JP2001141557A - Infrared detector - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、暗視装置，人体
検出，ＮＤＩＲ（非分散型ガス検出装置）などに用いら
れ熱線（赤外線）を検出する赤外線検出装置に係り、特
に、赤外線を可視光で検出する技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared detector for detecting heat rays (infrared rays) used in night vision equipment, human body detection, NDIR (non-dispersive gas detector), etc. Related to detection technology.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の赤外線センサは、大別すると、量
子型と熱型とに分類される。最初に、量子型の赤外線セ
ンサについて説明する。量子型の赤外線センサは、フォ
トン、赤外線の低エネルギーフォトンの吸収により価電
子帯から伝導帯への電子励起が生じ、伝導帯を電子が価
電子帯を正孔が移動することにより生ずる光電流を検知
するものであり、光電導型とも呼ばれている。この量子
型では、赤外線フォトンに対応する１ｅＶ以下の小禁止
帯幅の半導体（ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＨｇＣｄＴｅ、Ｉｎ
Ｓｂ）などが用いられている。この量子型の赤外線セン
サは、限られた波長帯域で検出感度が高く、応答速度が
速いなどの特徴を持っているが、前記のように検出感度
に波長依存性があり、液体窒素などで冷却しなければ動
作しないという欠点がある。2. Description of the Related Art Conventional infrared sensors are roughly classified into a quantum type and a thermal type. First, a quantum infrared sensor will be described. Quantum-type infrared sensors generate photocurrent generated by the absorption of photons and infrared low-energy photons, which cause electron excitation from the valence band to the conduction band. It is for detecting, and is also called photoelectric type. In this quantum type, a semiconductor (PbS, PbSe, HgCdTe, In) having a small band gap of 1 eV or less corresponding to an infrared photon is used.
Sb) is used. This quantum infrared sensor has features such as high detection sensitivity in a limited wavelength band and a fast response speed.However, as described above, the detection sensitivity has wavelength dependence, and is cooled by liquid nitrogen or the like. There is a disadvantage that it will not work unless it is done.
【０００３】次に、熱型の赤外線センサについて説明す
る。熱型の赤外線センサは、受光した赤外線によりセン
サ自身の温度が上昇することを利用している。この熱型
の赤外線センサには、赤外線照射による温度上昇を電気
抵抗変化で検知するボロメータや、温度上昇を熱電対列
で熱起電力として検出するサーモパイルや、分極変化を
応用した焦電型と呼ばれるものがある。この熱型の赤外
線センサは、検出感度の波長依存性がなく、室温動作が
可能であり、前述の量子型に比べて安価であるなどの特
徴を持っているが、検出感度が低く、応答速度が遅いと
いう欠点がある。Next, a thermal infrared sensor will be described. The thermal infrared sensor utilizes the fact that the temperature of the sensor itself rises due to the received infrared light. This thermal type infrared sensor is called a bolometer that detects temperature rise due to infrared irradiation by electric resistance change, a thermopile that detects temperature rise as thermoelectromotive force with a thermopile, or a pyroelectric type that applies polarization change There is something. This thermal infrared sensor has the characteristics that the detection sensitivity does not depend on the wavelength, can operate at room temperature, and is inexpensive compared to the quantum type described above. However, the detection sensitivity is low and the response speed is low. Has the disadvantage of being slow.
【０００４】いずれの種類の赤外線センサを用いる場合
でも、この赤外線センサの出力側（後段）には、それぞ
れにあった特別検出回路を準備しなければならない。こ
の特別検出回路とは、赤外線センサで検出した信号を読
み出す信号読み出し回路や、この信号を増幅する増幅回
路などで構成されるものである。また、複数の赤外線セ
ンサを用いる場合は、そのセンサの数だけこの特別検出
回路を設けなければならない。また、熱画像を得るに
は、前記特別検出回路の集積化が不可欠であった。Regardless of the type of infrared sensor used, a special detection circuit must be prepared on the output side (later stage) of the infrared sensor. The special detection circuit includes a signal reading circuit for reading a signal detected by the infrared sensor, an amplifier circuit for amplifying the signal, and the like. When a plurality of infrared sensors are used, the special detection circuits must be provided by the number of the sensors. Further, in order to obtain a thermal image, integration of the special detection circuit was indispensable.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
赤外線検出装置では、波長依存性がなく高感度に赤外線
を検出することができないという問題がある。それは、
従来の熱型の赤外線センサでは検出感度に波長依存性は
ないが低感度であり、従来の量子型の赤外線センサでは
高感度であるが検出感度に波長依存性があるので、双方
の長所を兼ね備えたものは存在しないことから明らかで
ある。また、従来の量子型の赤外線センサは、それが熱
画像や暗視装置用途などに用いられる特殊なもので、使
用する半導体材料（ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＨｇＣｄＴｅ、
ＩｎＳｂなど）が高価なことから、可視光を検出する光
センサに比べて汎用性に乏しい。この発明は、上記の事
情に鑑み、検出感度に波長依存性がなく高感度に赤外線
を検出する赤外線検出装置を提供することを目的とす
る。However, the conventional infrared detector has a problem that it has no wavelength dependency and cannot detect infrared light with high sensitivity. that is,
Conventional thermal infrared sensors do not have wavelength dependence in detection sensitivity but have low sensitivity, while conventional quantum infrared sensors have high sensitivity but wavelength sensitivity has high sensitivity, so they have both advantages. It is clear from the fact that none exist. Conventional quantum infrared sensors are special ones used for thermal images and night vision devices, and use semiconductor materials (PbS, PbSe, HgCdTe,
(InSb, etc.) is expensive, so that it is less versatile than an optical sensor that detects visible light. The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an infrared detection device that detects infrared light with high sensitivity without wavelength dependency in detection sensitivity.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１の発明に係る赤外線検出装置は、（ａ）隔
壁で囲まれて密封されているとともに、赤外線を吸収す
ると前記隔壁のうちで特定箇所の隔壁が膨張する密封セ
ルと、（ｂ）前記密封セルの特定箇所の隔壁に可視光を
照射する照射手段と、（ｃ）前記特定箇所の隔壁からの
反射光を受光して前記特定箇所の隔壁の膨張状態を検出
する検出手段とを備えたことを特徴とするものである。In order to solve the above-mentioned problems, an infrared detecting apparatus according to the first aspect of the present invention is characterized in that: (a) the infrared detecting device is enclosed and sealed by a partition, and when the infrared ray is absorbed, Among them, a sealed cell in which a partition at a specific location expands, (b) irradiation means for irradiating visible light to the partition at a specific location of the sealed cell, and (c) receiving reflected light from the partition at the specific location. Detecting means for detecting an inflated state of the partition wall at the specific location.
