JPH04500437A - 電磁放射線検出器と２次元電磁放射線感知アレイ - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 電磁放射線感知アレイ 産業上の利用分野 本発明は、赤外線飛翔体試験に使用する為の赤外線画像をシミュレートする装置 に関するものである。また、本発明は赤外線とマイクロ波を有する電磁放射の検 出器アレイに関するものである。

発明の詳細な説明 実質的にフリッカのないリアルタイム赤外線（赤外線−おおよそ０．アミクロン −２０ミクロンの波長）画像をシミュレートできるのが、非常に望しい。これは 赤外線検出器をテストする有効な手段として供給され、また″飛翔体“及び″焦 点平面配列″と呼ばれる。今日、フリッカ過度という問題は、赤外線シミュレー ション装置においてゆゆしい制限を負わせる。赤外線画像温度おける変更に対応 するフリッカの為に、誤ったターゲット指示を生じることは、画像フリッカに関 する根本的な問題である。約３０ｍ秒−５０ｍ秒の時間に渡って光のフリッカを 集積する人の眼とは異なり、赤外線検出器は、わずか約１ｍ秒−５ｍ秒の時間に 渡ってフリッカを集積する。このように、赤外線スペクトル内の場合には、赤外 線検出器によって検出される場合を除く人の眼によって検出されないフリッカ（ 可視スペクトルにおける）に渡る大きなレンジがある。

ブライ（Ｂ　ｌ　ｙ）セルを用いることによって、セルに印加されている静的画 像を投影し、これまで、過度のフリッカを回避していた。ブライ（Ｂ　ｌ　ｙ） セルは、ビンセント（Ｖ　１ｎｃｅｎｔ）　Ｔにおいて記述されている。ブライ （Ｂ　Ｉ　ｙ）セルは、１９８２年の１１月の２１号、ナンバー６の１０７９ペ ージから１０８２ページのオプティカルエンジニアリング（光学）の“動的な赤 外線画像シミュレーションの為の受動的に視覚可能な赤外線変換器′に記述され ている。しかしながら、赤外線検出器の非常に重要な実験がリアルタイムにおい て変更可能な画像検知を必要とするので、このタイプの装置が静的画像を持って 操作されるのに必要な条件は相当制限される。

従来は、陰極線管（ＣＲＴ）によってビデオイメージを構成するリアルタイム画 像を備えることを試みていた。ＣＲＴビデオ画像は液晶光弁（ＬＣＬＶ）への入 力として供給され、赤外線読み出し光線が供給される。ＬＣＬＶは、ＣＲＴから のビデオ画像を有する赤外線読み出し光線を変調し、相当する赤外線ビデオ画像 を生成する。１９８５年、８月の５ＰＩＥの会報、５７２号の９４ページから１ ０１ページにＳ、　Ｔ。

Ｗｕ氏とその他の者による“赤外線液晶光弁“の論文が掲載されている。

あいにく、このアプローチは、相当なフリッカ量を生じることがわかった。問題 は、次の電子光線が走査する前の時間に渡って、ＣＲＴスクリーン上の照明する 画素の強度が減衰することである。これは、好ましくない強度を生じ、ＣＲＴに 接続された赤外線液晶光弁（ＩＲ−ＬＣＬＶ）からの投影された赤外線画像が現 れ、このとき赤外線検出器は不均一な画像を検出する。検出器は強度の勾配ある いは端部をめ、これにより関連したアルゴリズムは“標的″の有無を決定するが 、そのような強度の勾配は正確なものではない。一方、この問題は、ＣＲＴ電子 光線走査と同時に進行する赤外線検出器走査によって理論的に解決され、そのよ うな同時進行はｓ−＜　ｃｖｋａ−用例において好ましくないものである。この ように、赤外線ＬＣＬＶは、ブライ（Ｂ　ｌ　ｙ）セルと比較して高解像度、高 いダイナミックレンジの投射能力と、リアルタイムにシミュレートされた赤外線 画像を有するが、この長所は、ＣＲＴの画素の減衰によって軽減される。更に、 ＲＣの減衰はＣＲＴの発光合成物の減衰の効果と同様なので、一つのＲＣタイプ の画素をアドレスする回路を伴って起動する場合には、電気的に起動する行列エ ミッタ装置はフリッカを冑する。

上記の基本的なＣＲＴ−ＬＣＬＶ装置の変形によって、フリッカを低減あるいは 削除すると考えられるが、しかし他の問題を生じる。そのような変形においては 、２つの記憶ＣＲＴは、各スクリーン前にシャッターと共に設けられる。２つの ＣＲＴ間でシャッタ手段によって交互に動作が行われ、それで、シャッタは交互 にＬＣＬＶに供給される。２つのＣＲＴ間のビデオデータフレームが交互に配列 するので、理論的にはＬＣＬＶによって識別される発光性合成物の減衰が十分低 減される。しかし、このようなシステムにおいては、実質的にフリッカを回避す ることが必要な相当に速いシャッタの調整を実現するのは難しい。さらに、記憶 ＣＲＴは不均一であり、画像差を生じ、その結果フリッカを生じる。

他のアプローチとしては一つのＣＲＴを使用して、ラスタ（Ｒａｓｔｅｒ）走査 のフレーム率を約３０Ｈｚの通常の割合からざらに高い割合、例えば、約１００ ０Ｈｚまで増加することが考えられる。今後のＣＲＴは、やがて達成可能なバン ド幅よりも高いバンド幅を供給１−１それにより、このＣｒ究はより興味深いも のになるだろう。

リアルタイムアドレス可能な画像を供給しない実行可能なアプローチは、′フリ ッカの無い“フィルムあるいは、カリフォルニアのニューボートビーチのロバー ト・ウォルッ・アソシエイト社によって製造されたスカナゴン（ＳＣＡＮＡＧＯ Ｎ）Ｒ装置のようなスライドプロジェクタに使用され、特許番号４，１１３，３ ６７号と４，１２６，３８６号あるいは、匹敵する画像プロジェクタ開示されて いる。一方、その能力はこの定義された技術の為に在り、これは、ジッタが無く フリッカの無い画像が供給されるようには表示されていない。更に、この方法は 、リアルタイムで電気的に更新可能な画像を供給しない。

フリッカの無い画像に加えて、高い空間解像度と大きな動温度範囲と速応答性を 達成するような赤外線シミュレーションシステムは重要である。空間解像度は、 フリッカが１％以下の、少なくとも５００Ｘ５００画素であるべきである。幾つ かの応用例の為には、フレーム率は、１００Ｈｚあるいは、それ以上であるべき であり、ダイナミック熱レンジは、理想的には、はぼ室温（幾つかの応用例は冷 却背景温度を必要とする）から１０００℃までのレンジであるべきで、特に３− ５ミクロンのスペクトルのレンジにおいては、そうあるべきである。このダイナ ミックレンジと応答時間の丁度良い組み合わせを持つ実施可能な市販の液晶を入 手するのは難しい。

更に、大部分の赤外線シミュレーションの応用例は、カルコ（Ｃａｒｃｏ）テー ブルの２軸のターゲットアーム（ｔａｒｇｅｔ　ａｒｍ）上に搭載されるべきシ ミュレータを必要とし、このとき、それはテストされる赤外線飛翔体に対して除 去される。この目的の為に、重量と寸法の制限は非常に重要である。赤外線シミ ュレータの上に置かれる液晶は、通常１００ボンド以上の大きな黒体源と、動的 行列に搭載されるべき高価なワイヤグリッド（ｗｉｒｅ　ｇｒｉｄ）偏光プリズ ムを必要とする。これにより、支持するカルコ（Ｃａｒｃｏ）テーブルの運動性 は低減される。

