特許 5674260 画像取得装置、変換装置、及び画像取得方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5674260

(24)【登録日】2015年1月9日

(45)【発行日】2015年2月25日

(54)【発明の名称】画像取得装置、変換装置、及び画像取得方法

(51)【国際特許分類】

   G01J 5/48 20060101AFI20150205BHJP

   G01N 21/41 20060101ALN20150205BHJP

【ＦＩ】

   G01J5/48 G

   !G01N21/41 102

【請求項の数】13

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2008-176510(P2008-176510)

(22)【出願日】2008年7月7日

(65)【公開番号】特開2010-16733(P2010-16733A)

(43)【公開日】2010年1月21日

【審査請求日】2011年2月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005810

【氏名又は名称】日立マクセル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】酒本 章人

(72)【発明者】

【氏名】大貫 悟

【審査官】 ▲高▼場 正光

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−２４５６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０４２１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 SIIMAN,O. 他，“Preparation, Microscopy, and Flow Cytometry with Excitation into Surface Plasmon Resonance Bands of Gold or Silver Nanoparticles on Aminodextran-Coated Polystyrene Beads”，THE JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B，２０００年１０月 ３日，Volume 104, Number 42，Pages 9795-9810

【文献】 XU,G. 他，“Nano-Ag on vanadium dioxide. II. Thermal tuning of surface plasmon resonance”，JOURNAL OF APPLIED PHYSICS，２００８年 ９月 ２日，Volume 104, Issue 5，Article 053102, 6 Pages

【文献】 CERRUTI,M.G. 他，“Gold and Silica-Coated Gold Nanoparticles as Thermographic Labels for DNA Detection”，ANALYTICAL CHEMISTRY，２００６年 ４月２０日，Volume 78, Number 10，Pages 3282-3288

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｊ５／００−５／６２

Ｇ０１Ｊ１／００−１／６０

Ｇ０１Ｎ２１／００−２１／６１

Ｇ０２Ｆ１／０１

Ｈ０１Ｌ２７／１４−２７／１４８

Ｈ０４Ｎ５／２２５−５／２５７

Ｈ０４Ｎ５／３０−５／３７８

Ｈ０４Ｎ７／１８

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

導電性粒子が誘電体粒子の表面に付着して形成された誘電体層上に熱線吸収層が積層された積層体と、
前記積層体に入射される光を出射する光源と、
前記積層体から出射された光を受光する撮像手段と、を備え、
前記光源から出射された光は、前記積層体に入射する熱線の強度分布に応じて前記誘電体層で強度変調され、前記撮像手段は前記熱線の強度分布に応じた像を撮像することを特徴とする画像取得装置。

【請求項2】

前記積層体は、当該積層体の積層方向を深さ方向とする複数の溝によって、２次元状に配置された複数の島部を形成するように分割されていることを特徴とする請求項１に記載の画像取得装置。

【請求項3】

前記積層体を支持する支持部材を更に備え、
当該支持部材は、
前記積層体を主面上で支持する断熱層と、
前記断熱層が主面上に形成された支持基板と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の画像取得装置。

【請求項4】

前記支持基板は、複数の前記島部夫々の位置に対応する位置に形成された複数の開口を有することを特徴とする請求項３に記載の画像取得装置。

【請求項5】

前記支持部材は、前記光源が出射する光に対して不透明であり、且つ、前記積層体の直下の範囲で開口を有する遮光層を備える、請求項３又は４に記載の画像取得装置。

【請求項6】

前記積層体は、前記熱線吸収層と前記誘電体層との間に、前記光源からの出射光を反射する光反射層を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像取得装置。

【請求項7】

前記誘電体層は、表面に前記導電性粒子が付着した前記誘電体粒子が凝集して形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像取得装置。

【請求項8】

導電性粒子が誘電体粒子の表面に付着して形成された誘電体層と、
熱線を吸収する熱線吸収層と、
少なくとも前記誘電体層及び前記熱線吸収層が主面上に積層された支持部材と、
を備え、
前記熱線吸収層に入射した熱線の強度分布に応じて、前記誘電体層に入射した光が強度変調される、変換装置。