【０００７】また、請求項２の発明の視線検出装置は、
（ｄ）隔壁で囲まれて密封されているとともに、赤外線
を吸収すると前記隔壁のうちで特定箇所の隔壁が膨張す
る複数個の密封セルを配設して構成されるセルアレー
と、（ｅ）測定しようとする被対象物からの赤外線を前
記セルアレー上に結像させる光学手段と、（ｆ）前記セ
ルアレーの各密封セルの特定箇所の隔壁に可視光を照射
し、その反射光を受光して各密封セルごとの特定箇所の
隔壁の膨張状態を検出する光学撮像手段とを備えたこと
を特徴とするものである。[0007] The gaze detecting apparatus according to the second aspect of the present invention,
(D) a cell array which is formed by arranging a plurality of sealed cells which are enclosed and sealed by a partition and which expand at a specific location in the partition when absorbing infrared rays, and (e) measurement (F) irradiating visible light to a partition at a specific portion of each sealed cell of the cell array, receiving the reflected light, and receiving the reflected light. Optical imaging means for detecting an inflated state of a partition at a specific location for each sealed cell.
【０００８】〔作用〕次に、この発明に係る赤外線検出
装置における作用を説明する。請求項１の発明に係る赤
外線検出装置では、隔壁で囲まれて密封されている密封
セルの内部に外部からの赤外線が透過して取り込まれる
と、この取り込まれた赤外線を吸収してセル内圧が上昇
し、前記隔壁のうちで特定箇所の隔壁が膨張する。照射
手段によって密封セルの特定箇所の隔壁に可視光を照射
し、この特定箇所の隔壁からの反射光を検出手段で受光
して密封セルの特定箇所の隔壁の膨張状態を検出するこ
とになる。したがって、受光した赤外線の熱量に応じて
膨張する密封セルの特定箇所の隔壁に可視光を照射し、
この特定箇所の隔壁から反射した反射光の光量の変化に
よって赤外線を検出することができることになり、従来
の赤外線センサのように赤外線を直接に電気信号に変換
して検出するのではなく、赤外線を可視光で検出するこ
とができる。[Operation] Next, the operation of the infrared detecting apparatus according to the present invention will be described. In the infrared detecting device according to the first aspect of the present invention, when infrared rays from the outside are transmitted and taken into the sealed cell surrounded by the partition wall and sealed, the taken-in infrared rays are absorbed and the cell internal pressure is reduced. As a result, the partition wall at a specific location among the partition walls expands. The irradiating means irradiates visible light to the partition at a specific location of the sealed cell, and the reflected light from the partition at the specific location is received by the detecting means to detect the expanded state of the partition at the specific location of the sealed cell. Therefore, the visible light is applied to the partition at a specific location of the sealed cell that expands according to the amount of heat of the received infrared light,
Infrared light can be detected by the change in the amount of light reflected from the partition wall at this specific location, and instead of directly converting the infrared light into an electric signal and detecting it as in a conventional infrared sensor, the infrared light is detected. It can be detected with visible light.
【０００９】また、請求項２の発明に係る赤外線検出装
置では、前述の密封セルを複数に配設して構成したセル
アレー上に、測定しようとする被対象物からの赤外線を
光学手段により結像する。光学撮像手段によって、前記
セルアレーの密封セルの特定箇所の隔壁に可視光を照射
しその反射光を受光して密封セルごとの膨張状態を検出
する。したがって、測定しようとする被対象物の熱分
布，温度分布を容易に可視化できる。In the infrared detector according to the second aspect of the present invention, an infrared ray from an object to be measured is imaged on a cell array having a plurality of the sealed cells by optical means. I do. The optical imaging means irradiates visible light to a partition at a specific location of the sealed cell of the cell array, receives the reflected light, and detects the expansion state of each sealed cell. Therefore, the heat distribution and the temperature distribution of the object to be measured can be easily visualized.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例を図面
を参照しながら説明する。図１は実施例の赤外線検出装
置の構成を示す概略図である。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an infrared detection device according to an embodiment.
【００１１】実施例の赤外線検出装置は、隔壁１で囲ま
れて密封されているとともに、赤外線を内部に透過しこ
れを吸収すると隔壁１のうちで特定箇所の隔壁が膨張す
るよう構成した密封セル２と、密封セル２の特定箇所の
隔壁に可視光を照射する照射手段としてのレーザ光源３
と、前記特定箇所の隔壁からの反射光を受光してその膨
張状態を検出する検出手段としての光センサ４とを備え
ている。The infrared detector of the embodiment is a sealed cell which is enclosed and sealed by a partition wall 1 and, when infrared rays are transmitted through and absorbed therein, a specific portion of the partition wall 1 is expanded. And a laser light source 3 as an irradiating means for irradiating visible light to a partition at a specific location of the sealed cell 2
And an optical sensor 4 as detection means for receiving reflected light from the partition wall at the specific location and detecting an expanded state thereof.
【００１２】密封セル２について具体的に説明する。密
封セル２は、例えばアルミニウムやステンレス鋼で形成
された隔壁１で囲まれて密封するように構成されるとと
もに、隔壁１のうちで赤外線を入射しようとする入射側
には赤外線をセル内部に透過させる赤外線透過窓５を設
け、隔壁１のうちで特定箇所の隔壁６は膨張して変形す
るように構成されている。以下、特定箇所の隔壁６を
「可動壁６」と称して説明する。The sealed cell 2 will be specifically described. The sealed cell 2 is configured so as to be sealed by being surrounded by a partition wall 1 made of, for example, aluminum or stainless steel, and transmits infrared rays into the inside of the cell on the incident side of the partition wall 1 where infrared rays are to be incident. An infrared transmission window 5 is provided, and the partition 6 at a specific location in the partition 1 is configured to expand and deform. Hereinafter, the partition 6 at a specific location will be described as a “movable wall 6”.
【００１３】赤外線透過窓５には、例えば、ＣａＦ2 ，
ＺｎＳｅ，Ｓｉ，Ｇｅ，ＫＲＳ−５（ヨウ化タリウ
ム），ＫＢＲ混晶などの窓材を使用している。また、赤
外線が透過されずに反射してしまうことを防止あるいは
低減するために、必要に応じてこの赤外線透過窓５に反
射防止膜（ＡＲコート）をコーティングしてもよい。For example, CaF 2 ,
Window materials such as ZnSe, Si, Ge, KRS-5 (thallium iodide), and KBR mixed crystal are used. Further, in order to prevent or reduce the reflection of infrared rays without being transmitted, the infrared transmission window 5 may be coated with an anti-reflection film (AR coat) as necessary.
【００１４】可動壁６には、例えば、使用する温度範囲
においてゴム状弾性を有するゴム弾性体がある。ここで
は、例えば、常温でゴム状弾性を有する高分子材料とし
てのエラストマーを使用している。可動壁６をゴム弾性
体とすることにより、セル内圧の変化を大きな膨張変化
として可動壁６に高感度に伝達することができ、感度を
向上させることができる。この可動壁６の裏面、即ち、
レーザ光源３からの可視光が照射される側には、Ｎｉメ
ッキあるいはＡｌ等の金属蒸着法等により、光反射層が
形成されている。The movable wall 6 includes, for example, a rubber elastic body having rubber-like elasticity in a temperature range to be used. Here, for example, an elastomer as a polymer material having rubber-like elasticity at room temperature is used. By making the movable wall 6 a rubber elastic body, a change in the cell internal pressure can be transmitted to the movable wall 6 as a large expansion change with high sensitivity, and the sensitivity can be improved. The back surface of the movable wall 6, that is,
On the side to which the visible light from the laser light source 3 is irradiated, a light reflection layer is formed by Ni plating or a metal deposition method of Al or the like.
