凝視配列

スターリングアレイ（スターリングプレーンアレイ、焦点面アレイ（FPA）とも呼ばれる）は、レンズの焦点面に配置された（通常は長方形の）光感知ピクセルのアレイで構成されるイメージセンサーです。FPAは、写真撮影やビデオ撮影などの画像処理に最も一般的に使用されますが、分光測定、LIDAR、波面センシングなどの画像処理以外の用途にも使用できます。

電波天文学では、FPAは電波望遠鏡の焦点に位置します。可視光および赤外線波長では、FPAは様々なタイプのイメージングデバイスを指すことがありますが、一般的には赤外線スペクトルに感度を持つ2次元デバイスを指します。他のスペクトルに感度を持つデバイスは、通常、可視光スペクトルではCCD（電荷結合素子）やCMOSイメージセンサーなど、別の用語で呼ばれます。FPAは、特定の波長の光子を検出し、各ピクセルで検出された光子の数に応じて電荷、電圧、または抵抗を生成することで動作します。この電荷、電圧、または抵抗は測定され、デジタル化され、光子を放出した物体、シーン、または現象の画像を構築するために使用されます。

赤外線FPAの用途としては、ミサイルや関連兵器の誘導センサー、赤外線天文学、製造検査、消火活動のための熱画像、医療画像、赤外線現象学（燃焼、兵器の衝突、ロケットモーターの点火など、赤外線スペクトルで興味深い現象の観測など）が挙げられる。

スターリングアレイは、走査アレイやTDIイメージャーとは異なり、走査せずに目的の視野を画像化します。走査アレイは、回転または振動するミラーを使用して目的の視野を走査する線形アレイ（または非常に狭い2次元アレイ）で構成され、時間とともに2次元画像を構築します。TDIイメージャーは、カメラの動きに対して垂直に画像化する点を除いて、走査アレイと同様の方法で動作します。スターリングアレイは、一般的なカメラのフィルムに相当し、レンズによって画像面に投影された2次元画像を直接キャプチャします。走査アレイは、狭いスリットを通して撮影した写真を組み合わせて2次元画像を構築することに相当します。TDIイメージャーは、走行中の車のサイドウィンドウの垂直スリットを通して外を見て、車が風景を通過するにつれて長く連続した画像を構築することに相当します。

走査アレイは、直接的な2次元イメージングに適した十分なサイズと品質の2次元アレイを製造することが歴史的に困難であったことから開発され、使用されるようになりました。最新のFPAは最大2048×2048ピクセルまで対応しており、複数のメーカーがさらに大きなサイズの開発を進めています。320×256および640×480のアレイは、軍事用途や科学用途以外でも手頃な価格で入手可能です。

高品質・高解像度のFPAを構築する際の難しさは、使用する材料に起因します。CCDやCMOSイメージセンサーなどの可視光イメージセンサーは、成熟した確立されたプロセスを用いてシリコンから製造されますが、IRセンサーはシリコンが可視光および近赤外スペクトルにしか感度を持たないため、より特殊な材料から製造する必要があります。IR検出器アレイで一般的に使用される赤外線感応材料には、テルル化カドミウム水銀（HgCdTe、「MerCad」または「MerCadTel」）、アンチモン化インジウム（InSb、「Inns-Bee」と発音）、ヒ化ガリウムインジウム（InGaAs、「Inn-Gas」と発音）、および酸化バナジウム（V）（VOx、「Vox」と発音）などがあります。さまざまな鉛塩も使用できますが、今日ではあまり一般的ではありません。これらの材料はいずれも、現代のシリコン結晶ほどの大きさの結晶に成長させることはできず、また、得られるウェハの均一性もシリコンには遠く及びません。さらに、赤外線に感応するピクセルアレイを構成する材料は、各ピクセルの電荷、電圧、または抵抗を測定回路に伝送するために必要な電子回路を構成する材料として使用することはできません。これらの機能は、マルチプレクサまたは読み出し集積回路（ROIC）と呼ばれるチップ上に実装され、通常は標準的なCMOSプロセスを用いてシリコンで製造されます。検出器アレイは、通常インジウムバンプボンディングを用いてROICにハイブリッド化または接合され、得られたアセンブリはFPAと呼ばれます。

一部の材料（およびそれらから作製されたFPA）は極低温でのみ動作し、その他（抵抗型アモルファスシリコン（a-Si）やVOxマイクロボロメータなど）は非冷却温度でも動作可能です。一部のデバイスは、そうでなければ熱雑音が検出信号を覆い隠してしまうため、極低温でのみ動作させるのが実用的です。デバイスの冷却は、一般的には液体窒素（LN2）または液体ヘリウムによる蒸発冷却、あるいは熱電冷却器の使用によって行われます。

ほぼすべての赤外線FPAに共通する特異な点は、特定のデバイス上のピクセルの電気的応答が不均一である傾向があることです。理想的なデバイスでは、適切な波長の光子を同じ数だけ与えると、すべてのピクセルが同じ電気信号を出力します。しかし実際には、ほぼすべてのFPAにおいて、ピクセル間のオフセットとピクセル間の光応答不均一性（PRNU）の両方が顕著に現れます。非照射状態では、各ピクセルの「ゼロ信号」レベルが異なり、照射された際の信号の変化量も異なります。このような不均一性のため、光応答を正規化するための処理を行うまでは、得られた画像は実用的ではありません。この補正処理には、特定のデバイスから制御された条件下で収集された既知の特性データが必要です。データ補正は、ソフトウェア、カメラ電子回路のDSPまたはFPGA、あるいは最新のデバイスではROIC上で行うことができます。

赤外線FPAは、製造量が少なく、使用する材料が希少で、製造および使用プロセスが複雑であるため、同等のサイズと解像度の可視光イメージャーよりもはるかに高価である。

照準面アレイは、AIM-9X サイドワインダー、ASRAAM ^{[ 1 ]}などの現代の空対空ミサイルや対戦車ミサイルで使用されています。

クロストークはピクセルの発光を阻害する可能性がある。^{[ 2 ]}

• 焦点面アレイ（電波天文学）