DE69636941T2

DE69636941T2 - Vorrichtung zur Kontrolle der Ausgangsleistung, Projektionsanzeigevorrichtung, Infrarotsensor und berührungsloses Thermometer

Info

Publication number: DE69636941T2
Application number: DE69636941T
Authority: DE
Inventors: Teruhiro Shiono; Michihito Ueda; Tatsuo Osaka-shi ITO; Kazuo 30-7 Yokoyama
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1995-11-01
Filing date: 1996-10-31
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2016-11-01
Also published as: EP1367424A2; DE69636941D1; DE69636884D1; EP1367424B1; DE69636884T2; CN1275088C; CN1495499A; DE69634241D1; EP0801319A4; DE69634241T2; EP1278093A3; KR100424548B1; EP1278093B1; EP0801319A1; EP1278093A2; EP1367424A3; EP0801319B1; CN1194242C; WO1997016756A1; US6072620A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Infratorsensor und auf ein kontaktloses Thermometer, die eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung verwenden.
STAND DER TECHNIK
Ein optischer Modulator moduliert die Intensität des auftreffenden Lichts und gibt es aus. Als herkömmliches Beispiel gibt es einen optischen Modulator, der im US-Patent Nr. 5.311.360 und in einem Artikel "Deformable Grating Optical Modulator" (Optics Letters, Bd. 17, Nr. 9, 1. Mai 1992) von O. Solgaard u. a. beschrieben ist. Dieser optische Modulator moduliert die Intensität des Lichtes unter Nutzung der Beugungswirkung des Lichtes, wobei er den Vorteil besitzt, dass er miniaturisiert ist und in Massenfertigung in einem IC-Prozess hergestellt wird.
24(a) ist eine Draufsicht eines optischen Modulators, der in dem oben erwähnten US-Patent und in dem obigen Artikel beschrieben ist, während 24(b) eine Querschnittsansicht längs einer Linie K-K' in 24(a) ist.
Der optische Modulator enthält ein Siliciumsubstrat 1001, eine Abstandshalterschicht 1002, die aus einer Siliciumoxidschicht hergestellt ist, die in einem Randbereich des Siliciumsubstrats 1001 ausgebildet ist, und eine dielektrische Schicht 1003. Die dielektrische Schicht 1003 ist mit einem Muster mit mehreren sehr kleinen dielektrischen Balken 1004 versehen, wobei die dielektrischen Balken 1004 in einem Hohlraum schweben, wobei beide Enden durch die Abstandshalterschicht 1002 unterstützt sind. Die dielektrische Schicht 1003 ist aus einer im Silicium angereicherten Siliciumnitridschicht hergestellt, wobei ihre Restspannung auf etwa 200 MPa verringert ist. Die Dicken der Abstandshalterschicht 1002 und der dielektrischen Schicht 1003 sind so eingestellt, dass sie gleich 1/4 einer Wellenlänge des Lichtes sind, dessen Leistung zu steuern ist, d. h. des Lichtes, das auf den optischen Modulator auftrifft.
Die Öffnungen 1005, die jede eine Breite besitzen, die gleich der jedes dielektrischen Balkens 1004 ist, sind zwischen den dielektrischen Balken 1004 ausgebildet. Darüber hinaus ist über dem Substrat 1001 eine reflektierende Al-Schicht 1006 vorgesehen, die darüber hinaus als eine Elektrode dient. Die reflektierende Schicht 1006 besteht aus den oberen reflektierenden Schichten 1007, die auf den Oberflächen der dielektrische Balken 1004 ausgebildet sind, und den unteren reflektierenden Schichten 1008, die durch die Öffnungen 1005 auf der Oberfläche des Substrats 1001 ausgebildet sind. Die oberen reflektierenden Schichten 1007 und die unteren reflektierenden Schichten 1008 bilden ein Gitter des Reflexionstyps.
Das Prinzip der optischen Modulation eines herkömmlichen optischen Modulators mit der oben erwähnten Struktur wird anhand von 25(a) und (b) beschrieben. In diesen Figuren sind die Komponenten, die zu denjenigen in 24 völlig gleich sind, mit Bezugszeichen bezeichnet, die zu denjenigen in 24 völlig gleich sind, wobei ihre Beschreibung weggelassen ist.
25(a) zeigt einen Zustand, in dem zwischen der reflektierenden Schicht 1006 und dem Substrat 1001 keine Spannung angelegt ist. Zu diesem Zeitpunkt beträgt der Stufenunterschied zwischen den oberen reflektierenden Schichten 1007 und den unteren reflektierenden Schichten 1008 1/2 einer Wellenlänge des auftreffenden Lichts, wobei der Gangunterschied zwischen dem von den oberen reflektierenden Schichten 1007 reflektierten Licht und dem von den unteren reflektierenden Schichten 1008 reflektierten Licht eine Wellenlänge beträgt. Daher stimmen die Phasen dieser Lichtstrahlen überein. Folglich arbeitet das Gitter des Reflexionstyps in Bezug auf das auftreffende Licht 1010, das auf das Gitter auftrifft, als ein normaler Spiegel, wobei das auftreffende Licht 1010 das gebeugte Licht 1011 nullter Ordnung wird, das auf eine Auftreffseite zu reflektieren ist.
Andererseits bilden unter der Bedingung, dass zwischen der reflektierenden Schicht 1006 und dem Substrat 1001 eine Spannung angelegt ist, die reflektierende Schicht 1006 und das Substrat 1001 einen Kondensator, wobei zwischen ihnen die dielektrische Schicht 1003 und eine Luftschicht 1012 liegen, wobei die reflektierende Schicht 1006 positiv geladen ist, während das Substrat 1001 negativ geladen ist. Da zwischen den Ladungen eine elektrostatische Anziehungskraft wirkt, werden die dielektrischen Balken 1004 gebogen und zum Substrat 1001 angezogen, bis sie mit dem Substrat 1001, wie in 25(b) gezeigt ist, in Kontakt gelangen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Stufenunterschied zwischen den Oberflächen der oberen reflektierenden Schichten 1007 und denjenigen der unteren reflektierenden Schichten 1008 1/4 einer Wellenlänge des auftreffenden Lichts, wobei der Gangunterschied zwischen dem von den Oberflächen der oberen reflektierenden Schichten 1007 reflektierten Licht und dem von den Oberflächen der unteren reflektierenden Schichten 1008 reflektierten Licht 1/2 Wellenlänge im Hin- und Rücklauf wird, wodurch die Phasen zwischen diesen Lichtstrahlen um eine halbe Wellenlänge verschoben werden. Folglich heben das von der oberen reflektierenden Schicht 1007 reflektierte Licht und das von der unteren reflektierenden Schicht 1008 reflektierte Licht einander auf, um das gebeugte Licht nullter Ordnung zu beseitigen, wobei das gebeugte Licht, das vom gebeugten Licht nullter Ordnung verschieden ist, ausgegeben wird. Zu diesem Zeitpunkt werden z. B. die gebeugten Lichtstrahlen 1013a bzw. 1013b ±1. Ordnung mit einer Beugungsleistung von 41 % erzeugt. Wie oben beschrieben worden ist, kann der optische Modulator das auftreffende Licht modulieren, indem eine an die reflektierende Schicht 1006 und das Substrat 1001 angelegte Spannung ein-/ausgeschaltet wird.
Der oben erwähnte herkömmliche optische Modulator moduliert jedoch das auftreffende Licht mit einem Strahldurchmesser höchstens mit einer Größe des Gitters. Folglich ist es erforderlich, die Größe des Gitters zu vergrößern, um auftreffendes Licht mit einem großen Durchmesser zu modulieren. Wenn jedoch die Größe des Gitters vergrößert wird, ist es wahrscheinlich, dass das Gitter während des Schritts des Schwebens des Gitters um eine halbe Wellenlänge am Siliciumsubstrat 1001 anhaftet. Daher ist es schwierig gewesen, einen derartigen herkömmlichen optischen Modulator mit einer guten Ausbeute herzustellen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Infratorsensors und eines kontaktlosen Thermometers, die eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung verwenden, wobei die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung eine gleichförmige Beugungswirkung erhalten kann.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Ein Infratorsensor und ein kontaktloses Thermometer der vorliegenden Erfindung sind in den unabhängigen Ansprüchen definiert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine Ansicht, die eine Struktur eines optischen Modulators in Ausführungsform 1 zeigt, (a) ist eine von einer unteren Oberfläche gesehene perspektivische Ansicht und (b) ist eine Seitenansicht.
2 ist eine Querschnittsansicht längs einer Linie A-A' 1.
3 zeigt ein Beispiel elliptischer Mikrolinsen des Beugungstyps: (a) ist eine Draufsicht und (b) ist eine Querschnittsansicht einer der Mikrolinsen in (a).
4 veranschaulicht die Schritte der Fertigung einer Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in der Ausführungsform 1.
5 ist eine Ansicht, die eine Struktur eines optischen Modulators zeigt, der einen beweglichen Spiegel als eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung verwendet.
6 ist eine von einer unteren Oberfläche gesehene perspektivische Ansicht, die eine Struktur des optischen Modulators in der Ausführungsform 2 zeigt.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur eines Infrarotsensors zeigt, der die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung verwendet.
8 ist eine Seitenansicht des Infrarotsensors in 7.
9 ist eine Draufsicht einer Linse des Infrarotsensors in 7.
10 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Lichtfleckform auf einem pyroelektrischen Element zeigt: (a) zeigt den Fall, dass das auftreffende Licht unter Verwendung einer herkömmlichen kreisförmigen Linse auf das pyroelektrische Element fokussiert wird und (b) zeigt den Fall, dass eine Linse die Form eines Rechtecks hat.
11 zeigt eine Struktur einer Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in Ausführungsform 3: (a) ist eine Draufsicht und (b) eine Querschnittsansicht längs einer Linie B-B' in (a).
12 veranschaulicht die Schritte der Fertigung der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in 11.
13 veranschaulicht eine Operation der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in 11.
14 ist eine Ansicht, die eine Struktur einer Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in Ausführungsform 4 zeigt: (a) ist eine Draufsicht und (b) eine Querschnittsansicht längs einer Linie E-E' in (a).
15 zeigt eine Struktur einer Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in Ausführungsform 5: (a) ist eine Draufsicht und (b) ist eine Querschnittsansicht längs einer Linie F-F' in (a).
16 veranschaulicht die Schritte der Fertigung der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in 15.
17 veranschaulicht eine Operation der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in 15.
18 ist eine Ansicht, die eine Struktur eines Infrarotsensors in Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt: (a) ist eine Seitenansicht und (b) ist eine Ansicht in einer -x-Richtung von einer Ebene, die parallel zu einer y-z-Ebene ist und eine Linie G-G' enthält.
19 ist eine Ansicht, die eine Struktur eines Infrarotsensors in Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung zeigt.
20 ist eine Ansicht, die eine Struktur einer Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung in dem Infrarotsensor in 19 zeigt: (a) ist eine Draufsicht, (b) ist eine Querschnittsansicht längs einer Linie H-H' in (a) und (c) ist eine Querschnittsansicht längs einer Linie I-I' in (a).
21 ist eine Ansicht, die eine Struktur von Mitteln zum Messen einer zweidimensionalen Intensitätsverteilung einer Lichtquelle (Wärmequelle) unter Verwendung der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung in Ausführungsform 7 zeigt.
22 ist eine Ansicht, die eine Struktur eines Infrarotsensors in Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung zeigt: (a) ist eine Seitenansicht und (b) ist eine Ansicht in einer -x-Richtung gesehen von einer Ebene, die parallel zu einer y-z-Ebene ist und eine Linie J-J' enthält.
23 ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur eines kontaktlosen Thermometers in Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung zeigt.
24 ist eine Ansicht, die eine Struktur eines herkömmlichen optischen Modulators zeigt: (a) ist eine Draufsicht und (b) ist eine Querschnittsansicht längs einer Linie K-K' in (a).
25 veranschaulicht das Prinzip der optischen Modulation eines herkömmlichen optischen Modulators.
26 ist eine Draufsicht einer Matrix aus elliptischen Mikrolinsen des Beugungstyps.
27 ist eine Ansicht, die eine Struktur eines optischen Modulators zeigt, der eine Matrix aus beweglichen Spiegeln verwendet.
DIE BESTE AUSFÜHRUNGSART DER ERFINDUNG
(Ausführungsform 1)
1(a) und 1(b) sind eine von einer unteren Oberfläche gesehene perspektivische Ansicht, die eine Struktur eines optischen Modulators in der Ausführungsform 1 zeigt, und eine Seitenansicht davon, wobei 2 eine Querschnittsansicht längs einer Linie A-A' in 1 ist.
Im optischen Modulator der vorliegenden Ausführungsform sind, wie in 1 gezeigt ist, eine Mikrolinse 3a als erstes Fokussierungsmittel und eine Mikrolinse 3b als zweites Fokussierungsmittel auf einer ersten Oberfläche ausgebildet, die eine Oberfläche eines lichtdurchlässigen Substrats 1 ist, das aus Glas oder dergleichen hergestellt ist und eine Dicke von z. B. 2 mm aufweist. Die Mikrolinsen 3a und 3b sind einander benachbart vorgesehen, wobei sie eine völlig gleiche Form besitzen.
Eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 des Reflexionstyps ist auf einer zweiten Oberfläche ausgebildet, die der ersten Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats 1 gegenüberliegt. Die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 ist mit ihrer Mitte an einem Kreuzungspunkt einer vertikalen Linie zu der Ebene (der ersten Oberfläche), in der die Linsen ausgebildet sind, die sich von der Mitte einer Geraden, die die Mitte der Linse 3a mit der Mitte der Linse 3b verbindet, erstreckt, und der Ebene (der zweiten Oberfläche), in der die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 ausgebildet ist, angeordnet vorgesehen. Mit anderen Worten, in der vorliegenden Ausführungsform ist die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 genau unter dem Mittelpunkt zwischen den Mikrolinsen 3a und 3b angeordnet.
In der vorliegenden Ausführungsform wurden kreisförmige Linsen mit einer Öffnung von 1 mm als die Mikrolinsen 3a und 3b verwendet. Derartige kreisförmige Linsen können durch irgendein Verfahren hergestellt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Substrat 1 mit einem Resist beschichtet, wird das Substrat 1 bei einer Erweichungstemperatur des Resists oder höher erwärmt, um das Fließen des Resists zu verursachen, und wird der Resist durch die Oberflächenspannung in eine Bergstruktur geformt.
Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform kreisförmige Mikrolinsen verwendet werden, ist die Form der Mikrolinsen nicht darauf eingeschränkt. Es können z. B. rechtwinklige oder elliptische Linsen verwendet werden. Darüber hinaus kann eine Mikrolinse des Beugungstyps oder eine asphärische Linse durch einen Halbleiterprozess wie etwa Photolithographie, Ätzen und Abscheidung hergestellt werden. 3(a) ist eine Draufsicht, die ein Beispiel elliptischer Mikrolinsen des Beugungstyps zeigt. 3(b) ist eine Querschnittsansicht längs einer x-z-Ebene einer Mikrolinse in 3(a). Eine Mikrolinse des Beugungstyps mit einer Binär-/Mehrfachebenen-Struktur in der Form von Stufen im Querschnitt, wie in 3(b) gezeigt ist, kann durch wiederholte Photolithographie, wiederholtes Ätzen/wiederholte Abscheidung dünner Schichten, was in einem normalen Halbleiterprozess verwendet wird, in Massenfertigung hergestellt werden. Daher können Mikrolinsen erhalten werden, die eine hervorragende Produktivität in der Massenfertigung und eine hervorragende Fertigungsgenauigkeit besitzen.
Das auftreffende Licht 4 mit einem Strahldurchmesser von 0,9 mm trifft z. B. auf die Mikrolinse 3a auf, sodass eine optische Achse des auftreffenden Lichts 4 einen Winkel θ1 (z. B. 20,2°) in Bezug auf die in 1(b) gezeigte Richtung der z-Achse aufweist, bewegt sich durch das Substrat 1, während seine optische Achse einen Auftreffwinkel θ (z. B. 13,3°) aufweist, und wird auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 fokussiert. Hier wird das auftreffende Licht 4 reflektiert (Reflexionswinkel θ: z. B. 13,3°), durch die Mikrolinse 3b kollimiert und als das ausgehende Licht 5 ausgegeben, wobei die optische Achse einen Ausgangswinkel θ1 (z. B. 20,2°) aufweist.
In der vorliegenden Ausführungsform ist ein lichtabsorbierendes Element 6 in einem Bereich der Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats 1 vorgesehen, der von den Bereichen, in denen die Mikrolinsen 3a und 3b und die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 ausgebildet sind, verschieden ist. Das lichtabsorbierende Element 6 wurde erzeugt, indem eine Schicht, die eine lichtabsorbierende Funktion in Bezug auf eine Wellenlänge des auftreffenden Lichts besitzt, Z. B. eine mit einem Polymer wie etwa Polyimid und PMMA gemischte Kohlenstoff- oder Phthalocyanin-Verbindung, beschichtet wurde. Die Struktur und das Verfahren für die Fertigung des lichtabsorbierenden Elements 6 sind jedoch nicht darauf eingeschränkt. Das lichtabsorbierende Element 6 kann durch Aufdampfen einer organischen Schicht eines Pigments oder dergleichen ausgebildet werden, die eine lichtabsorbierende Wirkung in Bezug auf eine Wellenlänge des auftreffenden Lichts besitzt. Ein derartiges lichtabsorbierendes Element 6 besitzt die Wirkung, das Streulicht im Substrat 1 und vom Äußeren des Substrats 1 zu beseitigen und den Rauschabstand des ausgehenden Lichts 5 zu verbessern.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das lichtabsorbierende Element 6 darüber hinaus an dem Umfang der Mikrolinsen 3a und 3b vorgesehen. Eine derartige Struktur besitzt den Vorteil, dass nur zugelassen wird, dass die Bereiche mit zufriedenstellenden Linseneigenschaften als das erste und zweite Fokussierungsmittel verwendet werden, ohne den Umfang der Mikrolinsen zu verwenden, wo sich die Linseneigenschaften wegen der Oberflächenspannung in Bezug auf das Substrat 1 im Allgemeinen wahrscheinlich verschlechtern.
Die ebene Struktur der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 ist in 1(a) als eine perspektivische Ansicht gezeigt, wobei die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 z. B. eine Größe von 100 μm × 100 μm aufweist. Im Folgenden werden anhand der 2 und 4 die Struktur und die Fertigungsschritte der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 beschrieben. In der folgenden Beschreibung der Struktur der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 wird die Struktur beschrieben, wie sie von der Rückseite (der zweiten Oberfläche) das Substrat 1 gesehen wird, wobei daher die vertikale Beziehung zu der in 2 entgegengesetzt ist.
Zuerst werden, wie in 4(a) gezeigt ist, eine lichtdurchlässige leitende Schicht 7, die als eine erste Elektrode dient, und eine reflektierende Schicht 8 in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats 1 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Glassubstrat mit einer Dicke von 2 mm als das Substrat 1 verwendet, wird eine ITO-Schicht mit einer Dicke von 500 Å auf dem Substrat 1 als die lichtdurchlässige leitende Schicht 7 ausgebildet und wird eine Al-Schicht mit einer Dicke von z. B. 4000 Å als die reflektierende Schicht 8 ausgebildet.
Danach wird eine (nicht gezeigte) Resistmaske auf der reflektierenden Schicht 8 ausgebildet, wobei die reflektierende Schicht 8 durch Ätzen mit einem Muster mit einer geeigneten Form versehen wird, wodurch ein erstes Gitter 8a ausgebildet wird, wie in 4(b) gezeigt ist. Danach wird, wie in 4(c) gezeigt ist, eine isolierende Schicht 9 mit einer Dicke von L₂ ausgebildet, um das Gitter 8a abzudecken. In der vorliegenden Ausführungsform wurde eine SiO₂-Schicht mit einer Dicke von 0,086 μm als die isolierende Schicht 9 ausgebildet. Die isolierende Schicht 9 wird verwendet, um einen Kurzschluss zwischen dem ersten Gitter 8a und dem zweiten Gitter 8b, das später beschrieben wird, zu verhindern.
Darüber hinaus werden eine Opferschicht 10 und eine reflektierende Schicht 8' ausgebildet, wie in den 4(d) und 4(e) gezeigt ist. In der vorliegenden Ausführungsform wurden eine Polyimid-Schicht mit einer Dicke von 0,3 μm als die Opferschicht 10 und eine Al-Schicht mit einer Dicke von z. B. 4000 Å als die reflektierende Schicht 8' ausgebildet. Die Opferschicht 10 dient als eine Abstandshalterschicht. Danach wird eine (nicht gezeigte) Resistmaske auf der reflektierenden Schicht 8' ausgebildet, wobei die reflektierende Schicht 8' durch Ätzen mit einem Muster mit einer geeigneten Form versehen wird, wodurch ein zweites Gitter 8b, das als eine zweite Elektrode dient, und eine Elektrode 8c ausgebildet werden, wie in 4(f) gezeigt ist. Das zweite Gitter 8b ist als mehrere Balken ausgebildet, deren beide Enden auf der Opferschicht (der Abstandshalterschicht) 10 unterstützt und mit der Elektrode 8c elektrisch verbunden sind. Schließlich wird die Opferschicht 10 entfernt. Dies erlaubt, dass ein Raum mit einem Abstand L₃ zwischen dem zweiten Gitter 8b und der isolierenden Schicht 9 ausgebildet wird.
Wenn zwischen der ersten Elektrode 7 und der zweiten Elektrode 8b eine Spannung angelegt wird, kommt das zweite Gitter 8b durch die elektrostatische Kraft mit der SiO₂-Schicht 9 in Kontakt. Im Ergebnis ändert sich der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Gitter 8a und 8b. Dies ermöglicht sogar, dass die Ausgangsleistung des auftreffenden Lichts von der Seite des Substrats 1 gesteuert wird.
Eine Dicke L₂ der SiO₂-Schicht 9 und ein Abstand L₃ im Raum zwischen dem zweiten Gitter 8b und der SiO₂-Schicht 9 werden so eingestellt, dass sie L₂ = λ/(4ncosθ), L₃ = λ/(4cosθ1) erfüllen, wobei der Brechungsindex der SiO₂-Schicht 9 n (z. B. 1,5) ist, während die Wellenlänge des auftreffenden Lichts 4 λ (z. B. 0,5 μm) beträgt. Folglich ist in einem Zustand, in dem keine Spannung angelegt ist, wie in 2(a) gezeigt ist, der Abstand zwischen dem ersten Gitter 8a und dem zweiten Gitter 8b, gesehen von der Seite des auftreffenden Lichts 4, 1/2 Wellenlänge, wobei die Phasen des Lichts bei einem Hin- und Rücklauf übereinstimmen. Das heißt, wenn keine Spannung angelegt ist, arbeitet die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 in der gleichen Weise wie ein Spiegel, wobei nur das reflektierte Licht 5, das das gebeugte Licht nullter Ordnung ist, erzeugt wird. Andererseits ist der Abstand zwischen dem ersten Gitter 8a und dem zweiten Gitter 8b 1/4 Wellenlänge, wenn eine Spannung angelegt ist, wie in 2(b) gezeigt ist. Daher werden die Phasen bei einem Hin- und Rücklauf entgegengesetzt, wobei der reflektierte Lichtstrahl verschwindet, wodurch das gebeugte Licht 11a und 11b ±1. Ordnung erzeugt wird. Das heißt, die Intensität des reflektierten Lichts 5 oder die Intensität des gebeugten Lichts 11a und 11b ±1. Ordnung kann moduliert werden; in der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch dem reflektierten Licht (dem gebeugten Licht nullter Ordnung) Beachtung geschenkt, wobei das reflektierte Licht moduliert wird.
Der optische Modulator fokussiert das auf die Mikrolinse 3a auftreffende Licht 4, lenkt das auftreffende Licht 4 auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2, kollimiert das reflektierte Licht, das das gebeugte Licht nullter Ordnung ist, durch die Mikrolinse 3b und gibt das kollimierte Licht als das ausgehende Licht 5 aus. Dies ermöglicht, dass die Leistung des ausgehenden Lichts unter Verwendung der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 mit einem Bereich moduliert wird, der viel kleiner ist als die Strahldurchmesser des auftreffenden Lichts 4 und des ausgehenden Lichts 5. In der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 mit einer Größe von 100 μm × 100 μm, die wie oben beschrieben hergestellt worden ist, ist es nicht wahrscheinlich, dass das zweite Gitter 8b während des Schritts des Schwebens des zweiten Gitters 8b an der SiO₂-Schicht 9 anhaftet. Folglich kann eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 mit einer guten Ausbeute hergestellt werden.
Da die Größe des Gitterabschnitts abnimmt, kann darüber hinaus die Ansprechgeschwindigkeit verbessert werden.
Darüber hinaus sind in dem optischen Modulator der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben worden ist, die Mikrolinsen 3a und 3b und die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 monolithisch auf den Vorder- und Rückseiten des lichtdurchlässigen Substrats 1 integriert. Somit kann ein optischer Modulator erhalten werden, der hinsichtlich der Struktur stabil ist.
In dem Fall, in dem das auftreffende Licht auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 unter Verwendung einer Mikrolinse fokussiert wird, ist es erforderlich, die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 genau im Brennpunkt der Mikrolinse anzuordnen. Im optischen Modulator der vorliegenden Ausführungsform kann jedoch der Abstand zwischen der Mikrolinse und der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 mit Leichtigkeit genau eingestellt werden, indem nur die Dicke des lichtdurchlässigen Substrats 1 so vorgeschrieben wird, dass sie der Brennweite der Mikrolinse entspricht. Folglich kann der Zusammenbau mit guter Genauigkeit ausgeführt werden.
Eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung und die Fokussierungsmittel, die das auftreffende Licht auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung fokussieren, können auf getrennten Substraten geschaffen und danach kombiniert werden. Darüber hinaus können ein herkömmlicher optischer Modulator und eine Mikrolinse kombiniert werden, obwohl sie nicht integriert werden können.
Darüber hinaus kann anstelle der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung des Reflexionstyps, die in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, eine Kombination aus einer Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung, die in der Form eines Durchlässigkeitstyps arbeitet, und einem Reflexionsmittel wie etwa einem Spiegel mit den ersten und zweiten Fokussierungsmitteln wie etwa Mikrolinsen verwendet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird als die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung eine Vorrichtung mit einer Gitterstruktur verwendet, die die Beugung nutzt. Die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung ist nicht darauf eingeschränkt. Irgendeine Vorrichtung, die eine Ausgangsleistung des Lichts steuern kann, kann verwendet werden. Es kann z. B. ein beweglicher Spiegel mit einer Mikrospiegelstruktur, der durch eine elektrostatische Kraft gesteuert werden kann, verwendet werden.
5 zeigt eine Struktur im Querschnitt eines optischen Modulators, der einen beweglichen Spiegel als eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung verwendet. In diesem optischen Modulator sind ein Substrat 20 mit einem beweglichen Spiegel 24, der auf einer Oberfläche vorgesehen ist, und ein lichtdurchlässiges Substrat 22 mit den Mikrolinsen 3a und 3b als die ersten und zweiten Fokussierungsmittel, die auf einer Oberfläche vorgesehen sind, in einer derartigen Weise angeordnet, dass der bewegliche Spiegel 24 den Mikrolinsen 3a und 3b gegenüberliegt. Jeder bewegliche Spiegel 24 ist genau unter einem Mittelpunkt zwischen den benachbarten Mikrolinsen 3a und 3b in derselben Weise wie in der oben erwähnten Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 mit einer Gitterstruktur angeordnet, reflektiert das Licht 4, das durch die Mikrolinse 3a auftrifft, und gibt das Licht 4 als das reflektierte Licht 5 durch die Mikrolinse 3b aus. In dem optischen Modulator mit einer derartigen Struktur wird die Lichtmodulation nur unter Nutzung der Reflexion des Lichtes ausgeführt. Daher gibt es insofern einen Vorteil, als die Ausgangsleistung nicht von einer Wellenlange des einfallenden Lichts 4 abhängt und die Vorrichtung leicht zu verwenden ist.
(Ausführungsform 2)
6 ist eine von einer unteren Oberfläche gesehene perspektivische Ansicht, die eine Grundstruktur eines optischen Modulators der Ausführungsform 2 zeigt. In 6 sind die gleichen Komponenten wie diejenigen in 1 durch dieselben Bezugszeichen wie jene darin bezeichnet, wobei ihre Beschreibung weggelassen ist.