【請求項9】

少なくとも前記誘電体層及び前記熱線吸収層の積層によって形成された積層体は、当該積層体の積層方向を深さ方向とする複数の溝によって、２次元状に配置された複数の島部を形成するように分割されていることを特徴とする請求項８に記載の変換装置。

【請求項10】

前記支持部材は、
前記積層体が主面上に形成された断熱層と、
前記断熱層が主面上に形成された支持基板と、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の変換装置。

【請求項11】

前記支持基板は、複数の前記島部夫々の位置に対応する位置に形成された複数の開口を有することを特徴とする請求項１０に記載の変換装置。

【請求項12】

前記支持部材は、前記積層体に光を出射する光源の光に対して不透明であり、且つ、前記積層体の直下の範囲で開口を有する遮光層を備える、請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の変換装置。

【請求項13】

熱線の強度分布を示す画像を取得する画像取得方法であって、
導電性粒子が誘電体粒子の表面に付着して形成された誘電体層上に熱線吸収層が積層された積層体に対して光を照射し、
前記積層体に照射された光は、前記積層体に入射する熱線の強度分布に応じて前記誘電体層で強度変調され、前記誘電体層で強度変調された光を受光して、前記熱線の強度分布に応じた像を撮像する、画像取得方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、画像取得装置、変換装置、及び画像取得方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、内容物検査、不審者の監視システムに例示されるように幅広い監視用途でセキュリティー関連技術の進展が著しい。これに伴って、純粋な温度測定用の他、上述の監視用に適用可能な赤外線カメラに対する需要が急増している。

【0003】

赤外線カメラの構造としては、量子型、ボロメータ型といったものが知られている。量子型の赤外線カメラでは、一般的に熱雑音に対する耐性を持たせるために冷却が必要であり、装置全体としては大型で高価なものとなってしまう。また、ボロメータ型は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術の進展に伴って様々なタイプのものが開発されている。しかしながら、このタイプでは、画素単位で熱検出構造を設けると共に、画素からの信号取出し構造を設ける必要があるため、装置構成は複雑なものになってしまう。

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述のように、既存の赤外線カメラでは、その構成を簡易化することには限界があった。

【0005】

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、より簡素な構成の画像取得装置、又は新たな手法の画像取得方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明にかかる画像取得装置は、導電性粒子が誘電体の表面に付着して形成された誘電体層上に熱線吸収層が積層された積層体と、前記積層体に入射される光を出射する光源と、前記光源から出射され前記誘電体層で強度変調された光を受光して、前記積層体に入射する熱線の強度分布に応じた像を撮像する撮像手段と、を備える。

【0007】

外来の熱線を吸収する熱線吸収層と導電性粒子が誘電体の表面に付着して形成された誘電体層とを積層する。そして、誘電体層に光を照射し、誘電体層から強度変調された光を出力させる。これによって、積層体に入射する熱線の強度分布に応じた像を取得することが可能になる。このようにして簡素な構成の画像取得装置を実現することができる。

【0008】

前記積層体は、当該積層体の積層方向を深さ方向とする複数の溝によって、２次元状に配置された複数の島部を形成するように分割されている、と良い。

【0009】

前記積層体を支持する支持部材を更に備え、当該支持部材は、前記積層体を主面上で支持する断熱層と、前記断熱層が主面上に形成された支持基板と、を備える、と良い。

【0010】

前記支持基板は、複数の前記島部夫々の位置に対応する位置に形成された複数の開口を有する、と良い。

【0011】

前記積層体は、前記熱線吸収層と前記誘電体層との間に、前記光源からの出射光を反射する光反射層を更に備える、と良い。

【0012】

前記誘電体層は、表面に前記導電性粒子が付着した粒子状の前記誘電体が凝集して形成されている、と良い。

【0013】

本発明にかかる変換装置は、導電性粒子が誘電体の表面に付着して形成された誘電体層と、熱線を吸収する熱線吸収層と、少なくとも前記誘電体層及び前記熱線吸収層が主面上に積層された支持部材と、を備える。