シリコン基板上に十分な電荷をフォトジエネレイト（ｐｈｏｔｏｇｅｎｅｒａｔ ｅ）するのは難しいので、また液晶装置は、ダイナミックレンジにおいて制限さ れ、一方、空間解像度を維持し、液晶分子を完全に回転する。更に、適度なダイ ナミックレンジが維持されなければならない場合には、液晶の応答速度が制限さ れる。液晶光弁の為のフリッカの無い可視のアドレス源を使用することによって 、液晶装置に関連したフリッカの問題は低減される。しかし、このタイプの周知 のアドレズ源は速度、解像度１重量と寸法において制限される。

プーラ（Ｄｅａｈｌｅｒ）氏の特許番号４，７２４，３５６号は、赤外線放射に 刺激を与える為に抵抗の配列が各アドレスされている赤外線シミュレータの上に 設置される抵抗を開示している。また、プーラ（Ｄｅａｈｌｅｒ）氏のアプロー チは、５ＰＩＥの７６５号の「画像処理センサとディスプレイＪ　（１９８７） ９４ページから１０１ページに記載されたプーラ氏の“赤外線ディスプレイアレ イ”の論文と、５ＰＩＥの７６５号の「画像処理センサとディスプレイ」（１９ ８７）の１１２ページから１２２ページに記載されたブリッシイ　（Ｂｕｒｒｉ ｅｓｃｉ）氏その他の者の共著による“シリコン黒体エミッタを使用するダイナ ミックラム画素ディスプレイ技術“の論文の中で検討されている。二つの抵抗と 各ドライブトランジスタ回路は、大きいシリコンウェハから形成されている。エ アギャップ溝は、下に配置された大きいシリコンウェハへの熱伝導損失の低減を 助ける為に、抵抗の下に形成されている。選択的なエツチングを容易にする為に 、絶縁するエアギャップ溝を形成し、ウェハの上部層に厚くドープする。しかし 、このドーピングは上部層を電気的に伝導し、各トランジスタドライブ回路と抵 抗間の相当のインピーダンスのミスマツチを生じる。結果として、大部分の入力 電力は、赤外線放射として失われるよりも、ドライブ回路内部で失われる。電力 の低減を抵抗に移すことによって、トランジスタへの入力電力がさらに必要にな り、電位加熱の問題を生じることになる。

入力電力の非能率的な使用に加えて、プーラ氏（Ｄｅａｈｌｅｒ）のアプローチ においては、実際、単に相対的に小さい画素領域の部分（１０％以下の）は放射 する抵抗によって占有される。

さもなければ、抵抗に供給される大部分の領域は、ドライブトランジスタと絶縁 するエアギャップによって占有される。

結果としこ＼画素の所定の明らかな温度を達成する為に、抵抗自身全体とし５て は相当の高温度まで加熱点わ：Ａ必要がちる。

これは、システムの効果的な熱のダイナミックレンジを、はぼ実質的に低減する 。

プーラ氏（Ｄｅａｈｌｅｒ）のアプローチの他の課題は、各画素をアドレスする 導電線に関するものである。相対的に大きなシリコンウェハは、相当数の画素を 得る為に、現在の技術に使用する必要がある。例えば、約４インチのウェハは、 ５１２Ｘ５１２の配列を必要する。これは、また、千ツブ上の導電線は約４イン チの長さが必要であるということを意味する。これは順番に２つの重要な問題を 生じている。Ｍｌの問題は、関連する長い導線に結合する大電気容量がある。伝 導基板と金属導線間の寄生コンデンサは、応答時間を制限出来る。第２の問題は 、ピンホールが基板上に形成された酸化絶縁物中に現れ、ラインと関連画素ある いは作用しない画素を提供するシリコン基板間に短絡回路を生じるというような 欠点である。導線が長くなればなるほど、そのような欠点の確率は大きくなる。

プーラ（Ｄｅａｈｌｅｒ）氏は、８×１２８画素までの配列の大きさを制限する ことによって、この問題を解決しようとし、並列に一緒に多くのそのような配列 を結合し、適度な大きさのアレイの集合体を形成した。しかし、接続処理自体は 相当な複雑性をもたらした。

また、２次元の赤外線検出器アレイと、マイクロ波のような他の電磁放射（電磁 放射線）の波長における検出器アし・イも必要である。これらは応答か速く、入 手可能領域を効果的に使用させる。

赤外線熱検出器の種・ンのタイプは、容易に入手できる。ピロ電気検圧器におい て、温度変更は双極子の物質量を変更し、結晶表面間に電位差を生じる。このタ イプの検出器は、１９８６年の６月、ペンシルバニアのベスレヘム（Ｂｅｔｈｌ ｅｈｅｍ）での「強磁性の応用における第１６回のＩＥＥＥの国際シンポジウム 」の会報の１７２−１８１ページに掲載されたワラトン（Ｗａｔｔｏｎ）氏によ る論文“赤外線探知と画像処理の為の強磁性“の論文の中で検討されている。赤 外線検出器の他のタイプはボロメータである。ボロメータにおける放射線を吸収 するエネルギーは、検出素子の温度を上昇させ、その電気抵抗を変化させる。こ の変化は吸収される放射線量指示として計測される。そのような装置のアレイは 、「科学用計測器の批評」の１９８９年の４月の６０号のナンバー４の６６１ペ ージ−６６５ページに掲載されたボインセニ（Ｂａｎ　ｉ　ｎｓ　ｅｇｎ　ｔ） 氏その他の者による“低温度ボロメータアレイ″の中で開示されている。焦電装 置とボロメータ装置の両方は、赤外線レベルを変更する応答率が相対的に低速で あり、また相対的に大きな領域を必要とする。また、焦電熱検出器は、制限され た分析可能な温度差によって損失を受け、生産高が低くコストの高い処理をし、 チョッパを持つハイブリッド集積とＡＣ動作が必要である。制限温度の分解能は 、主に固有の熱伝導損失と大きな熱質量によって、強磁性ウェハを薄くし網状に することによって改良できるが、これは処理が非常に困難、かつ高価である。

赤外線検出の他のアプローチ研究は単結晶ショットキィ接合アレイを有し、１９ ８８年、１２月ｒｌ　ＥＥＥ電子装置の論文」の９号のナンバー１２の６５０ペ ージ−６５３ページに記載されたツアー（Ｔｓａｕｒ）氏その他の者による論文 “１０−μｍカットオフ波長を有する赤外線シリコンショットキィバリア赤外線 検出器”の中で開示されている。この装置は、熱検出器よりもむしろ光検出器と して使用され、スペクトルの範囲は非常に制限されており、低温度で操作される べきである。

熱電対装置は、他の赤外線熱検出器を設ける。このタイプの装置の接合は、加熱 に応答する接合に渡って誘導される電圧を持つ異なる物質量に形成される。その ような装置は、１９８２年、１月のｒｌＥＥＥの電子装置における報告書」の１ ４ページ−２２ページに記載されているラヒジ氏（Ｌａｈ　ｉ　ｊ　ｉ）とその 他の者による″バッチ形成されたシリコン熱電対列赤外線検出器′の論文で開示 されている。この論文の中で熱電対の一組は、集積回路技術によって薄いシリコ ン膜上に支持される接合点を持たない。層領域は、赤外線を吸収する物質の層で コートされ、可視光線から遠赤外線までのエネルギーを能率的に吸収する。熱電 対が基板上にじかに形成されており、所望の熱伝導損失分さえ加熱することがで きない為、装置の感度は制限される。また、検出器は、相対的に大きな領域を必 要とする。

また、ボロメータと結晶検出器は、マイクロ波の周波数における電磁放射線を感 知する為に使用されている。比較的、大きな寸法のセンサが必要なので、一つの 検出器は、−回、所定時に完全な画像を感知する為に検出器アレイを使用するよ りも、入ってくる画像をスキャンする為に使用される。その結果、フレーム率は 低くなっている。同じ問題は、赤外線の必要条件において、接合検出器をスキャ ンする一つの使用方法を伴っている。

