紅外線轉換裝置、成像設備和成像方法

2023-05-10 11:34:11

紅外線轉換裝置、成像設備和成像方法
【專利摘要】一種紅外線轉換裝置，包括：基板(122)；以及金屬微粒層(123)，形成在該基板(122)上，其中該金屬微粒層(123)包括金屬微粒(124)和填充該金屬微粒(124)之間的間隙且吸收入射的紅外線的介電材料(125)形成。作為選擇，通過將由於紅外線吸收導致的光接收材料(125)的介電常數上的變化作為基於等離子體共振的散射光強度上的變化來檢測，從而檢測轉換成可見光的紅外線。
【專利說明】紅外線轉換裝置、成像設備和成像方法

【技術領域】
[0001]本公開涉及紅外線轉換裝置、成像設備和成像方法。

【背景技術】
[0002]近年來，對紅外照相機日益增長的需求，不僅是因為溫度測量，也是因為安全目的。已知紅外相機的示例包括量子型紅外相機和輻射熱型紅外相機。量子型紅外相機通常需要冷卻來應付熱噪聲，並且因此紅外相機變得尺寸上很大並且更昂貴。輻射熱型紅外相機檢測由於熱引起的電阻變化，實踐上也需要由珀耳帖裝置冷卻，並且進一步要求大容量的存儲器用於每個像素的周期性校準。而且，這樣的輻射熱型紅外相機的問題是在校準時圖像變得不連續。而且，輻射熱型紅外相機的問題是容易受到背景輻射的影響，消耗大量的能量、昂貴、尺寸大而且重。
[0003]為了解決這樣的問題，例如，JP 2009-042164 A公開了一種紅外相機，其利用表面等離子體共振現象。該紅外相機採用稜鏡檢測由於熱引起的介電膜的介電常數上的變化作為金屬表面等離子體共振條件上的變化。而且，JP 5-273503 A公開了一種空間光調節器，其利用表面等離子體共振且能進行高效率光調製，而不將光學信息轉換成電信息，或者更具體而言，用光波耦合器形成的空間光調製器包括具有隨著光輻射變化的折射係數的材料和金屬的複合層。
[0004]引用列表
[0005]專利文件
[0006]專利文件I JP 2009-042164 A
[0007]專利文件2 JP 5-273503 A


【發明內容】

[0008]本發明要解決的問題
[0009]那些特許公開專利出版物中公開的技術方案是基於表面等離子體共振的技術方案。表面等離子體在金屬表面中傳播，具有低空間解析度，並且需要包括稜鏡的大量和精確的光學機構。
[0010]考慮到上面的情況，本公開針對於提供具有高空間解析度且具有簡單構造和結構的紅外線轉換裝置、合併這樣紅外線轉換裝置的成像設備以及成像方法。
[0011]解決問題的方案
[0012]為了實現上面的目的，根據本公開第一實施例的紅外線轉換裝置包括基板和形成在基板上的金屬微粒層，並且金屬微粒層用金屬微粒和填充金屬微粒之間間隙且吸收入射的紅外線的介電材料形成。
[0013]為了實現上面的目的，根據本公開第二實施例的紅外線轉換裝置包括用金屬微粒和填充金屬微粒之間間隙且吸收入射的紅外線的介電材料形成的金屬微粒層。
[0014]為了實現上面的目的，根據本公開第三實施例的紅外線轉換裝置包括:介電膜，用介電材料形成，並且吸收從其第一表面進入的紅外線；以及金屬微粒，設置在介電膜的第二表面上，該第二表面位於該第一表面的相反側。
[0015]為了實現上面的目的，根據本公開第四實施例的紅外線轉換裝置是這樣的一種紅外線轉換裝置:通過將由於紅外線吸收在光接收材料的介電常數上引起的變化作為基於局部等離子體共振而引起的光強度上的變化來檢測，從而檢測轉換成可見光的紅外線。
[0016]為了實現上面的目的，根據本公開第一實施例的成像設備包括:
[0017](A)紅外線轉換裝置陣列單元，通過將紅外線轉換裝置設置成二維矩陣方式而形成，每一個該紅外線轉換裝置包括基板和形成在該基板上的金屬微粒層，該金屬微粒層包括金屬微粒和填充該金屬微粒之間間隙且吸收入射的紅外線的介電材料；
[0018](B)光源，發射基準光到該紅外線轉換裝置陣列單元；以及
[0019](C)成像裝置陣列單元，設置在該紅外線轉換裝置陣列單元的與該紅外線入射側相反的一側。
[0020]為了實現上面的目的，根據本公開第二實施例的成像設備包括:
[0021](A)紅外線轉換裝置陣列單元，通過將紅外線轉換裝置設置成二維矩陣方式而形成，每一個該紅外線轉換裝置包括金屬微粒層，該金屬微粒層包括金屬微粒和填充該金屬微粒之間間隙且吸收入射的紅外線的介電材料；
[0022](B)光源，發射基準光到該紅外線轉換裝置陣列單元；以及
[0023](C)成像裝置陣列單元，設置在該紅外線轉換裝置陣列單元的與該紅外線入射側相反的一側。
[0024]為了實現上面的目的，根據本公開第三實施例的成像設備包括:
[0025](A)紅外線轉換裝置陣列單元，通過將紅外線轉換裝置設置成二維矩陣方式而形成，每一個該紅外線轉換裝置包括介電膜和金屬微粒，該介電膜用介電材料形成且吸收從其第一表面入射的紅外線，該金屬微粒設置在該介電膜的第二表面上，該第二表面位於該第一表面的相反側；
[0026](B)光源，發射基準光到該紅外線轉換裝置陣列單元；以及
[0027](C)成像裝置陣列單元，設置在該紅外線轉換裝置陣列單元的與該紅外線入射側相反的一側。
[0028]為了實現上面的目的，根據本公開第四實施例的成像設備包括:
[0029](A)紅外線轉換裝置陣列單元，通過將紅外線轉換裝置設置成二維矩陣方式而形成，每一個該紅外線轉換裝置通過檢測由於紅外線吸收而引起的光接收材料的介電常數的變化作為基於局部等離子體共振而引起的光強度的變化，來檢測轉換成可見光的紅外線；
[0030](B)光源，發射基準光到該紅外線轉換裝置陣列單元；以及
[0031](C)成像裝置陣列單元，設置在該紅外線轉換裝置陣列單元的與該紅外線入射側相反的一側。
[0032]為了實現上面的目的，根據本公開第一實施例的成像方法是利用上述根據本公開第一實施例的成像設備的成像方法。為了實現上面的目的，根據本公開第二實施例的成像方法是利用上述根據本公開第二實施例的成像設備的成像方法。為了實現上面的目的，根據本公開第三實施例的成像方法是利用上述根據本公開第三實施例的成像設備的成像方法，並且包括由該成像裝置陣列單元檢測:由於因紅外線吸收導致該介電材料的介電常數的變化，通過用基準光輻射該金屬微粒引起該金屬微粒中形成的局部等離子體共振態的變化導致的散射光強度的降低。
[0033]為了實現上面的目的，根據本公開第四實施例的成像方法是利用上述根據本公開第四實施例的成像設備的成像方法，並且包括由該成像裝置陣列單元檢測:由於因紅外線吸收導致該光接收材料的介電常數的變化，通過用基準光輻射該光接收材料引起該光接收材料中形成的局部等離子體共振態的變化導致的散射光強度的降低。
[0034]本發明的效果
[0035]根據本公開第一至第四實施例的紅外線轉換裝置、成像設備和成像方法，不需要冷卻紅外線轉換裝置，並且可檢測僅經過光學而沒有經過電學空間光調製的紅外線(熱射線)。因此，除了簡單的構造和結構外可提供具有高空間解析度且可檢測小溫度差的紅外線轉換裝置。還可提供其中併入具有上述紅外線轉轉裝置的小尺寸、輕重量、節能和便宜的成像設備以及利用該成像設備的成像方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1是示例I的成像設備的概念圖。
[0037]圖2是示例I的成像設備修改的概念圖。
[0038]圖3是示例I的成像設備另一個修改的概念圖。
[0039]圖4是示例I的成像設備再一個修改的概念圖。
[0040]圖5A和5B是示出執行模擬結果的圖線，以檢查用銀(Ag)形成的金屬微粒相對於基準光波長的散射效率Qsm和吸收效率Qabs。
[0041]圖6A和6B是示出執行模擬結果的圖線，以檢查用金(Au)形成的金屬微粒相對於基準光波長的散射效率Qsm和吸收效率Qabs。
[0042]圖7A和7B是示出執行模擬結果的圖線，以檢查金屬微粒的散射效率如何隨著介電材料的折射係數的改變而變化。
[0043]圖8是以重疊方式示意性地示出基於折射係數變化的散射效率變化的圖線。
[0044]圖9是不出一個球形金屬微粒聚光能力檢查的概念圖。
[0045]圖10是示例2的成像設備的概念圖。
[0046]圖1lA和IlB分別為示例3和示例4的成像設備的概念圖。
[0047]圖12A和12B是示例5的成像設備的概念圖。
[0048]圖13A和13B是示例5的成像設備修改的概念圖。
[0049]圖14A和14B是示例6的成像設備的概念圖。
[0050]圖15A和15B是示例6的成像設備修改的概念圖。
[0051]圖16是示例7的成像設備的概念圖。
[0052]圖17是示例8的成像設備的概念圖。
[0053]圖18A和18B是用於說明散射光的強度和輸出信號的強度的示意圖。
[0054]圖19A和19B是用於說明散射光的強度和輸出信號的強度的不意圖。
[0055]圖20A和20B是每一個都示出示例I的成像設備中紅外線轉換裝置修改部分的概念圖。
[0056]圖21A和21B是示出示例I的成像設備中紅外線轉換裝置的另一個修改部分的概念圖。

