红外成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术的典型实施例提供了一种红外（ＩＲ）成像系统（３００），适于：（ｉ）将对象的ＩＲ像转换成多个可移动板（３０４、３０６）的机械位移；（ｉｉ）使用该机械位移来将相应的空间相位调制图案施加到可见光的光束上；以及（ｉｉｉ）应用空间滤波以将空间相位调制图案转换成对象的可见像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及红外辐射的探测器和红外成像系统。
技术介绍
红外(IR)探测器被分为两类光子红外探测器和热红外探测器。。在光子IR探 测器中，吸收红外光子以激发电子跃迁和/或在IR吸收器内产生光电流，该IR吸收器通常 是具有适当带隙的半导体材料。该激发改变了 IR吸收器的材料属性，如电导率。对这种改 变进行测量以量化所吸收的IR辐射的量。光子IR探测器通常在非常低的温度(例如大约 78K)下进行操作，以抑制以热方式引发的电子跃迁和/或IR吸收器中的热“暗”电流。同 样，光子IR探测器利用低温恒温器和/或复杂的制冷系统，这些系统使这些探测器变得重、 体积大且相对昂贵。在热IR探测器中，所吸收的红外光子的能量被转换成热，这导致了探测器内的温 度升高。将这种温度升高转换成机械或电响应，其中，对该机械或电响应进行测量以量化所 吸收的IR辐射的量。在热IR探测器中采用的传感器典型地具有(i)阻式热辐射计，其电 阻随温度而改变；(ii)热电材料，随温度而呈现自发电极化改变；(iii)热电偶，其电压依 赖于热电偶的温度差；和/或(iv)双材料(bi-material)(也被称作双压电晶片)悬臂，其 形状对温度改变敏感。与光子IR探测器不同，热IR探测器典型地(i)不使用制冷以及(ii)可以在环境 中的正常温度(例如大约300K)下进行操作。因此，热IR探测器可以较轻、紧致且相对便 宜。相应地，正在积极开发采用这些探测器的热IR探测器和红外成像系统。
技术实现思路
本专利技术的典型实施例提供了一种红外(IR)成像系统，适于(i)将对象的IR像转 换成多个可移动板的机械位移；(ii)使用所述机械位移来将相应的空间相位调制图案施 加到可见光的光束上；以及(iii)应用空间滤波，以将所述空间相位调制图案转换成对象 的可见像。根据一个实施例，本专利技术的装置具有辐射吸收区域的阵列，所述阵列是通过基片支撑的并具有第一和第二多个辐射吸收区域。对于第一多个辐射吸收区域中的每一个，区 域相对于基片的位置响应于在该区域上入射的辐射的量。该装置还包括反射区域的阵列， 其中，每个反射区域与辐射吸收区域之一相对应，并适于对光的询问光束的相应部分进行 反射以形成反射光束的相应部分。反射区域的阵列适于将空间相位调制图案施加到反射光 束上，所述空间相位调制图案与在辐射吸收区域的阵列上入射的辐射的空间强度图案相对 应。根据另一实施例，用于探测辐射的本专利技术方法包括使用辐射吸收区域的阵列来接 收辐射的步骤。辐射吸收区域的阵列是通过基片支撑的并包括第一和第二多个辐射吸收区 域。对于第一多个辐射吸收区域中的每一个，区域相对于基片的位置响应于在该区域上入 射的辐射的量。该方法还包括以下步骤使用反射区域的阵列来对光的询问光束进行反射， 以形成具有空间相位调制图案的反射光束，所述空间相位调制图案与在辐射吸收区域的阵 列上入射的辐射的空间强度图案相对应。每个反射区域与辐射吸收区域相对应，并适于对 询问光束的相应部分进行反射以形成反射光束的相应部分。附图说明 通过以下详细描述、所附权利要求和附图，本专利技术的其他方面、特征和优点将变得 更显而易见，在附图中图1示出了根据本专利技术一个实施例的对IR探测器进行光询问的方法；图2示出了根据本专利技术另一实施例的对IR探测器进行光询问的方法；图3A-B分别示出了根据本专利技术一个实施例的IR探测器阵列的顶视图和侧视图；图4示出了用于将相位调制图案转换成可视可见像的典型光学布置；图5A-B示出了在图4的光学布置中的透镜的焦平面处形成的两个典型强度图 案；图6示出了根据本专利技术一个实施例的IR成像系统；图7示出了根据本专利技术一个实施例的可在图6所示的系统的IR探测器阵列中使 用的像元的三维透视图；图8示出了根据本专利技术另一实施例的可在图6所示的系统的IR探测器阵列中使 