1つの層を、前記被支持部を構成する層のうちの最も熱
伝導率の低い層としておけば、脚部の熱伝導率を低くし
ておくことになることから、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。
As in the second aspect, when the at least one layer is a layer having the lowest thermal conductivity among the layers constituting the supported portion, the thermal conductivity of the legs is reduced. Therefore, the degree of thermal insulation of the supported part from the base can be increased, thereby improving the accuracy and efficiency of radiation conversion, and the radiation detection accuracy and detection sensitivity. Can be improved, which is preferable.

【0024】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1又は第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、前記少なくと
も1つの層は、前記被支持部を構成する層のうちの最も
ヤング率が大きい層であるものである。
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 first or second aspect, wherein the at least one layer comprises the supported substrate. The layer having the highest Young's modulus among the layers constituting the portion.

【0025】この第3の態様のように、前記少なくとも
1つの層を、前記被支持部を構成する層のうちの最もヤ
ング率が大きい(すなわち、硬い)層としておけば、被
支持部と脚部との間の強度が一層高まるので、好まし
い。
As in the third aspect, if the at least one layer is a layer having the largest Young's modulus (that is, a hard layer) among the layers constituting the supported portion, the supported portion and the leg are formed. This is preferable because the strength between the portions is further increased.

【0026】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1乃至第3のいずれかの態
様による光読み出し型放射−変位変換装置を製造する方
法であって、基板上に、該基板上の少なくとも前記脚部
が前記基板と接する領域を除く領域に、犠牲層を形成す
る段階と、前記犠牲層が形成された前記基板上に、前記
被支持部の少なくとも一部を構成するとともに前記脚部
をも構成する少なくとも1つの層であって、前記脚部及
び前記被支持部の形状に合わせてパターニングされた少
なくとも1つの層を形成する段階と、前記犠牲層を除去
する段階とを備えたものである。
An optical readout radiation-displacement converter according to a fourth aspect of the present invention is a method of manufacturing the optical readout radiation-displacement converter according to any one of the first to third aspects, comprising: Forming a sacrificial layer on at least a region of the substrate other than a region where the leg portion contacts the substrate; and forming at least a part of the supported portion on the substrate on which the sacrificial layer is formed. Forming at least one layer that also constitutes the leg portion and also forms the leg portion, the at least one layer being patterned according to the shape of the leg portion and the supported portion, and removing the sacrificial layer. And a stage for performing the operation.

【0027】この第4の態様によれば、脚部と同時に被
支持部の少なくとも一部も同時に形成することができる
ので、脚部と被支持部とを別個に形成する場合に比べ
て、製造工程が簡略化され、コストダウンを図ることが
できる。
According to the fourth aspect, at least a part of the supported portion can be formed at the same time as the leg, so that the manufacturing can be performed as compared with the case where the leg and the supported portion are formed separately. The process is simplified, and the cost can be reduced.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明による光読み出し型
放射−変位変換装置及びその製造方法について、図面を
参照して説明する。以下の説明では、放射を赤外線とし
読み出し光を可視光とした例について説明するが、本発
明では、放射を赤外線以外のX線や紫外線やその他の種
々の放射としてもよいし、また、読み出し光を可視光以
外の他の光としてもよい。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing an optical readout type radiation-to-displacement converter according to the present invention; In the following description, an example will be described in which the radiation is infrared light and the readout light is visible light. However, in the present invention, the radiation may be X-rays, ultraviolet rays, or other various radiations other than infrared light, May be other light than visible light.

【0029】(第1の実施の形態)まず、本発明による
第1の実施の形態による光読み出し型放射−変位変換装
置について、図1を参照して説明する。
(First Embodiment) First, an optical readout type radiation-to-displacement converter according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0030】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)はその単位画素(単位素子)の赤外線iが入射し
ていない状態の断面を模式的に示す図、図1(b)は単
位画素の赤外線iが入射している状態の断面を模式的に
示す図、図1(c)は図1(a)中のA−A’矢視図、
図1(d)は画素の配置状態を示す平面図であって図1
(c)に対応する平面図である。
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 a diagram schematically illustrating a cross section of the unit pixel (unit element) in a state where the infrared ray i is not incident, and FIG. 1B is a schematic view illustrating a cross section of the unit pixel in a state where the infrared ray i is incident. FIG. 1C is a view taken in the direction of arrows AA ′ in FIG.
FIG. 1D is a plan view showing an arrangement state of the pixels.
It is a top view corresponding to (c).

【0031】本実施の形態による放射−変位変換装置
は、基体としての基板1と、脚部2を介して基板1上に
浮いた状態に支持された被支持部3とを備えている。
The radiation-to-displacement conversion apparatus according to the present embodiment includes a substrate 1 as a base and a supported portion 3 supported on the substrate 1 via legs 2 so as to be floated.

【0032】本実施の形態では、基板1上に被支持部3
が設けられ、基板1の下方から赤外線iが入射されると
ともに基板1の上方から読み出し光jが入射されるよう
に構成されているので、基板1は、赤外線iを透過する
材料で構成されている。具体的には、基板1として、シ
リコン基板やGe基板などを用いることができる。もっ
とも、基板1の下方から読み出し光が入射されるととも
に基板1の上方から赤外線iが入射される場合には、読
み出し光を透過させる材料で基板1を構成しておけばよ
い。もっとも、基板1における赤外線又は読み出し光の
所望の通過領域(図1(a)中の領域L1)に開口を形
成すれば、基板1の材料は何ら限定されるものではな
い。
In the present embodiment, the supported portion 3
Is provided so that the infrared light i is incident from below the substrate 1 and the readout light j is incident from above the substrate 1. Therefore, the substrate 1 is made of a material that transmits the infrared light i. I have. Specifically, a silicon substrate, a Ge substrate, or the like can be used as the substrate 1. However, when the reading light is incident from below the substrate 1 and the infrared light i is incident from above the substrate 1, the substrate 1 may be made of a material that transmits the reading light. However, the material of the substrate 1 is not limited at all if an opening is formed in a desired region of the substrate 1 where infrared light or readout light passes (region L1 in FIG. 1A).

【0033】前記被支持部3は、互いに重なった2つの
膜(層)4,5から構成されている。下側の膜4は、赤
外線を受けて熱に変換する赤外線吸収部となっている。
膜4及び膜5は、互いに異なる膨張係数を有する異なる
物質で構成されており、いわゆる熱バイモルフ構造を構
成している。したがって、本実施の形態では、膜4,5
は、赤外線吸収部としての膜4にて発生した熱に応じて
基板1に対して変位する変位部を構成している。後述す
るように膜4,5がカンチレバーを構成しているので、
下側の膜4の膨張係数が上側の膜5の膨張係数より大き
い場合には、前記熱により図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4の膨張係数が上
側の膜5の膨張係数より小さくてもよく、この場合に
は、前記熱により下方に湾曲して傾斜することになる。
また、本実施の形態では、上側の膜5は、読み出し光j
を反射する反射部を構成しており、読み出し光jを受光
し、受光した読み出し光に前記変位部の変位に応じた変
化を与えて当該変化した読み出し光を出射させる光作用
部を構成している。すなわち、反射部としての膜5は、
読み出し光jを受光し、受光した読み出し光に変位部と
しての膜4,5の変位に応じた反射方向の変化や反射位
置の変化を与えて当該変化した読み出し光を反射光とし
て出射させる。
The supported part 3 is composed of two films (layers) 4 and 5 which are overlapped with each other. The lower film 4 is an infrared absorbing portion that receives infrared rays and converts them into heat.
The film 4 and the film 5 are made of different materials having different expansion coefficients, and constitute a so-called thermal bimorph structure. Therefore, in the present embodiment, the films 4, 5
Constitutes a displacement portion that displaces with respect to the substrate 1 in response to heat generated in the film 4 as an infrared absorbing portion. As described later, the membranes 4 and 5 constitute a cantilever,
When the expansion coefficient of the lower film 4 is larger than the expansion coefficient of the upper film 5, the heat causes the heat to bend upward and incline as shown in FIG. Conversely, the expansion coefficient of the lower film 4 may be smaller than the expansion coefficient of the upper film 5, and in this case, the heat causes the film to curve downward and tilt.
Further, in the present embodiment, the upper film 5 has the read light j
And a light action unit that receives the readout light j, gives a change to the received readout light according to the displacement of the displacement unit, and emits the changed readout light. I have. That is, the film 5 as the reflecting portion is
The readout light j is received, and the received readout light is given a change in the reflection direction and a change in the reflection position in accordance with the displacement of the films 4 and 5 as the displacement portions, and the changed readout light is emitted as reflected light.

【0034】以上の説明からわかるように、本実施の形
態では、膜4が変位部の一部及び赤外線吸収部を兼用
し、膜5が変位部の他の一部及び光作用部としての読み
出し光反射部を兼用している。換言すれば、赤外線吸収
部が変位部の一部をなし、読み出し光反射部が変位部の
一部をなしている。このため、構造が簡単で安価とな
る。なお、本実施の形態では、光作用部としての読み出
し光反射部である膜5は、当然ながら、被支持部3の一
部をなすとともに変位部の変位に従って変位することに
なる。本実施の形態では、膜4の物質としては、例え
ば、金黒、セラミックス(例えば、ZrO2,MnO2
FeO3,CoO,CuO,Al23,MgO,SiO2
などの混合焼結体)、ポジレジスト、ネガレジスト、グ
ラファイト(カーボン)、SiNなどを用いることがで
きる。膜5の物質としては、例えば、Al、Ag、Mg
Oなどや後述する表1に挙げられている金属を用いるこ
とができる。
As can be seen from the above description, in the present embodiment, the film 4 also serves as a part of the displacement part and the infrared absorbing part, and the film 5 is used as the other part of the displacement part and the readout as the light acting part. The light reflector is also used. In other words, the infrared absorption part forms a part of the displacement part, and the readout light reflection part forms a part of the displacement part. Therefore, the structure is simple and inexpensive. In the present embodiment, the film 5, which is the readout light reflecting portion as the light acting portion, naturally forms a part of the supported portion 3 and is displaced in accordance with the displacement of the displacement portion. In the present embodiment, the material of the film 4 is, for example, gold black, ceramics (for example, ZrO 2 , MnO 2 ,
FeO 3 , CoO, CuO, Al 2 O 3 , MgO, SiO 2
, A positive resist, a negative resist, graphite (carbon), SiN, or the like. Examples of the material of the film 5 include Al, Ag, and Mg.
O and the metals listed in Table 1 described below can be used.

【0035】もっとも、赤外線吸収部を変位部の一部と
して兼用するとともに、読み出し光反射部を変位部から
独立させてもよい。この場合、例えば、前記被支持部3
を3つの膜を積層したもので構成し、下側の膜を前記膜
4と同一の物質で構成し、上側の膜を前記膜5と同一の
物質で構成し、中間の膜を下側の膜の物質の膨張係数と
異なる膨張係数を有する物質で構成すればよい。また、
赤外線吸収部を変位部から独立させるとともに、読み出
し光反射部を変位部の一部として兼用してもよい。この
場合、例えば、前記被支持部3を3つの膜を積層したも
ので構成し、下側の膜を前記膜4と同一の物質で構成
し、上側の膜を前記膜5と同一の物質で構成し、中間の
膜を上側の膜の物質の膨張係数と異なる膨張係数を有す
る物質で構成すればよい。さらに、赤外線吸収部を変位
部から独立させるとともに、読み出し光反射部を変位部
から独立させてもよい。この場合、例えば、前記被支持
部3を4つの膜を積層したもので構成し、最も下側の膜
を前記膜4と同一の物質で構成し、最も上側の膜を前記
膜5と同一の物質で構成し、中間の2つの膜を互いに異
なる膨張係数を有する異なる任意の物質で構成すればよ
い。この中間の2つの膜の材料としては、例えば、バイ
メタルの材料として知られている下記の表1に挙げる金
属材料を用いてもよい。また、この中間の2つの膜の材
料としては、例えば、金属膜(Zn,Cd,Pb,M
g,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,I
nSb,HgCdTeなど)を用いてもよい。
However, the infrared absorbing portion may be used as a part of the displacement portion, and the reading light reflection portion may be independent of the displacement portion. In this case, for example, the supported portion 3
Is formed by laminating three films, the lower film is made of the same material as the film 4, the upper film is made of the same material as the film 5, and the intermediate film is the lower film. The film may be made of a material having an expansion coefficient different from that of the material of the film. Also,
The infrared absorbing section may be independent of the displacement section, and the readout light reflection section may also be used as a part of the displacement section. In this case, for example, the supported portion 3 is formed by stacking three films, the lower film is formed of the same material as the film 4, and the upper film is formed of the same material as the film 5. In this case, the intermediate film may be made of a material having an expansion coefficient different from that of the material of the upper film. Further, the infrared absorbing section may be independent of the displacement section, and the readout light reflecting section may be independent of the displacement section. In this case, for example, the supported portion 3 is formed by stacking four films, the lowermost film is formed of the same material as the film 4, and the uppermost film is formed of the same material as the film 5. The two intermediate films may be made of different materials having different coefficients of expansion. As a material of the intermediate two films, for example, a metal material listed in Table 1 below, which is known as a bimetal material, may be used. The material of the two intermediate films is, for example, a metal film (Zn, Cd, Pb, M
g, Al, Ni, W, Pt, etc.) and an insulating film (SiO 2 ,
SiN, polyimide, etc.)
A combination of an insulating film and another insulating film may be used, or a semiconductor film (polysilicon, a-Si, I
nSb, HgCdTe, etc.).