【具體實施方式】
[0057]下面是本公開參考附圖基於實施例的描述。然而，本公開不限於這些實施例，這些實施例中涉及的各種數值和材料僅為示例。說明以下面的順序進行。
[0058]1.根據本公開第一至第四實施例的紅外線轉換裝置、成像設備和成像方法的描述
[0059]2.示例I (根據本公開第一和第四實施例的紅外線轉換裝置、成像設備和成像方法)
[0060]3.示例2 (示例I的修改)
[0061]4.示例3 (示例I和2的修改)
[0062]5.示例4 (示例I至3的修改)
[0063]6.示例5 (示例I至4的修改)
[0064]7.示例6 (示例5的修改)
[0065]8.示例7(根據本公開第二和第四實施例的紅外線轉換裝置、成像設備和成像方法)
[0066]9.示例8(根據本公開第三和第四實施例的紅外線轉換裝置、成像設備和成像方法)
[0067]在根據本公開第一至第三實施例的紅外線轉換裝置、成像設備和成像方法中，散射光可通過用基準光輻射金屬微粒基於金屬微粒中引起的局部等離子體共振(localPlasmon resonance)產生。在此情況下,金屬微粒中的局部等離子體共振態可由於紅外線吸收引起介電材料的介電常數上的變化而變化，並且散射光的強度可由於局部等離子體共振態的變化而變低。
[0068]在包括上述優選實施例的根據本公開第一至第四實施例的紅外線轉換裝置、成像設備和成像方法中，基準光是可見光，並且散射光的頻率或角頻率等於基準光的頻率或角頻率。在此情況下，基準光的波長是可變的，或者選擇基準光波長的波長選擇器可提供在光源和紅外線轉換裝置陣列單元之間。關於該結構，局部等離子體共振條件可被容易校正。
[0069]在包括上述優選實施例和構造的根據本公開第一至第三實施例的紅外線轉換裝置、成像設備和成像方法中，金屬微粒可規則地排列。
[0070]在包括上述優選實施例和構造的根據本公開第一至第四實施例的成像設備和成像方法中，可提供用於校準散射光強度檢測的遮光機構。在此情況下，遮光機構可用快門機構形成，快門機構控制入射在介電材料或光接收材料上的紅外線。作為選擇，紅外線轉換裝置陣列單元可包括紅外線檢測區域和用於校正散射光強度檢測的校正區域。在此情況下，防止紅外線入射的遮光膜可形成在校正區域中，並且遮光構件可提供在紅外線檢測區域和校正區域之間的邊界區域中。
[0071]此外，在包括上述優選實施例和構造的根據本公開第一至第四實施例的成像設備和成像方法中，朝著金屬微粒層或光接收材料反射散射光的反射件可提供在每個紅外線轉換裝置的紅外線入射側上。
[0072]此外，在包括上述優選實施例和構造的根據本公開第一至第四實施例的成像設備和成像方法中，微型透鏡可提供在每個紅外線轉換裝置的紅外線入射側上。
[0073]在下面的描述中，根據本公開第一實施例的紅外線轉換裝置、形成根據本公開第一實施例的成像設備的紅外線轉換裝置、以及根據本公開第一實施例的成像方法中的紅外線轉換裝置也稱為「根據本公開第一實施例的紅外線轉換裝置等」。根據本公開第二實施例的紅外線轉換裝置、形成根據本公開第二實施例的成像設備的紅外線轉換裝置、以及根據本公開第二實施例的成像方法中的紅外線轉換裝置也稱為「根據本公開第二實施例的紅外線轉換裝置等」。根據本公開第三實施例的紅外線轉換裝置、形成根據本公開第三實施例的成像設備的紅外線轉換裝置、以及根據本公開第三實施例的成像方法中的紅外線轉換裝置也稱為「根據本公開第三實施例的紅外線轉換裝置等」。根據本公開第一至第四實施例的紅外線轉換裝置、根據本公開第一至第四實施例的成像設備、以及根據本公開第一至第四實施例的成像方法也簡稱為「本公開」。
[0074]本公開中的局部等離子體共振(也稱為局部表面等離子體共振)是這樣的現象:電荷的偏置呈現在金屬微粒的表面上，或者電偶極場在光進入金屬微粒表面時產生，並且電偶極場通過與入射光共振或振蕩吸收入射光。在此情況下，產生近場光(增強的電場)和散射光(福射光)。這裡，近場光(增強的電場)是振蕩電場而不是電磁波。光吸收波長是圍繞金屬微粒的物質的介電常數或折射係數的函數。ω和k之間沒有離散關係，並且該函數可看作是直線，其中ω為常數。
[0075]局部等離子體共振是與表面等離子體共振(也稱為傳播表面等離子體共振)不同的現象。在表面等離子體共振中，產生沿著界面傳播的平面波。表面等離子體共振不能簡單地由光輻射引起，並且必須採取適當的方法耦合入射光與表面等離子體(例如，通過在表面中形成微小的周期結構，準備諸如稜鏡的高折射係數材料，或者通過全反射將入射光轉換成容易消散的波)。並且，在表面等離子體共振中，角頻率ω和波數k(界面-方向分量)之間的離散關係是非線性的，入射光和頻率是不變的，並且存在波長上的減小或速度上的降低。
[0076]用於局部等離子體共振的條件可理想地表示為em+2ed = 0，其中ε m表示金屬微粒的介電常數，並且ed表示圍繞金屬微粒的物質的介電常數。在根據本公開第一實施例的紅外線轉換裝置等或根據本公開第二實施例的紅外線轉換裝置等中，圍繞金屬微粒的物質是填充金屬微粒之間間隙的介電材料。在根據本公開第三實施例的紅外線轉換裝置等中，圍繞金屬微粒的物質是空氣或真空。如果滿足局部等離子體共振條件，入射光被金屬微粒有效吸收，並且轉換成散射光。在此情形中，金屬微粒中的熱損可通過適當設計金屬微粒而減小，從而每個金屬微粒具有大的散射橫截面，並且具有小的吸收橫截面。在非共振的狀態下，金屬微粒僅吸收小比例的基準光，並且基準光的大部分通過金屬微粒，或者由界面反射，導致消散。
[0077]在根據本公開第一實施例的紅外線轉換裝置等中，基板、金屬微粒層、入射紅外線、光源和成像裝置陣列單元之間的關係如下。
[0078](情形I)紅外線從基板的第一表面進入，金屬微粒層形成在第二表面上，第二表面在基板的與第一表面相反的一側，並且成像裝置陣列單元和光源設置在基板的第二表面側上。
[0079](情形2)紅外線從基板的第一表面進入,金屬微粒層形成在第二表面上,第二表面在基板的與第一表面相反的一側，成像裝置陣列單元設置在基板的第二表面側，並且光源設置在基板的第一表面側。
[0080](情形3)紅外線從基板的第一表面進入，金屬微粒層形成在基板的第一表面上，並且成像裝置陣列單元和光源設置在基板的第二表面側。
[0081](情形4)紅外線從基板的第一表面進入，金屬微粒層形成在基板的第一表面上，成像裝置陣列單元設置在基板的第二表面側，並且光源設置在基板的第一表面側。
[0082]在根據本公開第一實施例的紅外線轉換裝置等的(情形I)中，基板對10 μ m波長附近的紅外線是透明的，並且可以吸收基準光。可形成基板的材料示例包括對約ΙΟμπι波長的紅外線具有高射率的材料(例如鍺(Ge)和ZnGe)、具有寬帶隙的半導體材料、聚乙烯樹脂、玻璃材料和陶瓷材料等。在基板由晶體材料製造的情況下，該晶體材料優選為單晶娃材料，並且優選儘可能薄同時保持足夠的強度。在(情形2)中，基板對約ΙΟμπι波長的紅外線和約400至550nm波長的基準光是透明的，並且可形成基板的材料示例包括玻璃材料和陶瓷材料等。在基板由晶體材料製造的情況下，該晶體材料優選為單晶矽，並且優選儘可能薄同時保持足夠的強度。在(情形3)和(情形4)中，基板對約400至550nm波長的基準光是透明的，並且可吸收入射射線。可形成基板的材料示例包括對約400至550nm波長的光具有高透射率的材料(例如，玻璃材料和石英)、具有寬帶隙的半導體材料、絕緣材料和有機材料等。在基板由晶體材料製造的情況下，該晶體材料優選為單晶材料，並且優選儘可能薄同時保持足夠的強度。在根據本公開第一至第三實施例的紅外線轉換裝置等中形成介電材料的材料是介電常數(折射係數)隨著紅外線吸收變化很大的材料。這樣材料的具體示例包括Polyamide 66 (例如，Leona (註冊商標名稱))、諸如PMMA樹脂的甲基丙烯酸樹脂、氮化矽(SiNx)、氧化矽(S1Y)、氧氮化矽(S1N)、液晶分子、著色有機膜(顏料增益介質)、具有量子點諸如Si分散其中的薄膜材料、用在去除紅外線濾波器中的材料(吸收紅外線的材料)和光致變色材料等。取決於要吸收的紅外線波長介電材料可具有單層結構或多層結構。在根據本公開第一實施例的紅外線轉換裝置等中，形成基板的材料和形成介電材料的材料可為相同的或者可為不同的。基板的厚度可為例如lX10_7m至lX10_6m，並且介電材料的厚度可為例如I X 10_7m至I X 10_6m。基板和介電材料的厚度可根據基板和介電材料的熱容量和紅外線吸收率適當調整和決定。介電材料具有隨著紅外線吸收變化的介電常數(折射係數)，並且可用不必具有溫度變化的材料(例如上述光致變色材料之一)形成。