課題を解決するための手段 上記問題より、本発明の目的は、はぼ実質的にフリッカが無く、軽量で、大きい 熱ダイナミックレンジを有し、応答速度が速く、有効電力を有し、放射する要素 の画素領域の大部分を供給し、容量的な接続と単結晶半導体基板上の長い導線に 関連した絶縁物の欠点の問題を回避する赤外線シミュレーション装置を提供する ことである。また、同様の特性を持つ２次元赤外線検出器アレイも有している。

　この目的は、サファイアのような絶縁する基板上に形成された抵抗ブリッジ。

配列の形態における赤外線画素行列を設ける本発明に従って実現される。抵抗ブ リッジは、各画素セル部分に広がり、離間された接触場所における基板と接触し 、ブリッジと基板間の熱的絶縁ギャップを形成するように形づくられる。基板上 の半導体ドライブ回路は、ブリッジを加熱する為の入力制御信号に応答するブリ ッジを介する所望の電流量を与え、所望の赤外線放射量を生じる。基板が絶縁性 を有し容量的に接続され短絡されるという問題は、さらに長い導線で低減される ので、制御線、付勢線、電力線は基板に沿って延伸し、ドライブ回路に制御し起 動する信号を伝送し、抵抗ブリッジに電力信号を伝達する。

好適な実施例におけるドライブ回路は、抵抗ブリッジの下の基板表面上に配置さ れ、また、導線の少なくとも幾つかはブリッジ下に延伸される。ドライブ回路が ら離れて赤外線放射を反射する為に、各画素セルは抵抗ブリッジとドライブ回路 間に熱的反射性素子を有する。熱的反射性素子は、ドライブ回路に橋渡され、抵 抗ブリッジと上記回路の両方がら離間された熱的な反射性物質から形成される第 ２ブリツジあるいは、ドライブ回路上に絶縁層を配置する熱的反射層を具備して も良い。

フリッカを１％以下に低減する為に、各画素のドライブ回路は、第１トランジス タが保持するコンデンサに制御信号を供給し、第２トランジスタがコンデンサ信 号に応答して抵抗ブリッジに出力信号を供給するサンプルホールド回路を有する 。抵抗ブリッジの電気インピーダンスは、ドライブ回路の電気インピーダンスと 好適に調和する。

抵抗ブリッジは、種々の方法で実施しても良い。一実施例においては、絶縁物質 から形成され、ベース上に抵抗層を持つベースブリッジを存する。所望の抵抗を 生成するように、抵抗層の抵抗率及び厚さは選択される。抵抗層自体は高熱の放 射性物質のコーティングによって、搭載される。また、抵抗ブリッジは、熱伝導 性を減少する強い有孔性を有する物質から形成される。ブリッジの中心に対して 、基板を持つ接続部から離して電圧降下を集中させる為に、ブリッジは中心近く の断面領域を、基板を有する接触部の近くよりも相当少なくするように、徐々に 細くされる。

その結果、赤外線画素アレイは、他の周知のり７テムよりも相当良好な、熱ダイ ナミックレンジの組み合わせと、応答速度、解像度、重量、寸法、存効でフリッ カの無い動作を有する。また、本発明は、基板上に形成される赤外線検出器セル の配列のみから成る２次元の電磁放射線感知アレイを存する。各セルは、電磁放 射線感知ブリッジ構造を有する。ブリッジ構造の形状は、ブリッジと基板間の通 常の絶縁ギャップを形成するように形成される。ブリッジの構造は、吸収された 電磁放射線量によって変動する定義された特性を有し、各左−少−ｐ揚−；特性 −を監視し、各セルにおける電磁放射−線−の投射レベルを決定する手段が設け られている。

ブリッジの構造は、抵抗ブリッジ、熱電対接合ブリッジあるいは、ショットキィ 接合ブリッジによって実現される。抵抗ブリッジ、様々なブリッジの結合構造は 、中央径間に対するブリッジ支持脚の領域を低減するように選択され、基板か出 し回路は、ジョンソン雑音低減性を持つ実効抵抗ブリッジ率を監視する為に、出 力電圧分割回路を存する接続部に使用されるのが好ましい。伝導物質の薄い層は 、中央径間が下に置かれた監視する回路に電気的に接続される支持脚に追加され ても良く、伝導物質層は、基板からブリッジの中央径間を熱的に絶縁することを ほぼ実質的に維持するのに十分な薄さを有する。抵抗ブリッジは、アモルファス 半導体物質がら形成されることが望ましい。

熱電対ブリッジ検出器アレイに関しては、熱電対は、半導体と金属層を交互に複 数積み重ねたものを持つことが好ましい。接合装置は、抵抗と出方電圧分割回路 に直列に接続され、熱電対ブリッジによって吸収される電磁放射線の作用として モニタされる出力抵抗を超える電圧を有する。

ショットキィ接合ブリッジの実施例は、ショットキィ接触結合に沿って接触し、 半導体物質層に隣接して配置されているブリッジと、金属あるいはドープされた 半導体を使用する。

半導体は、アモルファスのゲルマニウムあるいはアモルファスのすずであること が望ましい。

検出器のブリッジは、感度を増加するように電磁放射線吸収物質層によってコー トされるのが望しい。各検出器セルの読み出し回路は、基板領域を保護するよう に、少なくとも一部が各ブリッジの下にある基板上に配置されるのが望しい。

また、種々の導線は、さらに基板領域を保護するように、ブリッジ構造の下に延 伸される。レンズは、２次元配列の電磁放射線源を画像処理する為に使用される 。付加的な本発明の特徴と長所は、添付図面を伴う以下の好適実施例の詳細な説 明から当業者に明らかになる。

図面の簡単な説明 図１は、本発明を具体化した赤外線（ＩＲ）シミュレータ装置のブロック図であ る。

図２は、赤外線画像を生成する画素セルの配列の一部の線図である。

図３は、各画素セルにおいて使用されるドライブ回路素子の略図である。

図４乃至図６は、各画素の赤外線放射素子を供給する抵抗ブリッジの異なる実施 例を示す断面図。

図７乃至図９は、各画素の抵抗ブリッジとドライブ回路素子間の関係の様々な実 施例を示す断面図。

図１０は、一実施例の抵抗ブリッジに関する導電線の性質を示す平面図である。

　図１１は、本発明に従う読み出し回路及び抵抗ブリッジの電磁放射線検出器の 断面図である。

図１２（ａ）図１３（ａ）及び図１４　（ａ）は平面図であり、図１２（ａ、） 図１３（ｂ）及び図１４　（ｂ）は、基礎基板からブリッジの中央径間を熱的に 絶縁した３つの異なる抵抗ブリッジの構造の正面図である。

図１５は、抵抗ブリッジの電磁放射線検出器の読み出し回路の簡略図である。

図１６は、図１５に示す前記回路を更に単純化した簡略図である。

図１７は、一つのモノリシック構造における図１６に示すトランジスタとコンデ ンサの構造を示す断面図である。

図１８は、シジットキイ雑音を減衰する抵抗ブリッジの電磁放射線検出器の一方 の読み出し回路の簡略図である。

図１９は、熱電対ブリッジの電磁放射線検出器の断面図である。

図２０は、図１９に示す検出器の読み出し回路の簡略図である。

図２１はショットキィ接続されたブリッジ電磁放射線検出器の断面図である。

図２２は、図２１の電磁放射線検出器の読み出し回路の簡略図である。及び、　 図２３は本発明に従って構成された検出器の配列への電磁放射線源を画像処理を 示すブロック図である。