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】また、本実施の形態では、図1に示すよう
に、被支持部3の一端が脚部2を介して基板1に支持さ
れることにより被支持部3が基板1から隙間6を隔てて
浮いた構造になっており、膜4,5からなる変位部はカ
ンチレバーを構成している。このように被支持部3が基
板1から浮いているので、被支持部3と基板1との間の
熱抵抗が大きくなっている。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, one end of the supported portion 3 is supported by the substrate 1 via the leg portion 2 so that the supported portion 3 separates the gap 6 from the substrate 1. It has a structure floating apart, and the displacement part composed of the films 4 and 5 constitutes a cantilever. Since the supported portion 3 floats from the substrate 1 in this manner, the thermal resistance between the supported portion 3 and the substrate 1 is increased.

【0038】そして、本実施の形態では、被支持部3を
構成する層(膜)4,5のうちの下側の層4が、脚部2
をも構成するように、脚部2にかけて連続して形成され
ている。すなわち、被支持部3を構成する下側の膜4と
脚部2とが同一材料にて共通して形成されている。もっ
とも、本発明では、後述する第2の実施の形態のように
被支持部3を構成する層4,5のうちの上側の層5が脚
部2をも構成するようにしてもよいし、被支持部3を構
成する層4,5の全てが脚部2をも構成するようにして
もよい。また、被支持部3が前述したように3層以上で
構成される場合には、そのうちの少なくとも1つの層が
脚部2をも構成するようにすればよい。
In this embodiment, the lower layer 4 of the layers (films) 4 and 5 constituting the supported portion 3 is
Are formed continuously over the leg portion 2. That is, the lower film 4 and the leg 2 constituting the supported portion 3 are commonly formed of the same material. However, in the present invention, the upper layer 5 of the layers 4 and 5 constituting the supported portion 3 may also constitute the leg 2 as in a second embodiment described later, All of the layers 4 and 5 constituting the supported portion 3 may also constitute the leg 2. When the supported portion 3 is composed of three or more layers as described above, at least one of the layers may constitute the leg portion 2.

【0039】ここで、被支持部3を構成する層のうちの
脚部2をも構成する1つ以上の層は、被支持部3を構成
する層のうちの最も熱伝導率の低い層とすることが、好
ましい。この場合、脚部2の熱伝導率を低くしておくこ
とになることから、被支持部3の基板1に対する熱的な
絶縁の程度を高めることができる。したがって、被支持
部3から熱エネルギーが逃げ難く、わずかな赤外線の入
射によっても膜4は温度上昇を生じ、赤外光検出感度が
高まる。
Here, one or more of the layers constituting the supported portion 3 also constituting the leg portion 2 are the same as the layer having the lowest thermal conductivity among the layers constituting the supported portion 3. Is preferred. In this case, since the thermal conductivity of the leg portion 2 is reduced, the degree of thermal insulation of the supported portion 3 from the substrate 1 can be increased. Therefore, it is difficult for the thermal energy to escape from the supported portion 3, and the temperature of the film 4 is increased even by the slight incidence of infrared light, and the infrared light detection sensitivity is increased.

【0040】また、被支持部3を構成する層のうちの脚
部2をも構成する1つ以上の層は、被支持部3を構成す
る層のうちの最もヤング率が大きい(すなわち、硬い)
層とすることが、被支持部と脚部との間の強度を一層高
める上で、好ましい。
One or more of the layers constituting the supported portion 3 also constituting the leg 2 have the largest Young's modulus among the layers constituting the supported portion 3 (that is, the hardest layer). )
It is preferable to form a layer in order to further increase the strength between the supported portion and the leg portion.

【0041】本実施の形態では、図1(d)に示すよう
に、膜4,5及び脚部2を単位画素(単位素子)とし
て、当該画素が基板1上に2次元状に配置されている。
もっとも、必要に応じて当該画素は基板1上に1次元状
に配置してもよいし、単に放射の強度のみを検出するよ
うな場合には、単一の画素のみを基板1上に配置しても
よい。
In this embodiment, as shown in FIG. 1D, the films 4 and 5 and the leg 2 are used as unit pixels (unit elements), and the pixels are two-dimensionally arranged on the substrate 1. I have.
Needless to say, the pixels may be arranged one-dimensionally on the substrate 1 as necessary, or if only the intensity of radiation is to be detected, only a single pixel may be arranged on the substrate 1. You may.

【0042】次に、図1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2を参
照して説明する。図2は、この製造方法の各工程を示す
概略断面図であり、図1(a)に対応する断面を示して
いる。
Next, the optical readout type radiation-to-displacement converter shown in FIG. 1 can be manufactured by using, for example, a semiconductor manufacturing process. One example of the manufacturing method will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing each step of the manufacturing method, and shows a cross section corresponding to FIG.

【0043】まず、前記基板1に相当するシリコン基板
11上の全面にスピンコート法等により犠牲層としての
ポリイミド膜(例えば、レジストでもよい)12(例え
ば、厚さ1μm)を被着させ、該ポリイミド膜12にお
ける前記脚部2に相当する箇所にフォトリソエッチング
法により穴(開口)12aをあける(図2(a))。
First, a polyimide film (for example, a resist) 12 (for example, 1 μm thick) as a sacrificial layer is deposited on the entire surface of a silicon substrate 11 corresponding to the substrate 1 by spin coating or the like. Holes (openings) 12a are made in the polyimide film 12 at positions corresponding to the legs 2 by photolithography (FIG. 2A).

【0044】次に、当該穴12aを埋めるように、ポリ
イミド膜12上の全面に前記脚部2及び被支持部3の下
側の前記膜4に相当する金黒14(例えば、厚さ100
0オングストローム)を蒸着法により被着させる。更
に、この金黒14上に、被支持部3の上側の前記膜5に
相当するアルミニウム15(例えば、厚さ1000オン
グストローム)をスパッタ法により被着させる。その
後、金黒14及びアルミニウム15を、膜4,5の形状
に合わせてフォトリソエッチング法によりパターニング
する(図2(b))。
Next, a gold black 14 (for example, having a thickness of 100 mm) corresponding to the film 4 below the leg 2 and the supported portion 3 is formed on the entire surface of the polyimide film 12 so as to fill the hole 12a.
0 Å) by vapor deposition. Further, aluminum 15 (for example, a thickness of 1000 Å) corresponding to the film 5 above the supported portion 3 is deposited on the gold black 14 by a sputtering method. Thereafter, the gold black 14 and the aluminum 15 are patterned by a photolithographic etching method according to the shapes of the films 4 and 5 (FIG. 2B).

【0045】次に、図面には示していないが、図2
(b)に示す状態の基板をダイシング等により個々のチ
ップに分割する。このダイシングの際には水が吹き付け
られるなどにより力が加わるが、各膜14,15は、犠
牲層としてのポリイミド膜12により支持され固定され
ているので、当該膜14,15が変形したり破損したり
するおそれはない。
Next, although not shown in the drawings, FIG.
The substrate in the state shown in (b) is divided into individual chips by dicing or the like. In this dicing, a force is applied by spraying water or the like. However, since each of the films 14 and 15 is supported and fixed by the polyimide film 12 as a sacrificial layer, the films 14 and 15 are deformed or damaged. There is no danger.

【0046】最後に、アッシング法などにより犠牲層と
してのポリイミド膜12を除去する(図2(c))。こ
れにより、図1に示す光読み出し型放射−変位変換装置
が完成する。ポリイミド膜12の除去は、ウエットエッ
チング法やドライエッチング法等により行ってもよい。
ウエットエッチング法によりポリイミド膜12を除去し
た場合には、エッチング液をリンスした後、凝固昇華法
などにより乾燥を行えばよい。凝固昇華法を用いるの
は、キャピラリーフォースによって、膜14における被
支持部の下側層に相当する部分が基板11と接触してし
まうのを防止するためである。
Finally, the polyimide film 12 as a sacrificial layer is removed by an ashing method or the like (FIG. 2C). Thus, the optical readout radiation-displacement converter shown in FIG. 1 is completed. The removal of the polyimide film 12 may be performed by a wet etching method, a dry etching method, or the like.
When the polyimide film 12 is removed by a wet etching method, the etchant may be rinsed and then dried by a solidification sublimation method or the like. The reason for using the solidification sublimation method is to prevent a portion corresponding to the lower layer of the supported portion of the film 14 from coming into contact with the substrate 11 by the capillary force.

【0047】以上説明した製造方法の各工程は周知の半
導体微細加工技術そのものを応用したものであり、この
製造方法によれば、図1に示す光読み出し型放射−変位
変換装置を容易に製造することができる。特に、本実施
の形態では、前記金黒14を形成することにより、脚部
2及び被支持部3の一部(すなわち、下側の層4)に相
当する部分を同時に形成しているので、脚部2と被支持
部3とを別個に形成する場合に比べて、製造工程が簡略
され、コストダウンを図ることができる。また、製造途
中においては、被支持部3を構成している変位部(金黒
14及びアルミニウム15)は犠牲層(ポリイミド膜1
2)を除去するまで当該犠牲層に支持され固定されてい
るため、変位部が変形したり破損したりしてしまう不良
は全く生じない。
Each of the steps of the manufacturing method described above is an application of the well-known semiconductor fine processing technology itself. According to this manufacturing method, the optical readout radiation-displacement converter shown in FIG. 1 is easily manufactured. be able to. Particularly, in the present embodiment, by forming the gold black 14, a portion corresponding to a part of the leg portion 2 and the supported portion 3 (that is, the lower layer 4) is formed at the same time. As compared with the case where the leg portion 2 and the supported portion 3 are separately formed, the manufacturing process is simplified, and the cost can be reduced. Further, during the manufacturing, the displacement parts (gold black 14 and aluminum 15) constituting the supported part 3 are not covered with the sacrificial layer (polyimide film 1).
Since the sacrifice layer is supported and fixed until 2) is removed, there is no defect that the displacement portion is deformed or damaged.

【0048】なお、前述したように、図1に示す光読み
出し型放射−変位変換装置では、膜4が変位部の一部及
び赤外線吸収部を兼用し、膜5が変位部の他の一部及び
光作用部としての読み出し光反射部を兼用しているが、
読み出し光反射部(読み出し光反射膜)及び赤外線吸収
部(赤外線吸収膜)のうちの一方又は両方を膜4,5と
独立させてもよい。この場合の光読み出し型放射−変位
変換装置も、前記図2に示す製造方法において、当該読
み出し光反射膜及び赤外線吸収膜の一方又は両方を膜
4,5と同様に形成する工程を含むようにした製造方法
により製造することができる。
As described above, in the optical readout type radiation-to-displacement converter shown in FIG. 1, the film 4 also serves as a part of the displacement part and the infrared absorption part, and the film 5 is another part of the displacement part. And also serves as a readout light reflection part as a light action part,
One or both of the reading light reflecting portion (reading light reflecting film) and the infrared absorbing portion (infrared absorbing film) may be independent of the films 4 and 5. The optical readout radiation-displacement converter in this case also includes a step of forming one or both of the readout light reflection film and the infrared absorption film in the same manner as the films 4 and 5 in the manufacturing method shown in FIG. It can be manufactured by the manufacturing method described above.

