(57)【要約】本発明の代表的な実施形態は、（ｉ）物体のＩＲ像を複数の可動プレートの機械的変位に変換し、（ｉｉ）この機械的変位を使用して、対応する空間位相変調パターンを可視光のビーム上に与え、（ｉｉｉ）空間フィルタリングを施して、この空間位相変調パターンをこの物体の可視像に変換するように適合された赤外線（ＩＲ）撮像システムを提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上で支持され、第１および第２の複数の放射吸収領域を有する放射吸収領域のアレイを含み、前記第１の複数の放射吸収領域の各々について、前記基板に対する前記領域の位置が前記領域に入射する放射の量に応答するものであり、さらに、
反射領域のアレイを含み、前記反射領域の各々が、前記放射吸収領域の１つに堅固に固定され、光の検査ビームのそれぞれの部分を反射して反射ビームのそれぞれの部分を形成するように適合されており、そして、前記反射領域のアレイは、前記放射吸収領域のアレイに入射する前記放射の空間強度パターンに対応する空間位相変調パターンを前記反射ビーム上に与えるように適合されている、装置。
【請求項２】
前記入射放射が赤外線放射であり、
前記検査ビームが可視光を含む、請求項１に記載の発明。
【請求項３】
前記反射ビームを受光し、前記レンズの焦点面近くにおいて前記反射ビームに対応する強度パターンを形成するように適合されたレンズと、
前記形成された強度パターンを空間フィルタリングにかけ、前記反射ビームの前記空間位相変調パターンを空間的にフィルタリングされたビームの空間強度分布に変換するように適合された空間フィルタとをさらに備える、請求項１に記載の発明。
【請求項４】
物体の像を投射し、前記放射吸収領域のアレイ上に前記入射放射強度パターンを形成するように適合されたレンズ・アセンブリをさらに備え、前記空間的にフィルタリングされたビームの前記空間強度分布が前記像の検査光における表現を作り出す、請求項３に記載の発明。
【請求項５】
前記形成された強度パターンが複数のピークを備え、そして、
前記空間フィルタが、少なくとも１つのピークに対応する光を透過し、他の少なくとも１つのピークに対応する光を遮断するように適合されている、請求項３に記載の発明。
【請求項６】
前記第２の複数の放射吸収領域の各々が、前記入射放射の量に関係なく、前記基板に対して固定された位置を有する、請求項１に記載の発明。
【請求項７】
前記第２の複数の放射吸収領域の各々について、前記基板に対する前記領域の位置が、前記領域に入射する放射の量に応答し、
前記入射放射に応答して、
前記第１の複数の放射吸収領域の各々が前記基板に近づくように適合され、
前記第２の複数の放射吸収領域の各々が前記基板から遠ざかるように適合された、請求項１に記載の発明。
【請求項８】
前記放射吸収領域の各々がプレートの表面部分であり、
前記プレートが複数の画素を形成するように配置され、前記画素の各々が、前記第１の複数の放射吸収領域に対応する第１のプレートと、前記第２の複数の放射吸収領域に対応する第２のプレートとを有し、
前記画素の各々について、前記第１のプレートの前記放射吸収領域の表面積が前記第２のプレートの前記放射吸収領域の表面積より少なくとも２倍大きい、請求項１に記載の発明。
【請求項９】
前記反射領域の各々が、それぞれのプレートの上に装着された反射体を備え、
少なくとも１つの画素において、前記第２のプレートの上に装着された反射体が前記第１のプレートの上に張り出す、請求項８に記載の発明。
【請求項１０】
放射を検出する方法であって、
放射吸収領域のアレイを使用して放射を受けるステップを含み、
前記放射吸収領域のアレイが、基板の上で支持され、そして第１および第２の複数の放射吸収領域を備え、そして、
前記第１の複数の放射吸収領域の各々について、前記基板に対する前記領域の位置が前記領域に入射する放射の量に応答するものであり、前記方法がさらに、
前記放射吸収領域のアレイに入射する前記放射の空間強度パターンに対応する空間位相変調パターンを有する反射ビームを形成するために、反射領域のアレイを使用して光の検査ビームを反射するステップを含み、前記反射領域の各々が前記放射吸収領域の１つに堅固に固定され、そして、前記検査ビームのそれぞれの部分を反射して前記反射ビームのそれぞれの部分を形成するように適合されている、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願の主題は、本米国特許出願と同じ日付で出願された、Ｖｌａｄｉｍｉｒ  Ａｋｓｙｕｋ、Ｃｒｉｓｔｉａｎ  Ｂｏｌｌｅ、Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ  Ｊｏｎｅｓ、Ｆｌａｖｉｏ  Ｐａｒｄｏ、Ｒｏｌａｎｄ  Ｒｙｆ、およびＭａｒｉａ  Ｅｌｉｎａ  Ｓｉｍｏｎの「Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ｏｆ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ｈａｖｉｎｇ  ａ  Ｂｉ−Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ」という名称の米国特許出願第１１／７６６，４１４号（整理番号：Ａｋｓｙｕｋ  ５０−３０−６−２７−１７−１８）の主題に関連する。
【０００２】
本出願はまた、２００７年３月２日に出願された「Ｄｉｒｅｃｔ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒｓ」という名称の米国特許出願第１１／７１３，２０７号にも関連する。上記の２つの米国特許出願の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
本発明は、赤外線放射の検出器および赤外線撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００４】
赤外線（ＩＲ）検出器は、光子型と熱型という２つのカテゴリに分類される。光子型ＩＲ検出器では、赤外線光子が吸収され、ＩＲ吸収体（通常は適切なバンドギャップを有する半導体材料）内で電子遷移を励起し、かつ／または光電流を生成する。励起により、たとえば導電率などのＩＲ吸収体の材料特性が変化する。この変化を測定して、吸収されたＩＲ放射の量を定量化する。光子型ＩＲ検出器は通常、ＩＲ吸収体内での熱誘起された電子遷移および／または熱「暗」電流を抑制するために、非常に低温（たとえば約７８Ｋ）で動作する。したがって、光子型ＩＲ検出器は、クライオスタットおよび／または複雑な冷却システムを利用し、そのため重量、大型で比較的高価になる。
【０００５】
熱型ＩＲ検出器では、吸収された赤外線光子のエネルギーが熱に変換され、これにより検出器内の温度が上昇する。この温度上昇が機械的または電気的応答に変換され、この応答を測定して、吸収されたＩＲ放射の量を定量化する。熱型ＩＲ検出器で使用されるセンサは典型的には、（ｉ）電気抵抗が温度により変化する抵抗ボロメータ、（ｉｉ）温度による自発電気分極の変化を示す焦電材料、（ｉｉｉ）電圧が熱電対の温度差に依存する熱電対、および／または（ｉｖ）形状が温度変化に敏感な２層材料（バイモルフとも呼ばれる）カンチレバーを有する。
【０００６】