【0014】

本発明にかかる画像取得方法は、熱線の強度分布を示す画像を取得する画像取得方法であって、導電性粒子が誘電体の表面に付着して形成された誘電体層上に熱線吸収層が積層された積層体に対して光を照射し、前記誘電体層で強度変調された光を受光して、前記積層体に入射する熱線の強度分布に応じた像を撮像する。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、より簡素な構成の画像取得装置、又は新たな手法の画像取得方法を提供することができる。

【発明を実施するための最良の形態】

【0016】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、各実施の形態は、説明の便宜上、簡略化されている。図面は簡略的なものであるから、図面の記載を根拠として本発明の技術的範囲を狭く解釈してはならない。図面は、もっぱら技術的事項の説明のためのものであり、図面に示された要素の正確な大きさ等は反映していない。同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略するものとする。上下左右といった方向を示す言葉は、図面を正面視した場合を前提として用いるものとする。

【0017】

〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態について、以下、図１乃至図８を用いて説明する。

【0018】

図１は、赤外線カメラ５０の概略構成を説明するための模式図である。図２は、変換モジュールの概略的な断面構成を示す模式図である。図３は、平面内における積層体の形成態様を示す模式図である。図４は、変換装置の概略的な断面構成を示す模式図である。図５は、赤外線カメラ５０の機能を説明するための説明図である。図６は、赤外線カメラ５０に接続される駆動部の概略的な構成を示すブロック図である。図７Ａ及びＢは、変換装置の製造方法を示す概略的な製造工程図である。図８は、比較例の構成を説明するための説明図である。

【0019】

図１に示すように、赤外線カメラ（画像取得装置）５０は、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)１０、レンズ１１、ハーフミラー１２、レンズ筒１４、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ１５、レンズ筒１６、及び変換モジュール２０を有する。

【0020】

赤外線カメラ５０は、レンズ筒１６を介して入力する赤外線（物体からの放射熱線）を変換モジュール２０の前面で受ける。赤外線カメラ５０は、ＬＥＤ１０から出力された光を変換モジュール２０の背面で受ける。後述のように、変換モジュール２０は、前面側に形成された黒色層（熱線吸収層）、及び黒色層よりも背面側に形成された誘電体層を有する。誘電体層は、金属粒子（導電性粒子）が誘電体粒子（誘電体）の表面に付着して形成されており、局在プラズモン共鳴を生じさせることができる。誘電体層は、黒色層に対して熱接続されている。従って、局在プラズモン共鳴による光減衰の程度は、黒色層に入射した赤外線の強度に応じたものになる。このようにして、変換モジュール２０から出力される光の強度分布は、変換モジュール２０に入力した赤外線の強度分布に応じたものになる。

【0021】

変換モジュール２０からの出力光は、ハーフミラー１２を通過し、レンズ筒１４を介してＣＣＤセンサ１５の撮像面に入射する。ＣＣＤセンサ１５は、赤外線の強度分布に応じた強度分布を有する光を複数の画素で受光し、赤外線の強度分布に応じた像を撮像する。このように、汎用な部品を用いて簡素な構成の新しいタイプの赤外線カメラ５０を提供することができる。

【0022】

図１に示すように、ＣＣＤセンサ１５の撮像面上には、レンズ筒１４、ハーフミラー１２、変換モジュール２０、及びレンズ筒１６がこの順で配置されている。ハーフミラー１２の前面１２ａ上には、レンズ１１、ＬＥＤ１０がこの順で配置されている。なお、軸線ＡＸ１上にＬＥＤ１０、レンズ１１を配置し、軸線ＡＸ２上にレンズ筒１４、ＣＣＤセンサ１５を配置しても良い。

【0023】

ＬＥＤ１０は、駆動電流に応じて所定波長の光を出力する一般的な半導体発光素子（光源）である。ＬＥＤ１０の出力波長は任意である。ＬＥＤ１０からは出力される光の偏向状態は任意である。なお、ＬＥＤに代えて、ＬＤ(Laser Diode)を採用しても良い。