【0049】以上説明した図1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中の下方から入射される。この赤外線iは、
基板1を透過して赤外線吸収部を兼ねる膜4により吸収
されて熱に変換される。図1(b)に示すように、膜4
にて発生した熱に応じて変位部を兼ねる膜4,5が上方
に湾曲して傾斜する。すなわち、入射した赤外線iが、
その量に応じた膜4,5の変位に変換される。一方、後
述する読み出し光学系により、可視光の読み出し光j
が、図1中の上方から入射されて反射部を兼ねる膜5に
照射される。膜5は、その変位に応じた反射方向の変化
や反射位置の変化を与えて当該変化した読み出し光を反
射光として出射させるので、結局、膜4に照射された赤
外線が読み出し光の反射光の変化に変換されることにな
る。したがって、後述するように、膜5にて反射された
読み出し光の反射光に基づいて赤外線を検出することが
できる。このとき、光による変位検出は高感度で行うこ
とができることから、本実施の形態によれば、赤外線を
高感度で検出することが可能となる。また、本実施の形
態では、赤外線を熱を経て抵抗値(電気信号)に変換す
るのではなく、赤外線を熱及び変位を経て読み出し光の
変化に変換するので、基板1により支持された被支持部
3には電流を流す必要がなく、被支持部3には自己発熱
が生じない。したがって、本実施の形態によれば、入射
した赤外線のみによる熱を検出することになるので、S
/Nが向上し、検出精度が向上する。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 FIG. 1 described above, infrared rays i are incident from below in FIG. This infrared light i
The light passes through the substrate 1 and is absorbed by the film 4 also serving as an infrared absorbing portion and converted into heat. As shown in FIG.
The films 4 and 5, which also serve as displacement parts, are curved upward and inclined in accordance with the heat generated in the step (1). That is, the incident infrared light i
The displacement is converted into the displacement of the films 4 and 5 according to the amount. On the other hand, the readout optical system described later
Is incident on the film 5 from above in FIG. The film 5 changes the reflection direction and the reflection position in accordance with the displacement, and emits the changed read light as reflected light, so that the infrared light radiated to the film 4 eventually becomes the reflected light of the read light. Will be transformed into changes. Therefore, as described later, infrared light can be detected based on the reflected light of the read light reflected by the film 5. At this time, since displacement detection by light can be performed with high sensitivity, according to the present embodiment, infrared rays can be detected with high sensitivity. Further, in the present embodiment, the infrared rays are not converted into a resistance value (electric signal) through heat, but are converted into changes in the readout light through heat and displacement. There is no need to supply a current to the 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, 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.

【0050】そして、図1に示す第1の実施の形態で
は、被支持部3を構成する層4,5のうちの少なくとも
1つの層4が脚部2をも構成するように脚部2にかけて
連続して形成されているので、被支持部3と脚部2とを
それぞれ独立した層で構成する場合に比べて、被支持部
3と脚部2との間の強度が大きくなり、構造上の強度を
十分に確保することができる。また、このように被支持
部3と脚部2との間の強度を大きくすることができるの
で、被支持部3の大きさも大きくすることができ、ひい
ては赤外線の検出感度を一層高めることができる。
In the first embodiment shown in FIG. 1, at least one of the layers 4 and 5 constituting the supported portion 3 is applied to the leg 2 so that the layer 4 also constitutes the leg 2. Since it is formed continuously, the strength between the supported portion 3 and the leg 2 is increased as compared with a case where the supported portion 3 and the leg 2 are formed of independent layers, and the structure is improved. Sufficient strength can be ensured. Further, since the strength between the supported portion 3 and the leg portion 2 can be increased in this manner, the size of the supported portion 3 can be increased, and the detection sensitivity of infrared rays can be further increased. .

【0051】さらに、本実施の形態によれば、被支持部
3を構成する層4,5のうちの少なくとも1つの層4と
脚部2とが連続しているので、被支持部3と脚部2とを
それぞれ独立した層で構成する場合に比べて、製造工程
が簡略化されて安価となる。
Further, according to the present embodiment, at least one of the layers 4 and 5 constituting the supported portion 3 and the leg portion 2 are continuous with each other. The manufacturing process is simplified and the cost is reduced as compared with the case where the part 2 and the part 2 are constituted by independent layers.

【0052】(映像化装置の一例)次に、前記第1の実
施の形態による光読み出し型放射−変位変換装置を用い
た映像化装置の一例について、図3を参照して説明す
る。図3は、本例による映像化装置を示す概略構成図で
ある。
(Example of Imaging Apparatus) Next, an example of an imaging apparatus using the optical readout type radiation-to-displacement converter according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating an imaging device according to the present example.

【0053】本例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3においては符号100で示しており、図1
(a)中の上方向及び下方向が図3中の右方向及び左方
向にそれぞれ対応している。)と、赤外線iを集光して
変換装置100の赤外線吸収部としての膜4が分布して
いる面上に赤外線画像を結像させる赤外線用の結像レン
ズ20と、変換装置100の前記各素子(画素)の反射
部としての膜5にそれぞれ前記読み出し光を照射し、前
記各素子の膜5で反射された読み出し光の反射光に基づ
いて前記各素子の変位部としての膜4,5の変位に応じ
た光学像を形成する読み出し光学系と、前記光学像を撮
像する撮像手段としての2次元CCD21,22,23
と、を備えている。
The imaging device according to this embodiment is a light-reading type radiation-to-displacement conversion device shown in FIG. 1 according to the first embodiment (indicated by reference numeral 100 in FIG.
The upper and lower directions in (a) correspond to the right and left directions in FIG. 3, respectively. ), An infrared imaging lens 20 for condensing the infrared light i to form an infrared image on the surface of the converter 100 on which the film 4 as the infrared absorbing portion is distributed, The readout light is applied to each of the films 5 as the reflection portions of the elements (pixels), and the films 4 and 5 as the displacement portions of the respective elements are formed based on the reflected light of the readout light reflected by the film 5 of the respective elements. A readout optical system for forming an optical image corresponding to the displacement of the two-dimensional CCD, and two-dimensional CCDs 21, 22, 23 as imaging means for capturing the optical image
And

【0054】具体的には、本実施の形態による映像化装
置は、白色ランプ等の白色光源24、レンズ25,2
6,27,28、ビームスプリッタ29,30、全反射
ミラー31、R光反射ダイクロイックミラー32及びB
光反射ダイクロイックミラー33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。本例では、この
読み出し光学系は、干渉を利用して前記光学像を形成す
るように構成されている。変換装置100の反射部とし
ての膜5が分布している面とCCD21〜23の受光面
とが、レンズ25,26〜28に関して、互いに共役な
位置に配置されている。なお、CCD21〜23、レン
ズ26〜28及びダイクロイックミラー32,33は、
3板式の可視光用CCDカメラを構成している。なお、
白色光源24とビームスプリッタ29との間には、適宜
照明レンズを配置してもよい。
More specifically, the imaging apparatus according to the present embodiment includes a white light source 24 such as a white lamp, and lenses 25 and 2.
6, 27, 28, beam splitters 29, 30, total reflection mirror 31, R light reflection dichroic mirror 32 and B
A light reflecting dichroic mirror 33 is provided, and these constitute the readout optical system. In this example, the readout optical system is configured to form the optical image using interference. The surface of the conversion device 100 on which the film 5 as a reflection section is distributed and the light receiving surfaces of the CCDs 21 to 23 are arranged at conjugate positions with respect to the lenses 25, 26 to 28. The CCDs 21 to 23, the lenses 26 to 28, and the dichroic mirrors 32 and 33 are
A three-plate CCD camera for visible light is configured. In addition,
An illumination lens may be appropriately disposed between the white light source 24 and the beam splitter 29.

【0055】本例では、結像レンズ20により、赤外線
iが集光されて変換装置100の赤外線吸収部としての
膜4が分布している面上に赤外線画像が結像される。そ
の結果、変換装置100の各画素の膜4に対する入射赤
外線の量に応じて、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4,5が変位する。
In this embodiment, the infrared rays i are condensed by the imaging lens 20 and an infrared image is formed on the surface of the converter 100 on which the film 4 as the infrared absorbing portion is distributed. As a result, the films 4 and 5 of each pixel are displaced in accordance with the amount of incident infrared light on the film 4 of each pixel of the conversion device 100, as described with respect to the first embodiment.

【0056】一方、白色光源24から発した光は、ビー
ムスプリッタ29にて反射され、レンズ25を経てビー
ムスプリッタ30に達し、当該ビームスプリッタ30を
透過して変換装置100に照射される読み出し光と、当
該ビームスプリッタ30にて反射されて全反射ミラー3
1に向かう参照光とに分割される。変換装置100に照
射された読み出し光は、変換装置100の各画素の膜5
にて反射されてビームスプリッタ30を透過してレンズ
25へ向かう。一方、前記参照光は、全反射ミラー31
にて反射されてビームスプリッタ30でさらに反射され
てレンズ25へ向かう。したがって、各画素の膜5にて
反射された読み出し光と全反射ミラー31にて反射され
た参照光とがビームスプリッタ30により合成される。
合成された2つの光は、干渉の原理によりその位相差に
応じて強め合ったり弱め合ったりして干渉光となる。こ
のため、この干渉光は、変換装置100の各画素の膜5
の変位量に応じてスペクトル分布が元の白色光源24に
対してずれた分布の光強度を有しており(すなわち、各
画素の膜5の変位量に応じた干渉色の分布を有してお
り)、ビームスプリッタ30からレンズ25を図3中右
方向に透過し、更にビームスプリッタ29を透過する。
ビームスプリッタ29を透過した干渉光は、ダイクロイ
ックミラー32,33にて色分解され、当該干渉光のう
ちのR光成分による光学像がレンズ27を介してCCD
22上に形成され、当該干渉光のうちのB光成分による
光学像がレンズ28を介してCCD23上に形成され、
当該干渉光のうちのG光成分による光学像がレンズ26
を介してCCD21上に形成され、それらの像がCCD
21,22,23により撮像される。このようにして、
入射赤外線画像が可視画像に変換され、当該可視画像が
撮像されることになる。
On the other hand, the light emitted from the white light source 24 is reflected by the beam splitter 29, reaches the beam splitter 30 via the lens 25, passes through the beam splitter 30, and is read by the reading light emitted to the conversion device 100. The total reflection mirror 3 reflected by the beam splitter 30
The light beam is split into a reference beam and a reference beam traveling toward 1. The reading light applied to the conversion device 100 is applied to the film 5 of each pixel of the conversion device 100.
And is transmitted through the beam splitter 30 toward the lens 25. On the other hand, the reference light is reflected by the total reflection mirror 31.
And is further reflected by the beam splitter 30 toward the lens 25. Therefore, the read light reflected by the film 5 of each pixel and the reference light reflected by the total reflection mirror 31 are combined by the beam splitter 30.
The two combined lights are strengthened or weakened according to the phase difference based on the principle of interference to become interference light. Therefore, this interference light is transmitted to the film 5 of each pixel of the conversion device 100.
Has a light intensity of a distribution in which the spectral distribution is shifted with respect to the original white light source 24 in accordance with the displacement amount of (the interference color distribution corresponding to the displacement amount of the film 5 of each pixel). A), the light passes through the lens 25 from the beam splitter 30 to the right in FIG. 3, and further passes through the beam splitter 29.
The interference light transmitted through the beam splitter 29 is color-separated by dichroic mirrors 32 and 33, and an optical image of the R light component of the interference light is transmitted through a lens 27 to a CCD.
An optical image formed by the B light component of the interference light is formed on the CCD 23 through the lens 28,
The optical image of the G light component of the interference light is
Are formed on the CCD 21 via the
Images are taken by 21, 22, and 23. In this way,
The incident infrared image is converted into a visible image, and the visible image is captured.