光子型ＩＲ検出器とは異なり、熱型ＩＲ検出器は典型的には、（ｉ）冷却を利用せず、（ｉｉ）環境で通常みられる温度（たとえば約３００Ｋ）で動作可能である。その結果、熱型ＩＲ検出器は、軽量、小型で比較的安価になり得る。したがって、熱型ＩＲ検出器およびこれらの検出器を使用する赤外線撮像システムが盛んに開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，８５０，３５４号
【特許文献２】米国特許第６，９２４，５８１号
【特許文献３】米国特許第６，２０１，６３１号
【特許文献４】米国特許第５，６２９，７９０号
【特許文献５】米国特許第５，５０１，８９３号
【特許文献６】米国特許第６，６６７，８２３号
【特許文献７】米国特許第６，８７６，４８４号
【特許文献８】米国特許第６，９８０，３３９号
【特許文献９】米国特許第６，９９５，８９５号
【特許文献１０】米国特許第７，０９９，０６３号
【特許文献１１】米国特許出願第１１／０９５，０７１号
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｓ．Ｒ．  Ｈｕｎｔｅｒ、Ｒ．Ａ．  Ａｍａｎｔｅａ、Ｌ．Ａ．  Ｇｏｏｄｍａｎ外、「Ｈｉｇｈ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  Ｕｎｃｏｏｌｅｄ  Ｍｉｃｒｏｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ａｒｒａｙｓ」（ＳＰＩＥ会報、２００３年、５０７４巻、４６９〜４８０頁）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の代表的な実施形態は、（ｉ）物体のＩＲ像を複数の可動プレートの機械的変位に変換し、（ｉｉ）この機械的変位を使用して、対応する空間位相変調パターンを可視光のビーム上に与え、（ｉｉｉ）空間フィルタリングを施して、この空間位相変調パターンをこの物体の可視像に変換するように適合された赤外線（ＩＲ）撮像システムを提供する。
【００１０】
一実施形態によれば、本発明の装置は、基板の上で支持され第１および第２の複数の放射吸収領域を有する放射吸収領域のアレイを有する。第１の複数の放射吸収領域のそれぞれについて、基板に対する領域の位置が、領域に入射する放射の量に応答する。この装置は反射領域のアレイをさらに含み、各反射領域は、放射吸収領域の１つに対応し、光の検査ビームのそれぞれの部分を反射して反射ビームのそれぞれの部分を形成するように適合される。反射領域のアレイは、放射吸収領域のアレイに入射する放射の空間強度パターンに対応する空間位相変調パターンを反射ビーム上に与えるように適合される。
【００１１】
別の実施形態によれば、放射を検出する本発明の方法は、放射吸収領域のアレイを使用して放射を受けるステップを含む。この放射吸収領域のアレイは基板の上で支持され、第１および第２の複数の放射吸収領域を備える。第１の複数の放射吸収領域のそれぞれについて、基板に対する領域の位置が、領域に入射する放射の量に応答する。この方法は、反射領域のアレイを使用して光の検査ビームを反射し、放射吸収領域のアレイに入射する放射の空間強度パターンに対応する空間位相変調パターンを有する反射ビームを形成するステップをさらに含む。各反射領域は、ある放射吸収領域に対応し、検査ビームのそれぞれの部分を反射して反射ビームのそれぞれの部分を形成するように適合される。
【００１２】
本発明のその他の態様、特徴、および利点は、以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲、および添付の図面からより完全に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態によるＩＲ検出器を光学的に検査する方法を示す図である。
【図２】本発明の別の実施形態によるＩＲ検出器を光学的に検査する方法を示す図である。
【図３】図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ本発明の一実施形態によるＩＲ検出器アレイの上面図と側面図である。
【図４】位相変調パターンを視認可能な可視像に変換するための代表的な光学配置を示す図である。
【図５】図５Ａおよび図５Ｂは、図４の光学配置においてレンズの焦点面に形成される２つの代表的な強度パターンを示す図である。
【図６】本発明の一実施形態によるＩＲ撮像システムを示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による、図６に示すシステムのＩＲ検出器アレイで使用できる画素の３次元斜視図である。
【図８】本発明の別の実施形態による、図６に示すシステムのＩＲ検出器アレイで使用できる画素の３次元斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態による、図８に示す複数の画素を有するアレイの３次元斜視図である。
【図１０】本発明のさらに別の実施形態による、図６に示すシステムのＩＲ検出器アレイで使用できる画素の３次元斜視図である。
【図１１】本発明のさらに別の実施形態による、図６に示すシステムのＩＲ検出器アレイで使用できる画素の３次元斜視図である。
【図１２】本発明のさらに別の実施形態による、図６に示すシステムのＩＲ検出器アレイで使用できる画素の３次元斜視図である。
【図１３】本発明のさらに別の実施形態による、図６に示すシステムのＩＲ検出器アレイで使用できる画素の３次元斜視図である。
【図１４】本発明のさらに別の実施形態による、図６に示すシステムのＩＲ検出器アレイで使用できる画素の上面図である。
【図１５】本発明の一実施形態による、図１４に示す複数の画素を有するアレイの上面図である。
【図１６】本発明のさらに別の実施形態による、図６に示すシステムのＩＲ検出器アレイで使用できる画素の３次元斜視図である。
【図１７Ａ】本発明の他の実施形態による、図６に示すシステムのＩＲ検出器アレイで使用できるプレートの断面図である。
【図１７Ｂ】本発明の他の実施形態による、図６に示すシステムのＩＲ検出器アレイで使用できるプレートの断面図である。
【図１８】図１８Ａおよび図１８Ｂは、本発明の別の実施形態による、図１６に示す画素で使用できる２つの検出器の３次元斜視図である。
【図１９】本発明の別の実施形態によるＩＲ検出器の側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
２層材料カンチレバーを有する赤外線（ＩＲ）検出器の動作原理は、たとえばＳＰＩＥ会報、２００３年、５０７４巻、４６９〜４８０頁に発表された「Ｈｉｇｈ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  Ｕｎｃｏｏｌｅｄ  Ｍｉｃｒｏｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ａｒｒａｙｓ」という名称のＳ．Ｒ．  Ｈｕｎｔｅｒ、Ｒ．Ａ．  Ａｍａｎｔｅａ、Ｌ．Ａ．  Ｇｏｏｄｍａｎらの論文に記載されており、その教示を参照により本明細書に組み込む。簡潔に言えば、この検出器は典型的には、（１）ＩＲ放射吸収区域、（２）２層材料素子、および（３）断熱体を有する。ＩＲ放射吸収区域は入射するＩＲ放射を熱に変換し、断熱体は熱が基板に逸れるのを防ぐ。２層材料素子を形成する２つの材料は、熱膨張係数に大きな差があるように選択される。ＩＲ加熱により２層材料素子の温度が上昇するので、大きい方の熱膨張係数を有する材料は、小さい方の熱膨張係数を有する隣接する材料より大きく膨張しようとする。２つの材料は２層材料素子内で互いに接着するように形成されているので、等しく膨張せざるを得ず、一方の材料で引っ張り応力が増加し、他方の材料で圧縮応力が増加する。その結果生じる２層材料素子全体の応力勾配によって素子が屈曲し、それにより２層材料素子が基板に対して移動する。その結果生じる、２層材料素子の選択された部分または２層材料素子に取り付けられた構造の機械的変位を測定および使用して、吸収されたＩＲ放射の量を定量化することができる。