【００１５】密封セル２の内面は、赤外線の吸収効率を
上げるために、取り込まれた赤外線をセル内部で多重反
射させるよう鏡面状態に研磨されている。このように、
内面を鏡面状態とすることで、密封セル２の内部で赤外
線を反射させて赤外線の光路長を十分に長くしており、
取り込んだ赤外線が赤外線透過窓５から外部に出ていっ
てしまうことも低減している。The inner surface of the sealed cell 2 is polished to a mirror surface so that the captured infrared light is reflected multiple times inside the cell in order to increase the absorption efficiency of the infrared light. in this way,
By making the inner surface into a mirror surface state, the infrared ray is reflected inside the sealed cell 2 and the optical path length of the infrared ray is made sufficiently long.
It is also reduced that the taken-in infrared ray goes out of the infrared transmitting window 5 to the outside.
【００１６】密封セル２の内部には、例えば、熱吸収ガ
スを充填している。この熱吸収ガスとしては、ＣＯ2 ガ
ス，ＣＯガス，メタン等の炭化水素系など光吸収係数が
高いガスが好適である。密封セル２の内部に熱吸収ガス
を充填した状態で赤外線透過窓５を貼り付けて、この密
封セル２を密封している。The inside of the sealed cell 2 is filled with, for example, a heat absorbing gas. As the heat absorbing gas, a gas having a high light absorption coefficient, such as a hydrocarbon gas such as CO 2 gas, CO gas, and methane, is preferable. The sealed cell 2 is sealed by attaching the infrared ray transmitting window 5 in a state where the heat absorbing gas is filled in the sealed cell 2.
【００１７】なお、光センサ４には、例えばフォトダイ
オードを採用しており、可動壁６からの反射光を光量変
化としてとらえている。また、図１に示すように、密封
セル２の赤外線の入力側には、密封セル２への赤外線入
力を入り切りする赤外線の光変調素子７が設けられてい
る。この光変調素子７には、機械式の回転や振動を利用
したもの、あるいは液晶や強誘電体セラミックの電気光
学効果を利用したものがある。図１（ａ）では、光変調
素子７により赤外線が遮断されており密封セル２まで到
達しない。図１（ｂ）では、赤外線は光変調素子７を透
過して密封セル２に到達している。The light sensor 4 employs, for example, a photodiode, and detects light reflected from the movable wall 6 as a change in light amount. As shown in FIG. 1, an infrared light modulation element 7 for turning on and off the infrared input to the sealed cell 2 is provided on the infrared input side of the sealed cell 2. The light modulation element 7 includes a device utilizing mechanical rotation or vibration, and a device utilizing the electro-optic effect of liquid crystal or ferroelectric ceramic. In FIG. 1A, the infrared ray is blocked by the light modulation element 7 and does not reach the sealed cell 2. In FIG. 1B, the infrared light has passed through the light modulation element 7 and has reached the sealed cell 2.
【００１８】続いて、以上の構成を有する実施例の赤外
線検出装置の製造方法について説明する。ここでは、単
素子の場合、即ち図１に示すように単一の密封セル２で
構成される場合について説明する。Next, a method of manufacturing the infrared detecting device according to the embodiment having the above-described configuration will be described. Here, a case of a single element, that is, a case of a single sealed cell 2 as shown in FIG. 1 will be described.
【００１９】機械加工によりアルミ，ステンレス鋼（Ｓ
ＵＳ）等の材料を削り出して容器を製造する。この容器
は、対向する２面が開口して貫通しており中空に形成さ
れている。この容器の内部は、鏡面バフ研磨するなどし
て鏡面状態に形成している。この容器とは別に、容器の
一方の開口部に貼り付けるためのゴム弾性体であるエラ
ストマーを製造する。そして、このエラストマーの片面
に、ＮｉメッキあるいはＡｌ等の金属蒸着により、光反
射層を形成する。光反射層が外側になるようにこのエラ
ストマーを、容器の一方の開口部に貼り付ける。そし
て、この容器に熱吸収ガスを充填してから、この容器を
密封するよう容器の他方の開口部に、１枚の赤外線透過
窓５を貼り付けて密封することで、熱吸収ガスが外部に
漏れないよう気密性が確保された密封セル２が完成す
る。このように機械加工技術により密封セル２を簡単に
作製することができる。Aluminum and stainless steel (S
US) and other materials are cut out to manufacture containers. This container is formed hollow so that two opposing surfaces are open and penetrate. The interior of this container is formed in a mirror-like state by mirror buffing or the like. Apart from this container, an elastomer which is a rubber elastic body to be attached to one opening of the container is manufactured. Then, a light reflection layer is formed on one side of the elastomer by Ni plating or vapor deposition of a metal such as Al. This elastomer is attached to one opening of the container so that the light reflecting layer is on the outside. Then, after filling the container with the heat absorbing gas, one infrared transmitting window 5 is attached to the other opening of the container and hermetically sealed so as to seal the container, so that the heat absorbing gas is exposed to the outside. The sealed cell 2 having airtightness so as not to leak is completed. Thus, the sealed cell 2 can be easily manufactured by the machining technique.
【００２０】続いて、以上の構成を有する実施例の赤外
線検出装置の動作を説明する。光変調素子７は、図１に
示すように赤外線の透過をオンオフしている。図１
（ａ）に示す状態では、赤外線は光変調素子７で遮断さ
れて密封セル２に到達しないが、図１（ｂ）に示す状態
では、外部からの赤外線は、光変調素子７を介して密封
セル２の赤外線透過窓５に到達し、この赤外線透過窓５
を透過して密封セル２の内部に取り込まれる。Next, the operation of the infrared detecting apparatus of the embodiment having the above configuration will be described. The light modulation element 7 turns on and off transmission of infrared rays as shown in FIG. FIG.
In the state shown in FIG. 1A, the infrared rays are blocked by the light modulation element 7 and do not reach the sealed cell 2, but in the state shown in FIG. The light reaches the infrared transmission window 5 of the cell 2 and the infrared transmission window 5
And is taken into the sealed cell 2.
【００２１】密封セル２の内面は鏡面研磨が施され、密
封セル２の内部は熱吸収ガスが充填されているので、セ
ル内に入ってきた赤外線（熱線）はこのセル中で多重反
射を繰り返すうちにセル内の熱吸収ガスに吸収され、セ
ル内圧が上昇する。Since the inner surface of the sealed cell 2 is mirror-polished and the inside of the sealed cell 2 is filled with a heat absorbing gas, infrared rays (heat rays) entering the cell repeat multiple reflections in the cell. At this time, it is absorbed by the heat absorbing gas in the cell, and the internal pressure of the cell increases.
