DE2109561C3 - Infrarot-Strahlungsdetektor für Zielsuchköpfe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Infrarot-Strahlungsdetektor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art. -,i

Eine Detektorvorrichtung dieser Art ist beispielsweise bekannt durch die DE-PS1223 585. Eine solche bekannte Detektoranordnung ist in Fig. 1 scherratisch dargestellt. Die bekannte Detektoreinrichtung nach Fig. 1 enthält ein doppelwandiges Gefäß 10 mit _bn einer Außenwand 12 Und einer Innenwand 14, welche letztere eine Kühleinrichtung 16 umschließt. In wärmeleitender Verbindung mit der Kühleinrichtung 16 ist ein Detektorelement 18 angeordnet. Das Detektorelemcnt wird durch den als Fenster 20 ausgebil- _h-, deten Boden der Außenwand 12 hindurch in einem Abbiklungsstrahlengang 22 von Infrarotstrahlung beaufschlagt. Mit 2.1 ist dabei eine Pupille des Abbil

dungsstrahlenganges bezeichnet.

Das Detektorelement 18 ist von einem Schirm 24 umgeben, welcher ebenfalls in wärmeleitender Verbindung mit der Kühleinrichtung 16 steht und eine Strahleneintrittsöffnung 26 bildet. Von dem auf der Innenseite geschwärzten Schirm 24 gelangt wenig Eigenstrahlung auf den Detektor 18, da der Schirm 24 selbst gekühlt ist. Zur Unterdrückung von Störlicht ist vor der Strahleneüitrittsöffnung 26 ein Filter 28 angeordnet

Die bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß nicht nur aus dem Abbildungsstrahlengang, sondern auch von der Seite her, wie durch die schraffierten Bereiche 30 angedeutet ist, Strahlung auf den Detektor gelangen kann. Es hat sich gezeigt, daß auch diese Strahlung zu unerwünschten Störungen führen kann.

Es sind »Lichttrichter« zum Konzentrieren von Strahlung auf einem Detektorelement bekannt. Bei einem bekannten mit einem Lichttrichter aufgebauten optischen System [JOSA, Bd. 42, No. 10 (1952) Seiten 712-715, insbesondere Fig. 3 auf Seite 714] ist vor dem Detektorelement ein Lichttrichter angeordnet, dessen enges Ende von dem Detektorelement unmittelbar abgeschlossen wird. Das weite Ende des Lichttrichters ist von einer Linse abgeschlossen. Diese Linse bildet eine Pupille eines abbildenden optischen Systems in Form einer weiteren Linse auf eine Schnittkreisfläche der Kugel ab, die um die Kegelspitze des Lichttrichters durch die Begrenzung des Detektorelements geht. Es ist bei dieser Anordnung auch eine Modulatorscheibe in einer Bildebene des optischen Systems vorgesehen. Eine Kühlung des Detektorelements ist dort nicht vorgesehen.

Keiner der vorgenannten Druckschriften ist die Erkenntnis zu entnehmen, daß bei der Anordnung nach der DE-PS1223 585 der Detektor trotz der Abschirmung weiterhin von Störstrahlung aus einem außerhalb des Empfangswinkels der Nutzstrahlung liegenden Bereich beaufschlagt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Detektoranordnung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß von ungekühlten Komponenten des Detektors stammende seitliche Störstrahlung nicht auf das Detektorelement gelangt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung stellt sicher, daß nur die Strahlung, die z. B. durch die Pupille des Abbildungsstrahlenganges gegangen ist, auf das Detektorelement gelangt. Seitliche Strahlung, etwa aus den Bereichen 30 von Fig. 1, wird eliminiert und stört das von dem Detektorelement erzeugte Signal nicht.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis der noch verbliebenen Mängel der Abschirmung nach der DE-PS 1223585 sowie auf der weiteren Erkenntnis, daß diese Mangel durch die Anwendung einer Konusoptik behoben werden können. Da die bei einem Zielkopf der vorliegenden Art verfügbare Kühlleistung wegen der Raumverhältnisse der Kühleinrichtung und der im Betrieb hohen Temperatur des Zielsuchkopfes sehr beschränkt ist, wird man suchen, die Masse der zu kühlenden Teile möglichst klein zu halten. Die in der Druckschrift JOSA angegebenen Vorteile einer Konusoptik würden daher allein dem Fachmann noch keine Veranlassung zur Verwendung einer zu kühlenden Konusoptik mit Feldlinse geben.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruchs 2,