実施例 図１は、本発明に従って構成された赤外線シミュレーション装置の基本的要素を 示す図である。赤外線放射機構２は、その前方の末端に赤外線ウィンドウ６を有 する真空箱４内部に配置されている。真空ポンプ８は、従来の方法で前記箱を真 空にする。前記赤外線機構は、サファイアである絶縁基板１０、基板１０の前側 の赤外線発生素子の２次元アレイ１２及び、基板の後部に接触する冷却機構１４ を有するのが好ましい。冷却素子は、冷却素子が入力及び出力バイブ１６を介し て流れる水またはフレオンによって冷却される銅ブロックが好ましい。赤外線窓 ６は、ゲルマニウム、亜鉛、セリナイド（ｓｅｌｉｎｉｄｅ）のような適切な物 質から形成され、そして、コーティングし、無反射性を供給し、箱の中で放射さ れる赤外線放射の反射を防止することが好ましい。

アレイ１２内部の各々の赤外線発生素子は、テストされる赤外線検出器２０のレ ンズ１８によって、制御放射を行う。

各々の赤外線放射する素子の放射は、そのアレイによって供給される電気信号に よって制御される。アレイの中の導電線は、直流電流源に接続される出力ライン ２２と、様々な赤外線素子に画像情報信号を転送する一組のデータライン２４と 、画像信号に一致する連続の赤外線素子の行をストローブする一組のストローブ ライン２６及び接地ライ：／２８を有する。

画像データ入力信号は、実際のビデオ画像、コンピュータシミュレーション、即 ち他の所望のパターンを示す。

赤外線放射の配列は、画素セルの行列に分割され、各々に制御され、赤外線放射 の所望の量を放射する。赤外線画像の分解は、画素の数によって制御され、赤外 線画像は、通常２５６Ｘ２５６，５１２Ｘ５１２あるいは１０２４Ｘ１０２４の 配列で供給される。図２は、そのような配列の断面図を示したものである。それ ぞれの、実際に赤外線を放射する素子である各々の画素セルは、抵抗ブリッジ３ ０と抵抗ブリッジのドライブ回路３２を有する。それぞれの画素セルは、通常約 １５０Ｘ１５０ミクロンであり、一方、抵抗ブリッジは約１２０Ｘ１２０ミクロ ンである。ドライブ回路は２つのトランジスタを使用しており、それぞれのトラ ンジスタは、通常約５０×５０ミクロンである。アルミニウムの導電線は、通常 約２５ミクロンの幅である。

図２は、配列の中の種々の素子間の機能的な関係を示した簡略図であるが、種々 の素子の好適な物理的配列は示されてない。尚、これは以下で述べる。それぞれ の抵抗ブリッジ３０の１つは、直流電流ライン２２に接続され、一方、他端は抵 抗ブリッジ３０に関するドライブ回路３２に接続されている。それぞれのドライ ブ回路は、ライン２４から供給された画像信号に応答し、出力ラインからの電流 の流れを抵抗ブリッジとドライブ回路を介して制御しており、ドライブ回路は接 地している。

画素セルは、行と列の行列において調整される。電気入力は、それぞれの画素に 各々プログラムを行わせる手段を供給し、各々の画素の為のそれぞれの導電線を 不必要とする。分離している信号は、それぞれの列の前記ライン２４に供給され 、よって所定の列内のそれぞれのドライブ回路は同じ信号を受信するが、前記信 号は列から列に変化する。それぞれの画素のセルの行は、ストローブライン２６ を介して連続してストローブされ、画素ドライブ回路に接続される。ストローブ 信号の応用は、ドライブ回路の動作を可能にするか、さもなければ抵抗ブリッジ を介して他の電流の流れを防ぐ。行から行へのストローブ信号の連続同時性にお ける画像データ信号を変更することによって、単一値がそれぞれの画素セルに供 給され、単一値におけるセルを介して抵抗電流が確立される。前記回路がストロ ーブされる短時間の間だけ、画像データ信号を得ることが出来るようにドライブ 回路は設計されているので、よって行がストローブされても、特別な画素によっ て得られた信号に影響が無い間は、信号のパターンを変更出来る。それぞれのド ライブ回路は、他の行の全てをストローブするのに必要な時間、得られた画像デ ータ信号を持つサンプルホールド回路を有する。１００Ｈｚのオーダのフレーム 率において、サンプルホールド回路は、１％以下の各画素によって得られるビデ オ信号の減衰を維持する。この結果、はぼ実質的にフリッカ無しの動作になる。

図３は、それぞれの画素の好適なドライブ回路の略図である。前記回路は、能動 回路素子がシリコン層１２によってサファイア基板１０上に形成される、サファ イア上のシリコン（Ｓ　ＯＳ）ウェハーと共に実現されるのが好ましい。ＳＯＳ ウェハーは通常、５インチの直径で得られ、おそらく、より直径の大きなウェハ ーは将来生産される。絶縁されている基板が使用されているので、前記導線によ る短絡及び静電容量の接続の重要な問題は、はぼ実質的に取り除かれ、よって、 大きな配列の使用が可能になる。

それぞれのサンプルホールド回路は、ホールディングコンデンサＣ１への画像デ ータ入力に接続するソースドレイン回路に対して第１ＦＥＴ、ＴＩを有する。Ｃ １によって保持される信号は、第２ＦＥＴ、Ｔ２のゲートに供給され、Ｔ２によ って許可される電流量の流れは制御される。前記抵抗ブリッジ３０は、トランジ スタの接続によって、直流電流源とＴ２のソースまたはドレイン間に接続されて いる。Ｔ２の逆極性のソースドレイン電極は、接地されている。このように、抵 抗３０によって発生する赤外線放射量によって、抵抗３０を介して流れることを 許可される電流量は、Ｃ１によって保持されるビデオ信号によって制御され、Ｔ ２のゲートに供給される。図４は、抵抗ブリッジ３０の簡単な実施例である。

前記抵抗は、中央径間の両端における一組の脚３６によって、サファイア基板１ ０の表面が持ち上げられる中央径間３４を有する。中央径間３４と前記基板の間 の垂直エアギャップの隙間は、約２ミクロン乃至５ミクロンあるのが望ましく、 これは抵抗から基板への熱伝導損を防止するのに十分なものである。このような 抵抗ブリッジを形成する方法は、周知であり、メイヤーその他の者による特許４ ，２３９，３１２号に記述されており、本発明の譲受人、ヒユーズエアクラフト 社に帰属される。また抵抗ブリッジは、電気伝導性を有し、金属性の垂直脚と平 面の抵抗物質の中央径間を持って実現されている。この形状においては、脚が高 い電気伝導性を持つので、誘導電圧の温度勾配に比例した低減があり、圧力低減 がある。

一方、遮断シリコン基板の為に、ダラー（Ｄａｅｈｌｅｒ）赤外線シミュレータ 内部で使用される抵抗は、はう素ドープシリコンによって制限され、本発明に関 しては、抵抗物質はその特性を最適化するように選択されうる。理想的に抵抗は 、基板の熱交換が制限されるように低い熱伝導率と、その抵抗インピーダンスが ドライブ回路のインピーダンスに匹敵する電気伝導率と、前記抵抗を低温度基板 に関して過大に膨張することを防止する低い熱膨張係数と、高い融点をを持つべ きである。ある適当な抵抗物質は多結晶シリコン（ポリシリコン）であり、多結 晶シリコンは融点が高く、抵抗率が可変であり、抵抗率による温度が低く、熱膨 張の係数が低い。適切な他の物質は、黒鉛を有し、良好な温度特性、高い放射性 とチタン酸化物とタンタル酸化物とシリコン酸化物及びサーメットを有する。