Der optische Modulator der vorliegenden Ausführungsform ist von dem der oben erwähnten Ausführungsform 1 nur in den Strukturen der ersten Fokussierungsmittel, die das Licht auf eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 fokussieren, und der zweiten Fokussierungsmittel, die das Licht von der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 ausgeben, verschieden. In der Ausführungsform 1 werden die kreisförmigen Mikrolinsen 3a und 3b als die ersten und zweiten Fokussierungsmittel verwendet. In der vorliegenden Ausführungsform sind jedoch die elliptischen Mikrolinsen 3'a und 3'b in einer derartigen Weise vorgesehen, dass ihre Hauptachsen zueinander benachbart sind.
Jede der elliptischen Mikrolinsen 3'a und 3'b besitzt eine ähnliche elliptische Form, in der ein Querschnitt in einer Richtung der Dicke allmählich kleiner wird. Sie sind in einer derartigen Weise konstruiert, dass ein Größenverhältnis einer Hauptachse zu einer Nebenachse eines Ellipsoids 1/cosθ1 wird, wobei θ1 ein Auftreffwinkel des auftreffenden Lichts ist.
Wie oben beschrieben worden ist, sind die Mikrolinsen 3'a und 3'b so konstruiert, dass sie elliptische Formen in Übereinstimmung mit dem Auftreffwinkel besitzen, wodurch die in Bezug auf das Licht, das schräg auf die Mikrolinse auftrifft, verursachte Aberration verringert wird, wobei die optische Modulation zufriedenstellend ausgeführt werden kann.
In der vorliegenden Ausführungsform war vorgeschrieben, dass das Größenverhältnis einer Hauptachse zu einer Nebenachse eines Ellipsoids z. B. bei θ1 = 35° z. B. 1,22 beträgt. Die Vorrichtung konnte selbst bei einem so großen Auftreffwinkel zufriedenstellend arbeiten. Insbesondere sind als die elliptischen Mikrolinsen elliptische Mikrolinsen des Beugungstyps mit einer Binär-/Mehrfachebenen-Struktur, wie in den 3(a) und (b) gezeigt ist, hinsichtlich der Fertigung geeignet.
(Ausführungsform 3)
Eine nochmals weitere Ausführungsform der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung wird beschrieben, indem ein Infrarotsensor beschrieben wird, auf den die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung angewendet wird.
In den Ausführungsformen 1 und 2 hat das Gitter der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung die Form eines Rechtecks. In Ausführungsform 3 ist eine trapezförmige Gitterkonfiguration angenommen. Im Folgenden wird die Ausführungsform 3 anhand der Zeichnung beschrieben.
Die 7 und 8 sind eine perspektivische Ansicht, die eine Grundstruktur eines Infrarotsensors zeigt, der eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung aus Ausführungsform 3 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, und eine Querschnittsansicht davon. Ein Infrarotsensor 100 der vorliegenden Erfindung besitzt eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101, ein pyroelektrisches Element 103 und eine Linse 105. Die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 und das pyroelektrische Element 103 sind wie in 8 gezeigt in einem Gehäuse 111 untergebracht. Die Linse 105 ist an einer oberen Oberfläche des Gehäuses 111 befestigt. Die Linse 105 ist z. B. eine Linse des Beugungstyps mit einer quadratischen Öffnung, die aus Silicium hergestellt ist, die einen wie in 8 gezeigten Querschnitt besitzt und die Licht 107 fokussiert, das auf den Infrarotsensor 100 auftrifft. Die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 ist so in dem optischen Weg des durch die Linse 105 fokussierten Lichts 107 angeordnet, dass sie um einen Winkel von θ2 in Bezug auf eine Oberfläche parallel zu der Oberfläche, an der die Linse 105 befestigt ist, geneigt ist. Das pyroelektrische Element 103 ist in der Weise angeordnet, dass wenigstens ein Teil der Lichtausgabe von der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 auf das pyroelektrische Element 103 auftrifft.
9 ist eine Draufsicht der in den 7 und 8 gezeigten Linse 105. Wie in 9 gezeigt ist, ist die Linse 105 in dem Infrarotsensor 100 der vorliegenden Ausführungsform eine Linse des Beugungstyps, die eine Öffnung z. B. in Form eines Quadrats hat und z. B. einen vierstufigen Querschnitt aufweist. Wie in 9 gezeigt ist, sind in den vier Ecken des Quadrats in der vorliegenden Ausführungsform Beugungsgitter gebildet, wodurch eine Fläche der Öffnung der Linse erhöht wird und die Lichtausnutzungseffizienz verbessert wird.
Wie in 7 gezeigt ist, hat das pyroelektrische Element 103 wegen seiner Leichtigkeit der Fertigung und Kostengünstigkeit allgemein eine rechtwinklige Form. Allerdings besitzt eine Lichtfleckform auf dem pyroelektrischen Element, wenn auftreffendes Licht z. B. durch eine normale kreisförmige Linse fokussiert wird, ebenfalls eine kreisförmige Form. 10 zeigt ein Beispiel einer Lichtfleckform auf dem pyroelektrischen Element 103. 10(a) zeigt den Fall, dass das auftreffende Licht unter Verwendung einer herkömmlichen kreisförmigen Linse auf das pyroelektrische Element fokussiert wird. Wie aus 10(a) hervorgeht, werden die vier Eckabschnitte des pyroelektrischen Elements zu einem toten Raum, wo das Licht nicht auftrifft, sodass nicht das gesamte pyroelektrische Element effektiv genutzt werden kann.
10(b) zeigt eine Lichtfleckform in dem Fall, dass die Linse 105 wie in Ausführungsform 3 die Form eines Rechtecks hat. Wie in 10(b) gezeigt ist, wird ein auf dem pyroelektrischen Element 103 gebildeter Lichtfleck zu einem Rechteck, dessen Größe kleiner als im Fall der Verwendung einer kreisförmigen Linse ist, wobei ein pyroelektrisches Element mit einer kleineren Fläche verwendet werden kann, was zu einer Senkung der Kosten führt. Genauer kann die Fläche des pyroelektrischen Elements unter Verwendung einer rechtwinkligen Linse als einer Linse zum Fokussieren von Licht auf das pyroelektrische Element um 25 % verringert werden. Gleichzeitig wird es möglich zuzulassen, dass Licht auf das gesamte pyroelektrische Element auftrifft, wodurch der Pegel eines Ausgangssignals von dem Infrarotsensor gegenüber einem herkömmlichen Wert um 25 % oder mehr erhöht werden kann.
Wenn wie in Ausführungsform 3 eine Linse mit einer rechtwinkligen Öffnung verwendet wird, wird eine Lichtfleckform des Lichts, das auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 auftrifft, wie in 7 gezeigt ist, zu einem Trapez. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Größe der Linse 105 z. B. 3 mm, ist ihre Brennweite 6 mm und ist der Neigungswinkel θ2 gleich 45°, wobei die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 z. B. an einer Position in der Mitte zwischen der Linse 105 und dem pyroelektrischen Element 103 angeordnet ist. Somit ist die Lichtfleckform ein Trapez mit einer Seite (der unteren Seite) näher zu der Linse 105 von 2,0 mm, einer Seite (der oberen Seite) weiter von der Linse 105 von 1,2 mm und einer Höhe (z-Richtung) von 2,3 mm.
11(a) ist eine Draufsicht der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 aus Ausführungsform 3 und 11(b) ist eine Querschnittsansicht längs einer Linie B-B' in 11(a).
Ein Substrat 121 der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 wird z. B. durch thermisches Oxidieren eines Si-Wafers zum Ausbilden einer thermischen Oxid schicht mit einer Dicke von 0,1 μm und durch Abscheiden einer Siliciumnitridschicht bis auf eine Dicke von 0,2 μm durch Niederdruck-Gasphasenabscheidung nach chemischem Verfahren (im Folgenden LPCVD genannt) zum Ausbilden einer isolierenden Schicht erhalten. Auf dem Substrat 121 wird eine Abstandshalterschicht 123 ausgebildet, die z. B. aus einer mit einer großen Menge Phosphor dotierten Siliciumoxidschicht hergestellt ist. Auf der Abstandshalterschicht 123 wird eine elastische Schicht 125 ausgebildet. In der Ausführungsform 3 wurde die elastische Schicht 125 aus einer Siliciumnitridschicht ausgebildet, wobei ihre Restspannung verringert war. Wie in 11(b) gezeigt ist, werden die Balken 126 dadurch ausgebildet, dass die elastische Schicht 125 mit einem Muster versehen wird, wobei auf den Balken 126 obere reflektierende Schichten 127 ausgebildet werden. Auf dem Substrat 121 werden untere reflektierende Balken 128 ausgebildet. Diese reflektierenden Schichten 127 und 128 bestehen z. B. aus Au mit einer Dicke von 0,1 μm. Wenn das fokussierte Infrarotlicht 115 auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 mit einer solchen Struktur auftrifft, wird auf der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101, wie in 11(a) gezeigt ist, ein Lichtfleck 129 des auftreffenden Lichts in Form eines Trapezes gebildet.
Wie in 11(a) gezeigt ist, hat die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 in Ausführungsform 3 eine Trapezform. Dies entspricht der Verwendung einer rechtwinkligen Linse, die den Lichtfleck 129 auf der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 wie oben beschrieben in Form eines wie in 11(a) gezeigten Trapezes bildet. Wie oben beschrieben wurde, hat die Form des Lichtflecks 129 in Ausführungsform 3 eine obere Seite von 1,2 mm und eine untere Seite von 2,0 mm. Somit ändert sich die Breite in y-Richtung. Somit ändert sich bei einem Gitter, das aus Balken besteht, die wie in einer herkömmlichen Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung parallel zueinander sind, die Anzahl der Balken in dem Lichtfleck in der Nähe der oberen Seite und der unteren Seite des Lichtflecks. Dies führt zur Ungleichförmigkeit der Beugung an den oberen und an den unteren Positionen. Im Ergebnis nimmt eine Modulationsefflzienz ab. Im Gegensatz dazu ist die Anzahl der Balken in dem Lichtfleck 129 bei der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 der vorliegenden Ausführungsform dadurch, dass die Periode der Balken 126, die ein Gitter bilden, in Übereinstimmung mit der Form des Lichtflecks 129 geändert ist, konstant gemacht, wodurch eine gleichförmige Beugungserscheinung auftreten kann, was verhindert, dass die Beugungseffizienz abnimmt.
Nachfolgernd wird anhand von 12 ein Beispiel der Schritte der Fertigung der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 beschrieben. In 12 sind die gleichen Komponenten wie jene in 11 mit den gleichen Bezugszeichen wie darin bezeichnet. Ihre Beschreibung wird weggelassen.
Zunächst wird ein Substrat 121 mit einer isolierenden Schicht darauf hergestellt. Als ein Substrat wird z. B. ein Siliciumsubstrat oder dergleichen verwendet. In der vorliegenden Ausführungsform wurde ein Siliciumsubstrat verwendet und thermisch oxidiert, um eine Oxidschicht mit einer Dicke von 0,1 μm auszubilden, woraufhin durch LPCVD eine Siliciumnitridschicht mit einer Dicke von 0,5 μm abgeschieden wurde.
Wie in 12(a) gezeigt ist, wird daraufhin auf dem Substrat 121 z. B. durch LPCVD eine Abstandshalterschicht 123 ausgebildet, die z. B. aus einer mit einer großen Menge Phosphor dotierten Siliciumoxidschicht hergestellt wird. Die Dicke der Abstandshalterschicht 123 ist als λ/(4cosθ2) gegeben, wobei λ eine Wellenlänge des auf eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung auftreffenden Lichts ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Wellenlänge λ des auftreffenden Lichts als 10 μm vorgeschrieben. θ2 bezeichnet einen Neigungswinkel der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 in Bezug auf eine Oberfläche parallel zu einer Oberfläche, an der eine Linse befestigt ist, d. h. einen Winkel, unter dem Licht auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung auftrifft. In der vorliegenden Ausführungsform ist wie oben beschrieben θ2 = 45°. Somit wurde in der vorliegenden Ausführungsform durch LPCVD eine mit einer großen Menge Phosphor dotierte Siliciumoxidschicht bis auf eine Dicke von 3,5 μm abgeschieden.
Nachfolgend wird auf der Abstandshalterschicht 123, wie in 12(b) gezeigt ist, eine elastische Schicht 125 mit einer Dicke von λ/(4cosθ2) ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform wurde durch LPCVD eine Siliciumnitridschicht, deren in der Schicht verbleibende Zugfestigkeit durch Erhöhen des Verhältnisses des Gehalts an Silicium z. B. auf 200 MPa oder weniger verringert wurde, bis auf eine Dicke von 3,5 μm ausgebildet.
Daraufhin wird auf der elastischen Schicht 125 ein Resist rotationsbeschichtet, wobei der Resist Licht ausgesetzt und entwickelt wird, wodurch, wie in 12(c) gezeigt ist, eine Resistmaske 131 ausgebildet wird. Daraufhin wird die elastische Schicht 125 durch Trockenätzen mit einem Muster versehen, um Balken 126 und Öffnungen 132 auszubilden. Daraufhin wird der Resist 131 entfernt und wird die in den Öffnungen 132 und unter den Balken 126 positionierte Abstandshalterschicht 123 durch isotropes Nassätzen unter Verwendung gepufferter Flusssäure entfernt. Somit schweben die Balken 126, wie in 12(e) gezeigt ist. Im Ergebnis werden beide Enden der Balken 126 an der Abstandshalterschicht 123 unterstützt.
Schließlich wird auf dem resultierenden Substrat eine reflektierende Schicht, die z. B. aus Au hergestellt wird, mit einer Dicke von 0,1 μm aufgedampft, wodurch, wie in 12(f) gezeigt ist, obere reflektierende Schichten 127 und untere reflektierende Schichten 128 ausgebildet werden. In den oben erwähnten Schritten wird eine Gitterstruktur der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung fertiggestellt.
Anhand von 13 wird der Betrieb der wie oben beschrieben konstruierten Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung beschrieben. Die gleichen Komponenten wie jene in 12 sind in 13 mit denselben Bezugszeichen wie dort bezeichnet. Ihre Beschreibung wird weggelassen.