【００１５】
２層材料素子を形成するために使用できる材料の代表的なペアには、組成をＳｉＯｘで表すことができる酸化ケイ素（約０．５ｐｐｍ／Ｋの熱膨張係数「ｔｅｃ」を有する）、組成をＳｉＮｘで表すことができる窒化ケイ素（ｔｅｃは約１ｐｐｍ／Ｋ）、組成をＳｉＣｘで表すことができる炭化ケイ素（ｔｅｃは約４ｐｐｍ／Ｋ）、シリコン（ｔｅｃは約２．５ｐｐｍ／Ｋ）などの低熱膨張材料と、金（ｔｅｃは約１４．２ｐｐｍ／Ｋ）、ニッケル（ｔｅｃは約１３．４ｐｐｍ／Ｋ）、銀（ｔｅｃは約１８．９ｐｐｍ／Ｋ）、アルミニウム（ｔｅｃは約２３ｐｐｍ／Ｋ）などの高熱膨張材料があるが、これらに限定されるものではない。機械的変位を最大にするために、２つの材料の熱膨張係数の差が比較的大きいことが好ましい。材料のヤング率も変位量に影響を及ぼすことが当業者には理解されよう。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態によるＩＲ検出器１００を光学的に検査する方法を示す。より具体的には、図１は検出器１００の断側面図を、２つの光ビーム、すなわち強度の検出対象であるＩＲビーム１２０および検査（たとえば、可視）ビーム１３０と共に示したものである。典型的な実装では、検出器１００はＭＥＭＳデバイスである。
【００１７】
検出器１００は、検査ビーム１３０を実質的に透過する基板１０２を有する。プレート１１０は、固定具（支柱）１０４、断熱体１０６、および２層材料変換器１０８を使用して基板１０２上に移動可能に装着される。プレート１１０は、検査ビーム１３０を反射する反射層ならびにＩＲビーム１２０を吸収してそのエネルギーを熱に変換するＩＲ吸収層を有する。これらの２つの層は互いに分離した別個のものであってもよいし、あるいはプレート構造の単一層が両方の層の機能を実施し、これらの機能を実施するためにこの機械的層を使用してもしなくてもよい。吸収されたＩＲエネルギーは、プレートの温度を上昇させ、プレートと２層材料変換器１０８の熱接触が良好なので、２層材料変換器の温度も上昇させる。絶縁体１０６は、熱伝導率が比較的低く、したがって、熱が固定具１０４を通って基板１０２に浸透するのを防ぐ。ＩＲにより誘導されたプレート１１０および２層材料変換器１０８の温度上昇により２層材料変換器全体で応力勾配が増加し、それにより２層材料変換器が屈曲し、プレートが基板１０２に対して移動する。移動方向は、変換器１０８内の２層材料層の配置によって決まり、基板１０２に近づいてもよいし基板から遠ざかってもよい。プレート１１０の移動および／または変位が反射ビーム１３０’に位相シフトを与え、この位相シフトを検出および使用して、ＩＲビーム１２０の強度を定量化する。
【００１８】
図２は、本発明の別の実施形態によるＩＲ検出器２００を光学的に検査する方法を示す。検出器２００は、検出器１００（図１）に全体的に類似しており、この２つの検出器の類似の要素は、同じ下２桁を有する符号で指定されている。検出器１００と２００の１つの違いは、後者では、強度の検出対象であるＩＲビーム２２０が、ＩＲ光を実質的に透過する（たとえば、シリコン）基板２０２を通ってプレート２１０の底面に向かっていることである。ビーム２２０の吸収によって温度が上昇することにより、２層材料変換器２０８が屈曲し、プレート２１０が基板２０２に対して移動する。プレート２１０の移動および／または変位が反射ビーム２３０’に位相シフトを与え、この位相シフトを検出および使用して、ＩＲビーム２２０の強度を定量化する。
【００１９】
図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ本発明の一実施形態によるＩＲ検出器アレイ３００の上面図および側面図を示す。アレイ３００は複数の画素３１０を有するＭＥＭＳデバイスであり、各画素３１０は２つのＩＲ検出器、すなわち検出器３０４および検出器３０６を有する。図３に示す画素配置は例示的なものであり、本発明の原理から逸脱することなく、他の画素配置および画素／検出器の形状も使用できることが当業者には理解されよう。一実施形態では、各検出器３０６は図１の検出器１００に全体的に類似しているＩＲ検出器であり、各検出器３０４は基板３０２に対して移動しない固定プレートを有する。別の実施形態では、検出器３０４および３０６はそれぞれ検出器１００に類似しており、検出器３０４と３０６の１つの違いは、ＩＲにより誘導された加熱に応答して、検出器のプレートが反対方向に移動することである。たとえば、検出器３０４のプレートは基板３０２から遠ざかるように適合され、検出器３０６のプレートは基板に近づくように適合される。
【００２０】
ＩＲ像がアレイ３００上に投影される場合、像内の強度分布がそれぞれの基準位置に対するプレートの変位に変換される。一般に、検出器が受けるＩＲ強度が大きいほど、その検出器内のプレートの変位は大きい。図３Ｂは、アレイ上に投影されるＩＲ像例に対するアレイ３００の応答を示す。この図では、ＩＲ像は単一の輝点を有する。したがって、たった１つの検出器（すなわち、その輝点を受ける検出器３０６’）のプレートが基準面レベルから変位されるが、他のすべての検出器のプレートは実質的に移動しないままである。図３Ｂに示すプレートの変位パターンを有するアレイ３００が平面波の可視ビーム３３０によって検査される場合、反射ビーム３３０’はもはや平面波ではなく、検出器３０６’におけるプレートの変位によって生じる位相面の歪みを有する。一般に、任意のＩＲ像がアレイ３００上に投影されると、アレイは、そのＩＲ像に対応する空間位相変調パターンを検査可視ビーム３３０上に転写する空間位相変調器として動作する。
【００２１】
空間位相変調パターンを視認可能な可視像に変換する方法およびシステムが、たとえば上記の米国特許出願第１１／７１３，２０７号に記載されている。したがって、この方法／システムの詳細な説明については、出願第‘２０７号を参照されたい。便宜上、出願第‘２０７号に開示されている変換方法の実施形態を実施するために使用できる代表的な光学配置の簡単な説明を以下に示す。
【００２２】
図４は、空間位相変調パターンを視認可能な可視像に変換するための光学配置４００を示す。配置４００は、空間位相変調パターンを、レーザ４１０およびコリメータ・レンズ４２０を使用して生成される平面波ビーム４２２上に転写する空間位相変調器４３０を有する。その結果生じる空間的に位相変調されたビーム４３２は、焦点面に強度パターンを形成するレンズ４４０を通過し、ビーム４３２の空間位相変調パターンと形成された強度パターンは空間フーリエ変換によって関連付けられる。
【００２３】
図５Ａおよび図５Ｂは、レンズ４４０の焦点面に形成される２つの代表的な強度パターンを示す。より具体的には、図５Ａ〜図５Ｂのそれぞれにおけるｘ軸とｙ軸はレンズ４４０の焦点面の座標を表し、ｘｙ平面に直交する軸は光強度を表す。図５Ａは強度パターン５１０を示し、この強度パターン５１０はビーム４３２が平面波であるときに生成され、したがって、すべてのプレートが基板に平行で、同一のオフセット距離に位置する状況に対応する。パターン５１０は、一般に０次ピークと呼ばれる単一のピークを有する。図５Ｂは、ビーム４３２が周期的位相変調パターンを有するときに生成される強度パターン５２０を示す。周期的位相変調パターンは、空間位相変調器４３０が均一のＩＲビームによって照射されるときに生成される。図５Ｂで明らかなように、パターン５２０は、０次ピークに加えて、複数のピークを有する。これらの追加のピークは、一般にサイド・ピークと呼ばれる。