抵抗ブリッジと基板間の接合における熱圧力を最小にする為に、その脚３６の基 板に接触する場所を比較的厚くするように、ブリッジは、図５に示す様に設置さ れており、中央径間３４に対する断面領域は次第に細くなる。この配置はその脚 の抵抗を、特に基板の付近で低減し、そしてまた構造的な支持力を加える。従っ て、電圧降下が大きくなり、その結果、中央径間３４は高温度になり、機械的ス トレスを低減し、且つ赤外線放射が高めることが望ましい。小電力が消される為 、ブリッジの温度は、その脚に沿って、特に基板近くで低下する。

更に、他の適切な技術または電子ビームの析出を介し抵抗物質の有孔率を増加す ることによって、熱損失を防ぐ。を孔率の増加によって、物質の熱伝導率が低減 され、物質の熱伝導性は鈍くなる。

図６に示される他の実施例においては、抵抗ブリッジは５ｉ０２のような絶縁物 質のベースブリッジ３８から形成され、ベースブリッジ３８上には薄い抵抗層４ ０を有する。抵抗層４０の抵抗率と厚さは、所望のブリッジの抵抗を生成する為 に選択される。非常に薄い金属またはセラミック金属（サーメット）層、好まし くは約５０オングストロームの薄さのものが適当である。絶縁ベースのブリッジ ３８は、速い応答速度と低い熱伝導率を供給する為に、必要な機構的な支持に矛 盾せずに、そのもの自体を出来るだけ薄くすることが望ましい。約０．５１ミク ロンの厚さの５ｉｎ２が適切である。抵抗層４０は、例えば、カーボンブラック またはゴールドブラックのような高温度の放射性物質４２の層によって被膜して も良く、ブリッジの放射効率が改善される。このとき、熱放射層は密封される約 ５０〜１００オングストロームの厚さのＳｉｎ、の膜で密封されることにより密 封しても良い。

基板上の空間を維持し抵抗ブリッジの為の領域を更に解放する為に、ドライブ回 路３２は、図７に示すようにブリッジの下に配置されるのが望ましい。適当な動 作温度でドライブ回路を維持する為に、図８に示されるような第２ブリツジ４４ の手段によって、ドライブ回路を抵抗の熱から防いでも良い。この第２ブリツジ は、抵抗ブリッジ３０及びドライブ回路３２から離間され、アルミニウムのよう な熱反射性の物質から形成される。加えて、過熱から回路素子を守る為に、反射 性のブリッジ４４は、画素出力の能力を増加し、赤外線の反射する赤外線放射の 大部分は薄い抵抗ブリッジを介して伝送され、赤外線放射の出力を高める。

図９は、分離されている反射性のブリッジ４４を変更したものである。この実施 例では、５ｉｎ２のような電気絶縁層４６がドライブ回路３２の上に設置され、 絶縁層の上のアルミニムのような熱反射層４８下に配置されるものである。

配列上の追加領域は、少なくとも幾つかの抵抗ブリッジの下の伝導ラインを向け ることによって、保護され、放射性抵抗素子に供給される。そのような配置は、 図１０に示されている。この一つの層の金属機構において、画像データと各画素 ５０の電源及び接地ラインは、抵抗ブリッジ３０の下を通っており、一方、スト ローブラインは、抵抗側に沿って延長されている。両方の層の金属においては、 ４つのラインの全てが絶縁層によって分離されており、ブリッジの下を通ってい る。一つ又は両方の層の金属技法は、当業界では周知である。更に実際の状況を 維持する為に、隣接する画素は同じ能力に分けられ、ラインに接地される。

配列を組み立てるのに好適な技術は、最初にＳＯＳウェハー上にドライブ回路を 形成することである。このとき、全体の基板は、例えば、ボタジウムの塩化物ま たはアルミニウムのような空間層に覆われ、選択的にエツチングされる。このと き、抵抗層は、画素を定義する空間層の上部に加えられる。

目的ブリッジの抵抗の位置におけるメッキは隣接して剥きだしにされ、剥きだし にされないメッキは洗われ、排除レジストの下の空間層によってエツチングされ る。維持メッキを取り除いた後は、ブリッジ物質は例えば、スパッタリングある いは電子ビーム蒸着のような技術によって維持する空間層に、所望のブリッジ物 質の特性に従って、コーティングされる。

シャドウマスク技術は、ブリッジを形成する為に使用され、この技術によって、 所望通りに高い画素の画素密度と小さなブリッジの寸法を得ることは難しい。最 後に空間維持物質は、例えば、ボタジウムに塩化物を溶かし、またはアルミニウ ムをエツチングするような標準の技術によって取り除かれる。

上述の赤外線シミュレーション装置によフて、画素領域６０〜６５％が抵抗に供 給される。結果、抵抗は高温度まで熱する必要がない。よって小さな抵抗を使用 する従来装置における所定の実効画素温度に達する。抵抗はドライブ回路にあっ たインピーダンスで得られ、装置の実効値は、大きく改善される。また、導線に 関連した静電容量と電気短絡の問題は、はぼ実質的に軽減される。装置は、３〜 ５ミクロン領域における１０００℃の（８〜１２ミクロン領域における６００〜 ７００℃の）実効熱ダイナミックレンジを得るように計算される。（室温の基板 において）２００Ｈｚのフレーム率は、やっかいなフリッカ無しに実現される。

また、本発明のブリッジの構造は、感度が良く空間実効的な赤外線、マイクロ波 と他の波長の為の電磁放射の検出器としても使用される。波長の特殊なレンジは 、ブリッジの寸法の適切な選択によって感知する為に選択され、通常、ブリッジ の長さは、所望の波長の少なくとも半分であるべきだという規則に従う。赤外線 波長はとっても小さいので、この範囲のブリッジは通常波長の１／２よりもかな り大きい。マイクロ波の波長は非常に太き（ａｍのオーダなので、マイクロ波検 出器のブリッジは、波長の１／２よりも相当、大きい必要はない。屈折レンズ、 マイクロ波の場合、あるいは焦点を合わせる反射板を使用する場合には、電磁放 射線ビームの少なくとも部分的に焦点が合わされ、より小さな検出器のブリッジ の使用が可能になる。

図１１はこの目的の為に使用される抵抗ブリッジ検出器を示したものである。ブ リッジ５２は、基板５７から延長された端のどちらかに指示脚５６の中央径間と 、チップ下の基板上で電磁放射線の投射から少なくとも部分的に覆われる読み出 し回路と、ブリッジの好適な物質は、相対的に高い抵抗の温度係数を持つアモル ファスシリコンであり、集積回路処理について互換性があり、機構ストレスを制 御する形成が可能である。また、例えばゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、 炭化シリコンのような他のアモルファス半導体も適切である。

通常、抵抗ブリッジに不適切な物質は、高い熱抵抗率と、低い電気抵抗と低い抵 抗の温度係数の為の金属と、低抵抗率の為の絶縁物、低い抵抗の温度係数の為の サーメットを有する。

基板５７は、赤外線レジーム（ｒｅｇｉｍｅ）の相対的に小さい寸法の単結晶で あり、あるいは、より大きなマイクロ波長の寸法の為の絶縁物上のシリコン構造 であることが好ましい。電磁放射線吸収物質の層６０は、例えば、赤外線によっ て着色されたメタリックブラックあるいはブラックであり、ブリッジの中央径間 （電磁放射ターゲット領域）に供給され、電磁放射線誘導温度の変化を増大する 。また、ブリッジの様々な幾何学的な形状は、基板から中央径間を熱的に絶縁す るのを助力するように設計されており、中央径間を加熱する能力の程度とこのよ うな装置の感度を増加する。この目的は、中央径間の電磁放射線ターゲット領域 よりも、更に小さい中央径間を支持する脚の断面領域を形成することによって実 現される。図１２（ａ）と図１２（ｂ）における中央径間５４（ａ）は矩形であ り、一方、一対の支持脚５６ａは、中央径間からの反対側から延長され、一対の 支持脚５６ａが中央径間に交わる部分は、非常に狭い。支持脚は、基板に沿って 中央径間と同じ幅だけ広げられ、より安全なブリッジの維持力が供給される。