【0024】

レンズ１１は、ＬＥＤ１０からの出力光を平行光化する。ＬＥＤ１からの出力光は、レンズ１１のレンズ面を介して、平行光化される。

【0025】

ハーフミラー１２は、ＬＥＤ１０からの光を反射し、変換モジュール２０からの光を透過する。具体的には、ハーフミラー１２は、レンズ１１を介して入射するＬＥＤ１０の光を前方に向かって反射させる。ハーフミラー１２は、変換モジュール２０から出力される光を後方へ透過させる。

【0026】

変換モジュール２０の機能の概要は上述のとおりである。変換モジュール２０の構成及び機能については後で詳細に説明する。

【0027】

レンズ筒１４は、変換モジュール２０から出力され、ハーフミラー１２を通過した光をＣＣＤセンサ１５の撮像面に結像させる。

【0028】

ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ１５は、通常の固体撮像素子である。ＣＣＤセンサ（撮像手段）１５は、撮像面にマトリクス状に形成された複数の画素を有する。各画素で光を受光することによって赤外線の強度分布に応じた像を撮像する。ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等の一般的な撮像センサを用いても良い。

【0029】

レンズ筒１６は、変換モジュール２０の前面に赤外線像を結像させる。レンズ筒１６内のレンズは、Ｇｅ、ＺｎＳｅ等を用いれば良い。

【0030】

なお、レンズ筒１６の前方には、撮像対象物が存在する。撮像対象物の温度に応じて撮像対象物からは熱線（赤外線）が放射される。赤外線カメラ５０によって撮像対象物の熱画像を取得することができる。

【0031】

なお、赤外線カメラ５０は、適当な筐体内に収納するものとし、外来の熱線（赤外線）はレンズ筒１６を介してのみ内部に入射するものとする。

【0032】

図２に変換モジュール２０の概略的な断面構成を示す。図２に示すように、変換モジュール２０は、枠体２１、窓板２２、シリコン基板（支持基板）２３、絶縁層（断熱層）２４、積層体２５、マスク層２７、及び透明基板２８を有する。なお、変換装置は、シリコン基板２３、絶縁層２４、及び積層体２５から形成される。

【0033】

枠体２１は、中空の筒状部材であり、窓板２２、シリコン基板２３、及び透明基板２８を支持する。枠体２１を形成する材料は任意であるが、気密性を確保するためには金属で枠体２１を形成すれば良い。

【0034】

窓板２２は、赤外線に対して実質的に透明な平板状の部材である。例えば、Ｇｅ、ＺｎＳｅ基板等で窓板２２を形成すると良い。

【0035】

シリコン基板２３上には、絶縁層２４が形成されている。絶縁層２４上には、積層体２５が形成されている。積層体２５は、格子状の溝によってマトリクス状に形成された複数の島部に分割されている（図３参照）。なお、積層体２５の構成について図４を参照して後述する。

【0036】

シリコン基板２３は、各積層体２５の直下に開口ＯＰ１を有する。マトリクス状に形成された積層体２５に対応して、シリコン基板２３には開口がマトリクス状に形成されている。

【0037】

積層体２５を絶縁層２４に支持させ、積層体２５の直下の範囲でシリコン基板２３に開口を形成することによって、積層体２５からシリコン基板２３に熱が逃げることを抑制することができる。これによってより良質な画像を赤外線カメラ５０で取得することができる。

【0038】

マスク層２７は、通常の半導体製造技術に基づいて、透明基板２８上に形成された遮光層である。マスク層２７は、積層体２５の配置パターンに応じてパターニングされている。マスク層２７は、積層体２５の直下の範囲で開口ＯＰ２を有する。マスク層２７は、ＬＥＤ１０からの出射光に対して不透明である。マスク層２７を設けることによって、互いに隣接する積層体２５からの出力される光同士が混信することを抑制し、より良質な画像を取得することが可能になる。