【0057】なお、本例では、前記可視画像をCCD2
1,22,23で撮像しているが、当該可視画像を肉眼
で観察するようにしてもよい。この場合、例えば、図3
において、ダイクロイックミラー32,33、レンズ2
7,28及びCCD21〜23を取り除き、CCD21
の位置に形成された可視画像を肉眼で観察すればよい。
In the present embodiment, the visible image is stored in the CCD 2
Although the images are taken at 1, 22, and 23, the visible image may be observed with the naked eye. In this case, for example, FIG.
, Dichroic mirrors 32 and 33, lens 2
7, 28 and the CCDs 21 to 23 are removed, and the CCD 21 is removed.
The visible image formed at the position may be observed with the naked eye.

【0058】また、白色光源24に代えて、レーザーな
どの単色光源を用いてもよい。この場合、その波長にお
ける変換装置100の各画素の膜5の変位量に応じた強
弱の変化の分布を持った干渉像が得られるので、白黒タ
イプのCCDカメラを用いればよい。具体的には、例え
ば、図3において、ダイクロイックミラー32,33、
レンズ27,28及びCCD22,23を取り除けばよ
い。この場合にも、CCD21を取り除いて、CCD2
1の位置に形成された単色の可視画像を肉眼で観察して
もよい。なお、白色光源24に代えて、波長の異なる2
種類の単色光を発する光源を用いれば、単色光ではわか
らない一周期以上ずれた干渉の場合でも光路長差がわか
るので、単色光源を用いる場合に比べて、よりダイナミ
ックレンジの広い赤外線を撮像できる。
Further, instead of the white light source 24, a monochromatic light source such as a laser may be used. In this case, since an interference image having a distribution of a change in intensity corresponding to the displacement of the film 5 of each pixel of the conversion device 100 at that wavelength can be obtained, a monochrome CCD camera may be used. Specifically, for example, in FIG. 3, dichroic mirrors 32 and 33,
The lenses 27 and 28 and the CCDs 22 and 23 may be removed. Also in this case, the CCD 21 is removed and the CCD 2 is removed.
The monochromatic visible image formed at the position 1 may be observed with the naked eye. Note that, instead of the white light source 24, two light sources having different wavelengths are used.
When a light source that emits a single type of monochromatic light is used, an optical path length difference can be determined even in the case of interference that is not understood by monochromatic light and that is shifted by one or more cycles.

【0059】ところで、変換装置100の変位部として
膜4,5の変位の範囲を制限しなければ、干渉の強度は
光路長差が読み出し光の波長の1/2毎に強弱を繰り返
すので、ある強度以上の赤外線が入射すると逆に干渉の
強度が反転するという反転現象が起こってしまう。そこ
で、膜4,5の変位による干渉強度の変化が単調変化と
なるように、膜4,5の変位の範囲を読み出し光の波長
の1/4以下に制限することが好ましい。例えば、膜
4,5を温度が上昇したときに図1(a)中で下向きに
曲がるようにし、膜4と基板1の上面との間隔を読み出
し光の波長の1/4以下とすれば、過剰の赤外線が入射
しても膜4,5の動きは膜4の自由端と基板1の上面と
が接した所で止まる。なお、全反射ミラー31は適当な
位置に位置合わせしておく必要がある。以上は光源24
として単色光源を用いた場合であるが、光源24として
白色光源を用いた場合にも、同様に、膜4,5の変位に
よる干渉色の変化が単調変化となるように、膜4,5の
変位の範囲を制限すればよい。なお、膜4,5の変位の
範囲を制限するための特別な制限部を設けてもよいこと
は、勿論である。
By the way, if the displacement range of the films 4 and 5 is not limited as the displacement portion of the conversion device 100, the intensity of interference is such that the difference in optical path length repeats the intensity every half of the wavelength of the read light. When an infrared ray having a higher intensity is incident, an inversion phenomenon occurs in which the intensity of the interference is inverted. Therefore, it is preferable to limit the range of the displacement of the films 4 and 5 to 以下 or less of the wavelength of the reading light so that the change of the interference intensity due to the displacement of the films 4 and 5 becomes monotonous. For example, if the films 4 and 5 are bent downward in FIG. 1A when the temperature rises, and the distance between the film 4 and the upper surface of the substrate 1 is set to 1 / or less of the wavelength of the read light, Even if excessive infrared rays are incident, the movement of the films 4 and 5 stops at the point where the free end of the film 4 and the upper surface of the substrate 1 are in contact. Note that the total reflection mirror 31 needs to be positioned at an appropriate position. The above is the light source 24
In the case where a white light source is used as the light source 24, similarly, the change of the interference color due to the displacement of the films 4 and 5 becomes a monotonous change. What is necessary is just to limit the range of displacement. Needless to say, a special restricting portion for restricting the range of displacement of the films 4 and 5 may be provided.

【0060】なお、レンズ25及び全反射ミラー31に
代えて、市販されている干渉対物レンズを用いてもよ
い。
Note that, instead of the lens 25 and the total reflection mirror 31, a commercially available interference objective lens may be used.

【0061】ところで、図1に示す光読み出し型放射−
変位変換装置100(後述する図5に示す変換装置、図
7に示す光読み出し型放射−変位変換装置、並びに図8
に示す変換装置も同様。)は、使用に際して、図4に示
すような内部110aを真空にした容器110内に収容
することが好ましい。このように真空の容器110内に
変換装置100を収容すると、断熱性能が向上し、赤外
線による膜4,5の温度上昇が大きくなり、外部の温度
変化に対しての基板1の温度変化を小さくできる。さら
に、変換装置100の基板1の温度の変化を抑えるため
には、ペルチェ素子のような発熱や吸熱を行える熱電温
度安定器111を容器110に熱的に密に接触させ、温
度制御を行うことも有効である。
By the way, the optical readout type radiation shown in FIG.
The displacement conversion device 100 (a conversion device shown in FIG. 5 to be described later, an optical readout radiation-displacement conversion device shown in FIG. 7, and FIG. 8)
The same applies to the conversion device shown in FIG. 4) is preferably housed in a container 110 in which the inside 110a is evacuated as shown in FIG. When the conversion device 100 is accommodated in the vacuum container 110 in this way, the heat insulation performance is improved, the temperature rise of the films 4 and 5 due to infrared rays increases, and the temperature change of the substrate 1 with respect to an external temperature change is reduced. it can. Further, in order to suppress a change in the temperature of the substrate 1 of the conversion device 100, a thermoelectric temperature stabilizer 111 capable of generating or absorbing heat, such as a Peltier element, is brought into close thermal contact with the container 110 to perform temperature control. Is also effective.

【0062】図4(a)は、容器110内に変換装置1
00を収容した状態を模式的に示す断面図であり、変換
装置100は熱電温度安定器111を介して容器110
に取り付けてある。容器110の赤外線iの入射側に
は、不要な光をカットしかつ内部110aを真空を保持
するための窓112が取り付けてある。容器110の読
み出し光jの入射側には、不要な光をカットしかつ内部
110aを真空に保持するための窓113が取り付けて
ある。容器110の内部110aは、真空に排気されて
いる。
FIG. 4A shows that the conversion device 1 is
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a state in which a container 110 is accommodated.
It is attached to. On the incident side of the infrared ray i of the container 110, a window 112 for cutting unnecessary light and maintaining a vacuum in the inside 110a is attached. On the incident side of the reading light j of the container 110, a window 113 for cutting unnecessary light and keeping the inside 110a in a vacuum is attached. The inside 110a of the container 110 is evacuated to a vacuum.

【0063】図4(b)は、図4(a)中のB−B’矢
視図である。なお、熱電温度安定器111は読み出し光
jの入射を妨げないように配置されている。
FIG. 4B is a view taken along the line BB ′ in FIG. 4A. Note that the thermoelectric temperature stabilizer 111 is arranged so as not to hinder the incidence of the reading light j.

【0064】なお、図面には示していないが、例えば、
変換装置100に接してあるいは変換装置100の基板
1内に温度センサを設け、該温度センサからの検出信号
を利用して熱電温度安定器111の温度制御が行われ
る。
Although not shown in the drawings, for example,
A temperature sensor is provided in contact with the conversion device 100 or in the substrate 1 of the conversion device 100, and the temperature of the thermoelectric temperature stabilizer 111 is controlled using a detection signal from the temperature sensor.

【0065】また、図3に示した映像化装置(後述する
図10に示す映像化装置も同様。)では、使用に際し
て、光読み出し型放射−変位変換装置を含んだ光学系全
体を、被支持部3の機械的な共振周波数では共振しない
ような防震容器に入れておくことが望ましい。
In the imaging apparatus shown in FIG. 3 (the same applies to an imaging apparatus shown in FIG. 10 to be described later), the whole optical system including the optical readout type radiation-displacement conversion apparatus is supported when used. It is desirable to put in a vibration-proof container that does not resonate at the mechanical resonance frequency of the part 3.

【0066】(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光読み出し型放射−変位変換装置に
ついて、図5を参照して説明する。
(Second Embodiment) Next, a second 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.

【0067】図5は、本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)に対応
している。図5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、その説明は省略する。
FIG. 5 is a diagram showing an optical readout type radiation-to-displacement converter according to the present embodiment, and corresponds to FIG. 1 (a). 5, elements that are the same as or correspond to elements in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

【0068】図5に示す変換装置が前記図1に示す変換
装置と異なる所は、本実施の形態では、被支持部3を構
成する層(膜)4,5のうちの下側の層4ではなく上側
の層5が、脚部2をも構成するように、脚部2にかけて
連続して形成されている点のみである。すなわち、本実
施の形態では、被支持部3を構成する上側の膜5と脚部
2とが同一材料にて共通して形成されている。
The difference between the converter shown in FIG. 5 and the converter shown in FIG. 1 is that, in this embodiment, the lower layer 4 of the layers (films) 4 and 5 constituting the supported part 3 is different. The only difference is that the upper layer 5 is formed continuously over the leg 2 so as to also constitute the leg 2. That is, in the present embodiment, the upper film 5 and the leg 2 constituting the supported portion 3 are commonly formed of the same material.

【0069】次に、図5に示す光読み出し型放射−変位
変換装置の製造方法の一例について、図6を参照して説
明する。図6は、この製造方法の各工程を示す概略断面
図であり、図5に対応する断面を示している。図6にお
いて、図2中の要素と同一又は対応する要素には同一符
号を付している。
Next, an example of a method for manufacturing the optical readout type radiation-to-displacement converter shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing each step of the manufacturing method, and shows a cross section corresponding to FIG. 6, elements that are the same as or correspond to elements in FIG. 2 are given the same reference numerals.

【0070】まず、前記基板1に相当するシリコン基板
11上の全面にスピンコート法等により犠牲層としての
ポリイミド膜(例えば、レジストでもよい)12(例え
ば、厚さ1μm)を被着させる。その後、このポリイミ
ド膜12上に被支持部3の下側の膜4に相当する金黒1
4(例えば、厚さ1000オングストローム)を蒸着法
により被着させる。次いで、フォトリソエッチング法に
より、この金黒14を被支持部3の形状に合わせてパタ
ーニングする(図6(a))。
First, a polyimide film (eg, a resist) 12 (eg, 1 μm thick) as a sacrificial layer is deposited on the entire surface of a silicon substrate 11 corresponding to the substrate 1 by spin coating or the like. Thereafter, on this polyimide film 12, gold black 1 corresponding to the film 4 below the supported portion 3 is formed.
4 (eg, 1000 Angstroms thick) is deposited by evaporation. Next, the gold black 14 is patterned according to the shape of the supported portion 3 by a photolithographic etching method (FIG. 6A).