対照的に、図１３（ａ）と図１３（ｂ）における中央径間５４ｂは同じ矩形の形 状を有するが、支持脚５６ｂは、狭いタブ５６ｂを中央径間の各コーナに存する 。図１４　（ａ）と図１４（ｂ）における中央径間５６は、通常　らせん状の形 状を有し、基板と中央径間との間の標準の熱線路の長さを長くすることによって 、その実効長を増加させ、その熱絶縁を強める。支持脚５６ｃは、中央径間の反 対側の端の狭いタブを有する。

薄いメタル層、通常１００オングストロームの厚さのオーダのものは、それぞれ の支持脚に設置され、下にある読み出し回路と中央径間の間の電気分路を供給す る。これによって、十分に、脚を熱する１２Ｒを低減する。脚がとても薄いので 、メタル層自身はそれほど熱を伝導しない。

図１５は、セルによって受信される電磁放射線のレベルと各検出器のセルのブリ ッジの抵抗が監視される出力回路の略図である。同種の読み出し回路は、個々の セルによってそれぞれ折り返される。回路は、負荷抵抗ＲＬに直列接続される可 変抵抗ブリッジＲｓによって形成される基礎的な電圧分割器を有する。正と負の バイアス電圧Ｖ、は直列接続のネツトワークにわたって供給され、一方、二つの 抵抗の中点の出力は、増幅器Ａ１によって増幅され、出力電圧Ｖｏとして伝送さ れる。Ｒ８の電磁放射線誘導の変換は、ブリッジ回路を改善し、従ってＶｏは調 節される。

コンピュータのモデルは、このタイプの薄いアモルファスシリコンのブリッジ検 出器の性能が見積られて考案されている。真空の電磁放射線を供給するブリッジ の応答率の見積もりの結果は４Ｘ１０’ボルト／ワツトであり、アモルファスシ リコンのブリッジは約０．　０２５６　Ｊ　／ｃｒｎ１０にの熱伝導率、２％の 温度係数、１００Ω−（１）の抵抗率、１００Ｘ４０×１ミクロンの寸法、５ボ ルトのバイアス電圧Ｖ、を有する。

ジョンソン雑音（即ち、抵抗率の）を推測すると、雑音源の形態が限定され、見 積もられた雑音当量の電力は３，４Ｘ１０−１０Ｗであり、対応する検出率は１ ００Ｈｚの実効バンド幅の為の１．８Ｘ１０’　ｃｍ−Ｈｚ”’　／Ｗである。

このとき、３００’に背景の最小の分析されうる温度差は、０．１７℃に近く、 ３２０Ｘ１６０検出器アレイの全消費電力は、２ワツトの大きさである。この見 積もられた性能は、非冷却の赤外線画像処理装置の応用として非常に適切である 。

図１６は、各抵抗ブリッジ検出器の出力回路のより詳細な図である。抵抗Ｒ１及 びＲ２は、トランジスタのトランスコンダクタンスと出力抵抗率の積が最大にな るように選択される。下部の増幅するトランジスタＴ１の為に、上部のトランジ スタＴ２は相対的に低い静的負荷を除く大きな動的負荷を供給し、大きい利得を 生じる。

検出器配列は、このタイプの出力回路、各ブリッジの検出器の一つを多く持つの で、出力トランジスタＴ３に供給されるストローブ信号Ｓを伴って、出力回路は 行列の形状に配列され、所望のストローブ時間における各それぞれの読み出し回 路からの出力を得る。増幅トランジスタＴ１のドレインとゲートにわたるコンデ ンサＣは、大きな等価静電容量を供給し、ジョンソン雑音の低レベルに対応する ；また、Ｔ３を介するストローブ読みだＬ７処理は、コンデンサＣをディスチャ ージする（リセットする）。回路の等価静電容量は、式Ｃ（１＋Ａ）によって与 えられる。尚、Ａは増幅器の利得である。

図１７は、Ｔ１とＣが同じ構造の中に単一的に集積される物理的構造を示すもの である。ゲートの金属層５８は、金属層５８と酸化物６０の部分の下にある密に ドープされた半導体層６２を伴って、基板上の酸化層６０の上に形成され、一方 の側面側に延長されている。ゲート接続によって金属層５８が形成され、ドレイ ン接続によってドープ半導体層６２が形成され、ソース接続に上って密ドープ領 域６４がドレイン層６２から酸化層６０の反対側に形成される。トランジスタの チャネルはドレイン６２とソース６４間に基板の一部を存し、一方コンデンサＣ は、ゲート層５８とドレイン層６２の一列になった一部によって設置されている 。

一方で、図１６に示す回路における大きい等価静電容量の設備は、ジョンソン雑 音の相当な低減を生じ、さらに、これは回路動作における限定要素でもある。図 １８は、更にジョンソンノイズレベルを低減する迂回の読み出し回路である。

この迂回読み出し回路は、第２の増幅器Ａ２に渡って接続されるコンデンサＣと Ａ２の為の入力抵抗Ｒ２を有する２段の増幅器を使用する。ジョンソン雑音は１ ．’Ｒ２／ＲＬの要素によって低減される。更に、コンデンサＣは、コンデンサ によって必要とされるチップ領域における対応する低減を伴って、図１８に示す ２段増幅器の増幅の和が上記一段増幅器の増幅よりも優れている分だけ低減出来 る。

図１９は、上記抵抗ブリッジ検出器に関する、ブリッジの電磁数！Ｎ線検出器の 違う実施例を示す図であり、様々ノ″ｉ電磁放射線波長を検出する為の寸法にな っている。根本的にセンサは、受信される電磁放射線に関する熱的に誘導される 電圧を生じる、熱的接続のブリッジ６６である。センサは、異なる物質による互 い違いの層を持つブリッジ構造を有する。一方、理論では２つの異なる物質は使 用され、熱接合点電圧を生じ、金属半導体接合点は通常、最大電圧レベルを生じ ることがわかっている。ブリッジは、例えばアモルファスのシリコンゲルマニウ ムのような半導体層７０に交換されるプラチナのような薄い金属層６８を持つ多 層で構成されるのが好ましい。金属層は、十分な機構強度を生ずるように約０． １ミクロン−０，２ミクロンの厚さであることが望しく、−万事導体層は約０． ５ミクロン−２ミクロンの厚さであることが望ましい。熱電池の積み重ねは、接 触層７２の後部の密にドープされた半導体によって上に置かれ、放射吸収性の物 質の層７４によって順番に覆われる。後部接触層７２は、０．］ミクロンの深さ に差し込まれる低エネルギーイオンによって形成される。入口、即ち′ビア（ｖ ｉａ）”７６は放射性吸収性被膜７４において形成され、後部接触層７２を持つ 接触層を設置する為に伝導線７８の為の線路を供給する。読み出し回路８０は、 ブリッジ６６によって下の少なくとも一部が覆われる基板上に形成され、電磁放 射線の誘導熱電池電圧を監視する様に形成される。

図２０は、この実施例の読み出し回路の簡略図を示す図である。負荷抵抗ＲＬは 、可変電圧源８２を示す熱電池の接合点に直列に接続されている。バイアス電圧 源８４は、接合点を越える電磁放射線誘導電圧の表示を監視するＲＬを越えた電 圧Ｖ。を持つこの電圧分割回路に渡って接続されている。