【0039】

透明基板２８は、ＬＥＤ１０からの出射光に対して実質的に透明な板状部材である。例えば、ガラス、石英等で透明基板２８を形成すれば良い。

【0040】

図２から明らかなように、積層体２５の直下の範囲で、シリコン基板２３には開口ＯＰ１が形成され、マスク層２７には開口ＯＰ２が形成されている。

【0041】

ＬＥＤ１０からの出射光は、透明基板２８、マスク層２７の開口ＯＰ２、シリコン基板２３の開口ＯＰ１、及び絶縁層２４を、この順で通過して積層体２５に入力する。積層体２５から出力される光は、絶縁層２４、シリコン基板２３の開口ＯＰ１、マスク層２７の開口ＯＰ２、及び透明基板２８をこの順で通過する。

【0042】

なお、赤外線カメラ５０の信頼性を高めるためには、積層体２５を枠体２１内に気密封止又は真空封止すると良い。ここでは、枠体２１に窓板２２を取り付けて気密封止している。窓板２２によって閉じられた空間には、不活性ガス（Ｎ_２、Ａｒ、Ｈｅ等）を充填している。また、背面側からマスク層２７が形成された透明基板２８を取り付けることで気密性を更に高めている。このように積層体２５を枠体２１内に窓板２２で気密封止することで、外部の環境（周囲の温度、大気流等）の影響によって赤外線カメラ５０が取得する画像の品質が劣化することを抑制することができる。

【0043】

なお、排気ポンプ等を活用して、窓板２２によって閉じられた枠体２１内の内部空間を真空に排気しても良い。この場合も上述と同様の効果を得ることができる。なお、熱絶縁性を高めるためには、真空引きするほうが好ましい。

【0044】

なお、枠体２１に対する窓板２２、透明基板２８の取り付け方法は任意である。通常の封止材を用いて、それらを枠体２１に取り付けても良い。

【0045】

図４に積層体２５の具体的な構成を示す。図４に示すように、積層体２５は、誘電体層３０、反射層（光反射層）３２、および黒色層（熱線吸収層）３３をこの順で絶縁層２４上に有する。なお、各層の積層順序は、これらの順番に限らない場合もある。

【0046】

誘電体層３０は、金属粒子（導電性粒子）３１ｂが表面に付着した粒子状の誘電体３１ａが凝集して形成された層である。

【0047】

反射層３２は、誘電体層３０から出力される光に対して反射性を有する。反射層３２は、例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ等の金属の薄層である。

【0048】

黒色層３３は、Ａｕ黒、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブ、フラーレンなどの黒色体またはこれらを含む黒色樹脂等からなる。黒色層３３は、窓板２２を通過した赤外線を吸収する。

【0049】

誘電体層３０には、金属粒子３１ｂが表面に付着した粒子状の誘電体３１ａが凝集して形成される。誘電体３１ａは、ＢＳＴ((Ba-Sr)TiO₃)といった材料からなる。金属粒子３１ｂは、例えば、金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）といった金属からなる。

【0050】

誘電体３１ａの粒子径、及び金属粒子３１ｂの粒子径は、いずれも小さいほうが望ましい。但し、誘電体３１ａの粒子径は、金属粒子３１ｂの粒子径よりも大きいことを条件とする。これによって誘電体３１ａと金属粒子３１ｂ間の接触面積を十分にすることができる。

【0051】

なお、金属粒子３１ｂの粒子径は、エバネッセント波の発生を可能とし、かつプラズモンの局在を可能とする程度の粒子径に設定される（金属粒子３１ｂの粒子径は、２〜１０ｎｍ程度が望ましい）。なお、金属粒子３１ｂの粒子形状は任意である。金属粒子３１ｂは、球体に限定されない。

【0052】

局在プラズモン共鳴によって減衰する光の強度は、誘電体３１ａの誘電率に依存する。また、誘電体３１ａの誘電率は、黒色層３３の温度に依存する。従って、局在プラズモン共鳴による光減衰の程度は、黒色層３３に入射する赤外線の線量に応じたものになる。従って、個々の積層体２５から出力される光の強度分布を画像化することで、外来の赤外線の強度分布に応じた像を撮像することができる。