【0071】次に、ポリイミド膜12における前記脚部
2に相当する箇所にフォトリソエッチング法により穴
(開口)をあける。その後、当該穴を埋めるように、金
黒14及びポリイミド膜12上の全面に、前記脚部2及
び被支持部3の上側の前記膜5に相当するアルミニウム
15(例えば、厚さ1000オングストローム)をスパ
ッタ法により被着させる。更に、フォトリソエッチング
法により、このアルミニウム15を脚部2及び被支持部
3の形状に合わせてパターニングする(図6(b))。
Next, holes (openings) are formed in the polyimide film 12 at locations corresponding to the legs 2 by photolithographic etching. Thereafter, aluminum 15 (e.g., a thickness of 1000 Å) corresponding to the film 5 above the leg 2 and the supported portion 3 is coated on the entire surface of the gold black 14 and the polyimide film 12 so as to fill the hole. It is applied by a sputtering method. Further, this aluminum 15 is patterned according to the shape of the leg portion 2 and the supported portion 3 by a photolithographic etching method (FIG. 6B).

【0072】その後、図面には示していないが、図6
(b)に示す状態の基板をダイシング等により個々のチ
ップに分割する。
Thereafter, although not shown in the drawing, FIG.
The substrate in the state shown in (b) is divided into individual chips by dicing or the like.

【0073】最後に、アッシング法などにより犠牲層と
してのポリイミド膜12を除去する(図6(c))。こ
れにより、図5に示す光読み出し型放射−変位変換装置
が完成する。ポリイミド膜12の除去は、ウエットエッ
チング法やドライエッチング法等により行ってもよい。
Finally, the polyimide film 12 as a sacrificial layer is removed by an ashing method or the like (FIG. 6C). Thus, the optical readout radiation-displacement converter shown in FIG. 5 is completed. The removal of the polyimide film 12 may be performed by a wet etching method, a dry etching method, or the like.

【0074】本実施の形態によっても、前記第1の実施
の形態と同様の利点が得られる。
According to this embodiment, advantages similar to those of the first embodiment can be obtained.

【0075】(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7を参照して説明する。
(Third Embodiment) Next, a 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.

【0076】図7は本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7(a)はその単
位画素(単位素子)の赤外線iが入射していない状態の
断面を模式的に示す図、図7(b)は単位画素の赤外線
iが入射している状態の断面を模式的に示す図、図7
(c)は図7(a)中のC−C’矢視図である。図7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、その説明は省略する。
FIG. 7 is a diagram showing an optical readout type radiation-to-displacement converter according to the present embodiment. FIG. 7B is a diagram schematically illustrating a cross section of the unit pixel in a state where the infrared rays i are incident thereon.
FIG. 8C is a view taken in the direction of arrows CC ′ in FIG. 7, elements that are the same as or correspond to elements in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

【0077】図7に示す変換装置が図1に示す変換装置
と異なる所は、図1に示す変換装置では、膜4,5から
なる変位部がカンチレバーを構成しているのに対し、図
7に示す変換装置では、膜4,5からなる変位部がダイ
ヤフラムを構成している点のみである。
The difference between the converter shown in FIG. 7 and the converter shown in FIG. 1 is that, in the converter shown in FIG. 1, the displacement portion composed of the membranes 4 and 5 constitutes a cantilever. In the conversion device shown in FIG. 7, only the point that the displacement portion composed of the films 4 and 5 forms a diaphragm.

【0078】本実施の形態による図7に示す変換装置
も、図1に示す変換装置と同様に用いることができる。
例えば、本実施の形態による変換装置も、前述した図3
に示す映像化装置において図1に示す変換装置の代わり
に用いることができる。
The converter shown in FIG. 7 according to the present embodiment can be used similarly to the converter shown in FIG.
For example, the conversion device according to the present embodiment is also the same as that shown in FIG.
Can be used in place of the conversion device shown in FIG.

【0079】なお、図1に示す変換装置では熱に応じて
湾曲して傾斜するのに対し、図7に示す変換装置では図
7(b)に示すように熱に応じて湾曲して曲率が変わ
る。なお、光作用部としての反射部を当該変形部の全体
ではなく、所定の一部分に限定してもよい。
While the converter shown in FIG. 1 is curved and tilted in response to heat, the converter shown in FIG. 7 is curved in response to heat and has a curvature as shown in FIG. 7B. change. In addition, the reflecting portion as the light acting portion may be limited to a predetermined part instead of the entire deformed portion.

【0080】なお、図7に示す変換装置も図2に示す製
造方法と同様の製造方法によって製造することができ
る。
The converter shown in FIG. 7 can be manufactured by the same manufacturing method as that shown in FIG.

【0081】また、本実施の形態では、図1に示す変換
装置と同様に被支持部3を構成する下側の膜4と脚部2
とが同一材料にて共通して形成されているが、図5に示
す変換装置と同様に被支持部3を構成する上側の膜5と
脚部2とを同一材料にて共通して形成してもよいこと
は、言うまでもない。
In the present embodiment, the lower film 4 and the leg 2 constituting the supported part 3 are similar to the converter shown in FIG.
Are commonly formed of the same material, but the upper film 5 and the leg 2 constituting the supported portion 3 are commonly formed of the same material, similarly to the conversion device shown in FIG. Needless to say, this may be done.

【0082】(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8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.

【0083】図8は本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8(a)は当該変
換装置を模式的に示す一部切欠平面図、図8(b)は図
8(a)中のD−D’矢視図である。
FIG. 8 is a diagram showing an optical readout type radiation-to-displacement converter according to the present embodiment. FIG. 8 (a) is a partially cutaway plan view schematically showing the converter, and FIG. 8 (b). FIG. 9 is a view taken along the line DD ′ in FIG.

【0084】本実施の形態による放射−変位変換装置
は、基体としての基板201と、脚部202を介して基
板201上に浮いた状態に支持された被支持部203と
を備えている。
The radiation-to-displacement converter according to the present embodiment includes a substrate 201 as a base, and a supported portion 203 supported on the substrate 201 via legs 202 so as to be floated.

【0085】本実施の形態では、基板201上に被支持
部203が設けられ、基板201の下方から赤外線iが
入射されるとともに基板201の上方から読み出し光j
0が入射されるように構成されているので、基板201
は、赤外線iを透過する材料で構成されている。具体的
には、基板201として、シリコン基板やGe基板など
を用いることができる。もっとも、基板201の下方か
ら読み出し光j0が入射されるとともに基板201の上
方から赤外線iが入射される場合には、読み出し光を透
過させる材料で基板201を構成しておけばよい。この
場合には、例えば、後述する赤外線吸収膜207を膜2
05の上面に形成し、後述するハーフミラー部208を
全反射ミラーとするとともに後述する全反射ミラー20
9をハーフミラーとすればよい。もっとも、基板201
における赤外線又は読み出し光の所望の通過領域に開口
を形成すれば、基板201の材料は何ら限定されるもの
ではない。
In this embodiment, the supported portion 203 is provided on the substrate 201, and infrared rays i are incident from below the substrate 201, and read light j is emitted from above the substrate 201.
0 is incident, the substrate 201
Is made of a material that transmits infrared rays i. Specifically, as the substrate 201, a silicon substrate, a Ge substrate, or the like can be used. However, when the reading light j 0 from below the substrate 201 infrared i is incident from above the substrate 201 while being incident, a material that transmits readout light it is sufficient to constitute the substrate 201. In this case, for example, an infrared absorption film
The half mirror unit 208 described later is formed on the upper surface of the
9 may be a half mirror. However, the substrate 201
The material of the substrate 201 is not limited in any way as long as an opening is formed in a desired region through which infrared light or readout light passes.

【0086】前記被支持部203は、異なる膨張係数を
有する異なる物質の互いに重なった2つの膜204,2
05を有している。膜204,205はいわゆる熱バイ
モルフ構造を構成している。膜204,205は互いに
異なる膨張係数を有する任意の物質で構成すればよい。
例えば、膜204,205の材料としては、バイメタル
の材料として知られている前述した表1に挙げる金属材
料を用いてもよい。下側の膜204の下面には、金黒な
どの図1中の膜4と同一の物質からなる赤外線吸収膜2
07が形成されている。本実施の形態では、膜204,
205が、赤外線吸収膜207にて発生した熱に応じて
基板201に対して変位する変位部206を構成してい
る。後述するように変位部206がカンチレバーを構成
しているので、下側の膜204の膨張係数が上側の膜2
05の膨張係数より大きい場合には前記熱により上方に
湾曲して傾斜し、下側の膜204の膨張係数が上側の膜
205の膨張係数より小さい場合には前記熱により下方
に湾曲して傾斜することになる。
The supported portion 203 is composed of two overlapping films 204 and 2 of different materials having different expansion coefficients.
05. The films 204 and 205 constitute a so-called thermal bimorph structure. The films 204 and 205 may be made of arbitrary materials having different expansion coefficients.
For example, as the material of the films 204 and 205, a metal material listed in Table 1 described above, which is known as a bimetal material, may be used. On the lower surface of the lower film 204, an infrared absorbing film 2 made of the same material as the film 4 in FIG.
07 is formed. In the present embodiment, the film 204,
205 constitutes a displacement unit 206 that displaces with respect to the substrate 201 according to heat generated in the infrared absorption film 207. As described later, since the displacement portion 206 forms a cantilever, the expansion coefficient of the lower film 204 is higher than that of the upper film 2.
If the expansion coefficient is larger than the expansion coefficient of the upper film 205, it is curved upward and inclined by the heat. If the expansion coefficient of the lower film 204 is smaller than the expansion coefficient of the upper film 205, it is curved downward and inclined by the heat. Will do.

【0087】なお、図1に示す光読み出し型放射−変位
変換装置と同様に、変位部206の一部をなす膜204
と赤外線吸収膜207とを単一の膜で兼用してもよい。
The film 204 forming a part of the displacement section 206 is similar to the optical readout type radiation-displacement conversion apparatus shown in FIG.
And the infrared absorbing film 207 may be used as a single film.

【0088】前記被支持部203は、読み出し光j0
一部のみを反射させるハーフミラー部208も有してい
る。該ハーフミラー部208は、変位部206の自由端
側に固定されており、変位部206の変位に従って変位
するようになっている。基板201上におけるハーフミ
ラー部208と対向する領域には、ハーフミラー部20
8を透過した読み出し光を反射させる反射部としての全
反射ミラー209が形成されている。
[0088] The supported portion 203 has also a half mirror 208 which reflects only a portion of the read-out light j 0. The half mirror unit 208 is fixed to the free end side of the displacement unit 206, and is displaced according to the displacement of the displacement unit 206. An area on the substrate 201 facing the half mirror section 208 is provided with the half mirror section 20.
A total reflection mirror 209 is formed as a reflection unit that reflects the readout light transmitted through the mirror 8.

【0089】図8(b)に示すように、読み出し光j0
がハーフミラー部208に入射すると、当該読み出し光
0の一部がハーフミラー部208で反射されて反射光
1となり、ハーフミラー部208に入射した読み出し
光j0の残りはハーフミラー部208を透過して全反射
ミラー209で反射されて再度ハーフミラー部208に
下面から入射する。下面からハーフミラー部208に再
度入射した読み出し光のうちの一部がハーフミラー部2
08を透過し透過光j2となる。この透過光j2と前記反
射光j1との間には、ハーフミラー部208と全反射ミ
ラー209との間の間隔d1の2倍に対応する光路長差
がある。よって、反射光j1と透過光j2との間でこの光
路長差に応じた干渉が起こり、反射光j1及び透過光j2
がこの光路長差に応じた(したがって、変位部206の
変位に応じた)干渉強度を有する干渉光となってハーフ
ミラー部208から出射されることになる。なお、この
干渉光の干渉強度は反射光j1の強度と透過光j2の強度
とが等しいときに最も強くなるので、ハーフミラー部2
08の反射率を約38%にすることが望ましい。
As shown in FIG. 8B, the read light j 0
There made incident on the half mirror unit 208, the read light j part becomes reflected light j 1 is reflected by the half mirror 208 of 0, the remaining reading light j 0 incident on the half mirror 208 a half mirror 208 And is reflected by the total reflection mirror 209 and again enters the half mirror unit 208 from the lower surface. Part of the readout light that has reentered the half mirror unit 208 from the lower surface is partially reflected by the half mirror unit 2
08 transmitted the transmitted light j 2 a. Between the transmitted light j 2 and the reflected light j 1, there is an optical path length difference corresponding to twice the spacing d1 between the half mirror 208 and the total reflection mirror 209. Therefore, interference occurs in response to the optical path length difference between the reflected light j 1 and transmitted light j 2, the reflected light j 1 and transmitted light j 2
Is an interference light having an interference intensity corresponding to the optical path length difference (according to the displacement of the displacement unit 206), and is emitted from the half mirror unit 208. Since the interference intensity of the interference light and the intensity of the transmitted light j 2 and the intensity of the reflected light j 1 is strongest when equal, the half mirror unit 2
It is desirable to make the reflectivity of 08 about 38%.

