JPS5979127A - 赤外線光電変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ＋８＋　　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
であって、光フィルタを透過入射してきた光をクーリン
グヘッドに形成されたＬ字形孔内に設げられた凹面鏡で
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、別箇に集光レンス
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。

（ｂｌ　　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１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
きな要因となっている。

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（Ｓｌ）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。

さらに例えばショトキ−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ってくる。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−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ョトキ−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
子取りつけブロック２に密着して取りつけた後、該素子
取りつけブロック２に更に中継セラミック４を接着剤で
接着して配設し。

金の細線５でポンディングして前記光電変換素子の配線
面と前記中継セラミック４の表面上に設りられた出力端
子６を接続する。こうして形成された中間組立ブロック
をクーリングヘッド３に密着して組立てる。なお、該ク
ーリングヘッド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ィルタ７をコールドシ
ールド８と共に支持ブロック９に配設する。前記光フィ
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
支持ブロック９は熱伝導率の高い銅で肉厚に形成されて
おり。

前記クーリングヘッド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。

クーリングヘッド３と光フィルタ７が赤外線検知素子１
の両側にあるため支持プロ・νり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（、その原価を高めるという欠点があ
った。

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。

（Ｃ１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ッド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。

（ｄｉ　　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。

８２個の開口部を有するＬ字型孔を形成したクーリング
ヘッドと、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り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ッドの開口
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。

（ｅｌ　　発明の実施例 以下発明室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
進してその光路り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
（、直接に光フィルタ７をｈａしてその光路Ｍば、クー
リングヘッド３の内部に穿孔して設けられＡ、Ｂ２面で
開口した１１字型孔１１の角部に設りられた斜面に配設
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」二に結像す
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、クーリングヘッド３自体に直接に
接着して前記赤外線検知素子１および光フィルタ７がそ
れぞれ面３ａおよび３ｂの開口Ａ、　　Ｂ」二に配設さ
れているので、該赤外線検知素子１と光フィルタ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ック２と支持ブロック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。

クーリングヘッド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ッド３のＬ字型孔１１の出口開
口Ｂを覆って接着されており、これに接して、中継セラ
ミック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
セラミック４上の出力端子６にボンディング法で接続さ
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ット３の外部にある
ため特別にクーリングヘッド３内に空間を設ける必要が
ないから、クーリングヘッド５は小型に形成することが
出来る。

一方１光フィルタ７およびコールドシールド８はクーリ
ングヘッド３の入口開口Ａにに従来と同様に配設されて
いる。

従って光フィルタ７に入射した光は該光フィルタ７で所
定波長の光のみ選別透過された後、■−字型孔１１の内
部に進入し該り字型孔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」二の説明から明らかなように５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９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ィ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」ニし、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。 ■は赤外線検知素子、２は素子取りつげブロック、３は
クーリングヘッド、４は中継セラミック。 ５ば金の細線、６は出力端子、７は光フィルタ。 ８はコールドシールド、９は支持ブロック、１０は赤り
）線集光レンズ、１１は５字型孔、１２は凹面鏡をそれ
ぞれ示す。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定の低温度で動作し、かつ受光面と回路配線面とが互
   いに反対の表面に存在する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って、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ッドと、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１７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へ・ノドの開口部Ｂに位置して
   配設された裏面入射型赤外線検知素子とより構成された
   ことを特徴とする赤外線光電変換装置。