JPH0342414B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明は赤外線光電変換装置に係り、さらに詳
しくは、前記赤外線光電変換装置の赤外線検知素
子が裏面入射型であつて、光フイルタを透過入射
してきた光をクーリングヘツドに形成されたＬ字
型孔内に設けられた凹面鏡で直角に転進させると
ともに集光させ、前記赤外線検知素子の受光面に
入射させることにより、別筒に集光レンズを必要
としない簡易化された光学系を有する赤外線光電
変換装置に関する。

(b) 従来技術と問題点 前記光電変換装置は通常の可視光線によるカメ
ラと同様に赤外線集光レンズを備え、対象物体の
赤外線像を赤外線検知素子上に結像させる。また
前記赤外線検知素子の動作温度は冷媒で特別に低
温度に冷却するを要し、そのために複雑な冷却構
造を備えている。この２点は前記赤外線光電変換
装置の原価昂騰と小型軽量化を阻害する大きな要
因となつている。

さて、前記赤外線集光レンズの材料としては一
般にゲルマニウム（Ge）またはシリコン（Si）
が波長に応じて使用されている。従来から使用さ
れている赤外線集光レンズは直径50mm程度の非常
に明るいゲルマニウム（Ge）集光レンズである
がその材料の故に甚だ高価である。

さらに例えばシヨトキーバリア型赤外線検知素
子のように該素子の受光面と画素等に対する配線
面とが互いに反対面にある場合がある。以下この
ような受光面と配線面を持つ赤外線検知素子を裏
面入射型赤外線検知素子という。このような場合
には前記赤外線光電変換装置の組立構成がかなり
複雑になつてくる。これに前記の赤外線検知素子
の冷却構造が加わると更に大型化し複雑化してく
る。この一例を第１図の断面図に概念的に示す。

裏面入射型光電変換素子として前記のシヨトキ
ーバリア型のSi赤外線検知素子１を例に採り上げ
ると、該赤外線検知器素子１はその動作温度が低
いために、それを素子取りつけブロツク２に密着
して取りつけた後、該素子取りつけブロツク２に
更に中継セラミツク４を接着剤で接着して配設
し、金の細線５でボンデイングして前記光電変換
素子の配設面と前記中継セラミツク４の表面上に
設けられた出力端子６を接続する。こうして形成
された中間組立ブロツクをクーリングヘツド３に
密着して組立てる。なお、該クーリングヘツド３
は実際には図示しない断熱容器の中に収納され、
前記赤外線検知素子の動作中には図に示されてい
ない冷却装置で冷却されて常に低温度に保たれて
いる。

次いで前記赤外線検知素子１に入射させるべき
光の波長に対応した光透過特性を持つ光フイルタ
７をコールドシールド８と共に支持ブロツク９に
配設する。前記光フイルタ７もコールドシールド
８もそれら自体から無用の赤外線を放射しないよ
うに低温度に冷却する必要上、前記支持ブロツク
９は熱伝導率の高い銅で肉厚に形成されており、
前記クーリングヘツド３に密着して組立てられて
いる。

以上の組立構造はそれぞれの組立要素に対する
条件を満足するために必然的に導入された構造で
はあるが、特に前記赤外線検知素子１の配線面の
近くに発生する空間Ｓを確保する必要があるこ
と、クーリングヘツド３と光フイルタ７が赤外線
検知素子１の両側にあるため支持ブロツク９が必
要となること等の理由から、前記赤外線撮像装置
が大型になり構成も複雑で部品点数も多く、その
原価を高めるという欠点があつた。

一方赤外線集光レンズ１０は必要欠くべからざ
るものとされており、前述の通り、嵩も大きく高
価でもあるので出来るならばこれを省略したいと
ころである。

以上の諸点を解決する何等かの改善策が従来か
ら要望されていた。

(c) 発明の目的 本発明は前述の点に鑑みなされたもので、前記
の赤外線検知素子１の配線面をクーリングヘツド
３の表面に配設出来るように前記赤外線撮像装置
の光学系を改良して該装置の構造を簡略化し、か
つ高価な赤外線集光レンズを省略しようとするも
のである。

(d) 発明の構成 上記の発明の目的は、裏面入射型赤外線検知素
子を備えた赤外線光電変換装置において、冷却装
置により冷却されて所定の低温度に保持され、か
つその被冷却端とは別の部分において貫通して
Ａ，B2個の開口部を有するＬ字型孔を形成した
クーリングヘツドと、前記開口部Ａからの入射光
を直角に転進させ、且つ集光するよう前記Ｌ字型
孔の角部に位置して設けられた凹面鏡と、直角に
転進した前記入射光を垂直に受光するようにその
受光面を前記クーリングヘツドの開口部Ｂに位置
して配設された裏面入射型赤外線検知素子とで構
成することにより容易に達成される。