【0090】以上の説明からわかるように、本実施の形
態では、ハーフミラー部208及び全反射ミラー209
が、読み出し光j0を受光し、受光した読み出し光j0
変位部206の変位に応じた干渉状態を有する干渉光に
変えて出射させる干渉手段を構成しており、ひいては、
読み出し光j0を受光し、受光した読み出し光j0に変位
部206の変位に応じた変化を与えて当該変化した読み
出し光を出射させる光作用部を構成している。
As can be understood from the above description, in the present embodiment, the half mirror section 208 and the total reflection mirror 209
But receives the reading light j 0, constitute an interference means to be emitted instead of the interference light which has an interference state corresponding to the reading light j 0 which has received the displacement of the displacement portion 206, and thus,
Receiving the reading light j 0, constitute the optical action section for emitting a reading light the change giving change corresponding to the displacement of the displacement portion 206 to the read beam j 0 that is received.

【0091】また、本実施の形態では、図8に示すよう
に、被支持部203の一端が脚部202を介して基板2
01に支持されることにより被支持部203が基板20
1から隙間210を隔てて浮いた構造になっており、膜
204,205からなる変位部206はカンチレバーを
構成している。このように被支持部203が基板201
から浮いているので、被支持部203と基板201との
間の熱抵抗が大きくなっている。
In this embodiment, as shown in FIG. 8, one end of the supported portion 203 is connected to the substrate 2 via the leg portion 202.
01 supported on the substrate 20
It has a structure that floats from a gap 1 with a gap 210 therebetween, and the displacement portion 206 composed of the films 204 and 205 constitutes a cantilever. In this manner, the supported portion 203 is
, The thermal resistance between the supported portion 203 and the substrate 201 is large.

【0092】そして、本実施の形態では、被支持部20
3を構成する層(膜)204,205,207のうちの
最も下側の層(赤外線吸収膜)207が、脚部202を
も構成するように、脚部202にかけて連続して形成さ
れている。すなわち、被支持部203を構成する赤外線
吸収膜207と脚部202とが同一材料にて共通して形
成されている。もっとも、本発明では、被支持部203
を構成する層204,205,207のうちのいずれか
1つ以上が脚部202をも構成するようにしてもよい。
In the present embodiment, the supported portion 20
The lowermost layer (infrared absorbing film) 207 of the layers (films) 204, 205, and 207 constituting the third layer 3 is formed continuously over the legs 202 so as to also form the legs 202. . That is, the infrared absorbing film 207 and the leg 202 constituting the supported portion 203 are commonly formed of the same material. However, in the present invention, the supported portion 203
Any one or more of the layers 204, 205, and 207 may also constitute the leg 202.

【0093】本実施の形態では、図8(a)に示すよう
に、変位部206、赤外線吸収膜207、ハーフミラー
部208、全反射ミラー209及び脚部202を単位画
素(単位素子)として、当該画素が基板201上に2次
元状に配置されている。もっとも、必要に応じて当該画
素は基板201上に1次元状に配置してもよいし、単に
放射の強度のみを検出するような場合には、単一の画素
のみを基板201上に配置してもよい。
In this embodiment, as shown in FIG. 8A, the displacement section 206, the infrared absorption film 207, the half mirror section 208, the total reflection mirror 209, and the leg section 202 are used as unit pixels (unit elements). The pixels are two-dimensionally arranged on the substrate 201. However, if necessary, the pixels may be arranged one-dimensionally on the substrate 201, or if only the intensity of radiation is to be detected, only a single pixel may be arranged on the substrate 201. You may.

【0094】また、本実施の形態による変換装置は、照
射される読み出し光j0のうちの光作用部を構成するハ
ーフミラー部208から出射する干渉光以外の光をマス
クするマスク211を有している。マスク211は、ハ
ーフミラー部208に対応する領域に開口211aを有
している。このマスク211は、例えば、本実施の形態
による変換装置も収容し得る図4に示す容器110に設
けられた読み出し光用の入射窓113上に黒色の塗料を
塗布することにより形成することができる。照射される
読み出し光j0のうちのハーフミラー部208から出射
する干渉光が信号光であるが、読み出し光のうちの当該
信号光以外の光(すなわち、ノイズ光)が当該信号光に
混じると、いわゆるS/Nが低下してしまう。この点、
本実施の形態によれば、マスク211を有しているの
で、当該ノイズ光が信号光に混じらず、S/Nが向上す
る。もっとも、本発明では、必ずしもマスク211を設
ける必要はない。
[0094] The conversion device according to this embodiment includes a mask 211 for masking the light other than interference light coming from the half mirror 208 constituting the light acting portion of the reading light j 0 irradiated ing. The mask 211 has an opening 211a in a region corresponding to the half mirror unit 208. The mask 211 can be formed, for example, by applying a black paint on the readout light incident window 113 provided in the container 110 shown in FIG. 4 that can also accommodate the conversion device according to the present embodiment. . Although the interference light coming from the half mirror unit 208 of the reading light j 0 to be irradiated is a signal light, the signal other than light of readout light (i.e., noise light) when the mix in the optical signal , So-called S / N is reduced. In this regard,
According to the present embodiment, since the mask 211 is provided, the noise light does not mix with the signal light, and the S / N is improved. However, in the present invention, it is not always necessary to provide the mask 211.

【0095】次に、本実施の形態による図8に示す光読
み出し型放射−変位変換装置の製造方法の一例につい
て、図9を参照して説明する。図9は、この製造方法の
各工程を示す概略断面図であり、図8(b)に対応する
断面を示している。
Next, an example of a method for manufacturing the optical readout type radiation-to-displacement converter shown in FIG. 8 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing each step of the manufacturing method, and shows a cross section corresponding to FIG.

【0096】まず、前記基板201に相当するシリコン
基板221上に前記全反射ミラー209の材料となるべ
きチタンなど高融点金属222(例えば、厚さ1000
オングストローム)をスパッタ法等により被着させ、当
該高融点金属222を全反射ミラー209の形状に合わ
せてパターニングする。次いで、この状態の基板221
の全面にスピンコート法等により犠牲層としてのポリイ
ミド膜223(例えば、厚さ2.5μm)を被着させ、
該ポリイミド膜223における前記脚部202に相当す
る箇所にフォトリソエッチング法により穴(開口)22
3aをあける。(図9(a))。
First, on a silicon substrate 221 corresponding to the substrate 201, a high melting point metal 222 such as titanium (for example, having a thickness of 1000
Angstrom) is deposited by sputtering or the like, and the refractory metal 222 is patterned according to the shape of the total reflection mirror 209. Next, the substrate 221 in this state
A polyimide film 223 (for example, 2.5 μm in thickness) as a sacrificial layer is applied to the entire surface of the
Holes (openings) 22 are formed at positions corresponding to the legs 202 in the polyimide film 223 by photolithography.
Open 3a. (FIG. 9A).

【0097】次に、当該穴223aを埋めるように、ポ
リイミド膜223上の全面に前記脚部202及び被支持
部203の赤外線吸収膜207に相当する金黒225
(例えば、厚さ1000オングストローム)を蒸着法に
より被着させる。更に、この金黒225上に、被支持部
203の前記膜204に相当する金属226(例えば、
厚さ1000オングストローム)及び前記膜205に相
当する金属227(例えば、厚さ1000オングストロ
ーム)をスパッタ法により順次被着させる。その後、前
記金黒225及び金属226,227を前記膜207,
204,205の形状に合わせてフォトリソエッチング
法によりパターニングする。次いで、この状態の基板2
21の全面にプラズマCVD法等により前記ハーフミラ
ー部208の一部を構成する支持部となるべきシリコン
酸化膜228(例えば、厚さ2000オングストロー
ム)をデポジションし、当該シリコン酸化膜228を前
記ハーフミラー部208の形状に合わせてフォトリソエ
ッチング法によりパターニングする。ハーフミラー部2
08を構成する支持部(図8では図示せず)はシリコン
酸化膜228により構成されることから、可視光に対し
て透明である。その後、シリコン酸化膜228等の上
に、前記ハーフミラー部208の一部を構成するハーフ
ミラーの材料となるべきチタンなどの金属229(例え
ば、厚さ100オングストローム)を所望の反射率を得
るように非常に薄くスパッタ法等により被着させ、当該
金属229をハーフミラー部208の形状に合わせてフ
ォトリソエッチング法によりパターニングする(図9
(b))。
Next, gold black 225 corresponding to the infrared absorption film 207 of the leg portion 202 and the supported portion 203 is formed on the entire surface of the polyimide film 223 so as to fill the hole 223a.
(Eg, 1000 angstroms thick) is deposited by evaporation. Further, a metal 226 corresponding to the film 204 of the supported part 203 (for example,
A metal 227 (for example, a thickness of 1000 Å) corresponding to the film 205 and a thickness of 1000 Å is sequentially deposited by a sputtering method. Thereafter, the gold black 225 and the metals 226, 227 are applied to the film 207,
Patterning is performed by a photolithographic etching method according to the shapes of 204 and 205. Next, the substrate 2 in this state
A silicon oxide film 228 (for example, 2,000 Å in thickness) which is to be a supporting portion constituting a part of the half mirror portion 208 is deposited on the entire surface of the substrate 21 by a plasma CVD method or the like, and the silicon oxide film 228 is Patterning is performed by a photolithographic etching method according to the shape of the mirror section 208. Half mirror part 2
Since the supporting portion (not shown in FIG. 8) of the substrate 08 is formed of the silicon oxide film 228, it is transparent to visible light. Thereafter, a metal 229 (for example, a thickness of 100 Å) such as titanium which is to be a material of a half mirror constituting a part of the half mirror portion 208 is formed on the silicon oxide film 228 or the like so as to obtain a desired reflectance. The metal 229 is patterned according to the shape of the half mirror 208 by a photolithographic etching method (FIG. 9).
(B)).

【0098】最後に、有機溶剤で溶出したり又はプラズ
マアッシングを行うなどによりポリイミド膜223を除
去する(図9(c))。これにより、図8に示す光読み
出し型放射−変位変換装置が完成する。
Finally, the polyimide film 223 is removed by elution with an organic solvent or by performing plasma ashing (FIG. 9C). Thus, the optical readout radiation-displacement converter shown in FIG. 8 is completed.

【0099】以上説明した製造方法の各工程は周知の半
導体微細加工技術そのものを応用したものであり、この
製造方法によれば、図8に示す光読み出し型放射−変位
変換装置を容易に製造することができる。特に、本実施
の形態では、前記金黒225を形成することにより、脚
部202及び被支持部203の一部(すなわち、赤外線
吸収膜207)に相当する部分を同時に形成しているの
で、脚部202と被支持部203とを別個に形成する場
合に比べて、製造工程が簡略され、コストダウンを図る
ことができる。また、製造途中においては、被支持部2
03(金黒225及び金属膜226,227)は犠牲層
(ポリイミド膜223)を除去するまで当該犠牲層に支
持され固定されているため、変位部が変形したり破損し
たりしてしまう不良は全く生じない。
Each step of the manufacturing method described above is an application of the well-known semiconductor fine processing technology itself. According to this manufacturing method, the optical readout radiation-displacement converter shown in FIG. 8 can be easily manufactured. be able to. In particular, in the present embodiment, by forming the gold black 225, a portion corresponding to a part of the leg portion 202 and the supported portion 203 (that is, a portion corresponding to the infrared absorbing film 207) is formed at the same time. As compared with the case where the part 202 and the supported part 203 are formed separately, the manufacturing process is simplified, and the cost can be reduced. During the manufacturing, the supported portion 2
03 (gold black 225 and metal films 226, 227) are supported and fixed by the sacrificial layer (polyimide film 223) until the sacrificial layer (polyimide film 223) is removed. Not at all.