【００２２】密封セル２のセル内圧が上昇すると、可動
壁６が外側の方に膨張する。レーザ光源３から可動壁６
の裏面に可視光による参照光を照射し、この可動壁６か
らの反射光を光センサ４で受光してその受光量を検出
し、密封セル２の可動壁６の膨張状態を検出する。具体
的には、図１（ｂ）に示すように、可動壁６が外側の方
に膨張して凸面状になり、この可動壁６のそり返りの程
度に応じて反射光が拡散される。光センサ４では、膨張
した可動壁６からの反射光Ｒ２を検出するが、図１
（ａ）に示すように赤外線入射がなく可動壁６が膨張し
ていないときの反射光Ｒ１に比べて、その受光量は減少
することになる。このように、可動壁６の膨張時と復帰
時における可視光の受光量の差から赤外線を検出してい
る。When the internal pressure of the sealed cell 2 increases, the movable wall 6 expands outward. Movable wall 6 from laser light source 3
The reference light of visible light is applied to the back surface of the movable cell 6, and the reflected light from the movable wall 6 is received by the optical sensor 4 to detect the amount of received light, thereby detecting the expanded state of the movable wall 6 of the sealed cell 2. Specifically, as shown in FIG. 1B, the movable wall 6 expands outward and becomes convex, and the reflected light is diffused according to the degree of the warp of the movable wall 6. The optical sensor 4 detects the reflected light R2 from the expanded movable wall 6;
As shown in (a), the amount of received light is reduced as compared with the reflected light R1 when the movable wall 6 is not expanded due to no incidence of infrared light. In this manner, infrared rays are detected from the difference between the amount of visible light received when the movable wall 6 expands and when it returns.
【００２３】光変調素子７は、密封セル２の可動壁６の
形状が膨張，復帰（収縮）を繰り返すように、赤外線の
透過を断続的にしており、例えば、膨張した可動壁６の
形状が元に戻る（復帰）と赤外線透過窓５に赤外線を入
射させている。これにより、可動壁６が膨張していない
即ち復帰時の光センサ４の受光量と、可動壁６が膨張し
ている時の光センサ４の受光量との差に基づいて検出す
ることができるので、絶えず基準との比較を得る交流増
幅をすることができＳＮ（信号対雑音比）を向上させる
ことができる。なお、この復帰（収縮）時の時定数は、
密封セル２の熱伝導と熱容量と、密封セル２の周囲の外
気温等によって決まる。The light modulating element 7 intermittently transmits infrared rays so that the shape of the movable wall 6 of the sealed cell 2 repeats expansion and return (contraction). For example, the shape of the expanded movable wall 6 is changed. When returning to the original state (return), the infrared ray is made incident on the infrared ray transmitting window 5. Thus, detection can be performed based on the difference between the amount of light received by the optical sensor 4 when the movable wall 6 is not expanded, that is, when the movable wall 6 is expanded, and the amount of light received by the optical sensor 4 when the movable wall 6 is expanded. Therefore, it is possible to constantly perform AC amplification for obtaining a comparison with a reference, and it is possible to improve SN (signal-to-noise ratio). The time constant at the time of this return (shrinkage) is
It is determined by the heat conduction and heat capacity of the sealed cell 2, the outside air temperature around the sealed cell 2, and the like.
【００２４】以上に述べたように、この実施例において
は、受光した赤外線の熱量に応じて膨張する可動壁６を
ターゲットとしてこれに可視光を照射し、このターゲッ
トから反射した反射光の光量の変化によって赤外線を検
出することができることになり、従来の赤外線センサの
ように赤外線を直接に電気信号に変換して検出するので
はなく、赤外線を可視光で検出することができる。した
がって、赤外線を受光して電気信号に直接変換する従来
のような特殊な赤外線センサを用いることなく、密封セ
ル２と通常の可視光を検出する光センサ４とを用いるこ
とにより、赤外線の検出を波長依存性がなくしかも高感
度に行うことができるとともに、液体窒素などによる冷
却を必要としない赤外線検出装置を得ることができる。
また、感度の波長依存性がなく量子型並みの高感度な分
光器に応用できる。As described above, in this embodiment, the movable wall 6 which expands in accordance with the amount of heat of the received infrared rays is irradiated with visible light, and the amount of reflected light reflected from the target is measured. The change makes it possible to detect infrared light, and instead of directly converting the infrared light into an electric signal for detection as in a conventional infrared sensor, the infrared light can be detected with visible light. Therefore, the detection of infrared rays can be performed by using the sealed cell 2 and the optical sensor 4 that detects ordinary visible light without using a special infrared sensor that receives infrared rays and directly converts them into electric signals. It is possible to obtain an infrared detector which has no wavelength dependence and can be performed with high sensitivity, and which does not require cooling with liquid nitrogen or the like.
Further, the present invention can be applied to a spectroscope having high sensitivity similar to that of a quantum type without sensitivity dependence on wavelength.
【００２５】具体的には、密封セル２で赤外線を可視化
して検出するので、赤外光を熱型で受けることができ感
度の波長依存性をなくすことができるとともに、可視光
を受光する光センサ４に量子型であるフォトダイオード
を使用しているので、熱型の赤外線センサの特有のノイ
ズである１／ｆノイズやジョンソンノイズや誘電体損失
ノイズ（ｔａｎδノイズ）はこの量子型では殆どないこ
とから、低ノイズで高感度に可視光を受光することがで
き、赤外線を可視光で高感度に検出できる。また、従来
の量子型のような高価な半導体材料（ＰｂＳ、ＰｂＳ
ｅ、ＨｇＣｄＴｅ、ＩｎＳｂなど）を使用しないので、
ローコストとすることができ、この半導体材料を冷却す
るための特別の冷却手段が不必要になる。More specifically, since infrared light is visualized and detected by the sealed cell 2, infrared light can be received in a thermal type, the wavelength dependence of sensitivity can be eliminated, and light receiving visible light can be eliminated. Since a quantum photodiode is used for the sensor 4, 1 / f noise, Johnson noise, and dielectric loss noise (tan δ noise), which are specific noises of the thermal infrared sensor, are hardly present in this quantum sensor. Therefore, visible light can be received with high sensitivity with low noise, and infrared light can be detected with high sensitivity with visible light. In addition, expensive semiconductor materials (PbS, PbS
e, HgCdTe, InSb, etc.)
The cost can be low and no special cooling means for cooling this semiconductor material is required.
【００２６】続いて、他の実施例の赤外線検出装置を説
明する。図２は他の実施例の赤外線検出装置の構成を示
す斜視図である。図３は図２の赤外線検出装置における
セルアレーを示す斜視図である。図４はこのセルアレー
の製造工程図である。図５はセルアレーを構成する複数
の密封セルが赤外線を受光し可動壁が膨張している状態
を示す図である。Next, an infrared detector according to another embodiment will be described. FIG. 2 is a perspective view illustrating a configuration of an infrared detection device according to another embodiment. FIG. 3 is a perspective view showing a cell array in the infrared detection device of FIG. FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the cell array. FIG. 5 is a diagram showing a state where a plurality of sealed cells constituting the cell array receive infrared rays and the movable wall is expanded.