[0083]此外，在根據本公開第一至第三實施例的紅外線轉換裝置等中，可形成金屬微粒的材料示例包括用在局部等離子體共振中的各種金屬和合金，例如，銀(Ag)、金(Au)、鋁(Al)和鎢(W)。為了獲得規則排列的金屬微粒，在基板、介電材料或介電膜上通過物理氣相沉積(PVD)或化學氣相沉積(CVD)形成薄金屬膜，並且然後在薄金屬膜上通過光刻技術或蝕刻技術執行蝕刻。然而，本公開不限於這樣的方法。為了獲得金屬微粒層，金屬微粒形成在介電材料上，並且金屬微粒然後塗有介電材料。也就是說，金屬微粒包封在介電材料中。金屬微粒可具有柱形形狀(圓柱形狀或矩形棒的形狀)、類似圓盤形狀、球形形狀或半球形形狀等，並且可通過考慮共振的便利以及製造工藝的簡化而適當設計。金屬微粒的陣列圖案例如可為規則的二維陣列圖案。更具體的示例包括正方形、等邊三角形和等邊六邊形等。關於金屬微粒的二維周期結構，散射光的平面內分量可在二維陣列納米結構中圍成駐波形式，並且可防止散射光洩漏進附近的紅外線轉換裝置中。同時，可增強平面內的共振。金屬微粒的尺寸取決於形成金屬微粒的金屬材料、圍繞金屬離子的物質和基準光的波長等，並且約為幾十至幾百納米的量級上。金屬微粒之間的間隔(金屬微粒二維周期陣列的尺寸)考慮基準光的波長、形成金屬微粒的材料和圍繞金屬微粒的物質適當決定，從而獲得與平面內金屬微粒之間的散射光相互作用。金屬微粒之間最近的中心到中心距離與基準光的波長約為相同的量級。
[0084]為了提高以熱體現的空間辨析度，金屬微粒層和吸收紅外線的光接收材料優選物理地分成約像素大小的部分。在根據本公開第一實施例的紅外線轉換裝置等中，金屬微粒層可根據半導體裝置製造領域中的光刻技術和蝕刻技術的結合或製造MEMS(微型機電系統)的技術物理地分開。在根據本公開第二實施例的紅外線轉換裝置等和根據本公開第三實施例的紅外線轉換裝置中，金屬微粒層或介電膜可根據半導體裝置製造領域中的光刻技術和蝕刻技術的結合或製造MEMS的技術物理地分開。紅外線轉換裝置的尺寸(紅外線轉換裝置陣列單元中一個像素的尺寸)優選例如幾乎與要檢測紅外線的波長相同。關於該尺寸，可防止紅外線轉換裝置之間的熱傳播，並且此外可提高熱成像的空間辨析度。根據本公開的要檢測紅外線的波長約為I μ m或更大，並且典型的檢測波長約為稱為熱射線的紅外線的10 μ m。使紅外線轉換裝置太小是沒有意義的，並且太大的紅外線轉換裝置降低了空間分辨度。每個紅外線轉換裝置的尺寸(紅外線轉換裝置陣列單元中一個像素的尺寸)可與成像裝置陣列單元中成像裝置的尺寸(成像裝置陣列單元中一個像素的尺寸)相同，或者後者可小於前者。
[0085]發光二極體(LED)或半導體雷射裝置可用作發射基準光的光源。紅外線轉換裝置陣列單元可用基準光共同輻射(照射)。也就是說，紅外線轉換裝置陣列單元的整個表面可連續地按照時間或用脈衝狀基準光共同輻射(照射)。作為選擇，紅外線轉換裝置陣列單元可用基準光的光束掃描或輻射(照射)。這樣，可順序讀取散射光強度。基準光的波長需要是這樣的波長:介電材料或光接收材料的溫度在基準光輻射時不升高，並且基準光的光源優選為單色光源或者從藍色到綠色具有連續波長波譜的光源，而不包括比紅光波長更長的波長。具體而言，基準光的波長例如可為400至550nm。關於這樣波長的基準光的輻射，介電材料的溫度幾乎不升高。即使介電材料的溫度升高，溫度升高也作為背景輻射的部分被消除，並不影響信號檢測，只要局部等離子體共振條件校正為考慮了這樣溫升的初始狀態。為了改變從單色光源輸出的基準光的波長，例如可採用能電連續改變波長的LED。例如，濾色器可用作波長選擇器，以選擇從具有連續波長波譜的光源發射的基準光的希望波長。濾色器例如可為迴轉盤狀濾波器，並且可設計為根據來自光源的基準光碰撞且通過的位置選擇通過基準光的希望波長。這樣，可執行校正以根據基準光的波長調製獲得要處於初始狀態的局部等離子體共振(local P lasmon resonance),並且也可執行校正以處理環境溫度變化(背景輻射)。可為光源提供紅外線去除濾波器，或者可為光源提供通過希望波長的某種帶通濾波器。
[0086]基準光入射在紅外線轉換裝置陣列單元上的角度對於金屬微粒中的局部等離子體共振沒有特別限制，並且在此情形中，在設計紅外線轉換裝之中允許很高的自由度。另一方面，關於採用表面等離子體共振的紅外線轉換裝置，入射角需要特別且精確決定。在本公開中，基準光的光源位置和入射角可通過考慮與成像裝置陣列單元的位置關係而適當決定，從而紅外線轉換裝置陣列單元用基準光儘可能均勻地輻射(照射)。關於用作基準光的傾斜光，可輻射很大的面積。由於局部等離子體共振的聚光效應，金屬微粒可以以高效率吸收基準光，即使基準光傾斜進入。並且，即使基準光具有光強分布，也可確定地引起局部等離子體共振，因為光的頻率是不變的。如果各像素的檢測信號用動態範圍歸一化(normalized)以形成熱圖像，所獲得的熱圖像也不取決於基準光的光強分布。
[0087]每個反射件例如可用基底和形成在基底上的反光塗層形成。微型透鏡的構造和結構可為已知的構造和結構，並且可由已知的材料製造。
[0088]成像裝置陣列單元可用(XD、CM0S圖像傳感器、CIS (接觸圖像傳感器)或CMD (電荷調製裝置)型的信號放大圖像傳感器形成，或者可用圖像傳感器之外的光傳感器(例如影像管)形成。成像裝置陣列單元可為前照式成像裝置陣列單元，或者可為背照式成像裝置陣列單元。關於成像裝置陣列單元，熱圖像可捕獲為黑白圖像。也就是說，在局部等離子體共振態下，散射光的強度很高，並且因此，可獲得明亮的圖像。另一方面，在介電材料或光接收材料的溫度變得較高的部分，與局部等離子體共振條件存在偏離。具體而言，改變並且不滿足em+2ed = 0。結果，散射光的強度變低，並且圖像變暗。這樣，可獲得低溫位置為白色而高溫位置為黑色的黑白圖像。
[0089]關於本公開的成像設備，例如可形成數字靜態相機、攝像機、可攜式攝像機或所謂相機電話。成像設備可包括鏡頭系統。鏡頭系統可為單(定)焦鏡頭或者所謂的變焦鏡頭，並且鏡頭和鏡頭系統的構造和結構可根據鏡頭和透鏡系統要求的規範決定。成像設備中的鏡頭系統可具有常規構造。紅外線轉換裝置陣列單元可容納在真空密封封裝中，從而避免由於熱引起的外部幹擾。本公開的成像設備可用在夜視設備、監視相機、紅外熱攝像儀、車載夜視相機和醫學近紅外線傳感器等中。
[0090][示例 I]
[0091]示例I涉及根據本公開第一和第四實施例的紅外線轉換裝置、成像設備和成像方法。圖1、2、3和4是示例I的成像設備的概念圖。
[0092]在根據本公開第一實施例的紅外線轉換裝置的描述的基礎上，示例I的紅外線轉換裝置121包括:(a)基板122 ;和形成在基板122上的(b)金屬微粒層123，並且金屬微粒層123用金屬微粒124和填充在金屬微粒124之間的間隙且吸收入射的紅外線的介電材料125形成。
[0093]在根據本公開第四實施例的紅外線轉換裝置的描述的基礎上，示例I的紅外線轉換裝置121是紅外線轉換裝置，或者更具體而言，是空間光調製型紅外線轉換裝置，通過將由於紅外線吸收在光接收材料125的介電常數上引起的變化作為基於局部等離子體共振而引起的光強度上的變化來檢測，從而檢測轉換成可見光的紅外線。
[0094]在根據第一實施例或第四實施例的成像設備的描述的基礎上，示例I的成像設備110包括:(A)紅外線轉換裝置陣列單元120，通過以二維矩陣方式布置示例I的紅外線轉換裝置121而形成；(B)光源30，發射基準光31到紅外線轉換裝置陣列單元120 ;以及(C)成像裝置陣列單元40，設置在紅外線轉換裝置陣列單元120的與紅外線入射側相反的一偵牝或者更具體而言，距紅外線轉換裝置陣列單元120 —定的距離設置。
[0095]圖1所示的結構是(情形I):其中紅外線從基板122的第一表面122A進入，金屬微粒層123形成在第二表面122B上，第二表面122B位於基板122的與第一表面122A相反的一側，並且成像裝置陣列單元40和光源30設置在基板122的第二表面122B側上。基準光31從紅外線轉換裝置陣列單元120的與紅外線入射側相反的一側輻射(照射)紅外線轉換裝置陣列單元120。圖2所示的結構是(情形2):其中紅外線從基板122的第一表面122A進入，金屬微粒層123形成在基板122的與第一表面122A相反側的第二表面122B上，成像裝置陣列單元40設置在基板122的第二表面122B側，並且光源30設置在基板122的第一表面122A側。基準光31從紅外線轉換裝置陣列單元120的紅外線入射側輻射(照射)紅外線轉換裝置陣列單元120。此外，圖3所示的結構是(情形3):其中紅外線從基板122的第一表面122A進入，金屬微粒層123形成在基板122的第一表面122A上,並且成像裝置陣列單元40和光源30設置在基板122的第二表面122B側。基準光31從紅外線轉換裝置陣列單元120的與紅外線入射側相反的一側輻射(照射)紅外線轉換裝置陣列單元120。圖4所示的結構是(情形4):其中紅外線從基板122的第一表面122A進入，金屬微粒層123形成在基板122的第一表面122A上，成像裝置陣列單元40設置在基板122的第二表面122B側，並且光源30設置在基板122的第一表面122A側。基準光31從紅外線轉換裝置陣列單元120的紅外線入射側輻射(照射)紅外線轉換裝置陣列單元120。