【0100】ところで、以上の製造方法により通常は1
枚の基板221を用いて複数の光読み出し型放射−変位
変換装置を同時に製造するが、この場合、ダイシング等
により個々のチップに分割することになる。当該分割
は、ポリイミド膜223(犠牲層)の除去前、すなわ
ち、図9(b)の段階の後に行うことが好ましい。この
ように、個々のチップへの分割を犠牲層の除去前に行え
ば、当該分割の際にも変位部(金黒225、金属膜22
6,227)が犠牲層に支持され固定されているため、
変位部が変形したり破損したりすることがなくなり、歩
留りが極めて高くなる。
By the way, usually, 1
A plurality of optical readout radiation-displacement converters are manufactured simultaneously using a single substrate 221. In this case, the devices are divided into individual chips by dicing or the like. The division is preferably performed before the removal of the polyimide film 223 (sacrifice layer), that is, after the stage of FIG. 9B. As described above, if the division into individual chips is performed before the removal of the sacrificial layer, the displacement portions (gold black 225, metal film 22
6,227) is supported and fixed by the sacrificial layer,
The displacement part is not deformed or damaged, and the yield is extremely increased.

【0101】以上説明した本実施の形態による図8に示
す光読み出し型放射−変位変換装置によれば、赤外線i
が図8(b)中の下方から入射される。この赤外線i
は、基板201を透過して赤外線吸収膜207により吸
収されて熱に変換される。赤外線吸収膜207にて発生
した熱に応じて変位部206が上方又は下方に湾曲して
傾斜する。すなわち、入射した赤外線iが、その量に応
じた変位部206の変位に変換される。一方、後述する
読み出し光学系により、可視光の読み出し光j0が、図
8(b)中の上方からマスク211の開口211aを介
して入射されてハーフミラー部208に照射される。そ
の結果、前述したように、ハーフミラー部208に入射
した読み出し光j0は変位部206の変位に応じた干渉
強度を有する干渉光に変化させられ、当該干渉光がハー
フミラー部208から図8(b)の上方に出射される。
したがって、後述するように、この干渉光に基づいて赤
外線を検出することができる。
According to the radiation-to-displacement conversion device of the present embodiment described above and shown in FIG.
Is incident from below in FIG. This infrared i
Is transmitted through the substrate 201, absorbed by the infrared absorbing film 207, and converted into heat. In response to the heat generated in the infrared absorbing film 207, the displacement portion 206 is curved upward or downward and inclined. That is, the incident infrared light i is converted into a displacement of the displacement unit 206 according to the amount. On the other hand, the reading optical system, which will be described later, the reading light j 0 of the visible light is irradiated to the half mirror 208 is incident through the opening 211a of the mask 211 from above in FIG. 8 (b). As a result, as described above, the readout light j 0 incident on the half mirror 208 is varied in the interference light having an interference intensity corresponding to the displacement of the displacement portion 206, the interference light from the half mirror 208 8 It is emitted above (b).
Therefore, as described later, infrared rays can be detected based on the interference light.

【0102】本実施の形態では、このように干渉という
微小な変位を高感度で検出する技術を赤外線の検出に応
用しているので、従来より高感度な検出が可能である。
また、本実施の形態では、前述した第1の実施の形態と
同様に、赤外線を熱を経て抵抗値(電気信号)に変換す
るのではなく、赤外線を熱及び変位を経て読み出し光の
変化に変換するので、基板201により支持された被支
持部203には電流を流す必要がなく、被支持部203
には自己発熱が生じない。したがって、本実施の形態に
よれば、入射した赤外線のみによる熱を検出することに
なるので、S/Nが向上し、検出精度が向上する。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。
In the present embodiment, since the technique for detecting a minute displacement called interference with high sensitivity is applied to the detection of infrared rays, detection with higher sensitivity than before can be performed.
Further, in the present embodiment, similarly to the first embodiment described above, instead of converting infrared rays into a resistance value (electric signal) through heat, the infrared rays are converted into read light through heat and displacement. Since the conversion is performed, it is not necessary to supply a current to the supported portion 203 supported by the substrate 201, and the supported portion 203
Does not generate self-heating. 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.

【0103】ところで、前述した図3に示す映像化装置
においても干渉光を得ているが、当該干渉光は図1に示
す光読み出し型放射−変位変換装置の外部において得て
いる。したがって、該光読み出し型放射−変位変換装置
100に均一な赤外線が入射したとしても、基板1の平
坦度が悪いことにより各素子の反射膜5の高さがばらつ
いていたり、参照光を反射させる全反射ミラー31の平
面度が保たれていなかったりすると、均一な赤外線が入
射したにもかかわらず、各素子ごとに干渉強度がばらつ
いた信号が発生してしまう。
By the way, the interference light is also obtained in the imaging device shown in FIG. 3 described above, but the interference light is obtained outside the optical readout radiation-displacement conversion device shown in FIG. Therefore, even if uniform infrared rays enter the optical readout type radiation-to-displacement converter 100, the height of the reflective film 5 of each element varies due to the poor flatness of the substrate 1, or the reference light is reflected. If the flatness of the total reflection mirror 31 is not maintained, a signal in which the interference intensity varies for each element is generated even though uniform infrared rays are incident.

【0104】この点、本実施の形態では、各素子のハー
フミラー部208及び全反射ミラー209が干渉手段を
構成しており、光読み出し型放射−変位変換装置の内部
において素子毎に独立して干渉光を得ることができるの
で、各素子ごとの出力信号の均一性は極めて良好なもの
となる。また、本実施の形態では、光読み出し型放射−
変位変換装置の外部において干渉光学系を構成する必要
がないので、干渉の原理に従って読み出し光学系を構成
する場合であっても、当該読み出し光学系の構成が簡単
となる。
In this regard, in the present embodiment, the half mirror section 208 and the total reflection mirror 209 of each element constitute interference means, and are independently provided for each element inside the optical readout type radiation-displacement converter. Since the interference light can be obtained, the uniformity of the output signal of each element is extremely good. In the present embodiment, the optical readout radiation
Since there is no need to configure an interference optical system outside the displacement conversion device, the configuration of the readout optical system is simplified even when the readout optical system is configured according to the principle of interference.

【0105】ところで、前記変位部206の変位の範囲
を制限しなければ、干渉の強度は光路長差が読み出し光
の波長の1/2毎に強弱を繰り返すので、ある強度以上
の赤外線が入射すると逆に干渉の強度が反転するという
反転現象が起こってしまう。そこで、変位部206の変
位による干渉強度の変化が単調変化となるように、変位
部206の変位の範囲を読み出し光の波長の1/4以下
に制限することが好ましい。例えば、変位部206を温
度が上昇したときに図8(b)中の下向きに曲がるよう
にし、ハーフミラー部208と全反射ミラー209との
間隔を読み出し光の波長の1/4以下とすれば、過剰の
赤外線が入射しても変位部206の動きはハーフミラー
部208と全反射ミラー209とが接した所で止まる。
このときに干渉強度が最大となるので反転現象は発生し
ない。これまでの説明は、読み出し光として単色光を用
いた場合であるが、読み出し光として白色光を用いた場
合にも、同様に、変位部206の変位による干渉色の変
化が単調変化となるように、変位部206の変位の範囲
を制限すればよい。なお、変位部206の変位の範囲を
制限するための特別な制限部を設けてもよいことは、勿
論である。
If the range of displacement of the displacement section 206 is not limited, the intensity of the interference repeats the intensity every half of the wavelength of the readout light because the difference in the optical path length repeats. Conversely, an inversion phenomenon in which the interference intensity is inverted occurs. Therefore, it is preferable to limit the range of displacement of the displacement unit 206 to 以下 or less of the wavelength of the read light so that the change in the interference intensity due to the displacement of the displacement unit 206 becomes a monotonous change. For example, if the displacement unit 206 is bent downward in FIG. 8B when the temperature rises, and the interval between the half mirror unit 208 and the total reflection mirror 209 is set to be 1/4 or less of the wavelength of the read light. However, even if excessive infrared rays are incident, the movement of the displacement unit 206 stops at the point where the half mirror unit 208 and the total reflection mirror 209 are in contact with each other.
At this time, since the interference intensity becomes maximum, the inversion phenomenon does not occur. The description so far is based on the case where monochromatic light is used as the readout light. However, even when white light is used as the readout light, similarly, the change of the interference color due to the displacement of the displacement unit 206 becomes a monotonous change. Then, the range of displacement of the displacement unit 206 may be limited. It is needless to say that a special restricting portion for restricting the range of displacement of the displacement portion 206 may be provided.

【0106】そして、図8に示す第4の実施の形態で
は、被支持部203を構成する層204,205,20
7のうちの少なくとも1つの層207が脚部202をも
構成するように脚部202にかけて連続して形成されて
いるので、被支持部203と脚部202とをそれぞれ独
立した層で構成する場合に比べて、被支持部203と脚
部202との間の強度が大きくなり、構造上の強度を十
分に確保することができる。また、このように被支持部
203と脚部202との間の強度を大きくすることがで
きるので、被支持部203の大きさも大きくすることが
でき、ひいては赤外線の検出感度を一層高めることがで
きる。
In the fourth embodiment shown in FIG. 8, the layers 204, 205, 20
7 is formed continuously over the leg portion 202 so as to also constitute the leg portion 202. Therefore, when the supported portion 203 and the leg portion 202 are formed of independent layers, respectively. The strength between the supported portion 203 and the leg portion 202 is increased as compared with the above, and sufficient structural strength can be secured. Further, since the strength between the supported portion 203 and the leg portion 202 can be increased in this manner, the size of the supported portion 203 can be increased, and the detection sensitivity of infrared rays can be further increased. .

【0107】さらに、本実施の形態によれば、被支持部
203を構成する層204,205,207のうちの少
なくとも1つの層207と脚部202とが連続している
ので、被支持部203と脚部202とをそれぞれ独立し
た層で構成する場合に比べて、製造工程が簡略化されて
安価となる。
Further, according to the present embodiment, at least one layer 207 of layers 204, 205, and 207 constituting supported portion 203 is continuous with leg portion 202. The manufacturing process is simplified and inexpensive as compared with the case where the and the leg portion 202 are constituted by independent layers.

【0108】(映像化装置の他の例)次に、前記第4の
実施の形態による光読み出し型放射−変位変換装置を用
いた映像化装置の一例について、図10を参照して説明
する。図10は、本例による映像化装置を示す概略構成
図である。
(Another Example of Imaging Apparatus) Next, an example of an imaging apparatus using the optical readout radiation-displacement converter according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic configuration diagram illustrating an imaging device according to the present example.

【0109】本例による映像化装置は、前記第4の実施
の形態による図8に示す光読み出し型放射−変位変換装
置(図10においては符号300で示しており、図8
(b)中の上方向及び下方向が図10中の右方向及び左
方向にそれぞれ対応している。)と、赤外線iを集光し
て変換装置300の赤外線吸収膜207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2
40と、変換装置300の前記各素子(画素)のハーフ
ミラー部208にそれぞれ前記読み出し光j0を照射
し、前記各素子のハーフミラー部208から出射された
干渉光に基づいて前記各素子の変位部206の変位に応
じた光学像を形成する読み出し光学系と、を備えてい
る。
The imaging device according to the present embodiment is a light-reading type radiation-to-displacement conversion device shown in FIG. 8 according to the fourth embodiment (in FIG.
The upper and lower directions in (b) correspond to the right and left directions in FIG. 10, respectively. ) And an infrared imaging lens 2 for condensing the infrared light i and forming an infrared image on the surface of the converter 300 where the infrared absorption film 207 is distributed.
40, irradiating the said reading light j 0 respectively to the half mirror portion 208 of each element (pixel) of the converter 300, the of the respective elements based on the coherent light emitted from the half mirror 208 of the elements A readout optical system that forms an optical image according to the displacement of the displacement unit 206.