【００２７】図２に示すように、この赤外線検出装置
は、前述の密封セル２を２次元状に複数に配設して構成
したセルアレー８と、測定しようとする被対象物９から
の赤外線をセルアレー８の上に結像する光学手段である
光学系１０と、セルアレー８の密封セル２の膨張する隔
壁に可視光を照射しその反射光を受光して密封セル２ご
との膨張状態を検出する走査を実行する光学撮像手段１
１とを備えている。As shown in FIG. 2, this infrared detecting device is configured to detect the infrared rays from an object 9 to be measured, and a cell array 8 constituted by arranging a plurality of the sealed cells 2 in a two-dimensional manner. An optical system 10 as an optical means for forming an image on the cell array 8 and an expanding partition of the sealed cell 2 of the cell array 8 are irradiated with visible light, and the reflected light is received to detect the expanded state of each sealed cell 2. Optical imaging means 1 for performing scanning
1 is provided.
【００２８】セルアレー８は、例えば図３に示すよう
に、縦５ｍｍ×横５ｍｍ×厚み１０μｍ〜２００μｍの
大きさで、縦方向に１００個，横方向に１００個の密封
セル２が２次元状に配設され、１００個×１００個（合
計１万個）の密封セル２で構成されている。１個の密封
セル２は、５０μｍ×５０μｍの大きさで開口率７０％
であり、１画素に相当するものである。As shown in FIG. 3, for example, as shown in FIG. 3, the cell array 8 has a size of 5 mm × 5 mm × 10 μm to 200 μm in thickness, and 100 sealed cells 2 in a vertical direction and 100 sealed cells in a horizontal direction are two-dimensionally formed. It is arranged and comprises 100 × 100 (total 10,000) sealed cells 2. One sealed cell 2 has a size of 50 μm × 50 μm and an aperture ratio of 70%.
Which corresponds to one pixel.
【００２９】図２に示すように、光学撮像手段１１は、
例えば、可視光を照射するレーザ光源３と、ハーフミラ
ー１２と、光学走査系１３と、光センサ４とで構成され
ている。光学走査系１３には、例えば、ファラデー効果
やカー効果等を利用した電気光学走査系や、ポリゴンミ
ラー等の機械的走査系や、液晶シャッターアレー等を用
いた電気光学走査系などがある。光センサ４には、フォ
トダイオードを採用しており、可動壁からの反射光を光
量変化としてとらえている。ハーフミラー１２は、自己
に照射された参照光を透過して密封セル２の方に出射
し、密封セル２からの反射光を透過し屈折させて光セン
サ４の方に出射する。なお、光学系１０とセルアレー８
との間には、セルアレー８への赤外線入力を入り切りす
る光変調素子７が設けられている。なお、光変調素子７
の変調周波数は、フレーム速度３０Ｈｚ以上とし、読み
取りのフレーム時間に同期させるようにする。As shown in FIG. 2, the optical imaging means 11
For example, it includes a laser light source 3 that emits visible light, a half mirror 12, an optical scanning system 13, and an optical sensor 4. The optical scanning system 13 includes, for example, an electro-optical scanning system using a Faraday effect and a Kerr effect, a mechanical scanning system such as a polygon mirror, and an electro-optical scanning system using a liquid crystal shutter array. The optical sensor 4 employs a photodiode, and detects light reflected from the movable wall as a change in light amount. The half mirror 12 transmits the reference light irradiated to itself and emits the light toward the sealed cell 2, transmits the reflected light from the sealed cell 2, refracts the light, and emits the light toward the optical sensor 4. The optical system 10 and the cell array 8
Between them, there is provided a light modulation element 7 for turning on / off the infrared input to the cell array 8. The light modulation element 7
Is set to a frame rate of 30 Hz or more so as to synchronize with the reading frame time.
【００３０】続いて、以上の構成を有する実施例の赤外
線検出装置の製造方法について説明する。図４（ａ）に
示すように、スピンコート法などによって、シリコン基
板１４の上にエラストマー１５を形成する。さらに、こ
のエラストマー１５の上に光反射層（Ｎｉメッキあるい
はＡｌ等の金属蒸着により可能である。）１６を形成す
る。Next, a method of manufacturing the infrared detecting device of the embodiment having the above-described configuration will be described. As shown in FIG. 4A, an elastomer 15 is formed on a silicon substrate 14 by spin coating or the like. Further, a light reflection layer (available by Ni plating or metal deposition of Al or the like) 16 is formed on the elastomer 15.
【００３１】図４（ｂ）に示すように、エラストマー１
５を形成した面とは反対側の面１４ａからシリコン基板
１４をエッチングして、エラストマー１５まで到達する
ようなキャビティ１７を形成する。As shown in FIG. 4B, the elastomer 1
The silicon substrate 14 is etched from the surface 14 a opposite to the surface on which the 5 is formed to form a cavity 17 reaching the elastomer 15.
【００３２】図４（ｃ）に示すように、熱吸収ガス１８
をキャビティ１７に充填してから、このキャビティ１７
を密封するようにキャビティ１７の上面に１枚の赤外線
透過窓５を貼り付けることで、複数の密封セル２で構成
されるセルアレー８が完成する。なお、赤外線が透過さ
れずに反射してしまうことを防止あるいは低減するため
に、必要に応じてこの赤外線透過窓５に反射防止膜（Ａ
Ｒコート）１９をコーティングしてもよい。As shown in FIG. 4C, the heat absorbing gas 18
Is filled in the cavity 17 and then the cavity 17 is filled.
By bonding one infrared transmission window 5 to the upper surface of the cavity 17 so as to seal the cell, a cell array 8 including a plurality of sealed cells 2 is completed. In addition, in order to prevent or reduce the reflection of the infrared rays without being transmitted, the anti-reflection film (A)
R coat) 19 may be coated.
【００３３】セルアレー８の場合は、マイクロマシニン
グ技術により、各部屋に仕切られたキャビティ１７を形
成した後、１枚の赤外線透過窓５を上から張り合わせる
ことでセルアレー８を簡単に作製することができる。な
お、密封セル２のキャビティ１７は、反応性ガスによる
ミリングにより形成しても構わないし、ヒドラジンやＫ
ＯＨや弗化アンモニウムやカルボン酸の混合溶液による
異方性エッチングによりおこなっても良い。続いて、以
上の構成を有する実施例の赤外線検出装置の動作を説明
する。光学系１０は、図２に示すように、測定しようと
する被対象物９からの赤外線を、光変調素子７を介して
セルアレー８の上に結像する。光変調素子７が赤外線を
遮断する状態では、赤外線が遮断されてセルアレー８に
到達しないが、光変調素子７が赤外線を透過する状態で
は、赤外線が透過されてセルアレー８に到達し前記赤外
線がセルアレー８の上に結像される。In the case of the cell array 8, it is possible to easily manufacture the cell array 8 by forming a cavity 17 partitioned into each room by a micromachining technique and then laminating one infrared transmitting window 5 from above. it can. The cavity 17 of the sealed cell 2 may be formed by milling with a reactive gas,
Anisotropic etching using a mixed solution of OH, ammonium fluoride, or carboxylic acid may be performed. Subsequently, the operation of the infrared detecting device of the embodiment having the above configuration will be described. As shown in FIG. 2, the optical system 10 forms an image of infrared light from the object 9 to be measured on the cell array 8 via the light modulation element 7. In a state where the light modulating element 7 blocks the infrared ray, the infrared ray is blocked and does not reach the cell array 8, but when the light modulating element 7 transmits the infrared ray, the infrared ray is transmitted and reaches the cell array 8 and the infrared ray is transmitted to the cell array. 8 is imaged.