また、本発明の検出器の配列は、図２１に示されるショットキィ接合点ブリッジ ８６として実施可能である。この実施例は、半導体層８８をブリッジ形づくられ た金属層９０に形成され、ショットキィ接合点を設けている。半導体層８８は、 対応する高感度を持つ接合点を越える高い漏れ電流を得るように小さいバンドギ ャップを持つべきである。アモルファスゲルマニウムまたはアモルファスのずず のような半導体は、この目的の為に適切である。また、密にドープされた実質的 に伝導性の半導体は、金属層９０の代わりに使用される。熱電池の実施例につい て、ブリッジは放射吸収性のコーティングにおけるビア（ｖｉａ）９８を介して 後部接触に電気的に接触する導線９６を持つ、ドープされた後部接触層９２と放 射吸収層９４によって上部を覆われる。

それぞれのブリッジの読み出し回路１００は、再び、少なくとも一部は覆われて いるブリッジの下に配置されるのが望ましい。図２２は、適切な読みだし回路の 簡略図である。シジトッキイダイオード１０２によって示されるショットキィ接 合ブリッジは、負荷抵抗ＲＬに直列に接続されている。電圧１ｌ１０４は、バイ アスのショットキィ接合を反転する為に直列回路に渡って接続されている。ショ ットキィ漏れ電流における変更は、ＲＬを越えて出力電圧Ｖ０となり、ブリッジ の電磁放射線の入射の表示として監視される。

三つの実施例のそれぞれにおける検出器のブリッジ、抵抗、熱電池、ショットキ ィ接合は、前記の赤外線シミュレータブリッジと同様の方法で構成される。分離 層は目的のブリッジ配置に設置され、ブリッジは分離層の上に形成され、このと き分離物質は分解Ｉ７、すなわちエツチングが駄目になる。

電磁放射線源１０６は、検出器アレイに対して伝達される電磁放射線のラインに おけるコリメイティングレンズ１１０を配置することによって、所望の電磁放射 線検出器の配列］０８において画像処理される。一方、個々の検出器のブリッジ の少しだけが、単純化の為の検出器の配列１０８が示され、通常、配列はそれぞ れのブリッジの検出器の多くを有する。特殊な応用の実際数は、全長の配列の為 の有効な寸法、所望の解決が検出される放射の為に必要とされるブリッジの寸法 次第である。それぞれの検出器要素の３２０Ｘ１６０の配列は、典型的である。

通常、抵抗ブリッジの抵抗率の感度と、寸法における変更への負荷抵抗の抵抗率 の感度は、バイアス電圧と増幅利得における均−制の為の画素回路の出力電圧の 変更と同様に、生じる画像均一性を訂正する為のボード上の補償技術を持つこと が重要になる。寸法が小さく変更され、また、原理上構造アンド／オア（ａｎｄ ｌｏｒ）包囲した熱ストレスによって生じ、周期的原理で修正されることが必要 になる。このような均一性を修正する為に、シャッタ（閉じるもの）は検出器配 列の前に設置され、黒い読み出しく回路）を得る為に周期的に閉じられる。この 読み出しはＲＯＭ、あるいは他の簡便な記憶装置に記憶され、シャッタが開くこ との読み出しを補償する。装置の動作は、デジタルで記憶された情報の修正を行 い、アナログの形態で実行されるのが好ましい。３０フレ一ム／秒のビデオ標本 率については、おそらく１時間に一回、再修正される。

電気入力ラインと電気出力ラインは、便利なように基板に沿って走り、それぞれ の検出器ブリッジの下を通り、赤外線シミュレータ配列の為の図２と図１０に示 されるのと同様の方法で、基板領域が保護される。出力ライン、接地ライン、出 力ラインとストローブラインが、通常、使用される。