【0053】

次に、図５を参照して、赤外線カメラ５０の動作について総括的に説明する。

【0054】

図５に示すように、ＬＥＤ１０からの出射光は、レンズ１１を介して平行光化され、ハーフミラー１２で反射され、積層体２５に照射される。積層体２５に光が入射すると、光の一部は、誘電体層３０内で減衰する（以下、図４も併せて参照）。そして、黒色層３３の温度に応じた強度の光が個々の誘電体層３０から出力される。誘電体層３０から前方に向かって出力された光も、反射層３２で反射され、後方に向かって進む。

【0055】

誘電体層３０からの出力光は、マスク層２７の開口を通過し、ハーフミラー１２を通過し、レンズ１４ａ、１４ｂを介して、ＣＣＤセンサ１５に入射する。

【0056】

なお、外部の撮像対象物から放射される赤外線は、レンズ５ａ、５ｂを介して、積層体２５が形成された面に結像されているものとする。このような仕組みで、ＣＣＤセンサ１５は、レンズ５ａ、５ｂを介して入射する赤外線の強度分布に応じた像を撮像する。

【0057】

次に、図６を参照して、赤外線カメラ５０の駆動部の構成について説明する。図６に示すように、駆動部４０は、パルス発生回路４１、ＬＥＤ駆動回路４２、及び遅延回路４３を有する。

【0058】

パルス発生回路４１は、コントローラ（不図示）から入力されるスタート信号を受けてパルス信号Ｓ１を出力する。

【0059】

ＬＥＤ駆動回路４２は、パルス信号Ｓ１の入力に応じてＬＥＤ１０を駆動する。

【0060】

遅延回路４３は、パルス信号Ｓ１に遅延を与えてパルス信号Ｓ２を出力する。

【0061】

なお、ＬＥＤ１０は、ＬＥＤ駆動回路４２に駆動されて光を出力する。ＣＣＤセンサ１５は、パルス信号Ｓ１を受信してスタンバイ状態になり、パルス信号Ｓ２を受信して電子シャッターが開いた状態になる。ＣＣＤセンサ１５は、撮像後、ＶＩＤＥＯ信号を出力する。

【0062】

なお、パルス発生回路４１の出力は、ＬＥＤ駆動回路４２の入力、遅延回路４３の入力、及びＣＣＤセンサ１５の第１入力に接続される。遅延回路４３の出力は、ＣＣＤセンサ１５の第２入力に接続される。

【0063】

このような構成によってＬＥＤ１０とＣＣＤセンサ１５間で同期を取ることができる。

【0064】

図７Ａ、Ｂを参照して、変換モジュール２０に含まれる部品（変換装置）の製造方法について説明する。

【0065】

まず、（ａ）に示すように、シリコン基板２３の背面を酸化して絶縁層（Ｓ_ｉＯ_２）２４を形成する。なお、通常の薄膜形成技術を活用して、シリコン基板２３の背面にシリコン窒化膜を形成しても良い。

【0066】

次に、（ｂ）に示すように、シリコン基板２３の上面にフォトレジスト層６０を通常のコート方法（スピンコート等）で形成する。

【0067】

次に、（ｃ）に示すように、フォトマスクを介した露光と現像処理によって、フォトレジスト層６０をパターニングする。

【0068】

次に、（ｄ）に示すように、シリコン基板２３を背面からウェットエッチングして開口を形成する。ここでは、絶縁層２４がエッチングストッパー層として機能する。

【0069】

次に、（ｅ）に示すように、絶縁層２４上にフォトレジスト層６１を通常のコート方法（スピンコート等）で形成する。

【0070】

次に、（ｆ）に示すように、フォトマスクを介した露光と現像処理によって、フォトレジスト層６１をパターニングする。そして、誘電体３１ａをフォトレジスト層６１、絶縁層２４上にコートする。

【0071】

次に、（ｇ）に示すように、誘電体３１ａの表面に金属粒子３１ｂを付着させる。

【0072】

次に、（ｈ）に示すように、誘電体層３０上に、反射層３２、黒色層３３を通常の薄膜形成技術（スパッタリング、蒸着等）を活用して形成する。

【0073】

次に、（ｉ）に示すように、リフトオフの原理で、フォトレジスト層６１上に形成された誘電体層３０〜黒色層３３をフォトレジスト層６１と共に除去する。

【0074】

本実施形態では、外来赤外線（物体から放射される熱線）を吸収する黒色層３３と金属粒子３１ｂが誘電体３１ａの表面に付着して形成された誘電体層３０とを積層する。そして、誘電体層３０に光を照射し、誘電体層３０から強度変調された光を出力させる。これによって、個々の積層体２５に入射する熱線の強度分布に応じた像を取得することが可能になる。このようにして簡素な構成の画像取得装置を実現することができる。