【００２４】
図４に戻ると、レンズ４４０の焦点面に置かれた空間フィルタ４５０は、１つまたは複数の選択されたサイド・ピークの周囲のそれぞれの区域に対応する光を透過するように構成された１つまたは複数の開口を有する。同時に、空間フィルタ４５０は、０次ピークおよび残りのサイド・ピークに対応する光を受け入れない（遮断する）。その結果生じる空間的にフィルタリングされたビームはレンズ４６０によってコリメートされ、コリメートされたビーム４６２が生成される。空間位相変調器４３０がＩＲ光によって均一に照射されない場合、その効果は、サイド・ピークを広げることである。出願第‘２０７号でより詳細に説明されているように、ビーム４６２は、ビーム４３２の位相変調パターンに関連する空間強度分布を有する強度変調ビームである。この空間強度分布は像面４７０において、当技術分野で知られているように、たとえば接眼レンズ４８０を使用して視認できる可視像を生成する。
【００２５】
図６は、本発明の一実施形態によるＩＲ撮像システム６００を示す。システム６００は、図３のＩＲ検出器アレイ３００に類似しているＩＲ検出器アレイ６３０を有する。一実施形態では、アレイ６３０は１０２４×１０２４画素を有し、各画素はアレイ３００（図３）の画素３１０に類似している。
【００２６】
アレイ６３０は、システム６００を２つの光学セクション、すなわちＩＲセクション６０２および可視セクション６０４に分割する。セクション６０２は、物体（図６には示さず）からＩＲビーム６０６を受光してその物体の対応する像をアレイ６３０上に投射するＩＲレンズ・アセンブリ６０８を有する。アレイ６３０の画素は、上述のとおり、受けたＩＲ放射をプレートの変位に変える。
【００２７】
セクション６０４は、図４の光学配置４００の方法に全体的に類似している方法で、アレイ６３０を光学的に検査してプレートの変位を対応する可視像に変えるように設計される。ただし、光学配置４００がシステム６００のセクション６０４と異なるのは、後者が、いくつかの光学素子が光によって複数回横断されるいわゆる折り返し型光学構成を使用することである。その結果、セクション６０４は一般に、光学配置４００より少ない光学素子を有し、光学配置４００より小型にすることができる。
【００２８】
セクション６０４はレーザ６１０を有し、レーザ６１０は適切に偏光された可視ビーム６１２を生成し、そのビームを光ビーム・リダイレクタ６１４を介してアレイ６３０へ向ける。一実施形態では、光ビーム・リダイレクタ６１４は、光ビーム６１２の実質的にすべての光をアレイ６３０に向かってリダイレクトするように、このビームの偏光に対して配された偏光ビーム・スプリッタである。この実施形態では、セクション６０４はまた、１／４波長板（図６では明示せず）も有する。この１／４波長板は、偏光ビーム・スプリッタ６１４とアレイ６３０の間に設置された複屈折板である。この複屈折板は、それを通って正常に透過された光ビームの２つの直交する直線偏光成分の間に約１／４波長の遅延を生成する。複屈折板を２回横断することによって、アレイ６３０に向かいそれによって反射される光は、偏光ビーム・スプリッタ６１４に反射光をリダイレクトしてレーザ６１０に戻すのではなく（リダイレクトせずに）透過させる偏光を得る。
【００２９】
スプリッタ６１４とアレイ６３０の間に設置されたレンズ６２０は、光によって２回横断され、したがって、少なくとも２つの機能を実施する。レンズ６２０は、アレイ６３０に向かって進む光に対しては、レンズ４２０（図４を参照）に類似したコリメータ・レンズとして作用し、アレイ６３０によって反射される光に対しては、レンズ４４０（図４を参照）に類似した集束レンズとして作用する。
【００３０】
受けたＩＲ像によって誘導されたアレイ６３０内のプレートの変位は、対応する空間位相変調パターンを、反射された可視ビーム上に転写する（図３も参照）。レンズ６２０は、配置４００のレンズ４４０（図４並びに図５Ａおよび図５Ｂを参照）の方法に類似している方法で、反射された可視ビームの空間位相変調パターンに対応する強度パターンをその焦点面に形成する。空間フィルタ６５０は、空間フィルタ４５０（図４）に全体的に類似しており、１つまたは複数の選択されたサイド・ピークに対応する光を透過し、０次ピークおよび残りのサイド・ピークに対応する光を受け入れない。レンズ６６０は、その結果生じる空間的にフィルタリングされたビームを受光し、たとえば接眼レンズ６８０によって視認できる可視像を任意選択のスクリーン６７０上に形成する。スクリーン６７０上に形成される可視像は、セクション６０２の光学アセンブリによってアレイ６３０上に投影されるＩＲ像の、可視光における表現であることが当業者には理解されよう。したがって、有利には、システム６００は人間の裸眼では確認不可能なＩＲ像を、容易に確認可能な対応する可視光像に変換する。
【００３１】
図７は、本発明の一実施形態による、アレイ６３０で使用できる画素７００の３次元斜視図を示す。画素７００は、基板７０２上に装着された２つの２層材料プレート７１０ａ〜ｂを有する。各プレート７１０は少なくとも２つの層、すなわち比較的大きな熱膨張係数を有する上（たとえば、金）層７１４および比較的小さな熱膨張係数を有する下（たとえば、水素化ＳｉＣ）層７１２を有する。各プレート７１０はまた、たとえばＩＲ吸収層および検査可視光を反射する反射層など、追加の層（明示せず）を有してもよい。
【００３２】
プレート７１０ａは、高熱伝導性を有する（適切な形状または材料あるいはその両方を選択することによって得られる）支柱７２０ａを使用して基板７０２上に装着される。したがって、プレート７１０ａは、基板７０２と実質的な熱平衡状態にある（基板７０２と同一の温度を有する）。対照的に、プレート７１０ｂは、低熱伝導性を有する（同様に、適切な形状または材料あるいはその両方を選択することによって得られる）ように作製され、したがって断熱体として作用する支柱７２０ｂを用いて基板７０２上に装着される。その結果、プレート７１０ｂによって吸収されるどのＩＲ放射も、そのプレートの温度を、プレート７１０ａおよび基板７０２と比べて上昇させる。この温度上昇は一般に、図７に示すように、プレート７１０ｂにその接着していない縁を基板７０２に向かって丸くして撓ませる。プレート７１０ａ〜ｂの互いに対する変位差を使用して、空間位相変調パターンを検査可視ビーム上に転写し、次にこれを使用して、たとえばシステム６００において、画素７００を有するＩＲ検出器アレイ上に投射された対応するＩＲ像を視覚化することができる。
【００３３】
図８は、本発明の別の実施形態による、アレイ６３０で使用できる画素８００の３次元斜視図を示す。画素８００は、検出器１００（図１）または２００（図２）に全体的に類似しているＩＲ検出器８２０ｂを有する。より具体的には、検出器８２０ｂはプレート８１０ｂを有し、プレート８１０ｂは、固定具８０４ｂ、断熱体８０６、および２層材料変換器８０８ｂを使用して基板８０２上に移動可能に装着される。固定具８０４ｂは、基板８０２に取り付けられる。２層材料変換器８０８ｂは、全体的に基板８０２に平行に配された平坦な棒または厚板の形状を有する。絶縁体８０６は、固定具８０４ｂと２層材料変換器８０８ｂの間に設置され、比較的低い熱伝導率を有し、したがって、プレート８１０ｂでのＩＲ吸収によって生成された熱が２層材料変換器を通って固定具および基板８０２に浸透するのを防ぐ。ＩＲにより誘導されたプレート８１０ｂおよび２層材料変換器８０８ｂの温度上昇により、この変換器は変形し、このプレートは基板８０２に対して移動する。