Die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 der Ausführungsform 3 arbeitet dadurch, dass eine zwischen den oberen reflektierenden Schichten 127 und dem Substrat 121 angelegte Spannung ein-/ausgeschaltet wird. 13(a) zeigt einen Zustand, in dem zwischen den oberen reflektierenden Schichten 127 und dem Substrat 121 keine Spannung angelegt ist, wobei die Balken 126 schweben und zwischen den Balken 126 und dem Substrat 121 eine Luftschicht 137 gebildet ist. Zu diesem Zeitpunkt ist der Stufenunterschied zwischen den Oberflächen der oberen reflektierenden Schichten 127 und den Oberflächen der unteren reflektierenden Schichten 128 auf einen Wert eingestellt, der durch λ/(2cosθ2) repräsentiert ist, wobei z. B. angenommen ist, dass ein Auftreffwinkel, unter dem das zu modulierende Licht 135 auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 auftrifft, θ2 ist (siehe 13) und eine Wellenlänge des Lichts 135 λ ist.
Zum Beispiel ist in Ausführungsform 3 θ2 = 45° und λ = 10 μm, sodass der Wert 7,0 μm ist. Zu diesem Zeitpunkt ist die Phasendifferenz zwischen dem von den oberen reflektierenden Schichten 127 reflektierten Licht und dem von den unteren reflektierenden Schichten 128 reflektierten Licht im Hin- und Rücklauf 2π, was einer Wellenlänge entspricht, wodurch die Phasen übereinstimmen. Somit dient die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 als ein normaler Spiegel, wobei das auftreffende Licht 135 zu gebeugtem Licht 136 nullter Ordnung wird und auf eine Auftreffseite reflektiert wird.
Wenn nachfolgend, wie in 13(b) gezeigt ist, zwischen den oberen reflektierenden Schichten 127 und dem Substrat 121 eine Spannung angelegt wird, bilden die oberen reflektierenden Schichten 127, die obere Elektroden sind, und das Substrat 121, das eine untere Elektrode ist, einen Kondensator, zwischen dem die Luftschicht 137 und eine auf der Oberfläche des Substrats 121 liegende isolierende Schicht (nicht gezeigt) liegt. Die oberen reflektierenden Schichten 127 werden z. B. positiv geladen und das Substrat 121 wird z. B. negativ geladen. Zwischen den Ladungen wird eine elektrostatische Anziehungskraft bewirkt, sodass die Balken 126 zur Seite des Substrats 121 angezogen werden, bis sie, wie in 13(b) gezeigt ist, mit der Oberfläche des Substrats 121 in Kontakt gelangen. Zu diesem Zeitpunkt ist der Stufenunterschied zwischen den Oberflächen der oberen reflektierenden Schichten 127 und den Oberflächen der unteren reflektierenden Schichten 128 auf einen Wert eingestellt, der durch λ/(4cosθ2), z. B. 3,5 μm in Ausführungsform 3, gegeben ist. Somit wird die Phasendifferenz zwischen dem von den Oberflächen der oberen reflektierenden Schichten 127 reflektierten Licht und dem von den Oberflächen der unteren reflektierenden Schichten 128 reflektierten Licht im Hin- und Rücklauf π, was einer halben Wellenlänge entspricht. Somit verschwinden diese Lichtbalken. Im Ergebnis wird gebeugtes Licht nullter Ordnung beseitigt und gebeugtes Licht, das von gebeugtem Licht nullter Ordnung verschieden ist, ausgegeben. Wenn Z. B., wie in 13(b) gezeigt ist, zwischen den oberen reflektierenden Schichten 127 und dem Substrat 121 eine Spannung angelegt wird, wird gebeugtes Licht 138a bzw. 138b ±1. Ordnung mit einer Beugungseffizienz von 41 % erzeugt.
Tatsächlich werden die Balken 126 in der Nähe der Abschnitte (Abschnitt C und Abschnitt D in 11(a)) an beiden Enden jedes Balkens 126, die an der Abstandshalterschicht 123 unterstützt sind, nicht vollständig zu dem Substrat 121 angezogen. Somit werden die Balken 126, wie in 11(a) gezeigt ist, in einer Längsrichtung länger als der Lichtfleck 129 auftreffenden Lichts gemacht, wodurch verhindert wird, dass Licht in diese unvollständigen Operationsabschnitte eintritt, um zu verhindern, dass das Modulationsverhältnis abnimmt.
Gemäß dem oben erwähnten Betrieb ist es in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 der Ausführungsform 3 möglich, die Intensität des gebeugten Lichts nullter Ordnung durch Ein-/Ausschalten einer angelegten Spannung zu modulieren.
Nachfolgend wird die Konfiguration eines Gitterabschnitts der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 in Ausführungsform 3 und insbesondere die Einstellung einer Periode des Gitters beschrieben. In dem Infrarotsensor 100 aus Ausführungsform 3 trifft auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 anstelle von kollimiertem Licht fokussiertes Licht auf. Somit haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung Folgendes festgestellt: In der Mitte in der y-Richtung in dem Gitterabschnitt der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 wird (wenn keine Spannung angelegt wird) eine Beugungseffizienz nullter Ordnung von nahezu 100 % erhalten; allerdings ist ein Auftreffwinkel, wie durch einen Winkel β in 11(b) gezeigt ist, an dem Umfang in der y-Richtung geneigt, sodass die Beugungseffizienz allmählich abnimmt. Aus dem gleichen Grund nimmt die Beugungseffizienz nullter Ordnung von 0 % am Umfang des Gitters zu, wenn eine Spannung angelegt wird, wobei die Modulationseffizienz der Lichtmenge als Ganzes abnimmt. Allerdings haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung das Folgende festgestellt: Wenn eine Periode Λ des Gitters das Siebenfache oder mehr der Wellenlänge λ des auftreffenden Lichts ist (Λ/λ°≥ 7) , ist die Verringerung der Beugungseffizienz selbst in dem Fall klein, dass das Licht schräg auftrifft, wobei das auftreffende Licht als fokussiertes Licht in dem Infrarotsensor 100 kein Problem verursacht. Somit wird die minimale Periode Λ in dem Abschnitt C aus 11(a) in Ausführungsform 3 so eingestellt, dass sie z. B. 70 μm ist.
Darüber hinaus wird die Periode Λ des Gitters wie oben beschrieben in Ausführungsform 3 in Übereinstimmung mit der Form des Lichtflecks des auftreffenden Lichts geändert. Genauer wird unter der Annahme, dass die Brennweite der Linse 105 f ist und dass die Länge einer Seite der quadratischen Linse 105 L ist, vorgeschrieben, dass die Periode Λ des Gitters in dem Abschnitt D in 16(a) wenigstens das (2f + L tanθ2)/(2f – L tanθ2)-fache der Periode Λ in dem Abschnitt C ist. Da in der Ausführungsform 3 f = 6 mm, L = 3 mm und θ2 = 45° ist, wird z. B. in Ausführungsform 3 vorgeschrieben, dass die Periode Λ des Gitters in dem Abschnitt D 117 μm oder mehr ist, was das 1,67-fache der Periode Λ in dem Abschnitt C ist.
Wie oben beschrieben wurde, wurde die Beugung gemäß der Struktur der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 in irgendeinem Abschnitt des Gitters in Be zug auf einen Lichtfleck in Form eines Trapezes gleichförmig ausgeführt, wobei eine hohe Modulationseffizienz erhalten werden konnte.
In der in den 32 und 33 gezeigten herkömmlichen Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung wird der Stufenunterschied zwischen den Oberflächen der oberen reflektierenden Schichten und der Oberflächen der unteren reflektierenden Schichten von 1/2 einer verwendeten Wellenlänge auf 1/4 davon geändert, wobei vorgeschrieben ist, dass der Auftreffwinkel 0° ist, d. h., es wird veranlasst, dass Licht vertikal auftrifft, wodurch auftreffendes Licht moduliert wird. Da veranlasst wurde, dass Licht vertikal auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung auftrifft, war es in einer solchen Struktur aber schwierig, gebeugtes Licht nullter Ordnung von dem auftreffenden Licht zu trennen, sodass somit als ausgehendes Licht gebeugtes Licht genutzt wurde, das von gebeugtem Licht nullter Ordnung verschieden war. Somit war die Lichtausnutzungseffizienz äußerst niedrig. In der oben erwähnten herkömmlichen Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung das Folgende festgestellt: Wenn veranlasst wird, dass Licht schräg auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung auftrifft, indem die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung geneigt wird, um gebeugtes Licht nullter Ordnung zu nutzen, wird die Phasendifferenz zu einem Zeitpunkt der Ansteuerung nicht zu einem geeigneten Wert, sodass die Modulationseffizienz abnimmt.
Im Gegensatz dazu wird der Stufenunterschied zwischen den oberen reflektierenden Schichten 127 und den unteren reflektierenden Schichten 128 in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der Ausführungsform 3 in Übereinstimmung mit dem Wert des Auftreffwinkels θ2 als λ/(2cosθ2) bzw. λ/(4cosθ2) eingestellt. Infolgedessen kann gebeugtes Licht nullter Ordnung leicht getrennt werden, ohne die Modulationseffizienz zu verringern.
Wie oben beschrieben wurde, kann in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform in dem Gitterabschnitt eine gleichförmige Beugungswirkung erhalten werden, wobei sich die Modulationscharakteristiken nicht teilweise verschlechtern. Die Konfiguration des Gitters (der Stufenunterschied zwischen den oberen reflektierenden Schichten und den unteren reflektierenden Schichten, die Periode der Balken usw.) wird in Übereinstimmung mit den Bedingungen, unter denen Licht auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung auftrifft, d. h. mit einem Auftreffwinkel, mit der Form eines Lichtflecks, den das auftreffende Licht auf dem Gitter bildet, und dergleichen ausgelegt, wodurch ermög licht wird, dass Licht schräg und nicht vertikal auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung auftrifft. Im Ergebnis kann als ausgehendes Licht leicht gebeugtes Licht nullter Ordnung erhalten werden, ohne die Modulationseffizienz zu verringern. Somit kann unter Verwendung der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung ein miniaturisierter Infrarotsensor mit hoher Lichtausnutzungseffizienz und hoher Empfindlichkeit geschaffen werden.
In Ausführungsform 3 ist insbesondere der Fall beschrieben worden, dass eine Linse zum Fokussieren von auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung auftreffendem Licht eine rechtwinklige Öffnung hat und dass die Konfiguration des Gitters so konstruiert ist, dass sie in Übereinstimmung mit der Form eines Lichtflecks von zu fokussierendem Licht ein Trapez ist. Allerdings sind die Form der Linse und die Konfiguration des Gitters darauf nicht beschränkt. Selbst dann, wenn eine Linse eine Öffnung mit einer anderen Form hat, in der die Anzahl der Balken in einem Lichtfleck von auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung auftreffendem Licht verschieden ist, wird durch das Einstellen der Konfiguration des Gitters in Übereinstimmung mit der Form des Lichtflecks kein Problem verursacht. Darüber hinaus ist es nicht besonders erforderlich, dass sich die Periode des Gitters in seiner Längsrichtung gemäß einer linearen Funktion ändert. Eine Funktion, die eine geeignete Konfiguration in Übereinstimmung mit der Form eines auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung auftreffendem Lichtflecks repräsentiert, sollte geeignet ausgewählt werden.
(Ausführungsform 4)
Anhand von 14 wird ein Infrarotsensor der Ausführungsform 4 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Der Infrarotsensor der Ausführungsform 4 unterscheidet sich von dem der Ausführungsform 3 nur in der Struktur einer Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung. Somit wird die Beschreibung einer schematischen Struktur des Infrarotsensors in der folgenden Beschreibung weggelassen und nur die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung beschrieben.
14 ist eine Ansicht, die eine Struktur einer Ausgangsieistungs-Steuervorrichtung der Ausführungsform 4 zeigt: (a) ist eine Draufsicht und (b) ist eine Querschnittsansicht längs einer Linie E-E' in (a).
Wie in 14(b) gezeigt ist, besitzt eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 190 der Ausführungsform 4 ein Substrat 192, auf dem ein Gitter des Reflexionstyps ausgebildet ist. Das Substrat 192 wird z. B. durch thermisches Oxidieren eines Si-Substrats zum Ausbilden einer thermischen Oxidschicht mit einer Dicke von 0,1 μm, Abscheiden einer Siliciumnitridschicht bis auf eine Dicke von 0,2 μm durch LPCVD und Ausbilden einer isolierenden Schicht hergestellt. Auf dem Substrat 192 wird eine Abstandshalterschicht 193 ausgebildet, die z. B. aus einer mit einer großen Menge Phosphor dotierten Siliciumoxidschicht hergestellt wird. Auf der Abstandshalterschicht 193 werden eine elastische Schicht 194 und Balken 195 bereitgestellt, die durch Versehen der elastischen Schicht 194 mit einem Muster in einer vorgegebene Form gebildet werden. Die elastische Schicht 194 wird z. B. aus einer Siliciumnitridschicht hergestellt, wobei ihre Restkraft verringert ist. Auf den Balken 195 werden obere reflektierende Schichten 196 ausgebildet. Darüber hinaus werden auf dem Substrat 192 durch Öffnungen 199, die gleichzeitig mit dem Balken 195 ausgebildet werden, untere reflektierende Schichten 197 ausgebildet. Die reflektierenden Schichten 196 und 197 werden Z. B. aus Au mit einer Dicke von 0,1 μm hergestellt.
In der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 190 mit einer solchen Struktur bildet auftreffendes fokussiertes Infrarotlicht 191 einen Lichtfleck 198 mit einer wie in 14(a) gezeigten Form.
Wie aus 14(a) selbstverständlich ist, unterscheidet sich die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 190 der Ausführungsform 4 von der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der Ausführungsform 3, die in 11 gezeigt ist, in der ebenen Konfiguration eines durch die Balken 195 und durch die Öffnungen 199 ausgebildeten Gitters. Die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 190 der Ausführungsform 6 ist dadurch charakterisiert, dass die Periode des Gitters in der Längsrichtung der Balken größer hergestellt ist und dass die Längen aller Balken 195 gleich hergestellt sind. 22 zeigt als ein Beispiel der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 190 den Fall, dass die beiden Enden der Balken 195 an Umfängen positioniert sind, die in dem gleichen Punkt zentriert sind.