当業者によって、実施例の多くの変形と変更が考えられるので、本発明は、添付 した請求項の言葉のみによって限定す国際調査報告 国際調査報告 リカ合衆国、カリフォルニア州　９１３０７、カノガ・ノ（−り、ツバランド・ アビニュー　２２８４０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　基板と、上記基板中の電磁放射線検出器のセルアレイであって、前記各セル は、セルの一部にまたがる保持する電磁放射線感度ブリッジ構造を有し、通常ブ リッジ構造と基板の間の熱絶縁ギャップが形成されるように形づくられ、ブリッ ジによって吸収される電磁放射線の量に従って変更する定義された特性を有する 上記ブリッジ構造、及び各上記セルの上記の定義された特性を監視する手段を有 することを特徴とする２次元の電磁放射（電磁放射線）感知アレイ。 ２　上記ブリッジ構造は、それぞれ抵抗ブリッジを有することを特徴とする請求 項１記載の電磁放射線感知アレイ。 ３　上記抵抗ブリッジは、基板上の中央径間を持ち上げる複数の支持脚と電磁放 射線を吸収する為のターゲット領域を有する中央径間を有し、上記中央径間と支 持脚の結合構造は、支持脚を介して中央径間から基板への熱損失に対して、中央 径間によって電磁放射線の吸収力を高めるように選択されることを特徴とする請 求項２記載の電磁放射線感知アレイ。 ４　上記支持脚の断面領域は、基板から中央径間が熱的に絶縁されるように、各 ターゲット領域の領域よりもほぼ実質的に小さいことを特徴とする請求項３記載 の電磁放射線感知アレイ。 ５　一組の支持脚は、各中央径間の為に形成され、通常、支持径間の反対側の中 心に置かれることを特徴とする請求項４記載の電磁放射線感知アレイ。 ６　上記中央径間が、通常、矩形をなし、支持脚が上記矩形の各コーナーに隣接 して設けられることを特徴とする請求項４記載の電磁放射線感知アレイ。 ７　上記中央径間は、通常、実効長を増加し熱伝導損失を低減するようなＳ字の 形態を有することを特徴とする請求項３記載の電磁放射線感知アレイ。 ８　上記監視手段は、それぞれの電圧分割回路を形成する為の抵抗ブリッジに直 列接続される各抵抗と、上記電圧分割回路に電圧を供給する手段及び、上記抵抗 ブリッジによって吸収される電磁放射線の関数として上記抵抗の両端の電圧を監 視する手段を有することを特徴とする請求項２記載の電磁放射線感知アレイ。 ９　上記監視手段は、それぞれのセルのそれぞれの監視回路を有し、上記監視回 路は上記電圧分割回路に関連したジョンソン雑音を低減する為の複数段の増幅器 読み出し回路を有することを特徴とする請求項８記載の電磁放射線感知アレイ。 １０　上記監視手段は各セルにそれぞれの監視回路を有し、上記抵抗ブリッジは 電磁放射線を吸収する為にターゲット領域を持つ中央径間を有し、複数の支持脚 は基板の上に中央径間を持ち上げ、及び 上記支持脚上の薄い伝導物質層は、上記中央径間を上記監視回路に電気的に接続 し、上記伝導物質層は、基板から上記中央径間の熱的な絶縁を実質的に維持する のに十分な薄さであることを特徴とする請求項２記載の電磁放射線感知アレイ。 １１　上記抵抗ブリッジは、アモルファスの半導体物質から形成されることを特 徴とする請求項２記載の電磁放射線感知アレイ。 １２　上記ブリッジ構造は接合装置によって吸収される電磁放射線の量によって 変更される電気特性を持つそれぞれの接合装置及び、上記監視手段は各上記セル の上記電気特性を監視する手段を有することを特徴とする請求項１記載の電磁放 射線感知アレイ。 １３　上記接合装置は、熱誘導電圧を発生する為の選択された異なる物質の接合 を有し、上記接合装置は、所望の波長レンジ内で印加される電磁放射線に応答し て熱されるように配置され、及び上記監視手段は、各上記接合装置における誘導 電圧を熱的に感知する手段を有することを特徴とする請求項１２記載の電磁放射 線感知アレイ。 １４　上記接合装置は半導体−金属の接合を有することを特徴とする請求項１３ 記載の電磁放射線感知アレイ。 １５　上記接合装置は、半導体層と金属層を交互に複数積み重ねられることを特 徴とする請求項１４記載の電磁放射線感知アレイ。 １６　上記監視手段は、それぞれの電圧分割回路を形成する上記接合装置に直列 に接続されるそれぞれの抵抗を有し、上記電圧分割回路に電圧を供給する手段及 び、上記接合装置によって吸収される電磁放射線の関数として上記抵抗の両端の 電圧を監視する手段を具備することを特徴とする請求項１３記載の電磁放射線感 知アレイ。 １７　上記接合装置は、ショットキィダイオードブリッジ構造及び、上記監視手 段は上記ショットキィダイオードのブリッジ構造に逆にバイアスし、電磁放射線 誘導熱の作用の漏れ電流を監視する手段を有することを特徴とする請求項１２記 載の電磁放射線感知アレイ。 １８　上記ショットキィ接触ブリッジ構造は、金属またはドープされた半導体の 伝導体を持つ隣接する半導体層を有し、上記層はショットキィ接触接合に沿って 接触することを特徴とする請求項１７記載の電磁放射線感知アレイ。 １９　上記半導体は、アモルファスゲルマニウムあるいはアモルファスのすずで あることを特徴とする請求項１８記載の電磁放射線感知アレイ。 ２０　上記電磁放射線感知ブリッジ構造は、ブリッジ構造の残部を活性化し電磁 放射線を吸収し、上記吸収物質によって吸収される電磁放射線に応答して上記定 義された特性を変更する電磁放射線吸収物質層を有することを特徴とする請求項 １記載の電磁放射線感知アレイ。 ２１　上記監視手段は、読み出し回路を有し、各セルは少なくとも一部がセルの ブリッジ構造の下にある基板上に置かれ、少なくとも一部が印加される電磁放射 線から遮蔽されることを特徴とする請求項１記載の電磁放射線感知アレイ。 ２２　上記監視手段は、上記応答を監視し吸収された電磁放射線に応答するブリ ッジ構造をそれぞれ起動させる為の基板に沿って延伸する導線を監視し、起動す る手段を有し、上記導線の少なくとも幾つかの導線は、上記ブリッジ構造の少な くとも幾つかの下に延伸することを特徴とする請求項２１記載の電磁放射線感知 アレイ。 ２３　さらに、上記アレイの上の電磁放射線源の像を形成する為のレンズを有す ることを特徴とする請求項１記載の電磁放射線感知アレイ。 ２４　基板と、上記基板の一部を広げ、通常、熱絶縁ギャップによって分離され る電磁放射線ブリッジ構造と、吸収される電磁放射線の量に従って変更される定 義された特性を持つ上記ブリッジ構造と、基板上のブリッジ構造を持ち上げる為 の手段及び、 上記定義された特性を監視する為の手段を具備することを特徴とする電磁放射線 検出器。 ２５　上記ブリッジ構造は抵抗ブリッジを有することを特徴とする請求項２４記 載の電磁放射線検出器。 ２６　上記ブリッジ構造と持ち上げ手段は、電磁放射線を吸収する為のターゲッ ト領域を持つ中央径間と基板上の中央径間を持ち上げる複数の支持脚を有し、上 記中央径間と支持脚の結合構造は、支持脚を介して中央径間から基板までの熱損 失に対して中央径間によって電磁放射線吸収力を強めるように選択されることを 特徴とする請求項２５記載の電磁放射線検出器。 ２７　上記支持脚の断面領域が、基板から中央径間を熱的に絶縁するように、上 記ターゲット領域よりもほぼ実質的に小さいことを特徴とする請求項２６記載の 電磁放射線検出器。 ２８　一組の支持脚は中央径間に形成され、通常、中央径間の反対側の中心に形 成されることを特徴とする請求項２７記載の電磁放射線検出器。 ２９　中央径間は、通常、矩形をなし、支持脚は上記矩形の各コーナに隣接して 形成されることを特徴とする請求項２７記載の電磁放射線検出器。 ３０　上記中央径間は、通常、実効長を増加し、熱伝導損失を低減するようにＳ 字の形状を有することを特徴とする請求項２６記載の電磁放射線検出器。 ３１　上記監視手段は基板上の監視回路を持ち、及び、さらに、上記支持脚上の 薄い伝導物質層は、上記中央径間を上記監視回路に電気的に接続し、上記伝導物 質層は、基板から上記中央径間をほぼ実質的に熱的に絶縁維持するのに十分な薄 さであることを特徴とする請求項２６記載の電磁放射線検出器。 ３２　上記監視手段は、電圧分割回路を形成する為に抵抗ブリッジに直列接続さ れる抵抗を有し、上記電圧分割回路に電圧を供給する手段及び、抵抗ブリッジに よって吸収される電磁放射線の関数としての上記抵抗の両端の電圧を監視する為 の手段を具備することを特徴とする請求項２５記載の電磁放射線検出器。 ３３　上記監視手段は、上記電圧分割回路に関連したジョンソン雑音を低減する 多段増幅器の読み出し回路を有することを特徴とする請求項３２記載の電磁放射 線検出器。 ３４　上記抵抗ブリッジは、アモルファス半導体物質から形成されることを特徴 とする請求項２５記載の電磁放射線検出器。 ３５　上記ブリッジ構造は、接合装置によって吸収される電磁放射線の量に従っ て変更される電気特性を持つ接合装置を有し、及び上記監視手段は、上記電気特 性を監視する手段を有することを特徴とする請求項２４記載の電磁放射線検出器 。 ３６　上記接合装置は、熱誘導電圧を発生する為に選択され、所望の波長のレン ジ内に印加された電磁放射線に応答して熱するよう形づくられる異なる物質の接 合を有し、上記監視手段は上記接合装置における熱誘導電圧の為の手段を有する ことを特徴とする請求項３５記載の電磁放射線検出器。 ３７　上記接合装置は半導体−金属接合を有することを特徴とする請求項３６記 載の電磁放射線検出器。 ３８　上記接合装置は、半導体層と金属層が複数交互に積み重ねられることを特 徴とする請求項３７記載の電磁放射線検出器。 ３９　上記監視手段は電圧分割回路を形成する為に上記接合装置に直列接続され た抵抗を有し、上記電圧分割回路に電圧を供給する手段及び、接合装置によって 吸収される電磁放射線の関数としての上記抵抗の両端の電圧を監視する手段を有 することを特徴とする請求項３６記載の電磁放射線検出器。 ４０　上記接合装置は、ショットキィダイオードブリッジ構造を有し、及び上記 監視手段は、上記ショットキィダイオードブリッジ構造を逆バイアスし、電磁放 射線誘導熱の関数として漏れ電流を監視する為の手段を有することを特徴とする 請求項３５記載の電磁放射線検出器。 ４１　上記ショットキィ接触ブリッジ構造は、金属またはドープされた半導体の 伝導体を持つ隣接する半導体層を有することを特徴とする請求項４０記載の電磁 放射線検出器。 ４２　上記半導体は、アモルファスのゲルマニウムまたは、アモルファスのすず であることを特徴とする請求項４１記載の電磁放射線検出器。 ４３　上記電磁放射線感知ブリッジ構造は、ブリッジ構造の残部を活性化し電磁 放射線を吸収し、上記吸収物質によって吸収される電磁放射線に応答して上記限 定特性を変更する電磁放射線吸収物質層を有することを特徴とする請求項２４記 載の電磁放射線検出器。 ４４　上記監視手段は、読み出し回路を有し、各セルは少なくとも一部がセルの ブリッジ構造の下にある基板上に置かれ、少なくとも一部が印加される電磁放射 線から遮蔽されることを特徴とする請求項２４記載の電磁放射線検出器。