【００３４】セルアレー８の各密封セル２には、被対象
物９からの赤外線が赤外線透過窓５を介して入射され
る。密封セル２の内面は鏡面であり、密封セル２の内部
は熱吸収ガスが充填されているので、セル内に入ってき
た熱線はこのセル中で多重反射を繰り返すうちにセル内
の熱吸収ガスに吸収され、セル内圧が上昇し密封セル２
の可動壁６が外側の方に膨張する。The infrared rays from the object 9 enter the sealed cells 2 of the cell array 8 through the infrared transmission window 5. Since the inner surface of the sealed cell 2 is a mirror surface and the inside of the sealed cell 2 is filled with a heat absorbing gas, the heat ray entering the cell repeats multiple reflections in the cell, and the heat absorbing gas in the cell is repeated. And the internal pressure of the cell rises and the sealed cell 2
Moveable wall 6 expands outward.
【００３５】レーザ光源３からの可視光による参照光
は、ハーフミラー１２を介して、光学走査系１３に照射
される。光学走査系１３は、セルアレー８の全ての密封
セル２を順に走査するように、セルアレー８の可動壁６
を有する側８ａに可視光を照射するとともに、セルアレ
ー８の各密封セル２の可動壁６ごとの反射光をハーフミ
ラー１２の方に出射する。ハーフミラー１２では、光学
走査系１３からの反射光を屈折させて光センサ４の方に
出射する。光センサ４は、セルアレー８の全ての密封セ
ル２の可動壁６からの反射光を順に受光してその受光量
を検出し、セルアレー８の全ての密封セル２の可動壁６
の膨張状態を検出する。The reference light of visible light from the laser light source 3 is applied to the optical scanning system 13 via the half mirror 12. The optical scanning system 13 moves the movable wall 6 of the cell array 8 so as to sequentially scan all the sealed cells 2 of the cell array 8.
And irradiates visible light to the side 8 a having the shape, and emits reflected light for each movable wall 6 of each sealed cell 2 of the cell array 8 toward the half mirror 12. The half mirror 12 refracts the reflected light from the optical scanning system 13 and emits the light toward the optical sensor 4. The optical sensor 4 sequentially receives the reflected light from the movable walls 6 of all the sealed cells 2 of the cell array 8 and detects the amount of received light.
The expansion state of is detected.
【００３６】具体的には、図５（ｂ）に示すように、エ
ラストマー１５のうちの可動壁６が外側の方に膨張して
凸面状になり、この可動壁６のそり返りの程度に応じて
反射光が拡散される。光センサ４では、可動壁６からの
反射光を検出するが、可動壁６の膨張に伴う反射光の拡
散により、図５（ａ）に示すように赤外線入射がなく可
動壁６が膨張していないときに比べて、その受光量は減
少する。このように、可動壁６の膨張時と復帰時の受光
量の差から赤外線を検出している。More specifically, as shown in FIG. 5 (b), the movable wall 6 of the elastomer 15 expands outward and becomes convex, and the movable wall 6 depends on the degree of warpage of the movable wall 6. The reflected light is diffused. The optical sensor 4 detects the reflected light from the movable wall 6, but due to the diffusion of the reflected light due to the expansion of the movable wall 6, the movable wall 6 expands without infrared incident as shown in FIG. The amount of received light is reduced as compared with when there is no light. In this manner, infrared rays are detected from the difference in the amount of received light between when the movable wall 6 expands and when it returns.
【００３７】以上に述べたように、この実施例において
は、可動壁６が熱変形する単一の密封セル２を一画素単
位としてこの密封セル２を２次元状に複数に配列してセ
ルアレー８を構成し、測定しようとする被対象物９から
の赤外線を光学系１０などによりセルアレー８の上に結
像する。光学撮像手段１１によって、参照光をセルアレ
ー８の裏面に２次元状に走査して、被対象物９からの赤
外線に応じて形成された密封セル毎の可動壁６の凹凸
を、各密封セル２からの反射光を光センサ４により順次
受光して、赤外線による画像情報、即ち被対象物９の熱
分布を得るようにしている。したがって、赤外線を受光
して電気信号に直接変換する従来のような特殊な赤外線
センサや、この赤外線センサ毎に設けられる従来の特別
検出回路を用いることなく、密封セル２を複数に配設し
て構成したセルアレー８と、通常の可視光を検出する光
センサ４とを用いることにより、赤外線の検出を波長依
存性がなくしかも高感度に行えるとともに、液体窒素な
どによる冷却を必要とせずに熱分布を検出する赤外線検
出装置を得ることができる。また、従来の量子型のよう
な半導体材料（ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＨｇＣｄＴｅ、Ｉｎ
Ｓｂなど）を使用しないので、熱線を受光する部分（密
封セル２）を低価格に容易に作製することができ、測定
しようとする従来の光学系光路にセットするだけでよ
く、可視光技術をそのまま利用することで、被対象物の
熱分布，温度分布を容易に可視化できる赤外線検出装置
を得ることができる。As described above, in this embodiment, a single sealed cell 2 whose movable wall 6 is thermally deformed is taken as one pixel unit, and the sealed cells 2 are arranged two-dimensionally in a plurality of cell arrays 8. And an infrared ray from the object 9 to be measured is imaged on the cell array 8 by the optical system 10 or the like. Reference light is two-dimensionally scanned on the back surface of the cell array 8 by the optical imaging means 11, and irregularities of the movable wall 6 for each sealed cell formed in response to infrared rays from the object 9 are detected by each sealed cell 2. The reflected light from the optical sensor 4 is sequentially received by the optical sensor 4 to obtain image information by infrared rays, that is, the heat distribution of the object 9. Accordingly, a plurality of sealed cells 2 are provided without using a conventional special infrared sensor that receives infrared rays and directly converts them into an electric signal or a conventional special detection circuit provided for each infrared sensor. By using the configured cell array 8 and the optical sensor 4 for detecting ordinary visible light, infrared rays can be detected without wavelength dependency and with high sensitivity, and heat distribution can be performed without requiring cooling with liquid nitrogen or the like. Can be obtained. In addition, semiconductor materials (PbS, PbSe, HgCdTe, In
Sb, etc.), the portion for receiving the heat rays (sealed cell 2) can be easily manufactured at low cost, and it is only necessary to set it in the optical path of the conventional optical system to be measured. By using it as it is, it is possible to obtain an infrared detector capable of easily visualizing the heat distribution and the temperature distribution of the object.