Wie aus 11(a) selbstverständlich ist, sind die Längen der Balken in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der Ausführungsform 3 nicht gleich. Somit werden die Balken gemäß dem Anlegen einer Spannung in abnehmender Reihen folge der Länge angezogen, während die Balken in zunehmender Reihenfolge der Länge in eine ursprüngliche Position zurückkehren, wenn eine Spannung ausgeschaltet wird. Im Ergebnis werden die Übergangszeiten, d. h die Anstiegs- und Abfallzeiten des Ein/Aus des Lichts, länger, sodass die Ansteuerfrequenz nicht hoch gemacht werden kann. Zum Beispiel ist es erforderlich, die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung mit hoher Geschwindigkeit anzusteuern, wenn unter Verwendung eines Infrarotsensors mit einer Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung innerhalb einer kurzen Zeitdauer eine hochgenaue Messung durchgeführt wird. Allerdings begrenzt in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der Ausführungsform 3 der Grenzwert eines Hochgeschwindigkeitsbetriebs die Genauigkeit des Infrarotsensors.
Im Gegensatz dazu sind die Längen aller Balken 195 in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 190 aus Ausführungsform 4 gleich, sodass die Balken vollständig gleichzeitig arbeiten, wenn eine Spannung ein-/ausgeschaltet wird. Dies ermöglicht, dass eine Operation des Ein/Aus der Lichts innerhalb sehr kurzer Zeitdauer ausgeführt wird. Im Ergebnis kann die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung mit einer hohen Frequenz angesteuert werden und ermöglicht der Infrarotsensor, der die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 190 der Ausführungsform 4 verwendet, eine Detektion mit einer hohen Genauigkeit durchzuführen.
Zum Beispiel ist es in der Ausführungsform 4 der Fall, dass die beiden Enden der Balken 195 der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 190 an Umfängen positioniert sind, die in dem gleichen Punkt zentriert sind. Allerdings können die beiden Enden auf irgendeiner Kurve sein, solange die Längen der Balken 195 gleich sind. Zum Beispiel kann dadurch, dass die Mitte in der Breitenrichtung der jeweiligen Balken 195 an einem Ende auf einer Geraden angeordnet wird, die Größe der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung, die einen Lichtfleck mit derselben Größe modulieren kann, verringert werden.
In der Ausführungsform 4 ist als ein Beispiel des Infrarotsensors die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung beschrieben worden, in der die Längen aller Balken, die das Gitter bilden, gleich sind. Allerdings ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Es sollte gewürdigt werden, dass z. B. selbst dann die gleiche Wirkung erhalten werden kann, wenn die Längen aller Balken, die das Gitter bilden, in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung des optischen Modulators der Anzeigevorrichtung dieselben sind.
(Ausführungsform 5)
Anhand der 15 bis 17 wird ein Infrarotsensor der Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Infrarotsensor der Ausführungsform 5 unterscheidet sich von dem der Ausführungsform 3 nur in der Struktur einer Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung. Somit wird die Beschreibung einer schematischen Struktur des Infrarotsensors weggelassen und nur die Struktur der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung beschrieben.
15(a) ist eine Ansicht, die eine Struktur einer Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 200 der Ausführungsform 5 zeigt: (a) ist eine Draufsicht und (b) ist eine Querschnittsansicht längs einer Linie F-F' in (a). Wie in 15(b) gezeigt ist, besitzt die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 200 der Ausführungsform 5 ein Substrat 221, auf dem ein Gitter des Reflexionstyps ausgebildet ist. Das Substrat 221 wird z. B. durch thermisches Oxidieren eines Si-Substrats zum Ausbilden einer thermischen Oxidschicht mit einer Dicke von 0,1 μm und durch Abscheiden einer Siliciumnitridschicht bis auf eine Dicke von 0,2 μm durch LPCVD und dadurch Ausbilden einer isolierenden Schicht hergestellt. Auf dem Substrat 221 sind erste Säulen 222 vorgesehen. Die ersten Säulen 222 werden z. B. dadurch ausgebildet, dass durch LPCVD polykristallines Silicium abgeschieden und strukturiert wird. An dem Umfang des Substrats 221 ist eine Abstandshalterschicht 223 vorgesehen, die z. B. aus einer mit einer großen Menge Phosphor dotierten Siliciumoxidschicht hergestellt ist.
Darüber hinaus hat die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 200 eine elastische Schicht 224 und zweite Säulen 225 sowie Balken 226, die dadurch ausgebildet sind, dass die elastischen Schicht 224 mit einem Muster in einer vorgegebenen Form versehen ist. Die zweiten Säulen 225 sind auf den ersten Säulen 222 vorgesehen. In der Ausführungsform 5 besteht die elastische Schicht 224 aus einer Siliciumnitridschicht, deren Restkraft verringert ist. Auf den zweiten Säulen 225 sind reflektierende Schichten 227 ausgebildet und auf den Balken 226 sind reflektierende Schichten 228 ausgebildet. Diese reflektierenden Schichten 227 und 228 sind z. B. aus Au mit einer Dicke von 0,1 μm hergestellt.
Nachfolgend wird anhand von 16 ein Beispiel der Schritte der Fertigung der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 200 der Ausführungsform 5 beschrieben.
Die gleichen Komponenten wie jene in 15 sind in 16 durch die gleichen Bezugszeichen wie dort bezeichnet. Ihre Beschreibung wird weggelassen. Im Folgenden werden anhand von 16 die Fertigungsschritte in geordneter Weise beschrieben.
Zunächst wird z. B. ein Siliciumsubstrat thermisch oxidiert, um eine Oxidschicht mit einer Dicke von 0,1 μm auszubilden, und z. B. durch LPCVD eine Siliciumnitridschicht bis auf eine Dicke von z. B. 0,5 μm abgeschieden, um eine isolierende Schicht zu bilden, wodurch ein Substrat 221 hergestellt wird. Daraufhin wird z. B. durch LPCVD auf dem Substrat 221 polykristallines Silicium abgeschieden und z. B. durch Trockenätzen mit einem Muster versehen, wodurch, wie in 16(a) gezeigt ist, erste Säulen 222 ausgebildet werden.
Wie in 16(b) gezeigt ist, wird z. B. auf dem resultierenden Substrat 221 z. B. durch LPCVD eine mit einer großen Menge Phosphor dotierte Siliciumoxidschicht abgeschieden und eine Abstandshalterschicht 223 ausgebildet. Anschließend wird die Abstandshalterschicht 223 über die gesamte Oberfläche des Substrats 221 durch Trockenätzen geätzt, wodurch die Oberfläche, wie in 16(c) gezeigt ist, flach gemacht wird. Die Dicken der ersten Säulen 222 und die der Abstandshalterschicht 223 werden als λ/(4cosθ2), Z. B. 3,5 μm in der Ausführungsform 5, vorgeschrieben.
Daraufhin wird z. B. durch LPCVD eine Siliciumnitridschicht ausgebildet, in der die in der Schicht verbleibende Zugfestigkeit durch Erhöhen des Inhaltsgehalts von Silicium z. B. auf 200 MPa oder weniger verringert wird, wodurch eine elastische Schicht 224 ausgebildet wird. Obgleich die Dicke der elastischen Schicht 224 beliebig ist, ist in der Ausführungsform 5 vorgeschrieben, dass sie 2 μm beträgt. Darüber hinaus wird die elastische Schicht 224, wie in 24(d) gezeigt ist, mit einem Muster versehen, um zweite Säulen 225 und Balken 226 auszubilden.
Nachfolgend wird die Abstandshalterschicht 223 von den Zwischenräumen zwischen den zweiten Säulen 225 und den Balken 226 z. B. mit gepufferter Flusssäure nassgeätzt und die Abstandshalterschicht 223 unter den Balken 226 entfernt, wodurch die an beiden Enden unterstützten Balken ausgebildet werden. Anschließend wird durch Aufdampfen eine aus Au hergestellte reflektierende Schicht mit einer Dicke von 0,1 μm ausgebildet, wodurch die reflektierenden Schichten 227 und 228 ausgebildet werden. In den oben erwähnten Schritten wird eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 200 mit einer wie in 15 gezeigten Struktur fertiggestellt.
Anhand von 17 wird der Betrieb der wie oben konstruierten Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 200 beschrieben. Die gleichen Komponenten wie jene in den 15 und 16 sind in 17 mit den gleichen Bezugszeichen wie dort bezeichnet. Ihre Beschreibung wird weggelassen.
Die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 200 der Ausführungsform 5 wird in Übereinstimmung mit dem gleichen Prinzip wie die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der Ausführungsform 3 betrieben, indem eine zwischen den reflektierenden Schichten 228 als obere Elektroden und dem Substrat 221 als eine untere Elektrode angelegte Spannung ein-/ausgeschaltet wird. 17(a) zeigt einen Zustand, in dem keine Spannung angelegt ist. Zu dieser Zeit schweben die Balken 226, wobei die reflektierenden Schichten 227 und 228 in der gleichen Ebene sind. Somit dient die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 200 als ein normaler Spiegel, wobei auftreffendes Licht 231 zu reflektiertem Licht 232 wird und auf eine Auftreffseite reflektiert wird.
Wenn zwischen den oberen Elektroden 228 und der unteren Elektrode 221 nachfolgend eine Spannung angelegt wird, werden die Balken 226 in Übereinstimmung mit dem in Ausführungsform 3 beschriebenen Prinzip, wie in 17(b) gezeigt ist, durch die elektrostatische Anziehungskraft zu der Oberfläche des Substrats 221 angezogen, bis sie mit der Oberfläche des Substrats 221 in Kontakt gelangen. Zu diesem Zeitpunkt ist der Stufenunterschied zwischen den Oberflächen der reflektierenden Schichten 227 und den Oberflächen der reflektierenden Schichten 228 auf einen Wert eingestellt, der durch λ/(4cosθ2) gegeben ist. In Ausführungsform 5 ist vorgeschrieben, dass er 3,5 μm beträgt. λ ist eine Wellenlänge des auftreffenden Lichts 231 und θ2 ist ein Auftreffwinkel des auftreffenden Lichts 231, das auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 200 auftrifft. Zu dieser Zeit wird die Phasendifferenz zwischen dem von den Oberflächen der reflektierenden Schichten 227 reflektierten Licht und dem von den Oberflächen der reflektierenden Schichten 228 reflektierten Licht im Hin- und Rücklauf π, was einer halben Wellenlänge entspricht. Im Ergebnis wird das reflektierte Licht beseitigt und gebeugtes Licht, das von gebeugtem Licht nullter Ordnung verschieden ist, ausgegeben. Wie in 17(b) gezeigt ist, wird zu diesem Zeitpunkt z. B. gebeugtes Licht 233a und 233b ±1. Ordnung mit einer Beugungseffizienz von 41 % erzeugt.
Gemäß der obigen Operation kann die Intensität des reflektierten Lichts in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 200 der Ausführungsform 5 durch Ein-/Ausschalten einer angelegten Spannung moduliert werden.
In der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der oben erwähnten Ausführungsform 3 wird Licht sowohl unter Anlegen einer Spannung als auch unter keinem Anlegen einer Spannung durch eine Beugungserscheinung moduliert. Somit nimmt eine Beugungseffizienz z. B. ab, falls ein Wellenlängenband des zu modulierenden Lichts groß ist. Allerdings wird die Modulation in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 200 der Ausführungsform 5 unter dem Anlegen einer Spannung in der gleichen Weise wie in Ausführungsform 4 durch eine Beugungserscheinung durchgeführt; allerdings wird ohne Anlegen einer Spannung fast 100 % des von einer Spiegeloberfläche reflektierten Lichts ausgegeben. Somit kann das Modulationsverhältnis als Ganzes erhöht werden. Darüber hinaus kann gemäß der Struktur der Ausführungsform 5 die Dicke der elastischen Schicht 224 beliebig ausgewählt werden, sodass vorgeschrieben werden kann, dass diese Dicke niedrig ist. Im Ergebnis kann der Abstand zwischen den reflektierenden Schichten 228, die als obere Elektroden dienen, und dem Substrat 221, das als eine untere Elektrode dient, verringert werden, wobei die zum Verformen der Balken 226 erforderliche Energie kleiner wird, sodass eine Ansteuerspannung verringert werden kann.
Wie oben beschrieben wurde, wird Licht in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der Ausführungsform 5 ohne Anlegen einer Spannung als reflektiertes Licht von einer Spiegeloberfläche, nicht als gebeugtes Licht nullter Ordnung, ausgegeben, wodurch selbst für auftreffendes Licht mit einem großen Wellenlängenband ein hohes Modulationsverhältnis erhalten werden kann. Darüber hinaus kann die Dicke der elastischen Schicht klein gemacht werden, sodass die Vorrichtung mit einer niedrigen Spannung angesteuert werden kann.
Die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist hier durch beispielhafte Erläuterung eines Infrarotsensors beschrieben worden. Allerdings ist die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform nicht auf einen Infrarotsensor beschränkt. Zum Beispiel ist die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung auf einen optischen Modulator einer Anzeigevorrichtung anwendbar.
(Ausführungsform 6)
Anhand von 18 wird ein Infrarotsensor der Ausführungsform 6 beschrieben. Gemäß der Ausführungsform 8 wird ein Infrarotsensor geschaffen, in dem die Größe einer Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung verringert werden kann, in dem ein pyroelektrisches Element selbst dann nicht beeinflusst wird, wenn ein von der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung erzeugtes elektromagnetisches Rauschen beträchtlich stark wird, und der sich kaum ändert, selbst wenn der Abstand zwischen dem Sensor und einer Lichtquelle (Wärmequelle) verhältnismäßig kurz ist, und der einen hohen Signalpegel erhalten kann, falls eine Lichtquelle verhältnismäßig klein ist.
18 ist eine Ansicht, die eine Struktur eines Infrarotsensors 300 der Ausführungsform 6 zeigt: (a) ist eine Seitenansicht des Infrarotsensors 300 und (b) ist eine Ansicht in einer -x-Richtung von einer Ebene aus gesehen, die parallel zu einer y-z-Ebene ist und eine Linie G-G' enthält.
Wie in den 18(a) und (b) gezeigt ist, besitzt der Infrarotsensor 300 eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 342, ein pyroelektrisches Element 343, eine Linse 344 und einen Abstandshalter 345, die in einem Gehäuse 346 untergebracht sind. Wie in 18(a) gezeigt ist, bestimmt der Abstandshalter 345 einen Auftreffwinkel θ2, wenn Licht von einer Punktwärmequelle (Punktlichtquelle) 341 auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 342 auftrifft. Das Gehäuse 346 besitzt an seiner oberen Oberfläche ein Eintrittsfenster 347. Das Eintrittsfenster 347 wird z. B. durch Ausbilden eines Bandpass-Wellenlängenfilters in einem Siliciumsubstrat erhalten.