[0096]在這些情況的任何一種情況中，在成像裝置陣列單元40獲得相同的圖像。然而，在圖2和4所示的示例中，光源30、紅外線轉換裝置陣列單元120和成像裝置陣列單元40需要設置為使基準光31不進入成像裝置陣列單元40。而且，用於在成像裝置陣列單元40上由來自紅外線轉換裝置陣列單元120的光形成圖像的成像透鏡(未示出)提供在紅外線轉換裝置陣列單元120和成像裝置陣列單元40之間。然而，來自金屬微粒的散射光具有一定程度的方向性，並且因此在沒有成像透鏡的情況下可執行成像。
[0097]在示例I或稍後將描述的示例2至6的紅外線轉換裝置121中，基板122用厚度為I μ m的鍺(Ge)形成。介電材料125用厚度為0.1 μ m的聚醯胺形成。
[0098]在示例I或稍後將描述的示例2至8的紅外線轉換裝置121、221或321中，金屬微粒124用銀(Ag)形成，並且具有直徑為10nm且厚度為50nm的類似圓盤形狀。金屬微粒124規則地布置。具體而言，金屬微粒124基於諸如正方形的規則二維陣列圖案布置。金屬微粒之間最近的中心到中心距離(金屬微粒的二維周期陣列尺寸)為0.3μπι。這些數值根據所要用的基準光的波長和所要用的介電材料125決定。
[0099]具體而言，在示例I或稍後將描述的示例2至8中，光源30用發光二極體(LED)形成，例如其發射500nm的基準光31。關於用這樣波長的基準光31輻射，介電材料125、225或325的溫度幾乎不升高。即使介電材料125、225或325的溫度略微升高，溫升也作為背景輻射的部分被消除了，而不影響信號檢測，只要局部等離子體共振條件考慮了介電材料125、225或325的溫度升高被校正為初始狀態。例如，從光源30發射的基準光傳播通過校正光學系統(未示出)，然後輻射(照射)紅外線轉換裝置陣列單元120。從上述光源30發射的基準光31的波長在± 10nm的範圍內是可變化的。為此，稍後在示例5和6中描述的局部等離子體共振條件可容易地被校正。作為原則，在成像設備的常規操作期間，基準光31不變地傾斜輻射紅外線轉換裝置陣列單元120。成像裝置陣列單元40通過以二維矩陣方式布置成像裝置41而形成，並且用常規的CXD或CMOS圖像傳感器形成。每個紅外線轉換裝置121、221或321的尺寸(紅外線轉換裝置陣列單元120、220或320中一個像素的尺寸)為ΙΟμπι。每個紅外線轉換裝置121、221或321的尺寸(紅外線轉換裝置陣列單元120、220或320中一個像素的尺寸)與成像裝置陣列單元40中每個成像裝置41的尺寸(成像裝置陣列單元中一個像素的尺寸)相同，但是後者可以小於前者。附圖標記126、226和326表示分隔區域，用於將紅外線轉換裝置121、221或321互相分開以形成像素。
[0100]根據示例I或稍後將描述的示例2至8的成像方法，成像裝置陣列單元40檢測:當用基準光31輻射金屬微粒124、224或324來改變金屬微粒124、224或324的局部等離子體共振態時，散射光32強度的降低，因為介電材料125、225或325的介電常數ε d由於紅外線吸收而發生改變。作為選擇，成像裝置陣列單元40檢測通過用基準光31輻射光接收材料125、225或325改變在光接收材料125、225或325中的局部等離子體共振態時所引起的散射光32強度的降低，因為光接收材料125、225或325的介電常數ε d由於紅外線吸收引起變化。也就是說，介電材料125、225或325的介電常數ε d因紅外線吸收而變化。金屬微粒124、224或324中形成的局部等離子體共振態通過用基準光31輻射金屬微粒124、224或324由於介電材料125、225或325的介電常數ε d的變化而變化。局部等離子體共振態中此變化引起散射光32強度的降低。成像裝置陣列單元40檢測散射光32強度的降低。
[0101]更具體而言，在示例I或稍後將描述的示例2至8的紅外線轉換裝置中，通過用基準光31輻射金屬微粒124、224或324，在金屬微粒中引起局部等離子體共振。散射光32然後基於局部等離子體共振產生。散射光32的頻率或角頻率與基準光31的頻率或角頻率相同。同樣，介電材料(光接收材料)125、225或325的介電常數因紅外線吸收而變化。在圖1至4中，為了方便起見，入射到紅外線轉換裝置陣列單元120上的紅外線強度以箭頭的長度表示。箭頭越長，入射到紅外線轉換裝置陣列單元120上的對應的紅外線的強度越高。
[0102]金屬微粒124、224或324中的局部等離子體共振態由於介電材料(光接收材料)125,225或325的介電常數上的變化而變化。具體而言，作為局部等離子體共振態上變化的結果(換言之，作為局部等離子體共振態結束的結果，或者作為ed變化的結果，不能滿足επ+2 ed = 0)，散射光32的強度變低。在圖1至4中，為了方便起見，從紅外線轉換裝置陣列單元120發射的散射光32的強度用箭頭的長度表示。箭頭越長，從紅外線轉換裝置陣列單元120發射的對應的散射光32的強度越高。
[0103]在成像裝置陣列單元40中，可捕獲這樣的圖像為黑白圖像的熱圖像。也就是說，在局部等離子體共振態下，散射光的強度很高，並且因此，獲得明亮的圖像。另一方面，在介電材料或光接收材料的溫度變高的部分，與局部等離子體共振條件存在偏離。結果，散射光的強度變低，並且圖像變暗。以此方式，可能獲得低溫部分為白色而高溫部分為黑色的黑白圖像。
[0104]例如，入射在紅外線轉換裝置Ul1和1212上的紅外線的強度低。同時，入射在紅外線轉換裝置1213和1214上的紅外線的強度高，並且入射在紅外線轉換裝置1215上的紅外線的強度為中等。結果，紅外線轉換裝置12^和1212的介電材料(光接收材料)125的溫度為T1，並且處於該溫度的介電常數為edl。同樣，紅外線轉換裝置1213和1214的介電材料(光接收材料)125的溫度為T3，並且處於該溫度的介電常數為ed3。紅外線轉換裝置1215的介電材料(光接收材料)125的溫度為T2 (假設T1CT2CT3)，並且該溫度處的介電常數為ed2 (假設ε dl〈 ε d2〈 ε d3)。結果，在紅外線轉換裝置Ul1和1212中，與局部等離子體共振條件幾乎不存在偏離。在紅外線轉換裝置1215中，與局部等離子體共振條件存在偏離。在紅外線轉換裝置1213和1214中，與局部等離子體共振條件存在很大的偏離。因此，來自紅外線轉換裝置Ul1和1212的散射光的強度高，來自紅外線轉換裝置1215的散射光的強度中等，並且來自紅外線轉換裝置1213和1214的散射光的強度低。
[0105]示例I的紅外線轉換裝置121可以以下面的方式製造。首先，介電材料125的部分通過CVD、PVD和塗鍍技術、包括噴墨印刷技術的印刷技術或旋塗技術等形成在基板122上。由銀(Ag)製造的薄金屬膜通過真空沉積技術等形成在介電材料125上，並且然後在薄金屬膜上通過光刻技術和蝕刻技術執行蝕刻。以此方式，用銀形成且根據諸如正方形的規則二維陣列圖案布置的金屬微粒124可形成在介電材料125上。之後，介電材料125的其餘部分再一次通過CVD、PVD和塗鍍技術、包括噴墨印刷技術的印刷技術或旋塗技術等形成。以此方式，可獲得金屬微粒層123，其具有用介電材料125塗鍍的金屬微粒124，或者具有由介電材料125圍繞的金屬微粒124。分隔區域126可通過在形成介電材料125和金屬微粒124時通過圖案化形成。在採用印刷技術的情況下，分隔區域126可通過印刷技術在形成介電材料125和金屬微粒124的同時形成。
[0106]以這樣的方式獲得的紅外線轉換裝置陣列單元120、光源30和成像裝置陣列單元40容放在根據已知技術的適當封裝體中，並且與鏡頭系統組裝在一起。因此，可獲得成像設備。
[0107]圖5A、5B、6A和6B示出了執行模擬的結果，以檢查金屬微粒相對於基準光的波長λ的散射效率Qsm和吸收效率Qabs，假設一個球形的金屬微粒放在空氣中。在每個圖線中，橫坐標軸表示基準光的波長λ (單位:nm)，並且縱坐標軸表示散射效率Q.和吸收效率Qabs的值。圖5A示出了這樣情況的結果:其中金屬微粒的直徑為10nm且用銀(Ag)形成，並且圖5B示出了這樣情況的結果:其中金屬微粒的直徑為20nm且用銀(Ag)形成。圖6A示出了這樣情況的結果:其中金屬微粒的直徑為10nm且用金(Au)形成，並且圖6B示出了這樣情況的結果:其中金屬微粒的直徑為20nm且用金(Au)形成。這裡，散射效率Qsea和吸收效率Qabs為通過散射截面和吸收截面分別除以金屬微粒的截面獲得的值。高吸收效率Qabs值意味著作為用基準光輻射的結果金屬微粒產生大量的熱。因此，散射效率Qsm的值優選高於吸收效率Qabs的值。在圖5A、5B、6A和6B的每一個圖中，曲線「A」表示散射效率Qsea，並且曲線「B」表示吸收效率Qabs。由圖5A、5B、6A和6B所示的模擬結果可見，金屬微粒的直徑為10nm且用銀(Ag)形成的情況是最優選的。如果獲得吸收效率Qabs峰值的基準光的波長Aabs與獲得散射效率Qsca峰值的基準光的波長λ _不同，則可防止熱損耗。