用的像元的三维透视图；图9示出了根据本专利技术一个实施例的具有多个图8所示的像元的阵列的三维透视 图；图10示出了根据本专利技术又一实施例的可在图6所示系统的IR探测器阵列中使用 的像元的三维透视图；图11示出了根据本专利技术又一实施例的可在图6所示的系统的IR探测器阵列中使 用的像元的三维透视图；图12示出了根据本专利技术又一实施例的可在图6所示的系统的IR探测器阵列中使 用的像元的三维透视图；图13示出了根据本专利技术又一实施例的可在图6所示的系统的IR探测器阵列中使 用的像元的三维透视图；图14示出了根据本专利技术又一实施例的可在图6所示的系统的IR探测器阵列中使用的像元的顶视图；图15示出了根据本专利技术一个实施例的具有多个图14所示的像元的阵列的顶视 图；图16示出了根据本专利技术又一实施例的可在图6所示的系统的IR探测器阵列中使用的像元的三维透视图；图17A-B示出了根据本专利技术另外实施例的可在图6所示的系统的IR探测器阵列 中使用的板的横截面图；图18A-B示出了根据本专利技术另一实施例的可在图16所示的像元中使用的两个相 应探测器的三维透视图；以及图19示出了根据本专利技术另一实施例的IR探测器的侧视横截面图。 具体实施例方式在例如 Proceedings of SPIE，2003，ν· 5074，pp. 469-480 中公开的 S. R. Hunter, R. A. Amantea, L. A. Goodman, et al.的标题为"High SensitivityUncooled Microcantilever Infrared Imaging Arrays，，的文章中描述了具有双材料悬臂的红夕卜 (IR)探测器的操作原理，其教导通过引用合并于此。简要地说，该探测器典型地具有(I)IR 辐射吸收区、(2)双材料元件以及(3)热隔离器。IR辐射吸收区将撞击IR辐射转换成热， 同时，热隔离器防止热分流至基片。将形成双材料元件的两种材料选择为热膨胀系数之差 较大。在双材料元件的温度因IR加热而升高时，具有较大热膨胀系数的材料尝试比具有较 小热膨胀系数的相邻材料膨胀更大量。由于两种材料被形成为使得它们在双材料元件中彼 此附着，因此这两种材料被迫膨胀相等的量，以使得在一种材料中构建张应力并在另一种 材料中构建压应力。在双材料元件上产生的应力梯度使该双材料元件弯曲，从而使该双材 料元件相对于基片移动。可以对双材料元件的所选部分的所产生的机械位移或附着于上材 料元件的结构的所产生的机械位移进行测量，并使用该机械位移来量化所吸收的IR辐射 的量。可用于形成双材料元件的典型材料对包括但不限于低热膨胀材料，如成分可被 表示为SiOx (具有大约0. 5ppm/K热膨胀系数“tec”)的氧化硅、成分可被表示为SiNx (tec lppm/K)的氮化硅、以及成分可被表示为SiCx (tec 4ppm/K)的碳化硅、硅(tec 2. 5ppm/ K)；以及高热膨胀材料，如金(tec 14. 2ppm/K)、镍(tec 13. 4ppm/K)、银(tec 18. 9ppm/K)、铝(tec 23ppm/K)。为了最大化机械位移，优选地，使两种材料之间具有相对 较大的热膨胀系数差。本领域技术人员将认识到，材料的杨氏模量也影响位移的量。图1示出了根据本专利技术一个实施例的对IR探测器100进行光询问的方法。更具 体地，图1示出了探测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：辐射吸收区域的阵列，该阵列是在基片上支撑的并具有第一和第二多个辐射吸收区域，其中，对于第一多个辐射吸收区域中的每一个，区域相对于基片的位置响应于在该区域上入射的辐射的量；以及反射区域的阵列，每个反射区域刚性固定至辐射吸收区域之一，并适于对光的询问光束的相应部分进行反射以形成反射光束的相应部分，反射区域的阵列适于将空间相位调制图案施加到反射光束上，所述空间相位调制图案与在辐射吸收区域的阵列上入射的辐射的空间强度图案相对应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉基米尔阿纳托利耶维奇阿克休克，克里斯蒂安A博列，克里斯托弗DW琼斯，弗拉维奥帕尔多，罗兰里夫，玛丽亚埃利娜西蒙，
申请(专利权)人：朗讯科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]