Der Unterschied zwischen dem Infrarotsensor 300 der Ausführungsform 6 und dem der Ausführungsform 3 liegt darin, dass die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 342 zwischen der Lichtquelle 341 und der Linse 344 angeordnet ist. In dieser Anordnung kann die Linse 344 z. B. dadurch, dass die Linse 344 aus einem leitenden Werkstoff ausgebildet wird, mit einer Wirkung als eine elektromagnetische Abschirmung versehen sein. Somit kann insbesondere in dem Fall, dass die Balken mit der Miniaturisierung der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 342 kürzer werden und eine Ansteuerspannung zum Verformen der Balken hoch wird, was zur Erzeugung von elektromagnetischem Rauschen oder dergleichen führt, verhindert werden, dass das pyroelektrische Element 343 durch das elektromag netische Rauschen beeinflusst wird. In diesem Fall kann die Linse 344 aus Si, Ge, GaAs, InP, GaP, ZnSe, ZnS oder dergleichen bestehen. Darüber hinaus kann die Linse 344 eine Oberflächenreliefstruktur in Übereinstimmung mit dem Phasenmodulationsbetrag der Linse haben.
Wie in 18(a) gezeigt ist, ist die Linse 344 so ausgelegt, dass die Lichtquelle 341 in einem Abstand d von dem Eintrittsfenster 347 und nicht in einem unendlichen Abstand davon positioniert ist. Gemäß dieser Auslegung der Linse 344 werden das Verhältnis des Lichts, das auf das pyroelektrische Element 343 fokussiert wird, unter dem von der Lichtquelle 341 ausgestrahlten Licht, die Lichtausnutzungseffizienz und der Pegel eines von dem pyroelektrischen Element 343 ausgegebenen Signals erhöht. Wie in 18(a) gezeigt ist, ist das pyroelektrische Element 343 an einer Position angeordnet, die von der Position, an der das auftreffende Licht durch die Linse 344 fokussiert wird, in einer x-Achsen-Richtung um Δf verschoben ist. Somit wird veranlasst, dass das Licht gleichförmig auf das pyroelektrische Element 343 auftrifft, wodurch verhindert wird, dass das Licht übermäßig fokussiert wird, um nicht nur ein Teilgebiet des pyroelektrischen Elements 343 mit einer starken Lichtenergiedichte zu bestrahlen. Außerdem kann verhindert werden, dass sich die Ausgabe eines Signals von dem pyroelektrischen Element 343 verringert.
Darüber hinaus hat die Linse 344 in Ausführungsform 6 aus dem gleichen Grund wie in Ausführungsform 3 eine rechtwinklige Form, sodass Licht auf die gesamte Oberfläche des pyroelektrischen Elements 343 auftrifft. Somit hat die Form eines Lichtflecks auf der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 342 eine Richtung, die zu der der auf der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der Ausführungsform 3 gebildeten Lichtfleckform entgegensetzt ist, d. h., die Form eines Lichtflecks wird zu einem Trapez, das an einer +z-Seite schmal ist. Somit hat die Gitterkonfiguration der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 342 aus dem gleichen Grund wie die der Ausführungsform 4 eine Trapezform, die auf einer +z-Seite, wie in 18(b) gezeigt ist, schmal ist. Somit kann Licht, das auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 342 eingestrahlt wird, gleichförmig gebeugt werden.
Der Infrarotsensor 300, in dem jede Komponente wie oben beschrieben angeordnet ist, wird fast in der gleichen Weise wie der Infrarotsensor der Ausführungsform 3 betrieben. Genauer wird die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 342 durch Ein-/Ausschalten einer an die obere und untere Elektrode der Ausgangsleistungs- Steuervorrichtung 342 angelegten Spannung angesteuert, wodurch das Auftreffen oder Nichtauftreffen des Lichts auf das pyroelektrische Element 343 umgeschaltet wird. Dies ermöglicht, dass ein Zerhacken des Lichts erzielt wird und dass von dem pyroelektrischen Element 343 ein Signal ausgegeben wird, wodurch möglich wird, die Anwesenheit der Lichtquelle 341, die Intensität des Lichts davon und dergleichen zu erfahren.
Falls das von der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 342 erzeugte elektromagnetische Rauschen in Ausführungsform 6 beträchtlich groß ist und falls die Position der Lichtquelle in Bezug auf den Infrarotsensor 300 verhältnismäßig konstant ist und insbesondere, falls die Größe der Lichtquelle klein ist, ist die Lichtausnutzungseffizienz hoch. Somit kann ein Infrarotsensor mit einer sehr hohen Empfindlichkeit geschaffen werden.
(Ausführungsform 7)
Anhand der 19 bis 21 wird beispielhaft der Fall erläutert, dass die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung als ein Infrarotsensor verwendet wird. Es wird möglich, dass die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der Ausführungsform 7, falls sie z. B. als ein Infrarotsensor verwendet wird, die Intensität von Infrarotlicht zweidimensional messen kann. Um die Intensität von Infrarotlicht zweidimensional zu messen, wurden in der Vergangenheit Z. B. pyroelektrische Körper in einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet, wobei aus den Ausgangsinformationen der jeweiligen pyroelektrischen Körper eine zweidimensionale Intensitätsverteilung erhalten wurde. Allerdings sind gemäß diesem Verfahren eine Anzahl pyroelektrischer Körper erforderlich, was den Preis stark erhöht.
19 ist eine Ansicht, die eine Struktur eines Infrarotsensors 400 der Ausführungsform 7 zeigt. Wie in 19 gezeigt ist, enthält der Infrarotsensor 400 eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 453, eine Linse 452 zum Fokussieren von auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 453 auftreffendem Licht 451 und ein pyroelektrisches Element 454, das Licht von der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 453 empfängt, sowie einen Abstandshalter 455, der einen Winkel θ2 bestimmt, unter dem das auftreffende Licht 451 auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 453 auftrifft. Der Infrarotsensor 400 der Ausführungsform 7 unterscheidet sich von dem der Ausfüh rungsform 3 nur dadurch, dass anstelle einer Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 453 verwendet ist. Somit wird nur dieser Punkt beschrieben.
20 ist eine Ansicht, die eine Struktur der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 453 zeigt: (a) ist eine Draufsicht, (b) ist eine Querschnittsansicht längs einer Linie H-H' in (a) und (c) ist eine Querschnittsansicht längs einer Linie I-I' in (a). Wie aus den 20(a) bis (c) selbstverständlich ist, hat die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 453 der Ausführungsform 7 grundsätzlich eine Struktur, in der die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen der Ausführungsform 3 in einer Anordnung angeordnet sind.
Wie in den 20(b) und (c) gezeigt ist, besitzt die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 453 ein Substrat 461, auf dem eine Anordnung von Gittern vorgesehen ist. In der Ausführungsform 7 ist als das Substrat 461 ein Siliciumsubstrat verwendet, auf dem eine Verdrahtung (nicht gezeigt) oder dergleichen zum Anlegen einer Spannung ausgebildet ist. An dem Umfang des Substrats 461 ist eine Abstandshalterschicht 463 ausgebildet, die z. B. aus einer mit einer großen Menge Phosphor dotierten Siliciumoxidschicht hergestellt ist. Darüber hinaus ist auf der Abstandshalterschicht 463 eine elastische Schicht 464 vorgesehen, die z. B. aus einer Siliciumnitridschicht hergestellt ist, deren Restspannung z. B. auf 200 MPa oder weniger an Zugfestigkeit verringert ist.
Die oberen reflektierenden Schichten 466 und die unteren reflektierenden Schichten 467 werden z. B. durch Aufdampfen von Au bis auf eine Dicke von 0,1 μm ausgebildet. Wie in den 20(b) und (c) gezeigt ist, werden auf dem Substrat 461 untere Elektroden 468 ausgebildet. Die unteren Elektroden 468 werden z. B. durch Abscheiden einer Polysiliciumschicht, deren Flächenwiderstand z. B. durch Dotieren mit einer großen Menge Phosphor auf 20 Ω·cm verringert wird, bis auf eine Dicke von 0,5 μm auf dem Substrat 461 durch LPCVD, gefolgt vom Versehen mit Mustern, erhalten. Die unteren Elektroden 468 werden zum Anlegen einer Spannung an das Substrat 461 mit der oben erwähnten Verdrahtung (nicht gezeigt) verbunden, sodass an die unteren Elektroden einzeln eine Spannung angelegt wird. Die oberen reflektierenden Schichten 466, die ebenfalls als obere Elektroden dienen, sind auf einem Vorspannungspotential mit einer konstanten Potentialdifferenz in Bezug auf eine an diese unteren Elektroden 468 angelegte Spannung; z. B. sind die oberen reflektierenden Schichten 466 geerdet. An die einzelnen unteren Elektroden 468 in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 453 mit einer wie oben beschriebenen Struktur wird eine veränderliche Spannung, z. B. 0 [V], +30 [V] angelegt, wodurch die einzelnen Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen angesteuert werden können.
Nachfolgend wird anhand von 29 ein Beispiel von Mitteln zum Messen der zweidimensionalen Intensitätsverteilung einer Lichtquelle (Wärmequelle) unter Verwendung der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 453 beschrieben. Als ein Beispiel der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung wird hier eine Anordnung 473 betrachtet, in der 4 × 4 Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen angeordnet sind. Wie in 21 gezeigt ist, werden zur klaren Beschreibung von der linken Seite her die Spalten a, b, c und d und von oben her die Zeilen 1, 2, 3 und 4 verwendet. Im Folgenden wird sukzessive die zweidimensionale Intensitätsverteilung der Wärmequelle 471 mit einer zweidimensionalen Intensitätsverteilung wie z. B. in einem menschlichen Körper beschrieben.

(1) Es wird lediglich die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in einem Abschnitt a1 der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 473 angesteuert, um die optische Modulation durchzuführen, wobei durch das pyroelektrische Element 474 z. B. die Intensität von Infrarotlicht detektiert wird, das auf den Abschnitt a1 auftrifft.
(2) Nachfolgend wird ähnlich nur die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in einem Abschnitt a2 angesteuert, um die optische Modulation durchzuführen, wobei die Intensität des Infrarotlichts in dem Abschnitt a2 detektiert wird.
(3) Anschließend werden sukzessive in der gleichen Weise die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen in den Abschnitten a3 bis d4 angesteuert.

Gemäß der obigen Prozedur kann die Verteilung der zweidimensionalen Infrarotlichtintensität als Signalinformationen in der Zeitfolge, nicht als Momentinformationen, detektiert werden. Zum Beispiel wurde in der Ausführungsform 9 das pyroelektrische Element 474 verwendet, bei dem das Detektieren eines Signals 5 ms dauert. Um in einer Anordnung die aus einer 16 × 16-Vorrichtungsgruppe besteht, einen Bildschirm voll Informationen zu erhalten, war es somit z. B. erforderlich, etwa 1,3 Sekunden aufzunehmen.
In der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung der Ausführungsform 7 wird eine rechtwinklige Linse verwendet, um in einem rechtwinkligen Gebiet eine zweidimensionale Intensitätsverteilung zu erhalten. Zu dieser Zeit wird die Form eines Lichtflecks, der auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung auftrifft, aus dem gleichen Grund wie in der Ausführungsform 4 zu einem Trapez. Wie in den 19 bis 21 gezeigt ist, ist somit ebenfalls vorgeschrieben, dass die ebene Konfiguration der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung ein Trapez ist. Auf diese Weise kann die Energiemenge des auf die einzelne Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung auftreffenden Lichts konstant gemacht werden, indem die Anordnungsform mit der Fleckform angepasst wird. Somit kann eine Intensitätsverteilung genau gemessen werden.
Wie oben beschrieben wurde, ist der Infrarotsensor der Ausführungsform 7 ein zweidimensionaler Infrarotsensor, der weniger teuer und sehr nützlich ist. Falls es erwünscht ist, die Anzahl der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen so zu erhöhen, dass ein großes Gebiet detektiert wird, oder die Detektion mit Genauigkeit durchzuführen, oder falls eine lange Messzeit verkürzt wird, wird betrachtet, dass eine weitere Mehrzahl der in Ausführungsform 9 beschriebenen Infrarotsensoren angeordnet und gleichzeitig angesteuert werden.
(Ausführungsform 8)
Im Folgenden wird anhand von 22 ein Infrarotsensor der Ausführungsform 8 beschrieben.
22 ist eine Ansicht, die eine Struktur eines Infrarotsensors 500 der Ausführungsform 8 zeigt: (a) ist eine Querschnittsansicht und (b) ist eine Ansicht in einer -x-Richtung von einer Ebene gesehen, die parallel zu der y-z-Ebene ist und eine Linie J-J' enthält.
Wie in 22 gezeigt ist, besitzt der Infrarotsensor 500 eine Anordnung 582 mehrerer angeordneter Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen, ein pyroelektrisches Element 583, eine Linse 584 und einen Abstandshalter 585, die in einem Gehäuse 586 untergebracht sind, das an seiner oberen Oberfläche mit einem Eintrittsfenster 587 versehen ist. Der Abstandshalter 585 bestimmt einen Auftreffwinkel θ2, unter dem Licht von einer Lichtquelle 581 auf eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 582 auftrifft. Die Lichtquelle 581 besitzt eine zwei dimensionale Intensitätsverteilung mit einer verhältnismäßig kleinen Fläche. In der Ausführungsform 10 wird als die Linse 584 eine Linse des Beugungstyps verwendet, die auf einem quadratischen Siliciumsubstrat ausgebildet ist. Als das Eintrittsfenster 587 kann z. B. ein Siliciumsubstrat mit einem darauf ausgebildeten Bandpass-Wellenlängenfilter verwendet werden. Wie aus 22 selbstverständlich ist, verwendet der Infrarotsensor 500 der Ausführungsform 8 anstelle einer Ausgangsieistungs-Steuervorrichtung in dem Infrarotsensor der Ausführungsform 6 mehrere Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen, die in der gleichen Weise wie in der Ausführungsform 7 in einer Anordnung angeordnet sind.