【0075】

最後に、図８を参照して、本実施形態による効果について付加的に説明する。図８の場合は、基体９１の主面上に、金属膜９３、誘電体膜９４、黒色膜９５がこの順で積層されている。ここでは、基体９１と金属膜９３間の界面９２での光の全反射時に生じる光の減衰を活用して熱画像を取得する。

【0076】

具体的には、全反射条件を満足するように、可視光を界面９２に向けて照射する。界面９２では、表面プラズモン共鳴によって反射光の強度が入射光の強度よりも弱くなる。全反射時の光の減衰の程度は、黒色膜９５の温度を受けて変化する誘電体膜９４の誘電率に応じたものになる。従って、界面９２からの反射光を撮像素子の各画素で受光することによって黒色膜９５に入射する赤外線の強度分布に応じた像を撮像することが可能になる。

【0077】

しかしながら、この場合、金属膜９３は、基体９１と密着している。基体９１の熱容量は大きいため、黒色膜９５が吸収した熱は、誘電体膜９４、金属膜９３を介して、基体９１に逃げてしまうおそれがある。

【0078】

本実施形態では、上述のように、シリコン基板２３の中空部分（開口ＯＰ１）上に形成された絶縁層２４上に積層体２５を形成する。従って、積層体２５からシリコン基板２３へ熱が逃げることを効果的に抑制することができる。これによって、より良質な熱画像をＣＣＤセンサ１５で取得することが可能になる。

【0079】

本発明の技術的な範囲は、上述の実施形態に限らない。当業者であれば、材料の選択、部材の厚み等の設計値の選択は過度な負担なく可能である。熱線吸収層は、黒樹脂以外の様々な材料を選定することができる。なお、熱線吸収層は、赤外線吸収層として機能している。撮像素子は、必ずしも２次元状にピクセルが配置されたものである必要はなく、１列にピクセルが配列されたものであっても良い。赤外線カメラの具体的な組み立て方も任意である。

【図面の簡単な説明】

【0080】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る赤外線カメラ５０の概略的な構成を説明するための模式図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係る変換モジュールの概略的な断面構成を示す模式図である。

【図3】本発明の第１の実施形態に係る平面内における積層体の形成態様を示す模式図である。

【図4】本発明の第１の実施形態に係る変換装置の断面構成を示す模式図である。

【図5】本発明の第１の実施形態に係る赤外線カメラ５０の機能を説明するための説明図である。

【図6】本発明の第１の実施形態に係る赤外線カメラ５０に接続される駆動部の概略的な構成を示すブロック図である。

【図7A】本発明の第１の実施形態に係る変換装置の製造方法を示す概略的な製造工程図である。

【図7B】本発明の第１の実施形態に係る変換装置の製造方法を示す概略的な製造工程図である。

【図8】本発明の第１の実施形態にかかる比較例を説明するための模式図である。

【符号の説明】

【0081】

５０ 赤外線カメラ
１０ 光源
１１ レンズ
１２ ハーフミラー
１４ レンズ筒
１５ ＣＣＤセンサ
１６ レンズ筒

２０ 変換モジュール
２１ 枠体
２２ 窓板
２３ シリコン基板
２４ 絶縁層
２５ 積層体
２７ マスク層
２８ 透明基板
３０ 誘電体層
３１ａ 誘電体
３１ｂ 金属粒子
３２ 反射層
３３ 黒色層

４０ 駆動部
４１ パルス発生回路
４２ 駆動回路
４３ 遅延回路

６０ フォトレジスト層
６１ フォトレジスト層

９１ 基体
９２ 界面
９３ 金属膜
９４ 誘電体膜
９５ 黒色膜

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】