(e) 発明の実施例 以下発明案の実施例につき図面を参照して説明
する。第２図は本発明に基づく赤外線撮像装置の
改良された構造の一実施例を概念的に示す断面図
である。

第１図に示した従来の構造と第２図に示した本
発明による新旧の構造の差異はその光路にある。
即ち、第１図に示す従来の構造では対象物体から
放射された赤外線は赤外線集光レンズ１０で集光
された後、直進してその光路Ｌは直線であるのに
対し、第２図に示す本発明に基づく新構造の一実
施例においては前記の対象物体からの赤外線は赤
外線集光レンズ１０を経ることなく、直接に光フ
イルタ７を透過してその光路Ｍは、クーリングヘ
ツド３の内部に穿孔して設けられＡ，B2面で開
口したＬ字型孔１１の角部に設けられた斜面に配
設された凹面鏡１２により、Ｌ字型に直角に曲げ
られるとともに集光されて、前記赤外線検知素子
１上に結像する。即ち凹面鏡１２の集光作用を利
用しているから、前述のように赤外線集光レンズ
１０を必要としないのである。

第２図に示すように、クーリングヘツド３自体
に直接に接着して前記赤外線検知素子１および光
フイルタ７がそれぞれ面３および３ｂの開口部
Ａ，Ｂ上に配設されているので、該赤外線検知素
子１と光フイルタ７はより強力に冷却されるとと
もに、従来の素子取りつけブロツク２と支持ブロ
ツク９とは不要となり、全体の構造は簡略化され
ると共に小型軽量となる。

クーリングヘツド３の面３ａには赤外線検知素
子１がその受光面でクーリングヘツド３のＬ字型
孔１１の出口開口Ｂを覆つて接着されており、こ
れに接して、中継セラミツク４が接着配設されて
いて、赤外線検知素子１の配線面上の回路は金の
細線５で中継セラミツク４上の出力端子６にボン
デイング法で接続されていることは従来と同様で
あるが、上記の配線空間は前記クーリングヘツド
３の外部にあるため特別にクーリングヘツド３内
に空間を設ける必要がないから、クーリングヘツ
ド５は小型に形成することが出来る。

一方、光フイルタ７およびコールドシールド８
はクーリングヘツド３の入口開口Ａにに従来と同
様に配設されている。

従つて光フイルタ７に入射した光は該光フイル
タ７で所定波長の光のみ選別透過された後、Ｌ字
型孔１１の内部に進入し該Ｌ字型孔１１の角部に
光軸に対し45度に配設された凹面鏡１２により直
角に曲げられて赤外線検知素子１の受光面に直角
に入射して結像する。以下は従来と同様である。

(f) 発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明による
赤外線光電変換装置の改良された構造を採用すれ
ば、該装置を一層小型に出来ると共に、組立工数
と部品点数を削減出来、特に高価な赤外線集光レ
ンズを省略出来る上、さらに赤外線検知素子およ
び光フイルタの冷却はより効率的になり、全体の
構造もより強固になるので、赤外線光電変換装置
の品質を向上し、その原価を低減出来るという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

赤外線撮像装置に関し、第１図は従来の構造
を、第２図は本発明に基づく構造の一実施例をそ
れぞれ概念的に示す断面図である。 １は赤外線検知素子、２は素子取りつけブロツ
ク、３はクーリングヘツド、４は中継セラミツ
ク、５は金の細線、６は出力端子、７は光フイル
タ、８はコールドシールド、９は支持ブロツク、
１０は赤外線集光レンズ、１１はＬ字型孔、１２
は凹面鏡をそれぞれ示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 裏面入射型赤外線検知素子を備えた赤外線光
   電変換装置であつて、冷却装置により冷却されて
   所定の低温度に保持され、かつその被冷却端とは
   別の部分において貫通してＡ，B2個の開口部を
   有するＬ字型孔を形成したクリーニングヘツド３
   と、前記開口部Ａからの入射光を直角に転進さ
   せ、且つ集光するよう前記Ｌ字型孔の角部に位置
   して設けられた凹面鏡１２と、直角に転進した前
   記入射光を垂直に受光するようにその受光面を前
   記クリーニングヘツドの開口部Ｂに位置して配設
   された裏面入射型赤外線検知素子１とより構成さ
   れたことを特徴とする赤外線光電変換装置。