【００３４】
画素８００は、検出器８２０ｂに全体的に類似しているＩＲ検出器８２０ａをさらに有し、この２つの検出器の類似の要素は、同じ下２桁を有する符号を有する。ただし、検出器８２０ｂと８２０ａの１つの違いは、後者が断熱体８０６ではなく熱リンク８１２を有することである。リンク８１２は、比較的高い熱伝導率を有し、プレート８１０ａおよび２層材料変換器８０８ａを固定具８０４ａおよび基板８０２と実質的な熱平衡状態に保つ。画素７００におけるプレート７１０ａ〜ｂの変位差と同様に、画素８００におけるプレート８１０ａ〜ｂの変位差を使用して、位相変調パターンを検査可視ビーム上に転写することができる。
【００３５】
図９は、本発明の一実施形態による、複数の画素８００を有するアレイ９００の３次元斜視図を示す。アレイ９００において、プレート８１０の各支持構造はそれぞれ、個別の固定具８０４、断熱体８０６または熱リンク８１２、および２層材料変換器８０８を有する。このような各支持構造は、他の２つのプレート８１０と第３のプレート８１０の切れ込みとの間の対応する間隙によって作り出された空間に嵌合される。その結果、さまざまな画素８００が、図３の画素３１０に類似している画素の２次元アレイを作製するように咬合する。
【００３６】
図１０は、本発明のさらに別の実施形態による、アレイ６３０で使用できる画素１０００の３次元斜視図を示す。画素１０００は、２つのＩＲ吸収プレート、すなわち固定プレート１０１０ａおよび可動プレート１０１０ｂを有する。固定プレート１０１０ａは、固定具１００４ａおよび１００４ｂに取り付けられることによって、基板１００２の上で固定的に懸架される。可動プレート１０１０ｂは、この可動プレートの２つの懸架アーム１０２２ａ〜ｂを形成する固定具１００４ｂ〜ｃと４つの２層材料変換器１００８ａ〜ｄと２つの断熱体１００６ａ〜ｂとを使用して、基板１００２の上で移動可能に懸架される。
【００３７】
２層材料変換器１００８ａ〜ｄはそれぞれ、基板１００２に実質的に平行に配された棒である。同一の懸架アーム１０２２に属する２つの２層材料変換器１００８は、互いにも実質的に平行である。この変換器配置に起因する懸架アーム１０２２の１つの有利な特性は、アームが周囲温度の変動を補償できることである。より具体的には、可動プレート１０１０ｂは、画素１０００全体の周囲温度が変化する（すなわち、周囲温度が均一なままである）場合、基板１００２に対して移動しない。しかし、プレート１０１０ｂと基板１００２の間に温度差がある場合、アーム１０２２ａ〜ｂは、プレート１０１０ｂを、均一な温度に対応するその基準位置から移動させる。
【００３８】
まず、画素１０００が熱平衡状態にあるとする。その場合、４つの２層材料変換器１００８ａ〜ｄは同一の温度を有し、したがって、その温度に対応する実質的に同一の形状を有する。その温度は、変換器１００８ａが上方に丸くなり、すなわち断熱体１００６ａに取り付けられた変換器１００８ａの端部が、固定具１００４ｂに取り付けられた端部よりも、基板１００２からのオフセット距離が大きい位置にある程度であるとする。その場合、変換器１００８ｂは、変換器１００８ａと同一の形状を有することにより、後者の湾曲を補償し、基板１００２からのオフセット距離が固定具１００４ｂに取り付けられた変換器１００８ａの端部と同一の位置にある、プレート１０１０ｂに取り付けられた端部を有する。同様に、変換器１００８ｃは、変換器１００８ｄの湾曲を補償し、基板１００２からのオフセット距離が固定具１００４ｃに取り付けられた変換器１００８ｄの端部と同一の位置にある、プレート１０１０ｂに取り付けられた端部を有する。この補償により、プレート１０１０ｂは、周囲温度の変動とは関係なく、同一の（基準）位置に留まる。むしろ、周囲温度の変動の影響は、絶縁体１００６ａ〜ｂが基板１００２に対して上下に動き、プレート１０１０ｂが実質的に静止したままであることである。
【００３９】
次に、プレート１０１０ｂの温度がプレート１０１０ａの温度より高いとする。この温度差は、たとえばＩＲ吸収と、絶縁体１００６がプレート１０１０ｂから基板への熱放散を防ぐという事実とに起因する可能性がある。この場合、２層材料変換器１００８ａ〜ｂは異なる形状を有する。より具体的には、変換器１００８ｂはプレート１０１０ｂの温度に対応する形状を有し、変換器１００８ａは基板１００２およびプレート１０１０ａの温度に対応する（異なる）形状を有する。同一の理由で、２層材料変換器１００８ｃ〜ｄも異なる形状を有する。これらの形状の違いにより、プレート１０１０ｂは、画素１０００の熱平衡状態に対応する基準位置に対して変位される。画素８００におけるプレート８１０ａ〜ｂの変位差と同様に、画素１０００におけるプレート１０１０ａ〜ｂの変位差を使用して、空間位相変調パターンを検査可視ビーム上に転写することができる。
【００４０】
図１１は、本発明のさらに別の実施形態による、アレイ６３０で使用できる画素１１００の３次元斜視図を示す。画素１１００は、２つのＩＲ吸収プレート１１１０ａ〜ｂを有する。プレート１１１０ａは、このプレートの２つの懸架アーム１１２２を共に形成する固定具１１０４ａ〜ｂと４つの２層材料変換器１１０８ｄ〜ｇと２つの熱リンク１１１２ａ〜ｂとを使用して、基板１１０２の上で懸架される。プレート１１１０ｂは同様に、２つの懸架アーム１１２４を形成する固定具１１０４ｂ〜ｃと４つの２層材料変換器１１０８ａ〜ｄと２つの断熱体１１０６ａ〜ｂとを使用して、基板１１０２の上で懸架される。懸架アーム１１２２ａおよび１１２４ａは固定具１１０４ｂおよび変換器１１０８ｄを共有し、これにより有利には表面積が低下し、対応してフィル・ファクタが増加することに留意されたい。画素１０００の懸架アーム１０２２（図１０）と同様に、画素１１００の懸架アーム１１２２および１１２４は周囲温度の変動を補償することができる。さらに、懸架アーム１１２２および１１２４の機械構造が実質的に同一であることによって、プレート１１１０ａ〜ｂは、製造公差に起因する残留傾斜に関して互いに非常によく一致する。
【００４１】
各熱リンク１１１２ａ〜ｂが変換器１１０８ｄ〜ｅの間と変換器１１０８ｆ〜ｇの間にそれぞれ存在することにより、プレート１１１０ａは基板１１０２と実質的に熱平衡状態にあり、その点に関して画素１０００の固定プレート１０１０ａ（図１０を参照）に類似している。対照的に、各断熱体１１０６ａ〜ｂが変換器１１０８ｃ〜ｄの間と変換器１１０８ａ〜ｂの間にそれぞれ存在することにより、プレート１１１０ｂは基板１１０２から熱的に絶縁され、プレート１０１０ｂ（図１０）と同様に、基板に比べて、ＩＲにより誘導された温度上昇を起こし易い。この温度上昇により、プレート１１１０ｂがその基準位置に対して変位される。画素１０００におけるプレート１０１０ａ〜ｂの変位差と同様に、画素１１００におけるプレート１１１０ａ〜ｂの変位差を使用して、位相変調パターンを検査可視ビーム上に転写することができる。
【００４２】