Die Erfindung ist nachstehend an einem Avisführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert;

Fi g. 2 zeigt im Längsschnitt einen Zielsuchkopf mit einem Infrarot-Strahlungsdetektor;

Fig. 3 zeigt im Längsschnitt schematisch und abgebrochen den lafrarot-Strahlungsdetektor;

Fig. 4 veranschaulicht die Abbüdungsverhältnisse bei dem Infrarot-Strahlungsdetektor.

Der Zielsuchkopf ist hinter einer infrarotdurchlässigen Kuppel 32 angeordnet. Er enthält ein als Cassegrain-System 34 ausgebildetes optisches Abbildungssystem und einen Infrarot-Strahlungsdetektor 36. Das Abbildungssystem 34 enthält einen der Kuppel 32 und damit dem Gesichtsfeld zugewandten, ringförmigen Hohlspiegel 38 und einen dem Hohlspiegel 38 und dem Infrarot-Strahlungsdetektor 36 zugewandten Planspiegel 40. Der Planspiegel 40 sitzt auf dem Boden einer kcnisch-topfförmigen Lichtschutzblende 42, die durch ein ringscheibenförmiges Fender 44 abgeschlossen ist Mit dem inneren Rand ist das Fenster 44 und damit die Lichtschutzblende 42 mit dem Spiegel 40 an einem Halter 46 von konischer Grundform angebracht. Der Halter 46 trägt an seinem erweiterten Ende den Hohlspiegel 38.

Innerhalb des konischen Halters 46 sitzt der Infrarot-Strahlungsdetektor 36.

Der Strahlungsdetektor 36 enthält ein zylindrisches, doppelwandiges Gefäß 48. Zwischen Innenwand 50 und Außenwand 52 des Gefäßes 48 ist eine Vakuumkammer 54 gebildet. In dem Boden der Außenwand 52 ist ein strahlungsdurchlässiges Fenster 56 gebildet. Innerhalb der Vakuumkammer 54 ist am Boden der Innenwand 50 ein Detektorelement 58 angebracht. Das Detektorelement 58 steht in wärmeleitendem Kontakt mit dem Boden. Innerhalb des doppelwandigen Gefäßes 48 ist eine (nicht dargestellte) Kühleinrichtung angeordnet, die in wärmeleitendem Kontakt mit der Innenwand 50 des Gefäßes 48 steht.

In der Vakuumkammer 54 ist eine das Detektorelement 58 rohrförmig umgebende, seitliche Abschirmung 60 mit einer dem Fenster 56 zugekehrten Strahleneintrittsöffnung 62 angeordnet. Durch ein Abbildungssystem einschließlich des Cassegrain-Systems 34 wird von einem Ziel ausgehende Strahlung auf das Detektoreleraent 58 konzentriert.
■ Im einzelnen ist in einer Bildebene des Cassegrain-Systems 34 auf einer Feldlinse 63 eine Modulatorscheibe 64 angeordnet. Die Abschirmung 60 enthält einen konusförmigen Strahlenleiter 66,, dessen gj-oße Stirnfläche die Strahleneintrittsöffnung 62 bil-

i» 2let und dessen kleine Stirnfläche das Detektorelement 58 enthält. In der Strahleneintrittsöffnung 62 d es konusförmigen Strahlenleiters 66 ist eine Feidlinse 68 angeordnet.