Die Linse 584 ist in dem Infrarotsensor 500 der Ausführungsform 8 in der gleichen Weise wie in dem Infrarotsensor der Ausführungsform 3 zwischen der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 582 und dem pyroelektrischen Element 583 angeordnet, wobei die Linse 584 z. B. aus leitendem Silicium hergestellt ist, wodurch ein von der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 582 erzeugtes elektromagnetisches Rauschen gesperrt werden kann. Darüber hinaus ist die Lichtausnutzungseffizienz hoch, wenn eine Lichtintensitätsverteilung in einem verhältnismäßig kleinen Gebiet gemessen wird, sodass eine zweidimensionale Intensitätsverteilung mit hoher Empfindlichkeit gemessen werden kann.
(Ausführungsform 9)
Im Folgenden wird anhand von 23 ein kontaktloses Thermometer der Ausführungsform 9 beschrieben. 23 ist eine Ansicht, die eine Struktur im Querschnitt eines kontaktlosen Thermometers 600 der Ausführungsform 9 zeigt. Wie in 23 gezeigt ist, hat das kontaktlose Thermometer 600 eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 641, ein pyroelektrisches Element 643, eine Linse 645 und ein Temperaturmessmittel 649 des Kontakttyps wie etwa ein Thermoelement. Diese sind in einem Gehäuse 646 untergebracht. Als die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 641 kann irgendeine der in den oben erwähnten Ausführungsform 3, 4 und 5 beschriebenen Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen verwendet werden oder kann eine wie in der oben erwähnten Ausführungsform 7 beschriebene Anordnung mehrerer angeordneter Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen verwendet werden. Hier wird das kontaktlose Thermometer 600 beschrieben, das beispielhaft den Fall erläutert, dass die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der oben erwähnten Ausführungsform 3 verwendet wird. Als die Linse 645 ist in der Ausführungsform 9 eine Linse des Beugungstyps mit einer quadratischen Öffnung ver wendet, die aus Silicium hergestellt ist. Ferner besitzt das kontaktlose Thermometer 600 eine Abschirmung 647. Die Abschirmung 647 ist auf einer Oberfläche des Gehäuses 646, an dem die Linse 645 befestigt ist, auf mechanisch bewegliche Weise befestigt und sperrt Infrarotlicht 650, das von einem (nicht gezeigten) Objekt, dessen Temperatur gemessen werden soll, auf die Linse 645 auftrifft.
Im Folgenden wird anhand von 23 ein Messprinzip des kontaktlosen Thermometers 600 beschrieben. 23 zeigt einen Zustand, in dem die Linse 645 mit der Abschirmung 647 abgeschirmt ist und das auftreffende Infrarotlicht 650 nicht in das kontaktlose Thermometer 600 eintritt. Zu dieser Zeit entspricht ein durch Betreiben der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 641 in dem pyroelektrischen Element 643 erzeugtes Signal der Temperatur der Abschirmung 647. In der Ausführungsform 9 ist das Temperaturmessmittel 649 des Kontakttyps (Thermoelement) z. B. an einer Innenwand des Gehäuses 646 angeordnet und misst auf Kontaktart die Temperatur des Gehäuses 646.
Hinsichtlich des Prinzips ist erwünscht, dass das Temperaturmessmittel 649 des Kontakttyps an der Abschirmung 647 angeordnet ist. Wie später beschrieben wird, wird die Abschirmung 647 in der Ausführungsform 9 allerdings mechanisch bewegt; somit werden sie hinsichtlich des Mechanismus kompliziert und ihre Haltbarkeit verschlechtert, wenn das Temperaturmessmittel 649 des Kontakttyps an der Abschirmung 647 angeordnet ist. Somit wird die Temperatur des Gehäuses 646 in der Ausführungsform 9 als die Temperatur der Abschirmung 647 gemessen. Gemäß der Ausführungsform der Erfinder der vorliegenden Erfindung ist die Temperaturdifferenz zwischen der Abschirmung 647 und dem Gehäuse 646 ausreichend kleiner als 0,1 °C, was eine Genauigkeit des kontaktlosen Thermometers 600 der Ausführungsform 9 ist. Somit hat die Temperaturdifferenz kein praktisches Problem.
23(b) zeigt einen Zustand, in dem die Linse 645 nicht mit der Abschirmung 647 abgeschirmt ist. Ein solcher Zustand kann Z. B. durch manuelles Schieben der Abschirmung 647 realisiert werden. Zu dieser Zeit tritt das auftreffende Infrarotlicht 650 durch die Linse 645 in das kontaktlose Thermometer 600 ein, wobei die Intensität des auftreffenden Infrarotlichts 650 von dem pyroelektrischen Element 643 durch Ansteuern der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 641 in Übereinstimmung mit dem in Ausführungsform 3 beschriebenen Prinzip als ein Signal detektiert werden kann. Falls das Strahlungsverhältnis eines Objekts konstant ist, ist die Intensität der Infrarotlichtausgabe von dem Objekt allgemein proportional der vierten Potenz der Objekttemperatur. Somit kann die Temperatur eines (nicht gezeigten) Objekts, dessen Temperatur gemessen werden soll, anhand der gemessenen Signalintensität, der Intensität eines von dem pyroelektrischen Element 643 in dem in 23(a) gezeigten Zustand ausgegebenen Signals und des durch das Temperaturmessmittel 649 des Kontakttyps detektierten Signals berechnet werden.
Wie oben beschrieben wurde, wird das auftreffende Infrarotlicht 650 in dem kontaktlosen Thermometer 600 der Ausführungsform 9 durch die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 641 moduliert, wodurch das kontaktlose Thermometer 600 miniaturisiert werden kann und der Leistungsverbrauch verringert werden kann. Darüber hinaus wird die Ausgangsleistung in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 641 durch eine sehr kleine Operation der Balken, wie sie in Ausführungsform 3 beschrieben ist, moduliert, sodass zur Zeit der Ansteuerung kein Rauschen veranlasst wird. In den letzten Jahren ist ein Trommelfellthermometer entwickelt worden, das eine Körpertemperatur durch Messen der Temperatur eines Trommelfells eines menschlichen Körpers auf kontaktlose Weise misst. Das kontaktlose Thermometer 600 der Ausführungsform 9 erzeugt selbst dann, wenn es für diesen Zweck verwendet wird, zur Zeit der Ansteuerung kein Rauschen. Somit besitzt das kontaktlose Thermometer 600 einen großen Vorteil, dass es bei der Verwendung keine Unannehmlichkeit umfasst.
In der Ausführungsform 9 ist der Fall beschrieben worden, dass die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der oben erwähnten Ausführungsform 3 als die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung verwendet wird. Allerdings sollte gewürdigt werden, dass in Übereinstimmung mit der Anwendung die in Ausführungsform 4 oder 5 beschriebene Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung oder die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung aus 7 verwendet werden kann. Zum Beispiel ermöglicht die Verwendung der in Ausführungsform 7 beschriebenen Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung, die zweidimensionale Temperaturverteilung auf kontaktlose Weise zu messen. Außerdem sollte gewürdigt werden, dass die Anordnung der Linse und der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in Übereinstimmung mit einem zu messenden Objekt wie in Ausführungsform 6 oder 8 beschrieben anwendbar ist.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie oben beschrieben wurde, werden die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung und die Fokussierungsmittel in dem optischen Modulator gemeinsam verwendet, wodurch eine Lichteinstrahlungsfläche an der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung verringert wird und die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung miniaturisiert wird. Aus diesem Grund kann ein optischer Modulator realisiert werden, der eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit hat, leicht herzustellen ist und auftreffendes Licht mit einem großen Strahldurchmesser modulieren kann. Wenn ein solcher optischer Modulator auf eine Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp angewendet wird, kann eine Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp mit einer großen Lichtausnutzungseffizienz realisiert werden.
Darüber hinaus ist die ebene Konfiguration eines Gitterabschnitts in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in Übereinstimmung mit der Form eines auf der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung gebildeten Lichtflecks des auftreffenden Lichts ausgelegt. Zum Beispiel kann selbst dann, wenn die Lichtfleckform des auf der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung auftreffenden Infrarotlichts ein Trapez wird, die Anzahl der in dem trapezförmigen Lichtfleck enthaltenen Balken in den oberen und unteren Abschnitten des trapezförmigen Lichtflecks konstant gemacht werden und dadurch, dass die Periode der Balken, die das Gitter bilden, in der Weise vorgeschrieben wird, dass sie gemäß einer linearen Funktion in ihrer Längsrichtung eingestellt wird, eine gleichförmige Beugungswirkung erhalten werden. Somit kann die durch die ungleichförmige Beugung des Lichts veranlasste Verschlechterung der Modulationscharakteristiken verhindert werden.
Darüber hinaus ist vorgeschrieben, dass die Längen aller Balken in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung gleich sind. Daher können alle Balken vollständig gleichzeitig betrieben werden, wenn eine Spannung angelegt oder entfernt wird. Somit kann ein Ansteuern des Ein/Aus von Licht mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt werden und wird ein Ansteuern mit einer hohen Frequenz möglich. Falls eine solche Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung z. B. auf einen Infrarotsensor angewendet wird, kann die Detektion somit innerhalb einer kurzen Zeitdauer mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
Außerdem kann die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung mit einem Gitter, dessen ebene Konfiguration wie oben beschrieben ausgelegt ist, auf eine Anzeige vorrichtung angewendet werden. Wenn z. B. als das Fokussierungsmittel eine Linse mit einer rechtwinkligen Öffnung verwendet wird, wird die ebene Konfiguration des Gitters der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in dem optischen Modulator so ausgelegt, dass sie ein Trapez ist, in dem sich das Intervall zwischen den Balken gemäß einer linearen Funktion in ihrer Längsrichtung ändert.
Falls die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung auf einen Infrarotsensor angewendet wird, kann darüber hinaus z. B. selbst dann, wenn die Lichtfleckform auf der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung ein Trapez wird, unter Verwendung einer Linse mit einer rechtwinkligen Öffnung verhindert werden, dass sich die Modulationscharakteristiken verschlechtern, indem die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung zwischen der Linse und dem pyroelektrischen Element angeordnet wird. In diesem Fall besitzt ein auf dem pyroelektrischen Element gebildeter Lichtfleck eine rechtwinklige Form mit einer kleineren Größe als in dem Fall der Verwendung einer Linse mit einer kreisförmigen Öffnung. Somit wird ermöglicht, dass Licht auf das gesamte pyroelektrische Element auftrifft, wobei ein pyroelektrisches Element mit einer kleinen Fläche ausreicht, damit die Kosten gesenkt werden können. Gleichzeitig kann ein höherer Signalpegel als der herkömmlich erhaltene Pegel erhalten werden. Somit kann ein Infrarotsensor mit einer äußerst kleinen Größe und hohen Empfindlichkeit als Ganzes realisiert werden.
Alternativ wird die Lichtausgabe von der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in einem Infrarotsensor, der die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet, unter Verwendung einer Linse auf das pyroelektrische Element fokussiert, wodurch ausgehendes Licht von einer Punktlichtquelle in einem fast konstanten Abstand von dem Sensor mit hoher Effizienz genutzt werden kann. Darüber hinaus wird dadurch, dass die Linse in der Weise ausgelegt wird, das sie eine rechtwinklige Öffnung hat, und dadurch, dass eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung mit einem Gitter mit einer ebenen Konfiguration in Übereinstimmung mit einer durch die Linse in einer solchen Struktur gebildeten Lichtfleckform verwendet wird, die Flächenausnutzungseffizienz der Linse verbessert. Somit kann ein miniaturisierter Infrarotsensor mit hoher Empfindlichkeit für kurze Abstände realisiert werden.
Falls die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen in einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet sind, wird darüber hinaus, wenn die Lichtintensitätsverteilung in einem Lichtfleck, z. B. wegen der Trapezform des Lichtflecks, verschieden ist, die Gesamtmenge der Energie des Lichts, das auf die einzelne Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung auftritt, dadurch gleich gemacht, dass vorgeschrieben wird, dass die gesamte Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung trapezförmig ist. Falls mehrere Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen in einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet sind und wie oben beschrieben in einen Infrarotsensor integriert sind, kann durch sukzessives Betreiben der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen und sukzessives Detektieren der von einem pyroelektrischen Element ausgegebenen Signale zu dieser Zeit eine zweidimensionale Infrarotlicht-Intensitätsverteilung als Informationen in einer Zeitfolge detektiert werden, wobei ein viel preiswerterer zweidimensionaler Infrarotsensor geschaffen werden kann.
Darüber hinaus kann die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung auch auf ein kontaktloses Thermometer angewendet werden. In diesem Fall wird zunächst die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in einem Zustand angesteuert, in dem unter Verwendung einer Abschirmung verhindert wird, dass Infrarotlicht in ein Gehäuse des kontaktlosen Thermometers eintritt, wobei ein von einem pyroelektrischen Element erzeugtes Signal detektiert wird, während die Temperatur durch ein in dem Gehäuse vorgesehenes Temperaturmessmittel des Kontakttyps gemessen wird. Anschließend wird die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in einem Zustand angesteuert, in dem die Abschirmung geöffnet ist, um zu ermöglichen, dass Infrarotlicht in das Gehäuse des kontaktlosen Thermometers eintritt, und ein von dem pyroelektrischen Element erzeugtes Signal detektiert. Anhand der von dem pyroelektrischen Element in den oben erwähnten zwei Zuständen erzeugten Signale und der durch das Temperaturmessmittel des Kontakttyps gemessenen Temperatur kann die Temperatur eines zu messenden Objekts auf kontaktlose Weise mit beachtlicher Genauigkeit gemessen werden.

Claims

Infrarotsensor, der umfasst: eine Linse (105) mit einer rechtwinkligen Öffnung, eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung (2; 101), die eine Lichtmenge auftreffenden Lichts (4) moduliert, das modulierte Licht (5; 11a, 11b) ausgibt und umfasst: eine Platte (9) mit einem Abschnitt (7), der als eine erste Elektrode dient; eine Abstandshalterschicht (10), die auf der Platte (9) ausgebildet ist; und ein Gitter (8b), das aus mehreren Balken aufgebaut ist, wobei die Balken Abschnitte besitzen, die als zweite Elektroden dienen, wobei beide Enden der Balken auf der Abstandshalterschicht (10) unterstützt sind, wobei ein Abstand (L₃) zwischen dem Gitter (8b) und der Platte (9) durch Einstellen einer Spannung, die zwischen die erste Elektrode (7) und die zweiten Elektroden (8b) angelegt wird, eingestellt wird, wodurch die Ausgangsleistung für das Licht gesteuert wird, wobei die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung (2; 101) in Bezug auf eine Oberfläche, die zu der Oberfläche parallel ist, an der die Linse (105) befestigt ist, um einen Winkel (θ2) geneigt ist, und wobei die Periode (Λ) des Gitters in Übereinstimmung mit der Form des Lichtflecks auftreffenden Lichts geändert wird.