【００３８】この発明は、上記実施の形態に限られるこ
とはなく、下記のように変形実施することができる。The present invention is not limited to the above embodiment, but can be modified as follows.
【００３９】（１）実施例では、密封セル２の内部に熱
吸収ガスを充填しているが、黒度が１である水など光吸
収係数が高い液体を充填してもよい。また、上記実施例
では、可動壁６の裏面に、ＮｉメッキあるいはＡｌ等の
金属蒸着法等により、光反射層を形成しているが、前記
光反射層を形成せずとも光センサ４で反射光が良好に受
光できる場合は、前記光反射層を特に設けなくてもよ
い。(1) In the embodiment, the inside of the sealed cell 2 is filled with a heat absorbing gas. However, a liquid having a high light absorption coefficient such as water having a blackness of 1 may be filled. Further, in the above embodiment, the light reflecting layer is formed on the back surface of the movable wall 6 by a metal deposition method such as Ni plating or Al, but the light sensor 4 reflects light without forming the light reflecting layer. When light can be received well, the light reflection layer need not be particularly provided.
【００４０】（２）実施例では、可動壁６をゴム弾性体
としているが、セル内圧を受けて可動可能な金属箔で形
成したり、ゴム弾性体（エラストマーなど）に金属箔を
金属蒸着した２重構造に形成してもよい。この金属箔と
しては、例えばチタン箔などがある。このチタン箔は、
チタンを厚み３μｍまで叩いて延ばすという鍛造を行っ
ても比較的丈夫な膜として使用できる。金属箔とするこ
とで、ゴム弾性体に比べて、やや感度は劣るが耐久性が
良く寿命が長い。(2) In the embodiment, the movable wall 6 is made of a rubber elastic body. However, the movable wall 6 is made of a metal foil which can be moved by receiving the internal pressure of the cell, or a metal foil is vapor-deposited on the rubber elastic body (elastomer or the like). It may be formed in a double structure. Examples of the metal foil include a titanium foil. This titanium foil is
Even if forging is performed by tapping titanium to a thickness of 3 μm and extending it, it can be used as a relatively strong film. By using a metal foil, the sensitivity is slightly inferior to the rubber elastic body, but the durability is good and the life is long.
【００４１】（３）実施例では、可動壁６からの反射光
を光センサ４によって光量変化としてとらえているが、
可動壁６に指向性の高いレーザ光を照射しその反射方向
をＰＳＤ（位置検出素子：Position Sensitive Device
）で受光し、この反射光の受光位置から膨張状態を検
出するように構成しても構わない。ＰＳＤ素子により反
射光のもどり位置の微妙な違いを検出する。(3) In the embodiment, the light reflected from the movable wall 6 is detected by the optical sensor 4 as a change in the amount of light.
The movable wall 6 is irradiated with a highly directional laser beam and its reflection direction is changed to PSD (Position Sensitive Device).
), And the expanded state may be detected from the light receiving position of the reflected light. The PSD element detects a subtle difference in the return position of the reflected light.
【００４２】（４）実施例では、光変調素子７での変調
周波数を３０Ｈｚ以上の読み取りのフレーム速度として
いるが、被対象物９の検出を動画あるいは静止画のいず
れで行うのかなどの使用状態に応じてこの変調周波数は
変わってくるので、この変調周波数を３０Ｈｚ未満とし
てもよい。また、この実施例では、光変調素子７を設け
た構造が望ましいとしているが、光センサ４での検出特
性が十分良好である場合（例えば、光センサ４における
暗電流がドリフトしない等）には、光変調素子７を設け
なくても構わない。(4) In the embodiment, the modulation frequency of the light modulating element 7 is set to a reading frame rate of 30 Hz or more. However, the use state such as whether the object 9 is detected as a moving image or a still image is used. Since the modulation frequency changes depending on the frequency, the modulation frequency may be less than 30 Hz. In this embodiment, the structure provided with the light modulation element 7 is preferable. However, when the detection characteristics of the light sensor 4 are sufficiently good (for example, the dark current in the light sensor 4 does not drift). Alternatively, the light modulation element 7 may not be provided.
【００４３】（５）実施例では、光センサ４で反射光を
受光して可動壁６の膨張状態を検出しているが、図６に
示すように原子間力顕微鏡に応用されている光てこ方式
を用いて可動壁６の表面の微妙な変化を検出するよう構
成した場合では、可動壁６の表面の微妙な変化をとらえ
ることが可能となり、これまでにない超高感度センサも
可能である。この光てこ方式は、てこ２０の撓みＳによ
る首振り運動をレーザ光の反射角変化として検出する方
法であり、レーザダイオードからのレーザ光２１をてこ
２０に照射し、二分割フォトダイオード２２のそれぞれ
の受光部２２ａに入射するレーザ光の強度を比較測定し
て、この撓みＳの角度を求めて、可動壁６の表面６ａの
凹凸を測定するものである。(5) In the embodiment, the expanded state of the movable wall 6 is detected by receiving the reflected light by the optical sensor 4. However, as shown in FIG. 6, an optical lever applied to an atomic force microscope is used. In a case where a subtle change in the surface of the movable wall 6 is detected by using the method, it is possible to capture a subtle change in the surface of the movable wall 6, and an unprecedented ultra-high sensitivity sensor is also possible. . This optical lever method is a method of detecting the swinging movement due to the bending S of the lever 20 as a change in the reflection angle of the laser light, irradiating the lever 20 with the laser light 21 from the laser diode, and The intensity of the laser beam incident on the light receiving section 22a is compared and measured, the angle of the bending S is obtained, and the unevenness of the surface 6a of the movable wall 6 is measured.
【００４４】（６）実施例では、密封セル２を２次元状
に配設してセルアレー８を構成しているが、検出しよう
とする被対象物９の熱分布に応じて密封セル２を１次元
状に配設してセルアレー８を構成してもよい。(6) In the embodiment, the cell array 8 is constructed by arranging the sealed cells 2 two-dimensionally. However, the number of the sealed cells 2 is one according to the heat distribution of the object 9 to be detected. The cell array 8 may be arranged in a dimensional manner.
【００４５】（７）実施例では、マイクロマシニングで
シリコン基板１４をエッチングして密封セル２を形成し
てセルアレー８を製造しているが、レジストのパターニ
ングで積層して密封セル２を形成してセルアレー８を製
造してもよい。また、上記実施例では、隔壁１をシリコ
ンで形成しているが、石英やガラスなどで形成してもよ
い。(7) In the embodiment, the cell array 8 is manufactured by forming the sealed cell 2 by etching the silicon substrate 14 by micromachining. However, the sealed cell 2 is formed by laminating by patterning a resist. The cell array 8 may be manufactured. Further, in the above embodiment, the partition wall 1 is formed of silicon, but may be formed of quartz, glass, or the like.