Wie aus Fig. 4 am besten ersichtlich ist, würde das

'"> Feldlinsensystem 63, 68 ohne den Strahlenleiter 66 eine Pupille 70 des Cassegrain-Systems 34 als 70' auf eine parallel zur Strableneintrittsöffnung 62- verlaufende Schnittkreisfläche 72 eines um die Kegelspitze des Strahlenleiters 66 gezogenen und durch die Be-

>n grenzungen des Detektorelemente 53 gehenden Kreises 74 abbilden.

Auf der Vorderseite der Feldlinse 68 kann ein (nicht dargestelltes) Interferenzfilter vorgesehen sein. Die beschriebene Anordnung wirkt wie folgt:

Die Kühleinrichtung kühlt nicht nur das Detektorelement 58, sondern auch den Strahlenleiter 66 und die Feldlinse 68. Die von diesen Teilen auf das Detektorelement 58 fallende Eigenstrahlung ist daher minimal. Das Feldlinsensystem 63, 68 würde, wie gesagt,

«ι eine Pupille 70 des Cassegrain-Systems 34 bei 70' abbilden. Durch den Strahlenleiter 66 wird die durch die Pupille 70 tretende Strahlung und nur diese auf das Detektorelement 58 konzentriert.

Es wird somit sichergestellt, daß nur die Strahlung,

J5 die durch die Pupille des Abbildungssystems gegangen ist, auf das Detektorelement 58 gelangt. Seitliche Strahlung, etwa aus dem Bereich 30 von Fig. 1, wird eliminiert und stört das von dem Detekterelement 58 erzeugte Signal nicht.

Beim Umlauf des Halters 46 mit dem Cassegrain-Sytiem 34 und der Feldlinse 63 mit der Modulatorscheibe 64 wird das in der Ebene der Modulatorscheibe 64 erzeugte Gesichtsfeldbild in üblicher Weise moduliert.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche;

1. Infrarot-Strahlungsdetektor für Zielsuchköpfe mit >

a) einem zylindrischen doppelwandigen Gefäß,

b) einer zwischen Innen- und Außenwand des Gefäßes gebildeten Vakuumkammer,

c) einer in dem Gefäß angeordneten und mit dessen Innenwand in wärmeleitendem Kon- in takt stehenden Kühleinrichtung,

d) einem Detektorelement, das innerhalb der Vakuumkammer am Boden der Innenwand angebracht ist und in wärmeleitendem Kontakt mit dem Boden steht, ι >

e) einem strahlungsdurchlässigen Fenster in dem Boden der Außenwand,

f) einer in der Vakuumkammer angeordneten, das Detektorelement rohrförmig umgebenden seitlichen Abschirmung mit einer dem > <> Fenster zugekehrten Strahleneintrittsöffnung,

g) einem Abbildungssystem, über das von einem Ziel ausgehende Strahlung auf das Detektorelement konzentriert wird, 2,

dadurch gekennzeichnet, daß

h) eine Modulatorscheibe (64) in einer Bildebene des Abbildungssystems (34) angeordnet ist,

i) die Abschirmung aus einem konusförmigen in Strahbnleiter (66) besteht, dessen große Stirnfläche die Strahleneintrittsöffnung bildet und dessen Weine Stirnfläche das Detektorelement (58) tnthält,

j) in der Strahleneintrittsö^nung (62) des ko- r> nusförmigen Strahlenleiters (66) eine Feldlinse (68) angeordnet ist, welche eine Pupille (70) des Abbildungssystems (34) auf eine parallel zur Strahleneintrittsöffnung verlaufende Schnittkreisfläche eines um die Kegel- spitze des Strahlenleiters (66) gezogenen und durch die Begrenzungen des Detektorelements (58) gehenden Kreises (74) abbildet.

2. Infrarot-Strahlungsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der v, Vorderseite der Feldlinse ein Interferenzfilter vorgesehen ist.