Infrarotsensor nach Anspruch 1, bei dem eine Periode des Gitters in einer Längsrichtung des Gitters allmählich zunimmt.
Infrarotsensor nach Anspruch 2, bei dem die Periode des Gitters gemäß einer linearen Funktion in einer Längsrichtung des Gitters zunimmt.
Infrarotsensor nach Anspruch 2, bei dem die Längen der mehreren Balken gleich sind.
Infrarotsensor nach Anspruch 1, bei dem die mehreren Balken des Gitters auf die gleiche Ebene ausgerichtet sind, wenn zwischen die erste Elektrode (7) und die zweiten Elektroden (8b) keine Spannung angelegt wird, und kein anderer Balken zu der Platte angezogen wird, wenn eine Spannung angelegt wird, wodurch die Ausgangsleistung gesteuert wird.
Infrarotsensor nach Anspruch 5, bei dem die mehreren Balken dicht angeordnet sind und als ein Spiegel dienen, wenn zwischen die erste Elektrode (7) und die zweiten Elektroden (8b) keine Spannung angelegt wird.
Infrarotsensor nach Anspruch 1, bei dem unter der Annahme, dass eine Wellenlänge des auftreffenden Lichts (4) durch λ gegeben ist und ein Winkel, der durch eine Normale einer Hauptebene der Platte der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung (2) und eine optische Achse des auftreffenden Lichts (4) gebildet wird, durch θ gegeben ist, ein Betriebsabstand des Gitters gleich mλ/(4cosθ), wobei m eine ganze Zahl ist, gesetzt ist.
Infrarotsensor nach Anspruch 1, bei dem unter der Annahme, dass eine Wellenlänge des auftreffenden Lichts (4) durch λ gegeben ist und ein Winkel, der durch eine Normale zu einer Hauptebene der Platte der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung (2) und eine optische Achse des auftreffenden Lichts (4) gebildet wird, durch θ gegeben ist, eine Dicke der Balken gleich mλ/(4cosθ), wobei m eine ganze Zahl ist, gesetzt ist.
Infrarotsensor nach Anspruch 1, der ferner eine reflektierende Schicht (8') aufweist, die auf einer Oberfläche der Platte (9) und auf einer Oberfläche des Gitters ausgebildet ist.
Infrarotsensor nach Anspruch 1, der ferner eine isolierende Schicht umfasst, die zwischen der Platte (9) und dem Gitter ausgebildet ist.
Infrarotsensor nach Anspruch 10, der ferner eine reflektierende Schicht umfasst, die auf einer Oberfläche der isolierenden Schicht und auf einer Oberfläche des Gitters ausgebildet ist.
Infrarotsensor nach Anspruch 1, wobei der Infrarotsensor ferner umfasst: ein pyroelektrisches Element (103); und wobei die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung (2; 101) das durch die Linse (105) fokussierte Infrarotlicht (115) empfängt und wenigstens einen Teil des Infrarotlichts (115) zu dem pyroelektrischen Element (103) ausgibt.
Infrarotsensor nach Anspruch 12, bei dem das pyroelektrische Element (103) eine rechtwinklige Oberfläche besitzt.
Infrarotsensor nach Anspruch 13, bei dem die Linse (105) zum Fokussieren von Infrarotlicht (115) eine rechtwinklige Öffnung besitzt.
Infrarotsensor nach Anspruch 12, bei dem die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung (2; 101) in der Weise schräg angeordnet ist, dass eine Normale zu einer Hauptebene der Platte (9) so angeordnet ist, dass sie zu einer optischen Achse der Linse (105) nicht parallel ist.
Infrarotsensor nach Anspruch 12, bei der die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in der Weise angeordnet ist, dass nur Beugungslicht nullter Ordnung, das durch das Gitter der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung gebeugt wird, auf das pyroelektrische Element (103) auftrifft und gebeugtes Licht, das von gebeugtem Licht nullter Ordnung verschieden ist, nicht auf das pyroelektrische Element (103) auftrifft.
Infrarotsensor nach Anspruch 12, bei dem eine Änderung eines Abstandes zwischen dem Gitter und der Platte der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung eine Lichtmenge des gebeugten Lichts nullter Ordnung ändert.
Infrarotsensor nach Anspruch 12, wobei der Infrarotsensor (100) ferner ein Dichtungselement aufweist, das eine Öffnung besitzt, und das Dichtungselement die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung und das pyroelektrische Element (103) enthält.
Infrarotsensor nach Anspruch 18, bei dem die Linse (105) in der Öffnung des Dichtungselements vorgesehen ist.
Infrarotsensor nach Anspruch 12, bei dem die Linse (105) eine Linse des Beugungstyps ist.
Infrarotsensor nach Anspruch 14, bei dem eine kleinste Periode des Gitters der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung wenigstens gleich der siebenfachen Wellenlänge des Infrarotlichts (115) ist.
Infrarotsensor nach Anspruch 14, bei dem unter der Annahme, dass eine Länge einer Seite der Linse (105) durch L gegeben ist, eine Brennweite der Linse (105) durch f gegeben ist und ein Winkel, der durch eine Normale zu einer Hauptebene der Platte der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung und eine optische Achse der Linse gebildet wird, durch θ gegeben ist, eine größte Periode des Gitters wenigstens gleich der 7(2f + Ltanθ)/(2f-Ltanθ)-fachen Wellenlänge des Infrarotlichts (115) ist.
Infrarotsensor nach Anspruch 12, bei dem die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung (2; 101) in der Weise angeordnet ist, dass eine Richtung, die zu einer Hauptebene der Platte parallel und zu dem Gitter senkrecht ist, zu einer optischen Achse der Linse senkrecht ist.
Infrarotsensor nach Anspruch 1, wobei der Infrarotsensor ferner umfasst: ein pyroelektrisches Element (343); wobei die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung (2; 101) wenigstens einen Teil auftreffenden Infrarotlichts (115) ausgibt und eine Linse (344), die zwischen der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung (342) und dem pyroelektrischen Element (343) vorgesehen ist, das von der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung (342) ausgegebene Infrarotlicht auf das pyroelektrische Element (343) fokussiert.
Infrarotsensor nach Anspruch 24, bei dem das pyroelektrische Element (343) eine rechtwinklige Oberfläche besitzt.
Infrarotsensor nach Anspruch 25, bei dem die Linse (344) eine rechtwinklige Öffnung besitzt.
Infrarotsensor nach Anspruch 24, bei dem die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung (342) in der Weise schräg angeordnet ist, dass eine Normale zu einer Hauptebene der Platte zu einer optischen Achse der Linse (344) nicht parallel ist.
Infrarotsensor nach Anspruch 24, bei dem die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung (342) in der Weise angeordnet ist, dass nur Beugungslicht nullter Ordnung von durch das Gitter der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung (342) gebeugtem Licht auf das pyroelektrische Element (343) auftrifft und Beugungslicht, das von Beugungslicht nullter Ordnung verschieden ist, nicht auf das pyroelektrische Element (343) auftrifft.
Infrarotsensor nach Anspruch 24, bei dem eine Änderung eines Abstandes zwischen dem Gitter und der Platte der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung (342) eine Lichtmenge des Beugungslichts nullter Ordnung ändert.
Infrarotsensor nach Anspruch 24, wobei der Infrarotsensor (300) ferner ein Dichtungselement aufweist, das eine Öffnung besitzt, und das Dichtungselement die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung (342) und das pyroelektrische Element (343) enthält.
Infrarotsensor nach Anspruch 24, bei dem die Linse (344) eine Oberflächenreliefstruktur in Übereinstimmung mit einem modulierten Betrag einer Phase der Linse (344) besitzt und aus einem Material gebildet ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die aus Si, Ge, GaAs, InP, GaP, ZnSe und ZnS besteht.
Infrarotsensor nach Anspruch 24, bei dem die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung (342) in der Weise angeordnet ist, dass eine Richtung, die zu der Hauptebene der Platte parallel und zu dem Gitter senkrecht ist, zu einer optischen Achse der Linse (344) senkrecht ist.
Infrarotsensor, der umfasst: eine Linse (452) mit einer rechtwinkligen Öffnung und eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung, die eine Lichtmenge auftreffenden Lichts moduliert und das modulierte Licht ausgibt und mehrere Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen besitzt, die in einer zweidimensionalen Anordnung (473) angeordnet sind, wobei jede der mehreren Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen umfasst: eine Platte (9) mit einem Abschnitt (7), der als eine erste Elektrode dient; eine Abstandshalterschicht (463), die auf der Platte (9) ausgebildet ist; und ein Gitter, das aus mehreren Balken aufgebaut ist, wobei die Balken Abschnitte besitzen, die als zweite Elektroden dienen, wobei beide Enden der Balken auf der Abstandshalterschicht (463) unterstützt sind, wobei ein Abstand (L₃) zwischen dem Gitter und der Platte durch Einstellen einer Spannung, die zwischen die erste Elektrode und die zweiten Elektroden angelegt wird, verändert wird, wodurch eine Ausgangsleistung für das Licht gesteuert wird, wobei die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in Bezug auf eine Oberfläche, die zu der Oberfläche, an der die Linse (242) befestigt ist, parallel ist, um einen Winkel (θ2) geneigt ist und wobei die Periode (Λ) des Gitters in Übereinstimmung mit der Form des Lichtflecks auftreffenden Lichts geändert wird.
Infrarotsensor nach Anspruch 33, der ferner ein pyroelektrisches Element (454) umfasst, wobei die Linse (452) Infrarotlicht fokussiert und die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung das durch die Linse (452) fokussierte Infrarotlicht empfängt und wenigstens einen Teil des Infrarotlichts zu dem pyroelektrischen Element (454) ausgibt.
Infrarotsensor nach Anspruch 33, der ferner ein pyroelektrisches Element (454) umfasst, wobei die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung wenigstens einen Teil auftreffenden Infrarotlichts (451) ausgibt und die Linse, die zwischen der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung und dem pyroelektrischen Element (454) vorgesehen ist, das von der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung ausgegebene Infrarotlicht auf das pyroelektrische Element (454) fokussiert.
Infrarotsensor nach Anspruch 34 oder 35, der umfasst: Mittel zum sukzessiven Betreiben der mehreren Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen und zum sukzessiven Detektieren von Ausgangssignalen von dem pyroelektrischen Element, die auf diese Weise erhalten werden; und Mittel, um eine zweidimensionale Infrarotlicht-Intensitätsverteilung als Informationen in einer zeitlichen Abfolge anhand der detektierten Ausgangssignale von dem pyroelektrischen Element zu detektieren.
Kontaktloses Thermometer, das umfasst: den Infrarotsensor nach Anspruch 1; ein Gehäuse (646) mit einer Öffnung; eine Abschirmung (647), die die Öffnung verschließt und öffnet; ein pyroelektrisches Element (643), das im Gehäuse (646) vorgesehen ist; und Temperaturmessmittel (649) des Kontakttyps, die an einer Seitenwand des Gehäuses (646) vorgesehen sind; wobei die Linse (645) Infrarotlicht (650) fokussiert und die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung (2; 101) in dem Gehäuse (646) vorgesehen ist, das durch die Linse (645) fokussierte Infrarotlicht (650) empfängt und wenigstens einen Teil des Infrarotlichts (650) ausgibt.
Kontaktloses Thermometer nach Anspruch 37, bei dem die Temperaturmessmittel (649) des Kontakttyps ein Thermoelement sind.
Kontaktloses Thermometer, das umfasst: den Infrarotsensor nach Anspruch 1; ein Gehäuse (646) mit einer Öffnung; eine Abschirmung (647), die die Öffnung verschließt und öffnet; ein pyroelektrisches Element (643), das in dem Gehäuse (646) vorgesehen ist; und Temperaturmessmittel (649) des Kontakttyps, die an einer Seitenwand des Gehäuses (646) vorgesehen sind; wobei die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in dem Gehäuse (646) vorgesehen ist, Infrarotlicht (650) durch die Öffnung empfängt und wenigstens einen Teil des Infrarotlichts (650) ausgibt; und die Linse wenigstens einen Teil des Infrarotlichts, das von der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung (641) ausgegeben wird, zu dem pyroelektrischen Element (643) ausgibt.
Kontaktloses Thermometer nach Anspruch 39, bei dem die Temperaturmessmittel des Kontakttyps ein Thermoelement sind.
Kontaktloses Thermometer, das umfasst: den Infrarotsensor nach Anspruch 33; ein Gehäuse (646) mit einer Öffnung; eine Abschirmung (647), die die Öffnung verschließt und öffnet; ein pyroelektrisches Element (643), das in dem Gehäuse (646) vorgesehen ist; und Temperaturmessmittel (649) des Kontakttyps, die an eine Seitenwand des Gehäuses (646) vorgesehen sind; wobei die Linse Infrarotlicht (650) fokussiert und die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung im Gehäuse (646) vorgesehen ist, das durch die Linse (645) fokussierte Infrarotlicht (650) empfängt und wenigstens einen Teil des Infrarotlichts (650) ausgibt.
Kontaktloses Thermometer nach Anspruch 41, bei dem die Temperaturmessmittel (649) des Kontakttyps ein Thermoelement sind.
Kontaktloses Thermometer, das umfasst: den Infrarotsensor nach Anspruch 33; ein Gehäuse (646) mit einer Öffnung; eine Abschirmung (647), die die Öffnung verschließt und öffnet; ein pyroelektrisches Element (643), das in dem Gehäuse (646) vorgesehen ist; und Temperaturmessmittel (649) des Kontakttyps, die an einer Seitenwand des Gehäuses (646) vorgesehen sind; wobei die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in dem Gehäuse (646) vorgesehen ist, Infrarotlicht (650), das durch die Öffnung auftrifft, empfängt und wenigstens einen Teil des Infrarotlichts (650) ausgibt; und die Linse wenigstens einen Teil des Infrarotlichts, das von der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung (641) ausgegeben wird, zu dem pyroelektrischen Element (643) ausgibt.
Kontaktloses Thermometer nach Anspruch 43, bei dem die Temperaturmessmittel (649) des Kontakttyps ein Thermoelement sind.