【００４６】（８）実施例では、セルアレー８の各密封
セル２の可動壁６を光学走査系１３などで走査して検出
しているが、セルアレー８の各密封セル２の可動壁６に
可視光を照射してこの反射光をＣＣＤカメラで撮像する
などしても構わない。(8) In the embodiment, the movable wall 6 of each sealed cell 2 of the cell array 8 is detected by scanning with the optical scanning system 13 or the like. Light may be applied and the reflected light may be imaged by a CCD camera.
【００４７】[0047]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１の赤外線検出装置によれば、赤外線を吸収して膨張す
る密封セルの特定箇所の隔壁に可視光を照射し、この特
定箇所の隔壁から反射した反射光の光量の変化によって
その膨張状態を検出することにより、赤外線を可視光で
検出することができ、赤外線を受光して電気信号に直接
変換する従来のような特殊な赤外線センサを用いること
なく赤外線を検出することができ、赤外線の検出を波長
依存性がなくしかも高感度に行う赤外線検出装置を構築
できる。As is apparent from the above description, according to the infrared detecting device of the first aspect, visible light is applied to the partition at a specific location of the sealed cell that expands by absorbing infrared rays. By detecting the expansion state based on the change in the amount of light reflected from the partition walls, infrared light can be detected as visible light, and the special infrared sensor that receives infrared light and directly converts it into an electrical signal. It is possible to detect infrared rays without using the infrared ray, and it is possible to construct an infrared ray detection apparatus that performs infrared ray detection with high sensitivity without wavelength dependency.
【００４８】また、請求項２の赤外線検出装置によれ
ば、前記の密封セルを複数に配設したセルアレー上に、
測定しようとする被対象物からの赤外線を光学手段によ
り結像し、光学撮像手段によって、前記セルアレーの密
封セルの特定箇所の隔壁に可視光を照射しその反射光を
受光して密封セルごとの膨張状態を検出することによ
り、測定しようとする被対象物の熱分布，温度分布を容
易に可視化できる。Further, according to the infrared detecting device of the second aspect, on the cell array in which a plurality of the sealed cells are arranged,
An infrared ray from an object to be measured is imaged by optical means, and the optical imaging means irradiates visible light to a partition at a specific location of the sealed cell of the cell array, receives reflected light thereof, and receives reflected light for each sealed cell. By detecting the expansion state, the heat distribution and the temperature distribution of the object to be measured can be easily visualized.
【図１】実施例の赤外線検出装置の構成を示す斜視図で
ある。FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration of an infrared detection device according to an embodiment.
【図２】他の実施例の赤外線検出装置の構成を示す斜視
図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating a configuration of an infrared detection device according to another embodiment.
【図３】他の実施例の赤外線検出装置のセルアレーの構
成を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view illustrating a configuration of a cell array of an infrared detection device according to another embodiment.
【図４】セルアレーの製造工程を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of the cell array.
【図５】セルアレーの可動壁が膨張した状態を示す側面
図である。FIG. 5 is a side view showing a state where the movable wall of the cell array is expanded.
【図６】光てこ方式を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining an optical lever system.
１ …隔壁 ２ …密封セル ３ …レーザ光源 ４ …光センサ ５ …赤外線透過窓 ６ …可動壁 ７ …光変調素子 ８ …セルアレー １０ …光学系 １１ …光学撮像手段 １２ …ハーフミラー １３ …光学走査系 １４ …シリコン基板 １５ …エラストマー １６ …光反射層 １７ …キャビティ １８ …熱吸収ガス １９ …反射防止膜 ２０ …てこ ２２ …二分割フォトダイオード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Partition wall 2 ... Sealed cell 3 ... Laser light source 4 ... Optical sensor 5 ... Infrared transmission window 6 ... Movable wall 7 ... Light modulation element 8 ... Cell array 10 ... Optical system 11 ... Optical imaging means 12 ... Half mirror 13 ... Optical scanning system Reference Signs List 14 silicon substrate 15 elastomer 16 light reflection layer 17 cavity 18 heat absorbing gas 19 antireflection film 20 leverage 22 split photodiode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G065 AA04 AB02 BA14 BA34 BB49 BD03 DA20 2G066 AC13 AC20 BA20 BA27 BA36 CA02 CA08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2G065 AA04 AB02 BA14 BA34 BB49 BD03 DA20 2G066 AC13 AC20 BA20 BA27 BA36 CA02 CA08
Claims (2)
ともに、赤外線を吸収すると前記隔壁のうちで特定箇所
の隔壁が膨張する密封セルと、（ｂ）前記密封セルの特
定箇所の隔壁に可視光を照射する照射手段と、（ｃ）前
記特定箇所の隔壁からの反射光を受光して前記特定箇所
の隔壁の膨張状態を検出する検出手段とを備えたことを
特徴とする赤外線検出装置。(A) a sealed cell which is enclosed and sealed by a partition and which expands at a specific location in the partition when absorbing infrared rays; and (b) a partition at a specific location of the sealed cell. (C) detecting means for receiving reflected light from the partition at the specific location and detecting expansion state of the partition at the specific location. apparatus.
ともに、赤外線を吸収すると前記隔壁のうちで特定箇所
の隔壁が膨張する複数個の密封セルを配設して構成され
るセルアレーと、（ｅ）測定しようとする被対象物から
の赤外線を前記セルアレー上に結像させる光学手段と、
（ｆ）前記セルアレーの各密封セルの特定箇所の隔壁に
可視光を照射し、その反射光を受光して各密封セルごと
の特定箇所の隔壁の膨張状態を検出する光学撮像手段と
を備えたことを特徴とする赤外線検出装置。And (d) a cell array comprising a plurality of sealed cells which are enclosed and sealed by partition walls, and in which, when absorbing infrared rays, partition walls at specific locations among the partition walls expand. (E) optical means for imaging an infrared ray from the object to be measured on the cell array;
(F) optical imaging means for irradiating visible light to a partition at a specific location of each sealed cell of the cell array, receiving reflected light thereof, and detecting an expansion state of the partition at a specific location for each sealed cell. An infrared detection device characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32665299A JP2001141557A (en) | 1999-11-17 | 1999-11-17 | Infrared detector |
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| JP32665299A JP2001141557A (en) | 1999-11-17 | 1999-11-17 | Infrared detector |
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| JP32665299A Pending JP2001141557A (en) | 1999-11-17 | 1999-11-17 | Infrared detector |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010054416A (en) * | 2008-08-29 | 2010-03-11 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | Infrared ray detecting sensor |
| WO2016132979A1 (en) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | 国立研究開発法人理化学研究所 | Visible light absorption element, and temperature visualization device and infrared ray visualization device equipped with same |
-
1999
- 1999-11-17 JP JP32665299A patent/JP2001141557A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010054416A (en) * | 2008-08-29 | 2010-03-11 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | Infrared ray detecting sensor |
| WO2016132979A1 (en) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | 国立研究開発法人理化学研究所 | Visible light absorption element, and temperature visualization device and infrared ray visualization device equipped with same |
| US10775243B2 (en) | 2015-02-20 | 2020-09-15 | Riken | Visible light absorption element, and temperature visualization device and infrared ray visualization device equipped with same |
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