図１２は、本発明のさらに別の実施形態による、アレイ６３０で使用できる画素１２００の３次元斜視図を示す。画素１２００は、２つのＩＲ吸収プレート１２１０ａ〜ｂを有する。プレート１２１０ａは、このプレートの懸架アーム１２２４を形成する固定具１２０４ａと３つの２層材料変換器１２０８ａ〜ｃと熱リンク１２１２とを使用して、基板１２０２の上で懸架される。変形されない場合、変換器１２０８ａ〜ｃは基板１２０２に平行な平面内にある。変換器１２０８ａ〜ｃは互いに平行であり、固定具１２０４ａに取り付けられた変換器（すなわち、変換器１２０８ｂ）は、プレート１２１０ａに直接取り付けられた２つの変換器（すなわち、変換器１２０８ａ、ｃ）の間に設置される。有利には、この変換器配置は、たった１つの懸架アームを有するプレート１２１０ａの（横方向の傾斜に関して）良好なバランスを作り出す。
【００４３】
プレート１２１０ｂは同様に、懸架アーム１２２２を形成する固定具１２０４ｂと３つの２層材料変換器１２０８ｄ〜ｆと断熱体１２０６とを使用して、基板１２０２の上で懸架される。画素１１００の懸架アーム１１２２および１１２４（図１１）と同様に、画素１２００の懸架アーム１２２２および１２２４は周囲温度の変動を補償する。さらに、プレート当たり単一の懸架アームを有することによりアレイの表面積が低下し、これに対応してＩＲ吸収プレートが占有できる表面積が増加することが可能になるので、有利には、単一の懸架アームがプレート１２１０ａ〜ｂのそれぞれに使用されるという事実を利用して、複数の画素１２００を有するアレイにおいて比較的高いＩＲのフィル・ファクタを得ることができる。
【００４４】
図１３は、本発明のさらに別の実施形態による、アレイ６３０で使用できる画素１３００の３次元斜視図を示す。画素１３００は、固定されたＩＲ吸収プレート１３１０ａおよび可動ＩＲ吸収プレート１３１０ｂを有するという点で画素１０００（図１０）に類似している。ただし、ほぼ等しい面積を有する画素１０００のプレート１０１０ａ〜ｂとは異なり、画素１３００のプレート１３１０ａ〜ｂの面積差は、比較的大きな倍数となる。たとえば、画素１３００の種々の実施形態では、プレート１３１０ｂの面積は、プレート１３１０ｂの面積より約２倍、約１０倍、または約５０倍大きくすることができる。この面積差の１つの理由は、固定プレート１３１０ａは、ＩＲ放射を吸収するが、吸収された放射を機械的変位に変換しないことである。対照的に、可動プレート１３１０ｂは、吸収されたＩＲ放射を機械的変位に変換する。したがって、ＩＲ放射に対する画素１３００の感度を増加させるために、画素に入射するＩＲ放射の大部分を可動プレート１３１０ｂで収集すると有利である。
【００４５】
固定プレート１３１０ａは、固定具１３０４ａに取り付けられることによって、基板１３０２の上で堅固に懸架される（図１３では一部分は隠されている）。可動プレート１３１０ｂは、この可動プレートの２つの懸架アーム１３２２を形成する固定具１３０４ａ〜ｂと４つの２層材料変換器１３０８と２つの断熱体１３０６とを使用して、基板１３０２の上で移動可能に懸架される。画素１０００の懸架アーム１０２２（図１０）と同様に、画素１３００の懸架アーム１３２２は周囲温度の変動を補償する。
【００４６】
プレート１３１０ａ〜ｂはサイズの異なるＩＲ吸収区域を有するが、これらのプレートは、実質的に同一のサイズを有する可視光反射区域を有する。この特性は、プレート１３１０ａ〜ｂのそれぞれの上に、検査光を反射するように適合された各反射体１３１６（分かりやすくするために、図１３では半透明で示される）を装着することによって得られる。より具体的には、反射体１３１６ａは、固定プレート１３１０ａに取り付けられた支柱１３１４ａを使用してこの固定プレートの上に装着される。反射体１３１６ａの面積は固定プレート１３１０ａの面積より大きく、反射体１３１６ａは可動プレート１３１０ｂの一部分の上に張り出すことに留意されたい。同様に、反射体１３１６ｂは、可動プレート１３１０ｂに取り付けられた支柱１３１４ｂを使用してこの可動プレートの上に装着される。反射体１３１６ｂの面積は、可動プレート１３１０ｂの面積より小さい。一実施形態では、反射体の相対的フィル・ファクタを増加させるために、反射体１３１６ａ〜ｂの一方または両方が、懸架アーム１３２２の少なくとも一方の少なくとも一部の上に張り出してもよい。
【００４７】
図１４は、本発明のさらに別の実施形態による、アレイ６３０で使用できる画素１４００の上面図を示す。画素１４００は、２つのブレードを備えたカヤックのパドルに類似した形状の可動プレート１４１０を有する。より具体的には、プレート１４１０は、軸１４２０によって結合された２つのブレード（プレート）１４１８ａ〜ｂを備える。プレート１４１０は、固定具１４０４と３つの２層材料変換器１４０８ａ〜ｃと断熱体１４０６とによって形成された懸架アーム１４２２を使用して、基板の上で懸架される。２層材料変換器１４０８ａの一方の端部は固定具１４０４に取り付けられ、他方の端部は絶縁体１４０６に取り付けられる。２層材料変換器１４０８ｂ〜ｃはそれぞれ、プレート１４１８ａと絶縁体１４０６の間に取り付けられる。
【００４８】
絶縁体１４０６が存在することにより、プレート１４１０によって吸収されたＩＲ放射は、このプレートおよび変換器１４０８ｂ〜ｃの温度を基板に比べて上昇させる。大きい方の熱膨張係数を有する材料が小さい方の熱膨張係数を有する材料の上に物理的に存在する場合、この温度上昇によって、変換器１４０８ｂ〜ｃは下方に丸くなり、プレート１４１８ａは基板に向かって撓む。撓みに加えて、プレート１４１８ａはまた、（「熱い」状態で）変換器１４０８ｂ〜ｃの形状が丸くなるので、基板に対して傾斜する。この傾斜は、プレート１４１８ａの縁１４２８がそのプレートの反対側の縁１４３０より基板に近い程度である。プレート１４１８ａの傾きが軸１４２０を回転させ、それにより、プレート１４１８ｂが傾き、基板から遠ざかる。すなわち、ＩＲにより誘導された加熱により、プレート１４１８ａ〜ｂは反対方向に移動し、一方は基板に近づき、他方は基板から遠ざかる。プレート１４１０のこの応答によって、単位ＩＲエネルギー当たりのプレート１４１８ａ〜ｂの変位差の大きさは、たとえばプレート１２１８ａ〜ｂ（図１２）の変位差の大きさに比べて増加する。有利には、この増加された変位差を使用して、画素１４００ではＩＲ放射に対して比較的高い感度を得ることができる。
【００４９】
図１５は、本発明の一実施形態による、複数の画素１４００を有するアレイ１５００の上面図を示す。具体的には、図１５は、平面を連続的に充填するように画素１４００を配置する１つの代表的な方法を示す。画素１４００の他の配置を使用しても平面を連続的に充填できることが当業者には理解されよう。
【００５０】
図１６は、本発明のさらに別の実施形態による、アレイ６３０で使用できる画素１６００の上面図を示す。画素１６００は、２つのＩＲ吸収プレート１６１０ａ〜ｂを有する。プレート１６１０ａは、このプレートの２つの懸架アームを形成する２つの固定具１６０４ａ〜ｂと４つの２層材料変換器１６０８ａ〜ｄと２つの断熱体１６０６ａ〜ｂとを使用して、基板１６０２の上で懸架される。プレート１６１０ｂは同様に、やはり２つの懸架アームを形成する２つの固定具１６０４ｃ〜ｄと４つの２層材料変換器１６０８ｅ〜ｈと２つの断熱体１６０６ｃ〜ｄとを使用して、基板１６０２の上で懸架される。ただし、プレート１６１０ａ〜ｂの１つの違いは、プレート１６１０ｂが、２つのそれぞれの軸１６２０ａ〜ｂを介してその懸架アームに取り付けられることである。画素１４００の軸１４２０と同様に、画素１６００の軸１６２０は、プレート１６１０ａの方向とは逆の方向にプレート１６１０ｂを移動させる。より具体的には、２層材料変換器１６０８の層構造が、加熱時にプレート１６１０ａが基板１６０２に近づくようになっている場合、同様の加熱時にプレート１６１０ｂがその基板から遠ざかる。プレート１６１０ａ〜ｂのこの応答によって、単位ＩＲエネルギー当たりのこれらのプレートの変位差の大きさは比較的大きくなり、有利には、それがＩＲ放射に対する画素１６００の比較的高い感度に変わる。