【0110】具体的には、本実施の形態による映像化装
置は、光源241、絞り242(これに代えて照明レン
ズを用いてもよい。)、ビームスプリッタ243、レン
ズ244,245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 light source 241, a diaphragm 242 (an illumination lens may be used instead), a beam splitter 243, and lenses 244 and 245. These constitute the readout optical system.

【0111】本実施の形態では、結像レンズ240によ
り、赤外線iが集光されて変換装置300の赤外線吸収
膜207が分布している面上に赤外線画像が結像され
る。その結果、変換装置300の各画素の赤外線吸収膜
207に対する入射赤外線の量に応じて、各画素の変位
部206が変位する。
In the present embodiment, the infrared rays i are condensed by the imaging lens 240 and an infrared image is formed on the surface of the converter 300 where the infrared absorbing film 207 is distributed. As a result, the displacement unit 206 of each pixel is displaced in accordance with the amount of incident infrared light on the infrared absorption film 207 of each pixel of the conversion device 300.

【0112】一方、光源241から発した光は、ビーム
スプリッタ243にて反射され、レンズ244を経て読
み出し光j0として変換装置300に入射される。その
結果、第4の実施の形態に関して説明したように、各素
子(画素)の変位部206の変位に応じた干渉強度を有
する干渉光が各素子のハーフミラー部208からレンズ
244へ向けて出射され、この干渉光が、レンズ24
4、ビームスプリッタ243及びレンズ245を経由
し、干渉光による光学像が形成され、これが肉眼246
にて観察される。このようにして、入射赤外線画像が可
視画像に変換されることになる。
[0112] On the other hand, light emitted from the light source 241 is reflected by the beam splitter 243 and enters the converter 300 as a reading light j 0 through lens 244. As a result, as described in the fourth embodiment, the interference light having the interference intensity corresponding to the displacement of the displacement unit 206 of each element (pixel) is emitted from the half mirror unit 208 of each element toward the lens 244. This interference light is transmitted to the lens 24
4. An optical image is formed by the interference light via the beam splitter 243 and the lens 245, and this is
Observed at In this way, the incident infrared image is converted into a visible image.

【0113】なお、肉眼246で観察する代わりに、2
次元CCD等を配置して前記光学像を撮像してもよい。
この場合には、感度ばらつきやオフセットなどを電気的
に補正することもできる。このような事情は前述した他
の映像化装置においても同様である。なお、このCCD
の画素数は変換装置300の画素数と一致している必要
はないが、同程度であることが望ましい。
It should be noted that instead of observation with the naked eye 246, 2
The optical image may be captured by arranging a dimensional CCD or the like.
In this case, sensitivity variations and offsets can be electrically corrected. Such a situation is the same in the other imaging devices described above. In addition, this CCD
Need not match the number of pixels of the conversion device 300, but it is desirable that the number of pixels be approximately the same.

【0114】前記読み出し光学系は図10に示す構成に
限定されるものではない。変換装置300はその内部で
干渉を起こすのであるから、外部に干渉を起こすための
光学系は必要なく、単に干渉を起こす読み出し光を供給
し、その干渉強度を観察できる光学系があれば十分であ
る。また、読み出し光は単色光に限らず、白色光でも良
い。白色光であれば干渉強度は干渉色として観察され
る。また、読み出し光として波長の異なる2種類の単色
光を用いれば、単色光ではわからない一周期以上ずれた
干渉の場合でも光路長差がわかるので、単色光を用いる
場合に比べて、よりダイナミックレンジの広い赤外線画
像を得ることができる。
The readout optical system is not limited to the configuration shown in FIG. Since the conversion device 300 causes interference inside, there is no need for an optical system for causing interference to the outside, and it is sufficient if there is an optical system capable of simply supplying a reading light causing interference and observing the interference intensity. is there. The reading light is not limited to monochromatic light, but may be white light. In the case of white light, the interference intensity is observed as an interference color. Also, if two types of monochromatic light having different wavelengths are used as the readout light, the optical path length difference can be determined even in the case of interference that is not known by monochromatic light and is shifted by one or more cycles. A wide infrared image can be obtained.

【0115】なお、赤外線画像を映像化するのではな
く、単に赤外線の強度のみを検出するような場合には、
例えば、前述した各映像化装置において、光読み出し型
放射−変位変換装置を1つの素子(画素)のみを有する
ように構成しておき、読み出し光学系を当該素子に関連
する部分のみを残すことによって、赤外線検出装置を得
ることができる。
In the case where only the intensity of infrared rays is detected instead of imaging an infrared image,
For example, in each of the above-described imaging devices, the optical readout radiation-displacement conversion device is configured to have only one element (pixel), and the readout optical system is left only by a portion related to the element. , An infrared detector can be obtained.

【0116】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.

【0117】[0117]

【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高い
放射検出装置であって、しかも、自身の構造上の強度を
十分に確保することができるとともに製造工程が簡単で
安価に提供することができる光読み出し型放射−変位変
換装置及びその製造方法を提供することができる。
As described above, according to the present invention,
It is a radiation detection device with high radiation detection accuracy and sensitivity without using a cooler, and can provide its own structural strength sufficiently and can be provided at a simple and inexpensive manufacturing process. An optical readout radiation-displacement conversion device and a method for manufacturing the same can be provided.

【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
単位画素の所定の状態の断面を模式的に示す図、図1
(b)は単位画素の他の状態の断面を模式的に示す図、
図1(c)は図1(a)中のA−A’矢視図、図1
(d)は画素の配置状態を示す平面図である。
FIG. 1 is a diagram showing an optical readout type radiation-displacement conversion device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1A is a diagram schematically showing a cross section of a unit pixel in a predetermined state; FIG.
(B) is a diagram schematically showing a cross section of the unit pixel in another state,
FIG. 1C is a view taken along the line AA ′ in FIG.
(D) is a plan view showing the arrangement state of the pixels.

【図2】図1に示す光読み出し型放射−変位変換装置の
製造方法の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a method of manufacturing the optical readout type radiation-displacement converter illustrated in FIG.

【図3】図1に示す光読み出し型放射−変位変換装置を
用いた映像化装置の一例を示す概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of an imaging device using the optical readout radiation-displacement conversion device shown in FIG.

【図4】容器内に光読み出し型放射−変位変換装置を収
容した状態を模式的に示す図であり、図4(a)はその
断面図、図4(b)は図4(a)中のB−B’矢視図で
ある。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a state in which a light-reading type radiation-displacement conversion device is housed in a container, FIG. 4 (a) is a cross-sectional view thereof, and FIG. 4 (b) is a view in FIG. FIG.

【図5】本発明の第2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る。
FIG. 5 is a diagram showing an optical readout type radiation-to-displacement converter according to a second embodiment of the present invention.

【図6】図5に示す光読み出し型放射−変位変換装置の
製造方法の一例を示す図である。
6 is a diagram illustrating an example of a method of manufacturing the optical readout type radiation-to-displacement converter illustrated in FIG.

【図7】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7(a)はその
単位画素の所定の状態の断面を模式的に示す図、図7
(b)は単位画素の他の状態の断面を模式的に示す図、
図7(c)は図7(a)中のC−C’矢視図である。
FIG. 7 is a diagram showing an optical readout type radiation-to-displacement converter according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 7A is a diagram schematically showing a cross section of a unit pixel in a predetermined state; FIG.
(B) is a diagram schematically showing a cross section of the unit pixel in another state,
FIG. 7C is a view taken along the line CC ′ in FIG. 7A.

【図8】本発明の第4の実施の形態による光読み出し型
放射−変位変換装置を示す図であり、図8(a)は当該
変換装置を模式的に示す一部切欠平面図、図8(b)は
図8(a)中のD−D’矢視図である。
FIG. 8 is a diagram showing an optical readout type radiation-to-displacement converter according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 8 (a) is a partially cutaway plan view schematically showing the converter; FIG. 9B is a view taken along the line DD ′ in FIG.

【図9】図8に示す光読み出し型放射−変位変換装置の
製造方法の一例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a method of manufacturing the optical readout radiation-displacement conversion device illustrated in FIG. 8;

【図10】図9に示す光読み出し型放射−変位変換装置
を用いた映像化装置の一例を示す概略構成図である。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing an example of an imaging device using the optical readout radiation-displacement conversion device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,201 基板 2,202 脚部 3,203 被支持部 4 変位部の一部及び赤外線吸収部を兼ねる膜 5 変位部の一部及び反射部を兼ねる膜 6,210 隙間 21〜23 CCD 31 全反射ミラー 100 光読み出し型放射−変位変換装置 206 変位部 207 赤外線吸収膜 208 ハーフミラー部 209 全反射ミラー 211 マスク Reference Signs List 1,201 Substrate 2,202 Leg 3,203 Supported part 4 Film serving also as part of displacement part and infrared absorption part 5 Film serving also as part of displacement part and reflection part 6,210 Gap 21-23 CCD 31 All Reflection mirror 100 Optical readout radiation-displacement converter 206 Displacement unit 207 Infrared absorbing film 208 Half mirror unit 209 Total reflection mirror 211 Mask

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基体と、 前記基体に脚部を介して支持された被支持部であって、
放射を受けて熱に変換する放射吸収部と、該放射吸収部
にて発生した熱に応じて前記基体に対して変位する変位
部と、を有する被支持部と、 読み出し光を受光し、受光した読み出し光に前記変位部
の変位に応じた変化を与えて当該変化した読み出し光を
出射させる光作用部と、 を備えた光読み出し型放射−変位変換装置において、 前記被支持部を構成する層のうちの少なくとも1つの層
が、前記脚部をも構成するように、前記脚部にかけて連
続して形成され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, and a supported part supported on the base via a leg,
A supported part having a radiation absorption part that receives radiation and converts it into heat, and a displacement part that displaces with respect to the base in accordance with the heat generated in the radiation absorption part; A light action section that gives a change in accordance with the displacement of the displacement section to the readout light and emits the changed readout light. An optical reading type radiation-displacement conversion device comprising: Wherein at least one of the layers is formed continuously over the legs so as to also constitute the legs.
Displacement converter.
【請求項2】 前記少なくとも1つの層は、前記被支持
部を構成する層のうちの最も熱伝導率の低い層であるこ
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 optical readout radiation-displacement converter according to claim 1, wherein the at least one layer is a layer having the lowest thermal conductivity among the layers constituting the supported portion. .
【請求項3】 前記少なくとも1つの層は、前記被支持
部を構成する層のうちの最もヤング率が大きい層である
ことを特徴とする請求項1又は2記載の光読み出し型放
射−変位変換装置。
3. The optical read-out type radiation-displacement converter according to claim 1, wherein the at least one layer is a layer having the largest Young's modulus among the layers constituting the supported portion. apparatus.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載の光読
み出し型放射−変位変換装置を製造する方法であって、 基板上に、該基板上の少なくとも前記脚部が前記基板と
接する領域を除く領域に、犠牲層を形成する段階と、 前記犠牲層が形成された前記基板上に、前記被支持部の
少なくとも一部を構成するとともに前記脚部をも構成す
る少なくとも1つの層であって、前記脚部及び前記被支
持部の形状に合わせてパターニングされた少なくとも1
つの層を形成する段階と、 前記犠牲層を除去する段階と、 を備えたことを特徴とする光読み出し型放射−変位変換
装置の製造方法。
4. A method for manufacturing an optical readout type radiation-to-displacement conversion device according to claim 1, wherein at least a region of the substrate where at least the leg contacts the substrate. Forming a sacrificial layer in a region excluding the above, and at least one layer constituting at least a part of the supported portion and also constituting the leg on the substrate on which the sacrificial layer is formed. And at least one patterned according to the shape of the leg portion and the supported portion.
Forming a single layer, and removing the sacrificial layer. A method for manufacturing an optical readout radiation-to-displacement converter, comprising:
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