[0108]圖7Α(折射係數nd = 2.0)和圖7B (折射係數nd = 2.1)示出了執行模擬的結果，以檢查金屬微粒相對於基準光的波長λ的散射效率Qsca，假設一個球形的金屬微粒(其直徑為10nm且用銀形成)被放置在介電材料(其中折射係數nd = 2.0和2.1)中。
[0109]如果折射係數nd為2.0，則獲得散射效率Qsea峰值的基準光的波長λ sca如下:
[0110]λ sca = 500nm
[0111]Qsca 的峰值=7.2057
[0112]同樣，如果折射係數nd為2.1，則獲得散射效率Qsea峰值的基準光的波長入sca以及基準光的波長λ為500nm時的散射效率Qsea』如下:
[0113]λ sca = 508.9nm
[0114]Qsc/ = 6.04597
[0115]圖8以重疊的方式示意性地示出了基於折射係數仏的變化的散射效率Qsm變化。在圖8中，曲線A表示這樣的情況:紅外線轉換裝置中介電材料的溫度為T1，折射係數為IV1，並且局部等離子體共振態在基準光的波長為Xci時形成。另一方面，曲線B表示這樣的情況:另一個紅外線轉換裝置中介電材料的溫度為T2OT1)，折射係數為nd_2( Φ I^1)，並且在基準光的波長為λ ^時不形成局部等離子體共振態。箭頭的長度表示散射光強度的變化量。
[0116]由於局部等離子體共振的聚光效應，金屬微粒可以以高效率吸收基準光，即使基準光傾斜進入。檢測了一個球形金屬微粒的聚光能力。這相當於計算淬火截面(Crait =Cabs+Csca)。具體而言，淬火截面計算為圓柱截面，其中擴展為類似於高斯分布的金屬微粒吸光率分布(恰在金屬微粒之上具有最大值)用高度為1.0 (最高吸收率)的圓柱取代。圖9示出了概念圖。處於基準光波長的相對於用銀形成的金屬微粒的Crart通過考慮了米氏散射而被計算。其中假設金屬微粒放置在真空中。轉換成半徑的Crait值如下，並且大於金屬微粒半徑的兩倍。圖9所示的曲線表示點向量(光的能量流動)，並且包括入射光和散射光。
[0117]金屬微粒的半徑 Cext轉換的半徑
[0118]1nm0.015 μ m2 22nm
[0119]10nm0.18 μ m2240nm
[0120]與紅外線轉換裝置一樣，示例I或稍後將描述的示例2至8的成像設備和成像方法不需要冷卻紅外線轉換裝置，並且可檢測簡單光學地而沒有電學地經歷空間光調製的紅外線(熱射線)。因此，能提供具有高空間解析度的紅外線轉換裝置，並且除了其簡單的構造和結構外可檢測非常小的溫度差(例如在紅外線轉換裝置之間的約5X 10_3° K的溫度差)。應注意，較小尺寸的紅外線轉換裝置可更精確地檢測較小的溫度差。並且，能提供包括上述紅外線轉換裝置的成像設備，不受背景輻射的影響，具有高S/N比，不需要每個像素的校正和大容量的存儲器，不形成斷續的圖像，尺寸小和重量輕，功耗小，並且不貴。還能提供利用成像設備的成像方法。此外，由於採用局部等離子體共振，沒有等離子體的表面傳播，並且可實現比採用表面等離子體共振的空間光調製更高的空間解析度。而且，諸如稜鏡的光學部件是不必要的，並且沒有對基準光入射角的限制。因此，設計上允許較高的自由度。此外，可檢測簡單光學地而沒有電學地經歷空間光調製的紅外線(熱射線)。因此，通過互連的熱擴散(消散)不容易發生，可檢測較小的溫度變化，並且獲得快速共振。
[0121][示例2]
[0122]示例2是示例I的修改。在示例I中，基準光的波長是可變的。另一方面，在示例2中，選擇基準光31波長的波長選擇器33提供在光源30和紅外線轉換裝置陣列單元120之間。具體而言，如圖10中的示例2的成像設備的概念圖所示，波長選擇器33用濾色器形成。濾色器是轉盤狀濾波器，並且用這樣的濾波器材料形成:取決於來自光源的基準光碰撞和通過的位置，該濾波器材料可連續地改變通過的基準光的波長。為此，還可容易校正稍後示例5和6中描述的局部等離子體共振條件。
[0123][示例3]
[0124]示例3是示例I和2的修改。如圖1lA中成像設備的概念圖所示，在示例3中，微型透鏡51提供在每個紅外線轉換裝置的紅外線入射側。關於該結構，紅外線可有效聚集在各紅外線轉換裝置上。微型透鏡51的構造和結構可為已知的構造和結構，並且可由已知的材料製造。
[0125][示例4]
[0126]示例4是示例I至3的修改。如圖1lB中成像設備的概念圖所示,在示例4中,朝著金屬微粒層或光接收材料反射散射光的反射件52提供在每個紅外線轉換裝置的紅外線入射側上。圖1lB所示的示例是示例3的成像設備的修改。每個反射件52用基底53和形成在基底53上的反光塗層54形成。例如，反射件52可採用已知的MEMS製造技術製造。
[0127][示例5]
[0128]示例5是示例I至4的修改。在使用成像設備時，獲得局部等離子體共振態的基準光的波長λ ^因各種因素而變化或偏離。在此情況下，需要執行校正以獲得局部等離子體共振。考慮到這一點，示例5的成像設備包括遮光機構，用於校正散射光強度的檢測。例如，校正可在成像設備通電時執行。
[0129]具體而言，如圖12Α、12Β、13Α和13Β中的成像設備的概念圖所示，遮光機構用快門機構61形成，快門機構61控制入射在介電材料(光接收材料)125、225或325上的紅外線。快門機構61可用已知的快門機構形成。如圖13Α中成像設備的概念圖所示，第二快門機構62可進一步提供在紅外線轉換裝置陣列單元120和成像裝置陣列單元40之間，或者在光源30附近。快門機構61和62可機械地操作，或者可電操作。鏡頭蓋可用作快門機構61的替代品。
[0130]圖18Α、18Β、19Α和19Β是用於說明背景輻射等、散射光的強度和輸出信號的強度之間關係的不意圖。
[0131]如圖12Α所示，在暫停用基準光31輻射紅外線轉換裝置陣列單元120時，關閉快門機構61，以防止紅外線進入紅外線轉換裝置陣列單元120。作為選擇，如圖13Α所示，在繼續用基準光31輻射時，快門機構61和62關閉，以防止紅外線進入紅外線轉換裝置陣列單元120以及基準光輻射(照射)紅外線轉換裝置陣列單元120。在這樣的情形中，由成像裝置陣列單元40獲得圖像。這一點上獲得的圖像為了方便起見稱為「光學黑色圖像」。在此類情形中，成像裝置陣列單元40中獲得的光強度Ib是基於諸如背景輻射和環境溫度的外部環境的光強度(見圖18Α和19Α)。
[0132]接下來，如圖12Β或13Β所示，在關閉快門機構61且防止紅外線進入紅外線轉換裝置陣列單元120時，用基準光31輻射(照射)紅外線轉換裝置陣列單元120。在此情形中，由成像裝置陣列單元40獲得圖像。在這一點上獲得的圖像為了方便起見稱為「光學白色圖像」。成像裝置陣列單元40在此情形中獲得的光強度Iw是基於諸如背景輻射和環境溫度的外部環境的光強度與從紅外線轉換裝置陣列單元120發射的散射光32的強度之和(見圖18Β和19Β)。因此，(Iw-1b)的值是不受諸如背景輻射和環境溫度的外部環境影響的值。應注意，(Iw-1b)的值在各紅外線轉換裝置121之間可能有變化(見圖19Α)。
[0133](Iw-1b)的值通過改變基準光的波長λ而計算。獲得(Iw-1b)的最大值的基準光的波長λ _是形成局部等離子體共振態的基準光的波長λ0。以此方式，可執行校正來獲得局部等離子體共振。
[0134]在紅外線轉換裝置中，處於形成局部等離子體共振態的基準光的波長λ ^的Ifflax( = Iw-1b)的值相當於紅外線轉換裝置的動態範圍。存在所有的紅外線轉換裝置幾乎具有相同動態範圍的情況(見圖18Α)，並且存在一個紅外線轉換裝置與另一個紅外線轉換裝置的動態範圍不同的情況(見圖19Α)。Imax的值不僅根據各紅外線轉換裝置製造上的變化而變化，而且根據各種其它因素(例如，年代變化、基準光的輻射狀態和環境溫度)的變化而變化。然而，如果1_、Iw和Ib的值在每個紅外線轉換裝置中確定了，可獲得基於光強度I的信號強度S，光強度I在對應於每個紅外線轉換裝置的每個成像裝置中獲得。這裡，對應於Imax ( = Iw-1b)的信號強度由Smax表示。
[0135]S= (I/IfflJ X Sfflax
[0136]如上所述，即使背景輻射等是不固定的，或者即使紅外線轉換裝置陣列單元120中的基準光的輻射狀態是不均勻的，與入射的紅外線的強度對應的信號強度也可準確確定。也就是說，如果各像素的檢測信號用形成熱圖像的動態範圍規一化，則獲得的熱圖像不取決於基準光等的光強度分布。因為Iw的值取決於基準光的強度，所以動態範圍可容易通過增強基準光的強度而加寬。在熱圖像的形成中，如圖18B和19B中箭頭A所表示的Iw的差值可表示信號強度，或者如圖18B和19B中箭頭B所表示的Ib的差值可表示信號強度。
[0137][示例6]
[0138]示例6是示例5的修改，並且能任何時間獲得光學黑色圖像(光強度Ib)，甚至在用基準光31輻射期間。在示例6中，如圖14A、14B、15A和15B所示，紅外線轉換裝置陣列單元120包括紅外線檢測區域120A和用於校正散射光強度檢測的校正區域120B。在校正區域中，形成用於防止紅外線入射的遮光膜127A、127B、127C或127D。在紅外線檢測區域120A和校正區域120B之間的邊界區域中，遮光構件128A、128B、128C或128D以適當的方式提供。例如，校正區域120B沿著紅外線轉換裝置陣列單元120的外邊緣形成，從而圍繞紅外線檢測區域120A。