【００５１】
図１７Ａ〜図１７Ｂは、本発明の他の実施形態による、プレート１６１０として使用できるプレート１７１０の断面図である。プレート１７１０は基層１７０２を有する。基層１７０２自体がいくつかの副層を含んでもよい。基層１７０２の１つの機能は、比較的薄い金属層１７０４に対する機械的な支持を提供することであり、その外側は検査光の反射領域として使用することができる（たとえば、図２を参照）。基層１７０２の別の機能は、プレート１７１０のＩＲ吸収領域になることである。
【００５２】
図１７Ａに示す一実施形態では、基層１７０２の厚さは、ＩＲ放射用共振器を作製するように選択される。より具体的には、空気／誘電体境界面１７０６に入射するＩＲビーム１７２０（例示のために、プレート１７１０の法線に対してある角度で伝播するように示す）は、一部がこの境界面からビーム１７２２として反射され、一部がビーム１７２４として透過される。次に、ビーム１７２４は、金属／誘電体境界面１７０８からビーム１７２６として反射される。次いで、ビーム１７２６は、一部が境界面１７０６からビーム１７２８として反射され、一部がビーム１７３０として透過される。ビーム１７２２と１７３０が相殺的に干渉するように基層１７０２の厚さが選択される場合、基層を通って複数回往復させる間、ＩＲビームが境界面１７０６と１７０８の間に実質的に閉じ込められるようになる。各通過中に基層１７０２がＩＲ放射の一部分を吸収するので、基層における累積ＩＲ吸収率を比較的大きくすることができ（たとえば、約６０％）、有利には、対応するＩＲ検出器の感度が増加する。
【００５３】
図１７Ｂに示す別の実施形態では、基層１７０２の厚さおよびこの基層と基板１７１２の間の空隙Ｇの厚さは、ＩＲ放射用共振器を作製するように選択される。より具体的には、基板／空気境界面１７５６に入射するＩＲビーム１７４０（例示のために、プレート１７１０の法線に対してある角度で伝播するように示す）は、一部がこの境界面からビーム１７４２として反射され、一部がビーム１７４４として透過される。次に、ビーム１７４４は、境界面１７０８からビーム１７４６として反射される。ビーム１７４２と１７４６が相殺的に干渉するように基層１７０２と空隙の累積厚さが選択される場合、基層を通って複数回往復させる間、ＩＲビームが境界面１７０８と１７５６の間に実質的に閉じ込められるようになり、吸収されるＩＲ放射の量が増加する。
【００５４】
図１８Ａおよび図１８Ｂは、本発明の別の実施形態による、画素１６００で使用できる２つのそれぞれの検出器１８００ａ〜ｂの３次元斜視図を示す。より具体的には、検出器１８００ａはプレート１６１０ａを有する検出器の代わりに使用でき、検出器１８００ｂはプレート１６１０ｂを有する検出器の代わりに使用することができる。画素を形成するために、検出器１８００ａ〜ｂは、それらの検出器のプレート１８１０ａ〜ｂが、画素１６００のプレート１６１０ａ〜ｂに類似して互いに配されるように位置することができる。
【００５５】
各プレート１８１０は、メッシュ状構造１８１６によって分離された２つのそれぞれの層１８１２および１８１４を有する。プレート１８１０の追加の層（すなわち、層１８１４）を使用して、以下のようにＩＲ吸収を改善することができる。層１８１２および基板１８０２の材料およびこれらの間の隔離距離は、当技術分野で知られているように、ＩＲ光用共振器を作製するように選択することができる。より具体的には、層１７０４（図１７Ａ〜図１７Ｂを参照）に類似している金属層を層１８１２の上に堆積でき、層１８１２と基板１８０２の間の距離は、たとえば図１７Ｂに示すように、ＩＲビームが実質的にそれらの間に閉じ込められるように選択することができる。閉じ込められたＩＲ光の強度分布は均一ではなく、定在波のピークと谷に類似したピークと谷を有する。構造１８１６の高さが、層１８１４が強度分布のピークにある程度である場合、層１８１４は非常に効果的にＩＲ放射を吸収でき、それによりプレート１８１０における総合的なＩＲ吸収が増加する。
【００５６】
構造１８１６は、所定の位置に層１８１４を置くことに加えて、層１８１２と１８１４の間に良好な熱接触を提供するように設計される。同様に、軸１６２０ａ〜ｂ（図１６）に類似している軸１８２０ａ〜ｂは、プレート１８１０ｂとそれぞれの懸架アームの２層材料変換器の間に良好な熱接触を提供する２層構造を有する。軸１８２０ａ〜ｂの代替設計としては、図１８に示す軸に比べて軸の幅を増加させること、および／または比較的高い熱伝導性を有する材料を使用して変換器への良好な熱流を与えることがある。
【００５７】
図１９は、本発明の別の実施形態による検出器１９００の側断面図を示す。検出器１９００は、検出器１９００が電気的読み出し用に設計されていることを除けば、たとえば検出器１８００に全体的に類似している。より具体的には、（１）懸架アーム１９２２によって基板１９０２の上で支持されている可動プレート１９１０および（２）基板上に堆積させた電極１９２６は、当技術分野で知られているように、プレートの位置の電気的検知を実施するために使用できるコンデンサを形成する。このような電気的検知の代表的な説明は、たとえば上記のＳ．Ｒ．  Ｈｕｎｔｅｒ、Ｒ．Ａ．  Ａｍａｎｔｅａ、Ｌ．Ａ．  Ｇｏｏｄｍａｎらの論文に見出すことができる。
【００５８】
本発明の多数の検出器、画素、およびアレイをプレートの変位の光学的検知に関して説明してきたが、特定の実施形態では、これらは電気的読み出しに適合することができる。たとえば、画素８００、１０００、１１００、１２００、１４００、および１６００は、プレート１９１０および電極１９２６によって形成されるコンデンサに類似したコンデンサを形成するように基板上でそれぞれのプレートの下に堆積させた電極を含んでもよい。
【００５９】
本発明の検出器、画素、アレイ、およびＭＥＭＳデバイスは、たとえば本願の権利者が所有する、積層ウェハを用いる米国特許第６，８５０，３５４号および第６，９２４，５８１号に記載されるように製作でき、これらの特許の教示を参照により本明細書に組み込む。材料の追加の層は、たとえば化学的気相成長法を用いてウェハ上に堆積させることができる。ＭＥＭＳデバイスの種々の部分は、リソグラフィを用いて対応する層の上にマッピングすることができる。種々の製作ステップのさらなる説明は、たとえば米国特許第６，２０１，６３１号、第５，６２９，７９０号、および第５，５０１，８９３号に見出すことができ、これらのすべての教示を参照により本明細書に組み込む。代表的な製作プロセスのフローは、たとえば米国特許第６，６６７，８２３号、第６，８７６，４８４号、第６，９８０，３３９号、第６，９９５，８９５号、および第７，０９９，０６３号ならびに米国特許出願第１１／０９５，０７１号（２００５年３月３１日出願）に見出すことができ、これらのすべての教示を参照により本明細書に組み込む。
【００６０】
本明細書で使用されている「赤外線放射」という用語は、以下のスペクトル帯、すなわち（１）可視光〜近ＩＲ（波長約４００ｎｍ〜約１μｍ）、（２）短波ＩＲ（波長約１μｍ〜約３μｍ）、（３）中波ＩＲ（波長約３μｍ〜約７μｍ）、および（４）長波ＩＲ（波長約７μｍ〜約１４μｍ）のすべてを包含する。
【００６１】