[0139]在圖14A所示的示例中，校正區域120B用一個或多個紅外線轉換裝置1216形成。防止紅外線入射的遮光膜127A形成在基板122於紅外線入射側的一部分上，該部分對應於紅外線轉換裝置1216。在紅外線檢測區域120A和校正區域120B之間的邊界區域中，遮光構件128A以適當的方式提供，從而來自紅外線檢測區域120A中金屬納米粒子的散射光等不進入面對校正區域120B的成像裝置。遮光構件128A不能防止基準光31輻射校正區域120B。在圖14A所示的示例中，獲得光學白色圖像(光強度Iw)。
[0140]在圖14B所示的示例中，校正區域120B用一個或多個紅外線轉換裝置1217形成。防止紅外線入射的遮光膜127B形成在基板122於紅外線入射側的一部分上，該部分對應於紅外線轉換裝置1217。在紅外線檢測區域120A和校正區域120B之間的邊界區域中，遮光構件128B以適當的方式提供，從而基準光31不進入校正區域120B。基準光束的停止角和入射角設定為使基準光31在由遮光構件128B反射後不進入成像裝置陣列單元40。在圖14B所示的示例中，獲得光學黑色圖像(光強度IB)。
[0141]在圖15A所示的示例中，校正區域120B用一個或多個紅外線轉換裝置1218形成。防止紅外線和基準光31入射的遮光膜127C形成在基板122於紅外線入射側的一部分上，該部分對應於紅外線轉換裝置1218。在紅外線檢測區域120A和校正區域120B之間的邊界區域中，遮光構件128C以適當的方式提供，從而來自紅外線檢測區域120A中金屬納米粒子的散射光等不進入面對校正區域120B的成像裝置。在圖15A所示的示例中，獲得光學黑色圖像(光強度Ib)。
[0142]在圖15B所示的示例中，校正區域120B用一個或多個紅外線轉換裝置1219形成。防止紅外線入射的遮光膜127D形成在基板122於紅外線入射側的一部分之上，該部分對應於紅外線轉換裝置1219。遮光膜127D設置為距基板122適當的距離，從而基準光31進入校正區域120B。在紅外線檢測區域120A和校正區域120B之間的邊界區域中，遮光構件128D以適當的方式提供，從而來自紅外線檢測區域120A中金屬納米粒子的散射光等不進入面對校正區域120B的成像裝置。遮光構件128D具有適當的高度且允許透射的基準光31從其通過，從而已經通過紅外線檢測區域120A的基準光31在被遮光構件128D反射後不進入成像裝置陣列單元40。在圖15B所示的示例中，獲得光學黑色圖像(光強度IB)。
[0143][示例7]
[0144]示例7涉及根據本公開第二和第四實施例的紅外線轉換裝置、成像設備和成像方法。圖16是示例7的成像設備的概念圖。
[0145]在根據本公開第二實施例的紅外線轉換裝置的描述的基礎上，示例7的紅外線轉換裝置221包括金屬微粒層223，其用金屬微粒224和介電材料225形成，介電材料225填充金屬微粒224和224之間的間隙且吸收入射的紅外線。
[0146]在根據本公開第四實施例的紅外線轉換裝置的描述的基礎上，示例7的紅外線轉換裝置221是一種紅外線轉換裝置，或者更具體而言，是空間光調製型的紅外線轉換裝置，該紅外線轉換裝置通過將由於紅外線吸收而引起的光接收材料225的介電常數的變化作為基於局部等離子體共振引起的散射光強度的變化來檢測，從而檢測轉換成可見光的紅外線。
[0147]此外，在根據第二實施例或第四實施例的成像設備的描述的基礎上，示例7的成像設備210包括:(A)紅外線轉換裝置陣列單元220，通過以二維矩陣方式設置示例7的紅外線轉換裝置221而形成；(B)光源30，發射基準光31到紅外線轉換裝置陣列單元120 ；以及(C)成像裝置陣列單元40，設置在紅外線轉換裝置陣列單元220的與紅外線入射側相反的一側，或者更具體而言，設置為距紅外線轉換裝置陣列單元220 —定的距離。
[0148]示例7的紅外線轉換裝置221可與示例I至6的紅外線轉換裝置121具有基本上相同的構造和結構，除了省略了基板122。示例7的成像設備還可與示例I至6的任何一個成像設備具有相同的構造和結構，除了紅外線轉換裝置的構造和結構上的略有差別。因此，這裡不重複它們的詳細說明。即使沒有基板122，示例7的紅外線轉換裝置221也可通過由低導熱係數的固態材料形成分隔區域226且集成分隔區域226與介電材料225而製造。
[0149][示例8]
[0150]示例8涉及根據本公開第三和第四實施例的紅外線轉換裝置、成像設備和成像方法。圖17是示例8的成像設備的概念圖。
[0151]在根據本公開第三實施例的紅外線轉換裝置的描述的基礎上，示例8的紅外線轉換裝置321包括:介電膜325，用介電材料325形成且吸收從第一表面325A進入的紅外線；以及金屬微粒324,設置在介電膜325的與第一表面325A相反側的第二表面325B上。金屬微粒324可局部埋設在介電膜325的第二表面325B中。
[0152]在根據本公開第四實施例的紅外線轉換裝置的描述的基礎上，示例8的紅外線轉換裝置321是一種紅外線轉換裝置，或者更具體而言，是空間光調製型的紅外線轉換裝置，該紅外線轉換裝置通過將由於紅外線吸收而引起的光接收材料325的介電常數的變化作為基於局部等離子體共振引起的散射光強度的變化來檢測，從而檢測轉換成可見光的紅外線。
[0153]此外，在根據第三實施例或第四實施例的成像設備的描述的基礎上，示例8的成像設備310包括:(A)紅外線轉換裝置陣列單元320，通過以二維矩陣方式設置示例8的紅外線轉換裝置321而形成；(B)光源30，發射基準光31到紅外線轉換裝置陣列單元120 ；以及(C)成像裝置陣列單元40，設置在紅外線轉換裝置陣列單元320的與紅外線入射側相反的一側，或者更具體而言，設置在距紅外線轉換裝置陣列單元320 —定距離的位置。
[0154]示例8的紅外線轉換裝置321可與示例I至6的紅外線轉換裝置121具有基本上相同的構造和結構，除了省略了基板122以及金屬微粒324形成在介電膜325的第二表面325B上外。示例8的成像設備也可與示例I至6的任何一個成像設備具有相同的構造和結構，除了紅外線轉換裝置的構造和結構上的略有差別。因此，這裡不重複它們的詳細說明。紅外線轉換裝置陣列單元320優選容放在真空密封封裝中，以避免由於熱引起的外部幹擾。即使沒有基板122，示例8的紅外線轉換裝置321也可通過由低導熱係數的固態材料形成分隔區域326並且將分隔區域326與介電膜325集成而製造。
[0155]儘管本公開至此已經基於優選示例進行了描述，但是本公開不限於這些示例。儘管在上面描述的示例中基準光連續地輻射(照射)整個紅外線轉換裝置陣列單元，但是本公開不限於此。紅外線轉換裝置陣列單元可用脈衝類的基準光輻射(照射)。並且，光源可用半導體雷射裝置形成，並且紅外線轉換裝置陣列單元可用基準光束輻射(照射)。關於該結構，散射光強度可順序讀取。為了消除由於熱引起的外部幹擾，示例I至8的每一個的紅外線轉換裝置陣列單元可容放在真空密封封裝中，或者紅外線轉換裝置陣列單元、成像裝置和基準光光源可容放在真空密封封裝體中。
[0156]當成像設備通電時，可執行校正，從而，作為用基準光輻射紅外線轉換裝置陣列單元120、220或320的結果，光學白色圖像可由成像裝置陣列單元40獲得。
[0157]而且，常規的紅色成像裝置、綠色成像裝置和藍色成像裝置根據可見光捕獲圖像，並且紅外線轉換裝置可設置成Bayer陣列，例如，從而捕獲彩色圖像和熱圖像。作為選擇，某種薄化狀態下的紅外線轉換裝置可設置成常規的紅色成像裝置、綠色成像裝置和藍色成像裝置的二維陣列以根據可見光捕獲圖像，從而捕獲彩色圖像和熱成像。此外，紅外線轉換裝置陣列單元可設置在常規成像設備的晶片上微型透鏡之上。在此情況下，紅外線轉換裝置陣列單元中的紅外線轉換裝置可處於某種薄化狀態，並且紅外線轉換裝置陣列單元可用傳統成像設備的10%像素形成，例如，其中基準光從上面發射，如圖2所示。而且，微型LED可用作光源，並且紅外線轉換裝置可以以精準方式用基準光輻射。
[0158]如圖20A和20B所示，是示例I的成像設備中紅外線轉換裝置的修改部分的概念圖，基板122可用絲網材料形成。如圖21A所示，基板122也可用絲線材料形成。絲網材料或絲線材料由保持單元保持在一個區域(未示出)中。在此情況下，絲網材料或絲線材料的厚度和間距可根據每個紅外線轉換裝置的尺寸和每個分隔區域的寬度適當設計。絲網材料或絲線材料與金屬微粒層之間的接觸面積優選儘可能小。只要保持足夠的強度，絲網材料或絲線材料可由光學上的任何材料製造。然而，絲網材料或絲線材料的厚度優選儘可能小。儘管金屬微粒層形成在基板上，但是金屬微粒層可形成在基板之上，如圖21B所示，這是示例I的成像設備中紅外線轉轉裝置的另一個修改部分的概念圖。具體而言，金屬微粒層由保持構件129保持在基板之上的位置。這樣的結構可通過MEMS製造技術製造。