本発明を例示的な実施形態に関して説明してきたが、この説明は、限定的な意味に解釈されることを意図するものではない。種々の表面は、たとえば、反射率、ＩＲ吸収、および／または導電率を増加させるための金属堆積法によって、または機械的強度を増加させるためのイオン注入法によって、改変することができる。形状の異なるパドル、アーム、固定具、プレート、軸、柱、ビーム、および／または電極は、本発明の範囲および原理から逸脱することなく実施することができる。本発明の検出器は、線形アレイまたは２次元アレイを形成するようにさまざまにアレイすることができる。本発明のデバイスおよびシステムは、ＣＷ光またはパルス光と共に動作するように構成されることができる。検査光は、たとえば近赤外領域などのどんな適切な波長にもすることができ、必ずしも可視スペクトルに限定されるものではない。本発明のデバイスは、共に固定された１つ、２つまたはそれ以上のウェハを使用して形成することができる。本発明の検出器をＩＲ放射に関して説明してきたが、本発明の検出器は同様に、他の放射の種類、たとえば可視光、テラヘルツ放射、または粒子線を検出するように構成されることができる。説明した実施形態の種々の変更形態ならびに本発明の他の実施形態は、本発明に関係する技術分野の当業者には明らかであり、添付の特許請求の範囲に記載される本発明の原理および範囲に含まれるとみなされる。
【００６２】
本明細書に記載された例示の方法のステップは必ずしも記載された順序で実行される必要はないことを理解されたい。また、そのような方法のステップの順序は単なる例示にすぎないことを理解されたい。同様に、そのような方法に追加のステップを含めてもよく、本発明の種々の実施形態に一致する方法において特定のステップを省略または結合してもよい。
【００６３】
本明細書における「一実施形態」または「ある実施形態」という表現は、その実施形態に関して説明した特定の特徴、構造、または特性を少なくとも１つの実施形態に含むことができることを意味する。本明細書ではさまざまな場所で「一実施形態では」という語句を使用しているが、必ずしもすべてが同一の実施形態を指すとは限らず、また個別の実施形態または代替実施形態が必ずしも他の実施形態と相互に排他的であるとは限らない。「実装形態」という用語についても同様である。
【００６４】
詳細な説明を通じて、スケーリングされていない図面は例示的なものにすぎず、本発明を限定するためではなく説明するために使用されている。高さ、長さ、幅、上、下などの用語を使用したのは、あくまでも本発明の説明を簡単にするためであり、本発明を特定の方向に限定することを意図したものではない。同様に、多数の図が異なる構造層を水平な層として示すが、そのような方向は説明にすぎず、限定として解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年3月10日(2010.3.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上で支持され、第１および第２の複数の放射吸収領域を有する放射吸収領域のアレイを含み、
前記第１の複数の放射吸収領域の各々について、前記基板に対する前記領域の位置が前記領域に入射する赤外線放射の量に応答し、そして、
前記第２の複数の放射吸収領域の各々について、前記基板に対する前記領域の位置が固定されているか又は前記領域上に入射する赤外線放射の量に応答しており、入射する赤外線放射に応動して、前記第１の複数の放射吸収領域と前記第２の放射吸収領域は、基板に対してそれぞれ異なる方向に移動するものであり、さらに、
可視光を反射するよう適合された反射領域のアレイを含み、前記反射領域の各々が、前記放射吸収領域の１つに堅固に固定され、光の検査ビームのそれぞれの部分を反射して反射ビームのそれぞれの部分を形成するように適合されており、そして、前記反射領域のアレイは、前記放射吸収領域のアレイに入射する前記放射の空間強度パターンに対応する空間位相変調パターンを前記反射ビーム上に与えるように適合されている、装置。
【請求項２】
前記検査ビームを生成するよう適合された光源をさらに備え、前記検査ビームが可視光を含む、請求項１に記載の発明。
【請求項３】
前記反射ビームを受光し、前記レンズの焦点面近くにおいて前記反射ビームに対応する強度パターンを形成するように適合されたレンズと、
前記形成された強度パターンを空間フィルタリングにかけ、前記反射ビームの前記空間位相変調パターンを空間的にフィルタリングされたビームの空間強度分布に変換するように適合された空間フィルタとをさらに備える、請求項１に記載の発明。
【請求項４】
物体の像を投射し、前記放射吸収領域のアレイ上に前記入射放射強度パターンを形成するように適合されたレンズ・アセンブリをさらに備え、前記空間的にフィルタリングされたビームの前記空間強度分布が前記像の検査光における表現を作り出す、請求項３に記載の発明。
【請求項５】
前記形成された強度パターンが複数のピークを備え、そして、
前記空間フィルタが、少なくとも１つのピークに対応する光を透過し、他の少なくとも１つのピークに対応する光を遮断するように適合されている、請求項３に記載の発明。
【請求項６】
前記第２の複数の放射吸収領域の各々が、入射する赤外線放射の量に関係なく、前記基板に対して固定された位置を有する、請求項１に記載の発明。
【請求項７】
前記第２の複数の放射吸収領域の各々について、前記基板に対する前記領域の位置が前記入射する赤外線放射の量に応答し、
前記入射する赤外線放射に応答して、
前記第１の複数の放射吸収領域の各々が前記基板に近づくように適合され、
前記第２の複数の放射吸収領域の各々が前記基板から遠ざかるように適合された、請求項１に記載の発明。
【請求項８】
前記放射吸収領域の各々がプレートの表面部分であり、
前記プレートが複数の画素を形成するように配置され、前記画素の各々が、前記第１の複数の放射吸収領域に対応する第１のプレートと、前記第２の複数の放射吸収領域に対応する第２のプレートとを有し、
前記画素の各々について、前記第１のプレートの前記放射吸収領域の表面積が前記第２のプレートの前記放射吸収領域の表面積より少なくとも２倍大きい、請求項１に記載の発明。
【請求項９】
前記反射領域の各々が、それぞれのプレートの上に装着された反射体を備え、
少なくとも１つの画素において、前記第２のプレートの上に装着された反射体が前記第１のプレートの上に張り出す、請求項８に記載の発明。
【請求項１０】
放射を検出する方法であって、
放射吸収領域のアレイを使用して赤外線放射を受けるステップを含み、
前記放射吸収領域のアレイが、基板の上で支持され、そして第１および第２の複数の放射吸収領域を備え、そして、
前記第１の複数の放射吸収領域の各々について、前記基板に対する前記領域の位置が前記領域に入射する赤外線放射の量に応答し、そして、
前記第２の複数の放射吸収領域の各々について、前記基板に対する前記領域の位置が固定されているか又は前記領域上に入射する赤外線放射の量に応答しており、入射する赤外線放射に応動して、前記第１の複数の放射吸収領域と前記第２の放射吸収領域は、基板に対してそれぞれ異なる方向に移動するものであり、前記方法がさらに、
前記放射吸収領域のアレイに入射する前記放射の空間強度パターンに対応する空間位相変調パターンを有する反射ビームを形成するために、反射領域のアレイを使用して可視光の検査ビームを反射するステップを含み、前記反射領域の各々が前記放射吸収領域の１つに堅固に固定され、そして、前記検査ビームのそれぞれの部分を反射して前記反射ビームのそれぞれの部分を形成するように適合されている、方法。
【国際調査報告】
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