[0159]本公開還可以下面描述的結構實施。
[0160][I](紅外線轉換裝置:第一實施例)
[0161]一種紅外線轉換裝置，包括:基板；以及形成在該基板上的金屬微粒層，
[0162]其中該金屬微粒層用金屬微粒和填充該金屬微粒之間間隙且吸收入射的紅外線的介電材料形成。
[0163][2](紅外線轉換裝置:第二實施例)
[0164]一種紅外線轉換裝置，包括:金屬微粒層，用金屬微粒和填充該金屬微粒之間間隙且吸收入射的紅外線的介電材料形成。
[0165][3](紅外線轉換裝置:第三實施例)
[0166]一種紅外線轉換裝置，包括:
[0167]介電膜，用介電材料形成且吸收從其第一表面進入的紅外線；以及
[0168]金屬微粒,設置在該介電膜的第二表面上，該第二表面位於該第一表面的相反側。
[0169][4](紅外線轉換裝置:第四實施例)
[0170]一種紅外線轉換裝置，通過將由於紅外線吸收而引起的光接收材料的介電常數的變化作為基於局部等離子體共振引起的散射光強度的變化來檢測，從而檢測轉換成可見光的紅外線。
[0171][5]如[I]至[3]任何一項所述的紅外線轉換裝置，其中散射光基於局部等離子體共振產生，該局部等離子體共振通過用基準光輻射該金屬微粒在該金屬微粒中引起。
[0172][6]如[5]所述的紅外線轉換裝置，其中該金屬微粒中的該局部等離子體共振態由於該介電材料的介電常數的變化而變化，該介電材料的該介電常數的變化由紅外線吸收引起。
[0173][7]如[6]所述的紅外線轉換裝置，其中該散射光的強度由於該局部等離子體共振態的變化而變低。
[0174][8]如[5]至[7]任何一項所述的紅外線轉換裝置，其中該基準光是可見光，並且該散射光的頻率等於該基準光的頻率。
[0175][9]如[8]所述的紅外線轉換裝置，其中該基準光的波長是可變的。
[0176][10]如[I]至[9]任何一項所述的紅外線轉換裝置，其中該金屬微粒規則地排列。
[0177][11](成像設備:第一實施例)
[0178]一種成像設備，包括:
[0179](A)紅外線轉換裝置陣列單元，通過設置紅外線轉換裝置成二維矩陣方式而形成，該紅外線轉換裝置的每一個包括基板和形成在該基板上的金屬微粒層，該金屬微粒層包括金屬微粒和填充該金屬微粒之間間隙且吸收入射的紅外線的介電材料；
[0180](B)光源，發射基準光到該紅外線轉換裝置陣列單元；以及
[0181](C)成像裝置陣列單元，設置在該紅外線轉換裝置陣列單元與該紅外線入射側相反的一側。
[0182][12](成像設備:第二實施例)
[0183]一種成像設備，包括:
[0184](A)紅外線轉換裝置陣列單元，通過將紅外線轉換裝置設置成二維矩陣方式而形成，每一個該紅外線轉換裝置包括金屬微粒層，該金屬微粒層包括金屬微粒和填充該金屬微粒之間間隙且吸收入射的紅外線的介電材料；
[0185](B)光源，發射基準光到該紅外線轉換裝置陣列單元；以及
[0186](C)成像裝置陣列單元，設置在該紅外線轉換裝置陣列單元與該紅外線入射側相反的一側。
[0187][13](成像設備:第三實施例)
[0188]一種成像設備，包括:
[0189](A)紅外線轉換裝置陣列單元，通過將紅外線轉換裝置設置成二維矩陣方式而形成，每一個該紅外線轉換裝置包括介電膜和金屬微粒，該介電膜用介電材料形成且吸收從其第一表面進入的紅外線，該金屬微粒設置在該介電膜的第二表面上，該第二表面位於該第一表面的相反側；
[0190](B)光源，發射基準光到該紅外線轉換裝置陣列單元；以及
[0191](C)成像裝置陣列單元，設置在該紅外線轉換裝置陣列單元與該紅外線入射側相反的一側。
[0192][14](成像設備:第四實施例)
[0193]一種成像設備，包括:
[0194](A)紅外線轉換裝置陣列單元，通過將紅外線轉換裝置設置成二維矩陣方式而形成，每一個該紅外線轉換裝置通過將由於紅外線吸收而引起的光接收材料的介電常數的變化作為基於局部等離子體共振引起的散射光強度的變化來檢測，從而檢測轉換成可見光的紅外線；
[0195](B)光源，發射基準光到該紅外線轉換裝置陣列單元；以及
[0196](C)成像裝置陣列單元，設置在該紅外線轉換裝置陣列單元與該紅外線入射側相反的一側。
[0197][15]如[11]至[13]任何一項所述的成像設備，其中散射光基於局部等離子體共振產生，該局部等離子體共振通過用該基準光輻射該金屬微粒在該金屬微粒中引起。
[0198][16]如[15]所述的成像設備，其中該金屬微粒中的該局部等離子體共振態由於該介電材料的該介電常數上的變化而變化，該介電材料的該介電常數上的變化由紅外線吸收引起。
[0199][17]如[15]或[16]所述的成像設備，其中該散射光的強度由於該局部等離子體共振態的變化而降低。
[0200][18]如[11]至[17]任何一項所述的成像設備，其中該基準光是可見光，並且該散射光的頻率等於該基準光的頻率。
[0201][19]如[18]所述的成像設備，其中該基準光的波長是可變的。
[0202][20]如[11]至[19]任何一項所述的成像設備，其中選擇基準光波長的波長選擇器提供在該光源和該金屬微粒層之間。
[0203][21]如[11]至[20]任何一項所述的成像設備，其中該金屬微粒規則排列。
[0204][22]如[11]至[21]任何一項所述的成像設備，還包括用於校正散射光強度檢測的遮光機構。
[0205][23]如[22]所述的成像設備，其中該遮光機構用快門機構形成以控制入射在介電材料上的紅外線。
[0206][24]如[11]至[23]任何一項所述的成像設備，其中該紅外線轉換裝置陣列單元包括紅外線檢測區域和用於校正散射光強度檢測的校正區域。
[0207][25]如[24]所述的成像設備，其中用於防止紅外線入射的遮光膜形成在該校正區域中，並且遮光構件設置在該紅外線檢測區域和該校正區域之間的邊界區域中。
[0208][26]如[11]至[25]任何一項所述的成像設備，其中朝著該金屬微粒層反射散射光的反射件提供在每一個該紅外線轉換裝置的紅外線入射側上。
[0209][27]如[11]至[26]任何一項所述的成像設備，其中微型透鏡提供在每一個該紅外線轉換裝置的該紅外線入射側上。
[0210][28](成像方法:第一實施例)
[0211]一種利用成像設備的成像方法，該成像設備包括:
[0212](A)紅外線轉換裝置陣列單元，通過將紅外線轉換裝置設置成二維矩陣方式而形成，每一個該紅外線轉換裝置包括基板和形成在該基板上的金屬微粒層，該金屬微粒層包括金屬微粒和填充該金屬微粒之間間隙且吸收入射紅外線的介電材料；
[0213](B)光源，發射基準光到該紅外線轉換裝置陣列單元；以及
[0214](C)成像裝置陣列單元，設置在該紅外線轉換裝置陣列單元與該紅外線入射側相反的一側，
[0215]該成像方法包括:由該成像裝置陣列單元檢測:由於因紅外線吸收導致該介電材料的介電常數的變化，通過用基準光輻射該金屬微粒引起該金屬微粒中形成的局部等離子體共振態的變化導致的散射光強度的降低。
[0216][29](成像方法:第二實施例)
[0217]一種利用成像設備的成像方法，該成像設備包括:
[0218](A)紅外線轉換裝置陣列單元，通過將紅外線轉換裝置設置成二維矩陣方式而形成，每一個該紅外線轉換裝置用金屬微粒層形成，該金屬微粒層包括金屬微粒和填充該金屬微粒之間間隙且吸收入射的紅外線的介電材料；
[0219](B)光源，發射基準光到該紅外線轉換裝置陣列單元；以及
[0220](C)成像裝置陣列單元，設置在該紅外線轉換裝置陣列單元與該紅外線入射側相反的一側，
[0221]該成像方法包括:由該成像裝置陣列單元檢測:由於因紅外線吸收導致該介電材料的介電常數的變化，通過用基準光輻射該金屬微粒引起該金屬微粒中形成的局部等離子體共振態的變化導致的散射光強度的降低。
[0222][30](成像方法:第三實施例)
[0223]一種利用成像設備的成像方法，該成像設備包括:
[0224](A)紅外線轉換裝置陣列單元，通過將紅外線轉換裝置設置成二維矩陣方式而形成，每一個該紅外線轉換裝置包括介電膜和金屬微粒，該介電膜用介電材料形成且吸收從其第一表面進入的紅外線，該金屬微粒設置在該介電膜的第二表面上，該第二表面位於該第一表面的相反側；
[0225](B)光源，發射基準光到該紅外線轉換裝置陣列單元；以及
[0226](C)成像裝置陣列單元，設置在該紅外線轉換裝置陣列單元與該紅外線入射側相反的一側，
[0227]該成像方法包括:由該成像裝置陣列單元檢測:由於因紅外線吸收導致該介電材料的介電常數的變化，通過用基準光輻射該金屬微粒引起該金屬微粒中形成的局部等離子體共振態的變化導致的散射光強度的降低。
[0228][31](成像方法:第四實施例)
[0229]一種利用成像設備的成像方法，該成像設備包括:
[0230](A)紅外線轉換裝置陣列單元，通過將紅外線轉換裝置設置成二維矩陣方式而形成，每一個該紅外線轉換裝置通過將由於紅外線吸收而引起的光接收材料的介電常數的變化作為基於局部等離子體共振引起的散射光強度的變化來檢測，從而檢測轉換成可見光的紅外線；
[0231](B)光源，發射基準光到該紅外線轉換裝置陣列單元；以及
[0232](C)成像裝置陣列單元，設置在該紅外線轉換裝置陣列單元與該紅外線入射側相反的一側，
[0233]該成像方法包括:由該成像裝置陣列單元檢測:由於因紅外線吸收導致該光接收材料的介電常數的變化，通過用基準光輻射該光接收材料引起該光接收材料中形成的局部等離子體共振態的變化導致的散射光強度的降低。
[0234]附圖標記列表
[0235]110、210、310 成像設備
[0236]120,220,320 紅外線轉換裝置陣列單元
[0237]120A紅外線檢測區域
[0238]120B校正區域
[0239]121,121^1212,1213^1214,1215,1216,121^1218,
[0240]1219、221、321 紅外線轉換裝置
[0241]122基板
[0242]122A基板的第一表面
[0243]122B基板的第二表面
[0244]123金屬微粒層
[0245]124、224、324 金屬微粒
[0246]125、225、325 介電材料(光接收材料)
[0247]325介電膜
[0248]325A介電膜的第一表面
[0249]325B介電膜的第二表面
[0250]126、226、326 分隔區域
[0251]127A、127B、127C、127D 遮光膜
[0252]128A、128B、128C、128D 遮光構件
[0253]129保持構件
[0254]30光源
[0255]31基準光
[0256]32散射光
[0257]40成像裝置陣列單元
[0258]41成像裝置
[0259]51微型透鏡
[0260]52反射件
[0261]53基底
[0262]54反光塗層
[0263]61快門機構
[0264]62第二快門機構
【權利要求】
1.一種紅外線轉換裝置，包括:基板；以及形成在該基板上的金屬微粒層， 其中該金屬微粒層用金屬微粒和填充該金屬微粒之間間隙且吸收入射的紅外線的介電材料形成。
2.—種紅外線轉換裝置，包括:金屬微粒層，用金屬微粒和填充該金屬微粒之間間隙且吸收入射的紅外線的介電材料形成。
3.一種紅外線轉換裝置，包括: 介電膜，構造為吸收從其第一表面進入的紅外線，該介電膜用介電材料形成；以及 多個金屬微粒，設置在該介電膜的第二表面上，該第二表面位於該第一表面的相反側。
4.一種紅外線轉換裝置，通過將由於紅外線吸收而引起的光接收材料的介電常數的變化作為基於局部等離子體共振的散射光強度的變化來檢測，從而檢測轉換成可見光的紅外線。
5.根據權利要求1至3任何一項所述的紅外線轉換裝置，其中散射光基於局部等離子體共振產生，該局部等離子體共振通過用基準光輻射該金屬微粒在該金屬微粒中引起。
6.根據權利要求5所述的紅外線轉換裝置，其中該金屬微粒中的該局部等離子體共振態由於該介電材料的介電常數的變化而變化，該介電材料的該介電常數的變化由紅外線吸收引起。
7.根據權利要求6所述的紅外線轉換裝置，其中該散射光的強度由於該局部等離子體共振態的變化而變低。
8.根據權利要求5所述的紅外線轉換裝置，其中該基準光是可見光，並且該散射光的頻率等於該基準光的頻率。
9.根據權利要求8所述的紅外線轉換裝置，其中該基準光的波長是變化的。
10.根據權利要求1至4任何一項所述的紅外線轉換裝置，其中該金屬微粒規則地排列。
11.一種成像設備，包括: (A)紅外線轉換裝置陣列單元，通過將紅外線轉換裝置設置成二維矩陣方式而形成，每一個該紅外線轉換裝置包括基板和形成在該基板上的金屬微粒層，該金屬微粒層包括金屬微粒和填充在該金屬微粒之間的間隙且吸收入射的紅外線的介電材料； (B)光源，構造為發射基準光到該紅外線轉換裝置陣列單元；以及 (C)成像裝置陣列單元，設置在該紅外線轉換裝置陣列單元與紅外線入射側相反的一側。
12.—種成像設備，包括: (A)紅外線轉換裝置陣列單元，通過將紅外線轉換裝置設置成二維矩陣方式而形成，每一個該紅外線轉換裝置包括金屬微粒層，該金屬微粒層包括金屬微粒和填充在該金屬微粒之間的間隙且吸收入射的紅外線的介電材料； (B)光源，構造為發射基準光到該紅外線轉換裝置陣列單元；以及 (C)成像裝置陣列單元，設置在該紅外線轉換裝置陣列單元與紅外線入射側相反的一側。
13.一種成像設備，包括: (A)紅外線轉換裝置陣列單元，通過將紅外線轉換裝置設置成二維矩陣方式而形成，每一個該紅外線轉換裝置包括介電膜和多個金屬微粒，該介電膜用介電材料形成且吸收從其第一表面進入的紅外線，該金屬微粒設置在該介電膜的第二表面上，該第二表面位於該第一表面的相反側； (B)光源，構造為發射基準光到該紅外線轉換裝置陣列單元；以及 (C)成像裝置陣列單元，設置在該紅外線轉換裝置陣列單元與紅外線入射側相反的一側。
14.一種成像設備，包括: (A)紅外線轉換裝置陣列單元，通過將紅外線轉換裝置設置成二維矩陣方式而形成，每一個該紅外線轉換裝置通過將由於紅外線吸收而引起的光接收材料的介電常數的變化作為基於局部等離子體共振的散射光強度的變化來檢測，從而檢測轉換成可見光的紅外線； (B)光源，構造為發射基準光到該紅外線轉換裝置陣列單元；以及 (C)成像裝置陣列單元，設置在該紅外線轉換裝置陣列單元與紅外線入射側相反的一側。
15.根據權利要求11至13任何一項所述的成像設備，其中散射光基於局部等離子體共振產生，該局部等離子體共振通過用該基準光輻射該金屬微粒在該金屬微粒中引起。
16.根據權利要求15所述的成像設備，其中該金屬微粒中的該局部等離子體共振態由於該介電材料的介電常數的變化而變化，該介電材料的該介電常數的變化由紅外線吸收引起。
17.一種採用成像設備的成像方法，該成像設備包括: (A)紅外線轉換裝置陣列單元，通過將紅外線轉換裝置設置成二維矩陣方式而形成，每一個該紅外線轉換裝置包括基板和形成在該基板上的金屬微粒層，該金屬微粒層包括金屬微粒和填充在該金屬微粒之間的間隙且吸收入射紅外線的介電材料； (B)光源，構造為發射基準光到該紅外線轉換裝置陣列單元；以及 (C)成像裝置陣列單元，設置在該紅外線轉換裝置陣列單元與紅外線入射側相反的一偵U， 該成像方法包括:由該成像裝置陣列單元檢測:由於因紅外線吸收導致該介電材料的介電常數的變化，通過用基準光輻射該金屬微粒引起該金屬微粒中形成的局部等離子體共振態的變化導致的散射光強度的降低。
18.一種採用成像設備的成像方法，該成像設備包括: (A)紅外線轉換裝置陣列單元，通過將紅外線轉換裝置設置成二維矩陣方式而形成，每一個該紅外線轉換裝置用包括金屬微粒和填充在該金屬微粒之間間隙且吸收入射的紅外線的介電材料的金屬微粒層形成； (B)光源，構造為發射基準光到該紅外線轉換裝置陣列單元；以及 (C)成像裝置陣列單元，設置在該紅外線轉換裝置陣列單元與紅外線入射側相反的一側， 該成像方法包括:由該成像裝置陣列單元檢測:由於因紅外線吸收導致該介電材料的介電常數的變化，通過用基準光輻射該金屬微粒引起該金屬微粒中形成的局部等離子體共振態的變化導致的散射光強度的降低。
19.一種採用成像設備的成像方法，該成像設備包括: (A)紅外線轉換裝置陣列單元，通過將紅外線轉換裝置設置成二維矩陣方式而形成，每一個該紅外線轉換裝置包括介電膜和多個金屬微粒，該介電膜用介電材料形成且吸收從其第一表面進入的紅外線，該金屬微粒設置在該介電膜的第二表面上，該第二表面位於該第一表面的相反側； (B)光源，構造為發射基準光到該紅外線轉換裝置陣列單元；以及 (C)成像裝置陣列單元，設置在該紅外線轉換裝置陣列單元與紅外線入射側相反的一偵U， 該成像方法包括:由該成像裝置陣列單元檢測:由於因紅外線吸收導致該介電材料的介電常數的變化，通過用基準光輻射該金屬微粒引起該金屬微粒中形成的局部等離子體共振態的變化導致的散射光強度的降低。
20.一種採用成像設備的成像方法，該成像設備包括: (A)紅外線轉換裝置陣列單元，通過將紅外線轉換裝置設置成二維矩陣方式而形成，每一個該紅外線轉換裝置通過檢測由於紅外線吸收而引起的光接收材料的介電常數的變化作為基於局部等離子體共振的散射光強度的變化，來檢測轉換成可見光的紅外線； (B)光源，構造為發射基準光到該紅外線轉換裝置陣列單元；以及 (C)成像裝置陣列單元，設置在該紅外線轉換裝置陣列單元與紅外線入射側相反的一偵U， 該成像方法包括:由該成像裝置陣列單元檢測:由於因紅外線吸收導致該介電材料的介電常數的變化，通過用基準光輻射該光接收材料引起該光接收材料中形成的局部等離子體共振態的變化導致的散射光強度的降低。
【文檔編號】H04N5/33GK104272175SQ201380023014
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年4月17日 優先權日:2012年5月8日
【發明者】屋上公二郎, 阿部秀司, 平田達司郎 申請人:索尼公司